硅藻：特征，营养，繁殖 - 生物学 - 2025

在硅藻（硅藻）是一组微藻，主要是水和单细胞。它们可以自由生活（例如植物），也可以形成菌落（例如底栖动物的一部分）。它们的特点是大都会分布。也就是说，它们遍布整个星球。

与其他微藻类一起，它们也是在热带，亚热带，北极和南极水域发现的浮游植物大片露头的一部分。它们的起源可以追溯到侏罗纪，今天它们代表了人类已知的最大的微藻类之一，在活的和灭绝的物种之间描述了十万多种。

硅藻多样性。摘自Wikimedia Commons的Wipeter。

在生态上，它们是许多生物系统食物网的重要组成部分。硅藻沉积物是海床上积累的有机材料的重要来源。

经过漫长的沉积过程，有机物质的压力和数百万年的发展，这些沉积物成为了推动我们当今文明发展的石油。

在远古时代，海洋覆盖了目前出现的地球区域。硅藻土沉积物保留在其中一些区域，被称为硅藻土。硅藻土在食品工业，建筑业甚至制药业中都有多种用途。

特点

它们是真核生物和光合生物，具有二倍体细胞相。这些微藻的所有种类都是单细胞的，具有自由生存的形式。在某些情况下，它们会形成菌落（球状），长链，扇形和螺旋形。

硅藻的基本特征是它们具有平截头。壳壳是主要由二氧化硅组成的细胞壁，其以类似于培养皿或培养皿的结构将细胞包围。

此囊的上部称为上皮，下部称为抵押。视果壳的种类各不相同，取决​​于种类。

形状

硅藻的形状是可变的并且具有分类学上的重要性。一些具有辐射对称性（中心），其他具有不同的形状，但它们始终是两侧对称的（笔形）。

硅藻广泛分布在地球的水体中。它们主要是海洋的；但是，在淡水水体，池塘和潮湿的环境中发现了一些物种。

这些自养生物存在叶绿素a，c1和c2，并具有诸如黄豆黄质，二恶黄质，β-胡萝卜素和岩藻黄质的色素。这些颜料为它们提供了金色，使它们可以更好地捕获阳光。

分类和分类

当前，硅藻的生物分类排序是有争议的，并且有待修订。大多数系统学家和分类学家将这一大群微藻放置在异种植物科（有时称为芽孢杆菌科）内。其他研究人员将它们归类为门类甚至更高的分类单元。

传统分类

根据经典分类学排序，硅藻位于芽孢杆菌科（也称为硅藻科）中。此类分为两个命令：中央和Pennales。

中央

它们是硅藻，其硅藻土使其径向对称。有些物种的装饰棘手，表面没有裂缝，称为缝。

该命令由至少两个子命令（取决于作者）和至少五个家庭组成。它们主要是海洋的；但是，在淡水体中有这些代表。

中央硅藻。摘自南非约翰内斯堡的Derek Keats，并通过Wikimedia Commons编辑。

彭纳莱斯

这些硅藻具有细长的，椭圆形和/或线性的形状，具有双边双极对称性。它们具有点状的条纹状平底壳装饰，有些沿纵轴具有缝线。

根据分类学家的不同，此命令至少由两个子命令和七个科组成。它们大多是淡水，尽管在海洋环境中也有描述。

最近排名

以上是硅藻阶的经典分类学分类和排序；这是区分它们的最常用方法。但是，随着时间的推移，出现了许多分类学安排。

在90年代，Round&Crawford的科学家们提出了一个新的分类学分类法，该分类法由3类组成：伞形藻科，芽孢杆菌科和脆弱类。

粘藻藻科

以前，它们是Centrales订单的硅藻的一部分。目前，该类别至少有22目和1174种。

杆菌科

它们是带有缝线的双侧对称硅藻。此类成员以前组成了Pennales命令。

后来，它们被分为带硅藻和不带硅藻的硅藻（以非常普遍的方式）。众所周知，这类微藻由11个阶和约12,000个物种代表。

脆藻科

这是一类硅藻，其成员以前也是Pennales阶的一部分。这些微藻具有双边对称性，但不存在缝隙。它们以12目和898种为代表。

一些分类学家认为此分类单元无效，因此将伞形藻科作为芽孢杆菌科的一个子类。

营养

硅藻是光合生物：它们利用光能（太阳能）将其转化为有机化合物。这些有机化合物是满足您的生物学和代谢需求所必需的。

为了合成这些有机化合物，硅藻需要营养。这些营养素主要是氮，磷和硅。最后一个元素起着限制营养的作用，因为它需要形成蛋壳。

在光合作用过程中，这些微生物使用色素，例如叶绿素和胡萝卜素。

叶绿素

叶绿素是一种位于叶绿体中的绿色光合色素。硅藻中只有两种类型：叶绿素a（Chl a）和叶绿素c（Chl c）。

Chla主要参与光合作用过程；相反，Chl c是辅助颜料。硅藻中最常见的Chl c是c1和c2。

类胡萝卜素

类胡萝卜素是属于类异戊二烯家族的一组颜料。在硅藻中，至少鉴定出七种类胡萝卜素。

像叶绿素一样，它们帮助硅藻捕获光，将其转化为细胞的食物有机化合物。

再生产

硅藻分别通过有丝分裂和减数分裂过程无性繁殖和有性繁殖。

无性

每个干细胞都经历有丝分裂分裂过程。作为有丝分裂的产物，遗传物质，细胞核和细胞质被复制，以产生与母细胞相同的两个子细胞。

每个新创建的细胞都将干细胞的传单作为上皮，然后建立或形成自己的抵押。此繁殖过程可能在24小时内发生1至8次，具体取决于物种。

由于每个子房将形成新的抵押，继承母房抵押的子房将比其姊妹小。随着有丝分裂过程的重复，子细胞的减少逐渐进行，直到达到可持续的最小值。

性爱

细胞的有性生殖过程包括将二倍体细胞（具有两组染色体）分成单倍体细胞。单倍体细胞的遗传组成是祖细胞的一半。

一旦无性繁殖硅藻达到最小大小，一种有性繁殖就开始减数分裂。这种减数分裂会产生单倍体和裸露的或经配子的配子；配子融合形成称为孢子的孢子。

辅助孢子可使硅藻恢复二倍体和最大的物种大小。它们还使硅藻能够在恶劣的环境条件下生存。

这些孢子具有很强的抵抗力，只有在有利的条件下才会生长并形成各自的respective。

生态

硅藻的细胞壁富含氧化硅，通常称为二氧化硅。因此，它们的生长受到其生长环境中该化合物可用性的限制。

如上所述，这些微藻在分布上是世界性的。它们存在于淡水和海水水体中，甚至存在于水利用率低或湿度一定的环境中。

在水柱中，它们主要栖息于上层带（开放水域），并且一些物种形成菌落并栖息于底栖基质。

硅藻种群的大小通常不是恒定的：它们的数量具有一定的周期性，且差异很大。该周期性与养分的可利用性有关，并且还取决于其他物理化学因素，例如pH，盐度，风和光等。

开花

当条件最适合硅藻的生长和发育时，就会发生一种称为开花或开花的现象。

在上升流中，硅藻种群可主导浮游植物的群落结构，并且某些物种参与有害的藻华或赤潮。

硅藻能够产生有害物质，包括多摩酸。这些毒素会在食物链中积聚，并最终影响人类。人为中毒可导致昏厥和记忆力障碍，甚至昏迷甚至死亡。

人们认为，在生存（超过20,000种）和绝种之间，硅藻数量超过100,000种（有些作者认为，硅藻数量超过200,000种）。

他们的人口约占海洋初级产品的45％。同样，这些微生物由于其壳中的二氧化硅含量而在海洋硅循环中必不可少。

应用领域

古海洋学

硅藻壳中的二氧化硅成分使它们在古生物学中引起了极大的兴趣。自从大约白垩纪以来，这些微藻就占据了非常特殊且多样化的环境。

这些藻类的化石可帮助科学家重建整个地质时期海洋和大洲的地理分布。

生物地层学

海洋沉积物中发现的硅藻化石使研究人员能够了解从史前时代到今天发生的各种环境变化。

这些化石可以确定发现它们的地层的相对年龄，也可以用来关联不同位置的地层。

硅藻土

硅藻土被称为主要在陆地上发现的大型化石微藻沉积物。这些土地上最重要的矿床在利比亚，爱尔兰和丹麦。

它也被称为硅藻土，它是一种富含二氧化硅，矿物质和微量元素的材料，具有多种用途。其中最突出的用途如下：

农业

它被用作农作物中的杀虫剂。它作为一种防晒霜在植物上传播。它也被广泛用作肥料。

水产养殖

在虾类养殖中，硅藻土已用于食品生产。该添加剂已显示出可促进商业饲料的生长和同化。

在微藻培养中，它用作曝气系统和砂滤器中的过滤器。

分子生物学

硅藻土已被用于DNA的提取和纯化。为此，它与能够使水的分子结构混乱的物质一起使用。这些物质的实例是盐酸胍和硫氰酸盐。

食物和饮料

它用于过滤生产各种类型的饮料，例如葡萄酒，啤酒和天然果汁。一旦收获了某些产品，例如谷物，就将它们浸泡在硅藻土中，以避免象鼻虫和其他害虫的侵袭。

宠物用品

它是通常用于猫和其他宠物的盒子中的卫生垃圾（卫生小卵石）组成部分的一部分。

兽医

在某些地方，它被用作治疗动物伤口的有效方法。它也用于控制家畜和农场动物的寄生寄生节肢动物。

油漆涂料

它用作密封剂或搪瓷漆。

周围

硅藻土用于修复重金属污染的区域。其在这种情况下的应用包括这样的事实，它可以还原退化的土壤并降低铝在酸化土壤中的毒性。

硅藻土。在光学显微镜下观察相衬。摘自Wikimedia Commons的Zephyris。

法医学

如果因浸没（溺水）而死亡，进行的分析之一是受害者体内存在硅藻。由于硅藻硅石骨架的组成，即使发现硅藻有一定程度的分解，它们也保留在体内。

科学家利用该物种来发现事件是否发生，例如在沼泽，大海或湖泊中；这是可能的，因为硅藻具有​​一定程度的环境特异性。由于受害者体内存在硅藻，解决了许多谋杀案。

纳米技术

纳米技术中硅藻的使用仍处于早期阶段。但是，该领域的研究和使用变得越来越频繁。当前，测试用于将硅石壳转化为硅并利用这些电子元件生产。

纳米技术对硅藻有许多期望和潜在用途。研究表明，它们可用于遗传操作，用于构建复杂的电子微组件以及用作光伏生物电池。

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