BRAUNALGEN: EIGENSCHAFTEN, TAXONOMIE, LEBENSRAUM, FORTPFLANZUNG - BIOLOGIE - 2025

Die Braunalgen sind Eukaryoten. Seine charakteristische Farbe ergibt sich aus dem Vorhandensein des Carotinoids Fucoxanthin in Chloroplasten. Sie produzieren Laminarin als Reservesubstanz und können auch hässliche Tannine enthalten.

Die Phaeophyceae befinden sich im Phyllum Ochrophyta des Unterreichs Heterokonta innerhalb des Königreichs Protista. Sieben Ordnungen, 307 Gattungen und ungefähr 2000 Arten werden anerkannt.

Sargassum an einem Strand in Kuba. Autor: Bogdan Giușcă (Bogdan Giuşcă (Diskussion)), aus Wikimedia Commons

Die meisten Braunalgen leben in Meeresumgebungen. Es ist bekannt, dass nur acht Gattungen in Süßwasserkörpern vorhanden sind. Sie neigen dazu, in kühlen, unruhigen, luftigen Gewässern zu wachsen. Das Sargasos-Meer (Atlantik) verdankt seinen Namen den großen Artenmassen der Gattung Sargassum, die in seinen Gewässern wachsen.

In der Zellwand der Phaeophyceae wird eine große Menge Alginsäure produziert, die 70% des Gewichts der Algen ausmacht. Dieses Phycokolloid wird in der Industrie häufig als Stabilisator und Emulgator in Lebensmitteln, Medizin und Textilien verwendet. Die Welternte der Braunalgen erreicht drei Millionen Tonnen pro Jahr.

Eigenschaften

Braunalgen sind mehrzellige Organismen. Bei Macrocystis pyrifera reicht seine Größe von wenigen Millimetern bis zu mehr als 60 Metern oder mehr.

Zellwand

Die Zellen sind von einer Zellwand umgeben, die aus mindestens zwei Schichten besteht. Die innerste Schicht besteht aus Cellulosemikrofibrillen, die die Hauptstruktur bilden.

Die äußerste Schicht ist schleimig und besteht aus kolloidalen Substanzen, die als Phycokolloide bezeichnet werden. Dazu gehören Fucodiano (sulfatierte Polysaccharide) und Alginsäure. Die relative Menge beider Phycokolloide kann zwischen Arten, verschiedenen Pflanzenteilen und der Umgebung, in der sie wachsen, variieren.

In einigen Fällen kann die Zellwand Ablagerungen von Calciumcarbonat in Form von Aragonit (Padina pavonia) aufweisen.

Chloroplasten

Chloroplasten können eins bis viele sein. Die Form ist variabel, von laminar bis scheibenförmig oder linsenförmig.

Sie bestehen aus Gruppen von drei Thylakoiden, die durch eine Zonenlamelle miteinander verbunden sind. Sie haben vier Membraneinheiten. Die beiden äußersten Membranen sind das endoplasmatische Retikulum (ER).

Die Membranen der Chloroplastenhülle und die des endoplasmatischen Retikulums sind durch Tubuli verbunden. In einigen Gruppen ist die äußerste Membran des endoplasmatischen Retikulums mit der Kernmembran verbunden.

In diesen Plastiden sind Chlorophyll a, c ₁ und c ₂ vorhanden . Zusätzlich gibt es eine hohe Menge des Carotinoids Fucoxanthin zusammen mit Violaxanthin. Diese beiden letzten Pigmente sind für die braune Farbe dieser Algen verantwortlich.

In fast allen Gruppen gibt es Vertreter mit Pyrenoiden. Diese Strukturen sind Massen farbloser Proteine, die das für einige Phasen der Photosynthese notwendige Enzym enthalten.

Die Pyrenoide der Phaeophyceae befinden sich außerhalb des Chloroplasten. Sie enthalten eine körnige Substanz und sind von der Membran des mit dem Chloroplasten assoziierten endoplasmatischen Retikulums umgeben. Um das Pyromagnet bildet sich eine Bande von Reservepolysacchariden.

Florotannine (hässliche Tannine)

Braunalgen produzieren bestimmte Tannine, die sich in kleinen intrazellulären Einschlüssen befinden. Diese Flurotannine werden in den Dichthyosomen des Golgi-Apparats gebildet. Sie sind das Produkt der Polymerisation von Floroglucinol.

Diese Tannine enthalten keinen Zucker und sind stark reduzierend. Sie sind sehr adstringierend im Geschmack. Sie oxidieren schnell an der Luft und bilden Phycophaein, ein schwarzes Pigment, das trockenen Braunalgen ihre charakteristische Farbe verleiht.

Es wird vermutet, dass Florotannine ultraviolette Strahlung absorbieren können und Bestandteile von Zellwänden sind. Seine wichtigste Funktion ist der Schutz gegen Pflanzenfresser. Es ist bekannt, dass sie die Glucosidasen hemmen können, die von Gastropoden produziert werden, die sich von diesen Algen ernähren.

Thallus-Entwicklung

Der Thallus der Braunalgen ist relativ groß und komplex. Es können verschiedene Arten der Entwicklung auftreten:

-Diffuse : Alle Zellen im Pflanzenkörper können sich teilen. Es bilden sich einreihige, mehr oder weniger verzweigte Thallus (Ectocarpus).

-Apikal : Eine Zelle in apikaler Position teilt sich und bildet den Körper der Pflanze. Die Thallus sind dichotom abgeflacht oder flabeliert (Dictyota).

- Trikothal : Eine Zelle teilt sich und bildet ein Trichom nach oben und den Thallus nach unten (Cutleria).

- Meristem intercalary r: Die Zone der meristematischen Zellen teilt sich sowohl nach oben als auch nach unten. Der Thallus wird in Rhizoide, Stängel und Lamina unterschieden. Im Stiel kann es zu einer Dicke kommen, da sich das Meristemoid in alle Richtungen spaltet (Laminaria, Macrocystis).

- Meristodermis : Es gibt eine periphere Schicht, die parallel zum Thallus geteilt ist. Gewebe werden unterhalb der Meristodermis (Kortex) gebildet. Die Thalli sind dichotom, verjüngt und zentral dick (Fucus).

Lebensraum

Braunalgen sind fast ausschließlich marine. In Süßwasserkörpern wachsen nur wenige Arten von acht Gattungen.

Sie sind benthische Organismen (sie leben am Boden aquatischer Ökosysteme). Einige Arten der Gattung Sargassum sind pelagisch (sie entwickeln sich oberflächennah).

Süßwasserarten kommen auf der Nordhalbkugel vor, mit Ausnahme von Ectocarpus siliculosus. Diese kosmopolitische Art ist im Allgemeinen marine, wurde jedoch in Süßwasserkörpern in Australien gefunden.

Die marinen Phaeophyceae sind Bestandteile der Meeresflora an der Küste. Sie sind von subpolaren Bereichen bis zum Äquator verteilt. Seine größte Vielfalt findet sich in kalten Gewässern der gemäßigten Zone.

Seetang (meistens Laminariales-Arten) bilden in gemäßigten Zonen mit Ausnahme der Arktis sublitorale Wälder. Die pelagischen Arten von Sargassum bilden große Gebiete im bekannten Sargassosee im Atlantik.

Taxonomie und Unterklassen

Braunalgen wurden erstmals 1836 als Gruppe anerkannt. Der Botaniker WH Harvey trennte sie als Melanospermeae-Unterklasse der Algenklasse.

Später im Jahr 1881 erhielten sie die Klassenkategorie unter dem Namen Phaeophyceae. Später im Jahr 1933 teilte Kylin die Braunalgen in drei Klassen ein: Isogeneratae, Heterogeneratae und Cyclosporeae. Dieser Vorschlag wurde 1945 von Fristsch abgelehnt und erneut als nur eine Klasse betrachtet.

Derzeit sind die Phaeophyceae eine Klasse innerhalb des Phyllum Ochrophyta des Heterokonta-Unterreichs des Protista-Königreichs. Sie gelten als eine sehr alte Linie, die vor 150 - 200 Millionen Jahren entstanden ist.

Wahrscheinlich hatten die alten Braunalgen eine apikale Thallusentwicklung. Seine Schwestergruppen sind die Xanthophyceae und die Phaeothamniophyceae.

Mit Informationen aus molekularen Studien schlugen Silberfeld und Mitarbeiter 2014 vor, die Phaeophyceae auf der Grundlage der Unterschiede in den Topologien der phylogenetischen Bäume in vier Unterklassen zu unterteilen.

In ihnen werden 18 Orden und 54 Familien anerkannt. Es wurden ungefähr 2000 Arten beschrieben, die in 308 Gattungen verbreitet sind.

Die Unterklassen der Braunalgen sind wie folgt:

Discosporangiophycidae

Einreihiger und verzweigter filamentöser Thallus mit apikaler Entwicklung. Zahlreiche Chloroplasten ohne Pyrenoide. Es wird nur eine Bestellung mit zwei monogenerischen Familien vorgelegt.

Ishigeophycidae

Der Thallus ist verzweigt, rund oder foliose. Es ist pseudoparenchymal mit Medulla und Cortex. Apikale Entwicklung des Thallus. Discoide Chloroplasten und das Vorhandensein weniger Pyrenoide. Auf Befehl mit zwei Familien gegründet.

Dictyotophycidae

Sie haben filamentösen oder pseudoparenchymalen Thallus. Mit terminaler oder apikaler Entwicklung. Discoide Chloroplasten und Abwesenheit von Pyrenoiden. Es ist in vier Orden und 9 Familien unterteilt.

Fucophycidae

Es ist die größte Gruppe innerhalb der Braunalgen. Der Thallus ist zwischen den Gruppen sehr unterschiedlich. Die Art der Entwicklung des Ahnen-Thallus ist interkalar. Pyrenoide treten in einigen Vertretern aller Gruppen auf. Es wurde in 12 Orden und 41 Familien aufgeteilt.

Reproduktion

Braunalgen können sich sexuell oder asexuell fortpflanzen. Alle haben pyriforme Fortpflanzungszellen, die über Flagellen mobil sind.

Fortpflanzungszellen

Die Fortpflanzungszellen weisen zwei Flagellen auf, die lateral oder basal eingeführt werden. Einer ist auf den hinteren Pol der Zelle und der andere auf den vorderen Pol gerichtet. Das vordere Flagellum ist mit kleinen Filamenten bedeckt, die in zwei Reihen strukturiert sind.

Nahe der Basis der Flagellen befindet sich ein rötlicher Augenfleck. Augenflecken sind Fotorezeptoren, mit denen die Intensität und Richtung des Lichts erfasst werden kann. Dies erleichtert es der Zelle, sich zu bewegen, um die Photosynthese effizienter zu gestalten.

Dieser Augenfleck besteht aus Lipidkügelchen zwischen den Thylakoidbändern und der Chloroplastenhülle. Sie arbeiten wie ein konkaver Spiegel, der das Licht konzentriert. Wellenlängen zwischen 420 - 460 nm (blaues Licht) sind bei Braunalgen am effektivsten.

Asexuelle Reproduktion

Es kann durch Fragmentierung oder durch Vermehrung auftreten. Propagula sind spezialisierte Zellstrukturen mit apikalen Zellen. Diese Zellen teilen sich und bilden ein neues Individuum.

Es werden auch Zoosporen (bewegliche asexuelle Sporen) produziert. Diese werden in einem Sporangium produziert, aus dem die haploiden Zellen freigesetzt werden. Sie führen zur gametophytischen (haploiden) Generation.

Sexuelle Fortpflanzung

Dies kann auf Isogamie (gleiche Gameten) oder Anisogamie (verschiedene Gameten) zurückzuführen sein. Oogamie (unbeweglicher weiblicher und mobiler männlicher Gamet) kann ebenfalls auftreten.

Der Lebenszyklus ist haplodipontisch (abwechselnd diploide und haploide Erzeugung). Es kann isomorph (beide Generationen sind ähnlich) oder heteromorph (morphologisch unterschiedliche Generationen) sein. Je nach Gruppe kann der Gametophyt (haploide) oder der Sporophyt (diploid) überwiegen.

In einigen Gruppen, wie der Ordnung Fucales, ist der Lebenszyklus diplontisch (die haploide Phase ist auf die Gameten beschränkt).

Braunalgen haben zwei Arten von sexuellen Fortpflanzungsstrukturen. Einige sind multilokular, in Gametophyten und Sporophyten vorhanden und produzieren mobile Zellen. Andere sind unilokular, kommen nur in Sporophyten vor und produzieren bewegliche haploide Sporen.

Sexualhormone

Sexualhormone (Pheromone) sind Substanzen, die bei der sexuellen Fortpflanzung entstehen. In Braunalgen haben sie die Funktion, die explosive Entladung der männlichen Gameten aus den Antheridien durchzuführen. Sie ziehen auch die männlichen Gameten zu den weiblichen an.

Diese Hormone sind ungesättigte Kohlenwasserstoffe. Sie sind leicht flüchtig und hydrophob. Pro Zelle und Stunde werden nur sehr wenige Mengen freigesetzt.

Die Wahrnehmung von Pheromonen hängt mit ihrer hydrophoben Natur zusammen, die von der Empfängerzelle (männlicher Gamete) wahrgenommen wird. Die Anziehungskraft wirkt nicht größer als 0,5 mm von der weiblichen Gamete.

Füttern

Braunalgen sind autotrophe Organismen. Das Akkumulationsprodukt der Photosynthese ist Mannit. Die Langzeitreserveverbindung ist Laminarin (Glucanpolysaccharid).

Die Mannitkonzentration in den Zellen kann im Zusammenhang mit dem Salzgehalt des Mediums zunehmen oder abnehmen. Dies trägt zu den Osmoregulationsprozessen der Algen bei und ist offenbar nicht durch Photosynthese bedingt.

Die Photosynthesekapazität von Braunalgen wird durch blaues Licht stimuliert. Dieses Phänomen tritt nur in dieser Gruppe auf und verbessert die Effizienz bei der Abscheidung von Kohlendioxid. Dies könnte mit der Art der in Ihren Chloroplasten vorhandenen Pigmente zusammenhängen.

Verweise

1. Forster RM und MJ Dring (1994) Einfluss von blauem Licht auf die Photosynthesekapazität von Meerespflanzen aus verschiedenen taxonomischen, ökologischen und morphologischen Gruppen, europäisch. Journal of Phycology, 29: 21 & ndash; 27.
2. Lee R (2008) Phycology. Vierte Edition. Cambridge University Press, Großbritannien. 547 pp.
3. Reviers B, F Rousseau und S Draisma (2007) Klassifikation der Phaeophyceae von der Vergangenheit bis zur Gegenwart und aktuelle Herausforderungen. In: Brodie J und J Lewis. Entschlüsselung der Algen, der Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft der Algensystematik. CRC Press, London. P 267-284.
4. Silberfeld T., M. Racault, R. Fletcher, A. Couloux, F. Rousseau und B. De Reviers (2011) Systematik und Evolutionsgeschichte pyrenoidhaltiger Taxa in Braunalgen (Phaeophyceae), European Journal of Phycology, 46: 361-377.
5. Silberfeld T, F Rousseau und B De Reviers (2014) Eine aktualisierte Klassifikation von Braunalgen (Ochrophyta, Phaeophyceae). Cryptogamie, Algologie 35: 117 & ndash; 156.