动物世界中的物理学：硅藻及其“结构”

硅藻是单细胞藻和殖民藻，它们的特征是在细胞内存在由二氧化硅组成的保护套。硅藻生活在海水和淡水中。据专家称，这种藻类产生了地球上四分之一的有机物。

硅藻的形状非常多样。通常，硅藻是壳，在壳的内部和外部都有相对较小的有机物质层。胞状结构的骨架在三角状和中心状区域不同。第一组具有双边对称性，第二组-径向对称。藻类的名称来自希腊语diatomos（“切成两部分”）。事实是，硅藻的壳被分为两半（更多信息见下文）。

如果仅一个对称轴可以穿过壳体的甲壳，则这种对称性可以称为双向对称。甲壳通常由两半组成，较大的一半覆盖较小的一半。硅藻壳由硅胶盖组成。几乎没有其他元素，如铁，铝，镁和许多有机物质。壳的壁厚取决于介质中硅的浓度，并显着变化：以薄壁形式-从百分之一到十分之一微米，在厚壁形式为1-3微米。贝壳墙被最小的孔穿透，在原生质体和环境之间提供新陈代谢。它们还配备有各种形状的元素，这些元素构成了壳的结构，并且是硅藻体系构建中的主要分类学特征。即使在显微镜放大的情况下，甲壳及其结构也可以区分。

然而，由二氧化硅制成的甲壳的结构细节并不容易找到。要了解硅藻壳的形状，必须考虑轴与对称面之比。

人们对硅藻的生活方式了解很多。硅藻在各种生态系统和生物群落中生活得很好。藻类生活在海洋和咸淡水体内。它们在地面，空中，北极和南极的冰中被发现。这些藻类非常适合各种环境因素。近来，当对硅藻硅藻（Phaeodactylum tricornutum）的完整基因组进行解码时，事实证明它包含通过细菌和古细菌的水平转移获得的真核生物基因的记录数量。现在据信，约有300属，包括20-35种，属于硅藻类。

甚至对于专家来说，也很难将一种类型的硅藻与另一种类型的硅藻分开。为了正确识别硅藻，科学家在去除原生质体后使用了壳状图案。专家说，硅藻的壳和装饰的性质是鉴定中最重要的要点之一。藻壳的形状在所有三个维度上都是对称的。藻类骨骼的顶部和底部几乎完美地契合在一起。


硅藻非常不同，科学家尚未找到有关这些藻类的许多有趣事实。图片显示了硅藻和摆在它们上面的装饰品

从维多利亚时代的硅藻时代开始，人们开始摆出装饰品。由于藻类本身是微观的，因此装饰物无法用肉眼看到，它们是在显微镜下制成的。然后，在显微镜下，他们欣赏他们的作品。细致的工作是使用最细的针头完成的。


有趣的是，硅藻是鲸鱼营养的重要组成部分。因此，中型鲸鱼一次可以吃几百公斤硅藻。

尽管硅藻非常小-硅藻的大小约为人发直径的四分之一，但从设计师的角度来看，这些藻类具有完美的“设计”。硅藻的所有情况在三个维度上都是对称的，硅藻的顶部和底部几乎彼此完全匹配。

藻类非常依赖二氧化硅，因此如果特定区域中的二氧化硅浓度非常低，那么硅藻将不会分裂。二氧化硅的来源之一是Si（OH）₄通过硅酸转运蛋白进入藻类。不幸的是，科学家们仍无法弄清楚二氧化硅是如何传递到细胞中的。科学家们认为，藻类会以1：1的比例运输Si（OH）₄和Na。

在胞质分裂过程中，细胞膜产生收缩，但高尔基体开始形成，开始繁殖所谓的囊泡。它们总是保存在新形成的细胞中。

有趣的是，硅藻壳的形式很多。它们可能类似于圆盘和圆柱体的小管，球，鼓和钉头锤。各种形式的阀门（圆形，椭圆形，披针形，线性，菱形吉他形，5形和其他形状）也是事实。

从建筑师的角度来看，许多类型的硅藻壳的结构都是理想的。一些建筑物是按照这种藻壳的例子建造的。这样的例子之一就是柏林剧院的建设。它的创作者在柏林剧院的支柱建筑中使用了硅藻形式。有趣的是，这些比例是在没有太大变化和计算的情况下得出的。硅藻的甲壳异常坚固，尽管多孔。科学家希望对其进行彻底研究，以便能够通过“孔结构”重复这一技巧，其中的孔会增加壳体的强度和抵抗力。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN399231/