海洋里的花花世界——硅藻

出品：科普中国

制作：中科院武汉植物园

（图片来自网络）

从大海中取一滴海水，表面看上去晶莹透亮，如果在显微镜下放大二十五倍，却是另一个生机勃勃的世界。

有灵巧的纤毛虫，不断变换着躯体形状游走采食；有弹簧一样的蓝藻，它是地球上最原始的一种生命形式；有长着大触角的桡足动物，矫健好动；还有一类生物，体型微小却结构精妙，常令观者惊叹不已，它就是硅藻。

硅藻

硅藻，异鞭藻门硅藻纲，是一类具有色素体的单细胞藻类，一般非常微小，小的仅有几微米，大的也不超过1-2毫米，它们是海洋中最常见的浮游生物，以群体形式栖息于几乎所有的水生环境中，分布极其广泛。

世界各地的海洋中都有硅藻的踪迹，尤其是在温带和热带海区分布更多，可营浮游生活，也可营附着生活。营附着生活时，硅藻附生在岩石或水生生物等基质上形成大量的褐绿色膜层，例如鱼缸长时间不换水，缸壁上生出的泥土状斑点就是硅藻的一种。

安能辨我是动物还是植物？

曾几何时，人们还在为硅藻是动物还是植物而争论不休，它曾被认为是种像草履虫那样的单细胞动物，然后又因为能够进行光合作用，同时还有细胞壁而被分到了植物一边。目前，学界较为统一的认识是硅藻既不属于动物、也不属于植物，而是不等鞭毛生物的一支，因为植物的细胞壁是由果胶组成，而硅藻的细胞壁由硅质组成，这与植物有着本质的区别。

硅藻的典型特征就是它们能分泌一层由硅质构成的细胞外壁，即硅藻壳，硅藻也因此而得名。其细胞形似一个培养皿，两个硅质外壳通过环带嵌套在一起，一大一小相互扣合保护住原生质，同时又保证有充分的光线通过。

（左图：Sunlin Hu and Chao Liu / diatoms.org；右图：CSIRO / wiki commons）

与显微镜下其他微生物略显杂乱的美不同，硅藻壳中的硅质以某种有序的方式进行沉积，使得其细胞外壳极具观赏性，严整精密，仿佛经过了精心的设计，不由得让人惊叹大自然的绝妙。

在硅藻的瓣壳上有许多美妙的不可思议的花纹和图案。根据壳的形状和花纹排列的方式，硅藻可分为中心硅藻纲和羽纹硅藻纲，如果硅藻是圆盘状的，那它的花纹通常呈中心放射状，即中心硅藻纲；如果硅藻是舟形或是杆状等细长形的，那在壳的纵向会看到一条轴，而花纹呈轴对称分布，即羽纹硅藻纲。

（图片来源：diatoms.org）

硅藻瓣壳上漂亮的图案在普通光学显微镜下并不明显，为了向人们展示单细胞硅藻复杂的构造和美丽的体形，美国海洋生物研究人员保罗·哈格里夫斯先用一些电子束照亮这些单细胞生物，同时用电子显微镜拍摄它们的3D照片。这些照片拍摄出来是黑白的，为了突出它们的结构层次，哈格里夫斯邀请艺术家法耶·达尔林给这些生物上色（并非真实的颜色）。结果，一张张美丽的单细胞硅藻的显微图就呈现在了我们眼前。

（图片来源：Paul Hargreaves and Faye Darling/BNPS.co.uk）

就像压花师利用自然界中的花草来做出美丽的作品，一些爱好者利用硅藻为原材料进行艺术创作，更是把硅藻的美展示的淋漓尽致。

（图片来源：california academy of sciences geology）

硅藻不仅颜值出众，还有很多用途

硅藻在整个地球生态系统里有着举足轻重的地位。硅藻是海洋初级生产者的主要贡献者，是鱼、贝、虾类特别是其幼体的主要饵料。凭借着极大的数量和高效的光合作用，硅藻为地球供应了近20%的氧气，同时，它还是水环境的指示针，如果水体受到富营养污染或其他原因，一些硅藻会大规模繁殖而形成赤潮，使水质恶劣，不仅影响美观，更会对渔业带来危害。

化作硅土更显神通。硅藻死后，在某些情况下它们坚固多孔的硅质外壳不会分解，而会完整的堆积在水底，当条件利于保存且保存时间很长时，那些在海底沉积下来的以硅藻为主要成分的沉积层，逐渐形成了经济价值极高的硅藻土。历经长期的地质变迁，已在内陆和一些高于海平面的地方发现硅藻土，最有名的就是美国加利福尼亚州的斯波克，那里的硅藻土可直接露天开采。硅藻土本质是含水的非晶质二氧化硅，有时还能完好地保存动植物的遗体，在古生物学研究领域具有重要意义。

硅藻土在工业上有很多用途，可以作为牙膏和金属抛光剂中一种柔和的研磨剂成分，诺贝尔发现了硅藻土具有化学惰性和强吸水能力，利用其作为硝化甘油的载体，增加液体炸药的稳定性，便于储存和运输；另外因为其微孔构造，可制造过滤剂、隔热及隔音材料、面膜、吸水垫等。

（图片来自网络）

硅藻这些小精灵已经在地球上存在了亿万年，看似微不足道，却演绎出千姿百态的生命形态。

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