Diatoms

Marine diatoms
Photo Credit:
Prof. Gordon T.,a
Class: Bacillariophyceae
Orders
  • Centrales
  • Pennales

Diatom is the common name for a major group of unicellular or (less commonly) colonial algae comprising the protist taxon Bacillariophyceae (or Bacillariophyta), characterized by unique cell walls of silica (hydrated silicon dioxide)., Nazývá frustule, tyto buněčné stěny se obvykle skládají ze dvou překrývajících se a vzájemně propojených asymetrické stran s děleným patrné mezi nimi, proto název skupiny „rozsivky“, což pochází z řeckého διά (dia), což znamená „skrze“ a τέμνειν (temnein), což znamená „snížit“, a tak „snížit na polovinu.“Většina rozsivek je mikroskopická.

křemičité skořápky (frustuly) rozsivek vykazují širokou rozmanitost ve formě, některé docela složité a ozdobené. Krása těchto organismů, jak je pozorována mikroskopem, vedla k tomu, že byly nazývány „drahokamy moře.,“

tyto eukaryoty jsou jedním z nejběžnějších typů fytoplanktonu. Nacházejí se ve velkém množství téměř ve všech vodách světa, sladkovodních a fyziologických, a také se nacházejí ve vlhké půdě a ve vlhkosti na rostlinách. Ekologicky, jsou velmi důležité, neboť slouží jako základ potravinového řetězce pro mnoho zvířat, zejména v prostředí oceánu, kde jsou zodpovědný pro hodně z primární výroby., Kromě toho, řasy jsou zdrojem velké ropné a jejich vklady tvoří křemelinu, která se používá pro izolaci, takže dynamit, filtrace podpory, mírné brusiva, absorpční pro kapaliny, stelivo pro kočky, a jiné účely. Živé rozsivky komunity jsou populární nástroj pro sledování podmínek prostředí, minulost a současnost, a jsou běžně používány ve studiích kvality vody.

fosilní důkazy naznačují, že diatomy vznikly během, nebo dříve, časné Jurassic období.,

Přehled a popis

Rozsivky jsou typem heterokont (kmen, Heterokontophyta), hlavní linie eukaryot, která zahrnuje jak autotrofní organismy (např. zlaté řasy) a heterotrofní (např. vody, plísně). Nejvíce jsou řasy, od obří mnohobuněčné řasy převážně jednobuněčné řasy.Heterokont řasy mají chloroplasty, které jsou obklopeny čtyřmi membránami. Počítáno od nejvzdálenější k nejvnitřnější membráně, první membrána je spojitá s hostitelským chloroplastovým endoplazmatickým retikulem nebo cER., Druhá membrána představuje bariéru mezi lumen endoplazmatického retikula a chloroplastu, což představuje další dvě membrány, v níž membrány thylakoidu jsou nalezeny. Toto uspořádání membrán naznačuje, že heterokont chloroplasty byly získány snížením symbiotického červeného řas eukaryota. Chloroplasty charakteristicky obsahují chlorofyl a, chlorofyl c, a obvykle příslušenství pigment fucoxanthin, což je zlatý-hnědé nebo hnědo-zelené barvy.,

Několik druhů sladkovodních rozsivek.

Existuje více než 200 rodů žijící rozsivky, a odhaduje se, že existuje přibližně 100 000 existujících druhů (Kolo a Crawford 1990; Cantera-Lund a Lund 1995). Většina rozsivky jsou jednobuněčné, i když mohou existovat jako kolonie ve tvaru vlákna nebo pásky (např. Fragillaria), fanoušci (Meridion), kličkování (Tabellaria), nebo hvězdicovité kolonie (Asterionella).,

rozsivky jsou rozšířenou skupinou a lze je nalézt v oceánech, ve sladkovodních jezerech a potocích, v půdách a na vlhkých površích. Většina žije pelagicky v otevřené vodě, ačkoli někteří žijí jako povrchové filmy na rozhraní voda-sediment (benthic), nebo dokonce za vlhkých atmosférických podmínek. Jsou zvláště důležité v oceánech, kde se odhaduje, že přispívají až 45 procent z celkové oceánské primární produkce (Mann 1999). Ačkoli jsou obvykle mikroskopické, některé druhy rozsivek mohou dosahovat délky až 2 milimetry.,

diatomové buňky jsou obsaženy v jedinečné silikátové buněčné stěně (kyselina křemičitá) obsahující dva samostatné ventily (nebo pláště). Stěny diatomových buněk se také nazývají frustuly nebo testy. Frustule se skládá téměř čistě z oxidu křemičitého, vyrobeného z kyseliny křemičité a je potažena vrstvou organické látky, někdy pektinu. Dva překrývající se úseky frustule je struktura jsou epitheca a hypotheca, s epitheca nadložních na hypotheca něco jako dva překrývající polovinu petriho misky. Tato překrývající se funkce umožňuje diatomu dosáhnout omezeného pohybu., Překrývání také umožňuje další vnitřní růstovou místnost. Struktura frustules také obsahuje mnoho pórů a štěrbin, které poskytují diatom přístup k vnějšímu prostředí pro procesy, jako je odstraňování odpadu a sekrece slizu. Biogenní oxid křemičitý, ze kterého je buněčná stěna složena, je syntetizován intracelulárně polymerací monomerů kyseliny křemičité. Tento materiál je pak vytlačován do exteriéru buňky a přidán ke stěně.,

U většiny druhů, když se rozsivky dělí vyrábět dvě dceřinné buňky, každá buňka uchovává jeden ze dvou ventilů a roste menší ventil uvnitř. Výsledkem je, že po každém cyklu dělení se průměrná velikost rozsivkových buněk v populaci zmenšuje. Jakmile takové buňky dosáhnou určité minimální velikosti, spíše než jednoduše rozdělit vegetativně, zvrátí tento pokles vytvořením auxospore. Tím se rozšiřuje velikost, aby vznikla mnohem větší buňka, která se pak vrací do divizí snižujících velikost. Produkce Auxospore je téměř vždy spojena s meiózou a sexuální reprodukcí.,

žlutohnědé chloroplasty rozsivky jsou typické pro heterokonty se čtyřmi membránami a obsahují pigmenty, jako je fukoxanthin.

Jednotlivé diatomes obvykle postrádají bičíky, ale bičíky jsou přítomny v gamety a mají obvykle heterokont struktura, až na to, že nedostatek vlasů (mastigonemes) charakteristika v jiných skupinách. Většina rozsivek je nehybná, ačkoli někteří se pohybují přes bičování., Jako jejich relativně husté buněčné stěny, protože je snadno umyvadlo, planktonních forem v otevřené vodě se obvykle spoléhají na turbulentní promíchávání horních vrstev větrem udržet je pozastaveno v prosluněné povrchových vod. Některé druhy aktivně regulují svůj vztlak intracelulárními lipidy, aby čelily potopení.

rozklad a rozpad rozsivek vede k organickému a anorganickému (ve formě křemičitanů) sedimentu., Anorganické složky těchto sedimentech mohou vést k metodě analýzy minulosti mořského prostředí tím, že corings oceánu podlahy nebo bay kaly, od anorganické hmoty je zakotven v ukládání jílů a naplavenin a tvoří stálé geologické záznamy o těchto mořských vrstev.

Klasifikace

Výběry z Ernst Haeckel 1904 Kunstformen der Natur (Artforms Přírody), ukazuje pennate (vlevo) a středovým (vpravo) frustules.,

klasifikace heterokontů je stále nevyrovnaná a může být považována za rozdělení (nebo kmen), království nebo něco mezi tím. Proto, skupin, jako jsou rozsivky, může být zařazen nikde ze třídy (obvykle se nazývá Bacillariophyceae) rozdělení (obvykle nazývá Bacillariophyta), s odpovídající změny v řadách jejich podskupin. Rozsivky jsou také někdy označovány jako třída Diatomophyceae.,

Rozsivky jsou tradičně rozdělen do dvou objednávek: centrické rozsivky (Centrales), které jsou radiálně symetrické, a pennate rozsivky (Pennales), které jsou bilaterálně symetrické. První z nich jsou paraphyletické. Novější klasifikace (Kolo a Crawford 1990) rozděluje řasy do tří tříd: centrické rozsivky (Coscinodiscophyceae), pennate rozsivky bez raphe (Fragilariophyceae), a pennate rozsivky s raphe (Bacillariophyceae). Je pravděpodobné, že dojde k dalším revizím, protože porozumění jejich vztahům se zvyšuje.,

Round & Crawford (1990) a Hoek et al. (1995) poskytují komplexnější pokrytí taxonomie rozsivek.

Ekologie

rozpočet oceánu silicon cyklu (Treguer et al. 1995)

rozsivky se vyskytují prakticky v každém prostředí, které obsahuje vodu. To zahrnuje nejen oceány, moře, jezera a potoky, ale také půdu.

planktonické formy ve sladkovodním a mořském prostředí často vykazují“ boom and bust „(nebo“ bloom and bust“) životní styl., Když se podmínky v horní části smíšené vrstvy (živiny a světlo) jsou příznivé (např. na začátku jara) jejich konkurenční výhodu (Furnas 1990) jim umožňuje rychle ovládat fytoplanktonu společenství („boom“ nebo „květ“). Jako takové jsou často klasifikovány jako oportunní R-stratégové (tj. ty organismy, jejichž ekologie je definována vysokou mírou růstu, r).

Když se podmínky otočit nepříznivé, obvykle po vyčerpání živin, buňky rozsivek obvykle zvyšují v potápějící se, hodnotit a opustit horní části smíšené vrstvy („bust“)., Toto potopení je vyvoláno buď ztrátou kontroly vztlaku, syntézou slizu, který drží diatomové buňky dohromady, nebo produkcí těžkých klidových spór. Potopení z horní části smíšené vrstvy odstraňuje řasy z podmínek, škodí růstu, včetně grazer populace a vyšší teploty (které by jinak zvýšit buněčný metabolismus). Buňky dosahující hlubší vody nebo mělkého mořského dna pak mohou odpočívat, dokud se podmínky opět nezvýší. V otevřeném oceánu je mnoho potápějících se buněk ztraceno hluboko, ale populace útočiště mohou přetrvávat v blízkosti termokliny.,

nakonec diatomové buňky v těchto klidových populacích znovu vstoupí do horní smíšené vrstvy, když je vertikální míchání vtáhne. Ve většině případů toto míchání také doplňuje živiny v horní smíšené vrstvě a nastavuje scénu pro další kolo rozsivkových květů. V otevřeném oceánu (od souvislých upwelling (Dugdale a Wilkerson 1998), tento cyklus květu, poprsí, a pak se vrátit k pre-květu podmínky obvykle vyskytuje v průběhu ročního cyklu, s rozsivky jen je převládající během jara a počátkem léta., V některých místech, nicméně, podzimní květ může dojít, způsobené rozpadem letní stratifikace a strhávání živin, zatímco lehké úrovně jsou stále dostatečné pro růst. Vzhledem k tomu, že vertikální míchání roste a hladiny světla klesají, jak se blíží zima, jsou tyto květy menší a kratší než jejich jarní ekvivalenty.

v otevřeném oceánu je podmínkou, která obvykle způsobuje, že rozsivky (jarní) kvete, nedostatek křemíku., Na rozdíl od jiných živin je to pouze hlavní požadavek rozsivek a není regenerován v ekosystému planktonu tak efektivně jako například živiny dusíku nebo fosforu. To lze vidět na mapách povrchových koncentrací živin-jak živiny klesají podél gradientů, křemík je obvykle první, který je vyčerpán (obvykle následuje dusík, pak fosfor).

díky této bloom-a-propad životní styl, rozsivky se předpokládá, že hrají neúměrně důležitou roli v exportu uhlí z oceánských povrchových vod (Smetacek 1985; Dugdale a Wilkerson 1998)., Významně také hrají klíčovou roli v regulaci biogeochemického cyklu křemíku v moderním oceánu (Treguer et al. 1995; Yool a Tyrrell 2003).

Egge & Aksnes (1992)

použití křemíku u rozsivek je věřil mnoho vědců být klíčem k jejich ekologické úspěch. V nyní klasické studii Egge a Aksnes (1992) zjistili, že dominance rozsivek mezokosmových komunit přímo souvisí s dostupností křemičitanu., Když obsah křemíku přístupy koncentraci 2 mmol m-3, rozsivky obvykle představují více než 70 procent fytoplanktonu společenství. Raven (1983) poznamenal, že vzhledem k organické buněčné stěny, oxid křemičitý frustules vyžadují méně energie k syntéze (přibližně 8 procent srovnatelné ekologické zdi), potenciálně významné úspory na celkovou energii buněk rozpočtu., Jiní vědci (Milligan a Morel 2002) navrhli, že biogenní oxid křemičitý ve stěnách rozsivkových buněk působí jako účinné pufrovací činidlo pH, což usnadňuje přeměnu hydrogenuhličitanu na rozpuštěný CO2 (který je snadněji asimilován). Bez ohledu na možné výhody křemíku mají rozsivky obvykle vyšší tempo růstu než jiné řasy odpovídající velikosti (Furnas 1990).,

Pro ty, kteří chtějí sbírat rozsivek pro osobní pozorování, žijící rozsivky se často nacházejí lpění ve velkých počtech na vláknité řasy, nebo tvoří rosolovité masy na různých ponořené rostliny. Cladophora je často pokryta Cocconeis, elipticky tvarované rozsivek; Vaucheria je často pokryta malých forem. Rozsivky jsou často přítomny jako hnědý, kluzký povlak na ponořených kamenech a tyčinkách, a může být vidět, že „proudí“ proudem řeky. Povrchové bahno rybníka, příkopu nebo laguny téměř vždy přinese nějaké rozsivky., Mohou být vyrobeny tak, aby se objevily naplněním nádoby vodou a bahnem, zabalením do černého papíru a přímým slunečním světlem na hladině vody. Během jednoho dne se rozsivky dostanou na vrchol v spodině a mohou být izolovány. Kromě toho, protože rozsivky tvoří důležitou součást potravy měkkýšů, pláštěnců a ryb, trávicí trakt těchto zvířat často přináší formy, které nejsou snadno zajištěny jinými způsoby. Mořské řasy mohou být shromažďovány prostřednictvím přímého odběru vzorků vody, i když bentických forem mohou být zajištěny škrábání korýši, ústřice, mušle a jiné skořápky (Chamberlain 1901).,

Fosilní záznam

nejstarší známé fosilní rozsivky datum, od začátku Jury (~185 Ma), i když molekulární hodiny a sedimentární důkazy naznačují starší původ (Kooistra a Medlin 1996; Schieber et al. 2000). Bylo navrženo, že jejich původ může souviset s konečným permským masovým vyhynutím (~250 Ma), po kterém bylo otevřeno mnoho mořských výklenků (Medlin et al. 1997). Rozdíl mezi touto událostí a časem, kdy se fosilní rozsivky poprvé objevují, může naznačovat období, kdy byly rozsivky nevyžádané a jejich vývoj byl kryptický (Raven a Waite 2004)., Od příchodu silicifikace, rozsivky udělal výrazný dojem na fosilní záznam, s hlavní ložiska fosilních rozsivek našel jako daleká záda jako na počátku Křídy, a některé skály (křemelina, diatomit), že se skládá téměř výhradně z nich.

ačkoli diatomy mohly existovat od triasu, načasování jejich vzestupu a „převzetí“ křemíkového cyklu je novější., Před Phanerozoic (před 544 Ma), předpokládá se, že mikrobiální nebo anorganické procesy slabě regulovaných oceánu silicon cyklu (Siever 1991; Kidder a Erwin 2001; Grenne a Slack 2003). Následně se zdá, že cyklus dominuje (a silněji regulován) radiolarians a křemičité houby, první jako zooplankton, druhý jako sedavé podavače filtrů především na kontinentálních regálech (Racki a Cordey 2000)., Během posledních 100 milionů let se předpokládá, že křemíkový cyklus se dostal pod ještě přísnější kontrolu a že to vyplývá z ekologického vzestupu rozsivek.

přesné načasování „převzetí“ je však nejasné a různí autoři mají protichůdné interpretace fosilního záznamu. Některé důkazy, jako je přemístění křemičitých hub z polic (Maldonado et al., 1999), naznačuje, že toto převzetí začala v Křídě (146 Ma 65 Ma), zatímco důkazy z radiolarians naznačuje „převzetí“ nezačala až Kenozoikum (65 Ma k dispozici) (Harper a Knoll 1975). Nicméně, bez ohledu na podrobnosti o „převzetí“ načasování, je jasné, že tato poslední revoluce je nainstalován mnohem těsnější biologickou kontrolu nad biogeochemické cyklus křemíku.

heterokont chloroplasty se zdají být odvozeny od těch červených řas, spíše než přímo z prokaryot, jak se předpokládá, že se vyskytly v rostlinách., To naznačuje, že měli novější původ než mnoho jiných řas. Fosilní důkazy jsou však nedostatečné a je to opravdu jen s vývojem samotných rozsivek, že heterokonti dělají vážný dojem na fosilní záznam.

sekvenování Genomu

celého genomu centrické rozsivky, Thalassiosira pseudonana, byl sekvenován (Ambrust et al. 2004) a probíhá sekvenování druhého genomu rozsivek z pennate diatom Phaeodactylum tricornutum. První pohled na genomové vlastnosti P., tricornutum Gen repertoár byl popsán pomocí 1000 ESTs (Scala et al. 2002). Následně byl počet ESTs rozšířen na 12 000 a databáze rozsivek EST byla vytvořena pro funkční analýzy (Maheswari et al. 2005). Tyto sekvence byly použity pro srovnávací analýzu mezi P. tricornutum a domnělého kompletní proteomes ze zelené řasy Chlamydomonas reinhardtii, červená řasa Cyanidioschyzon merolae, a centrické rozsivky T. pseudonana (Montsant et al. 2005).,

Nanotechnologický výzkum

ukládání oxidu křemičitého rozsivkami se může také ukázat jako užitečné pro nanotechnologie (Bradbury 2004). Rozsivky buňky opakovaně a spolehlivě vyrábět ventily konkrétních tvarů a velikostí, potenciálně umožňující rozsivek k výrobě mikro – nebo nano-měřítku struktury, které mohou být využity v řadě „widgety“, včetně: optické systémy; polovodičové nanolithography; a dokonce i pomocí rozsivek ventily jako vozidla pro dodávky drog., Pomocí vhodné umělé výběrového řízení, rozsivky, které produkují ventily konkrétní tvary a velikosti, může být se vyvinul v laboratoři, a pak se používá v chemostat kultury k masové produkci nano komponenty (Drum and Gordon, 2003).

  • Canter-Lund, H. A J. W. G. Lund. 1995. Sladkovodní Řasy. Biopress Limited. ISBN 0948737255.
  • Chamberlain, C. 1901. Metody v histologii rostlin. Chicago: University of Chicago Press.
  • Furnas, M. J. 1990., Míra růstu mořského fytoplanktonu in situ: přístupy k měření, míra růstu Společenství a druhů. J. Plankton Res. 12: 1117-1151. Načteno 22. Srpna 2008.
  • Hoek, C. van den, D.G. Mann a H. M. Jahns. 1995. Řasy: úvod do fykologie. Cambridge University Press. ISBN 0521316871.
  • Mann, D. G. 1999. Druhový koncept v rozsivkách. Phycologia 38: 437-495. Načteno 22. Srpna 2008.
  • Raven, J. a. 1983. Transport a funkce křemíku v rostlinách. Biol. Rev. 58: 179-207.
  • Schieber, J., D., Krinsley a L. Riciputi. 2000. Diagenetický původ křemenného bahna v mudstonech a důsledky pro cyklování oxidu křemičitého. Příroda 406: 981-985. Načteno 22. Srpna 2008.

všechny odkazy byly načteny 24. října 2017.

  • počítačové simulace tvorby vzorů v rozsivkách.
  • Diatom Genome-Joint Genome Institute.
  • Diatom est database-École Normale Supérieure.
  • historie života a ekologie rozsivek-University of California Museum of Paleontology.,

Kredity

spisovatelé a editoři encyklopedie Nového světa přepsali a dokončili článek Wikipedie v souladu s normami New World Encyclopedia. Tento článek se řídí podmínkami licence Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), která může být použita a šířena s řádným přiřazením. Úvěr je splatná podle podmínek této licence, které mohou odkazovat jak na Nový Svět Encyklopedie přispěvatelů a obětaví dobrovolní přispěvatelé z Wikimedia Foundation. Chcete-li citovat tento článek, klikněte zde pro seznam přijatelných formátů citování.,Historie dřívější příspěvky wikipedistů je přístupná výzkumným pracovníkům zde:

  • Rozsivek historie
  • Heterokont historie
  • Frustule historie

historie tohoto článku, protože to bylo dovezeno do Nového Světa Encyklopedie:

  • Historie „Rozsivky“

Poznámka: Některá omezení se mohou vztahovat na použití jednotlivé obrázky, které jsou samostatně licencovány.