Charakterystyka okrzemek, klasyfikacja, odżywianie, rozmnażanie



The okrzemki (Diatoma) to grupa mikroalg, głównie wodnych i jednokomórkowych. Mogą być wolne życie (jak te roślinne) lub tworzyć kolonie (jak te, które składają się z bentos). Charakteryzują się dystrybucją kosmopolityczną; to znaczy, że można je znaleźć na całej planecie.

Razem z innymi grupami mikroglonów są one częścią wielkich wychodni fitoplanktonu, które istnieją w wodach tropikalnych, subtropikalnych, arktycznych i antarktycznych. Jego początki sięgają jurajskich czasów i dziś stanowią jedną z największych grup znanych mikroglonów, z ponad stu tysiącami gatunków opisywanych między żywym a wymarłym.

Ekologicznie są ważną częścią sieci troficznych wielu systemów biologicznych. Osady okrzemkowe są bardzo ważnym źródłem materiału organicznego nagromadzonego w dnie morskim.

Po długich procesach sedymentacji, ciśnieniu materii organicznej i milionach lat, osady te stały się olejem, który porusza większość naszej obecnej cywilizacji.

W starożytności morze pokrywało obszary ziemi, które obecnie się pojawiają; w niektórych z tych obszarów występowały osady okrzemek, znane jako ziemia okrzemkowa. Ziemia okrzemkowa ma wiele zastosowań w przemyśle spożywczym, budowlanym, a nawet farmaceutycznym.

Indeks

  • 1 Charakterystyka
    • 1.1 Formularz
  • 2 Taksonomia i klasyfikacja
    • 2.1 Klasyfikacja tradycyjna
    • 2.2 Ostatnia klasyfikacja
  • 3 Odżywianie
    • 3.1 Chlorofil
    • 3.2 Karotenoidy
  • 4 Powielanie
    • 4.1 Bezpłciowe
    • 4.2 Seksualność
  • 5 Ekologia
    • 5.1 Kwitnienie
  • 6 Aplikacje
    • 6.1 Paleoceanografia
    • 6.2 Biostratygrafia
    • 6.3 Ziemia okrzemkowa
    • 6.4. Kryminalistyka
    • 6.5 Nanotechnologia
  • 7 referencji

Funkcje

Są to eukariotyczne i fotosyntetyczne organizmy z diploidalną fazą komórkową. Wszystkie gatunki tych mikroalg są jednokomórkowe, z formami wolnego życia. W niektórych przypadkach tworzą kolonie (kokosowe), długie łańcuchy, wachlarze i spirale.

Podstawową cechą okrzemek jest to, że mają one kształt owocu ściętego. Pęk owocu jest ścianą komórkową złożoną głównie z krzemionki, która otacza komórkę w strukturze podobnej do pudełka lub szalki Petriego.

Górna część tej kapsuły nosi nazwę epiteca, a dolna część nazywa się hipoteką. Orzechy różnią się ozdobą, w zależności od gatunku.

Formularz

Kształt okrzemek jest zmienny i ma znaczenie taksonomiczne. Niektóre są wypromieniowaną symetrią (centralną), a inne mogą mieć różne formy, ale zawsze są symetryczne dwustronnie (grosze).

Okrzemki są szeroko rozpowszechnione w zbiornikach wodnych na planecie. Są głównie morskie; jednak niektóre gatunki znaleziono w zbiornikach słodkowodnych, stawach i wilgotnych środowiskach.

Te organizmy autotroficzne mają chlorofil a, c1 i c2 i mają pigmenty, takie jak diatoksantyna, diadinoksantyna, β-karoten i fukoksantyna. Te pigmenty zapewniają im złote zabarwienie, które pozwala im lepiej uchwycić światło słoneczne.

Taksonomia i klasyfikacja

Obecnie taksonomiczne uporządkowanie okrzemek jest kontrowersyjne i podlega zmianom. Większość systemistów i taksonomów lokalizuje tę dużą grupę mikroglonów w dziale Heterokontophyta (czasami jako Bacillariophyta). Inni badacze klasyfikują je jako typ, a nawet jako wyższe taksony.

Tradycyjna klasyfikacja

Zgodnie z klasycznym porządkiem taksonomicznym okrzemki znajdują się w klasie Bacillariophyceae (zwanej również Diatomophyceae). Ta klasa jest podzielona na dwa rozkazy: centralny i Pennales.

Centrale

Są to okrzemki, których skorupa daje im promieniową symetrię. Niektóre gatunki mają ciernistą ornamentację, a na ich powierzchni nie ma szczeliny zwanej raphe..

Ta kolejność składa się z co najmniej dwóch podrzędnych (w zależności od autora) i co najmniej pięciu rodzin. Są głównie morskie; jednak są ich przedstawiciele w ciałach słodkiej wody.

Pennales

Te okrzemki mają wydłużony, owalny i / lub liniowy kształt, z dwustronną symetrią bipolarną. Mają ornamenty w kształcie owocu kropkowanych smug, a niektóre mają zgrubienie wzdłuż osi podłużnej.

W zależności od taksonomii kolejność ta składa się z co najmniej dwóch podrzędów i siedmiu rodzin. Są to głównie słodkowodne, chociaż gatunki zostały również opisane w środowiskach morskich.

Ostatnia klasyfikacja

Jest to klasyczna klasyfikacja taksonomiczna i porządkowanie zamówień okrzemek; Jest to najczęściej używany sposób ich odróżnienia. Jednak z czasem pojawiło się wiele rozwiązań taksonomicznych.

W latach 90. naukowcy z Round & Crawford opracowali nową klasyfikację taksonomiczną złożoną z 3 klas: Coscinodiscophyceae, Bacillariophyceae i Fragilariophyceae.

Coscinodiscophyceae

Wcześniej były częścią okrzemek porządku centralnego. Obecnie ta klasa jest reprezentowana przez co najmniej 22 zamówienia i 1174 gatunki.

Bacillariophyceae

Są to okrzemki o symetrii obustronnej z raphe. Członkowie tej klasy tworzyli wcześniej rozkaz Pennales.

Później podzielono je na okrzemki z gwałtownością i bez gwałtu (w bardzo ogólny sposób). Wiadomo, że ta klasa mikroalg jest reprezentowana przez 11 rzędów i około 12 tysięcy gatunków.

Fragilariophyceae

Jest to klasa okrzemek, których członkowie wcześniej byli również częścią zakonu Pennales. Te mikroglony mają symetrię obustronną, ale nie przedstawiają gwałtu. i są reprezentowane przez 12 zamówień i około 898 gatunków.

Niektórzy taksonomowie nie uważają tego taksonu za ważny i lokalizują Fragilariophyceae jako podklasę w klasie Bacillariophyceae.

Odżywianie

Okrzemki są organizmami fotosyntetycznymi: wykorzystują energię świetlną (słoneczną), aby przekształcić ją w związki organiczne. Te związki organiczne są niezbędne do zaspokojenia potrzeb biologicznych i metabolicznych.

Aby zsyntetyzować te związki organiczne, okrzemki wymagają składników odżywczych; Te składniki odżywcze to głównie azot, fosfor i krzem. Ten ostatni element działa jako ograniczający składnik odżywczy, ponieważ jest wymagany do uformowania owocu.

W procesie fotosyntezy mikroorganizmy wykorzystują pigmenty, takie jak chlorofil i karotenody.

Chlorofil

Chlorofil to zielony pigment fotosyntetyczny, który znajduje się w chloroplastach. W okrzemkach znane są tylko dwa typy: chlorofil a (Chl a) i chlorofil c (Chl c).

Chl a ma pierwotny udział w procesie fotosyntezy; zamiast tego Chl c jest dodatkowym pigmentem. Najczęstszym Chl c w okrzemkach są c1 i c2.

Karotenoidy

Karotenoidy to grupa pigmentów należących do rodziny izoprenoidów. W okrzemkach zidentyfikowano co najmniej siedem rodzajów karotenoidów.

Podobnie jak chlorofile, pomagają okrzemkom wychwycić światło, aby przekształcić je w organiczne związki pokarmowe komórki.

Reprodukcja

Okrzemki rozmnażają się bezpłciowo i seksualnie, odpowiednio przez mitozę i mejozę.

Bezpłciowy

Każda komórka macierzysta przechodzi proces podziału mitotycznego. Produkt mitozy, materiał genetyczny, jądro komórkowe i cytoplazma są duplikowane, aby dać początek dwóm komórkom potomnym identycznym z komórką macierzystą.

Każda nowo utworzona komórka przyjmuje jako epitekę ulotkę komórki macierzystej, a następnie buduje lub tworzy własny kredyt hipoteczny. Ten proces reprodukcyjny może wystąpić od jednego do ośmiu razy w ciągu 24 godzin, w zależności od gatunku.

Ponieważ każda komórka potomna utworzy nową hipotekę, ta, która odziedziczyła hipotekę matki, będzie mniejsza niż jej siostra. W miarę powtarzania procesu mitozy spadek liczby komórek potomnych postępuje, aż osiągnięte zostanie trwałe minimum.

Seksualny

Proces rozmnażania płciowego komórki polega na podziale komórki diploidalnej (z dwoma zestawami chromosomów) na komórki haploidalne. Komórki haploidalne mają połowę obciążenia genetycznego komórki progenitorowej.

Gdy okrzemki, które rozmnażały się bezpłciowo, osiągnęły minimalny rozmiar, rodzaj rozmnażania płciowego zaczyna się poprzedzony mejozą. Ta mejoza powoduje powstawanie haploidów i nagich lub atete gamet; bezpieczniki gamet tworzą zarodniki zwane auksorami.

Auksospory pozwalają okrzemkom odzyskać diploidię i maksymalny rozmiar gatunku. Pozwalają również okrzemkom przetrwać czasy, w których warunki środowiskowe są niekorzystne.

Zarodniki te są bardzo odporne i będą rosnąć i tworzyć swoje odpowiednie pączki, gdy warunki są korzystne.

Ekologia

Okrzemki mają ścianę komórkową bogatą w tlenek krzemu, powszechnie nazywaną krzemionką. Z tego powodu jego wzrost jest ograniczony dostępnością tego związku w środowiskach, w których się rozwijają.

Jak wspomniano powyżej, te mikroglony są kosmopolityczne w dystrybucji. Są obecne w zbiornikach wody słodkiej, morskiej, a nawet w środowiskach o niskiej dostępności wody lub o pewnym stopniu wilgotności.

W słupie wody zamieszkują głównie strefę pelagiczną (woda otwarta), a niektóre gatunki tworzą kolonie i zamieszkują substraty bentosowe.

Ogólnie rzecz biorąc, populacje okrzemek nie mają stałego rozmiaru: ich liczba różni się w ogromnym stopniu z pewną okresowością. Ta okresowość jest związana z dostępnością składników odżywczych, a także zależy od innych czynników fizyko-chemicznych, takich jak między innymi pH, zasolenie, wiatr i światło..

Kwitnienie

Gdy warunki są optymalne dla rozwoju i wzrostu okrzemek, występuje zjawisko zwane kwitnieniem lub wychodnią.

Podczas wychodzenia populacje okrzemek mogą dominować w strukturze zbiorowej fitoplanktonu, a niektóre gatunki uczestniczą w szkodliwych zakwitach glonów lub czerwonych pływach.

Okrzemki są w stanie wytwarzać szkodliwe substancje, w tym kwas domoiczny. Toksyny te mogą gromadzić się w łańcuchach troficznych i ostatecznie mogą wpływać na ludzi. Intoksykacja u ludzi może powodować od omdlenia i problemy z pamięcią do śpiączki lub nawet śmierci.

Uważa się, że istnieje ponad 100 tysięcy gatunków okrzemek (niektórzy autorzy uważają, że żyje ponad 200 tysięcy) między żywymi (ponad 20 tysięcy) a wymarłymi.

Ich populacje stanowią około 45% pierwotnej produkcji oceanów. Podobnie, mikroorganizmy te są niezbędne w cyklu krzemu oceanicznego ze względu na zawartość krzemionki w skorupie.

Aplikacje

Paleoceanografia

Składnik krzemionkowy w owocach diatomitu sprawia, że ​​cieszą się dużym zainteresowaniem w paleontologii. Te mikroalgi zajmują bardzo specyficzne i zróżnicowane środowiska od czasów kredowych.

Skamieniałości tych alg pomagają naukowcom zrekonstruować rozmieszczenie geograficzne mórz i kontynentów w czasach geologicznych.

Biostratygrafia

Skamieniałości okrzemek znalezionych w osadach morskich pozwalają badaczom poznać różne zmiany środowiskowe, które nastąpiły od czasów prehistorycznych do dziś..

Skamieniałości te pozwalają ustalić relatywny wiek warstw, w których się znajdują, a także służyć do powiązania warstw różnych miejscowości..

Ziemia okrzemkowa

Jest znany jako ziemia okrzemkowa dla dużych złóż skamieniałych mikroalg, które występują głównie na kontynencie. Najważniejsze złoża tych ziem znajdują się w Libii, Irlandii i Danii.

Jest również nazywany diatomitem i jest materiałem bogatym w krzemionkę, minerały i pierwiastki śladowe, który ma wiele zastosowań. Wśród najważniejszych zastosowań są:

Rolnictwo

Jest stosowany jako środek owadobójczy w uprawach; Rozprzestrzenia się na roślinach jako rodzaj ochrony przeciwsłonecznej. Jest również szeroko stosowany jako nawóz.

Akwakultura

W hodowli krewetek ziemia okrzemkowa była wykorzystywana w produkcji żywności. Wykazano, że ten dodatek poprawia wzrost i przyswajanie żywności komercyjnej.

W kulturach mikroglonów jest stosowany jako filtr w systemie napowietrzania i filtrach piaskowych.

Biologia molekularna

Ziemię okrzemkową wykorzystano do ekstrakcji i oczyszczania DNA; w tym celu stosuje się go w połączeniu z substancjami zdolnymi do zakłócania struktury molekularnej wody. Przykładami tych substancji są chlorowodorek guanidyny i tiocyjanian.

Jedzenie i napoje

Służy do filtrowania w produkcji różnych rodzajów napojów, takich jak wina, piwa i soki naturalne. Po zebraniu pewnych produktów, takich jak ziarna, są one kąpane w ziemi okrzemkowej, aby zapobiec atakom ryjkowców i innych szkodników.

Zwierzęta

Jest częścią sanitarnych elementów piasku (kamyków sanitarnych), które są powszechnie stosowane w pudełkach dla kotów i innych zwierząt domowych.

Weterynaryjny

W niektórych miejscach służy jako skuteczna blizna na rany zwierzęce. Stosuje się go również do zwalczania stawonogów ektopasożytów u zwierząt domowych i hodowlanych.

Obrazy

Jest stosowany jako farba uszczelniająca lub emaliowana.

Środowisko

Ziemia okrzemkowa jest używana do odbudowy obszarów skażonych metalami ciężkimi. Wśród jego zastosowań w tym kontekście znajduje się fakt, że przywraca on zdegradowane gleby i zmniejsza toksyczność glinu w zakwaszonych glebach..

Kryminalistyka

W przypadkach śmierci przez zanurzenie (utonięcie) jedną z przeprowadzonych analiz jest obecność okrzemek w ciałach ofiar. Ze względu na skład krzemionkowego szkieletu okrzemek, pozostają one w organizmie, nawet jeśli zostaną znalezione z pewnym stopniem rozkładu.

Naukowcy używają tego gatunku, aby dowiedzieć się, czy zdarzenie miało miejsce, na przykład, na bagnie, w morzu lub w jeziorze; Jest to możliwe, ponieważ okrzemki mają pewien stopień specyficzności środowiskowej. Wiele przypadków morderstw zostało rozwiązanych dzięki obecności okrzemek w ciałach ofiar.

Nanotechnologia

Wykorzystanie okrzemek w nanotechnologii jest nadal w początkowej fazie. Jednak badania i zastosowania w tej dziedzinie stają się coraz częstsze. Testy są obecnie wykorzystywane do przekształcania krzemowych pancerzyków w krzem i wytwarzania z tymi komponentami elektrycznymi.

Istnieje wiele oczekiwań i potencjalnych zastosowań okrzemek w nanotechnologii. Badania sugerują, że można je stosować do manipulacji genetycznych, do budowy złożonych mikrokomponentów elektronicznych i jako biokomórki fotowoltaiczne.

Referencje

  1. A. Canizal Silahua (2009). Ilustrowany katalog meksykańskich okrzemek słodkowodnych. I. Rodzina Naviculaceae. Raport badawczy w celu uzyskania tytułu: Biolog. Narodowy Autonomiczny Uniwersytet Meksyku. 64 pp.
  2. V. Cassie (1959). Morskie planktonowe okrzemki. Tuatara.
  3. Glony okrzemkowe. Encyclopædia Britannica. Odzyskany z britannica.com.
  4. M.D. Guiry i G.M. Guiry (2019). Baza alg. Publikacja elektroniczna na całym świecie, National University of Ireland, Galway. Źródło: algaebase.org.
  5. Identyfikacja fitoplanktonu. Okrzemki i wichrowce. Odzyskany z ucsc.edu.
  6. Diatom Encyklopedia Nowego Świata. Pobrane z newworldencyclopedia.org.
  7. P. Kuczyńska, M. Jemiola-Rzeminska i K. Strzalka (2015). Pigmenty fotosyntetyczne w okrzemkach. Narkotyki morskie.
  8. Diatom CUD. Odzyskany z ucl.ac.uk.
  9. Ziemia okrzemkowa. Odzyskany z diatomea.cl.
  10. Krzemionka, ziemia okrzemkowa i krewetki. Odzyskane z balnova.com.
  11. L. Baglione. Zastosowania ziemi okrzemkowej. Odzyskany z tecnicana.org
  12. Diatom Źródło z en.wikipedia.org.
  13. A. Guy (2012). Nanotechnologiczne okrzemki. Pobrane z nextnature.net.