硅藻

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 硅藻
精美有趣的硅藻

一滴海水,晶莹透亮,肉眼看上去,里面什么也没有,把它放到显微镜下,可就不一样了,嘿,真是别开生面了!看哪,有像闪光的“表带”,有像细长的“大头针”、扁平的“圆盘”,甚至像精致的“铁锚”……令人眼花缭乱。这些就是浮游生物,其中60%以上是硅藻。

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硅藻 概述

 

硅藻硅藻
藻类植物中的一个类群,有人定为硅藻门 (Bacil-lariophyta),有人定为硅藻纲 (Bacillariophyceae)。硅藻是单细胞种类,少数为群体。细胞壁高度硅质化,成为坚硬的壳体,壳体由上、下两个半壳套合而成。光合作用色素主要有叶绿素a、叶绿素c胡萝卜素岩藻黄素硅藻甲黄素等,因此,它的色素体呈黄绿色或黄褐色。
硅藻的多数种类为水生,以浮游生活为主,也有些种类附生在水中各种基质或其他水生植物体上。少数硅藻生于土壤中,羽纹硅藻在每立方厘米土壤中可达一亿个。

硅藻细胞壁外的胶状膜能吸附放射性物质,致使一些敏感种迅速死亡,因此,硅藻又可作为放射性物质的指示植物。有些种类,如普通等片藻 (D.valgare)耐油性很强,又可作为油污染的指示种。

硅藻的分布受地区、季节、水温、盐度等各种因素的影响,因此,各地区常见的指示种不完全一致。有一些种类是广布性的,适应性很强,各种污染带均会出现,在利用硅藻指示水体污染时,应注意识别。

硅藻是一类种类繁多的低等植物,约11000多种。在海洋中硅藻的种类最多,淡水和潮湿的土壤也不少。据估测每一立方厘米土壤中有羽纹藻约1亿个。硅藻种间个体差异大,小者3.5微米,大者300-600微米。硅藻的身体虽然只有一个细胞,可这一个细胞却非常有趣。它既不象动物细胞一样没有细胞壁,也与植物细胞的细胞壁大不相同。硅藻的细胞壁由大量的硅质组成,分为上下两部分组成,上面的盖叫上壳,下面的底叫下壳,上壳套住下壳,并且上下壳面上纹饰图案非常精美。如同透明的水晶箱,或者好比一间精致的玻璃小屋。从十六世纪显微镜下发现的这些颇具魅力的小生物后,科学家们耗费了许多的笔工来描绘这些绚丽的玻璃壳。
硅藻硅藻


硅藻靠太阳光和吸收水中的无机物生活。每到春季来临,明亮而温暖的阳光使这些微小的植物苏醒过来。优越的自然条件,给浮游植物的生长带来良好的时机,于是,它们迅速繁殖。没有过多久,就铺满了广阔的水面……。没有阳光,硅藻不能生存,所以它们大多生活在阳光充足的水体表层。那么硅藻自身又不能运动,它们有使自己呆在表层而不沉到水底去的本领吗?有!你看,它们当中有些长得体态轻盈,身体里百分之九十以上充满水分;另一些则长了许多突起物和刚毛,长成球形,或者长得像降落伞,尽量扩充身体的表面积,以便增加浮力或摩擦力,使它们毫不费力就可长期漂浮在水中。

硅藻为什么要住在海洋的玻璃屋里呢?据科学家们研究发现,这些漂亮可爱的外壳实际上与他们的功能是紧密相连的。当4-6千万年前地球大气层内的二氧化碳越来越低,硅藻便把自己装在玻璃容器里,因为这样能帮助在容器的空间内浓缩到足够的反应物质。另外玻璃壳上那些微孔与细微的纹路让硅藻产生了些比平滑表面更多的表面积,这些表面积让硅藻的光合作用更有效率。因为演化出这个玻璃壳才让硅藻成为地球上数量最成功的生物体。

硅藻 生态意义

 

浮游生物的个体虽然小得微不足道,却是水中原始食物的生产者,要是没有它们,水里的大生命恐怕也就无法生存了。

硅藻硅藻
尤其是硅藻,营养丰富,容易消化,不仅浮游动物、小鱼小虾和贝类喜欢吃,许多大家伙,像等又都以小鱼小虾等为食料。因此硅藻等浮游生物的多寡,明显地决定着鱼类的产量,这是无可置疑的了。每年春天,对虾和许多鱼类都喜欢来我国渤海、黃河口一带产卵,就是因为这里风平浪静,水温适宜,硅藻非常丰富的缘故。有人估计,海豹长膘一磅,需要消耗半吨硅藻。另外,据报道浮游生物每年制造的氧气就有360亿吨,占地球大气氧含量的70%以上。由于硅藻数量又占浮游生物数量的60%以上,这样可以推算,假设现在地球上没有硅藻了,不用3年,地球上的氧气就耗干了。动物和我们人类也就都没法呼吸了。

硅藻死后,它们坚固多孔的外壳—细胞壁也不会分解,而会沉于水底,经过亿万年的积累和地质变迁成为硅藻土。硅藻士可被开采,在工业上用途很广。可制造工业用的过滤剂、隔热及隔音材料等等。我国山东山旺地区就出产大量的硅藻土。游泳池的主人将老化的硅藻壳拿来过滤水里的污染物质。诺贝尔奖的创始人Alfred Nobel发现将不稳定的硝化甘油放入硅藻所产生的硅土后可以稳定的成为可携带的炸药。

硅藻 危害

 

赤潮:海洋环境如果受到富营养污染或其它原因,常使某些硅藻如骨条藻菱形藻盒形藻角毛藻根管藻海链藻等生殖过盛,形成赤潮,使水质恶劣,对渔业及其它水产动物带来严重危害。

有些硅藻(如根管藻)生殖太盛并密集在一起,可阻碍或改变鲱鱼的洄游路线,降低渔获量。

硅藻 种类

 
对水质的适应能力各不相同,在20世纪初即已被用作水污染指示生物。直链藻属(Melosira)和桥穹藻属(Cуmbella)的一些种是多污带的指示种;冠盘藻Stephanodiscus hantzschii)、狭窄菱形藻Nitzschia angustata)、尖菱形藻 (N.apiculata)等是甲型中污带的指示种; 孟氏小环藻 (Cуclotella meneghiniana)、钝脆杆藻(Fragilaria capucina)、尖针杆藻(Sуnedra acus)、肘状针杆藻S.ulna)等是乙型中污带的指示种;羽纹脆杆藻 (F.pinnata)、连结脆杆藻凸腹变种(F.construens var.venter)、长等片藻(Diatoma elongatum)、冬季等片藻(D.hiemale)、窗格平板藻(Tabellaria fenestriata)等是寡污带的指示种。

硅藻 水中艺术品

 
硅藻是水中有机物质初级生产者之一,它们的构造奇特,巧夺天工,呈现许许多多美妙的不可思议的花纹和图案,它们的身体却非常微小,一般小的仅有千分之几毫米,大的也不超过1~2毫米。在那清澈透亮的水滴中,隐藏着它们的身影,必须借助光学或电子显微镜才能窥探其尊容。别以为它们个体小,其实一个小细胞就是一个完整的生命体。当外界条件适宜,硅藻大量繁殖时,能使数万平方公里的海水改变颜色。水生动物的幼体以及鲻鱼牡蛎……和肉眼不易看到的恒河沙数的浮游动物都直接地依靠吞食硅藻等这类小微型生物为生。俗话说:“大鱼吃小鱼,小鱼吃虾米”,那么“虾米”吃什么?就是吃这样的一些小微型生物了。有人估计,海豹长膘一磅需要半吨硅藻。

硅藻 生殖方式

 
硅藻硅藻
硅藻常用一分为二的繁殖方法产生。分裂之后,在原来的壳里,各产生一个新的下壳。盒面和盒底分别名为上、下壳面。壳面弯伸部分名壳套。上下壳套向中间伸展部分,称相连带。上下相连带总称为壳环,这个面称壳环面。有些种类,如根管藻(Rhizosolenia),在壳环面细胞壁上还有很多次级相连带,或称间板。细胞质和一般植物细胞相似。生殖方法有形成复大孢子、小孢子和休止孢子等。

1.营养生殖  为硅藻最普通的一种生殖方式。分裂初期,细胞的原生质略增大,然后核分裂,色素体等原生质体也一分为二,母细胞的上、下壳分开,新形成的两个细胞各自再形成新的下壳,这样形成的两个新细胞中,一个与母细胞大小相等,一个则比母细胞小。这样连续分裂的结果,个体将越来越小。这在自然界和室内培养的硅藻可见到。

2.复大孢子  硅藻细胞经多次分裂后,个体逐渐缩小,到一个限度,这种小细胞不再分裂,而产生一种孢子,以恢复原来的大小,这种孢子称为复大孢子。复大孢子的形成方式有无性和有性两种。

(1)无性方式  是由营养细胞直接膨大而成,如中心纲的变异直链藻(Melosira varians)。

(2)有性方式   通过接合作用,借助运动或分泌胶质使个体接近,然后包围于共同胶质膜内,进行接合。

3.小孢子  多见于中心硅藻的一种生殖方式,细胞核和原生质多次分裂,形成8、16、32、64、128个不等小孢子,每个小孢子具1- 4条鞭毛,长成后成群逸出,相互结合为合子,每个合子再萌发成新个体。

4.休眠孢子  是沿海种类在多变的环境中的一种适应方式。休眠孢子的产生常在细胞分裂后,原生质收缩到中央,然后产生厚壁,并在上、下壳分泌很多突起和各种棘刺。当环境有利时,休眠孢子以萌芽方式恢复原有形态和大小。

硅藻 相关焦点

 

汉江局部河段水体异常系硅藻过量所致

硅藻硅藻


2008年2月27日上午,湖北省环保局向新闻界通报了东荆河水体色度变化的原因,主要是硅藻过量繁殖,使汉江局部河段呈现轻微硅藻水华现象。

近日,湖北省监利县和潜江市部分群众和自来水厂的职工发现,流经这里的东荆河水体颜色异常,相关自来水厂及时关闭。

2008年2月26日上午,在接到环保部门的报告后,湖北省委书记罗清泉、省长李鸿忠指示,核实情况,责令采取得力措施,确保群众饮用水安全。2月26日,湖北省环保局召集有关专家会商分析,认为东荆河水体颜色异常,源于该区域近期气温迅速回升,汉江以及东荆河段水量减少,流速缓慢,加之水体营养值偏高,专家初步认定,是硅藻(小环藻为主)过量繁殖,导致水体色度变化,使局部河段呈现轻微硅藻水华现象。

2008年2月26日下午2时,经省政府协调,水利部门采取从长湖开闸放水的方式,对东荆河进行补水。已关闭的自来水厂,将陆续恢复供水。作为预防性措施,湖北省环保局已协调省水利厅,争取从丹江口水库增加下泄流量,加大汉江流量和流速,以消除汉江硅藻的形成条件。

附图

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