植硅体

植物结构植物 Pittosporum truncatum 植物植物 Paulownia fargesii 植硅体在有叶树上发现的对比植硅体 scale bars 20 μm

植硅体（来自希腊语，plant stone）是由二氧化硅制成的刚性微观结构，存在于某些植物组织中，并在植物腐烂后持续存在。 这些植物从土壤中吸收二氧化硅，然后沉积在植物的不同细胞内和细胞外结构中。 植物有不同的形状和大小。 虽然有些人使用植硅体来指代植物的所有矿物质分泌物，但它更常见的是指硅质植物遗骸。 相反，仙人掌中的矿化钙分泌物由草酸钙组成。

二氧化硅以单硅酸 (Si(OH)4) 的形式被吸收，并由植物的维管系统运送到细胞壁、细胞腔和细胞间隙。 根据植物类群和土壤条件，吸收的二氧化硅占植物总干重的 0.1% 到 10% 不等。 沉积后，二氧化硅会复制细胞结构，为植物提供结构支撑。 植物增强植物抵抗盐径流、金属毒性和极端温度等非生物压力源的能力。 植物还可以保护植物免受昆虫和真菌病害等生物威胁。

关于植物形成植硅体的原因，以及二氧化硅是否应被视为植物的必需营养素，科学界仍有争论。 在无二氧化硅环境中种植植物的研究通常发现，环境中缺乏二氧化硅的植物生长不好。 例如，某些植物的茎在缺乏二氧化硅的土壤中生长时会倒塌。 在许多情况下，植硅体似乎为植物提供结构和支撑，就像海绵和皮革珊瑚中的骨针一样。 植物也可以为植物提供保护。 这些坚硬的二氧化硅结构有助于使植物更难以食用和消化，从而使植物的组织呈现颗粒状或多刺的质地。 植物似乎也提供生理益处。 实验研究表明，植硅体中的二氧化硅可能有助于减轻有毒重金属（如铝）的破坏作用。最后，草酸钙作为二氧化碳的储备。 仙人掌在白天关闭毛孔以避免水分流失时，将它们用作光合作用的储备； 猴面包树利用这一特性使它们的树干更耐火。

据植硅体分析领域专家多洛雷斯·皮佩诺介绍，植硅体研究在历史上经历了四个重要阶段。

• 发现和探索阶段（1835-1895）：德国植物学家 Struve 于 1835 年发表了xxx份关于植硅体的报告。在此期间，另一位德国科学家 Christian Gottfried Ehrenberg 是植硅体分析领域的领军人物之一 . 他开发了xxx个植硅体分类系统，并分析了从世界各地寄给他的土壤样本。 最值得注意的是，Ehrenberg 记录了他从著名博物学家查尔斯达尔文那里收到的样本中的植硅体，达尔文收集了他在佛得角群岛海岸外的 HMS Beagle 船帆上的灰尘。
• 植物学研究阶段（1895-1936）：植物中的植物结构在整个欧洲获得了广泛的认可和关注。 生产、分类学和形态学研究呈爆炸式增长。 发表了关于在科内产生二氧化硅结构和形态的植物科的详细注释和图画。
• 生态研究时期（1955 年至 1975 年）：首次将植硅体分析应用于古生态学工作，主要发生在澳大利亚、美国、英国和俄罗斯。 植物科内分化的分类系统变得流行。
• 现代考古和古环境研究（1978 年至今）：在美洲工作的考古植物学家首先考虑和分析植硅体组合，以追踪史前植物的使用和驯化。 同样是xxx次，来自陶器的植硅体数据被用于追踪粘土采购和陶器制造的历史。 大约在同一时间，植硅体数据也被古生态学家用作植被重建的一种手段。 收集了关于不同植物科内植硅体形态的更大的参考资料集。

可溶性二氧化硅，也称为单硅酸或原硅酸，化学式为 (Si(OH)4)，当植物根部吸收地下水时从土壤中吸收。 从那里，它被木质部带到其他植物器官。 通过一种似乎与遗传学和新陈代谢有关的未知机制，一些二氧化硅随后以二氧化硅的形式沉积在植物中。