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)., Disse cellevægge kaldes en frugtule og består normalt af to overlappende og sammenlåsende asymmetriske sider med en splittelse, der er tydelig mellem dem, deraf gruppenavnet “diatom”, der kommer fra det græske δά ((dia), der betyder “gennem” og tem…. (((temnein), der betyder “at skære” og dermed “skære i halvdelen.”De fleste diatomer er mikroskopiske.

kiselskallene (frustules) af diatomer viser en bred mangfoldighed i form, nogle ret indviklede og udsmykkede. Skønheden i disse organismer, som observeret gennem et mikroskop, har ført til, at de kaldes “juveler i havet.,”

disse eukaryoter er en af de mest almindelige typer fytoplankton. De findes i stort antal i næsten alle verdens farvande, ferskvand og saltvand, og findes også i fugtig jord og i fugt på planter. Økologisk er de meget vigtige, der tjener som base for fødekæderne for mange dyr, især i havmiljøer, hvor de er ansvarlige for meget af den primære produktion., Hertil kommer, at kiselalger er kilden til meget af råolie og deres indlån udgør diatoméjord, som bruges til isolering, hvilket gør dynamit, en filtrering støtte, milde slibemidler, en absorberende væske, kattegrus, og andre formål. Levende diatom samfund er et populært værktøj til overvågning af miljøforhold, fortid og nutid, og er almindeligt anvendt i undersøgelser af vandkvalitet.Fossil bevis tyder på, at kiselarter opstod i eller før den tidlige Jurassic periode.,

Oversigt og beskrivelse

diatomer er en type heterokont (phylum Heterokontophyta), en vigtig linje af eukaryoter, der inkluderer både autotrofer (f.eks. gyldne alger) og heterotrofer (f. eks. vandforme). De fleste er alger, der spænder fra den gigantiske multicellulære kelp til de hovedsageligt encellede diatomer.Heterokont alger har chloroplaster, der er omgivet af fire membraner. Tælles fra den yderste til den inderste membran, den første membran er kontinuerlig med værtens chloroplast endoplasmatiske retikulum, eller cER., Den anden membran præsenterer en barriere mellem lumen af det endoplasmatiske retikulum og chloroplasten, som repræsenterer de næste to membraner, inden for hvilke thylakoidmembranerne findes. Dette arrangement af membraner antyder, at heterokont-chloroplaster blev opnået ved reduktion af en symbiotisk rød algal eukaryote. Chloroplasterne indeholder karakteristisk chlorophyll a og chlorophyll c, og normalt tilbehørspigmentet fuco .anthin, hvilket giver dem en gyldenbrun eller brungrøn farve.,

Flere arter af ferskvands-diatoméer.

Der er mere end 200 slægter af levende kiselalger, og det anslås, at der er omkring 100.000 nulevende arter (Runde og Crawford 1990; Galop-Lund og Lund, 1995). De fleste diatomer er encellede, selvom de kan eksistere som kolonier i form af filamenter eller bånd (f.eks. Fragillaria), ventilatorer (Meridion), Tabig .ags (Tabellaria) eller stjernekolonier (Asterionella).,

diatomer er en udbredt gruppe og kan findes i oceanerne, i ferskvandssøer og vandløb, i jord og på fugtige overflader. De fleste lever pelagisk i åbent vand, selvom nogle lever som overfladefilm ved vand-sedimentgrænsefladen (bentisk) eller endda under fugtige atmosfæriske forhold. De er især vigtige i oceanerne, hvor de skønnes at bidrage med op til 45 procent af den samlede oceaniske primærproduktion (Mann 1999). Selvom det normalt er mikroskopisk, kan nogle arter af kiselarter nå op til 2 millimeterss i længden.,

Diatomceller er indeholdt i en unik silikat (kiselsyre) cellevæg omfattende to separate ventiler (eller skaller). Diatomcellevægge kaldes også frustler eller test. Frugtule består næsten udelukkende af silica, fremstillet af kiselsyre, og er belagt med et lag organisk stof, undertiden pektin. De to overlappende sektioner af frugtule ‘ s struktur er epitheca og hypotheca, med epitheca overlappende hypotheca lidt ligesom de to overlappende halvdele af en petriskål. Denne overlappende funktion gør det muligt for diatom at opnå begrænset bevægelse., Overlapningen giver også mulighed for yderligere intern vækstrum. Frustules-strukturen indeholder også mange porer og spalter, der giver diatom-adgangen til det ydre miljø til processer som fjernelse af affald og slimsekretion. Den biogene silica, som cellevæggen er sammensat af, syntetiseres intracellulært ved polymerisationen af kiselsyremonomerer. Dette materiale ekstruderes derefter til cellens ydre og tilsættes til væggen.,

i de fleste arter, når en diatom deler sig for at producere to datterceller, holder hver celle en af de to ventiler og vokser en mindre ventil i den. Som følge heraf bliver den gennemsnitlige størrelse af divisionsceller i befolkningen efter hver divisionscyklus mindre. Når sådanne celler når en vis minimumsstørrelse, snarere end blot at opdele vegetativt, vender de dette fald ved at danne en au .ospore. Dette udvides i størrelse for at give anledning til en meget større celle, som derefter vender tilbage til størrelsesaftagende divisioner. AU .ospore produktion er næsten altid knyttet til meiose og seksuel reproduktion.,

diatomens gulbrune chloroplaster er typiske for heterokonter, med fire membraner og indeholder pigmenter såsom fuco .anthin.

individuelle diatomer mangler normalt flagella, men flagella er til stede i gameter og har den sædvanlige heterokont-struktur, bortset fra at de mangler hårene (mastigonemes), der er karakteristiske i andre grupper. De fleste diatomer er ikke-motile, selvom nogle bevæger sig via flagellation., Da deres relativt tætte cellevægge får dem til let at synke, planktoniske former i åbent vand er normalt afhængige af turbulent blanding af de øverste lag af vinden for at holde dem ophængt i sollys overfladevand. Nogle arter regulerer aktivt deres opdrift med intracellulære lipider for at modvirke synkning.nedbrydning og nedbrydning af diatomer fører til organisk og uorganisk (i form af silicater) sediment., Den uorganiske del af disse sedimenter kan føre til en metode til at analysere tidligere marine miljøer ved corings af havbund eller bay boremudder, da de uorganiske stoffer, der er indlejret i aflejring af ler og silts og danner en geologisk registrering af sådanne marine lag.

Klassifikation

Valg fra Ernst Haeckel ‘ s 1904 Kunstformen der Natur (Eksport af Naturen), der viser pennate (til venstre) og centrum (til højre) til tider skaller.,

klassificeringen af heterokonter er stadig ubestemt, og de kan behandles som en opdeling (eller phylum), rige eller noget derimellem. Følgelig kan grupper som diatomer rangeres overalt fra klasse (normalt kaldet Bacillariophyceae) til division (normalt kaldet Bacillariophyta) med tilsvarende ændringer i rækken af deres undergrupper. Diatomerne kaldes også undertiden som klasse Diatomophyceae.,diatomer er traditionelt opdelt i to ordrer: centriske diatomer (centraler), som er radialt symmetriske, og pennate diatomer (Pennales), som er bilateralt symmetriske. De førstnævnte er parafyletiske til sidstnævnte. En nyere klassificering (Runde og Crawford 1990) opdeler kiselalger i tre klasser: centriske kiselalger (Coscinodiscophyceae), pennate kiselalger uden en raphe (Fragilariophyceae), og pennate kiselalger med en raphe (Bacillariophyceae). Det er sandsynligt, at der vil være yderligere revisioner, når forståelsen af deres forhold øges.,

Runde & Crawford (1990) og Hoek et al. (1995) give mere omfattende dækning af diatom taksonomi.

Økologi

er Et budget af ocean ‘ s silicon cyklus (Treguer et al. 1995)

diatomer forekommer i stort set alle miljøer, der indeholder vand. Dette omfatter ikke kun oceaner, hav, søer og vandløb, men også jord.

planktoniske former i ferskvandsmiljøer og havmiljøer udviser ofte en “boom and bust” (eller “bloom and bust”) livsstil., Når forholdene i det øvre blandede lag (næringsstoffer og lys) er gunstige (f.eks. i starten af foråret), giver deres konkurrencefordel (Furnas 1990) dem mulighed for hurtigt at dominere fytoplanktonsamfund (“boom” eller “bloom”). Som sådan klassificeres de ofte som opportunistiske r-strateger (dvs.de organismer, hvis økologi er defineret af en høj vækstrate, r).

når forholdene bliver ugunstige, normalt ved udtømning af næringsstoffer, stiger diatomceller typisk i synkehastighed og forlader det øverste blandede lag (“bust”)., Denne forlis induceres af enten et tab af opdriftskontrol, syntesen af slimhinde, der klæber kiselceller sammen, eller produktionen af tunge hvilesporer. Synker ud af det øvre blandede lag fjerner kiselomer fra forhold, der er uforenelige med vækst, herunder grazererpopulationer og højere temperaturer (hvilket ellers ville øge cellemetabolismen). Celler, der når dybere vand eller det lave havbund, kan derefter hvile, indtil forholdene bliver mere gunstige igen. I det åbne hav går mange synkende celler tabt til dybden, men tilflugtspopulationer kan fortsætte i nærheden af termoklinen.,

i sidste ende genindtræder diatomceller i disse hvilepopulationer det øverste blandede lag, når lodret blanding medfører dem. Under de fleste omstændigheder supplerer denne blanding også næringsstoffer i det øverste blandede lag og sætter scenen for den næste runde af diatomblomster. I det åbne ocean (væk fra områder med kontinuerlig upwelling (Dugdale, og Wilkerson 1998), denne cyklus af bloom, buste, og derefter vende tilbage til pre-bloom betingelser opstår typisk over en årlig cyklus, med kiselalger kun at være udbredt i løbet af foråret og den tidlige sommer., Nogle steder kan der dog forekomme en efterårsblomst forårsaget af nedbrydning af sommerstratificering og medrivning af næringsstoffer, mens lysniveauerne stadig er tilstrækkelige til vækst. Da lodret blanding øges, og lysniveauet falder, når vinteren nærmer sig, er disse blomster mindre og kortere end deres forårsækvivalenter.

i det åbne hav er den tilstand, der typisk forårsager diatom (forår) blomster til ende, mangel på silicium., I modsætning til andre næringsstoffer er dette kun et stort krav til diatomer, og det regenereres ikke i planktonøkosystemet så effektivt som for eksempel kvælstof-eller fosfornæringsstoffer. Dette kan ses i kort over overfladenæringskoncentrationer – da næringsstoffer falder langs gradienter, er silicium normalt det første, der er opbrugt (efterfulgt normalt af nitrogen og derefter fosfor).

På grund af denne blomstrende livsstil antages diatomer at spille en uforholdsmæssigt vigtig rolle i eksporten af kulstof fra oceanisk overfladevand (Smetacek 1985; Dugdale and .ilkerson 1998)., Væsentligt spiller de også en nøglerolle i reguleringen af den biogeokemiske cyklus af silicium i det moderne hav (Treguer et al. 1995; Yool og Tyrrell 2003).

Egge & Aksnes (1992)

brug af silicium af kiselalger menes af mange forskere for at være nøglen til deres økologiske succes. I en nu klassisk undersøgelse fandt Egge og Aksnes (1992), at diatom dominans af mesocosm samfund var direkte relateret til tilgængeligheden af silikat., Når siliciumindholdet nærmer sig en koncentration på 2 mmol m-3, repræsenterer diatomer typisk mere end 70 procent af fytoplanktonsamfundet. Raven (1983) bemærkede, at silica frustules i forhold til organiske cellevægge kræver mindre energi til at syntetisere (cirka 8 procent af en sammenlignelig organisk væg), potentielt en betydelig besparelse på det samlede celleenergibudget., Andre forskere (Milligan og Morel 2002) har antydet, at den biogene silica i diatomcellevægge fungerer som et effektivt pH-buffermiddel, hvilket letter omdannelsen af bicarbonat til opløst CO2 (som lettere assimileres). Uanset de mulige fordele ved silicium har kiselalger typisk højere vækstrater end andre alger af tilsvarende størrelse (Furnas 1990).,

for dem, der ønsker at samle diatomer til personlig observation, findes levende diatomer ofte klamrer sig i stort antal til filamentøse alger eller danner gelatinøse masser på forskellige nedsænkede planter. Cladophora er ofte dækket med Cocconeis, en elliptically formet diatom; Vaucheria er ofte dækket med små former. Kiselalger er ofte til stede som en brun, glat belægning på neddykkede sten og pinde, og kan ses at “streame” med flodstrøm. Overfladen mudder af en dam, grøft, eller lagune vil næsten altid give nogle kiselalger., De kan gøres til at dukke op ved at fylde en krukke med vand og mudder, indpakke det i sort papir og lade direkte sollys falde på vandets overflade. Inden for en dag kommer diatomerne til toppen i et skum og kan isoleres. Eftersom kiselalger udgør en vigtig del af føden til bløddyr, sækdyr og fisk, giver disse dyrs fordøjelseskanaler ofte former, der ikke let sikres på andre måder. Marine diatomer kan opsamles ved direkte vandprøvetagning, selvom bentiske former kan sikres ved at skrabe rurer, østersskaller og andre skaller (Chamberlain 1901).,

Fossil rekord

de tidligste kendte fossile diatomer stammer fra den tidlige Jurassic (~185 Ma), selvom molekylært ur og sedimentære beviser tyder på en tidligere oprindelse (Kooistra og Medlin 1996; Schieber et al. 2000). Det er blevet foreslået, at deres oprindelse kan være relateret til den end-permiske masseudryddelse (~250 Ma), hvorefter mange marine nicher blev åbnet (Medlin et al. 1997). Kløften mellem denne begivenhed og den tid, hvor fossile kiselomer først vises, kan indikere en periode, hvor kiselomer ikke blev silicificeret, og deres udvikling var kryptisk (Raven and 2004aite 2004)., Siden fremkomsten af silicification, kiselalger har gjort et betydeligt indtryk på de fossile record, med store forekomster af fossile kiselalger fundet så langt tilbage som i begyndelsen af Kridt, og nogle klipper (diatoméjord, diatoméjord) er sammensat næsten udelukkende af dem.

selvom diatomerne muligvis har eksisteret siden Trias, er tidspunktet for deres stigning og “overtagelse” af siliciumcyklussen nyere., Forud for Phanerozoic (før 544 Ma), menes det, at mikrobiel eller uorganiske processer svagt reguleret ocean ‘ s silicon cyklus (Siever 1991; Kidder og Erwin 2001; anders lassen og Slap 2003). Efterfølgende cyklus vises domineret (og mere kraftigt reguleret) af radiolarians og kiselholdige svampe, den tidligere så zooplankton, sidstnævnte som stillesiddende filtratorer primært på kontinentalsoklen (Racki og Cordey 2000)., Inden for de sidste 100 millioner år menes det, at siliciumcyklussen er kommet under endnu strammere kontrol, og at dette stammer fra kiselernes økologiske stigning.

den præcise timing af “overtagelsen” er imidlertid uklar, og forskellige forfattere har modstridende fortolkninger af fossilrekorden. Nogle beviser, såsom forskydning af kiselholdige svampe fra hylderne (Maldonado et al., 1999), tyder på, at denne overtagelse begyndte i Kridt (146 Ma til 65 Ma), mens bevismateriale fra radiolarians antyder, at “overtage” ikke begyndte før Kænozoikum (65 Ma til stede) (Harper og Knoll 1975). Ikke desto mindre, uanset detaljerne i “overtagelse” timingen, er det klart, at denne seneste revolution har installeret meget strammere biologisk kontrol over den biogeokemiske cyklus af silicium.

Heterokont-chloroplaster ser ud til at stamme fra rødalger, snarere end direkte fra prokaryoter, som det antages at have forekommet i planter., Dette antyder, at de havde en nyere oprindelse end mange andre alger. Imidlertid, fossile beviser er ringe, og det er virkelig kun med udviklingen af kiselerne selv, at heterokonterne gør et seriøst indtryk på fossilrekorden.

Genomsekventering

hele genomet af det centriske diatom, Thalassiosira pseudonana, er blevet sekventeret (Ambrust et al. 2004), og sekventering af et andet diatom genom fra pennate diatom Phaeodactylum tricornutum er i gang. Den første indsigt i genomets egenskaber af P., tricornutum gen repertoire blev beskrevet under anvendelse af 1.000 Est ‘ er (Scala et al. 2002). Derefter blev antallet af Est ‘ er udvidet til 12,000, og Diatom EST-databasen blev konstrueret til funktionelle analyser (Mahes .ari et al. 2005). Disse sekvenser er blevet brugt til at lave en sammenlignende analyse mellem P. tricornutum og den formodede komplet proteomes fra den grønne alge Chlamydomonas reinhardtii, rød alge Cyanidioschyzon merolae, og centreret diatom T. pseudonana (Montsant et al. 2005).,

Nanoteknologiforskning

deponering af silica ved diatomer kan også vise sig at være nyttigt for nanoteknologi (Bradbury 2004). Diatom celler gentagne gange og pålideligt fremstilling af ventiler af bestemte former og størrelser, hvilket potentielt kan åbne for kiselalger til fremstilling af mikro – og nano-skala strukturer, der kan være i brug i en række “widgets”, herunder: optiske systemer; halvleder nanolithography; og selv ved hjælp af diatom ventiler som køretøjer, for drug delivery., Ved hjælp af en passende kunstig udvælgelsesprocedure kunne diatomer, der producerer ventiler af bestemte former og størrelser, udvikles i laboratoriet og derefter anvendes i kemostatkulturer til masseproduktion af nanoskalakomponenter (Drum and Gordon 2003).

  • Canter-Lund, H., og J. G.. G. Lund. 1995. Ferskvandsalger. Biopress Limited. ISBN 0948737255.
  • Chamberlain, C. 1901. Metoder i Plantehistologi. Chicago: University of Chicago Press.
  • Furnas, M. J. 1990., In situ-vækstrater for marine fytoplankton: tilgange til måling, vækst i samfund og arter. J. Plankton Res. 12: 1117-1151. Hentet 22. August 2008.
  • Hoek, C. van den, D. G. Mann, og H. M. Jahns. 1995. Alger: en introduktion til phycology. Cambridge University Press. ISBN 0521316871.
  • Mann, D. G. 1999. Artskonceptet i kiselalger. Phycologia 38: 437-495. Hentet 22. August 2008.
  • Raven, J. A. 1983. Transport og funktion af silicium i anlæg. Biol. Åbenb. 58: 179-207.
  • “Schieber”, J., D., Krinsley, og L. Riciputi. 2000. Diagenetisk Oprindelse af kvarts silt i mudstones og konsekvenser for silica cykling. Natur 406: 981-985. Hentet 22. August 2008.

alle links hentet 24.Oktober 2017.

  • computersimuleringer af mønsterdannelse i diatomer.
  • Diatom Genome-Joint Genome Institute.
  • Diatom EST database – École Normale Supérieure.
  • livshistorie og Økologi af diatomer-University of California Museum of Paleontology.,

Credits

ne.Worldorld Encyclopedia forfattere og redaktører omskrev og afsluttede articleikipedia-artikleni overensstemmelse med Ne. .orld Encyclopedia standarder. Denne artikel overholder betingelserne i Creative Commons CC-by-sa 3.0-licensen (CC-by-sa), som kan bruges og formidles med korrekt tilskrivning. Kredit skyldes betingelserne i denne licens, der kan henvise til både ne..orld Encyclopedia-bidragydere og de uselviske frivillige bidragydere fra Wikimedia Foundation. Klik her for at citere denne artikel for en liste over acceptable citeringsformater.,Historien om tidligere bidrag fra skribenter, der er tilgængelige for forskere her:

  • Diatom historie
  • Heterokont historie
  • Frustule historie

historien om denne artikel, da den blev importeret til New World Encyclopedia:

  • Historie “Diatom”

Bemærk: Nogle begrænsninger kan gælde for brugen af enkelte billeder, som er separat licens.