Диатомовая водоросль

От / / Оставьте комментарий

Оглавление1 Диатомовые водоросли1.1 Диатомовые водоросли: общая информация1.2 Морфология и физиология1.3 Фотосинтез и метаболизм1.4 Эволюция и классификация1.5 Использование и значение1.6 Жизненная […]

'Водоросли', 'Диатомовые водоросли', Algae, Diatoms

Оглавление

Диатомовые водоросли

  • Диатомовые водоросли: общая информация

    • Диатомовые водоросли — это микроводоросли, обитающие в океанах, водных путях и почвах.  
    • Они составляют значительную часть биомассы Земли и вырабатывают до 50% кислорода.  
    • Раковины мертвых диатомовых водорослей могут залегать на глубине до полумили.  

  • Морфология и физиология

    • Диатомовые водоросли одноклеточные, встречаются в виде одиночных клеток или колоний.  
    • Размеры клеток варьируются от 2 до 2000 микрометров.  
    • Диатомовые водоросли имеют клеточную стенку из кремнезема, называемую фрустулой.  
    • Движение диатомовых водорослей происходит пассивно, но мужские гаметы имеют жгутики.  

  • Фотосинтез и метаболизм

    • Диатомовые водоросли преобразуют световую энергию в химическую путем фотосинтеза.  
    • Они обладают циклом образования мочевины, как и животные.  
    • Некоторые диатомовые водоросли имеют цианобактериальный эндосимбионт, который фиксирует азот.  

  • Эволюция и классификация

    • Диатомовые водоросли возникли около 150-200 миллионов лет назад.  
    • Они классифицируются как эукариоты и фитопланктон.  
    • Существуют различные системы классификации видов диатомовых водорослей.  

  • Использование и значение

    • Диатомовые водоросли используются для мониторинга окружающей среды и качества воды.  
    • Диатомовая земля используется в различных целях, включая фильтрацию воды и стабилизацию динамита.  

  • Жизненная стратегия и генетическая диверсификация

    • Диатомовые водоросли ежегодно цветут весной и осенью, что способствует повышению трофических уровней.  
    • Они имеют сложную жизненную стратегию и генетическую диверсификацию, насчитывающую около 200 000 видов.  

  • Морфология и структура

    • Диатомовые водоросли имеют различные формы ячеек, включая круглые, треугольные, квадратные и эллиптические.  
    • Их клеточные стенки состоят из кремнезема и могут быть сильно структурированы.  
    • Центральные диатомовые водоросли радиально симметричны, пеннатные — двусторонне симметричны.  

  • Силицирование и размножение

    • Клетки диатомовых водорослей заключены в кремнеземную клеточную стенку.  
    • Кремнезем синтезируется внутриклеточно и экструдируется на внешнюю поверхность клетки.  
    • Диатомовые водоросли делятся, образуя ауксоспоры, которые затем возвращаются к делению.  

  • Секвенирование генов диатомовых водорослей

    • Поиск механизма поглощения и отложения кремнезема  
    • Успехи Thalassiosira pseudonana и Cylindrotheca fusiformis  
    • Обнаружение силаффинов и их роль в осаждении кремнезема  

  • Филогенетические исследования

    • Связь переноса кремнезема с видами  
    • Структурные различия между пеннатными и центрическими диатомовыми водорослями  
    • Сохранение областей внутри вида  

  • Структура и функции белков-переносчиков кремнезема

    • Уникальность белков-переносчиков для диатомовых водорослей  
    • Дупликация или димеризация генов переноса кремнезема  
    • Роль силаффинов и длинноцепочечных полиаминов в осаждении кремнезема  

  • История и исследования клеточных стенок

    • Наблюдения за диатомовыми водорослями в 1703 году  
    • Идентификация кремнезема как основного компонента клеточной стенки  
    • Исследования процессов формирования клеточной стенки  

  • Поведение и жизненный цикл диатомовых водорослей

    • Неподвижность большинства видов  
    • Планктонные формы и их приспособления для удержания в воде  
    • Способность к передвижению и колониальному росту  

  • Размножение и размер клеток

    • Бесполое размножение путем бинарного деления  
    • Уменьшение размера клеток при вегетативном делении  
    • Половое размножение и образование ауксоспор  

  • Половое размножение и мейоз

    • Обязательная фаза в жизненном цикле диатомовых водорослей  
    • Образование гамет и слияние гамет с образованием зиготы  
    • Идентификация генов, участвующих в мейозе у диатомовых водорослей  

  • Подвижность сперматозоидов

    • Диатомовые водоросли в основном неподвижны  
    • Жгутиковые сперматозоиды у некоторых видов  
    • Центрические диатомовые водоросли: маленькие мужские гаметы с одним жгутиком, большие женские гаметы неподвижны  

  • Разложение под воздействием микробов

    • Бактерии ускоряют растворение кремнезема в диатомовых водорослях.  
    • Используют гидролитические ферменты для расщепления органического материала.  

  • Экология диатомовых водорослей

    • Широко распространены в океанах, пресной воде, почве и на влажных поверхностях.  
    • Доминируют в фитопланктоне в богатых питательными веществами водах.  
    • Ведут пелагический образ жизни, но некоторые обитают в поверхностных пленках или во влажных атмосферных условиях.  

  • Рост и влияние

    • Быстро растут при благоприятных условиях, доминируют в сообществах фитопланктона.  
    • Пресноводная диатомовая водоросль Didymosphenia geminata вызывает ухудшение состояния водоемов.  
    • При неблагоприятных условиях клетки диатомовых водорослей погружаются и выходят из верхнего смешанного слоя.  

  • Цикл цветения и спада

    • В открытом океане цветение диатомовых водорослей длится весной и в начале лета.  
    • Осеннее цветение вызвано нарушением летней стратификации и усвоением питательных веществ.  
    • Весеннее цветение прекращается из-за нехватки кремния.  

  • Причина успеха

    • Использование кремния для синтеза клеточных стенок.  
    • Кремний действует как буферный агент, способствуя превращению бикарбоната в растворенный CO2.  
    • Диатомовые водоросли имеют более высокие темпы роста, чем другие водоросли.  

  • Источники для сбора данных

    • Морские диатомовые водоросли можно собирать из воды и донных форм.  
    • Живые диатомовые водоросли часто встречаются на подводных растениях.  
    • Диатомовые водоросли можно вызвать в банке с водой и илом.  

  • Биогеохимия

    • Диатомовые водоросли извлекают кремниевую кислоту из поверхностных вод и возвращают ее после отмирания.  
    • Круговорот кремния в океане регулируется диатомовыми водорослями.  
    • Диатомовые водоросли доминировали в кремниевом цикле за последние 100 млн лет.  

  • Круговорот углерода

    • Диатомовые водоросли участвуют в биологическом перекачивании углерода.  
    • Диатомовый диоксид углерода влияет на круговорот углерода в океане.  

  • Антропогенный выброс CO2 и его поглощение океаном

    • Антропогенный выброс CO2 составляет почти 11 гигатонн в год.  
    • Поверхностный слой океана поглощает почти 2,5 гигатонн CO2.  
    • В морской воде бикарбонат и карбонат составляют почти 90% и <10% растворенного углерода соответственно.  

  • Роль диатомовых водорослей в углеродном цикле

    • Диатомовые водоросли выделяют 10-20 гигатонн CO2 в год.  
    • 0,1-1% органического материала оседает в виде частиц, перенося углерод в глубины океана.  
    • Оставшееся органическое вещество реминерализуется при дыхании.  

  • Цикл образования мочевины у диатомовых водорослей

    • Диатомовые водоросли имеют цикл образования мочевины, эволюционно связанный с животными.  
    • Цикл мочевины важен для обмена питательными веществами между митохондриями и цитоплазмой.  
    • Диатомовые водоросли могут переключаться на анаэробное дыхание в отсутствие кислорода и света.  

  • Таксономия диатомовых водорослей

    • Диатомовые водоросли классифицируются как класс или тип.  
    • Существует около 20 000 видов диатомовых водорослей.  
    • Классификация диатомовых водорослей пересматривается из-за новых молекулярных разработок.  

  • Современные классификации диатомовых водорослей

    • В 2019 году Adl и соавт. представили новую классификацию диатомовых водорослей.  
    • Диатомовые водоросли рассматриваются как тип, вводится класс Mediophyceae.  
    • Введены новые подвиды и классы для ряда изолированных родов.  

  • Изображения под сканирующим электронным микроскопом

    • Спиральная диатомовая водоросль Сурирелла  
    • Диатомовые водоросли Thalassiosira sp. на мембранном фильтре с размером пор 0,4 мкм  
    • Диатомовая водоросль Paralia sulcata  
    • Диатомовые водоросли Achanthes trinodis  
    • Отдельная клетка Bacillaria paxillifer  
    • Колониальная группа Bacillaria paxillifer  

  • Эволюция и летопись окаменелостей

    • Происхождение гетероконтных хлоропластов от хлоропластов красных водорослей  
    • Самые ранние известные ископаемые диатомовые водоросли датируются ранним юрским периодом  
    • Происхождение диатомовых водорослей связано с массовым вымиранием в конце пермского периода  
    • Диатомовые водоросли оказали значительное влияние на летопись окаменелостей с момента появления силицирования  

  • Отношение к пастбищам

    • Расширение лугопастбищных биомов увеличило приток растворимого кремния в океаны  
    • Успех диатомовых водорослей не связан с эволюцией из трав  
    • Разнообразие диатомовых водорослей в кайнозое было чувствительно к глобальной температуре  

  • Связь с климатом

    • Разнообразие диатомовых водорослей в кайнозое зависело от глобальной температуры  
    • Потепление океанов может привести к потере разнообразия диатомовых водорослей  

  • Метод исследования

    • Ископаемые остатки диатомовых водорослей обнаружены благодаря кремнистым усечениям  
    • Биостратиграфия диатомовых водорослей хорошо разработана в морских системах  
    • Диатомовые водоросли используются для палеоэкологических реконструкций климата четвертичного периода  

  • Изотопные записи

    • Диатомовые водоросли отмирают, их раковины превращаются в микрофоссилии  
    • Изотопные записи используются для изучения климата прошлого  
    • Суонн и Снеллинг использовали изотопные записи для документирования изменений в условиях фотической зоны Тихого океана  

  • Диверсификация и эволюция

    • Данные о меловом периоде ограничены, но наблюдается постепенная диверсификация видов  
    • Мелово-палеогеновое вымирание не оказало значительного влияния на эволюцию диатомовых водорослей  
    • В кайнозое не наблюдалось массового вымирания, но были периоды быстрого эволюционного изменения сообществ  

  • Генетика

    • В 2002 году получены первые сведения о генном репертуаре Phaeodactylum tricornutum  
    • В 2004 году секвенирован геном Thalassiosira pseudonana, в 2008 году — Phaeodactylum tricornutum  
    • Сравнение геномов показывает недавнюю эволюционную дивергенцию и быстрые темпы эволюции  
    • Эндосимбиотический перенос генов важен для понимания эволюции диатомовых водорослей  

  • Эволюция диатомовых водорослей

    • Диатомовые водоросли имеют последовательный переход от пластид красных водорослей к ядру красных водорослей и гетероконта-хозяина.  
    • Хромальвеоляты являются продуктом вторичного эндосимбиоза с зеленой и красной водорослями.  
    • Горизонтальный перенос генов также возможен независимо от эндосимбиотического события.  

  • Генетическая инженерия диатомовых водорослей

    • Используются модельные организмы Phaeodactylum tricornutum и Thalassiosira spp.  
    • Применяются различные методы молекулярной биологии для получения мутантов и трансгенных линий.  
    • Ген устойчивости к флеомицину/зеоцину используется как маркер селекции.  

  • Использование диатомовых водорослей

    • Диатомовая земля используется в палеонтологии для анализа морской среды.  
    • Диатомовые водоросли и их оболочки применяются в промышленности для тонкой полировки и фильтрации.  
    • Диатомит используется в нанотехнологиях и для производства различных материалов.  

  • Нанотехнологии и диатомовые водоросли

    • Диатомовые водоросли могут создавать микро- и наноразмерные структуры для различных устройств.  
    • Диатомовые водоросли могут быть использованы в солнечных элементах и для производства биотоплива.  

  • Судебная медицина и диатомовые водоросли

    • Анализ диатомовых водорослей используется для различения смерти от утопления.  
    • Диатомовые водоросли могут быть обнаружены даже в сильно разложившихся телах.  

  • История открытия диатомовых водорослей

    • Первые иллюстрации диатомовых водорослей появились в 1703 году.  
    • Первая официально идентифицированная диатомея была описана в 1783 году.  
    • Чарльз Дарвин пытался понять функциональную основу красоты диатомовых водорослей.  

Полный текст статьи:

Диатомовая водоросль

Нет связанных сообщений

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх