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硅藻門

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中文名:硅藻門

界:植物界

門:硅藻門(國內);

異鞭藻門(國際)

綱:中心綱;羽紋綱

分布區域:淡水,

海水中,濕土上

硅藻門硅藻是藻類植物的一門,廣泛分布於淡水、海水和半鹹水中,幾乎所有的水體都有硅藻的分布,主要生活在淡水、海水和濕土上。硅藻是海洋浮游植物的主要組分,是海洋初級生產力的主要貢獻者,是魚類和無脊椎動物的重要餌料,在中國沿海貝類的飼養中,硅藻是首選餌料。硅藻死後,遺留的細胞壁沉積成硅藻土,它是工業的重要原料,呈白色或淺黃色。硅藻土的主要礦物成分是蛋白石,質軟而輕,多孔,易磨成粉末,有極強的吸水性,易溶於鹼,不溶於酸,是熱、聲和電的不良導體,是優良的輕質、絕緣、隔音的建築材料。藻體內分解的脂肪物質是形成石油的原料之一。硅藻也是形成赤潮的主要藻類之一 。 [1]

硅藻門植物學史

硅藻的化石記錄始於侏羅紀,在白堊紀和第三紀硅藻發展到了鼎盛時期,大量海相硅藻土沉積就來源於白堊紀時期。經歷漫長的歷史進化後,硅藻仍停留在單細胞及單細胞連接成的群體階段,硅藻創造了其他藻類中完全找不到的細胞形式,但也因為這一細胞形態,限制了硅藻的繼續進化發展 。

根據硅藻所含的色素,推測其與金藻、褐藻的親緣關係較為密切。它們的載色體都含有葉綠素a、葉綠素c和墨角藻黃素。但硅藻特殊的細胞結構及運動方式又與金藻門、褐藻門有很大區別。從細胞壁的構造上,認為硅藻門與黃藻門相近,它們都是由兩個半片套合組成的,但兩者營養體的倍性又完全不同,硅藻為二倍體,是具葉綠素a、葉綠素c的類群中較特殊的一類。

硅藻營養體沒有鞭毛,但某些種類生殖細胞具鞭毛,如中心藻綱直鏈藻屬(Melosira)出現有鞭毛的雄配子。又如根管藻屬(Rhizosolenia)和菱形藻屬(Nitzschia)的細胞分裂時出現伸縮泡、胞口、胞咽等鞭毛藻類所具有的結構,因而沒想硅藻可能是從含有葉綠素a、葉綠素c的具鞭毛藻類發展而來的 。

硅藻門分布區域

硅藻普遍分布於淡水、海水中和濕土上,為魚類和無脊椎動物的食料。約11000種,大多水生,幾乎在所有的水體裡都生長,只有極少數生活在陸地潮濕處。

硅藻門主要特徵

硅藻和綠藻

硅藻門包含數目極多的單細胞及群體性藻,其細胞結構與其他藻類有明顯區別。一是細胞壁由兩個似培養皿的半壁套合而成;一是細胞壁的成分高度硅質化,並形成有物種特徵性的各種結構 。 硅藻細胞內有1個到數個色素體,在色素體中含有葉綠素a、葉綠素c1、胡蘿蔔素、δ-胡蘿蔔素、ε-胡蘿蔔素、硅甲藻素、硅黃素和岩藻黃素。同化產物(貯藏物質)為金藻昆布糖、油和異染小粒( volutin) 。

硅藻繁殖最普遍的方式是細胞分裂,也可通過產生小孢子、休眠孢子和復大孢子(有性繁殖)等方式來繁殖 。

硅藻門形態結構

硅藻最典型的特徵是它們細胞壁的主要成分及結構。其細胞壁由硅質(silica)和果膠組成,無纖維素,通常稱為硅藻殼( frust ule)。硅藻殼由大小差不多的兩個半片(又稱為瓣)套合而成,其中形狀較大、套在外面的半片稱為上殼( epitheca),形狀較小、位於裡面的半片稱為下殼( hypotheca)。兩個半片套合的面環狀圍繞細胞一周,稱為帶面或環面( gridlc),套合重疊的部分稱為環帶( gridle band)。

瓣的頂面和底面稱為殼面(valve),殼面上具有輻射對稱或兩側對稱的各種花紋,有的還具有如刺狀、毛狀等殼面附屬物,稱為突起( process),突起的主要功能是保證鄰近細胞相互連接以利於形成群體。有些種類的上、下殼面中央各具有1條長的縱裂縫,即殼縫( raphe),有些種類僅某一殼面具1條殼縫,殼縫與硅藻的運動有關,運動的原因可能是原生質環轉流動所致。具殼縫種類的細胞常在中央增厚形成中央節,在兩端增厚形成極節。有時殼縫縱溝呈管狀,稱為管縱溝 。

硅藻為真核生物。細胞單核,球形或卵形。中央有大液泡,載色體一至多數,四層膜圍成小盤狀、片狀,有或無蛋白核 。

硅藻門生殖方式

硅藻 硅藻無性繁殖是通過簡單的細胞分裂進行的,由一個母細胞直接分裂產生兩個子細胞。分裂時,母細胞原生質變大,並沿着與瓣面平行的方向一分為二。其內細胞核、載色體、蛋白核等也隨着分裂,上、下兩殼略為分開但並不分離。一個子原生質體居於母細胞的上殼,另一個子原生質體居於母細胞的下殼,然後母細胞兩殼分開,分別成為兩個子細胞的上殼,同時子細胞由各自原生質體分泌壁物質形成一個新的下殼。細胞分裂的結果是一個子細胞和母細胞等大,另一個則比母細胞小,進行多代分裂後,只有小部分子細胞的體積與母細胞等大,大部分子細胞朝着體積不斷縮小的方向發展,這樣的發展趨勢是不利於種系延續的。當細胞體積縮小到一定的程度時,硅藻通過有性生殖方式產生復大孢子( auxospore)來恢復其大小 。

復大孢子的產生、配子的形成及融合都是多樣化的。將要接合的兩個硅藻,借運動或分泌膠質而相互靠近,然後兩細胞內的核各自進行一次減數分裂,形成4個子核。原生質也分成兩半,形成大小不等的兩個配子,每個配子有兩個核,其中一個核後來退化消失。由不同細胞產生的配子脫離母細胞壁,兩兩結合形成兩個復大孢子,並發育成兩個新的植物體 。

硅藻門下屬分類

硅藻種類很多,約有16000種,按《中國淡水藻志》硅藻門的分類系統,依據殼面花紋的不同分為2綱 。

(1)中心藻綱(Centricae) 殼面圓形、三角形、多角形等,殼面花紋自中央一點呈輻射對稱排列,無殼縫,海水產為主,淡水種類很少,又分3目:圓篩藻目(Conscinodiscale)、根管藻目( Rhizoleniales)和盒形藻目(Biddulphiales)。常見屬有小環藻屬(Cvllotella)、直鏈藻屬(Melosira)和根管藻屬(Rhizosolenia) 。

(2)羽紋藻綱(Pennatae) 殼面線形、披針形、舟形、菱形等,殼面紋飾多呈兩側對稱,為點紋、線紋或肋紋,帶面多數長方形,具假殼縫或殼縫。淡水產為主,又分5目:無殼縫目( Araphidionales)、單殼縫目(Monoraphidiales)、擬殼縫目(Raphidionales) 、雙殼縫目( Biraphidinalcs)和管殼縫目(AulonoraphiclinaIes)。常見屬有脆杆藻屬(Fragillaria)、橋彎藻屬(Cymbella)、雙菱藻屬(Surirella)、舟形藻屬(Navicula)和羽紋藻屬(Pinnularia)等 。

硅藻門代表植物

小環藻 隸屬中心藻綱圓篩藻目。植物體為單細胞,有些種類以殼面互相連接成疏鬆的鏈狀群體。殼面圓形,少數種橢圓形,紋飾有邊緣區和中央區之分,邊緣區有輻射狀排列的線紋或肋紋,中央區平滑或具點紋、斑紋。載色體小盤狀,多數。以細胞分裂進行繁殖,每個細胞產生一個復大孢子 。

本屬約40種,廣泛分布於淡水中,少數種類海生,尚有少數氣生 。 羽紋藻 隸屬羽紋藻綱雙殼縫目。植物體為單細胞或連接成帶狀群體。殼面線形、橢圓形至披針形,兩側平行,少數種兩側中部膨大或呈對稱的波狀,殼面兩側具橫肋紋,中軸區寬,有時超過殼面寬度的1/3.殼縫發達,直或彎曲,具中央節和極節;帶面長方形.載色體片狀,2塊,各具一蛋白核 。

本屬約200種,分布於淡水、半鹹水、海水中。是硅藻中種類最多的屬之一 。

硅藻門物種價值

硅藻廣泛分布於淡水、海水和半鹹水中。硅藻是海洋浮游植物的主要組成者,是海洋初級生產力的一個重要指標。

魚池清塘排水後,往往最先生殖的是菱形藻、小環藻等硅藻。這類既能浮游又能底棲(附生)的兼性浮游植物,大量發生可能與淺水、光照好及清塘後,水中硅酸鹽含量豐富有關。硅藻在季節上,一年四季春、夏、秋、冬都能形成優勢種群。有明顯的區域種類,受氣候、鹽度和酸鹼度的制約。有的種可作為土壤和水體鹽度、腐殖質含量和酸鹼度的指示生物。

硅藻是魚、貝、蝦類特別是其幼體的主要餌料,它與其他植物一起,構成海洋的初級生產力。

硅藻土的主要成分是二氧化硅,是由1萬~2萬年前死亡的硅藻遺體堆積而成。硅藻無色,但硅藻土為淡黃色或淺灰色,質地軟而輕,表面積較大,化學性穩定,是工業的重要原料。硅藻泥是一種以硅藻土為原料,添加多種材料製成的建築材料。它的顏色柔和,具有淨化空氣、防火阻燃、阻隔噪音、保溫隔熱、調節空氣濕度等作用 。

硅藻門危害

羽紋綱中的擬菱形藻屬(Pseudo-nitzschia)約20餘種,浮游,海生。本屬是能產生軟骨藻酸並能形成赤潮的唯一一屬硅藻。軟骨藻酸可導致人類及其他哺乳動物的死亡。 有些硅藻(如根管藻)生殖太盛並密集在一起,可阻礙或改變鯡魚的洄游路線,降低漁獲量。

參考來源

  1. 硅藻門, 植物智, 2020-01-18