PHYKOLOGIE: GESCHICHTE, STUDIEN- UND FORSCHUNGSGEBIET - BIOLOGIE - 2025

Die Phykologie oder Algologie ist die wissenschaftliche Disziplin, die die Algen untersucht, wobei der Schwerpunkt auf der Untersuchung ihrer Photosynthesemechanismen, der Produktion von Toxinen und systematischen Industrieprodukten liegt.

Algen sind eine polyphyletische Gruppe (ohne einen gemeinsamen Vorfahren) von photosynthetischen Organismen, die in der Zellwand vorhanden sind. Diese Gruppe umfasst einzellige Individuen (Cyanobakterien oder Blaualgen) und mehrzellige Individuen. Ebenso sind sowohl prokaryotische als auch eukaryotische Zellen enthalten.

Mit Algen im Labor hergestellter Biokraftstoff. Quelle: Honeywell, über Wikimedia Commons

Die Fikologie begann im antiken Griechenland mit den Werken von Theophrastos und Dioscorides. Algen galten lange Zeit als Pflanzen, weshalb sie hauptsächlich von Botanikern untersucht wurden.

Linnaeus war der erste, der den Namen Alge verwendete, um diese Gruppe von Organismen zu definieren, obwohl er auch einige Bryophyten umfasste. Es ist jedoch im neunzehnten Jahrhundert, als die Fikologie als Disziplin gilt, da die Struktur der Algen besser bekannt ist.

In diesen Jahren leisteten große Fikologen wie Stackhouse, Lamouroux und Kützing wichtige Beiträge zur Biologie und Klassifizierung von Algen. Seine Arbeiten basierten hauptsächlich auf der Untersuchung der Anatomie und des Lebenszyklus dieser Organismen.

Unter den Studienbereichen in der Phykologie sticht die Forschung zu "roten Gezeiten" hervor, die durch das exponentielle Wachstum von Mikroalgen verursacht wird. Diese Organismen produzieren Toxine, die Fische und Schalentiere vergiften und sich negativ auf die Fischereiindustrie und die öffentliche Gesundheit auswirken.

Geschichte

Menschliche Zivilisationen an der Küste entwickelten eine wichtige Verbindung zu Algen. Die Mapuche in Chile nehmen Algen in ihre mythologische Symbolik auf. Die Chinesen sind ihrerseits die ersten, die schriftliche Hinweise auf diese Organismen hinterlassen.

Die Phykologie oder Algologie als Wissenschaft hat ihren Ursprung hauptsächlich in der westlichen Kultur und ihre Entwicklung ist mit der Geschichte der Botanik verbunden. Wir können vier Phasen innerhalb seiner historischen Entwicklung erkennen.

Das antike Griechenland bis zum Ende des 18. Jahrhunderts

Die ersten, die den Begriff Phykos (Meerespflanzen) für Algen verwendeten, waren die Griechen Theophrastus und Dioscorides. Später wurde aus diesem griechischen Namen der römische Begriff Fucus abgeleitet, um diese Organismen zu benennen.

Während des 16. und 17. Jahrhunderts wurden nicht viele Studien auf dem Gebiet der Fikologie durchgeführt. Der tschechische Botaniker Von Zalusian (1592) schloss Algen sowie Pilze, Flechten und Seekräuter in die Musci-Gruppe ein. Von Zakusian betrachtete diese Gruppen aufgrund der Schwierigkeit, sie zu klassifizieren, als "Ruda et Confusa" (schwierig und verwirrend).

Ein anderer Botaniker, der in den Anfängen der Fikologie Beiträge leistete, war Gaspar Bauhin in seiner Arbeit Prodromus theatri botánica (1620). Der Autor klassifizierte verschiedene Pflanzengruppen als Algen wie Moose und Schachtelhalme (Equisetum).

Im Jahr 1711 beschrieb der französische Ferchault de Reaumur die sexuellen Strukturen einer Algenart. Dies war ein wichtiger Beitrag zur Algologie, obwohl Botaniker wie Samuel Gottlieb weiterhin der Ansicht waren, dass Algen durch Parthenogenese reproduziert werden.

Linnaeus nahm Algen in Kryptogamen (kernlose Pflanzen) in sein sexuelles Klassifizierungssystem auf (1735). Später, 1753, beschrieb er die Gattung Fucus, und dort begann die Gruppe eine bessere Definition zu haben.

1800 bis 1880

Die Verwendung besserer optischer Mikroskope brachte große Fortschritte in der Phykologie. In dieser Zeit wurden die meisten Hauptgruppen von Algen, wie sie heute bekannt sind, definiert.

Der Schweizer Pierre Vaucher war in seiner Arbeit Histoire des Conferves de'eau Douce (1803) der erste, der die Sexualität von Algen deutlich demonstrierte. Aus dieser Arbeit werden die Algen als Gruppe erkannt und die Algologie beginnt sich zu konsolidieren.

John Stackhouse. Quelle. Google Books über Wikimedia Commons

Es wird angenommen, dass der Engländer John Stackhouse die Fikologie in eine wissenschaftliche Disziplin verwandelt hat. Im Jahr 1801 untersuchte Stackhouse die Keimung der Zygote von Fucus-Arten und stellte fest, dass sie zu verschiedenen Gattungen gehörten.

Später schlug der französische Botaniker Jean Lamouroux 1813 ein Klassifizierungssystem für Algen vor. In seinen Arbeiten beschrieb er eine große Anzahl von Arten und definierte drei große Gruppen (rote, braune und grüne Algen).

Unter den großen Phykologen der Zeit stechen die Schweden CA Agardh und sein Sohn JG Agardh hervor, die die Morphologie von Algen untersuchten. JG Agardh schlug eine Klassifizierung von Meeresalgen anhand ihrer anatomischen Eigenschaften vor.

Ein weiterer prominenter Algologe war der Deutsche Friedrich Kützing, der zahlreiche Abhandlungen zur Fikologie veröffentlichte, in denen er verschiedene Arten beschrieb. Bei seiner Forschung berücksichtigte er hauptsächlich die Anatomie dieser Organismen.

Von 1880 bis Anfang der 1950er Jahre des 20. Jahrhunderts

Während des größten Teils dieser Zeit galt die Phykologie als Zweig der Botanik, und Algen wurden in die Abteilung Thallophyta (Plantae) aufgenommen. Die Untersuchung der Lebenszyklen vieler Arten wurde ebenfalls durchgeführt, wodurch die verschiedenen Gruppen klarer definiert werden konnten.

Der italienische Fikologe Giovanni de Toni arbeitete 35 Jahre lang an seiner Arbeit Sillete Algarín, die 1924 veröffentlicht wurde. Diese Arbeit sammelt das gesamte Wissen über die Systematik der Algen, das bisher existierte.

Darüber hinaus wurde die Meeresfikologie geboren, die sich auf die Untersuchung von Algen in Meeren und Ozeanen spezialisiert hat. In dieser Zeit wurden Expeditionen entlang verschiedener Küsten der Welt gestartet, um diese Organismen zu klassifizieren.

Moderne Phase

In den 50er Jahren (20. Jahrhundert) gab es dank der Entwicklung von Raster- und Transmissionselektronenmikroskopen einen großen Fortschritt in der Phykologie. Dies ermöglichte es, Aspekte der Physiologie, Zellbiologie und Ökologie der verschiedenen Algengruppen zu untersuchen.

In den 1970er Jahren änderte sich der systematische Ansatz zur Fikologie aufgrund der Verwendung molekularer Techniken. Es konnte festgestellt werden, dass Algen eine polyphyletische Gruppe sind (sie haben keinen gemeinsamen Vorfahren). So befanden sich Cyanobakterien innerhalb von Bakterien und den anderen Algengruppen im Königreich Protista.

Derzeit ist die Fikologie eine konsolidierte Disziplin, und es gibt zahlreiche Forscher in ihren verschiedenen Studienbereichen.

Forschungsbereich

Die Phykologie ist die Disziplin, die sich der Erforschung von Algen widmet. Es wird nicht nur auf eine taxonomische Kategorie bezogen (aufgrund der Herkunft dieser Gruppe), sondern wird auch weiterhin für praktische Zwecke verwendet.

In Algen finden sich sowohl prokaryotische als auch eukaryotische Zellen, von denen die meisten photosynthetisieren. In der Gruppe der Eukaryoten sind Algen Talophyten (Pflanzen mit Thallus), deren primäres photosynthetisches Pigment Chlorophyll a ist.

Roter Seetang. Quelle: Ed Bierman, über Wikimedia Commons

Die Phykologie untersucht die morphologischen und anatomischen Eigenschaften der verschiedenen Algengruppen. Darüber hinaus befasst es sich mit der Erforschung der Evolutionsprozesse dieser Organismen, einschließlich verschiedener Aspekte wie der Evolution des Chloroplasten und der Photosynthesemechanismen.

Auf dem Gebiet der Physiologie und Biochemie haben sich Phykologen der Erforschung der sogenannten „roten Gezeiten“ gewidmet. Dies bezieht sich auf das exponentielle Wachstum bestimmter Mikroalgen, die Phykotoxine produzieren, die für die Meeresfauna und den Menschen toxische Organismen sind.

In der Algologie wird das Wissen über die Rolle von Algen in den Ökosystemen, in denen sie vorkommen, in Betracht gezogen. Dieses Thema ist für die Wissenschaft von großer Bedeutung, da diese Organismen die wichtigsten Sauerstoffproduzenten auf dem Planeten sind.

Andererseits sind Algen für den Menschen als Nahrung und als Grundlage für die Herstellung von Industrieprodukten nützlich. Daher untersucht die Phykologie auch potenziell nützliche Arten sowie die effizientesten Methoden zur Verwendung von Algen.

Aktuelle Forschungsbeispiele

Die Fikologie als Disziplin umfasst verschiedene Bereiche, die für Forscher von Interesse sind. Derzeit sind diejenigen hervorzuheben, die sich auf Physiologie, Toxinproduktion, Industrieprodukte und Systematik beziehen.

Photosynthesemechanismen

Es wurde vermutet, dass sich die Chloroplasten von Algen aus endosymbiotischen Cyanobakterien entwickelten. Die Forschung auf diesem Gebiet konzentriert sich auf die Informationstransportmechanismen, die die Teilung und den Metabolismus von Chloroplasten steuern.

Im Jahr 2017 wurde eine Studie an Cyanobakterien und anderen Algengruppen durchgeführt. Auf diese Weise wurden die Mechanismen des Sauerstoffverbrauchs untersucht, da Überschüsse dieses Elements in Zellen oxidative Schäden verursachen können.

Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass in Cyanobakterien ein Enzym aktiviert wird, das die Zelle vor hohen Lichtintensitäten schützt. Bei anderen Spezies wurden biochemische Strategien beobachtet, die Zellen unempfindlich gegenüber überschüssigem O _{2 machen} .

Phykotoxine

Die Produktion von Phykotoxinen kann die sogenannten "roten Gezeiten" erzeugen, die große ökologische und ökonomische Auswirkungen haben. Aus diesem Grund hat sich die Phykologie auf die Untersuchung dieser Verbindungen konzentriert.

Es wurden verschiedene Untersuchungen durchgeführt, um festzustellen, wie diese Phykotoxine in verschiedenen Organismen, einschließlich Menschen, wirken. Im Jahr 2018 untersuchten spanische Forscher die von Mikroalgen produzierten Toxine sowie die Wirkmechanismen und Symptome, die sie beim Menschen produzieren.

Rote Flut. Quelle: NOAA, über Wikimedia Commons

Biokraftstoffe

Die Phykologie hat in den letzten Jahren dem Bereich der Biokraftstoffe besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Zahlreiche Untersuchungen werden zu biologischen und angewandten Aspekten von Algen durchgeführt, die möglicherweise verwendet werden können.

Eine Überprüfung der Aussichten für die Verwendung von Algen als Biokraftstoffe (durchgeführt 2017) zeigt, dass die wichtigsten Herausforderungen im technologischen Bereich liegen. Sie konzentrieren sich hauptsächlich auf eine hohe Biomasseproduktion sowie auf geeignete Wachstumsbedingungen.

Schwermetalle

Einige Algengattungen wie Cladophora (Grünalgen) und Fucus (Rotalgen) sind schwermetalltolerant. In diesem Sinne werden Studien durchgeführt, um die Menge an Metallen zu bestimmen, die diese Organismen enthalten können.

Aus den erhaltenen Informationen wurden Simulationsmodelle zum Verhalten der Schwermetallkontamination in Gewässern erstellt.

Systematisch

Die Phykologie hat der systematischen Untersuchung von Algen große Bedeutung beigemessen. Dieses Gebiet hat sich hauptsächlich auf die Untersuchung der Beziehung von Algen zueinander und ihrer Wirkung auf andere Organismen konzentriert.

In diesem Sinne waren molekulare Techniken sehr wichtig, um diese Beziehungen zwischen Organismen zu definieren.

Kürzlich wurden die Gletscheralgen Grönlands untersucht, die zur Gruppe der Chlorophytas (Grünalgen) gehören. Es wurde festgestellt, dass dies die Algen sind, die am meisten mit Pflanzen verwandt sind, und dass ihre Ökologie dazu beitragen kann, die Besiedlung der terrestrischen Umwelt durch Pflanzen besser zu verstehen.

Verweise

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