ДИАТОМОВЫЕ ВОДОРОСЛИ: ХАРАКТЕРИСТИКА, ПИТАНИЕ, РАЗМНОЖЕНИЕ - БИОЛОГИЯ

В диатомовых (диатомовом) представляют собой группа микроводорослей, главным образом , вода и одноклеточные. Они могут быть свободноживущими (например, плантоны) или образовывать колонии (например, те, которые входят в состав бентоса). Для них характерно космополитическое распространение; то есть их можно найти по всей планете.

Наряду с другими группами микроводорослей они являются частью крупных выходов фитопланктона в тропических, субтропических, арктических и антарктических водах. Их происхождение восходит к юрскому периоду, и сегодня они представляют собой одну из крупнейших групп микроводорослей, известных человеку, с более чем ста тысячами описанных видов между живыми и вымершими.

Разнообразие диатомовых водорослей. Взято и отредактировано с: Wipeter, из Wikimedia Commons.

С экологической точки зрения они являются важной частью пищевых цепей многих биологических систем. Отложения диатомовых водорослей - очень важный источник органического материала, накапливаемого на морском дне.

После долгих процессов седиментации, давления органического вещества и миллионов лет эти отложения превратились в нефть, которая движет большей частью нашей нынешней цивилизации.

В древности море покрывало участки земли, которые возникли в настоящее время; В некоторых из этих областей сохранились отложения кизельгура, известные как диатомовая земля. Кизельгур находит широкое применение в пищевой, строительной и даже фармацевтической промышленности.

характеристики

Это эукариотические и фотосинтезирующие организмы с диплоидной клеточной фазой. Все виды этих микроводорослей одноклеточные, имеют свободноживущие формы. В некоторых случаях они образуют колонии (кокковидные), длинные цепочки, вееры и спирали.

Основной характеристикой диатомовых водорослей является наличие у них панциря. Створка - это клеточная стенка, состоящая в основном из кремнезема, которая окружает клетку структурой, подобной чашке или чашке Петри.

Верхняя часть этой капсулы называется эпитекой, а нижняя часть - закладной. Фрустулы различаются по орнаменту в зависимости от вида.

форма

Форма диатомовых водорослей изменчива и имеет таксономическое значение. Некоторые из них обладают излучаемой симметрией (центральная), а другие могут иметь различную форму, но они всегда двусторонне симметричны (pennal).

Диатомовые водоросли широко распространены в водоемах планеты. В основном они морские; однако некоторые виды были обнаружены в пресноводных водоемах, прудах и влажной среде.

Эти автотрофные организмы содержат хлорофиллы а, с1 и с2 и имеют пигменты, такие как диатоксантин, диадиноксантин, β-каротин и фукоксантин. Эти пигменты придают им золотистый цвет, что позволяет им лучше улавливать солнечный свет.

Таксономия и классификация

В настоящее время таксономическое упорядочение диатомовых является спорным и может быть пересмотрено. Большинство систематиков и систематиков относят эту большую группу микроводорослей к подразделению Heterokontophyta (иногда как Bacillariophyta). Другие исследователи относят их к типу и даже к более высоким таксонам.

Традиционная классификация

Согласно классическому таксономическому порядку, диатомеи относятся к классу Bacillariophyceae (также называемому Diatomophyceae). Этот класс делится на два отряда: центральный и пенналес.

централи

Это диатомовые водоросли, панцирь которых придает им радиальную симметрию. Некоторые виды имеют колючий орнамент и не имеют на поверхности трещины, называемой швом.

Этот порядок состоит как минимум из двух подотрядов (в зависимости от автора) и как минимум из пяти семейств. В основном они морские; однако встречаются они и в пресноводных водоемах.

Центральная диатомовая водоросль. Взято и отредактировано Дереком Китсом из Йоханнесбурга, Южная Африка, через Wikimedia Commons.

Pennales

Эти диатомовые водоросли имеют удлиненную, овальную и / или линейную форму с двусторонней биполярной симметрией. Они имеют точечный орнамент створок в виде штрихов, а некоторые имеют шов вдоль продольной оси.

В зависимости от таксономиста этот отряд состоит как минимум из двух подотрядов и семи семейств. В основном они пресноводные, хотя виды описаны и в морской среде.

Недавний рейтинг

Выше приведена классическая таксономическая классификация и порядок порядков диатомовых водорослей; это наиболее часто используемый способ их различения. Однако со временем появилось много таксономических схем.

В 90-е годы ученые Раунда и Кроуфорда представили новую таксономическую классификацию, состоящую из трех классов: Coscinodiscophyceae, Bacillariophyceae и Fragilariophyceae.

Coscinodiscophyceae

Ранее они входили в состав диатомовых водорослей отряда Centrales. В настоящее время этот класс представлен как минимум 22 отрядами и 1174 видами.

Bacillariophyceae

Это диатомовые водоросли двусторонней симметрии со швом. Члены этого класса раньше составляли Орден Пенналеса.

Позже они были разделены на диатомовые водоросли с швом и без шва (очень обобщенно). Известно, что этот класс микроводорослей представлен 11 отрядами и около 12 тысячами видов.

Fragilariophyceae

Это класс диатомовых водорослей, представители которых ранее также входили в отряд Pennales. Эти микроводоросли обладают двусторонней симметрией, но не имеют шва. и они представлены 12 отрядами и около 898 видами.

Некоторые систематики не считают этот таксон действительным и относят Fragilariophyceae как подкласс к классу Bacillariophyceae.

питание

Диатомовые водоросли - фотосинтезирующие организмы: они используют световую энергию (солнечную) для преобразования ее в органические соединения. Эти органические соединения необходимы для удовлетворения ваших биологических и метаболических потребностей.

Чтобы синтезировать эти органические соединения, диатомеи нуждаются в питательных веществах; эти питательные вещества - в основном азот, фосфор и кремний. Этот последний элемент действует как ограничивающее питательное вещество, поскольку он необходим для образования панциря.

Для процесса фотосинтеза эти микроорганизмы используют такие пигменты, как хлорофилл и каротениоды.

хлорофилл

Хлорофилл - это зеленый фотосинтетический пигмент, который находится в хлоропластах. У диатомовых водорослей известны только два типа: хлорофилл а (Chl a) и хлорофилл c (Chl c).

Chl a принимает первичное участие в процессе фотосинтеза; вместо этого Chl c является дополнительным пигментом. Наиболее распространены хлорвины с диатомовыми водорослями c1 и c2.

Каротиноиды

Каротиноиды - это группа пигментов, принадлежащих к семейству изопреноидов. У диатомовых водорослей идентифицировано как минимум семь типов каротиноидов.

Как и хлорофиллы, они помогают диатомовым водорослям улавливать свет, превращая его в пищевые органические соединения для клетки.

репродукция

Диатомовые водоросли размножаются бесполым и половым путем посредством процессов митоза и мейоза соответственно.

бесполый

Каждая стволовая клетка претерпевает процесс митотического деления. В результате митоза генетический материал, ядро клетки и цитоплазма дублируются, чтобы дать начало двум дочерним клеткам, идентичным материнской клетке.

Каждая вновь созданная клетка берет в качестве эпитеке листочек стволовой клетки, а затем создает или формирует свою собственную закладную. Этот репродуктивный процесс может происходить от одного до восьми раз за 24 часа, в зависимости от вида.

Поскольку каждая дочерняя ячейка будет формировать новую закладную, та, которая унаследовала материнскую закладную, будет меньше своей сестры. Поскольку процесс митоза повторяется, уменьшение количества дочерних клеток прогрессирует, пока не будет достигнут устойчивый минимум.

сексуальной

Процесс полового размножения клетки состоит из деления диплоидной клетки (с двумя наборами хромосом) на гаплоидные клетки. Гаплоидные клетки имеют половину генетического состава клетки-предшественника.

Когда диатомовые водоросли, размножающиеся бесполым путем, достигают минимального размера, начинается половое размножение, которому предшествует мейоз. Этот мейоз дает начало гаплоидным и обнаженным или атеированным гаметам; гаметы сливаются с образованием спор, называемых ауксоспорами.

Ауксоспоры позволяют диатомовым водорослям восстановить диплоидность и максимальный размер вида. Они также позволяют диатомовым водорослям выжить в суровых условиях окружающей среды.

Эти споры очень устойчивы и будут расти и формировать свои створки только при благоприятных условиях.

экология

Клеточная стенка диатомовых водорослей богата оксидом кремния, обычно называемым кремнеземом. Из-за этого их рост ограничен доступностью этого соединения в среде, где они развиваются.

Как упоминалось выше, эти микроводоросли имеют космополитическое распространение. Они присутствуют в пресных и морских водоемах и даже в средах с низкой доступностью воды или с определенной степенью влажности.

В толще воды они в основном населяют пелагиали (открытая вода), а некоторые виды образуют колонии и населяют бентосные субстраты.

Популяции диатомовых обычно не имеют постоянного размера: их численность сильно меняется с некоторой периодичностью. Эта периодичность связана с доступностью питательных веществ, а также зависит от других физико-химических факторов, таких как pH, соленость, ветер и свет, среди прочих.

цветение

Когда условия оптимальны для развития и роста диатомовых водорослей, происходит явление, называемое цветением или цветением.

Во время апвеллинга популяции диатомовых могут доминировать в структуре сообществ фитопланктона, а некоторые виды участвуют во вредных цветениях водорослей или красных приливах.

Диатомовые водоросли способны производить вредные вещества, в том числе и домоевую кислоту. Эти токсины могут накапливаться в пищевых цепях и в конечном итоге влиять на людей. Отравление человека может вызвать обморок и проблемы с памятью, вплоть до комы или даже смерти.

Считается, что существует более 100 000 видов диатомовых водорослей (некоторые авторы считают, что их более 200 000) между живыми (более 20 000) и вымершими.

Их население обеспечивает около 45% первичной продукции Мирового океана. Точно так же эти микроорганизмы необходимы в круговороте кремния в океане из-за содержания в них кремнезема в панцире.

Приложения

Paleoceanography

Кремнеземистый компонент панциря диатомовых водорослей представляет большой интерес для палеонтологии. Эти микроводоросли обитают в очень специфических и разнообразных средах примерно с мелового периода.

Окаменелости этих водорослей помогают ученым реконструировать географическое распределение морей и континентов на протяжении геологических времен.

Биостратиграфия

Окаменелости диатомовых водорослей, обнаруженные в морских отложениях, позволяют исследователям понять различные изменения окружающей среды, которые произошли с доисторических времен до наших дней.

Эти окаменелости позволяют установить относительный возраст пластов, в которых они обнаружены, а также служат для установления связи между пластами в разных местах.

Кизельгур

Кизельгур известен как крупные залежи окаменелых микроводорослей, которые встречаются в основном на суше. Наиболее важные месторождения этих земель находятся в Ливии, Ирландии и Дании.

Его также называют диатомитом, и это материал, богатый кремнеземом, минералами и микроэлементами, для которого он имеет множество применений. Среди наиболее известных применений можно выделить следующие:

сельское хозяйство

Используется как инсектицид в сельскохозяйственных культурах; его наносят на растения как своего рода солнцезащитный крем. Он также широко используется в качестве удобрения.

аквакультура

При выращивании креветок диатомовая земля использовалась в производстве продуктов питания. Было показано, что эта добавка улучшает рост и усвоение коммерческих кормов.

В культурах микроводорослей он используется как фильтр в системе аэрации и в песочных фильтрах.

Молекулярная биология

Диатомовая земля использовалась для извлечения и очистки ДНК; для этого он используется в сочетании с веществами, способными дезорганизовать молекулярную структуру воды. Примерами этих веществ являются гидрохлорид гуанидина и тиоцианат.

Еда и напитки

Он используется для фильтрации при производстве различных видов напитков, таких как вино, пиво и натуральные соки. После сбора определенных продуктов, таких как зерно, их замачивают в диатомовой земле, чтобы избежать нападения долгоносиков и других вредителей.

Домашние питомцы

Он входит в состав санитарной подстилки (санитарной гальки), которая обычно используется в ящиках для кошек и других домашних животных.

ветеринарный

В некоторых местах его используют как эффективное средство для заживления ран животных. Он также используется для борьбы с эктопаразитическими членистоногими у домашних и сельскохозяйственных животных.

Краски

Используется как герметик или эмалевая краска.

окружающий

Диатомит используется для восстановления территорий, загрязненных тяжелыми металлами. Его применение в этом контексте включает тот факт, что он восстанавливает деградированные почвы и снижает токсичность алюминия в подкисленных почвах.

Кизельгур. Просмотр под фазовым контрастом в световой микроскоп. Взято и отредактировано: Zephyris, из Wikimedia Commons.

Криминалистика

В случаях смерти от погружения (утопления) одним из проводимых анализов является наличие диатомовых водорослей в теле пострадавших. Из-за состава кремнеземного скелета диатомовых водорослей они остаются в организме, даже если обнаруживаются с некоторой степенью разложения.

Ученые используют этот вид, чтобы выяснить, произошел ли инцидент, например, на болоте, в море или в озере; это возможно, потому что диатомовые водоросли обладают определенной экологической специфичностью. Многие дела об убийствах раскрыты благодаря наличию диатомовых водорослей в телах жертв.

Нанотехнологии

Использование диатомовых водорослей в нанотехнологиях все еще находится на начальной стадии. Однако исследования и применения в этой области становятся все более частыми. В настоящее время используются тесты для преобразования кремнеземных панелей в кремний и производства этих электрических компонентов.

Есть много ожиданий и потенциальных применений диатомовых водорослей в нанотехнологиях. Исследования показывают, что их можно использовать для генетических манипуляций, для создания сложных электронных микрокомпонентов и в качестве фотоэлектрических биоэлементов.

Ссылки

А. Канисал Силауа (2009). Иллюстрированный каталог мексиканских пресноводных диатомовых водорослей. I. Семейство Naviculaceae. Исследование сообщает, что для получения звания: Биолог. Национальный автономный университет Мексики. 64 стр.
В. Кэсси (1959). Морские планктонные диатомеи. Tuatara.
Диатомовые водоросли. Encyclopdia Britannica. Получено с britannica.com.
Доктор медицины Гайри и GM Гири (2019). AlgaeBase. Всемирное электронное издание, Национальный университет Ирландии, Голуэй. Восстановлено с algaebase.org.
Идентификация фитопланктона. Диатомовые водоросли и динофлагелляты. Восстановлено с ucsc.edu.
Диатомовые. Энциклопедия Нового Света. Восстановлено с newworldencyclopedia.org.
П. Кучинска, М. Джемиола-Жеминска и К. Стшалка (2015). Фотосинтетические пигменты у диатомовых водорослей. Морские препараты.
Диатомовые. ЧУДО. Восстановлено с ucl.ac.uk.
Кизельгур. Получено с diatomea.cl.
Кремнезем, диатомит и креветки. Получено с balnova.com.
Л. Баглионе. Использование диатомитовой земли. Получено с tecnicana.org
Диатомовые. Восстановлено с en.wikipedia.org.
А. Гай (2012). Нанотехнологические диатомеи. Восстановлено с nextnature.net.

ДИАТОМОВЫЕ ВОДОРОСЛИ: ХАРАКТЕРИСТИКА, ПИТАНИЕ, РАЗМНОЖЕНИЕ - БИОЛОГИЯ - 2025