DIATOM: EGENSKAPER, NÄRING, REPRODUKTION - BIOLOGI - 2025

De kiselalger (diatom) är en grupp av mikroalger, huvudsakligen vatten och encelliga. De kan vara fritt levande (som planton) eller bilda kolonier (som de som är en del av benthos). De kännetecknas av att vara av kosmopolitisk distribution; det vill säga de kan hittas över hela planeten.

Tillsammans med andra grupper av mikroalger är de en del av de stora växter av fytoplankton som finns i tropiska, subtropiska, arktiska och antarktiska vatten. Deras ursprung går tillbaka till Jurassic och idag representerar de en av de största grupperna av mikroalger som man känner till, med mer än hundra tusen arter som beskrivs mellan levande och utrotade.

Diatom mångfald. Hämtad och redigerad från: Wipeter, från Wikimedia Commons.

Ekologiskt är de en viktig del av livsmedelsbanorna i många biologiska system. Diatomavlagringar är en mycket viktig källa för organiskt material som ackumuleras på havsbotten.

Efter långa processer med sedimentation, tryck av organiskt material och miljoner år blev dessa avlagringar oljan som rör mycket av vår nuvarande civilisation.

I forntida täckte havet områden på jorden som för närvarande dyker upp; Kiselavlagringar kvarstod i några av dessa områden, som kallas kiselgur. Kiselgur har flera användningsområden inom livsmedelsindustrin, byggande och till och med läkemedel.

egenskaper

De är eukaryota och fotosyntetiska organismer, med en diploid cellfas. Alla arter av dessa mikroalger är encelliga med frittlevande former. I vissa fall bildar de kolonier (coccoid), långa kedjor, fläktar och spiraler.

Det grundläggande kännetecknet för diatomer är att de har en stomme. Frustulen är en cellvägg som huvudsakligen består av kiseldioxid som omsluter cellen i en struktur som liknar en petriskål eller skål.

Den övre delen av denna kapsel kallas epitheca, och den nedre delen kallas inteckning. Frustuler varierar i prydnad, beroende på art.

Form

Diatoms form är varierande och har taxonomisk betydelse. Vissa har utstrålad symmetri (central) och andra kan ha olika former, men de är alltid bilateralt symmetriska (pennal).

Kiselarter är utbredda över hela jordens vattendrag. De är främst marina; Vissa arter har emellertid hittats i sötvattensföretag, dammar och fuktiga miljöer.

Dessa autotrofiska organismer uppvisar klorofyll a, c1 och c2 och har pigment såsom diatoxantin, diadinoxantin, p-karoten och fucoxantin. Dessa pigment ger dem en gyllene färg som gör att de bättre kan fånga solljus.

Taxonomi och klassificering

För närvarande är den taxonomiska beställningen av diatomer kontroversiell och kan revideras. De flesta systematiker och taxonomister placerar denna stora grupp mikroalger inom division Heterokontophyta (ibland som Bacillariophyta). Andra forskare klassificerar dem som en filum och till och med som högre taxa.

Traditionell klassificering

Enligt den klassiska taxonomiska beställningen finns diatomer i klassen Bacillariophyceae (även kallad Diatomophyceae). Denna klass är indelad i två beställningar: Central och Pennales.

centraler

Det är kiselarter vars skrov ger dem radiell symmetri. Vissa arter har taggig prydnad och har ingen sprickor som kallas raphe på ytan.

Denna ordning består av minst två underordningar (beroende på författare) och minst fem familjer. De är främst marina; emellertid finns det företrädare för dessa i sötvattensföretag.

Central diatom. Taget och redigerat från Derek Keats från Johannesburg, Sydafrika, via Wikimedia Commons.

Pennales

Dessa kiselarter har en långsträckt, oval och / eller linjär form med bilateral bipolär symmetri. De har prickade stria-liknande sprickor och vissa har en våg längs längsaxeln.

Beroende på taxonomen består denna ordning av minst två underordningar och sju familjer. De är mestadels sötvatten, även om arter också har beskrivits i marina miljöer.

Senaste ranking

Ovanstående är den klassiska taxonomiska klassificeringen och beställningen av diatomordningarna; det är det vanligaste sättet att särskilja dem. Många taxonomiska arrangemang har emellertid framkommit över tid.

På 90-talet bidrog forskare från Round & Crawford med en ny taxonomisk klassificering bestående av 3 klasser: Coscinodiscophyceae, Bacillariophyceae och Fragilariophyceae.

Coscinodiscophyceae

Tidigare var de en del av diatomen i ordningen Centrales. För närvarande representeras denna klass av minst 22 beställningar och 1174 arter.

Bacillariophyceae

Det är diatomer av bilateral symmetri med raphe. Medlemmar i denna klass utgjorde tidigare Pennales-beställningen.

Senare delades de upp i diatomer med rap och utan raphe (på ett mycket generaliserat sätt). Det är känt att denna klass av mikroalger representeras av 11 beställningar och cirka 12 tusen arter.

Fragilariophyceae

Det är en klass diatomer vars medlemmar tidigare också var en del av beställningen Pennales. Dessa mikroalger har bilateral symmetri men uppvisar inte raphe. och de representeras av 12 beställningar och cirka 898 arter.

Vissa taxonomer anser inte att denna taxon är giltig och placerar Fragilariophyceae som en underklass inom klassen Bacillariophyceae.

Näring

Diatomer är fotosyntetiska organismer: de använder ljusenergi (solenergi) för att förvandla den till organiska föreningar. Dessa organiska föreningar är nödvändiga för att tillgodose dina biologiska och metaboliska behov.

För att syntetisera dessa organiska föreningar kräver kisel näringsämnen; dessa näringsämnen är huvudsakligen kväve, fosfor och kisel. Det sista elementet fungerar som ett begränsande näringsämne, eftersom det krävs för att bilda skölden.

För den fotosyntetiska processen använder dessa mikroorganismer pigment som klorofyll och karotenioder.

Klorofyll

Klorofyll är ett grönt fotosyntetiskt pigment som finns i kloroplaster. Endast två typer är kända i kiselarter: klorofyll a (Chl a) och klorofyll c (Chl c).

Chl a har ett primärt deltagande i fotosyntesprocessen; istället är Chl c ett tillbehörspigment. De vanligaste Chlc-kärnorna i kiselarter är c1 och c2.

karotenoider

Karotenoider är en grupp pigment som tillhör isoprenoidfamiljen. I kiselarter har minst sju typer av karotenoider identifierats.

Liksom klorofyll hjälper de diatomer att fånga ljus för att omvandla det till organiska livsmedelsföreningar för cellen.

Fortplantning

Diatomer reproduceras asexually och sexuellt genom mitos- och meiosprocesser.

Könlös

Varje stamcell genomgår en process med mitotisk uppdelning. Produkt av mitos, det genetiska materialet, cellkärnan och cytoplasma dupliceras för att ge upphov till två dotterceller identiska med modercellen.

Varje nyskapande cell tar som epitel en broschyr från stamcellen och bygger eller bildar sedan sin egen inteckning. Denna reproduktionsprocess kan ske mellan en och åtta gånger under en 24-timmarsperiod, beroende på art.

Eftersom varje dottercell kommer att bilda en ny inteckning, kommer den som ärvde moderns inteckning vara mindre än sin syster. När mitosprocessen upprepas är nedgången i dotterceller progressiv tills ett hållbart minimum har uppnåtts.

Sexuell

Cellens sexuella reproduktionsprocess består av uppdelningen av en diploid cell (med två uppsättningar kromosomer) i haploida celler. Haploidceller har hälften av den genetiska sammansättningen av föddcellen.

Så snart asexuellt reproducerande diatomer når minsta storlek börjar en typ av sexuell reproduktion föregås av meios. Denna meiose ger upphov till haploida och nakna eller tillhörande gameter; gameter säkrar för att bilda sporer som kallas auxosporer.

Auxosporer gör att diatomer kan återfå diploidi och artens maximala storlek. De tillåter också diatomer att överleva tider med svåra miljöförhållanden.

Dessa sporer är mycket motståndskraftiga och kommer endast att växa och bilda sina respektive skador när förhållandena är gynnsamma.

Ekologi

Diatomer har en cellvägg som är rik på kiseloxid, ofta kallad kiseldioxid. På grund av detta begränsas deras tillväxt av tillgängligheten av denna förening i de miljöer där de utvecklas.

Som nämnts ovan är dessa mikroalger kosmopolitiska i distribution. De finns i färska och marina vattendrag och även i miljöer med låg vattentillgänglighet eller med en viss luftfuktighet.

I vattenspelaren bebor de främst den pelagiska zonen (öppet vatten), och vissa arter bildar kolonier och bebor bottenunderlag.

Diatompopulationer är vanligtvis inte av konstant storlek: antalet varierar enormt med viss periodicitet. Denna periodicitet är relaterad till tillgången på näringsämnen och beror också på andra fysikalisk-kemiska faktorer, såsom pH, salthalt, vind och ljus, bland andra.

Blommande

När förhållandena är optimala för utveckling och tillväxt av kiselarter uppstår ett fenomen som kallas blommande eller blommande.

Under uppvägningen kan kiselpopulationer dominera fytoplanktons samhällsstruktur, och vissa arter deltar i skadliga algblommor eller röda tidvatten.

Diatomer kan producera skadliga ämnen, inklusive domoinsyra. Dessa gifter kan samlas i livsmedelskedjor och kan så småningom påverka människor. Mänsklig förgiftning kan orsaka svimning och minnesproblem till koma eller till och med döden.

Man tror att det finns mer än 100 000 diatomarter (vissa författare tror att det finns mer än 200 000) mellan levande (mer än 20 000) och utrotade.

Deras populationer bidrar med cirka 45% av havets primära produktion. På samma sätt är dessa mikroorganismer väsentliga i den kiselcykelcykeln på grund av deras kiseldioxidinnehåll i frustulen.

tillämpningar

paleoceanografi

Kiseldioxidkomponenten i korsformen hos kiselarter gör dem av stort intresse för paleontologi. Dessa mikroalger upptar mycket specifika och varierande miljöer sedan ungefär krita.

Fossilerna i dessa alger hjälper forskare att rekonstruera den geografiska spridningen av hav och kontinenter under geologiska tider.

biostratigrafi

Kiselfossilerna som finns i marina sediment gör det möjligt för forskare att förstå de olika miljöförändringarna som har skett från förhistorisk tid till nutid.

Dessa fossiler gör det möjligt att fastställa relativa åldrar av de strata som de finns i och tjänar också till att relatera strata på olika platser.

Kiselgur

Kiselgur kallas stora avsättningar av fossiliserade mikroalger som huvudsakligen finns på land. De viktigaste insättningarna i dessa länder är i Libyen, Irland och Danmark.

Det kallas också diatomit, och det är ett material som är rikt på kiseldioxid, mineraler och spårämnen, för vilka det har flera användningsområden. Bland de mest framstående användningsområdena är följande:

jordbruk

Det används som insektsmedel i grödor; det sprids på växter som en slags solskyddsmedel. Det används också ofta som gödningsmedel.

vattenbruk

I räkodling har kiselgur använts i livsmedelsproduktionen. Denna tillsats har visat sig förbättra tillväxten och assimilationen av kommersiellt foder.

I mikroalgkulturer används det som ett filter i luftningssystemet och i sandfilter.

Molekylärbiologi

Diatomacejord har använts för extraktion och rening av DNA; för detta används den tillsammans med ämnen som kan desorganisera vattenmolekylstrukturen. Exempel på dessa substanser är guanidinhydroklorid och tiocyanat.

Mat och dryck

Det används för filtrering vid produktion av olika typer av drycker som viner, öl och naturliga juicer. När vissa produkter som korn har skördats badas de i kiselgur för att undvika attacker av vivlar och andra skadedjur.

Sällskapsdjur

Det är en del av komponenterna i sanitetsströ (sanitetsstenar) som vanligtvis används i lådor för katter och andra husdjur.

Veterinär

På vissa ställen används det som en effektiv läkning för djursår. Det används också för att kontrollera ektoparasitiska leddjur hos husdjur och husdjur.

Färger

Det används som tätare eller emaljfärg.

Omgivande

Kiselgur används för att återställa områden förorenade av tungmetaller. Dess tillämpningar i detta sammanhang inkluderar det faktum att det återställer nedbrutna jordar och minskar toxiciteten hos aluminium i surgjord jord.

Kiselgur. Visa under faskontrast i ett ljusmikroskop. Hämtad och redigerad från: Zephyris, från Wikimedia Commons.

Kriminalteknik

I fall av död genom fördjupning (drunkning) är en av de analyser som genomförts närvaron av kisel i offrens kropp. På grund av sammansättningen av kiseldioxidskelett hos kisel kvarstår de i kroppen även om de hittas med någon grad av sönderdelning.

Forskare använder arten för att ta reda på om händelsen inträffade, till exempel i ett träsk, i havet eller i en sjö; Detta är möjligt eftersom diatomer har en viss miljöspecificitet. Många mordfall har lösts tack vare förekomsten av kiselarter i offrens kroppar.

nanoteknik

Användningen av kiselarter i nanoteknologi är fortfarande i tidiga skeden. Emellertid blir studier och användningar inom detta område mer frekventa. För närvarande används tester för att omvandla kiseldioxid i silikon och producera med dessa elektriska komponenter.

Det finns många förväntningar och potentiella användningar för diatomer inom nanoteknologi. Studier tyder på att de kan användas för genetisk manipulation, för konstruktion av komplexa elektroniska mikrokomponenter och som fotovoltaiska bioceller.

referenser

1. A. Canizal Silahua (2009). Illustrerad katalog över mexikanska sötvattendiatomer. I. Familj Naviculaceae. Forskningsrapport att för att få titeln: Biologist. National Autonomous University of Mexico. 64 sid.
2. V. Cassie (1959). Marine Plankton Diatoms. Tuatara.
3. Diatomalger. Encyclopædia Britannica. Återställs från britannica.com.
4. MD Guiry & GM Guiry (2019). AlgaeBase. Elektronisk publikation över hela världen, National University of Ireland, Galway. Återställs från algaebase.org.
5. Fytoplanktonidentifiering. Kiselarter och dinoflagellater. Återställdes från ucsc.edu.
6. Kiselalg. New World Encyclopedia. Återställs från newworldencyclopedia.org.
7. P. Kuczynska, M. Jemiola-Rzeminska & K. Strzalka (2015). Fotosyntetiska pigment i kisel. Marine Drugs.
8. Kiselalg. MIRAKEL. Återställdes från ucl.ac.uk.
9. Kiselgur. Återställdes från diatomea.cl.
10. Kiseldioxid, kiselgur och räkor. Återställs från balnova.com.
11. L. Baglione. Användningar av kiselgur. Återställs från tecnicana.org
12. Kiselalg. Återställs från en.wikipedia.org.
13. A. Guy (2012). Nanotech Diatoms. Återställdes från nextnature.net.