Что такое диатомовые водоросли

Диатомовые водоросли: представители, значение

Содержание:

Отдел Диатомовые водоросли

Диатомовые водоросли включают одноклеточные и колониальные организмы. Отдел насчитывает около 15 тысяч видов. Представители отдела обитают в пресных и соленых водах, почвах, снегах и льдах. Они формируют планктон, которым питаются водные обитатели.

Диатомовые водоросли бывают с радиальной и двусторонней симметрией. Виды с радиальной симметрией неподвижны, а с двусторонней – подвижны. Для клеток свойственно наличие одного ядра, вакуолей и разными хлоропластами. Кроме хлорофилла a и c их цвет определяют желтые и оранжевые пигменты каротин, ксантофилл и фукоксантин. Запасное вещество – хризоламинарин.

Для диатомовых водорослей характерны половой и бесполый способы размножения. Для представителей отдела характерно диплоидное состояние. Гаплоидный набор свойственен только для гамет. Бесполое размножение осуществляется путем деления с образованием меньшей створки. После многочисленных делений появляются клетки меньших размеров, по сравнению с начальными. Они сливаются между собой и образуют ауксоспоры – растущие споры.

Представители

Известные представители отдела – плеуросигма, цимбелла, навикула и др. Представителей Диатомовых водорослей можно разделить на две группы – светолюбивые и теневыносливые виды. Они различаются тем, что обитают на разной глубине. Диатомовые населяют влажные и заболоченные почвы и вызывают «цветение» снега.

Значение

Представители Диатомовых водорослей занимают важное место при экономии воды. Также они служат кормом для наземных животных и водных обитателей. Ими питается молодь рыб.

Таким образом, без представителей всего отдела Водоросли невозможно представить жизнь на планете. Они наряду с лесами являются главными поставщиками кислорода и основными продуцентами органических веществ. Они стоят вначале пищевых цепей водных экосистем. Также водоросли служат источником питания для человека и животных.

Источник

Диатомовые водоросли

Диатомовые водоросли, или диатомеи (лат. Bacillariophyta ) — группа хромистов, традиционно рассматриваемая в составе водорослей, отличающаяся наличием у клеток своеобразного «панциря», состоящего из кремнезёма. Всегда одноклеточны, но встречаются колониальные формы. Обычно планктонные или перифитонные организмы, морские и пресноводные.

Содержание

Особенности строения

Только коккоиды, форма разнообразна. В основном одиночные, реже — колониальные.

Оболочка клетки не гомогенна. Снаружи панциря, как и внутри него, располагается тонкий слой органического вещества.

Покровы

Панцирь состоит из двух половинок, большей и меньшей, входящих друг в друга как части чашки Петри. При делении половинки панциря расходятся, и новые половинки формируются в борозде деления. У обеих дочерних клеток старая половинка панциря становится большей (эпитекой), а меньшая достраивается заново. При этом размеры клеток в ряду делений постепенно уменьшаются. Восстановление размера происходит при половом размножении [7] или через стадию образования спор.

По типу симметрии, клетка диатомовой водоросли, если рассматривать ее со створки, может быть [8] [9] :

Выделяют также два дополнительных типа симметрии [8] :

Терминология

При описания панциря используется следующая терминология:

Перфорация

Формирование панциря

Наличие растворенного кремнезёма в окружающей среде — абсолютно необходимое условие для деления диатомей.

В воде кремнезём присутствует в виде кремниевой кислоты:

В процессе цитокинеза клеточная мембрана формирует перетяжку, а комплекс Гольджи начинает производить полупрозрачные везикулы, собирающиеся у вновь сформированной мембраны. Везикулы сливаются, образуя силикалемму пузыря, в котором формируется створка. Пузырь увеличивается в размерах и приобретает форму будущей створки. Комплекс Гольджи продолжает производить везикулы, которые транспортируют вещество будущей створки к пузырю и объединяются с ним. Кремний в пузыре откладывается в виде аморфных сфер диаметром 30-50 нм. Низкий pH внутри пузыря способствует агрегации частиц кремнезёма, и препятствует растворению сформированных частиц.

После формирования створки, подобным же образом, в собственной силикалемме, формируется поясок [14] и вставочные ободки.

Хлоропласты

У диатомовых хлоропласты разнообразной формы, обычно пристенные. У центрических диатомей они обычно многочисленные, мелкие, у пеннатных крупные, часто лопастные. Хлоропласты имеют типичное для охрофитов строение. Пиреноидов может быть несколько, они выступают за пределы хлоропласта и иногда пронизаны тилакоидами.

Окраска хлоропластов бурая, желтоватая или золотистая. Она обусловлена тем, что зелёные хлорофиллы маскируются добавочными каротиноидами (бурый пигмент диатомин; β, ε — каротины; ксантофиллы: фукоксантин, неофукоксантин, диадиноксантин, диатоксантин). У большинства диатомей содержатся две формы хлорофилла c: c₁ и c₂. У ряда форм хлорофилл c₁ может замещаться хлорофиллом c₃ (найден также у примнезиофитовых и пелагофициевых). У некоторых видов могут присутствовать все три формы хлорофилла c, в то время как у других форма только одна.

Другие структуры

Большая часть клетки диатомей приходится на вакуоль с клеточным соком, цитоплазма занимает постеночное положение. Кроме того, цитоплазма скапливается в центре клетки в виде цитоплазматического мостика, соединённого с периферическим слоем цитоплазмы. В мостике расположено ядро. В цитоплазме множество капель масла. В виде крупных капель с характерным голубым блеском в ней встречается волютин. Присутствует хризоламинарин.

Митохондрии у диатомей разнообразной формы (шаровидные, овальные, палочковидные, нитчатые). Аппарат Гольджи расположен рядом с ядром, он состоит из нескольких диктиосом (до 20), которые содержат от 4 до 12 цистерн.

Колониальные формы

У некоторых диатомей клетки после деления не расходятся, образуя колонии. Клетки в колониях не связаны между собой, плазмодесмы отсутствуют.

Клетки могут соединяться всей поверхностью створок, образуя нитевидные (у Melosira) или лентовидные (у Fragilaria) колонии.

Если клетки имеют клиновидную форму, формируется веерообразная колония (у Meridion).

Клетки, соединённые только уголками, формируют колонии в виде цепочек (Tabellaria) или звёздочек (Asterionella).

Колонии могут иметь вид слизистых трубок, внутри которых содержатся отдельные подвижные (Navicula, Cymbella) или неподвижные клетки.

Жизненный цикл

Вегетативное размножение

Споры и покоящиеся клетки

При наступлении неблагоприятных условий диатомовые могут формировать споры и покоящиеся клеток. Эти структуры богаты запасными веществами, которые потребуются при прорастании. Покоящиеся клетки морфологически близки к вегетативным клеткам, в то время как панцирь спор становится более толстым, округляется, изменяется его орнаментация. Покоящиеся клетки могут возникать в условиях с низким содержанием растворённого кремния, а споры, наоборот, требуют наличия достаточного количества кремния для построения собственной толстой оболочки. Покоящиеся клетки формируются чаще пресноводными центрическими и пеннатными диатомеями, в то время как споры — центрическими морскими диатомовыми. И покоящиеся клетки, и споры могут выживать десятилетиями. При их прорастании для формирования нормального панциря требуется два митоза с дегенерацией ядер. Споры морских диатомей играют важную роль в транспорте органического углерода и кремния в осадочные отложения.

Половой процесс

Движение

Многие шовные пеннатные и некоторые центрические диатомеи способны ползать по субстрату.

Экология

Диатомеи широко распространены во всевозможных биотопах. Они живут в океанах, морях, солоноватых и различных пресных водоёмах: стоячих (озёрах, прудах, болотах и т. д.) и текучих (реках, ручьях, оросительных каналах и др.). Они распространены в почве, их выделяют из образцов воздуха, они образуют богатые сообщества во льдах Арктики и Антарктики. Такое широкое распространение диатомовых обусловлено их пластичностью по отношению к различным экологическим факторам и в то же время существованием видов, узко приспособленных к экстремальным значениям этих факторов.

Диатомовые в водных экосистемах доминируют над другими микроскопическими водорослями круглый год. Они обильны как в планктоне, так и в перифитоне и бентосе. В планктоне морей и океанов преобладают центрические диатомеи, хотя к ним примешиваются и некоторые пеннатные. В планктоне пресных водоёмов, наоборот, преобладают пеннатные. Бентосные ценозы также отличаются большим разнообразием и количеством диатомовых, которые обычно обитают на глубине не более 50 м. Жизнь бентосных диатомей обязательно связана с субстратом: они ползают по субстрату или прикрепляются к нему с помощью слизистых ножек, трубок, подушечек.

Наиболее богаты по качественному и количественному составу диатомей ценозы обрастаний. Диатомеи занимают господствующее положение среди обрастаний высших растений и макроскопических водорослей в пресных водоёмах и морях. Обрастанию могут подвергаться многие животные (такие водоросли называются эпизоонтами) от ракообразных до китов. Среди диатомей встречаются и эндобионты, которые обитают в других организмах, например в бурых водорослях, фораминиферах.

Видовой состав диатомей в водоёмах определяется комплексом абиотических факторов, из которых большое значение в первую очередь имеет солёность воды. Не менее важным фактором для развития диатомей являются температура, степень освещённости и качество света. Диатомовые вегетируют в диапазоне 0-70°С, но в состоянии покоя способны переносить как более низкие, так и более высокие температуры.

Диатомовые — фоторофные организмы, но среди них встречаются миксотрофы, симбиотрофы, а также бесцветные гетеротрофные формы.

Геном

Недавно при расшифровке полного генома диатомовой водоросли Phaeodactylum tricornutum выяснилось, что он содержит рекордное для эукариот число генов, полученных путем горизонтального переноса от бактерий и архей [1].

Филогения

Створки диатомовых водорослей не растворяются в большинстве природных вод, поэтому они осаждаются на протяжении последних 150 млн лет, начиная с раннего мелового периода. Таким образом, есть основания полагать, что диатомеи появились до наступления мелового периода. Наиболее древние ископаемые диатомеи были центрическими, в то время как самые древние пеннатные были бесшовными из позднего мелового периода (около 70 млн лет назад). Останки шовных диатомей имеют более поздний возраст. Согласно ископаемым останкам пресноводные диатомеи появились около 60 млн лет назад и достигли расцвета в миоцене (24 млн лет назад). Палеонтологические данные подтверждают наличие более примитивных признаков в организации центрических диатомей, как древней группы, в то время как снабжённые швом пеннатные представляют вершину эволюции этой группы. Методами молекулярной биологии было показано, что диатомовые — монофилетичная группа, но внутри этой группы центрические диатомеи не формируют, как ранее считали, монофилетичную группу.

Наличие трёхчастных мастигонем на жгутике, строение хлоропластов, пигментные системы, трубчатые митохондрии, запасные продукты — всё это подтверждает несомненную принадлежность диатомовых водорослей к группе охрофитовых. Чаще всего дискутируется вопрос об их близости к другим классам этого отдела, так как наличие таких особенностей, как кремнезёмный панцирь, диплобионтный жизненный цикл, редукция жгутикового аппарата, особенности карио- и цитокинеза, значительно отличают диатомей от других представителей охрофитовых. Предполагали, что предками диатомей могли быть какие-то древние синуровые. Некоторые авторы даже рассматривали синуровых как «жгутиковых диатомей». Однако данные молекулярной биологии показывают, что среди страминопил диатомовые образуют достаточно обособленную группу, которая отстоит от других охрофитовых водорослей дальше, чем сами они отделены друг от друга, но всё-таки ближе к охрофитовым, чем к грибоподобным протистам. Анализ последовательности нуклеотидов генов SSU rDNA rbcL и пигментного состава показали, что внутри охрофитовых сестринской линией диатомовым является недавно открытая группа болидофициевых — окрашенных двужгутиковых монад, обитающих в океанах и морях.

Диатомовые относятся к группе гетероконтных водорослей, имеющих вторичные пластиды. По молекулярным данным установлено, что предком их пластид была красная водоросль.

Значение

Систематика

Считается, что к классу диатомей относится около 300 родов, включающих 10-12 тыс. видов, но некоторые авторы убеждены, что истинное количество видов диатомей может достигать 1 млн. Самый большой род, состоящий из более, чем 10 тысяч видов — Навикула.

В настоящее время нет устоявшейся системы диатомовых. В большинстве работ, которые касаются изучения флор диатомей, систематики и классификации, класс диатомей рассматривается в ранге отдела с двумя (Coscinophyceae, Fragilariophyceae, Bacillariophyceae). Вместе с тем использование методов молекулярной биологии показало, что Coscinophyceae и Fragilariophyceae — парафилетичные группы и требуется дальнейший пересмотр системы диатомовых водорослей.

См. также

Примечания

Примечания

Ссылки

Литература

Полезное

Смотреть что такое «Диатомовые водоросли» в других словарях:

ДИАТОМОВЫЕ ВОДОРОСЛИ — (Diatomeae), кремнистые водоросли (Baciliariophyta), отдел водорослей. Одноклеточные, микроскопич. (от 4 до 2000 мкм), одиночные или колониальные организмы. Характерная особенность наличие твёрдой двустворчатой кремнезёмной оболочки панциря.… … Биологический энциклопедический словарь

ДИАТОМОВЫЕ ВОДОРОСЛИ — сем. микроскопич. водорослей с кремневым панцирем; из скопления этих панцирей образуются иногда обширн. пласты. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Павленков Ф., 1907. ДИАТОМОВЫЕ ВОДОРОСЛИ сем. микроскопических водорослей… … Словарь иностранных слов русского языка

ДИАТОМОВЫЕ ВОДОРОСЛИ — (диатомеи кремнистые водоросли), отдел водорослей. Одноклеточные одиночные или колониальные организмы. Клетки их имеют твердый кремневый панцирь, состоящий из двух половинок нижней (гипотеки) и верхней (эпитеки). Размножение делением, а через… … Большой Энциклопедический словарь

диатомовые водоросли — Одноклеточные водоросли, содержащие твердый скелет и бурый пигмент диатомин, распространены в соленых и пресных водах, в почве, на скалах, коре деревьев, на морских льдах … Словарь по географии

диатомовые водоросли — (диатомеи, кремнистые водоросли), отдел водорослей. Одноклеточные одиночные или колониальные организмы. Клетки их имеют твёрдый кремнёвый панцирь, состоящий из двух половинок нижней (гипотеки) и верхней (эпитеки). Размножение делением, а через… … Энциклопедический словарь

Диатомовые водоросли — диатомеи (от греч. diátomos разделённый пополам), кремнистые водоросли (Bacillariophyta), отдел (тип) водорослей (около 20 тыс. видов). Д. в. микроскопические (0,75 1500 мкм), одноклеточные, одиночные (рис., 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8) или… … Большая советская энциклопедия

диатомовые водоросли — titnagdumbliai statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Vienaląsčiai dumbliai (Bacillariophyta), kurių ląstelių sienelė susideda iš 2 silicio dioksido prisisunkusių sąvarų. Paplitę gėluose vandenyse ir jūrose. Auga ir ant uolų,… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

Диатомовые водоросли — или бациллярии (Diatomaceae [διατέμνω разрезаю, разделяю, bacillum палочка. То и другое название одинаково в ходу, но бациллярии имеет право приоритета и потому предпочтительнее.] s. Bacillariaceae) отдел класса водорослей. Д. одноклеточные… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

ДИАТОМОВЫЕ ВОДОРОСЛИ — (диатомеи, кремнистые водоросли), отдел водорослей. Одноклеточные одиночные или колониальные организмы. Клетки их имеют тв. кремнёвый панцирь, состоящий из двух половинок нижней (гипо теки) и верхней (эпитеки). Размножение делением, а через неск … Естествознание. Энциклопедический словарь

ДИАТОМОВЫЕ ВОДОРОСЛИ (Bacillariophyta — Diatomeae) отдел одноклеточных и колониальных водорослей, клетки которых снаружи окружены твердой кремнеземной оболочкой, называемой панцирем. Подразделяются на два класса: центрические диатомеи (Centrophyceae) с радиально симметричным панцирем и … Словарь ботанических терминов

Источник

Диатомовые водоросли – что это, откуда берутся и как бороться?

А вот, кстати, и он. Привет, Лёш, проходи. ))

Для диатомовых водорослей Bacillariophyceae характерно наличие особого, состоящего из SiO2, покрова — «панциря». При вспышке этих водорослей в пресном аквариуме вы будете наблюдать вот такую картину.

Большинство диатомовых водорослей – фототрофные организмы. Свет и освещенность играет важную роль в их жизни и размножении. Они обитают на глубине до 50 метров, что говорит об их хорошем восприятии синего спектра и в меньшей степени красного.

Основные проблемы с диатомовыми водорослями в морском аквариуме возникают именно из-за того, что даже обратноосмотическая мембрана пропускает соединения бора и силикаты. Не говоря уже о водопроводе. Большинство специалистов и аквариумистов попросту не уделяют этому внимания.

Вот, я предлагаю такую инфографику, например, для первичной диагностики.

Второй вариант диатомовых водорослей — Phaeodactylum tricornutum.

Они относятся к пеннатному виду. В 2006 году ученые раскрыли их основной секрет. В 2008 году была опубликована развернутая статья Bowler C. The Phaeodactylum genome reveals the evolutionary history of diatom genomes. Почему-то аквариумное сообщество на это открытие не отреагировало, а зря.

Резюмируя научное открытие: пеннатные виды в процессе эволюции совершили горизонтальный перенос генома ДНК от бактерий.

Как я ранее сказал, у них панцирь состоит не из SiO2, а покрыт пектиновым слоем. Это полисахарид, для формирования которого в клетке водоросли необходимы в воде органика, свет и кислород. Такие условия мы можем наблюдать в свежем аквариуме, где произошел выброс органики от высших растений при адаптации или резкой смене реакции среды. К этому может привести также избыток корма или другого источника органики. А также недостаточное количество гетеротрофных бактерий в аквариуме. Если тест на силикаты показал значения менее 0,4 мг/л и аквариум недавно запустили, необходимо убрать излишки органики. Сделать это можно активированным углем из березы. А также добавить группу гетеротрофных бактерий в новый аквариум. Убедиться, что освещение не изобилует синим спектром для пресного аквариума. Убрать диатомовые водоросли Phaeodactylum tricornutum легко, так как калорийность их пектинового слоя может достигать 336 ккал на 100 грамм, они послужат основной пищей для водорослеедов. Анциструсы и гипанциструсы справятся с поеданием всех Phaeodactylum tricornutum в течение нескольких суток после того, как вы уберете причину появления водорослей.

И вот потом приступаем к пониманию, что у нас нарушился биобаланс.

В общем, следуем таким путем:

А что про свет скажешь? Он может спровоцировать диатомовые?

https://www.algaebase.org/browse/taxonomy/?id=77749
https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.0020306
https://www.jbl.de/ru/areas/section/94

Ириш, ты теперь понимаешь куда смотреть и что делать?

Источник

Физика в мире животных: диатомовые водоросли и их «архитектура»

Диатомовые водоросли — это одноклеточные и колониальные водоросли, которые отличаются наличием у клеток защитного корпуса, состоящего из диоксида кремния. Диатомеи живут и в морской, и в пресной воде. По словам специалистов, такие водоросли создают около четверти органики на Земле.

Форма диатомовых водорослей очень разнообразна. Обычно диатомеи представляют собой панцирь, внутри и снаружи которого есть относительно небольшой слой органического вещества. Скелет конструкции клеток отличается у пеннатной и центрической областей. У первой группы билатеральная симметрия, у второй — радиальная. Название водорослей произошло от греческого слова diatomos («разрезать на две части»). Дело в том, что панцири диатомей разелены на две половинки (подробнее об этом — ниже).

Если через створку панциря можно провести лишь одну ось симметрии, такую симметрию можно назвать двусторонне-симметричной. Панцирь обычно состоит из двух половинок, причем большая половинка накрывает меньшую. Панцирь диатомовых водорослей состоит из кремнеземового покрова. Здесь мало дополнительных элементов вроде железа, алюминия, магния и ряда органических веществ. Толщина стенок панциря зависит от концентрации кремния в среде и колеблется в значительных пределах: у тонкостенных форм — от сотых до десятых долей микрометра, а у толстостенных достигает 1—3 мкм. Стенки панциря пронизаны мельчайшими отверстиями, обеспечивающими обмен веществ между протопластом и окружающей средой. Они снабжены также различными форменными элементами, которые составляют структуру панциря и служат основными таксономическими признаками при построении системы диатомей. Панцирь и его структура различимы уже при небольшом увеличении микроскопа.

Тем не менее, подробности структуры панциря из кремнезема выяснить не так просто. Для представления о форме панциря диатомовых водорослей нужно учитывать соотношение осей и плоскостей симметрии.

Об образе жизни диатомовых известно многое. Живут диатомеи вполне неплохо в самых разных экосистемах и биотопах. Живут водоросли как в океанах и морях, так и солоноватых и пресных водоемах. Они есть в грунте, воздухе, их обнаружили во льдах Арктики и Антарктики. Эти водоросли неплохо приспособлены к самым разным экологическим факторам. Недавно при расшифровке полного генома диатомовой водоросли Phaeodactylum tricornutum выяснилось, что он содержит рекордное для эукариот число генов, полученных путём горизонтального переноса от бактерий и архей. Сейчас считается, что к классу диатомей относится около 300 родов, которые включают в себя 20-35 видов.

Даже специалистам может быть сложно отделить один вид диатомей от другого. Для того, чтобы правильно идентифицировать диатомей, учёные используют рисунок панциря после удаления протопласта. Специалисты говорят, что панцирь диатомовых и характер орнаментации — один из самых важных моментов в идентификации. Форма панциря водоросли симметрична во всех трех измерениях. Вершина и нижняя часть скелета водоросли практически идеально подходят друг к другу.

Диатомеи бывают очень разными, и ученым еще предстоит выяснить много интересных фактов об этих водорослях. На снимках показаны как диатомеи, так и орнаменты, которые из них выкладывают

Из диатомей еще в викторианскую эпоху стали выкладывать орнаменты. Из-за того, что сами водоросли микроскопические, орнаменты не видны невооруженным глазом, их составляют под микроскопом. И под микроскопом же потом любуются своей работой. Эта тщательная работа выполняется с использованием тончайшей иглы.

Интересно, что диатомеи являются важным составным элементов питания китов. Так, кит среднего размера может съесть несколько сотен килограммов диатомей за раз.

Несмотря на то, что диатомеи очень малы — их размеры составляют примерно четверть диаметра человеческого волоса, эти водоросли имеют совершенный с точки зрения дизайнера «конструкцию». Все корпуса диатомовых водорослей симметричны в трех измерениях, причем верхняя часть и низ диатомеи практически идеально подходят друг к другу.

Водоросли так зависят от диоксида кремния, что если концентрация кремнезема в определенном регионе довольно низкая, то диатомовые водоросли не будут делиться. Один из источников кремнезема — Si(OH)₄, поступающий в водоросль через белки транспорта кремневой кислоты. К сожалению, ученые пока не могут выяснить, как проходит доставка кремнезёма внутрь клетки. Ученые считают, что Si(OH)₄ и Na переносятся водорослями в соотношении 1:1.

В ходе цитокинеза клеточная мембрана создает перетяжку, а вот комплекс Гольжи стартует, начиная воспроизводить так называемые везикулы. Они всегда сохраняются у вновь сформированных клеток.

Интересно, что форм панциря диатомей очень много. Они могут напоминать диски и цилиндры трубочки и шары, барабаны и булавами. Также оригинален и факт разнообразия форм створок (округлые, овальные, ланцентные, линейные, ромбические гитаровидные, 5-образные и другие).

Строение панциря многих видов диатомей идеально с точки зрения архитектора. Некоторые здания строились по примеру корпуса этой водоросли. Один из таких примеров — строительство Берлинского театра. Его создатели использовали форму диатомовой водоросли при строительстве опоры берлинского театра. Интересно, что пропорции были взяты без особых изменений и расчетов. Панцирь диатомей необычайно прочный, хотя и пористый. Ученые надеются исследовать его досконально, с тем, чтобы иметь возможность повторить трюк с «дырчатыми конструкциями», где отверстия позволят увеличивать прочность и сопротивляемость панциря.

Источник