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)., Kalles en frustule, disse celleveggene består vanligvis av to overlapper og griper inn i hverandre asymmetrisk sider med en tydelig delt mellom dem, derav navnet på gruppen «diatom», som kommer fra det greske διά (dia), som betyr «gjennom», og τέμνειν (temnein), som betyr «å kutte,» og dermed «kuttet i to.»De fleste diatoms er mikroskopiske.

silica skjell (frustules) av diatoms viser et stort mangfold i form, noen ganske intrikat og ytre. Det fine med disse organismene, som observert gjennom et mikroskop, har ført til at de ble kalt «juveler av havet.,»

Disse eukaryotes er en av de mest vanlige typene av planteplankton. De er funnet i stort antall i nesten alt vannet i verden, i ferskvann og saltvann, og er også funnet i fuktig jord og i fuktighet på planter. Økologisk, de er veldig viktige, og tjener som utgangspunkt for næringskjeder for mange dyr, spesielt i ocean miljøer der de er ansvarlig for mye av primærproduksjonen., I tillegg, diatoms er kilden til mye av petroleum og deres innskudd form kiselgur, som brukes for isolasjon, noe som gjør dynamitt, en filtrering støtte, mild slipemidler, en absorberende for væsker, kattesand, og andre formål. Levende diatom samfunn er et populært verktøy for overvåking av miljøforhold, fortid og nåtid, og er ofte brukt i studier av vannkvalitet.

Fossile bevis tyder på at diatoms oppsto under, eller før, tidlig Jura alder.,

– Oversikt og beskrivelse

Diatoms er en type heterokont (phylum Heterokontophyta), som er en viktig linje av eukaryotes som omfatter både autotrophs (f.eks. golden alger) og heterotrophs (f.eks. vann muggsopp). De fleste er alger, alt fra gigantiske flercellede tare til hovedsakelig encellet diatoms.Heterokont alger har chloroplasts som er omgitt av fire membraner. Regnet fra den ytterste til den innerste membranen, og den første membranen er kontinuerlig med verten chloroplast endoplasmic reticulum, eller cER., Den andre membran presenterer en barriere mellom lumen av endoplasmic reticulum og chloroplast, som representerer de neste to membraner, innen hvilke thylakoid membraner er funnet. Denne ordningen av membraner tyder på at heterokont chloroplasts ble innhentet fra reduksjon av et symbiotisk rød alge-eukaryote. Den chloroplasts karakteristisk inneholde klorofyll a og klorofyll c, og vanligvis tilbehøret pigment fucoxanthin, noe som gir dem en gylden-brun eller brun-grønn farge.,

Flere arter av fersk-vann diatoms.

Det er mer enn 200 arter av levende diatoms, og det er anslått at det er omtrent 100 000 dokumenterte arter (Runde og Crawford 1990; Canter-Lund og Lund 1995). De fleste diatoms er encellet, selv om de kan eksistere som kolonier i form av filamenter eller bånd (f.eks. Fragillaria), fans (Meridion), zigzags (Tabellaria), eller stellate kolonier (Asterionella).,

Diatoms er en utbredt gruppe og kan bli funnet i havet, i innsjøer og vassdrag, og i jordsmonn, og på fuktige overflater. De fleste bor pelagically i åpent vann, selv om noen lever som overflaten filmer på vann-sediment-grensesnitt (bentiske), eller selv under fuktige atmosfæriske forhold. De er spesielt viktige i havet, hvor de er anslått til å bidra med opp til 45 prosent av den totale oceanic primærproduksjon (Mann 1999). Selv om den vanligvis er mikroskopiske, noen arter av diatoms kan nå opp til 2 millimeterss i lengden.,

Diatom celler finnes i en unik silikat (med syre) cellevegg som består av to separate ventiler (eller skjell). Diatom celleveggene er også kalt frustules eller tester. Den frustule består nesten utelukkende av silika, laget fra med syre, og er belagt med et lag av organisk stoff, noen ganger pektin. De to overlappende deler av frustule strukturen er epitheca og hypotheca, med epitheca overlaping den hypotheca noe som de to overlappende halvdelene av en petriskål. Denne overlappende funksjon gjør det mulig for diatom å oppnå begrenset bevegelse., Også, de overlappende gjør det mulig for ytterligere interne vekst rommet. Den frustules strukturen inneholder også mange porer og sprekker som gir diatom tilgang til det ytre miljø for prosesser som avfall fjerning og mucilage sekresjon. Den biogene silica at celleveggen består av er syntetisert intracellularly ved polymerisasjon av med syre monomers. Dette materialet er deretter trukket til cellen utvendig og lagt til veggen.,

I de fleste arter, når en diatom deler for å produsere to datterceller, hver celle holder den ene av de to ventiler og vokser et mindre ventil i det. Som et resultat, etter hver divisjon syklus gjennomsnittlig størrelse på diatom celler i befolkningen blir mindre. Når slike celler har nådd en viss minste størrelse, snarere enn bare å dele vegetatively, de reversere denne nedgangen ved å danne en auxospore. Dette utvides i størrelse til å gi opphav til en mye større celle, som deretter returnerer til størrelse-avtagende divisjoner. Auxospore produksjon er nesten alltid knyttet til meiose og seksuell reproduksjon.,

diatom er gulbrun chloroplasts er typisk for heterokonts, med fire membraner og inneholder pigmenter som fucoxanthin.

Individuelle diatomes vanligvis mangel flagella, men flagella er til stede i kjønnsceller og har de vanlige heterokont struktur, bortsett fra de mangler hår (mastigonemes) karakteristisk i andre grupper. De fleste diatoms er ikke-motile, selv om noen flytter via pisking., Som deres relativt tett celle vegger føre til at de lett vask, planktoniske former i åpent vann, vanligvis stole på turbulent blanding av de øvre lag av vinden for å holde dem suspendert i solfylte overflatevann. Noen arter aktivt regulere oppdriften med intracellulære lipider for å motvirke synkende.

Nedbrytning og nedbrytning av diatoms fører til organiske og uorganiske (i form av silikater) sediment., De uorganiske del av disse sedimentene kan føre til en metode for å analysere fortiden marine miljøer ved corings av havet etasjer eller bay slam, siden de uorganiske saken er innebygd i avsetning av leire og silts og danner en permanent geologisk registrering av slike marine strata.

Klassifisering

Valg fra Ernst Haeckel er 1904 Kunstformen der Natur (Artforms av Naturen), som viser pennate (til venstre) og sentriske (høyre) frustules.,

klassifisering av heterokonts er fortsatt urolig, og de kan bli behandlet som en avdeling (eller phylum), rike, eller noe i mellom. Følgelig grupper som diatoms kan være rangert hvor som helst fra klasse (vanligvis kalt Bacillariophyceae) til divisjon (vanligvis kalt Bacillariophyta), med tilsvarende endringer i rekkene av deres undergrupper. Den diatoms er også noen ganger referert til som Klasse Diatomophyceae.,

Diatoms er tradisjonelt delt inn i to bestillinger: sentriske diatoms (Centrales), som er radielt symmetrisk, og pennate diatoms (Pennales), som er bilateralt symmetriske. De førstnevnte er paraphyletic til sistnevnte. En nyere klassifisering (Runde og Crawford 1990) deler diatoms inn i tre klasser: sentriske diatoms (Coscinodiscophyceae), pennate diatoms uten en raphe (Fragilariophyceae), og pennate diatoms med en raphe (Bacillariophyceae). Det er sannsynlig at det vil bli ytterligere revisjoner som forståelse av deres relasjoner øker.,

Runde & Crawford (1990) og Hoek et al. (1995) gir mer omfattende dekning av diatom taksonomi.

Økologi

Et billig hotellrom i ocean ‘ s silicon syklus (Treguer et al. 1995)

Diatoms forekommer i praktisk talt ethvert miljø som inneholder vann. Dette omfatter ikke bare hav, hav, innsjøer og bekker, men også jord.

Planktoniske former i ferskvann og marine miljøer viser ofte en «boom and bust» (eller «blomst og bust») livsstil., Når forholdene i den øvre blandet layer (næringsstoffer og lys) er gunstige (f.eks. ved starten av våren) deres konkurransefortrinn (Furnas 1990) gir dem mulighet til raskt dominere planteplankton fellesskap («boom» eller «blomst»). Som sådan, de er ofte klassifisert som opportunistiske r-strateger (dvs., de organismer som økologi er definert av en høy vekst, r).

Når forholdene slå uheldig, vanligvis ved nedbryting av næringsstoffer, diatom celler vanligvis økning i synkende pris og avslutte det øverste blandede laget («bust»)., Denne senkingen er forårsaket av enten et tap av oppdrift kontroll, syntese av planteslim som stikker diatoms cellene sammen, eller produksjon av tunge hvile sporer. Synker ut av den øvre blandet lag fjerner diatoms fra fiendtlige forhold til vekst, inkludert grazer bestander og høyere temperaturer (som ellers ville øke celle metabolisme). Celler nådd dypere vann eller grunt hav-deretter kan resten inntil forholdene blir mer gunstig igjen. I det åpne hav, mange synker celler er tapt for den dype, men tilflukt bestander kan vedvare i nærheten av thermocline.,

til Slutt, diatom celler i disse hviler bestander skriv inn det øverste blandede laget når vertikal miksing entrains dem. I de fleste tilfeller, denne blande også supplerer næringsstoffene i øvre blandet lag, sette scenen for neste runde av diatom blomstrer. I det åpne havet (vekk fra områder med kontinuerlig oppstrømning (Dugdale og Wilkerson 1998), denne syklusen av bloom, bust, og deretter gå tilbake til pre-bloom forhold oppstår vanligvis over en årlig syklus, med diatoms bare å være utbredt i løpet av våren og tidlig på sommeren., I noen steder, men en høst bloom kan oppstå som følge av nedbryting av sommeren stratifisering og entrainment av næringsstoffer mens lyset er likevel tilstrekkelig for vekst. Siden vertikal blanding er økende, og lysnivået er fallende som vinteren nærmer seg, disse blomstrer er mindre og kortere levetid enn sine våren-ekvivalenter.

I det åpne havet, vil den betingelsen som vanligvis fører til diatom (våren) blooms til slutt er en mangel på silisium., I motsetning til andre næringsstoffer, dette er bare en stor kravet om diatoms og det er ikke regenereres i plankton økosystemet så effektivt som, for eksempel, nitrogen eller fosfor næringsstoffer. Dette kan sees i kart over overflaten konsentrasjoner av næringsstoffer—som næringsstoffer nedgang langs gradienter, silisium er vanligvis den første til å bli oppbrukt (som følges normalt av nitrogen deretter fosfor).

på Grunn av dette bloom-og-bust livsstil, diatoms er antatt å spille en uforholdsmessig viktig rolle i eksport av karbon fra oceanic overflatevann (Smetacek 1985; Dugdale og Wilkerson 1998)., Betydelig, kan de også spille en avgjørende rolle i reguleringen av biogeochemical syklus av silisium i moderne havet (Treguer et al. 1995; Yool og Tyrrell 2003).

Egge & Aksnes (1992)

bruk av silisium av diatoms er antatt av mange forskere til å være nøkkelen til deres økologiske suksess. I en nå klassiske studie, Egge og Aksnes (1992) fant at diatom dominans av mesocosm samfunn var direkte relatert til tilgjengeligheten av silikat., Når silisium innhold nærmer seg en konsentrasjon av 2 mmol m-3, diatoms vanligvis utgjør mer enn 70 prosent av planteplankton samfunnet. Raven (1983) bemerket at i forhold til økologisk celle vegger, silica frustules krever mindre energi til å syntetisere (ca 8 prosent av tilsvarende organisk veggen), potensielt en betydelig innsparing på totalt cell energy budsjett., Andre forskere (Milligan og Morel 2002) har foreslått at den biogene silika i diatom celle vegger fungerer som en effektiv pH jobbufring, agent, legge til rette for konvertering av bikarbonat til oppløst CO2 (som er mer lett assimilert). Til tross for de mulige fordelene gitt av silisium, diatoms vanligvis har høyere vekst enn andre alger av tilsvarende størrelse (Furnas 1990).,

For de som ønsker å samle diatoms for personlig observasjon, levende diatoms er ofte funnet å klamre seg i stort antall for å trådformede alger, eller danne geléaktige massen på ulike undersjøiske planter. Cladophora er ofte dekket med Cocconeis, en elliptically formet diatom; Vaucheria er ofte dekket med små former. Diatoms er ofte til stede som en brun, glatt belegg på under vann, steiner og pinner, og kan bli sett til «stream» med elven gjeldende. Overflaten gjørme av en dam, grøft, eller lagunen vil nesten alltid gi noen diatoms., De kan bli gjort for å komme ved å fylle et glass med vann og gjørme, pakke det i svart papir, og la direkte sollys faller på overflaten av vannet. I løpet av en dag, den diatoms vil komme til toppen i et avskum og kan være isolert. Videre, siden diatoms utgjør en viktig del av maten av bløtdyr, tunicates, og fisker, alimentary traktater av disse dyrene ofte etter former som ikke er lett sikret på andre måter. Marine diatoms kan innhentes ved direkte vannprøver, selv om bentiske former kan sikres ved skraping rur, østers-skjell, og andre skjell (Chamberlain 1901).,

Fossilt ta opp

Den tidligste kjente fossile diatoms dato fra tidlig Jura (~185 Ma), selv om molekylære klokke og sedimentære tyder på en eldre opprinnelse (Kooistra og Medlin 1996; Schieber et al. 2000). Det har vært foreslått at deres opprinnelse kan være relatert til slutt-Perm masseutryddelse (~250 Ma), etter som mange marine nisjer ble åpnet (Medlin et al. 1997). Gapet mellom denne hendelsen og den gang som fossil diatoms første vises, kan det indikere en periode når diatoms var unsilicified og deres evolusjon var kryptisk (Raven og Waite 2004)., Siden advent av silicification, diatoms har gjort et betydelig inntrykk på fossilt posten, og med store forekomster av fossile diatoms funnet så langt tilbake som tidlig Kritt, og noen steiner (kiselgur, diatomite) som består nesten utelukkende av dem.

Selv om det diatoms kan ha eksistert siden Trias, timing av deres uavhengighet og «take-over» av silicon syklus er nyere., Før Fanerozoikum (før 544 Ma), er det antatt at mikrobiell eller uorganiske prosesser svakt regulert havet silicon syklus (Siever 1991; Kidder og Erwin 2001; Grenne og Slakk 2003). Deretter syklus vises dominert (og mer sterkt regulert) av radiolarians og kiselholdige svamper, tidligere som dyreplankton, sistnevnte som stillesittende filter feeders først og fremst på sokkel (Racki og Cordey 2000)., I løpet av de siste 100 millioner år, og det er antatt at silicon syklus har kommet under enda strengere kontroll, og at dette stammer fra økologisk uavhengighet av diatoms.

Imidlertid presis timing av «take-over» er uklart, og ulike forfattere har motstridende tolkninger av fossilt spille inn. Noen bevis, slik som vekt av kiselholdige svamper fra hyllene (Maldonado et al., 1999), tyder på at denne overtakelsen begynte i Kritt-tiden (146 Ma 65 Ma), mens bevis fra radiolarians antyder «ta over» ikke begynne før den Kenozoikum (65 Ma til stede) (Harper og Knoll 1975). Likevel, uavhengig av detaljene i «ta over» timing, det er klart at dette mest nylige revolusjonen har installert mye strammere biologisk kontroll over biogeochemical syklus av silisium.

Heterokont chloroplasts synes å være avledet fra de rød alger, snarere enn direkte fra prokaryotes som antas å ha oppstått i planter., Dette tyder på at de hadde en nyere opprinnelse enn mange andre alger. Men fossile bevis er lite, og det er egentlig bare med utviklingen av diatoms seg at heterokonts gjøre et seriøst inntrykk på fossilt spille inn.

Genom sekvensering

hele genom av sentriske diatom, Thalassiosira pseudonana, har blitt sekvensert (Ambrust et al. 2004), og sekvensering av et sekund diatom genome fra pennate diatom Phaeodactylum tricornutum er i fremgang. Den første innsikt i genom egenskaper av S., tricornutum genet repertoar ble beskrevet ved hjelp av 1,000 ESTs (Scala et al. 2002). Senere, antall ESTs ble utvidet til 12 000 og den Diatom EST Database ble bygget for funksjonelle analyser (Maheswari et al. 2005). Disse sekvensene har blitt brukt til å gjøre en komparativ analyse mellom S. tricornutum og den antatte komplett proteomes fra den grønne alga Chlamydomonas reinhardtii, den røde alga Cyanidioschyzon merolae, og sentriske diatom T. pseudonana (Montsant et al. 2005).,

Nanoteknologi forskning

deponering av silika av diatoms kan også vise seg å være av verktøyet til å nanoteknologi (Bradbury 2004). Diatom celler gjentatte ganger og pålitelig produksjon av ventiler på bestemte former og størrelser, noe som potensielt kan gi diatoms å produsere micro – eller nano-skala strukturer som kan være i bruk i en rekke «widgets», inkludert: optiske systemer; semiconductor nanolithography, og selv ved hjelp av diatom ventiler som redskap for stoffet levering., Ved hjelp av en passende kunstig utvalg prosedyre, diatoms som produserer ventiler av bestemte former og størrelser kan være utviklet i laboratoriet, og deretter brukt i chemostat kulturer for å masseprodusere nanoskala komponenter (Tromme og Gordon 2003).

  • Canter-Lund, H. og J. W. G. Lund. 1995. Ferskvann Alger. Biopress Begrenset. ISBN 0948737255.
  • Chamberlain, C. 1901. Metoder i Anlegget Histology. Chicago: University of Chicago Press.
  • Furnas, M. J. 1990., In situ vekst av marine planteplanktonet: Tilnærminger til måling, samfunn og arter vekst. J. Plankton Res. 12: 1117-1151. Besøkt 22. August 2008.
  • Hoek, C. van den, D. G. Mann, og H. M. Jahns. 1995. Alger: En introduksjon til phycology. Cambridge University Press. ISBN 0521316871.
  • Mann, D. G. 1999. Arten konseptet i diatoms. Phycologia 38: 437-495. Besøkt 22. August 2008.
  • Raven, J. A. 1983. Transport og funksjon av silisium i planter. Biol. Rev. 58: 179-207.
  • Schieber, J., D., Krinsley, og L. Riciputi. 2000. Diagenetic opprinnelse av kvarts silt i mudstones og implikasjoner for silika sykling. Arten 406: 981-985. Besøkt 22. August 2008.

Alle koblinger besøkt 24. oktober 2017.

  • datasimuleringer av mønsteret dannelse i diatoms.
  • Diatom Genom – Felles Genome Institute.
  • Diatom EST database – École Normale Supérieure.
  • livshistorie og Økologi av Diatoms – Universitetet i California Museum of Paleontology.,

Studiepoeng

New World Encyclopedia forfattere og redaktører skrevet og ferdig Wikipedia articlein samsvar med Ny Verden Leksikon standarder. Denne artikkelen retter seg etter vilkårene i Creative Commons CC-by-sa 3.0-Lisens (CC-by-sa), som kan brukes og spres med riktig fordeling. Kreditt skyldes i henhold til vilkårene i denne lisensen, som kan henvise til både New World Encyclopedia bidragsytere og uselvisk frivillige bidragsytere på Wikimedia Foundation. For å sitere denne artikkelen klikk her for en liste over akseptable siterer formater.,Historien til tidligere bidrag fra wikipedians er tilgjengelig for forskere her:

  • Diatom historie
  • Heterokont historie
  • Frustule historie

historien om denne artikkelen siden den ble importert til New World Encyclopedia:

  • Historie «Diatom»

Merk: Noen restriksjoner kan gjelde for bruk av enkelte bilder som er lisensiert separat.