ДІАТОМИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ХАРЧУВАННЯ, РОЗМНОЖЕННЯ - БІОЛОГІЯ - 2025

У діатомових (діатомових) представляють собою група мікроводоростей, головним чином , вода і одноклітинні. Вони можуть бути вільноживучими (наприклад, рослинними) або утворювати колонії (наприклад, ті, що входять до складу бентосу). Для них характерно космополітичне поширення; тобто їх можна знайти по всій планеті.

Разом з іншими групами мікроводоростей вони входять до великих відслонень фітопланктону, що знаходяться у тропічних, субтропічних, арктичних та антарктичних водах. Їх походження датується юрським періодом, і сьогодні вони представляють одну з найбільших груп відомих людині мікроводоростей, що містять понад сто тисяч видів, описаних між живими та вимерлими.

Діатомне різноманіття. Знято та відредаговано з: Wipeter, з Wikimedia Commons.

Екологічно вони є важливою частиною харчових мереж багатьох біологічних систем. Родовища діатомів є дуже важливим джерелом накопичення органічного матеріалу на морському дні.

Після довгих процесів осадження, тиску органічних речовин і мільйонів років ці родовища стали нафтою, яка рухає значну частину нашої сучасної цивілізації.

У давнину море охоплювало ділянки землі, які в даний час виникли; Діатомоподібні родовища залишилися в деяких з цих районів, які відомі як діатомові землі. Діатомовая земля має багаторазове використання у харчовій промисловості, будівництві та навіть у фармацевтиці.

характеристики

Це еукаріотичні та фотосинтетичні організми, які мають диплоїдну клітинну фазу. Всі види цих мікроводоростей одноклітинні, з вільноживучими формами. У деяких випадках вони утворюють колонії (кокцидні), довгі ланцюги, віяла та спіралі.

Основна характеристика діатомів полягає в тому, що вони мають плоди. Фруст - це клітинна стінка, що складається в основному з діоксиду кремнію, який укладає клітину в структуру, схожу на чашку Петрі або блюдо.

Верхня частина цієї капсули називається епітекою, а нижня частина - іпотекою. Фрукти різняться за орнаментом, залежно від виду.

Форма

Форма діатомів мінлива і має таксономічне значення. Деякі мають випромінювану симетрію (центральну), а інші можуть мати різну форму, але вони завжди двосторонньо симетричні (пенальна).

Діатоми широко поширені у всіх водоймах планети. В основному вони морські; однак деякі види виявлені у прісноводних об'єктах, ставках та вологих середовищах.

Ці автотрофні організми мають хлорофіл a, c1 та c2 та містять такі пігменти, як діатоксантин, діадіноксантин, β-каротин та фукоксантин. Ці пігменти надають їм золотистий колір, що дозволяє їм краще захоплювати сонячне світло.

Таксономія та класифікація

В даний час таксономічне упорядкування діатомів є суперечливим і підлягає перегляду. Більшість систематистів і таксономістів розміщують цю велику групу мікроводоростей у складі відділу Heterokontophyta (іноді як Bacillariophyta). Інші дослідники класифікують їх як типи і навіть як вищі таксони.

Традиційна класифікація

Відповідно до класичного таксономічного впорядкування, діатоми розташовані в класі Bacillariophyceae (його також називають Diatomophyceae). Цей клас поділяється на два порядки: Центральний та Пеннале.

Центральні

Вони є діатомами, фрустрація яких надає їм радіальної симетрії. Деякі види мають тернистий орнамент і не мають на своїй поверхні тріщини, званої рафе.

Цей наказ складається щонайменше з двох підрядів (залежно від автора) та щонайменше п’яти сімей. В основному вони морські; однак у прісноводних об’єктах є їх представники.

Центральний діатом. Знято та відредаговано від Дерека Кітса з Йоганнесбурга, Південна Африка, через Wikimedia Commons.

Pennales

Ці діатоми мають витягнуту, овальну та / або лінійну форму, з двосторонньою біполярною симетрією. Вони мають пунктирний орнамент, подібний до смугастих, а деякі мають рафі по поздовжній осі.

Залежно від таксономіста, цей наказ складається щонайменше з двох підрядів та семи сімей. В основному вони є прісноводними, хоча види також були описані у морських середовищах.

Недавній рейтинг

Сказане - класична таксономічна класифікація та впорядкування діатомових ордерів; це найпоширеніший спосіб їх розрізнення. Однак з часом виникло багато таксономічних домовленостей.

У 90-х вчені Round & Crawford внесли нову таксономічну класифікацію, що складається з 3 класів: Coscinodiscophyceae, Bacillariophyceae і Fragilariophyceae.

Coscinodiscophyceae

Раніше вони входили до діатомів ордена Centrales. В даний час цей клас представлений щонайменше 22 порядками та 1174 видами.

Bacillariophyceae

Вони є діатомами двосторонньої симетрії з рафе. Члени цього класу раніше складали наказ Pennales.

Пізніше їх розділили на діатоми з рафами і без рафе (дуже узагальнено). Відомо, що цей клас мікроводоростей представлений 11 порядками та близько 12 тис. Видів.

Fragilariophyceae

Це клас діатомів, члени якого раніше також були частиною ордену Pennales. Ці мікроводорості мають двосторонню симетрію, але не мають рафи. і вони представлені 12 порядками та деякими 898 видами.

Деякі таксономісти не вважають цей таксон дійсним і ставлять Fragilariophyceae як підклас до класу Bacillariophyceae.

Харчування

Діатоми - це фотосинтетичні організми: вони використовують світлову енергію (сонячну) для перетворення її в органічні сполуки. Ці органічні сполуки необхідні для задоволення ваших біологічних та метаболічних потреб.

Для синтезу цих органічних сполук діатомам потрібні поживні речовини; ці поживні речовини - це головним чином азот, фосфор і кремній. Цей останній елемент функціонує як обмежувальний поживний елемент, оскільки він необхідний для формування фрукта.

Для фотосинтетичного процесу ці мікроорганізми використовують такі пігменти, як хлорофіл та каротиніоди.

Хлорофіл

Хлорофіл - зелений фотосинтетичний пігмент, який знаходиться в хлоропластах. У діатомах відомо лише два типи: хлорофіл a (Chl a) і хлорофіл c (Chl c).

Chl a має первинну участь у процесі фотосинтезу; натомість Chl c - пігмент, що додає. Найпоширенішими Chl c в діатомах є c1 і c2.

Каротиноїди

Каротиноїди - це група пігментів, що належать до сімейства ізопреноїдів. У діатомах виявлено щонайменше сім видів каротиноїдів.

Як і хлорофіли, вони допомагають діатомам захоплювати світло для перетворення його на харчові органічні сполуки для клітини.

Відтворення

Діатоми розмножуються безстатевим і статевим шляхом через процеси мітозу та мейозу відповідно.

Безстатеві

Кожна стовбурова клітина проходить процес мітотичного поділу. Як продукт мітозу, генетичний матеріал, клітинне ядро ​​та цитоплазма дублюються, щоб створити дві дочірні клітини, ідентичні материнській клітині.

Кожна новостворена клітина бере за свій епітек листівку зі стовбурової клітини, а потім будує або формує власну заставу. Цей репродуктивний процес може відбуватися від одного до восьми разів протягом 24 годин, залежно від виду.

Оскільки кожна клітина дочки формуватиме нову іпотеку, та, яка успадкувала материнську іпотеку, буде меншою, ніж її сестра. По мірі того, як процес мітозу повторюється, зниження дочірніх клітин прогресує до досягнення стійкого мінімуму.

Сексуальні

Процес статевого розмноження клітини складається з поділу диплоїдної клітини (з двома наборами хромосом) на гаплоїдні клітини. Гаплоїдні клітини мають половину генетичного складу клітин-попередників.

Як тільки асексуально відтворені діатоми досягають мінімальних розмірів, починається тип статевого розмноження, який передує мейозу. Цей мейоз породжує гаплоїдні і голі або розігріті гамети; гамети зливаються з утворенням спор, званих ауксоспорами.

Ауксоспори дозволяють діатомам відновити диплоїдність і максимальний розмір виду. Вони також дозволяють діатомам пережити час із суворими екологічними умовами.

Ці спори дуже стійкі, і виростатимуть і формуватимуть свої плоди лише тоді, коли умови будуть сприятливі.

Екологія

Діатоми мають клітинну стінку, багату оксидом кремнію, прийнято називати кремнеземом. Завдяки цьому їх зростання обмежується наявністю цієї сполуки в середовищах, де вони розвиваються.

Як було сказано вище, ці мікроводорості є космополітичними за поширенням. Вони присутні у прісних та морських водоймах і навіть у середовищах з низькою водою або з певним ступенем вологості.

У товщі води вони населяють переважно пелагічну зону (відкрита вода), а деякі види утворюють колонії та населяють донні субстрати.

Популяції діатомів, як правило, не мають постійного розміру: їх кількість сильно різниться з певною періодичністю. Ця періодичність пов'язана з наявністю поживних речовин, а також залежить від інших фізико-хімічних факторів, таких як рН, солоність, вітер і світло, серед інших.

Цвітіння

Коли умови оптимальні для розвитку та росту діатомів, виникає явище, яке називається цвітінням або цвітінням.

Під час опущення діатомові популяції можуть домінувати в структурі спільноти фітопланктону, а деякі види беруть участь у шкідливих цвітіннях водоростей або червоних відливах.

Діатоми здатні виробляти шкідливі речовини, включаючи домоїнову кислоту. Ці токсини можуть накопичуватися в харчових ланцюгах і з часом можуть впливати на людину. Отруєння людини може спричинити непритомність та проблеми з пам’яттю до коми або навіть смерті.

Вважається, що існує понад 100 000 видів діатомів (деякі автори вважають, що існує понад 200 000) між живими (понад 20 000) і вимерлими.

Їх населення вносить близько 45% первинного виробництва Світового океану. Аналогічно, ці мікроорганізми є важливими в циклі океанічного кремнію завдяки вмісту кремнезему у фруктах.

Програми

Палеоценографія

Силікатна складова в плодах діатомів викликає великий інтерес у палеонтології. Ці мікроводорості займають дуже специфічне та різноманітне середовище ще приблизно з крейдяних часів.

Копалини цих водоростей допомагають вченим реконструювати географічний розподіл морів та континентів протягом усіх геологічних часів.

Біостратиграфія

Діатомні копалини, виявлені в морських відкладах, дозволяють дослідникам зрозуміти різні зміни навколишнього середовища, що відбулися від доісторичних часів до наших днів.

Ці скам'янілості дозволяють встановити відносний вік верств, у яких вони знаходяться, а також служать для відновлення верств різних місцевостей.

Діатомовая земля

Діатомовая земля відома як великі родовища скам’янілих мікроводоростей, які знаходяться в основному на суші. Найважливіші родовища цих земель знаходяться в Лівії, Ірландії та Данії.

Його ще називають діатомітом, і це матеріал, багатий кремнеземом, мінералами та мікроелементами, для якого він має багаторазове використання. Серед найбільш відомих напрямків використання:

землеробство

Його використовують як інсектицид у посівах; він поширений на рослинах як своєрідний сонцезахисний крем. Він також широко використовується як добриво.

Аквакультура

У землеробстві креветок в виробництві їжі використовували діатомову землю. Показано, що ця добавка сприяє зростанню та засвоєнню комерційних кормів.

У культурах мікроводоростей використовується як фільтр в системі аерації та в піщаних фільтрах.

Молекулярна біологія

Для вилучення та очищення ДНК використовували діатомову землю; для цього його використовують спільно з речовинами, здатними дезорганізувати молекулярну структуру води. Прикладами цих речовин є гідрохлорид гуанідину та тіоціанат.

Їжа і напої

Він використовується для фільтрації при виробництві різних видів напоїв, таких як вина, пиво та натуральні соки. Після збирання певних продуктів, таких як зерно, їх купають у діатомовій землі, щоб уникнути нападів довгоносиків та інших шкідників.

Домашні тварини

Він входить до складу компонентів санітарної підстилки (санітарної гальки), яка зазвичай використовується в ящиках для котів та інших домашніх тварин.

Ветеринарія

У деяких місцях його використовують як ефективне загоєння ран тварин. Його також використовують для боротьби з ектопаразитними членистоногими домашніми та сільськогосподарськими тваринами.

Фарби

Застосовується як герметик або емальована фарба.

Навколишнє середовище

Діатомічна земля використовується для відновлення ділянок, забруднених важкими металами. Його застосування в цьому контексті включає той факт, що він відновлює деградовані ґрунти і знижує токсичність алюмінію на підкислених ґрунтах.

Діатомовая земля. Перегляд під фазовим контрастом у світловому мікроскопі. Знято та відредаговано від: Zephyris, з Вікісховища.

Криміналістика

У випадках смерті зануренням (утопленням) одним із проведених аналізів є наявність діатомів в організмі жертв. Завдяки складу кремнеземного скелета діатомів вони залишаються в організмі, навіть якщо виявляються з деяким ступенем розкладання.

Вчені використовують вид, щоб з’ясувати, чи стався інцидент, наприклад, на болоті, у морі чи в озері; це можливо, оскільки діатоми мають певну ступінь екологічної специфіки. Багато випадків вбивств було вирішено завдяки наявності діатомів в тілах жертв.

Нанотехнології

Використання діатомів у нанотехнології ще на ранніх стадіях. Однак дослідження та використання у цій галузі стають все частішими. В даний час випробування використовуються для перетворення кремнієвих фруктів у кремній та отримання цих електричних компонентів.

Є багато очікувань та потенційних можливостей використання діатомів у нанотехнології. Дослідження дозволяють використовувати їх для генетичних маніпуляцій, для побудови складних електронних мікрокомпонентів та як фотоелектричних біоелементів.

Список літератури

1. А. Канізал Сілахуа (2009). Ілюстрований каталог мексиканських прісноводних діатомів. I. Родина Naviculaceae. Дослідження повідомляють, що для отримання звання: біолог. Національний автономний університет Мексики. 64 с.
2. В. Кассі (1959). Морські планктонні діатоми. Туатара.
3. Діатомні водорості. Encyclopædia Britannica. Відновлено з britannica.com.
4. MD Guiry & GM Guiry (2019). AlgaeBase. Всесвітнє електронне видання, Національний університет Ірландії, Голвей. Відновлено з algaebase.org.
5. Ідентифікація фітопланктону. Діатоми і динофлагелати. Відновлено з ucsc.edu.
6. Діатом. Нова світова енциклопедія. Відновлено з сайту newworldencyclopedia.org.
7. П. Кучинська, М. Джеміола-Ремінська та К. Стзалка (2015). Фотосинтетичні пігменти в діатомах. Морські наркотики
8. Діатом. ЧИСТКА. Відновлено з ucl.ac.uk.
9. Діатомовая земля. Відновлено від діатомеї.cl.
10. Кремній, діатомовий земля і креветки. Відновлено з balnova.com.
11. Л. Багльоне. Використання діатомової землі. Відновлено з tecnicana.org
12. Діатом. Відновлено з сайту en.wikipedia.org
13. А. Гай (2012). Нанотехнологічні діатоми. Відновлено з nextnature.net.