DIATOMI: ZNAČILNOSTI, PREHRANA, RAZMNOŽEVANJE - BIOLOGIJA - 2026

V diatomeje (kremenastih) so skupina mikroalg, predvsem vode in enocelični. Lahko so prostoživeče (na primer rastlinski) ali tvorijo kolonije (take, ki so del bentosa). Zanje je značilno, da so kozmopolitske porazdelitve; torej jih lahko najdemo po vsem planetu.

Skupaj z drugimi skupinami mikroalg so del velikih obrobja fitoplanktona, ki jih najdemo v tropskih, subtropskih, arktičnih in antarktičnih vodah. Njihovi izvori segajo v jursko območje in danes predstavljajo eno največjih skupin mikroalg, ki jih človek pozna, z več kot sto tisoč vrstami, opisanimi med živimi in izumrlimi.

Diatomska raznolikost. Vzeto in urejeno iz: Wipeter, iz Wikimedia Commons.

Ekološko so pomemben del živilskih mrež mnogih bioloških sistemov. Deatomske usedline so zelo pomemben vir organskih snovi, nakopičenih na morskem dnu.

Po dolgih procesih sedimentacije, pritiska organske snovi in ​​milijonov let so ta nahajališča postala olje, ki premika velik del naše trenutne civilizacije.

V starih časih je morje pokrivalo območja zemlje, ki se trenutno pojavljajo; Diatomejska nahajališča so ostala na nekaterih od teh območij, ki so znana kot diatomejska zemlja. Diatomejska zemlja ima več možnosti uporabe v prehrambeni industriji, gradbeništvu in celo v farmacevtskih izdelkih.

značilnosti

So evkariontski in fotosintetski organizmi z diploidno celično fazo. Vse vrste teh mikroalg so enocelične, s prostoživečimi oblikami. V nekaterih primerih tvorijo kolonije (kokoid), dolge verige, ventilatorje in spirale.

Temeljna značilnost diaatov je, da imajo plod. Plod je celična stena, sestavljena večinoma iz kremena, ki obdaja celico v strukturi, podobni Petrijevi posodi ali krožniku.

Zgornji del te kapsule se imenuje epiteka, spodnji del pa se imenuje hipoteka. Sadje se razlikujejo po okraski, odvisno od vrste.

Oblika

Oblika diatomov je spremenljiva in ima taksonomski pomen. Nekatere so izsevane simetrije (osrednje), druge pa lahko različnih oblik, vendar so vedno dvostransko simetrične (polovice).

Diatomi so razširjeni po vodnih telesih planeta. V glavnem so morski; vendar so nekatere vrste našli v sladkovodnih telesih, ribnikih in vlažnih okoljih.

Ti avtotrofni organizmi predstavljajo klorofil a, c1 in c2 in vsebujejo pigmente, kot so diatoksantin, diadinoksantin, β-karoten in fukoksantin. Ti pigmenti jim zagotavljajo zlato barvo, ki jim omogoča boljši zajem sončne svetlobe.

Taksonomija in klasifikacija

Trenutno je taksonomsko urejanje diaatov sporno in je predmet revizije. Večina sistematikov in taksonomistov uvršča to veliko skupino mikroalg v oddelek Heterokontophyta (včasih kot Bacillariophyta). Drugi raziskovalci jih uvrščajo med vrste in celo med višje taksone.

Tradicionalna klasifikacija

Po klasičnem taksonomskem urejanju so diatomi locirani v razredu Bacillariophyceae (imenovan tudi Diatomophyceae). Ta razred je razdeljen na dva reda: Centralni in Pennales.

Centralni

So diatomi, katerih plod jim daje radialno simetrijo. Nekatere vrste imajo trnjasto okrasje in na svoji površini nimajo razpoke, imenovane raphe.

To naročilo sestavljata vsaj dve poddružini (odvisno od avtorja) in najmanj pet družin. V glavnem so morski; vendar obstajajo njihovi predstavniki v sladkovodnih telesih.

Centralni diatom. Posneto in urejeno pri Dereku Keatsu iz Johannesburga v Južni Afriki prek Wikimedia Commons.

Pennales

Ti diatomi imajo podolgovato, ovalno in / ali linearno obliko, z dvostransko bipolarno simetrijo. Imajo pikčasto okrasno frunasto okras, nekateri pa imajo raphe vzdolž vzdolžne osi.

Ta red je odvisno od taksonomista sestavljen iz vsaj dveh podredov in sedmih družin. Večinoma so sladkovodne, čeprav so bile vrste opisane tudi v morskih okoljih.

Nedavna uvrstitev

Zgoraj je klasična taksonomska klasifikacija in urejanje diatomskih naročil; je najpogosteje uporabljen način za njihovo razlikovanje. Vendar se je sčasoma pojavilo veliko taksonomskih ureditev.

V 90. letih so znanstveniki Round & Crawford prispevali novo taksonomsko klasifikacijo, sestavljeno iz 3 razredov: Coscinodiscophyceae, Bacillariophyceae in Fragilariophyceae.

Coscinodiscophyceae

Prej so bili del diatov reda Centrales. Trenutno ta razred predstavlja vsaj 22 vrst in 1174 vrst.

Bacillariophyceae

So diatomi dvostranske simetrije z raphe. Pripadniki tega razreda so prej sestavljali ukaz Pennales.

Kasneje so jih razdelili na diatome z raphe in brez raphe (na zelo posplošen način). Znano je, da ta razred mikroalg predstavlja 11 vrst in približno 12 tisoč vrst.

Fragilariophyceae

Gre za razred diatomov, katerih člani so bili prej tudi del reda Pennales. Te mikroalge imajo dvostransko simetrijo, vendar ne predstavljajo raphe. predstavljajo pa jih 12 vrst in približno 898 vrst.

Nekateri taksonomisti ne upoštevajo tega taksona in umeščajo Fragilariophyceae v podrazred znotraj razreda Bacillariophyceae.

Prehrana

Diatomi so fotosintetski organizmi: uporabljajo svetlobo (sončno), da jo pretvorijo v organske spojine. Te organske spojine so potrebne za zadovoljevanje vaših bioloških in presnovnih potreb.

Za sintezo teh organskih spojin diatomi potrebujejo hranila; ta hranila so predvsem dušik, fosfor in silicij. Ta zadnji element deluje kot omejevalno hranilo, saj je za tvorbo sadja potrebno.

Za fotosintetski postopek ti mikroorganizmi uporabljajo pigmente, kot so klorofil in karoteniodi.

Klorofil

Klorofil je zeleni fotosintetski pigment, ki se nahaja v kloroplastih. V diaatomih sta znani le dve vrsti: klorofil a (Chl a) in klorofil c (Chl c).

Chl a ima primarno udeležbo v procesu fotosinteze; namesto tega je Chl c dodatni pigment. Najpogostejša Chl c v diatoma sta c1 in c2.

Karotenoidi

Karotenoidi so skupina pigmentov, ki spadajo v družino izoprenoidov. V diatomih je bilo ugotovljenih najmanj sedem vrst karotenoidov.

Tako kot klorofili pomagajo diatomom zajeti svetlobo in jo pretvoriti v organske spojine hrane za celico.

Razmnoževanje

Diatomi se razmnožujejo aseksualno in spolno skozi procese mitoze oziroma mejoze.

Aseksualni

Vsaka matična celica se podvrže procesu mitotične delitve. Kot produkt mitoze se genetski material, celično jedro in citoplazma podvajajo, tako da nastaneta dve hčerinski celici, enaki matični celici.

Vsaka novo ustvarjena celica vzame za svoj epitel letak iz matične celice in nato gradi ali oblikuje lastno hipoteko. Ta reproduktivni proces se lahko zgodi od enega do osemkrat v 24-urnem obdobju, odvisno od vrste.

Ker bo vsaka hčerinska celica oblikovala novo hipoteko, bo tista, ki je podedovala materinsko hipoteko, manjša od njene sestre. Ko se postopek mitoze ponavlja, upad hčerinskih celic napreduje, dokler ni dosežen trajnostni minimum.

Spolno

Proces spolnega razmnoževanja celice je sestavljen iz delitve diploidne celice (z dvema sklopom kromosomov) na haploidne celice. Haploidne celice imajo polovico genske sestave celice potomcev.

Ko aseksualno razmnoženi diatomi dosežejo najmanjšo velikost, se začne vrsta spolnega razmnoževanja pred mejozo. Ta mejoza povzroča haploidne in gole ali razgrete gamete; gamete se zlijejo in tvorijo spore, ki jih imenujemo auksospore.

Auksospore omogočajo diaatom, da si povrnejo diploidijo in največjo velikost vrste. Prav tako omogočajo, da diatomi preživijo čase s težkimi okoljskimi razmerami.

Te spore so zelo odporne in bodo rasle in oblikovale svoje plodove šele, ko so ugodne razmere.

Ekologija

Diatomi imajo celično steno, bogato s silicijevim oksidom, običajno imenovanim silicijev dioksid. Zaradi tega je njihova rast omejena z razpoložljivostjo te spojine v okoljih, kjer se razvijajo.

Kot smo že omenili, so te mikroalge v kozmopolitski distribuciji. Prisotni so v sladkih in morskih vodnih telesih in celo v okoljih z nizko razpoložljivostjo vode ali z določeno stopnjo vlažnosti.

V vodnem stolpcu večinoma naseljujejo pelagično območje (odprta voda), nekatere vrste pa tvorijo kolonije in naseljujejo stoječe substrate.

Populacije diatoma na splošno niso konstantne velikosti: njihovo število se z neko periodičnostjo zelo razlikuje. Ta periodičnost je povezana z razpoložljivostjo hranil in je med drugim odvisna tudi od drugih fizikalno-kemijskih dejavnikov, kot so pH, slanost, veter in svetloba.

Cvetenje

Kadar so razmere optimalne za razvoj in rast diatomov, se pojavi pojav, imenovan cvetenje ali cvetenje.

Med rastjo lahko diatomske populacije prevladujejo v strukturi fitoplanktona v skupnosti, nekatere vrste pa sodelujejo v škodljivih algah in rdečih osekah.

Diatomi so sposobni proizvajati škodljive snovi, vključno z domoinsko kislino. Ti toksini se lahko kopičijo v prehranjevalnih verigah in lahko sčasoma vplivajo na ljudi. Zastrupitev ljudi lahko povzroči omedlevico in težave s spominom do kome ali celo smrti.

Menijo, da obstaja več kot 100.000 vrst diatomov (nekateri avtorji menijo, da jih je več kot 200.000) med živimi (več kot 20.000) in izumrlimi.

Njihova populacija prispeva približno 45% primarne proizvodnje oceanov. Prav tako so ti mikroorganizmi bistveni v ciklu oceanskega silicija zaradi svoje vsebnosti silicijevega dioksida.

Prijave

Paleoceanografija

Sestavina silicijevega dioksida v diaatomih jih je zelo zanimiva za paleontologijo. Te mikroalge od približno krednih časov zasedajo zelo specifično in raznoliko okolje.

Fosili teh alg pomagajo znanstvenikom, da rekonstruirajo geografsko porazdelitev morij in celin skozi geološki čas.

Biostratigrafija

Fosili diatoma, ki jih najdemo v morskih sedimentih, omogočajo raziskovalcem, da razumejo različne spremembe v okolju, ki so se dogajale od prazgodovine do danes.

Ti fosili omogočajo določitev relativne starosti plasti, v katerih so najdeni, in služijo tudi za povezavo slojev različnih lokacij.

Diatomejska zemlja

Diatomejska zemlja je znana kot velika nahajališča fosiliziranih mikroalg, ki jih najdemo predvsem na kopnem. Najpomembnejša nahajališča teh dežel so v Libiji, na Irskem in Danskem.

Imenujejo ga tudi diatomit in je material, bogat s silicijevim dioksidom, minerali in elementi v sledovih, za katere ima večkratno uporabo. Med najvidnejšimi načini uporabe so naslednje:

kmetovanje

Uporablja se kot insekticid v pridelkih; razširjen je na rastline kot nekakšna krema za sončenje. Veliko se uporablja tudi kot gnojilo.

Ribogojstvo

V gojenju kozic se je v proizvodnji hrane uporabljala diatomejska zemlja. Pokazalo se je, da ta dodatek izboljšuje rast in asimilacijo komercialne krme.

V kulturah z mikroalgami se uporablja kot filter v prezračevalnem sistemu in v peščenih filtrih.

Molekularna biologija

Diatomejska zemlja je bila uporabljena za črpanje in čiščenje DNK; za to se uporablja v povezavi s snovmi, ki lahko deorganizirajo molekularno strukturo vode. Primeri teh snovi so gvanidinijev klorid in tiocianat.

Hrana in pijača

Uporablja se za filtriranje pri proizvodnji različnih vrst pijač, kot so vina, pivo in naravni sokovi. Ko se določeni proizvodi, kot so zrna, poberejo, jih kopajo v diatomejski zemlji, da se izognejo napadom hrenovk in drugih škodljivcev.

Hišni ljubljenčki

Je del sestavnih delov sanitarne stelje (sanitarni kamenčki), ki se običajno uporabljajo v škatlah za mačke in druge hišne ljubljenčke.

Veterinarstvo

Ponekod se uporablja kot učinkovito celjenje ran pri živalih. Uporablja se tudi pri zatiranju ektoparazitskih členonožcev pri domačih in domačih živalih.

Barve

Uporablja se kot tesnilna masa ali barva emajla.

Ambient

Diatomejska zemlja se uporablja za obnovo območij, onesnaženih s težkimi kovinami. Njegove uporabe v tem kontekstu vključujejo dejstvo, da obnavlja degradirana tla in zmanjšuje strupenost aluminija v zakisanih tleh.

Diatomejska zemlja. Pogled v fazni kontrast v svetlobnem mikroskopu. Vzeto in urejeno iz: Zephyris, Wikimedia Commons.

Forenzična znanost

V primerih smrti s potopitvijo (utopitve) je ena od opravljenih analiz prisotnost diatomov v telesu žrtev. Zaradi sestave kremenčevega okostja diatomejev ostanejo v telesu, tudi če jih ugotovimo z neko stopnjo razgradnje.

Znanstveniki uporabljajo vrsto, da ugotovijo, ali je do incidenta prišlo na primer v močvirju, morju ali jezeru; to je mogoče, ker imajo diatomi določeno stopnjo okoljske posebnosti. Številni primeri umorov so bili rešeni zahvaljujoč prisotnosti diatomov v truplih žrtev.

Nanotehnologija

Uporaba diatomov v nanotehnologiji je še v zgodnjih fazah. Vendar študije in uporabe na tem področju postajajo vse pogostejši. Trenutno se preskusi uporabljajo za pretvorbo sadnih silicij v silicij in za proizvodnjo teh električnih komponent.

Pri nanotehnologiji obstaja veliko pričakovanj in potencialnih uporab diaatomov. Študije kažejo, da jih je mogoče uporabiti za genetsko manipulacijo, za gradnjo zapletenih elektronskih mikrokomponent in kot fotovoltaične biocelice.

Reference

1. A. Canizal Silahua (2009). Ilustriran katalog mehiških sladkovodnih diatomov. I. Družina Naviculaceae. Raziskave poročajo o pridobitvi naslova: Biolog. Nacionalna avtonomna univerza v Mehiki. 64 str.
2. V. Cassie (1959). Morski planktonski diatomi. Tuatara.
3. Diatomske alge. Encyclopædia Britannica. Pridobljeno od britannica.com.
4. MD Guiry & GM Guiry (2019). AlgaBase. Svetovna elektronska publikacija, National University of Ireland, Galway. Pridobljeno iz algaebase.org.
5. Identifikacija fitoplanktona. Diatomi in dinoflagelati. Pridobljeno iz ucsc.edu.
6. Diatom. Nova svetovna enciklopedija. Pridobljeno z newworldencyclopedia.org.
7. P. Kuczynska, M. Jemiola-Rzeminska & K. Strzalka (2015). Fotosintetični pigmenti v Diatomih. Morske droge.
8. Diatom. ČUDO. Pridobljeno iz ucl.ac.uk.
9. Diatomejska zemlja. Pridobljeno iz diatomea.cl.
10. Kremen, diatomejska zemlja in kozice. Pridobljeno z balnova.com.
11. L. Baglione. Uporaba diatomejske zemlje. Pridobljeno iz tecnicana.org
12. Diatom. Pridobljeno s strani en.wikipedia.org.
13. A. Guy (2012). Nanotech Diatoms. Pridobljeno od nextnature.net.