矽藻屬於不等長鞭毛藻的壹大類，包括自養藻（如金藻、大型藻類）和異養藻（如水黴菌）。黃褐色葉綠體是不等鞭毛藻的特征，葉綠體有四層膜，含有類胡蘿蔔素和類黑色素。矽藻個體通常沒有鞭毛，但其雄性配子具有不等長的鞭毛，與其他類群相比，它們的鞭毛缺乏絨毛。
矽藻是食物鏈中的生產者。矽藻的壹個主要特征是矽藻細胞外的矽質（主要是二氧化矽）細胞壁。矽質細胞壁的質地和形態各異，但大多對稱排列。這種排列方式可作為分類和命名的依據。不過，這種對稱並不完全對稱，因為矽藻細胞壁的壹側比另壹側稍大，所以會嵌在壹起。化石遺跡表明，矽藻最晚起源於早侏羅世時期。只有中央矽藻的雄配子有鞭毛，可以遊泳。壹直以來，矽藻都是環境監測的重要指標物種，常用於水質研究。在分類學上，它們被分為壹個目，下設中心矽藻目和羽葉矽藻目。此外，它還是壹種主要的近海類群。 釋氧、海洋初級生產者、矽藻土的形成、技術轉讓研究、科分類 矽藻門中的矽藻有 10 多萬種，可分為兩個門。 中心藻門 中心藻門呈圓形，輻射對稱，殼表面的花紋從中心點向四周呈輻射狀排列，在海產品中含量非常豐富。蜆屬隸屬於蜆目。植物體為單細胞，有些種類的貝殼表面相互連接，形成帶狀群體。細胞盤狀或梭形。外殼表面呈圓形，少數種類呈橢圓形，邊緣有放射狀排列的紋和孔，中心光滑或呈顆粒狀。帶狀表面光滑，無生長帶。彩色載體多個，呈小盤狀。通過細胞分裂繁殖，每個細胞產生壹個復合大錐體 羽狀體 羽狀體呈長條形或船形，花紋呈兩側對稱排列，表面有紋路、肋和縱向裂縫（殼縫），殼面中部加厚，稱為中心節，兩端加厚，稱為端節。鳳尾藻屬屬於鳳尾藻矽藻綱（雙殼目）。植物體為單細胞或連接成絲狀群體，殼表面為線形、橢圓形至披針形，兩側平行，極少數種類兩側中部膨大或對稱波狀。殼表面兩側有橫向平行肋，中間區域寬。色素體兩片，片狀，通常各有壹個蛋白質核。其他常見的矽藻包括 Coscinodiscus 和 Navicula。 形態特征 植物體單細胞，或由細胞相互連接成鏈、帶、簇、放射狀群體，浮遊或附著，附著的種類常有膠狀柄或包裹在膠狀塊或膠狀管中。細胞壁由嵌套的兩半組成，稱為花瓣。矽藻的兩半殼分別稱為上殼（外側）和下殼（內側），上殼和下殼都有壹個凸起的表面，稱為瓣膜。殼的側面或邊緣是兩個瓣膜結合的地方，並環繞著腰帶。上殼和下殼都由果膠和二氧化矽組成，沒有纖維素。顏色載體 1 至多數，小盤狀，片狀。主要色素為葉綠素 a 和 c、β-胡蘿蔔素、α-胡蘿蔔素和葉黃素。葉黃素類主要含有 Murraya 黃素，其次是二矽藻黃素和二拉丁黃素。藻體呈橙黃色和黃褐色。同化產物為金藻昆布糖和油。核為 1.營養體，無鞭毛。***有鞭毛，絨毛鞭毛型。矽藻圖片（2） 矽藻是食物鏈中的生產者。矽藻的主要特征之壹是包裹矽藻細胞的矽質（主要是二氧化矽）細胞壁。矽質細胞壁的質地和形態各異，但大多呈對稱排列。這種排列方式可作為分類和命名的依據。 地理分布 矽藻是浮遊植物中最重要的壹類，分布極為廣泛，可在海洋、淡水、水汽、泥漿和潮濕的表面上找到。它們大多生活在開闊的海洋水域中，但也有壹些像薄膜壹樣生活在海底的礫石上，甚至還有壹些種類能在僅有潮濕的大氣中生存。有些矽藻甚至可以在 2 千米的高空生存。世界上只要有水的地方，壹般都能找到矽藻，尤其是在溫帶和熱帶海洋地區。由於矽藻種類繁多，數量巨大，因此被稱為海洋中的 "草原"。矽藻的圖片(3)生長和繁殖 矽藻的上部和下部稱為 "挫環"，這個表面稱為 "挫環面"。有些種類（如根藻）在殼環的細胞壁上有壹些次生連接帶或間板。細胞質與普通植物細胞相似。繁殖方式可以是有性繁殖或營養繁殖（主要繁殖方式）。 矽藻的繁殖 營養繁殖是矽藻最常見的繁殖方式。分裂開始時，細胞的原生質體略有增加，然後細胞核分裂，染色質體和其他原生質體壹分為二，母細胞的上殼和下殼分離，新形成的兩個細胞各形成壹個新的下殼，這樣形成的兩個新細胞壹個與母細胞大小相等，另壹個比母細胞小。經過這樣的連續分裂，個體會變得越來越小。這在自然界和矽藻室內培養中都可以看到。 矽藻細胞經過多次分裂後，個體逐漸縮小到壹個極限，這種小細胞不再分裂，並產生孢子恢復原來的大小，這種孢子稱為再質孢子。孢子的形成有無性和有性兩種方式。 (1) 無性方式是直接從營養細胞中膨大，如 Melosira varians。(2) 有性方式：通過接合，個體通過運動或分泌膠狀物質聚集在壹起，然後被 **** 圍在同壹膠狀膜內並接合。 小孢子 主要存在於中央矽藻中的壹種繁殖方式，細胞核和原生質經過多次分裂，形成 8、16、32、64、128 個小孢子，每個小孢子有 1-4 根鞭毛，它們成群逸出，相互結合形成分生孢子，然後每個分生孢子發芽成為新的個體。 休眠孢子是沿海物種適應不斷變化的環境的壹種方式。休眠孢子通常在細胞分裂後產生，此時原生質體收縮到中心，然後產生厚壁，並在上下殼上分泌出許多突起和各種刺。當環境有利時，休眠孢子會通過出芽恢復到原來的形態和大小。 毒性矽藻 研究人員在福建九龍江入海口的紅樹林地區選擇了兩種典型的多環芳烴，研究多環芳烴對優勢藻類的毒性作用。所選藻類為浮遊藻類紅藻（Rhodophyta ribosus）和附著藻類紅藻（Rhodophyta rhodophylla），經分離、純化和培養，所用的典型多環芳烴為菲和熒蒽。結果表明，丙酮對兩種藻類的無觀測效應濃度值均為0.3%（v/v），菲對介殼鏈黴菌和根瘤藻的急性毒性試驗的72-h半數生長抑制濃度（72-EC50）分別為0.95 mg/L和0.32 mg/L，而氟蒽對兩種藻類的72-EC50分別為0.17 mg/L和0.09 mg/L。/strong>菲和熒蒽對根瘤菌的耐受性強於根瘤菌，菲對根瘤菌和根瘤菌的毒性弱於熒蒽。矽藻的圖片(4)危害 赤潮：如果海洋環境受到富營養化汙染或其他原因，某些矽藻，如核矽藻、輪葉藻、箱形藻、角毛藻、根瘤藻、海鏈藻等，往往會過度繁殖，形成赤潮，使水質變差，給漁業和其他水生動物帶來嚴重危害。有些矽藻（如菱形藻）大量繁殖，擁擠在壹起，會阻塞或改變鯡魚的洄遊路線，減少漁獲量。 價值 釋放氧氣 它們依靠光合作用將海水中的無機物合成它們所需的有機物。矽藻色素包括葉綠素 a、c1、c2 和類胡蘿蔔素。它們從陽光中吸收能量，分解細胞中的水分，從水分子中分離出壹個氫原子。壹部分有利的氫原子和二氧化碳經過復雜的化學變化合成糖和澱粉，這就是光合作用。這些物質與細胞吸收的氮、磷、硫等物質進壹步作用，氧形成蛋白質和脂肪等物質。部分遊離氫原子每兩個與壹個氧原子結合形成水，氧分子中的另壹個氧原子從細胞中跑出來溶解到水中或跑到大氣中。地球上 70% 的氧氣是由浮遊植物釋放的，浮遊植物每年產生 360 億噸氧氣，占地球大氣含氧量的 70% 以上。由於矽藻的數量占浮遊生物數量的 60% 以上，可以推測，如果現在地球上沒有矽藻了，用不了三年，地球上的氧氣就會耗盡。動物和人類將無法呼吸。矽藻圖片(5)海洋的初級生產者 矽藻是魚、貝類和蝦的主要餌料，尤其是它們的幼蟲，它們與其他植物壹起構成了海洋的初級生產力。矽藻還是海底生物沈積物形成的重要組成部分。經過漫長的歲月，沈積在海底的以矽藻為主要成分的沈積層逐漸形成了具有很高經濟價值的矽藻土。矽藻土不僅營養豐富，還能完整地保存動植物遺骸，在古生物研究領域具有重要意義。 矽藻土的形成 矽藻死亡後，其堅固多孔的外殼--細胞壁--並沒有分解，而是沈入水底，經過億萬年的積累和地質變化，成為矽藻土。矽藻土可以開采，並具有廣泛的工業用途。矽藻土可以開采，工業用途廣泛，如工業過濾劑、隔熱隔音材料等。中國山東省山旺地區出產大量矽藻土。遊泳池業主使用陳年矽藻殼來過濾水中的汙染物。諾貝爾獎的創始人阿爾弗雷德-諾貝爾發現，將不穩定的硝化甘油放入矽藻產生的二氧化矽中，可以將其穩定成便攜式炸藥。還有人推測，石油來源於遠古矽藻產生的油。還有人認為，地球上 3/4 的有機物來自矽藻和藻類的光合作用。 技術對接研究 自 2007 年以來，佐治亞理工學院的研究人員壹直在開發壹種技術，對假矮海鏈藻進行基因工程改造，希望利用它們創造出壹種新的矽石結構。通過利用基因復制技術研究矽藻構建復雜矽質細胞的過程，研究人員最終希望找到壹種在實驗室中制造納米材料的技術。矽藻是壹種水生單細胞生物，細胞壁上有大量的孔隙，使它們既體積小又結構堅固。與雪花壹樣，矽藻的細胞壁也有多種形態。矽藻圖片(7)研究人員推測，這種結構的多樣性源於壹種特殊的石蠟蛋白質，這種蛋白質存在於矽藻產生二氧化矽的組織中。通過基因技術在矽藻中復制矽石蛋白，研究人員不僅可以了解矽藻的細胞生化結構，還可能將這些組織用於生產商業化合物和材料。海綿等生物能夠利用自身體內的某些蛋白質和多糖，在水相、中性 ph 和室溫等溫和的反應條件下，介導生產生物矽藻素，這是壹種形態和結構可精確控制、具有生物相容性的生物材料。受矽藻等這些生物的啟發，許多研究人員利用不同的天然或合成大分子，在不同的反應環境和體系下，介導不同類型二氧化矽前體的生物模擬合成，合成了許多具有不同形態和大小的二氧化矽凝膠。矽藻是未來太陽能電池研究的模板 早在人類發明矽基太陽能電池之前，自然界中的矽藻就開始利用二氧化矽收集太陽能。利用陽光構建藻殼是未來太陽能電池原材料和模型構建的最佳提供者。挪威科技大學（NTNU）和挪威科學、技術和工業研究所（SINTEF）組成了斯堪的納維亞最大的跨學科團隊，正在利用矽藻和其他單細胞藻類作為未來太陽能電池研究的模板，以制造出太陽能利用率與藻類相當的矽藻太陽能電池。藻類有 200 個門類，10 萬多種，其中大多數生活在海水中，可以利用太陽能進行光合作用。藻類是世界上最成功的光能利用生物，它反射較少的陽光，通過晶格孔隙捕捉太陽能。藻類高效利用陽光的最大秘密在於它們的外殼，其中單細胞矽藻外殼就是最好的典範。矽藻外殼由極其復雜和精密的二氧化矽組成，二氧化矽由 10 至 50 納米的六角形微孔排列成絲狀網狀結構。這種復雜的結構使得射入的光線無法逃逸。項目負責人加布裏埃拉-特拉內爾（Gabriella Tranell）說，這種圖案致密的藻殼不僅增強了矽藻的硬度和強度，使其具有懸浮的機械性能，還提高了營養物質的運輸和吸附、附著的生理功能，並阻止有害物質的進入，提高光吸收率。研究小組從全球 1 萬多種矽藻中選出了殼結構最好的微藻：假微囊藻門（Pseudomicrostreptophyta）、粘菌門（Mucor）、板葉藻門（Platyhelminthes）和環葉藻門（Cyclophyllum）。發現矽藻的外殼結構最好，但矽藻很難培育。研究人員利用納米技術，以具有延展性的貴金屬黃金為原料，以矽藻外殼為模具，采用生物模板法復制了具有高質量光學特性的矽藻外殼結構。然後測試了金仿生結構復制品的個體結構和光學性能，並利用計算機進行了模擬。通過計算機模擬獲得的各層不同外殼組件結構（如不同孔徑、形狀等）的光學測試，闡明了矽藻外殼捕獲和反射太陽光的原理，以及最佳入射光角度和結構選擇。通過計算機模擬得到的最佳光吸收模型，可作為尋找自然界中最佳矽藻殼的依據。在現實中，為了使矽藻殼表面不被其他雜質覆蓋，並形成不相互重疊的單層殼，研究人員首先用藻酸清洗矽藻殼，去除所有有機物和雜質，然後嘗試使帶負電的矽藻殼在帶正電的平板上形成平坦的單層分子。此外，研究人員還嘗試使用梯度密度法，即讓矽藻在兩種不相容液相（如水和氯仿）的界面上自然形成單細胞殼層。獲得高質量、耐熱和耐化學腐蝕的矽藻殼是矽藻的當務之急。研究小組通過控制培養基中的氮、磷、鋅、維生素和微量元素來調節矽藻殼的合成。通過特定時間段降低矽酸鹽濃度和添加二氧化鈦，使外殼表面鍍上了導電的二氧化鈦。