ДИАТОМИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ХРАНЕНЕ, ВЪЗПРОИЗВОДСТВО - БИОЛОГИЯ - 2025

На диатомеи (диатомея) са група от микроводорасли, предимно вода и едноклетъчни. Те могат да бъдат свободно живеещи (като радотони) или да образуват колонии (като тези, които са част от бентоса). Те се характеризират с космополитно разпределение; тоест те могат да бъдат намерени по цялата планета.

Наред с други групи микроводорасли, те са част от големите оголвания на фитопланктон, открити в тропически, субтропични, арктически и антарктически води. Техният произход датира от юра и днес те представляват една от най-големите групи микроводорасли, известни на човека, с повече от сто хиляди вида, описани между живи и изчезнали.

Диатомично разнообразие. Взето и редактирано от: Wipeter, от Wikimedia Commons.

Екологично те са важна част от хранителните мрежи на много биологични системи. Диатомовите отлагания са много важен източник на органичен материал, натрупан на морското дъно.

След дълги процеси на утаяване, натиск на органична материя и милиони години, тези находища се превърнаха в маслото, което движи голяма част от сегашната ни цивилизация.

В древни времена морето покрива областите от земята, които в момента се появяват; Диатомичните находища останаха в някои от тези райони, които са известни като диатомитна земя. Диатомичната земя има многобройни приложения в хранително-вкусовата промишленост, строителството и дори фармацевтичните продукти.

характеристики

Те са еукариотични и фотосинтетични организми, с диплоидна клетъчна фаза. Всички видове на тези микроводорасли са едноклетъчни, със свободно живеещи форми. В някои случаи те образуват колонии (коккойд), дълги вериги, вентилатори и спирали.

Основната характеристика на диатомите е, че те имат плод. Фрустулата представлява клетъчна стена, съставена главно от силициев диоксид, който загражда клетката в структура, подобна на петриевата чиния или чиния.

Горната част на тази капсула се нарича епитека, а долната част се нарича ипотека. Фрустулите се различават по орнаментация, в зависимост от вида.

форма

Формата на диатомите е променлива и има таксономично значение. Някои са с излъчена симетрия (централна), а други могат да имат различни форми, но те винаги са двустранно симетрични (пенални).

Диатомите са широко разпространени във водните тела на планетата. Те са предимно морски; някои видове обаче са открити в сладководни тела, водоеми и влажни среди.

Тези автотрофни организми представят хлорофил a, c1 и c2 и имат пигменти като диатоксантин, диадиноксантин, β-каротен и фукоксантин. Тези пигменти им осигуряват златист цвят, който им позволява да улавят по-добре слънчевата светлина.

Таксономия и класификация

Понастоящем таксономичното подреждане на диатомите е противоречиво и подлежи на преразглеждане. Повечето систематици и таксономисти поставят тази голяма група микроводорасли в поделението на Heterokontophyta (понякога като Bacillariophyta). Други изследователи ги класифицират като тип и дори като по-високи таксони.

Традиционна класификация

Според класическото таксономично подреждане диатомите са разположени в клас Bacillariophyceae (наричан още Diatomophyceae). Този клас е разделен на два реда: Централен и Пенали.

централи

Те са диатоми, чиито плодове им придават радиална симетрия. Някои видове имат бодлив орнамент и нямат пукнатина, наречена рафа на повърхността си.

Тази поръчка е съставена от най-малко две подзадачи (в зависимост от автора) и най-малко пет семейства. Те са предимно морски; има обаче представители на тях в сладководни тела.

Централен диатом. Взето и редактирано от Дерек Кийтс от Йоханесбург, Южна Африка, чрез Wikimedia Commons.

Pennales

Тези диатоми имат удължена, овална и / или линейна форма, с двустранна биполярна симетрия. Те имат пунктирана орнаментация на плодоносен вид, а някои имат рафа по надлъжната ос.

В зависимост от таксономиста, тази заповед е съставена от най-малко два подреда и седем семейства. Те са предимно сладководни, въпреки че видовете са описани и в морски среди.

Скорошно класиране

Горното е класическата таксономична класификация и подреждане на диатомовите поръчки; това е най-често използваният начин за разграничаването им. Въпреки това с течение на времето се появиха много таксономични договорености.

През 90-те учени от Round & Crawford допринесоха за нова таксономична класификация, състояща се от 3 класа: Coscinodiscophyceae, Bacillariophyceae и Fragilariophyceae.

Coscinodiscophyceae

Преди това те са били част от диатомите от порядъка Centrales. Понастоящем този клас е представен от поне 22 вида и 1174 вида.

Bacillariophyceae

Те са диатоми на двустранна симетрия с рафа. Членовете на този клас по-рано съставяха ордена Pennales.

По-късно те са разделени на диатоми с рафа и без рафа (по много обобщен начин). Известно е, че този клас микроводорасли е представен от 11 порядъка и около 12 хиляди вида.

Fragilariophyceae

Това е клас диатоми, чиито членове преди това също са били част от ордена Pennales. Тези микроводорасли имат двустранна симетрия, но не представят рафа. и са представени от 12 ордена и около 898 вида.

Някои таксономисти не смятат този таксон за валиден и поставят Fragilariophyceae като подклас в класа Bacillariophyceae.

хранене

Диатомите са фотосинтетични организми: те използват светлинна енергия (слънчева), за да я трансформират в органични съединения. Тези органични съединения са необходими за задоволяване на вашите биологични и метаболитни нужди.

За да се синтезират тези органични съединения, диатомите се нуждаят от хранителни вещества; тези хранителни вещества са главно азот, фосфор и силиций. Последният елемент функционира като ограничаващо хранително вещество, тъй като е необходим за образуването на плода.

За фотосинтетичния процес тези микроорганизми използват пигменти като хлорофил и каротениоди.

хлорофил

Хлорофилът е зелен фотосинтетичен пигмент, който се намира в хлоропластите. В диатомите са известни само два вида: хлорофил a (Chl a) и хлорофил c (Chl c).

Chl a има основно участие в процеса на фотосинтеза; вместо това Chl c е аксесоар за пигмент. Най-често срещаните Chl c в диатомите са c1 и c2.

Каротеноидите

Каротеноидите са група пигменти, принадлежащи към семейството на изопреноидите. В диатомите са установени поне седем вида каротеноиди.

Подобно на хлорофилите, те помагат на диатомите да улавят светлина, за да я трансформират в хранителни органични съединения за клетката.

репродукция

Диатомите се възпроизвеждат асексуално и полово, съответно чрез процеси на митоза и мейоза.

безполов

Всяка стволова клетка преминава през процес на митотично деление. Продуктът на митозата, генетичният материал, клетъчното ядро ​​и цитоплазмата се дублират, за да се получат две дъщерни клетки, идентични на майчината клетка.

Всяка новосъздадена клетка взема за свой епитет листовка от стволовата клетка и след това изгражда или образува своя собствена ипотека. Този репродуктивен процес може да се случи между един и осем пъти за период от 24 часа, в зависимост от вида.

Тъй като всяка дъщерна клетка ще образува нова ипотека, тази, която наследи ипотеката на майката, ще бъде по-малка от нейната сестра. Тъй като процесът на митоза се повтаря, намаляването на дъщерните клетки е прогресивно, докато се достигне устойчив минимум.

сексуален

Процесът на сексуално възпроизвеждане на клетката се състои в разделянето на диплоидна клетка (с два комплекта хромозоми) на хаплоидни клетки. Хаплоидните клетки имат половината от генетичния състав на прогениторната клетка.

След като асексуално възпроизвеждащите диатоми достигат минимални размери, започва да се възприема вид сексуална репродукция, предшествана от мейоза. Тази мейоза поражда хаплоидни и голи или атеирани гамети; гамети се предпазват, за да образуват спори, наречени ауксоспори.

Ауксоспорите позволяват на диатомите да възвърнат диплоиди и максималния размер на вида. Те също така позволяват на диатомите да оцелеят в пъти с тежки условия на околната среда.

Тези спори са много устойчиви и ще растат и ще образуват съответните си плодове само когато условията са благоприятни.

екология

Диатомите имат клетъчна стена, богата на силициев оксид, обикновено наричан силициев диоксид. Поради това растежът им е ограничен от наличието на това съединение в средите, където се развиват.

Както бе споменато по-горе, тези микроводорасли са космополитични по разпространение. Те присъстват в пресни и морски водни обекти и дори в среда с ниска наличност на вода или с определена степен на влажност.

Във водния стълб те обитават главно пелагичната зона (открита вода), а някои видове образуват колонии и обитават бентосни субстрати.

По принцип популациите на диатомите не са с постоянен размер: броят им варира значително с известна периодичност. Тази периодичност е свързана с наличието на хранителни вещества, а също така зависи и от други физико-химични фактори, като например pH, соленост, вятър и светлина.

цъфтеж

Когато условията са оптимални за развитието и растежа на диатомите, възниква явление, наречено цъфтеж или цъфтеж.

По време на порастването диатомовите популации могат да доминират в общностната структура на фитопланктона, а някои видове участват в вредни цветове на водорасли или червени приливи.

Диатомите са способни да произвеждат вредни вещества, включително домоинова киселина. Тези токсини могат да се натрупват в хранителните вериги и в крайна сметка могат да засегнат хората. Отравянето с хора може да доведе до припадък и проблеми с паметта до кома или дори смърт.

Смята се, че има повече от 100 000 вида диатоми (някои автори смятат, че има повече от 200 000) между живи (повече от 20 000) и изчезнали.

Популациите им допринасят за около 45% от първичното производство на океаните. По същия начин тези микроорганизми са от съществено значение в цикъла на океанския силиций поради съдържанието на силициев диоксид във плода.

Приложения

Paleoceanography

Силициевият компонент във плода на диатомите ги прави голям интерес към палеонтологията. Тези микроводорасли заемат много специфична и разнообразна среда от приблизително креда.

Вкаменелостите на тези водорасли помагат на учените да възстановят географското разпределение на моретата и континентите през геоложки времена.

биостратиграфия

Диатомовите вкаменелости, открити в морските утайки, позволяват на изследователите да разберат различните промени в околната среда, настъпили от праисторически времена до наши дни.

Тези вкаменелости позволяват да се установят относителни възрасти на слоевете, в които са намерени, а също така служат за свързване на слоевете от различни места.

Диатомитна земя

Диатомичната земя е известна като големи находища на вкаменени микроводорасли, които се намират главно на сушата. Най-важните находища на тези земи са в Либия, Ирландия и Дания.

Нарича се още диатомит и е материал, богат на силициев диоксид, минерали и микроелементи, за които има множество приложения. Сред най-известните приложения са следните:

Земеделие

Използва се като инсектицид в културите; разпространява се върху растенията като вид слънцезащитен крем. Той се използва широко и като тор.

аквакултури

В отглеждането на скариди диатомичната земя се използва в производството на храни. Доказано е, че тази добавка засилва растежа и усвояването на търговските фуражи.

В микроводораслите се използва като филтър в системата за аерация и в пясъчни филтри.

Молекулярна биология

Диатомичната земя е използвана за извличане и пречистване на ДНК; за това се използва заедно с вещества, способни да деорганизират молекулната структура на водата. Примери за тези вещества са гуанидин хидрохлорид и тиоцианат.

Храна и напитки

Използва се за филтриране при производството на различни видове напитки като вина, бира и натурални сокове. След като се събират определени продукти, като зърнените култури, те се къпят в диатомична земя, за да се избегнат атаките на дългоносици и други вредители.

домашни любимци

Той е част от компонентите на санитарни отпадъци (санитарни камъчета), които обикновено се използват в кутии за котки и други домашни любимци.

ветеринарен

На места се използва като ефикасно заздравяване при рани от животни. Използва се и за борба с ектопаразитни членестоноги при домашни и селскостопански животни.

Бои

Използва се като уплътнител или емайлова боя.

околен

Диатомичната земя се използва за възстановяване на райони, замърсени от тежки метали. Приложенията му в този контекст включват факта, че възстановява влошени почви и намалява токсичността на алуминия в подкислени почви.

Диатомитна земя. Преглед под фазов контраст в светлинен микроскоп. Взето и редактирано от: Zephyris, от Wikimedia Commons.

Криминалистика

В случаите на смърт чрез потапяне (удавяне) един от извършените анализи е наличието на диатоми в тялото на жертвите. Поради състава на силициевия скелет на диатомите, те остават в тялото, дори ако са открити с известна степен на разлагане.

Учените използват вида, за да установят дали инцидентът е станал например в блато, в морето или в езеро; това е възможно, защото диатомите имат определена степен на екологична специфика. Много случаи на убийства са решени благодарение на наличието на диатоми в телата на жертвите.

Нанотехнология

Използването на диатомите в нанотехнологиите все още е в ранните етапи. Въпреки това проучванията и употребите в тази област стават все по-чести. В момента тестовете се използват за преобразуване на силициеви плодове в силиций и за производство на тези електрически компоненти.

Има много очаквания и потенциални приложения за диатомите в нанотехнологиите. Проучванията предполагат, че те могат да бъдат използвани за генетична манипулация, за изграждане на сложни електронни микрокомпоненти и като фотоволтаични биоклетки.

Препратки

1. А. Канизал Силахуа (2009). Илюстрован каталог на мексикански сладководни диатоми. I. Семейство Naviculaceae. Доклад на изследването, за да получи титлата: Биолог. Национален автономен университет в Мексико. 64 стр.
2. В. Каси (1959). Морски планктонски диатоми. Хатерии.
3. Диатомови водорасли. Encyclopædia Britannica. Възстановени от britannica.com.
4. MD Guiry & GM Guiry (2019). AlgaeBase. Световна електронна публикация, Национален университет на Ирландия, Голуей. Възстановено от algaebase.org.
5. Идентификация на фитопланктона. Диатоми и динофлагелати. Възстановена от ucsc.edu.
6. Хищници. Нова световна енциклопедия. Възстановено от newworldencyclopedia.org.
7. P. Kuczynska, M. Jemiola-Rzeminska & K. Strzalka (2015). Фотосинтетични пигменти в диатомите. Морски наркотици
8. Хищници. Чудо. Възстановени от ucl.ac.uk.
9. Диатомитна земя. Възстановени от diatomea.cl.
10. Силициев диоксид, диатомитна земя и скариди. Възстановено от balnova.com.
11. Л. Баглионе. Използване на диатомитна земя. Възстановено от tecnicana.org
12. Хищници. Възстановено от en.wikipedia.org.
13. А. Гай (2012). Нанотехнологични диатоми. Възстановени от nextnature.net.