海洋里的花花世界——硅藻

出品：科普中國(guó)

制作：中科院武漢植物園

（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

從大海中取一滴海水，表面看上去晶瑩透亮，如果在顯微鏡下放大二十五倍，卻是另一個(gè)生機(jī)勃勃的世界。

有靈巧的纖毛蟲，不斷變換著軀體形狀游走采食；有彈簧一樣的藍(lán)藻，它是地球上最原始的一種生命形式；有長(zhǎng)著大觸角的橈足動(dòng)物，矯健好動(dòng)；還有一類生物，體型微小卻結(jié)構(gòu)精妙，常令觀者驚嘆不已，它就是硅藻。

硅藻

硅藻，異鞭藻門硅藻綱，是一類具有色素體的單細(xì)胞藻類，一般非常微小，小的僅有幾微米，大的也不超過1-2毫米，它們是海洋中最常見的浮游生物，以群體形式棲息于幾乎所有的水生環(huán)境中，分布極其廣泛。

世界各地的海洋中都有硅藻的蹤跡，尤其是在溫帶和熱帶海區(qū)分布更多，可營(yíng)浮游生活，也可營(yíng)附著生活。營(yíng)附著生活時(shí)，硅藻附生在巖石或水生生物等基質(zhì)上形成大量的褐綠色膜層，例如魚缸長(zhǎng)時(shí)間不換水，缸壁上生出的泥土狀斑點(diǎn)就是硅藻的一種。

安能辨我是動(dòng)物還是植物？

曾幾何時(shí)，人們還在為硅藻是動(dòng)物還是植物而爭(zhēng)論不休，它曾被認(rèn)為是種像草履蟲那樣的單細(xì)胞動(dòng)物，然后又因?yàn)槟軌蜻M(jìn)行光合作用，同時(shí)還有細(xì)胞壁而被分到了植物一邊。目前，學(xué)界較為統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)是硅藻既不屬于動(dòng)物、也不屬于植物，而是不等鞭毛生物的一支，因?yàn)橹参锏募?xì)胞壁是由果膠組成，而硅藻的細(xì)胞壁由硅質(zhì)組成，這與植物有著本質(zhì)的區(qū)別。

硅藻的典型特征就是它們能分泌一層由硅質(zhì)構(gòu)成的細(xì)胞外壁，即硅藻殼，硅藻也因此而得名。其細(xì)胞形似一個(gè)培養(yǎng)皿，兩個(gè)硅質(zhì)外殼通過環(huán)帶嵌套在一起，一大一小相互扣合保護(hù)住原生質(zhì)，同時(shí)又保證有充分的光線通過。

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

與顯微鏡下其他微生物略顯雜亂的美不同，硅藻殼中的硅質(zhì)以某種有序的方式進(jìn)行沉積，使得其細(xì)胞外殼極具觀賞性，嚴(yán)整精密，仿佛經(jīng)過了精心的設(shè)計(jì)，不由得讓人驚嘆大自然的絕妙。

在硅藻的瓣殼上有許多美妙的不可思議的花紋和圖案。根據(jù)殼的形狀和花紋排列的方式，硅藻可分為中心硅藻綱和羽紋硅藻綱，如果硅藻是圓盤狀的，那它的花紋通常呈中心放射狀，即中心硅藻綱；如果硅藻是舟形或是桿狀等細(xì)長(zhǎng)形的，那在殼的縱向會(huì)看到一條軸，而花紋呈軸對(duì)稱分布，即羽紋硅藻綱。

（圖片來源：diatoms.org）

硅藻瓣殼上漂亮的圖案在普通光學(xué)顯微鏡下并不明顯，為了向人們展示單細(xì)胞硅藻復(fù)雜的構(gòu)造和美麗的體形，美國(guó)海洋生物研究人員保羅·哈格里夫斯先用一些電子束照亮這些單細(xì)胞生物，同時(shí)用電子顯微鏡拍攝它們的3D照片。這些照片拍攝出來是黑白的，為了突出它們的結(jié)構(gòu)層次，哈格里夫斯邀請(qǐng)藝術(shù)家法耶·達(dá)爾林給這些生物上色（并非真實(shí)的顏色）。結(jié)果，一張張美麗的單細(xì)胞硅藻的顯微圖就呈現(xiàn)在了我們眼前。

（圖片來源：Paul Hargreaves and Faye Darling/BNPS.co.uk）

就像壓花師利用自然界中的花草來做出美麗的作品，一些愛好者利用硅藻為原材料進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作，更是把硅藻的美展示的淋漓盡致。

（圖片來源：california academy of sciences geology）

硅藻不僅顏值出眾，還有很多用途

硅藻在整個(gè)地球生態(tài)系統(tǒng)里有著舉足輕重的地位。硅藻是海洋初級(jí)生產(chǎn)者的主要貢獻(xiàn)者，是魚、貝、蝦類特別是其幼體的主要餌料。憑借著極大的數(shù)量和高效的光合作用，硅藻為地球供應(yīng)了近20%的氧氣，同時(shí)，它還是水環(huán)境的指示針，如果水體受到富營(yíng)養(yǎng)污染或其他原因，一些硅藻會(huì)大規(guī)模繁殖而形成赤潮，使水質(zhì)惡劣，不僅影響美觀，更會(huì)對(duì)漁業(yè)帶來危害。

化作硅土更顯神通。硅藻死后，在某些情況下它們堅(jiān)固多孔的硅質(zhì)外殼不會(huì)分解，而會(huì)完整的堆積在水底，當(dāng)條件利于保存且保存時(shí)間很長(zhǎng)時(shí)，那些在海底沉積下來的以硅藻為主要成分的沉積層，逐漸形成了經(jīng)濟(jì)價(jià)值極高的硅藻土。歷經(jīng)長(zhǎng)期的地質(zhì)變遷，已在內(nèi)陸和一些高于海平面的地方發(fā)現(xiàn)硅藻土，最有名的就是美國(guó)加利福尼亞州的斯波克，那里的硅藻土可直接露天開采。硅藻土本質(zhì)是含水的非晶質(zhì)二氧化硅，有時(shí)還能完好地保存動(dòng)植物的遺體，在古生物學(xué)研究領(lǐng)域具有重要意義。

硅藻土在工業(yè)上有很多用途，可以作為牙膏和金屬拋光劑中一種柔和的研磨劑成分，諾貝爾發(fā)現(xiàn)了硅藻土具有化學(xué)惰性和強(qiáng)吸水能力，利用其作為硝化甘油的載體，增加液體炸藥的穩(wěn)定性，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸；另外因?yàn)槠湮⒖讟?gòu)造，可制造過濾劑、隔熱及隔音材料、面膜、吸水墊等。

（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

硅藻這些小精靈已經(jīng)在地球上存在了億萬年，看似微不足道，卻演繹出千姿百態(tài)的生命形態(tài)。