第七节 硅藻门(Bacillariophyta)

 
    一、硅藻门的一般特征 
    二、硅藻门的代表植物 
    三、硅藻门在植物界中的地位

 

一、硅藻门的一般特征

 

  (一)形态构造

  植物体单细胞,可以连接成丝状或其他形状的群体。细胞壁是由两个套合的半片所组成,称半片为瓣。外面的半片为上壳(epitheca),里面的半片为下壳(hypotheca)。瓣的正面叫做壳面(valve),侧面即是两个瓣套合的地方,很像一条环形的带,称做环带(girdle band)。上壳和下壳都是由果胶质和硅质组成的,没有纤维素(图1-32)。壳面上有各种花纹。壳面可分为两种类型,一种是辐射硅藻类,圆形,辐射对称,壳面上的花纹也是自中央一点向四周呈辐射状排列;另一种是羽纹硅藻类,长形,花纹排列成两侧对称(图1-33)。硅藻载色体1—多数,小盘状或片状。电子显微镜下,载色体有4层膜,外边两层是载色体内质网膜,里边两层是载色体膜。外层载色体内质网膜与外层核膜相连。载色体中有叶绿素a和c,β-胡萝卜素和 α-胡萝卜素,叶黄素类中主要含有墨角藻黄素,其次是硅藻黄素(diatoxanthin)和硅甲黄素(diadi-noxanthin),由于墨角藻黄素和其他色素所占比例比叶绿素a和c大,使载色体呈现橙黄色或黄褐色。同化产物为金藻昆布糖和油。硅藻营养体中没有游动细胞,仅精子具鞭毛,电子显微镜下观察是茸鞭型,轴丝是9+0条,没有中央轴丝,这种构造是硅藻独有的。细胞中央有液泡,紧贴细胞壁之内有1厚层原生质,载色体分散在其中,载色体上有淀粉核或无。细胞核1个,球形或卵形。有些羽纹硅藻有自发的运动,凡有运动能力的硅藻都有1条或两条脊缝。运动方向是沿着纵走轴的方向前进或后退。运动的原因可能是原生质环转流动所致。原生质在脊缝处与水接触,脊缝处的原生质向后方流动,结果细胞被推向前进。

 

 

  (二)繁殖

  硅藻是以细胞分裂进行繁殖。细胞分裂时,原生质膨胀,使上下两壳略为分离。细胞核进行有丝分裂,载色体、淀粉核等细胞器也随着分裂,原生质沿着与瓣面平行的方向分裂,1个子原生质体居于母细胞的上壳,另1个子原生质体居于母细胞的下壳(图1-34)。每个子原生质体立即分泌出另一半细胞壁,新分泌出的半片,始终是作为子细胞的下壳,老的半片作为上壳结果1个子细胞的体积和母细胞等大,另1个则比母细胞略小一些。几代之后也只有1个子细胞的体积与母细胞等大,其余的愈来愈小,但是,这种体积的缩小不是无限的,缩小到一定大小时,以产生复大孢子(auxospore)的方式恢复其大小(图1-35)。

 

  形成复大孢子的方式有多种,一般都和有性生殖相联系。以披针桥弯藻[Cymbellalanceolata(Ehr.)V.H.]为例,两个结合的细胞先进行1次减数分裂,形成4个子核,其中两个核已退化,其余两个核发育成大小不等的两个配子。配子结合形成两个复大孢子,并发育成两个新的植物体(图1-36)。

 

  (三)分布

  硅藻分布极广。在淡水、半咸水、海水和陆地上都有。在水中浮游或着生在他物上。陆地上,凡潮湿的地方,如土壤、岩石、墙壁、树干及苔藓植物之间都有它们生长。中心硅藻纲的硅藻多海产,羽纹硅藻纲的硅藻多淡水产。硅藻春秋两季生长旺盛,是鱼类、贝类及其他动物的主要饵料之一。

 

  硅藻种类很多,据可靠记载约有16000多种,分为中心硅藻纲(Centricae)和羽纹硅藻纲(Pennatae)两个纲。中心硅藻纲有3个目:圆筛藻目(Coscinodiscales)、根管藻目(Rhizole-niales)、盒形藻目(Biddulphiales)。羽纹硅藻纲有5个目:无壳缝目(Araphidionales)、单壳缝目(Monoraphidiales)、短壳缝目(Raphidionales)、双壳缝目(Biraphidinales)、管壳缝目(Aulonoraphidinales)。

  硅藻门中常见的有直链藻属(Melosira)、根管藻属(Rhizosolenia)、桥弯藻属(Cymbella)、双菱藻属(Surirella)和舟形藻属(Navicula)(图1-33)。

、硅藻门的代表植物

 

  (一)小环藻属(Cyllotella)

  属中心硅藻纲圆筛藻目。植物体单细胞,有些种以壳面互相连接成带状群体。细胞圆盘形或鼓形。壳面圆形,少数种椭圆形,边缘部有辐射状排列的线纹和孔纹,中央平滑或具颗粒。带面平滑没有间生带。载色体多个,小盘状。以细胞分裂进行繁殖,每个细胞产生1个复大孢子(图1—33,G)。

  本属硅藻约40种,是海产或淡水产的浮游藻类,也有的种生长于土壤中,早春大量出现。

  (二)羽纹硅藻属(Pinnularia)

  属于羽纹硅藻纲双壳缝目。植物体单细胞或接成丝状群体。壳面线状、椭圆形至披针形两侧平行,极少数种两侧中部膨大、或成对称的波状。壳面两侧具横的平行的肋纹,中轴区宽有时超过壳面宽度的1/3,常在中央节和极节处增宽。带面观长方形、无间生带。色素体两块片状,位于细胞带面两侧,常各具1蛋白核(图1-33,D)。

  本属约200种,淡水和海水中均有分布。

 

三、硅藻门在植物界中的地位

 

  硅藻在白垩纪就出现了,上白垩纪和第三纪时是它们发展的鼎盛时期,从大量海相沉积的硅藻土中也得到了证实。然而在漫长的历史发展进程中,它们没有向多细胞方向发展,停留在单细胞和群体的阶段。硅藻、金藻和褐藻的载色体中都含有叶绿素a和c及墨角藻黄素,由此,说明它们的亲缘关系密切。但从硅藻细胞壁的构造看,又与黄藻门相近,可是硅藻的营养体是二倍体,在含叶绿素a和c的类群中是比较特殊的一群植物。人们设想硅藻是从含有叶绿素a和c的具鞭毛的藻发展而来,因为中心硅藻纲中有具鞭毛的雄配子和微孢子,在根管藻属(Rhizosolenia)和菱形藻属(Nitzschia)的细胞分裂时出现伸缩泡,都可作为硅藻由具鞭毛的藻发展来的证据。