第一篇/硅藻与水产关系

硅藻贡献全球碳固定的20％和海洋初级生产力的40%是海洋生态系统中的主要真核浮游植物之一。硅藻从生态学角度可分为浮游硅藻和底栖硅藻两大类群。

硅藻种类的硅质结构形成过程存在三个尺度：微尺度、中尺度和纳米尺度硅藻最引人注目的特征就是在纳米级到微米级上形成的结构丰富，具有复杂和精美花纹和形状的硅质细胞壁。

目录

硅藻概述

硅藻的分类及在水产中作用

硅藻与海参养殖

硅藻与螃蟹和龙虾养殖

硅藻概述

1.硅藻在人类历史中的演替

1702年，荷兰人列文虎克，首先在显微镜下看到了硅藻。但正式命名(1788)的第一种硅藻是Bacillariaparadoxa Gmellin，国际著名的硅藻期刊《Bacil-laria》即由它得名。在上一世纪的南半球海域探险期间(1838-1843)，英国植物学家约瑟夫·胡克就认识到硅藻在海洋食物链中的重要性。硅藻最早出现在白垩纪，兴盛于新生代。地球上存在的大量“硅藻土”(硅藻遗骸)，就是硅藻家庭曾辉煌一时的佐证。作为一种单细胞藻类，硅藻没有原始的类群，也没有较高级的多细胞形式，因而它的起源一直颇有争议。现在，其属于一个单独的分类门户-硅藻门，硅藻门包括两个纲:中心硅藻纲和羽纹硅藻纲。前者多海洋种类，后者为淡水。

硅藻在分类学上属于硅藻门，是单细胞，细胞光合自养真核生物，其独特之处在于具有坚硬的硅质细胞壁。硅藻在自然中有着广泛的分布，是近海海洋浮游植物的主要类群，数量和种类都可以占到90%以上，它们是近海初级生产力的主要贡献者，是浮游动物的主要食物来源，它们的丰歉决定着近海初级生产力的大小，并通过食物链最终影响着渔业产量。硅藻大约共有独立的250属100000种，种类数量十分庞大。硅藻的一个显著特征为，其细胞原生质体包含在坚固的细胞壁内(称作硅壁)。

硅壁由上下两壳套合而成，由水合二氧化硅(SiO2·nH2O)组成，自然状态下硅壁外侧包裹一层氨基酸和糖分构成的薄膜，根据硅壁的形状，硅藻可分为圆形纲和羽纹纲，前者多为浮游类，后者多为底栖类。

硅藻细胞壁，又称为硅质壁，由硅质和果胶质构成的具有种特异性的形状和结构，像一个上下重叠的培养皿，尺寸从纳米到微米。

硅质壳由上壳和下壳组成，上壳来自母细胞，形状较大，由上壳面和上壳环构成；下壳来自子细胞，形状较小，由下壳面和下壳环构成。

壳边相连部分称为相连带而上下相连带总称为壳环壳顶和壳底称为壳面。硅藻壳面存在鼓起、角毛、角刺、支持突、唇形突和壳缝等各种构造。

             硅藻细胞含有的不同元素组成

2.硅藻的功能

生物的功能：藻光合作用，调水功能和饵料价值。海洋浮游硅藻是海洋微藻中的单细胞浮游生态类群，属硅藻门，羽纹纲。其作为海洋水产养殖业的饵料历史悠久最有可能实现产业化生产，研究主要集中新月菱形藻、三角褐指藻，角毛藻海和海链藻，它们具有培养生长周期短、繁殖快、生物量大等特点。海洋底栖硅藻是贝类鲍、螺和埋栖型贝类、泥蚶以及底栖动物海参、海胆等名贵水产动物苗种的重要饵料。在鲍鱼育苗中，体长5mm以下的稚鲍以及海参育苗中，体长 2mm以下的稚参都以底栖硅藻为主要开口饵料。底栖硅藻培养的成败与否，直接影响到这些水产动物的苗种生产的成败。

材料的功能：孔纹结构，吸附能力。

硅藻的生物活性物质

（1）脂肪酸：天然油脂中含有800种以上的脂肪酸，但重要的仅有10余种，其名称及相应的结构如下：

EPA、DHA为人类不能自身合成的必需脂肪酸，近二十余年的医学和营养学研究表明:EPA、DHA具有抑制血小板凝聚、抗血栓、舒张血管、调整血脂、升高血中的HDL(高密度脂蛋白胆固醇)、降低血中的LDL(低密度脂蛋白胆固醇)等治疗防治心脑血管病的功能，对糖尿病、炎症、肾病以及癌症也有较好的疗效。又发现DHA还具有促进脑细胞生长、发育、改善大脑机能，提高记忆力和学习能力、增强视网膜反射能力以及防治老年性痴呆提高生命质量的功能。

（2）藻多糖

海藻多糖是一类多组分混合物，由不同的单糖基通过糖苷键(一般为Cl，3-键和Cl，4-键)相连而成，是海藻细胞间和细胞内所含的各种高分子碳水化合物的总称。一般为水溶性，大多含有硫酸基，多具高粘度或凝固能力。海藻多糖的种类很多，根据其来源不同，分为红藻多糖、绿藻多糖、褐藻多糖等;根据积累位置的差异可分为胞内多糖、胞外多糖。海藻多糖具有抗肿瘤作用。

(3)藻蛋白：海洋硅藻的蛋白质含量也不同。一般绿藻和红藻的含量高于棕色海藻，大部分用于工业化开发的棕色海藻的蛋白质含量低于15%(干重)，一些绿藻的蛋白含量介于10%-26%之间(干重)，更高蛋白含量的藻类为红藻，红藻的有些种类的蛋白含量可达到47%，高于大豆的蛋白含量。海藻的蛋白含量也易受季节的影响，一般冬季末和春季的蛋白含量高，夏季的蛋白含量低。

DA是由硅藻门、羽纹硅藻纲、管壳缝目、菱形藻科中的拟菱形藻属和菱形藻属中硅藻的某些种产生的一种兴奋性神经毒素。到目前为止，共发现拟菱形藻属20多个种，可产毒者有7种，包括多列拟菱形藻、伪优美拟菱形藻、澳洲拟菱形藻、优美拟菱形藻、成列拟菱形藻、尖刺拟菱形藻 (P.pungens)和虚假拟菱形藻。其中多列拟菱形藻、伪优美拟菱形藻和澳洲拟菱形藻为普遍认同的3个产毒藻种。

DA作为一类与赤潮发生密切相关的神经毒素严重危害渔业、产业经济的发展，影响人类的健康。国内外对硅藻产DA的机理研究还开展得不够深入，国外研究也集中于环境因素对DA产量的影响，国内此方面还鲜有报道，此外对软骨藻酸的毒作用机制尚未充分阐明。另一方面，加强对海产品中软骨藻酸的监测，避免软骨藻酸食物中毒事件的发生，是保障消费者健康的重要措施。

(4)软骨藻酸(domoicacid，DA)：

(5)海洋硅藻还能产生其他活性物质如:维生素。硅藻光合作用产生色素有叶绿素a、叶绿素c、类胡萝卜素、岩藻黄素等，其中类胡萝卜素含量较高。

(6)所有硅藻都具有抑制细菌和真菌的特性，其抑菌的活性成分可能混合在藻体的脂肪酸中，但具体的结构还不是很清楚，最令人感兴趣的是这种抑菌作用过程到底是在胞内还是在胞外进行的。Berg1997年和Rowland2001年均发现硅藻能产生抗肿瘤，抗肺癌，抗艾滋病病毒的活性物质。对其化学式、分子结构的测定也在进一步的进行中。

3.硅藻繁殖

繁殖为细胞分裂；无性生殖：每个细胞产生1个复大孢子。

细胞分裂：是硅藻最普遍的一种繁殖方式。细胞分裂时，原生质膨胀，使上下两壳略为分离。细胞核和细胞器随着分裂，原生质沿着与瓣面平行的方向分裂，每个原生质体立即分泌出另一半细胞壁，形成新分泌出的半片。母细胞分裂三次后，只有一个细胞与原细胞等大，其他均变小。小的子细胞通过复大孢子恢复原来大小。

硅藻细胞经多次分裂后，个体逐渐缩小，到一个限度，这种小细胞不再分裂，而产生的一种孢子，以恢复原来的大小，这种孢子称为复大孢子。

小孢子：多见于中心硅藻的一种生殖方式。硅藻基本无鞭毛，在小孢子阶段出现鞭毛。

小环藻的生长

硅饥饿时，硅藻会停滞在某个细胞周期不生长，以减少损伤，一旦硅饥饿被解除，硅藻可以快速恢复生长，特别是在水华期间胜过其他物种，是硅藻之所以在生态上如此成功的原因之一。

光照

高光可以使休眠期细胞打破休眠状态从而引起萌发，在高光条件下，休眠孢子打破休眠状态只需要１天在４天后细胞质体发育完全。

温度

温度对于浮游植物大部分种类的繁殖周期转变起着重要作用，温度条件影响细胞是否可以维持休眠状态，普遍来说，水温越低，休眠期细胞的存活时间越长。

营养盐

硅藻营养细胞在水体中频繁分裂繁殖，数量骤然増多，间接消耗水体营养盐，导致营养盐浓度降低至最低水平。环境营养盐胁迫从而形成大量休眠期细胞。

硅藻的生物硅化机制

目前，据大量研究成果显示硅藻受硅影响或涉及硅的三个主要细胞过程是细胞周期、硅转运和细胞壁合成。硅藻细胞壁合成过程：细胞吸收转运硅到细胞内、细胞内进行吸收浓缩硅、再将硅转运到细胞内的硅沉积囊泡进行硅质结构的生物硅质化。