海洋生物学第四章硅藻门(一)

有些浮游硅藻，还可作为探索海流及水团运动的生物指 示物。但也有些种类一旦繁殖过盛，常会引起赤潮， 对海洋生态及渔业环境产生危害。
6.1、硅藻的形态特征
• 1)、体制
大多数硅藻为单细胞 少数种类借助壳面细胞壁上的胶质孔 所分泌的胶质或突出物形成各种形式 的群体 无多细胞种类。
群体种类的形成通常的几种形式：
硅藻细胞的形状
• 主要有两种类型
• 壳面辐射对称：
• 一般辐射硅藻目的种类，壳面辐射对称多为圆形 或椭圆形，也有三角形或形状不规则的
• 两侧对称：
• 羽纹硅藻壳面一般均较细长，两侧对称，如舟形、 梭形、S形、弓形、棒形或一面凸出而另一面凹 入，环面观一般为方形、长方形或弓形，楔形等
3)、细胞壁
由硅质和果胶组成，硅质在外，果胶质紧
a.卡氏根管藻 b.环形娄氏藻 c.中肋骨条藻 d.楔形藻假隔片 e~f.斑条藻壳环面及壳面假隔片 g~h.梯楔形藻壳环面及壳面假 隔片
5)、纵沟Raph——硅藻的运动器官
• 为羽纹硅藻细胞壁上的一个特殊构造，为壳面上沿纵轴的一条裂缝。纵沟在 壳面的中Байду номын сангаас上，外观很象一条直的或波状细线。从壳面的断面观，纵沟呈“>” 型，向外的裂缝( 靠近壳面部分)为外裂缝，向内则为内裂缝。
色素与色素体
• 色素：叶绿素a、叶绿素c、β-胡萝卜素、硅藻黄 素、岩藻黄素等组成 • 藻色：硅藻常呈黄绿色或黄褐色 • 色素体的形状：随种类不同而异，呈片状、粒状、 带状和圆形等，分布于细胞表面，有的也位于细 胞中心。有些种类色素体可进入到角毛内。 • 在羽纹硅藻的种类，在色素体的中央或边缘部分 有小型淀粉核。 • 光合作用产物：油脂
贴在硅质里面。在正常情况下，两者不能 分辨。 硅质壁的厚度随种类而异，底栖种类厚些， 浮游种类薄些，硅质的细胞壁没有颜色， 但有些种类在显微镜下，由于折光和反射 的结果会显出美丽的光彩。 少数硅藻的壳面是平滑的，但大多数硅藻 细胞壁上都有各种形式的花纹。
壳面形状
辐射硅藻：
圆形、椭圆形或三角形等，壳面上的花纹一般呈六
• ②、刺 也是细胞壁向外的突出物，其形状细而不长， 末端尖，其数目不定，皆不能动。如：
• 双尾藻Ditylum、圆筛藻Coscinodiscus、角刺藻Chaetoceros等。
• ③、毛
•
也是细胞壁向外的突出物，一般较细长，如：
角刺藻属的种类，其毛的长度可达细胞的数倍，有些种类的毛中还有色素，这是与刺 的最大区别。在毛上有的还有各种小刺和纵横花纹。
4)、间生带(节间带)和隔片(septum)
有些硅藻在壳表与连接带的壳 环面细胞壁上有一些特殊 构造，也即壳面和相连带 之间的次级相连带，称为 间生带(intercalary band， copulae，在有些书中称节 间带或间插片)，有的上、 下壳各有一或数片，且随 着细胞的生增长，其数目 也可不断增加，有的甚至 可达到几十片。凡是壳环 轴(pervalvar axis)长的种类， 都有间生带，它有加强细 胞壁的作用。节间带的的 花纹大致有2种，一种为鱼 鳞状，如卡氏根管藻，还 有环状或领状，如环形娄 氏藻和中肋骨条藻等 (图68 a~c）。 有些间生带向细胞腔内伸展成 片状，称隔片(septum)。 通常隔片和壳面平行。隔 片从细胞的一端向内延伸， 或从两端向中央延伸，这 样的隔片的一端是游离的， 称假隔片；如果从细胞的 一端能到另一端，称全隔 片或真隔片，在真隔片上 常有许多小孔，以使原生 质体流动。隔片具有增强 细胞壁的作用
3)、小孢子microspore
• 为中心硅藻纲中常见的一种生殖方式
• 细胞核和原生质经多次分裂，形成8、16、 32、64、128个小孢子，每个孢子具有 1~4条鞭毛，长成后群体逸出，相互结合 为合子，然后每个合子萌发成新个体。
4)、休眠孢子
• 出现在沿岸性的中心硅藻纲中，尤其是 在环境条件不利的情况下 • 母细胞将原生质收缩，集聚于中央，然 后分泌两瓣厚壳将其包围，即厚壁休眠 孢子，待环境适宜时再萌发。 • 在休眠孢子的壳上常有刺状突出物。
角形，以一点或几点为中心作辐射状对称排列，也 有些种类呈三角形或形状不规则
羽纹硅藻：
一般均较细长，有舟形、梭形、S形、弓形、棒形或
一面凸出而另一面凹入，环面观一般为方形、长方 形或弓形、楔形等，其花纹一般沿着长轴两侧面作 对称排列
硅藻细胞壁花纹
• 可以分为：
• 一般的花纹、点纹、线纹、孔纹以及肋纹等，为 分类上的主要依据之一，这些花纹通常由小孔和 小室组成。 • 小孔：有真孔和拟孔之分。 • 真孔：为细胞壁的一种穿孔，直径在0.1~0.6μm • 拟孔：为不穿过细胞壁，仅仅是细胞壁上的小凹 腔，分布在壳面，或集中于一端，能分泌胶质， 从而使细胞连成各种群体。
羽纹硅藻纲Pennatae
6.2、硅藻的繁殖
• 硅藻的繁殖一般为细胞分裂，其次是 形成复大孢子或产生小孢子，在不良 情况下形成休眠孢子。
1)、细胞分裂（营养繁殖）
• 为硅藻最常见的一种繁殖方式。 • 常在夜间进行，开始时细胞的原生质略增大， 然后细胞核分裂，色素体也纵裂或横裂为二。 原生质体也一分为二。其中一个占据母细胞的 上壳，另一个占据母细胞的下壳，然后两壳分 开，并各自再产生一个下壳或上壳。 • 这样形成的两个新细胞中，一个与母细胞大小 相等，而另一个则较母细胞小（下壳小于上 壳），如此连续分裂多代后，个体将越来越小， 此种现象可在硅藻培养中常见。
2)、细胞形态
• 硅藻类的细胞呈盒子状，壳体由上下一大一小两壳组成，像盒子 一样套在一起，壳面上具许多各种各样的花纹，这些花纹，连同 壳体的形状都是分类的重要依据。 • 套在上面（外面）的称上壳(epitheca)，上壳稍大；下面(里面) 的稍小，称下壳(hypotheca)，上壳的壳顶和下壳的壳底称壳面 (valve)，或称壳瓣。壳边称相连带(connecting band)，上、下 相连带总称壳环或壳环带(girdle band)，该环面称壳环面。壳面 向相连带弯曲的部分(肩)称壳套(valve mantle)。 • 连接上下两壳面的中心点轴称壳环轴(pervalvar axis)，为细胞 的高度。连接细胞壳面两端的轴称壳面轴，壳面轴有长轴 (apical axis)和短轴(transapical axis)之分。壳面圆形的种类， 壳环面宽狭一致，壳面长形的种类有宽壳环面和狭壳环面之分， 狭壳环面在一般情况下是看不到的。从宽壳环面观时，细胞的宽 度等于长轴（纵轴）的长度，厚度等于短轴（横轴）的长度。
• 盒形藻，借助这些突起相互连接成群体，突起的长短不一。有的种类的突起 相互连接，如盒形藻Biddulphia，有的突起通过插入相邻细胞而连接成群体， 如翼根管藻Rhizosolenia alata。两个细胞的突起相互连接，其间的空隙称为 胞间隙aperture，胞间隙的形状有圆形、方形或六角形等。
2)、复大孢子（增大孢子） Auxospore
• 硅藻特有的一种繁殖细胞。 • 硅藻细胞进行分裂繁殖时，所产生的2个子细胞 中，一个以母细胞的上壳为上壳，故与母细胞同 大，一个以母细胞的下壳为上壳，故略小于母细 胞。所以，经过多代细胞分裂后，部分后代细胞 变得越来越小。 • 这种变化趋势对种的生存不利。 • 硅藻在长期进化过程中产生了一种与此有关的适 应方式，即 • 由较小的硅藻细胞通过形成复大孢子，使缩小的 细胞恢复到该种细胞的最大体积。
经济意义
是海洋有机物的主要生产者之一，作为海洋甲壳类、贝 类等重要的直接或间接饵料 死亡后的硅质外壳，大量沉积在海底，形成硅藻软泥 (Diatom ooze)或硅藻土 (Diatomceous earth)，其中 含氧化硅83.2%，在工业上用途很广
根据硅藻土的分析，对海底石油勘探、有关的地层鉴定 以及古地理的研究都有一定的参考价值。
• ④、胶质突出物 细胞间依靠胶质线相连，这种胶质线 很坚固，一般移动也不会折断，有的种类则可包埋在胶 质块内。如：
• 海链藻
7)、细胞内部结构
• 硅藻的细胞壁内有一薄层原生质，有 的原生质集中在细胞中部两壳面之间 形成原生质桥，其中有一细胞核，呈 椭圆形、肾形或圆形。 • 上、下两壳之间的原生质皆由原生质 丝相连，在原生质丝的间隙部分为液 泡
• • • • • • • • • • • • ①、依靠壳面相连成丝状体， 如：直链藻Melosira。 ②、以壳面的小刺相连成直线群体， 如：骨条藻Skeletonema ③、以壳面的一角相连成放射星状， 如：星杆藻Asterionella ④、以壳面中央的胶质线相连成链状群体， 如：诺登海链藻Thalassiosira nordenskioldii ⑤、包埋在自己分泌的胶质内形成不定形的团块， 如：细弱海链藻Thalassiosira subtilis ⑥、借助自己分泌的胶质柄附着于其它物体上， 如：穹杆藻Achnanthes
6.3、硅藻的分类
• 根据硅藻细胞壁（壳）的形态和花纹，硅 藻门可分成2个纲：中心硅藻及羽纹硅藻， 二纲的检索如下： • 1(2)花纹呈同心的放射状排列，不具壳缝或 假壳缝……中心硅藻纲Centricae • 2(1)花纹左右对称，呈羽纹状排列，具壳缝 或假壳缝……羽纹硅藻纲Pennatae
中心硅藻纲Centricae
生活的硅藻细胞，原生质能在纵沟内循环不息地流动，由于原生质的流动和外界 的水不断发生磨擦，使硅藻能作向前运动，即凡具纵沟的种类都能行动，能行动 的种类必有纵沟，故一般认为纵沟是
硅藻的运动器官。
6)、细胞表面突出物
• 硅藻细胞表面常有许多突出物，如突起、刺、毛、胶质 块和胶质线等，都有增加浮力和相互连接的作用。 • ①、突起 为细胞壁向外的头状突出物，如：
海洋生物学
Marine biology
海洋学院 吴建新 hghykywjx2002@
第6章 硅藻门 Bacillariophyta
它们的共同特征是细胞壁富含硅质