DIATOMY: CHARAKTERISTIKA, VÝŽIVA, REPRODUKCE - BIOLOGIE - 2025

Tyto rozsivky (rozsivek) jsou skupina řas, zejména vody a jednobuněčné. Mohou být volně žijící (například plantony) nebo mohou tvořit kolonie (jako jsou ty, které jsou součástí bentosu). Vyznačují se kosmopolitní distribucí; to znamená, že je lze najít po celé planetě.

Spolu s dalšími skupinami mikrořas jsou součástí velkých výchozů fytoplanktonu vyskytujících se v tropických, subtropických, arktických a antarktických vodách. Jejich počátky sahají do jury a dnes představují jednu z největších skupin mikrořas známých člověku, mezi živými a vyhynulými je popsáno více než sto tisíc druhů.

Diverzita diatomu. Převzato a upraveno z: Wipeter, z Wikimedia Commons.

Ekologicky jsou důležitou součástí potravinářských sítí mnoha biologických systémů. Usazeniny diatomu jsou velmi důležitým zdrojem organického materiálu nahromaděného na mořském dně.

Po dlouhých procesech sedimentace, tlaku organické hmoty a milionech let se tato ložiska stala ropou, která pohání většinu naší současné civilizace.

Ve starověku pokrývaly oblasti Země moře, které se v současnosti objevují; V některých z těchto oblastí, které se nazývají křemelina, zůstaly křemelinové depozity. Křemelina má více použití v potravinářském průmyslu, stavebnictví a dokonce i ve farmaceutických výrobcích.

vlastnosti

Jsou to eukaryotické a fotosyntetické organismy s diploidní buněčnou fází. Všechny druhy těchto mikrořas jsou jednobuněčné a mají volně žijící formy. V některých případech vytvářejí kolonie (kokcid), dlouhé řetězce, ventilátory a spirály.

Základní charakteristikou rozsivek je to, že mají kušle. Sklípek je buněčná stěna složená hlavně z oxidu křemičitého, který obklopuje buňku ve struktuře podobné Petriho misce nebo misce.

Horní část této tobolky se nazývá epitel a spodní část se nazývá hypotéka. Hrdličky se liší ozdobou v závislosti na druhu.

Tvar

Tvar rozsivek je variabilní a má taxonomický význam. Některé jsou vyzařované symetrie (centrální) a jiné mohou mít různé tvary, ale vždy jsou bilaterálně symetrické (pennal).

V celém těle vodních toků planety jsou rozšířeny diatomy. Jsou to hlavně mořští; nicméně některé druhy byly nalezeny ve sladkovodních tělesech, rybnících a vlhkém prostředí.

Tyto autotrofní organismy představují chlorofyl a, cl a c2 a mají pigmenty, jako je diatoxanthin, diadinoxanthin, p-karoten a fucoxanthin. Tyto pigmenty jim dodávají zlatou barvu, která jim umožňuje lépe zachytit sluneční světlo.

Taxonomie a klasifikace

V současné době je taxonomické uspořádání rozsivek kontroverzní a podléhá revizi. Většina systematiků a taxonomů umisťuje tuto velkou skupinu mikrořas do divize Heterokontophyta (někdy jako Bacillariophyta). Jiní vědci je klasifikují jako kmen a dokonce jako vyšší taxony.

Tradiční klasifikace

Podle klasického taxonomického uspořádání jsou diatomy umístěny ve třídě Bacillariophyceae (nazývané také Diatomophyceae). Tato třída je rozdělena do dvou řádů: Central a Pennales.

Centrals

Jsou to diatomy, jejichž frustule jim dává radiální symetrii. Některé druhy mají trnitou ozdobu a na jejich povrchu nemají trhlinu nazývanou raphe.

Tento řád se skládá z nejméně dvou podřádů (podle autora) a nejméně pěti rodin. Jsou to hlavně mořští; v sladkovodních útvarech jsou však jejich zástupci.

Centrální rozsivek. Převzato a upraveno od Dereka Kease z Johannesburgu v Jihoafrické republice prostřednictvím Wikimedia Commons.

Pennales

Tyto diatomy mají podlouhlý, oválný a / nebo lineární tvar, s oboustrannou bipolární symetrií. Mají tečkovanou ozdobu ve tvaru strouhané strusky a některé mají raphe podél podélné osy.

V závislosti na taxonomovi se tento řád skládá z nejméně dvou podřádů a sedmi rodin. Jsou to většinou sladkovodní, i když druhy byly také popsány v mořském prostředí.

Nedávné hodnocení

Výše uvedené je klasická taxonomická klasifikace a uspořádání řádků diatomu; je to nejčastěji používaný způsob jejich rozlišení. Postupem času se však objevilo mnoho taxonomických uspořádání.

V 90. letech přispěli vědci Round & Crawford k nové taxonomické klasifikaci složené ze 3 tříd: Coscinodiscophyceae, Bacillariophyceae a Fragilariophyceae.

Coscinodiscophyceae

Dříve byly součástí rozsivek řádu Centrales. V současné době tuto třídu reprezentuje nejméně 22 řádů a 1174 druhů.

Bacillariophyceae

Jsou to diatomy bilaterální symetrie s raphe. Členové této třídy dříve tvořili Pennalesův řád.

Později byly rozděleny na diatomy s raphe a bez raphe (velmi zobecněným způsobem). Je známo, že tuto třídu mikrořas reprezentuje 11 řádů a asi 12 tisíc druhů.

Fragilariophyceae

Je to třída rozsivek, jejichž členové byli dříve také součástí řádu Pennales. Tyto mikrořasy mají bilaterální symetrii, ale nepředstavují raphe. a jsou zastoupeny 12 řády a asi 898 druhy.

Někteří taxonomové nepovažují tento taxon za platný a zařazují Fragilariophyceae jako podtřídu do třídy Bacillariophyceae.

Výživa

Diatomy jsou fotosyntetické organismy: využívají k přeměně na organické sloučeniny světelnou energii (sluneční). Tyto organické sloučeniny jsou nezbytné pro splnění vašich biologických a metabolických potřeb.

K syntéze těchto organických sloučenin vyžadují diatomy živiny; tyto živiny jsou hlavně dusík, fosfor a křemík. Tento poslední prvek funguje jako omezující živina, protože je nutné tvořit komolku.

Pro fotosyntetický proces tyto mikroorganismy používají pigmenty, jako je chlorofyl a karoteniody.

Chlorofyl

Chlorofyl je zelený fotosyntetický pigment, který se nachází v chloroplastech. U diatomů jsou známy pouze dva typy: chlorofyl a (Chl a) a chlorofyl c (Chl c).

Chl a má primární účast na procesu fotosyntézy; místo toho je Chl c pigment doplňkový. Nejběžnější Chl c v rozsivkách jsou cl a c2.

Karotenoidy

Karotenoidy jsou skupinou pigmentů patřících do rodiny izoprenoidů. U rozsivek bylo identifikováno nejméně sedm typů karotenoidů.

Podobně jako chlorofyly pomáhají rozsivkám zachytit světlo a přeměnit je na potravinové organické sloučeniny pro buňku.

Reprodukce

Diatomy se rozmnožují asexuálně a sexuálně prostřednictvím procesů mitózy a meiózy.

Nepohlavní

Každá kmenová buňka prochází procesem mitotického dělení. Produkt mitózy, genetického materiálu, buněčného jádra a cytoplazmy jsou duplikovány, aby vznikly dvě dceřiné buňky identické s mateřskou buňkou.

Každá nově vytvořená buňka vezme jako svůj epitel leták z kmenové buňky a poté si vytvoří nebo vytvoří vlastní hypotéku. K tomuto reprodukčnímu procesu může dojít v závislosti na druhu jednou až osmkrát za 24 hodin.

Protože každá dceřinná buňka vytvoří novou hypotéku, bude ta, která zdědila mateřskou hypotéku, menší než její sestra. Jak se proces mitózy opakuje, pokles v dceřiných buňkách progreduje, dokud není dosaženo udržitelného minima.

Sexuální

Proces pohlavní reprodukce buňky spočívá v rozdělení diploidní buňky (se dvěma sadami chromozomů) na haploidní buňky. Haploidní buňky mají poloviční genetické složení progenitorové buňky.

Jakmile asexuálně rozmnožené diatomy dosáhnou minimální velikosti, začne před pohlavní reprodukcí předcházet meiosa. Tato meiosa vede ke vzniku haploidních a nahých či sportovních gamet; gamety se spojí a vytvoří spory zvané auxospory.

Auxospory umožňují rozsivkám získat diploidii a maximální velikost druhu. Umožňují také přežít časy s drsnými podmínkami prostředí.

Tyto spory jsou velmi odolné a budou růst a tvořit své příslušné komolky, pouze pokud jsou podmínky příznivé.

Ekologie

Diatomy mají buněčnou stěnu bohatou na oxid křemičitý, běžně nazývaný oxid křemičitý. Z tohoto důvodu je jejich růst omezen dostupností této sloučeniny v prostředích, kde se vyvíjejí.

Jak bylo uvedeno výše, tyto mikrořasy jsou v kosmopolitní distribuci. Jsou přítomny ve sladkých a mořských vodních útvarech a dokonce i v prostředích s nízkou dostupností vody nebo s určitým stupněm vlhkosti.

Ve vodním sloupci obývají hlavně pelagickou zónu (otevřená voda) a některé druhy tvoří kolonie a obývají bentické substráty.

Populace diatomu obvykle nemají konstantní velikost: jejich počty se velmi liší s určitou periodicitou. Tato periodicita souvisí s dostupností živin a závisí mimo jiné na dalších fyzikálně-chemických faktorech, jako je pH, slanost, vítr a světlo.

Kvetoucí

Pokud jsou podmínky pro vývoj a růst rozsivek optimální, dochází k jevu zvanému kvetení nebo kvetení.

Během vzestupu mohou populace rozsivek dominovat komunitní struktuře fytoplanktonu a některé druhy se účastní škodlivých květů řas nebo červených přílivů.

Diatomy jsou schopné produkovat škodlivé látky, včetně kyseliny domoové. Tyto toxiny se mohou akumulovat v potravních řetězcích a mohou nakonec ovlivnit člověka. Otrava člověka může způsobit mdloby a problémy s pamětí na kómu nebo dokonce smrt.

Předpokládá se, že existuje více než 100 000 druhů rozsivek (někteří autoři se domnívají, že existuje více než 200 000) mezi živými (více než 20 000) a zaniklými.

Jejich populace tvoří asi 45% primární produkce oceánů. Stejně tak jsou tyto mikroorganismy nezbytné v oceánském křemíkovém cyklu díky svému obsahu křemíku ve frustulu.

Aplikace

Paleoceanografie

Složka oxidu křemičitého v průsvitu rozsivek z nich dělá velký zájem o paleontologii. Tyto mikrořasy zabírají velmi specifická a různorodá prostředí od přibližně křídy.

Fosílie těchto řas pomáhají vědcům rekonstruovat geografické rozložení moří a kontinentů v geologických dobách.

Biostratigrafie

Fosílie diatomu nalezené v mořských sedimentech umožňují vědcům porozumět různým změnám prostředí, ke kterým došlo od pravěku do současnosti.

Tyto fosílie umožňují stanovit relativní věk vrstev, ve kterých se nacházejí, a také slouží k propojení vrstev různých lokací.

Křemelina

Křemelina je známá jako velká ložiska fosilních mikrořas, které se vyskytují hlavně na souši. Nejdůležitější ložiska těchto zemí jsou v Libyi, Irsku a Dánsku.

Nazývá se také diatomit a je to materiál bohatý na oxid křemičitý, minerály a stopové prvky, pro které má více použití. Mezi nejvýznamnější způsoby použití patří:

zemědělství

Používá se jako insekticid v plodinách; šíří se na rostliny jako druh opalovacího krému. Používá se také jako hnojivo.

Akvakultura

V chovu krevet se v potravinářské výrobě používá křemelina. Ukázalo se, že tato přísada zvyšuje růst a asimilaci komerčních krmiv.

V kulturách mikrořas se používá jako filtr v aeračním systému a v pískových filtrech.

Molekulární biologie

K extrakci a čištění DNA byla použita křemelina; proto se používá ve spojení s látkami, které jsou schopné narušit molekulární strukturu vody. Příklady těchto látek jsou guanidinhydrochlorid a thiokyanát.

Jídlo a pití

Používá se pro filtrování při výrobě různých druhů nápojů, jako jsou vína, piva a přírodní šťávy. Jakmile jsou sklizeny určité produkty, jako jsou zrna, jsou vykoupány v křemelině, aby se zabránilo útokům weevilů a jiných škůdců.

Domácí mazlíčci

Je součástí složek hygienické podestýlky (sanitární oblázky), které se běžně používají v krabicích pro kočky a jiná domácí zvířata.

Veterinární

Na některých místech se používá jako účinné léčení zranění zvířat. Používá se také ke kontrole ektoparazitických členovců u domácích a hospodářských zvířat.

Barvy

Používá se jako tmel nebo smalt.

Okolní

Křemelina se používá k obnově oblastí kontaminovaných těžkými kovy. Jeho použití v této souvislosti zahrnuje skutečnost, že obnovuje degradované půdy a snižuje toxicitu hliníku v okyselených půdách.

Křemelina. Pohled pod fázovým kontrastem ve světelném mikroskopu. Převzato a upraveno z: Zephyris, z Wikimedia Commons.

Forenzní věda

V případě smrti ponořením (utonutí) je jednou z provedených analýz přítomnost rozsivek v těle obětí. Kvůli složení křemelinové kostry diatomů zůstávají v těle, i když se vyskytují s určitým stupněm rozkladu.

Vědci používají tento druh ke zjištění, zda k incidentu došlo, například v bažině, na moři nebo v jezeře; je to možné, protože diatomy mají určitý stupeň specifičnosti prostředí. Mnoho případů vraždy bylo vyřešeno díky přítomnosti rozsivek v tělech obětí.

Nanotechnologie

Použití rozsivek v nanotechnologiích je stále v raných stádiích. Studie a použití v této oblasti se však stále častěji vyskytují. V současné době se testy používají k přeměně křemelin křemíku na křemík a k výrobě těchto elektrických součástí.

V nanotechnologii existuje mnoho očekávání a potenciálních využití křemelin. Studie naznačují, že mohou být použity pro genetickou manipulaci, pro konstrukci složitých elektronických mikrokomponentů a jako fotovoltaické biobunky.

Reference

1. A. Canizal Silahua (2009). Ilustrovaný katalog mexických sladkovodních rozsivek. I. Rodina Naviculaceae. Výzkumná zpráva, že získat titul: Biolog. Národní autonomní univerzita v Mexiku. 64 stran
2. V. Cassie (1959). Mořská planktónová rozsivka. Tuatara.
3. Řasové řasy. Encyclopædia Britannica. Obnoveno z britannica.com.
4. MD Guiry a GM Guiry (2019). AlgaeBase. Celosvětová elektronická publikace, Národní univerzita Irska, Galway. Obnoveno z algaebase.org.
5. Identifikace fytoplanktonu. Diatomy a dinoflageláty. Obnoveno z ucsc.edu.
6. Diatom. Nová světová encyklopedie. Obnoveno z newworldencyclopedia.org.
7. P. Kuczyńska, M. Jemiola-Rzeminska a K. Strzalka (2015). Fotosyntetické pigmenty v rozsivkách. Marine Drugs.
8. Diatom. ZÁZRAK. Obnoveno z ucl.ac.uk.
9. Křemelina. Získáno z diatomea.cl.
10. Oxid křemičitý, křemelina a krevety. Obnoveno z balnova.com.
11. L. Baglione. Použití křemeliny. Obnoveno z tecnicana.org
12. Diatom. Obnoveno z en.wikipedia.org.
13. A. Guy (2012). Nanotech diatomy. Obnoveno z nextnature.net.