DIATOMAS: ĪPAŠĪBAS, UZTURS, REPRODUKCIJA - BIOLOĢIJA - 2025

Par kramaļģes (Diatom) ir grupa, mikroaļģu, galvenokārt ūdens un vienšūnas. Tie var būt brīvi dzīvojoši (piemēram, plantoni) vai veidot kolonijas (piemēram, tādas, kas ir bentosa daļa). Viņiem raksturīga kosmopolītiska izplatība; tas ir, tos var atrast uz visas planētas.

Kopā ar citām mikroaļģu grupām tie ir daļa no lielajiem fitoplanktona atsegumiem, kas atrodami tropu, subtropu, Arktikas un Antarktikas ūdeņos. Viņu pirmsākumi meklējami jurassic laikos, un mūsdienās tie pārstāv vienu no lielākajām mikroaļģu grupām, kas cilvēkiem zināmas, un starp dzīvajām un izmirušajām ir aprakstītas vairāk nekā simts tūkstoši sugu.

Diatomu dažādība. Uzņemts un rediģēts no: Wipeter, no Wikimedia Commons.

Ekoloģiski tie ir nozīmīga daudzu bioloģisko sistēmu barošanas bloku sastāvdaļa. Diatomu nogulsnes ir ļoti svarīgs organisko materiālu avots, kas uzkrājies jūras gultnē.

Pēc ilgiem sedimentācijas procesiem, organisko vielu spiediena un miljoniem gadu šīs nogulsnes kļuva par eļļu, kas pārvieto lielu daļu no mūsu pašreizējās civilizācijas.

Senos laikos zemes rajoni, kas pārklāti ar jūru, ir parādījušies patlaban; Dažās no šīm teritorijām, kuras sauc par diatomītisko zemi, palika diatomītu nogulsnes. Diatomaceous zemes ir vairākas reizes izmantojamas pārtikas rūpniecībā, celtniecībā un pat farmācijas nozarē.

raksturojums

Tie ir eikarioti un fotosintētiski organismi ar diploīdu šūnu fāzi. Visas šo mikroaļģu sugas ir vienšūnas ar brīvi dzīvojošām formām. Dažos gadījumos tie veido kolonijas (kokosriekstu), garas ķēdes, ventilatorus un spirāles.

Diatomu pamatīpašība ir tā, ka tiem ir frustuls. Frustule ir šūnas siena, kas sastāv galvenokārt no silīcija dioksīda un kas norobežo šūnas struktūru, kas līdzīga Petri trauciņam vai traukam.

Šīs kapsulas augšējo daļu sauc par epitēku, bet apakšējo - par hipotēku. Frustules rotājumi atšķiras atkarībā no sugas.

Forma

Diatomu forma ir mainīga un tai ir taksonomiska nozīme. Daži no tiem ir izstarotas simetrijas (centrālā) un citi var būt dažādas formas, bet tie vienmēr ir divpusēji simetriski (pusgads).

Diatomi ir plaši izplatīti visā planētas ūdenstilpēs. Tie galvenokārt ir jūras; tomēr dažas sugas ir atrastas saldūdens tilpnēs, dīķos un mitrā vidē.

Šie autotrofiskie organismi satur hlorofilu a, c1 un c2, un tiem ir tādi pigmenti kā diatoksantīns, diadinoksantīns, β-karotīns un fuksoksantīns. Šie pigmenti nodrošina viņiem zeltainu krāsu, kas ļauj labāk uztvert saules gaismu.

Taksonomija un klasifikācija

Pašlaik diatomu taksonomijas secība ir pretrunīga un ir jāpārskata. Lielākā daļa sistemātistu un taksonomistu izvieto šo lielo mikroaļļu grupu Heterokontophyta nodaļā (dažreiz kā Bacillariophyta). Citi pētnieki tos klasificē kā patvēruma un pat augstākus taksonus.

Tradicionālā klasifikācija

Saskaņā ar klasisko taksonomijas secību diatomītes atrodas Bacillariophyceae klasē (sauktas arī par Diatomophyceae). Šī klase ir sadalīta divās kārtās: Centrālā un Pennales.

Centri

Tie ir diatomi, kuru frustuls viņiem piešķir radiālo simetriju. Dažām sugām ir sarežģīts ornaments, un to virsmā nav plaisas, ko sauc par raphe.

Šo pasūtījumu veido vismaz divi apakšdaļas (atkarībā no autora) un vismaz piecas ģimenes. Tie galvenokārt ir jūras; tomēr saldūdens tilpnēs ir šo pušu pārstāvji.

Centrālā diatoma. Uzņemts un rediģēts no Derek Keats no Johanesburgas, Dienvidāfrikas, izmantojot Wikimedia Commons.

Pennales

Šīm diatomām ir iegarena, ovāla un / vai lineāra forma ar divpusēju bipolāru simetriju. Viņiem ir punktēta strijai līdzīga frustrālā ornamentācija, un dažiem ir raphe gar garenisko asi.

Atkarībā no taksonomista, šo pasūtījumu veido vismaz divi apakšdirekcijas un septiņas ģimenes. Tie pārsvarā ir saldūdens, kaut arī sugas ir aprakstītas arī jūras vidē.

Jaunākais vērtējums

Iepriekš ir klasiskā taksonomiskā klasifikācija un diatomu secību secība; tas ir visbiežāk izmantotais veids, kā tos atšķirt. Tomēr laika gaitā ir parādījušies daudzi taksonomijas principi.

90. gados Round & Crawford zinātnieki iesniedza jaunu taksonomijas klasifikāciju, kas sastāv no 3 klasēm: Coscinodiscophyceae, Bacillariophyceae un Fragilariophyceae.

Coscinodiscophyceae

Iepriekš tie bija daļa no Centrales kārtas diatomām. Šobrīd šo šķiru pārstāv vismaz 22 kārtas un 1174 sugas.

Bacillariophyceae

Tie ir divpusējas simetrijas diatomi ar rapi. Šīs klases dalībnieki agrāk veidoja Pennales rīkojumu.

Vēlāk tos sadalīja diatomēs ar rapu un bez raphe (ļoti vispārinātā veidā). Ir zināms, ka šo mikroaļģu klasi pārstāv 11 kārtas un apmēram 12 tūkstoši sugu.

Fragilariophyceae

Tā ir diatomu klase, kuras locekļi iepriekš bija arī Pennales kārtas locekļi. Šīm mikroaļģēm ir divpusēja simetrija, bet nav raphe. un tos pārstāv 12 kārtas un apmēram 898 sugas.

Daži taksonomisti neuzskata šo taksonu par derīgu un ieceļ Fragilariophyceae kā apakšklasi Bacillariophyceae klasē.

Uzturs

Diatomi ir fotosintētiski organismi: tie izmanto gaismas (saules) enerģiju, lai pārveidotu to organiskos savienojumos. Šie organiskie savienojumi ir nepieciešami, lai apmierinātu jūsu bioloģiskās un vielmaiņas vajadzības.

Lai sintezētu šos organiskos savienojumus, diatomiem ir vajadzīgas barības vielas; šīs barības vielas galvenokārt ir slāpeklis, fosfors un silīcijs. Šis pēdējais elements darbojas kā ierobežojoša barības viela, jo tas ir nepieciešams, lai veidotu frustulu.

Fotosintēzes procesā šie mikroorganismi izmanto tādus pigmentus kā hlorofils un karoteniodes.

Hlorofils

Hlorofils ir zaļš fotosintētisks pigments, kas atrodas hloroplastos. Diatomās ir zināmi tikai divi veidi: hlorofils a (Chl a) un hlorofils c (Chl c).

Chl a ir galvenā dalība fotosintēzes procesā; tā vietā Chl c ir papildu pigments. Diatomās visbiežāk sastopamie Chl c ir c1 un c2.

Karotinoīdi

Karotinoīdi ir pigmentu grupa, kas pieder izoprenoīdu saimei. Diatomās ir identificēti vismaz septiņi karotinoīdu veidi.

Tāpat kā hlorofīli, tie palīdz diatomiem uztvert gaismu, lai to pārveidotu par šūnas organiskajiem pārtikas savienojumiem.

Pavairošana

Diatomas vairojas aseksuāli un seksuāli, attiecīgi izmantojot mitozes un mejozes procesus.

Aseksuāls

Katrā cilmes šūnā notiek mitotiskas dalīšanās process. Mitozes produkts, ģenētiskais materiāls, šūnas kodols un citoplazma tiek dublēti, lai iegūtu divas meitas šūnas, kas ir identiskas mātes šūnai.

Katra jaunizveidotā šūna ņem par cilmes šūnas bukletu un pēc tam izveido vai izveido savu hipotēku. Šis reproduktīvais process atkarībā no sugas var notikt no vienas līdz astoņām reizēm 24 stundu laikā.

Tā kā katra meitas šūna veidos jaunu hipotēku, tā, kas mantoja mātes hipotēku, būs mazāka nekā tās māsa. Tā kā mitozes process atkārtojas, meitas šūnu samazināšanās notiek pakāpeniski, līdz tiek sasniegts ilgtspējīgs minimums.

Seksuāls

Šūnas seksuālās reprodukcijas process sastāv no diploīdās šūnas (ar divām hromosomu kopām) dalīšanas haploīdās šūnās. Haploīdām šūnām ir puse no cilmes šūnas ģenētiskās struktūras.

Tiklīdz aseksuāli reproducētie diatomi sasniedz minimālo izmēru, sākas seksuālās reprodukcijas veids, pirms kura sākas meioze. Šī meioze rada haploīdas un kailas vai atkarsētas gametas; gametas saplūst, veidojot sporas, ko sauc par auxospores.

Auxospores ļauj diatomām atgūt diploidiju un sugas maksimālo lielumu. Tie arī ļauj diatomiem izdzīvot laikus skarbajos vides apstākļos.

Šīs sporas ir ļoti izturīgas, un tās augs un veidos savas frustulās tikai labvēlīgos apstākļos.

Ekoloģija

Diatomām ir šūnas siena, kas bagāta ar silīcija oksīdu, ko parasti sauc par silīcija dioksīdu. Tādēļ to augšanu ierobežo šī savienojuma pieejamība vidē, kurā tie attīstās.

Kā minēts iepriekš, šie mikroaļģes ir kosmopolītiski izplatītas. Tie atrodas saldūdens un jūras ūdenstilpēs un pat vidē ar zemu ūdens pieejamību vai ar noteiktu mitruma pakāpi.

Ūdens kolonnā tie galvenokārt apdzīvo pelaģisko zonu (atklātu ūdeni), un dažas sugas veido kolonijas un apdzīvo bentisko substrātu.

Diatomu populācijas parasti nav nemainīgas: to skaits ļoti atšķiras ar zināmu periodiskumu. Šis periodiskums ir saistīts ar barības vielu pieejamību, un tas ir atkarīgs arī no citiem fizikāli ķīmiskiem faktoriem, piemēram, pH, sāļuma, vēja un gaismas.

Ziedošs

Kad apstākļi ir optimāli diatomu attīstībai un augšanai, rodas parādība, ko sauc par ziedēšanu vai ziedēšanu.

Augšanas laikā diatomijas populācijas var dominēt fitoplanktona kopienas struktūrā, un dažas sugas piedalās kaitīgā aļģu ziedēšanā vai sarkanās plūdmaiņas.

Diatomi spēj radīt kaitīgas vielas, ieskaitot domolskābi. Šie toksīni var uzkrāties pārtikas ķēdēs un galu galā var ietekmēt cilvēku. Saindēšanās ar cilvēkiem var izraisīt ģīboni un atmiņas problēmas līdz komai vai pat nāvei.

Tiek uzskatīts, ka ir vairāk nekā 100 000 diatomu sugu (daži autori uzskata, ka ir vairāk nekā 200 000) starp dzīvo (vairāk nekā 20 000) un izmirušo.

Viņu populācijas veido apmēram 45% no okeānu primārās produkcijas. Tāpat šie mikroorganismi ir svarīgi okeāna silīcija ciklā, ņemot vērā to silīcija saturu frustulā.

Lietojumprogrammas

Paleokeanogrāfija

Silīcija dioksīda komponents diatomu frustulā liek viņiem radīt lielu interesi par paleontoloģiju. Kopš krīta laikiem šīs mikroaļģes aizņem ļoti specifisku un daudzveidīgu vidi.

Šo aļģu fosilijas palīdz zinātniekiem rekonstruēt jūru un kontinentu ģeogrāfisko izplatību visā ģeoloģiskajā laikā.

Biostratigrāfija

Jūras nogulumos atrastās diatomīta fosilijas ļauj pētniekiem izprast dažādas vides izmaiņas, kas notikušas no aizvēsturiskiem laikiem līdz mūsdienām.

Šīs fosilijas ļauj noteikt slāņu, kuros tie atrodas, relatīvo vecumu, kā arī kalpo, lai saistītu dažādu vietu slāņus.

Diatomīta zeme

Diatomīta zeme ir pazīstama kā lielas pārakmeņojušos mikroaļģu atradnes, kas galvenokārt atrodamas uz sauszemes. Svarīgākās šo zemju atradnes atrodas Lībijā, Īrijā un Dānijā.

To sauc arī par diatomītu, un tas ir materiāls, kas bagāts ar silīcija dioksīdu, minerāliem un mikroelementiem, un tam to var izmantot vairākkārt. Starp redzamākajiem lietojumiem var minēt šādus:

zemkopība

To izmanto kā insekticīdu labībās; tas tiek izplatīts uz augiem kā sava veida sauļošanās līdzeklis. To plaši izmanto arī kā mēslojumu.

Akvakultūra

Garneļu audzēšanā diatomītu ir izmantojuši pārtikas ražošanā. Ir pierādīts, ka šī piedeva veicina komerciālās barības augšanu un asimilāciju.

Mikroaļģu kultūrās to izmanto kā filtru aerācijas sistēmā un smilšu filtros.

Molekulārā bioloģija

DNS ekstrahēšanai un attīrīšanai ir izmantota diatomīta zeme; šim nolūkam to izmanto kopā ar vielām, kas spēj dezorganizēt ūdens molekulāro struktūru. Šo vielu piemēri ir guanidīna hidrohlorīds un tiocianāts.

Ēdiens un dzērieni

To izmanto filtrēšanai, ražojot dažādu veidu dzērienus, piemēram, vīnus, alu un dabīgās sulas. Pēc noteiktu produktu, piemēram, graudu, novākšanas tie tiek peldēti diatomīta zemē, lai izvairītos no tauriņu un citu kaitēkļu uzbrukumiem.

Mājdzīvnieki

Tā ir daļa no sanitārajiem pakaišiem (sanitārie oļi), kurus parasti izmanto kastēs kaķiem un citiem mājdzīvniekiem.

Veterinārā

Dažās vietās to izmanto kā efektīvu dzīvnieku brūču sadzīšanu. To izmanto arī mājas un lauksaimniecības dzīvnieku ektoparazītu posmkāju kontrolei.

Krāsas

To izmanto kā blīvējošu vai emaljas krāsu.

Ambient

Diatomīta zemi izmanto smago metālu piesārņoto teritoriju atjaunošanai. Tās pielietojums šajā kontekstā ietver faktu, ka tas atjauno degradētas augsnes un samazina alumīnija toksicitāti paskābinātās augsnēs.

Diatomīta zeme. Skats zem fāzes kontrasta gaismas mikroskopā. Uzņemts un rediģēts no: Zephyris, no Wikimedia Commons.

Kriminālistika

Nāves gadījumos, iegremdējot (noslīkstot), viena no veiktajām analīzēm ir diatomu klātbūtne upuru ķermenī. Sakarā ar diatomu silīcija skeleta sastāvu, tie paliek ķermenī pat tad, ja tie tiek konstatēti ar zināmu sadalīšanās pakāpi.

Zinātnieki sugas izmanto, lai noskaidrotu, vai negadījums noticis, piemēram, purvā, jūrā vai ezerā; tas ir iespējams, jo diatomātiem ir noteikta vides specifika. Daudzi slepkavības gadījumi ir atrisināti, pateicoties diatomām upuru ķermenī.

Nanotehnoloģija

Diatomu izmantošana nanotehnoloģijās joprojām ir sākuma stadijā. Tomēr pētījumi un pielietojumi šajā jomā kļūst arvien biežāki. Pašlaik testus izmanto, lai silīcija dioksīda frustulus pārvērstu silīcijā un iegūtu ar šīm elektriskajām sastāvdaļām.

Nanotehnoloģijā diatomiem ir daudz cerību un iespējamo pielietojumu. Pētījumi liecina, ka tos var izmantot ģenētiskām manipulācijām, sarežģītu elektronisko mikrokomponentu būvei un kā fotoelementu bioelementus.

Atsauces

1. A. Canizal Silahua (2009). Ilustrēts meksikāņu saldūdens diatomu katalogs. I. Naviculaceae dzimta. Pētījuma ziņojums, kas iegūts: Biologa nosaukums. Meksikas Nacionālā autonomā universitāte. 64 lpp.
2. V. Kasijs (1959). Jūras planktona diatomijas. Tuatara.
3. Diatom aļģes. Encyclopædia Britannica. Atgūts no britannica.com.
4. MD Guiry & GM Guiry (2019). AlgaeBase. Vispasaules elektroniskais izdevums, Īrijas Nacionālā universitāte, Golveja. Atgūts no algaebase.org.
5. Fitoplanktona identificēšana. Diatomi un dinoflagellates. Atgūts no ucsc.edu.
6. Diatoms. Jaunā pasaules enciklopēdija. Atgūts no newworldencyclopedia.org.
7. P. Kučzynska, M. Jemiola-Rzeminska un K. Strzalka (2015). Fotosintētiskie pigmenti diatomās. Jūras narkotikas.
8. Diatoms. MIRACLE. Atgūts no ucl.ac.uk.
9. Diatomīta zeme. Atgūts no diatomea.cl.
10. Silīcija dioksīds, diatomīta zeme un garneles. Atgūts no balnova.com.
11. L. Baglione. Diatomīta zemes lietojumi. Atgūts no tecnicana.org
12. Diatoms. Atgūts no vietnes en.wikipedia.org.
13. A. Gajs (2012). Nanotehnikas diatomi. Atgūts no nextnature.net.