DIATOMER: EGENSKABER, ERNÆRING, REPRODUKTION - BIOLOGI - 2025

De diatoméer (diatomé) er en gruppe af mikroalger, hovedsageligt vand og encellede. De kan være frit levende (såsom plantoner) eller danne kolonier (såsom dem, der er en del af benthos). De er kendetegnet ved at være af kosmopolitisk distribution; det vil sige, de kan findes overalt på planeten.

Sammen med andre grupper af mikroalger er de en del af de store planter af planteplankton, der findes i tropiske, subtropiske, arktiske og antarktiske farvande. Deres oprindelse stammer fra juraen og repræsenterer i dag en af ​​de største grupper af mikroalger, som man kender, med mere end hundrede tusind arter beskrevet mellem levende og uddød.

Diatom mangfoldighed. Taget og redigeret fra: Wipeter, fra Wikimedia Commons.

Økologisk er de en vigtig del af fødevarebanerne i mange biologiske systemer. Diatomaflejringer er en meget vigtig kilde til organisk materiale akkumuleret på havbunden.

Efter lange processer med sedimentation, pres af organisk stof og millioner af år, blev disse aflejringer olien, der bevæger sig meget af vores nuværende civilisation.

I gamle tider dækkede havet områder af jorden, der i øjeblikket dukker op; Diatoméeaflejringer forblev i nogle af disse områder, der er kendt som diatoméjord. Diatoméjord har flere anvendelser i fødevareindustrien, byggeri og endda farmaceutiske produkter.

egenskaber

De er eukaryote og fotosyntetiske organismer med en diploid cellefase. Alle arter af disse mikroalger er encellede med frit levende former. I nogle tilfælde danner de kolonier (coccoid), lange kæder, fans og spiraler.

Det grundlæggende kendetegn ved diatomer er, at de har en skørm. Frustulen er en cellevæg sammensat hovedsageligt af silica, der omslutter cellen i en struktur, der ligner en petriskål eller skål.

Den øverste del af denne kapsel kaldes epitheca, og den nedre del kaldes pantelånet. Frustuler varierer i ornamentik, afhængigt af arten.

Form

Diatomernes form er varierende og har taksonomisk betydning. Nogle har udstrålet symmetri (central) og andre kan have forskellige former, men de er altid bilateralt symmetriske (pennal).

Diatomer er udbredt over hele klodens vandmasser. De er hovedsageligt marine; nogle arter er dog fundet i ferskvandsforekomster, damme og fugtige miljøer.

Disse autotrofiske organismer har chlorophyll a, c1 og c2 og har pigmenter såsom diatoxanthin, diadinoxanthin, ß-caroten og fucoxanthin. Disse pigmenter giver dem en gylden farve, der giver dem mulighed for bedre at fange sollys.

Taksonomi og klassificering

I øjeblikket er den taksonomiske rækkefølge af diatomer kontroversiel og underlagt revision. De fleste systematikere og taksonomister placerer denne store gruppe mikroalger inden for Heterokontophyta-divisionen (nogle gange som Bacillariophyta). Andre forskere klassificerer dem som et filum og endda som højere taxaer.

Traditionel klassificering

I henhold til den klassiske taksonomiske rækkefølge findes diatomer i klassen Bacillariophyceae (også kaldet Diatomophyceae). Denne klasse er opdelt i to ordrer: Central og Pennales.

centraler

Det er diatomer, hvis kegle giver dem radial symmetri. Nogle arter har tornede ornamenter og har ikke en spræk kaldet raphe på deres overflade.

Denne rækkefølge består af mindst to underordninger (afhængigt af forfatteren) og mindst fem familier. De er hovedsageligt marine; der er dog repræsentanter for disse i ferskvandsforekomster.

Central diatom. Taget og redigeret fra Derek Keats fra Johannesburg, Sydafrika, via Wikimedia Commons.

Pennales

Disse kiselalier har en langstrakt, oval og / eller lineær form med bilateral bipolær symmetri. De har prikket stria-lignende skorpefornydelse, og nogle har en raphe langs langsgående akse.

Afhængig af taxonomen består denne rækkefølge af mindst to underordninger og syv familier. De er for det meste ferskvand, skønt arter også er blevet beskrevet i marine miljøer.

Seneste placering

Ovenstående er den klassiske taksonomiske klassificering og rækkefølge af diatom-ordrene; det er den mest anvendte måde at skelne dem på mellem. Imidlertid er der skabt mange taksonomiske arrangementer over tid.

I 90'erne bidrog forskere fra Round & Crawford med en ny taksonomisk klassificering sammensat af 3 klasser: Coscinodiscophyceae, Bacillariophyceae og Fragilariophyceae.

Coscinodiscophyceae

Tidligere var de en del af diatomerne i ordenen Centrales. På nuværende tidspunkt er denne klasse repræsenteret af mindst 22 ordener og 1174 arter.

Bacillariophyceae

Det er diatomer i bilateral symmetri med raphe. Medlemmer af denne klasse udgjorde tidligere Pennales-ordren.

Senere blev de opdelt i diatomer med raphe og uden raphe (på en meget generaliseret måde). Det vides, at denne klasse af mikroalger er repræsenteret af 11 ordrer og omkring 12 tusinde arter.

Fragilariophyceae

Det er en klasse af diatomer, hvis medlemmer tidligere også var en del af ordenen Pennales. Disse mikroalger har bilateral symmetri, men præsenterer ikke raphe. og de er repræsenteret af 12 ordrer og ca. 898 arter.

Nogle taxonomer betragter ikke denne taxon som gyldig og placerer Fragilariophyceae som en underklasse inden for Bacillariophyceae-klassen.

Ernæring

Diatomer er fotosyntetiske organismer: de bruger lysenergi (solenergi) til at omdanne det til organiske forbindelser. Disse organiske forbindelser er nødvendige for at imødekomme dine biologiske og metaboliske behov.

For at syntetisere disse organiske forbindelser kræver diatomer næringsstoffer; disse næringsstoffer er hovedsageligt nitrogen, fosfor og silicium. Dette sidste element fungerer som et begrænsende næringsstof, da det er nødvendigt at danne keglen.

I den fotosyntetiske proces bruger disse mikroorganismer pigmenter som chlorophyll og carotenioder.

klorofyl

Chlorophyll er et grønt fotosyntetisk pigment, der findes i kloroplaster. Der kendes kun to typer i diatomer: klorofyl a (Chl a) og klorofyll c (Chl c).

Chl a har en primær deltagelse i fotosynteseprocessen; i stedet er Chl c et tilbehørspigment. De mest almindelige Chlc i diatomer er c1 og c2.

carotenoider

Carotenoider er en gruppe af pigmenter, der tilhører isoprenoidfamilien. I diatomer er mindst syv typer carotenoider identificeret.

Ligesom klorofyler hjælper de diatomer med at fange lys for at omdanne det til organiske fødevareforbindelser til cellen.

Reproduktion

Diatomer gengiver aseksuelt og seksuelt gennem henholdsvis mitose- og meiose-processer.

Aseksuelle

Hver stamcelle gennemgår en process med mitotisk opdeling. Som et produkt af mitose duplikeres det genetiske materiale, cellekernen og cytoplasmaet for at give anledning til to datterceller identiske med modercellen.

Hver nyoprettede celle tager som en epitheca en pjece fra stamcellen og bygger eller danner derefter sit eget pant. Denne reproduktionsproces kan forekomme mellem en og otte gange i en 24-timers periode, afhængig af arten.

Da hver dattercelle danner et nyt pant, vil den, der arvede moderslån, være mindre end dens søster. Når mitoseprocessen gentages, er nedgangen i datterceller progressiv, indtil et bæredygtigt minimum er nået.

Seksuel

Processen med seksuel reproduktion af cellen består af opdelingen af ​​en diploid celle (med to sæt kromosomer) i haploide celler. Haploidceller har halvdelen af ​​den genetiske sammensætning af forfadercellen.

Når de aseksuelt reproducerede diatomer når minimumsstørrelsen, begynder en type seksuel reproduktion forud for meiose. Denne meiose giver anledning til haploide og nøgne eller triste gameter; gameter smelter sammen til dannelse af sporer kaldet auxosporer.

Auxosporer gør det muligt for diatomer at genvinde diploidi og den maksimale størrelse af arten. De tillader også, at diatomer overlever tider med barske miljøforhold.

Disse sporer er meget resistente og vil kun vokse og danne deres respektive kegler, når forholdene er gunstige.

Økologi

Kiselalger har en cellevæg rig på siliciumoxid, ofte kaldet silica. På grund af dette er deres vækst begrænset af tilgængeligheden af ​​denne forbindelse i de miljøer, hvor de udvikler sig.

Som nævnt ovenfor er disse mikroalger kosmopolitiske i distribution. De findes i friske og marine vandmasser og endda i miljøer med lav vandtilgængelighed eller med en vis fugtighedsgrad.

I vandsøjlen beboer de hovedsageligt den pelagiske zone (åbent vand), og nogle arter danner kolonier og beboer bundsubstrater.

Diatompopulationer er generelt ikke af konstant størrelse: antallet af dem varierer enormt med nogen periodicitet. Denne periodicitet er relateret til tilgængeligheden af ​​næringsstoffer og afhænger også af andre fysisk-kemiske faktorer, som f.eks. PH, saltholdighed, vind og lys.

Blomstrende

Når forholdene er optimale til udvikling og vækst af diatomer, forekommer et fænomen, der kaldes blomstring eller blomstring.

Under opsving kan diatomopulationer dominere fytoplanktons samfundsstruktur, og nogle arter deltager i skadelige algeopblomstringer eller rødvande.

Diatomer er i stand til at producere skadelige stoffer, herunder domoinsyre. Disse toksiner kan ophobes i fødekæder og kan til sidst påvirke mennesker. Menneskelig forgiftning kan forårsage besvimelse og hukommelsesproblemer i koma eller endda død.

Det menes, at der er mere end 100.000 diatomarter (nogle forfattere mener, at der er mere end 200.000) mellem levende (mere end 20.000) og uddød.

Deres populationer bidrager med cirka 45% af verdens primære produktion. Ligeledes er disse mikroorganismer essentielle i den siliciumcykel på havet på grund af deres siliciumindhold i keglen.

Applikationer

Paleoceanography

Silicakomponenten i diatomernes kegle gør dem meget interesserede i paleontologi. Disse mikroalger optager meget specifikke og forskellige miljøer siden cirka kridstid.

Fossilerne af disse alger hjælper forskere med at rekonstruere den geografiske distribution af have og kontinenter gennem geologiske tider.

biostratigrafi

Diatomefossiler, der findes i marine sedimenter, giver forskere mulighed for at forstå de forskellige miljøændringer, der er sket fra forhistorisk tid til i dag.

Disse fossiler tillader etablering af relative aldre på de lag, hvori de findes, og tjener også til at relatere lagene på forskellige steder.

Diatoméjord

Diatoméjord kaldes store aflejringer af fossiliserede mikroalger, der hovedsageligt findes på land. De vigtigste forekomster af disse lande er i Libyen, Irland og Danmark.

Det kaldes også diatomit, og det er et materiale, der er rig på silica, mineraler og sporstoffer, som det har flere anvendelsesformål til. Blandt de mest fremtrædende anvendelser er følgende:

landbrug

Det bruges som et insekticid i afgrøder; det spredes på planter som en slags solcreme. Det er også meget brugt som gødning.

Akvakultur

I rejeopdræt er diatoméjord brugt i fødevareproduktion. Dette additiv har vist sig at øge væksten og assimilationen af ​​kommercielt foder.

I mikroalgekulturer bruges det som et filter i luftningssystemet og i sandfiltre.

Molekylær Biologi

Diatoméjord er blevet brugt til ekstraktion og oprensning af DNA; til dette bruges det i forbindelse med stoffer, der er i stand til at desorganisere vandets molekylstruktur. Eksempler på disse stoffer er guanidinhydrochlorid og thiocyanat.

Mad og drikke

Det bruges til filtrering i produktionen af ​​forskellige typer drikkevarer, såsom vin, øl og naturlig juice. Når visse produkter, såsom korn, er høstet, bades de i diatoméjord for at undgå angreb fra småhud og andre skadedyr.

Kæledyr

Det er en del af komponenterne i hygiejnisk affald (sanitetssten), der ofte bruges i kasser til katte og andre kæledyr.

Veterinær-

Nogle steder bruges det som en effektiv helbredelse af dyre sår. Det bruges også til bekæmpelse af ektoparasitiske leddyr hos husdyr og husdyr.

maling

Det bruges som fugemasse eller emaljemaling.

Ambient

Diatoméjord bruges til genopretning af områder, der er forurenet med tungmetaller. Dets anvendelser i denne sammenhæng inkluderer det faktum, at det gendanner nedbrudt jord og reducerer toksiciteten af ​​aluminium i syrnet jord.

Diatoméjord. Se under fasekontrast i et lysmikroskop. Taget og redigeret fra: Zephyris, fra Wikimedia Commons.

Retsmedicinsk videnskab

I tilfælde af død ved nedsænkning (drukning) er en af ​​de gennemførte analyser forekomsten af ​​kiselalger i ofrenes krop. På grund af sammensætningen af ​​kiselsten af ​​diatomer forbliver de i kroppen, selvom de findes med en vis grad af nedbrydning.

Forskere bruger arten for at finde ud af, om hændelsen fandt sted, for eksempel i en sump, i havet eller i en sø; Dette er muligt, fordi diatomer har en vis miljøspecificitet. Mange mordssager er løst takket være tilstedeværelsen af ​​kiselalger i ofrenes kroppe.

Nanoteknologi

Anvendelsen af ​​diatomer i nanoteknologi er stadig i de tidlige stadier. Undersøgelser og anvendelser på dette område bliver dog hyppigere. I øjeblikket anvendes test til at omdanne silica-kegler til silicium og fremstille med disse elektriske komponenter.

Der er mange forventninger og mulige anvendelser for diatomer i nanoteknologi. Undersøgelser antyder, at de kan bruges til genetisk manipulation, til konstruktion af komplekse elektroniske mikrokomponenter og som fotovoltaiske bioceller.

Referencer

1. A. Canizal Silahua (2009). Illustreret katalog over mexicanske ferskvandsdiatomer. I. Familienaviculaceae. Forskningsrapport at for at få titlen: Biolog. National Autonomous Mexico of Mexico. 64 s.
2. V. Cassie (1959). Marine Plankton Diatoms. Tuatara.
3. Diatomalger. Encyclopædia Britannica. Gendannes fra britannica.com.
4. MD Guiry & GM Guiry (2019). AlgaeBase. Verdensomspændende elektronisk publikation, National University of Ireland, Galway. Gendannes fra algaebase.org.
5. Phytoplankton-identifikation. Diatomer og dinoflagellater. Gendannes fra ucsc.edu.
6. Diatom. New World Encyclopedia. Gendannes fra newworldencyclopedia.org.
7. P. Kuczynska, M. Jemiola-Rzeminska & K. Strzalka (2015). Fotosyntetiske pigmenter i diatomer. Marine stoffer.
8. Diatom. MIRAKEL. Gendannes fra ucl.ac.uk.
9. Diatoméjord. Genvundet fra diatomea.cl.
10. Silica, diatoméjord og rejer. Gendannes fra balnova.com.
11. L. Baglione. Anvendelser af diatoméjord. Gendannes fra tecnicana.org
12. Diatom. Gendannet fra en.wikipedia.org.
13. A. Guy (2012). Nanotech Diatoms. Gendannet fra nextnature.net.