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Kategorie: Kieselalgen

Kieselalgen werden auch als Diatomeen bezeichnet und sind einzellige Lebewesen. Sie gehören zu den Algen und somit zu den Eukaryoten, also zu den pflanzlichen Lebewesen. Der Name der Kieselalge stammt von ihren Zellwänden, denn diese bestehen aus Kieselsäure. Sie sind vor 1,5 Milliarden Jahren entstanden und kommen im Meer, Süßwassergewässern und auf Steinen und Wasserpflanzen vor. Man erkennt sie als bräunliches Gewirr beispielsweise auf dem Boden eines Aquariums, wie auf dieser Abbildung.

Kieselalgen leben dort, wo sie genügend Licht bekommen. Sie betreiben Photosynthese, weshalb man in dem bräunen Gewirr manchmal kleine Luftbläschen erkennen kann. Bisher wurden um die 6000 Arten entdeckt, allerdings geht man davon aus, dass es bis zu 100.000 Arten gibt. Diese sind allerdings sehr schwer zu entdecken, da Kieselalgen nur bis zu 0,01 mm groß werden. Kieselalgen werden in zwei verschiedene Typen unterteilt. Die penannten und die zentrischen Kieselalgen. Die penannten Arten sind länglich. Sie besitzen Raphen, aus denen Zellplasma austritt und mit denen sie sich fortbewegen. Eine Raphe ist ein spaltförmiger Durchbruch an der Zellwand. Die zentrische Kieselalge ist rund. Sie besitzt, im Gegensatz zur pennanten Kieselalge, keine Raphen. Sie gilt als ursprünglich. Kieselalgen sind die Hauptnahrung für viele Planktonfresser. Sie sind Nahrungsgrundlage des tierischen Planktons. Sie gehören zur Gruppe der Stramenoplienen. Die Stramenoplienen umfassen überwiegend Organismen, die Photosynthese betreiben. Die verschiedenen Arten von Kieselalgen kann man an der Schale erkennen, denn sie hat unterschiedliche Feinheiten.[1]

[1] http://de.wikipedia.org/wiki/Kieselalgen

Aufbau

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Kategorie: Kieselalgen

Als wir im Geomar waren, haben wir aus einem klimatisierten Raum eine Platte erhalten. Die Platte enthielt kleine Behälter, die mit Meerwasser gefüllt waren. Diese haben wir uns unter einem Mikroskop angesehen. Es waren die Arten Thalassiosira eccentrica und Dytilum brightwellii, die auf Abbildung eins und zwei zu sehen sind.

Die Ditylum brigthtwellii hat eine längliche Form. Man konnte unter dem Mikroskop sehr gut die Dornen erkennen. Sie befinden sich jeweils am Ende der Zelle. Man konnte sogar die Chloroplasten sehen. Es sah so aus, als ob sie sich alle an einem bestimmten Platz versammeln würden. Bei der Thalassiosira eccentrica, die im Gegensatz zur Ditylum brightwellii rund ist, konnte man ebenfalls viele Details sehen. Hier hatten wir das Glück, sie aus beiden Perspektiven zu sehen. Also in der Gürtelbandperspektive und in der Schalenansicht. Bei der Gürtelbandperspektive sieht man die Zelle von der Seite und bei der Schalenansicht von oben. Man konnte sehen, dass die Thalassiosira zwei Schalen besaß, die aufeinander lagen. Die Linie, wo die zwei Hälften zusammentrafen, war an manchen Stellen ein wenig gewellt. Außerdem konnte man auch wieder sehr viele Chloroplasten erkennen, die gleichmäßig in der Zelle verteilt waren. Ebenfalls erblickten wir einen Zellkern.[1] Kieselalgen haben eine gläserne Schale, die aus Kieselsäure besteht. Die Kieselalge hat, wie jede Zelle, eine Zellwand. Der Unterschied ist nur, dass diese bei der Kieselalge in zwei Hälften aufgeteilt ist. Sie lebt also in einer Art von Gehäuse.[2] Die zwei Zellhälften nennen sich Hypotheka und Epitheka. Die Hypotheka ist der Boden der Zelle und ist nochmal in zwei weitere Begriffe aufgeteilt. Dies sind die Hypopleura und die Hypovalva. Der Unterschied zwischen diesen beiden ist, dass die Hypovolva die Schalenfläche ist und die Hypopleura das herumlaufende Gürtelband. Die Epitheka ist der Deckel der Kieselalge. Sie ist, genau wie die Hypotheka, nochmal in zwei weitere Begriffe unterteilt. Sie lauten Epivalva (Schalenfläche) und Epipleura (Gürtelband). Zusammengefasst nennt man die beiden Zellhälften Theken. Das Siliciumdioxid, welches sich in den Zellwänden befindet, macht die Zellwand sehr widerstandfähig. Selbst wenn sie eine sehr lange Zeit am Boden gelegen haben, sind ihre feinen Details immer noch vorhanden. Wenn die Siliciumverbindungen versteinert sind, bilden sie Diatomeenkalk. Der Diatomeenkalk dient zum Filtern und Schleifen. Die Schalen der Kieselalgen sind nicht zum Wachstum bestimmt. Sobald die Zelle anfängt zu wachsen, gehen die beiden Hälften auseinander.[3] Manchmal kommt es vor, dass bei der Teilung Zellen aneinander kleben bleiben und so lange Zellketten entstehen können. Die Zellen in so einer Kette arbeiten allerdings trotzdem für sich alleine und sind unabhängig voneinander. In jeder Alge befindet sich Chlorophyll, dass auch als Blattgrün bezeichnet wird. Das Chlorophyll sorgt dafür, dass die Algen ihre grüne Farbe erhalten. Bei der Kieselalge wurde dies allerdings von einem braunen Farbstoff überdeckt. Wie jede Zelle besitzt auch die Kieselalge im Inneren einen Zellkern und Zellplasma. Innerhalb der äußeren Plasmamembran befindet sich eine Kieselsäureschicht. Wenn sich zu wenig Kieselsäure in oder im Umfeld der Kieselalge befindet, hat sie keine Chance zu überleben. Sie benötigt immer ausreichen Kieselsäure.[4] Die Epitheka ist der Deckel der Kieselalge. Sie ist, genau wie die Hypotheka, nochmal in zwei weitere Begriffe unterteilt. Sie lauten Epivalva (Schalenfläche) und Epipleura (Gürtelband). Zusammengefasst nennt man die beiden Zellhälften Theken. Das Siliciumdioxid, welches sich in den Zellwänden befindet, macht die Zellwand sehr widerstandfähig. Selbst wenn sie eine sehr lange Zeit am Boden gelegen haben, sind ihre feinen Details immer noch vorhanden. Wenn die Siliciumverbindungen versteinert sind, bilden sie Diatomeenkalk. Der Diatomeenkalk dient zum Filtern und Schleifen. Die Schalen der Kieselalgen sind nicht zum Wachstum bestimmt. Sobald die Zelle anfängt zu wachsen, gehen die beiden Hälften auseinander.[5] Manchmal kommt es vor, dass bei der Teilung Zellen aneinander kleben bleiben und so lange Zellketten entstehen können. Die Zellen in so einer Kette arbeiten allerdings trotzdem für sich alleine und sind unabhängig voneinander. In jeder Alge befindet sich Chlorophyll, dass auch als Blattgrün bezeichnet wird. Das Chlorophyll sorgt dafür, dass die Algen ihre grüne Farbe erhalten. Bei der Kieselalge wurde dies allerdings von einem braunen Farbstoff überdeckt. Wie jede Zelle besitzt auch die Kieselalge im Inneren einen Zellkern und Zellplasma. Innerhalb der äußeren Plasmamembran befindet sich eine Kieselsäureschicht. Wenn sich zu wenig Kieselsäure in oder im Umfeld der Kieselalge befindet, hat sie keine Chance zu überleben. Sie benötigt immer ausreichen Kieselsäure.[6]

[1] Eigene Beobachtungen aus dem Geomar

[2] http://www.drta-archiv.de/wiki/pmwiki.php/AlgenAlgenarten/Kieselalgen

[3]http://www.3sat.de/page/?source=/nano/glossar/kieselalgen.htm

l [4]http://www.sofatutor.com/biologie/viedeos/kieselalgen

[5]http://www.3sat.de/page/?source=/nano/glossar/kieselalgen.html

[6]http://www.sofatutor.com/biologie/viedeos/kieselalgen

Bedeutung

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Kategorie: Kieselalgen

Die Kieselalgen (Abbildung 1) sind die bedeutendsten Biomasse- und Sauerstoffmasseproduzenten. Da Kieselalgen Chloroplasten haben, betreiben sie auch Photosynthese und machen somit einen erheblichen Teil der Sauerstoffproduktion aus. Sie wandeln Treibhausgas und Kohlendioxid in organische Stoffe um.

Um Photosynthese zu betreiben, brauchen sie Licht und Kohlendioxid. Dies bekommen sie, indem sie an der Oberfläche Kohlenstoff in Form von Kohlendioxid und Bikarbonat aufnehmen. Dadurch reduzieren sie den CO2 Gehalt an der Oberfläche nahe dem Wasser, welches dann wieder neues CO2 aus der Atmosphäre aufnehmen kann.[1]

Wenn die Kieselalge stirbt, sinkt sie zum Teil nach unten und nimmt einen Teil des Kohlenstoffs mit, das nennt man die biologische Pumpe. In der Blütezeit des Planktons, im Frühjahr, vermehrt es sich so stark, dass der Kohlendioxidgehalt des obersten Meeresstockwerkes um bis zu 30% gesenkt wird. Da zwischen Ozean und Atmosphäre ein Gleichgewicht im Kohlendioxidgehalt herrscht, nimmt der Ozean CO2 aus der über ihm liegenden Luftschicht auf. Durch das hohe Nahrungsangebot für Krill und Krebstierchen vermehren sie sich und die wiederum werden von Fischen und Walen gegessen. Die Ausscheidungen dieser Tiere verklebt nun mit abgestorbenen und nicht aufgefressenen Algen. Das was jetzt in die Tiefe des Ozeans rieselt, nennt man Meeresschnee oder „marine snow“. Ein Teil von dem Meeresschnee wird von Bakterien abgebaut und wieder zu CO2 verarbeitet.[2] Immerhin, ein Teil lagert sich am Meeresboden in Sedimenten ab, wo jährlich 0,1 bis 0,2 Milliarden Tonnen dauerhaft verbleiben können und ist somit für längere Zeit aus dem Kohlenstoffkreislauf raus. Dieser Kreislauf könnte für uns Menschen eine große Rolle spielen, denn wenn die Klimaveränderung einen Einfluss auf die Population der Algen hervorruft, kann der Kreislauf darunter leiden.[3] Kieselalgen gehören zu den Nahrungsgrundlagen für zahlreiche tierische Organismen im Meer. Das Phytoplankton bildet den Grundstock der Nahrungskette im Meer. Die Diatomeen werden in der Regel von Ruderfußkrebsen gefressen. Diese sind wiederum die Futterbasis für höhere Stufen der Nahrungskette, z.B. für Fische. Forschern fällt auf, dass nicht alle Massen der Kieselalgen konsumiert werden. Vor allen Dingen im Frühjahr werden wenige gefressen, die dann zu Boden sinken. Der maritimen Nahrungskette fehlt deshalb ein wichtiger Teil ihrer potenziellen Ressourcen. Das könnte daran liegen, dass ein Teil der Einzeller in der Lage sind im Ozean chemische Substanzen zu produzieren, die schädigend für ihre Fressfeinde sind. Dies passiert vor allem im Frühjahr, wenn sie in Massen vorkommen. Denn dann müssen sich nämlich die Fressfeinde von Kieselalgen mit den chemischen Stoffen ernähren. Durch die Wirkung der chemischen Abwehrstoffe können sie nicht die optimale Zahl an Nachkommen hervorbringen, die nach dem Verzehren zu erwarten wären. Dadurch sind die Kieselalgen wiederum vor ihren Fressfeinden geschützt. Auch Menschen profitieren von den Kieselalgen. Sie liefern Wissenschaftlern wichtige Informationen über Klima- und Umweltbedingungen. Die Nanotechnik interessiert sich an der Bewegung der Kieselalge. Auch die Lebensmittelindustrie interessiert sich für die Kieselalge, da sie Omega-3-Fettsäuren enthält. Dies stärkt das Nervensystem der Menschen.[4] Bei der Entdeckung des Dynamits durch Alfred Nobel war die Kieselalge auch sehr bedeutend für den Menschen. Wenn Kieselalgen absterben, bleibt ihre feste Hülle erhalten und sinkt auf den Meeresboden. Das was sich auf dem Meeresboden festsetzt, nennt man Kieselgur, welches auf Abbildung acht im getrockneten Zustand zu sehen ist. Dies trug maßgeblich zur Entdeckung des Dynamits bei.[5] Der nötige Sprengstoff Nitroglyzerin wurde schon drei Jahre zuvor von Ascanio Sobrero entdeckt. Dieser war allerdings sehr stoß- und feuerempfindlich und daher nicht praxistauglich. Um die Gefährlichkeit des Sprengstoffes zu vermindern, experimentierte Nobel erfolglos mit verschiedenen Zusatzstoffen. Im Jahre 1866 kam es bei einem Transport von Nitroglyzerin zu einem Zwischenfall: Durch ein undichtes Transportgefäß tropfte reines Nitroglyzerin auf die mit Kieselgur ausgepolsterte Ladefläche des Transportwagens. Durch die entstandene Masse gelang Nobel die Entdeckung des Dynamits. Die Geschichte ist nicht bewiesen, aber die wichtige Rolle der Kieselalge ist unumstritten.[6]                    

[1] http://nat-meer.geomar.de/OzeanOnline/co2/co2.htm           

[2] http://de.wikipedia.org/wiki/Kieselalgen 

[3] http://www.wissenschaft-im-dialog.de/projekte/wieso/artikel/beitrag/wie-viel-kohlendioxid-gelangt-jaehrlich-in-die-atmosphaere-und-welcher-anteil-davon-wird-in-land-un/                                                                                         

[4] http://www.mpg.de/486902/pressemitteilung20040526                                                                              

[5] http://www.sofatutor.com/biologie/videos/kieselalgen                                                                                   

[6] http://de.wikipedia.org/wiki/Dynamit

Vermehrung

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Kategorie: Kieselalgen

Kieselalgen vermehren sich meist ungeschlechtlich durch Zellteilung. Dabei wird der Zellkern in der so genannten Kernteilung (Mitose) geteilt. Die Schale der Kieselalgen besteht aus zwei ineinanderpassenden Hälften, wie bereits im Aufbau näher beschrieben wurde. Zur Vermehrung bildet jede Hälfte ein identisches Gegenstück. Wenn diese gebildet wurden, beginnt sich die Kieselalge zu teilen.[1] Bei jeder Teilung bildet die kleinere Hälfte der Schale eine neue Innenschale. Dadurch wird die Kieselalge bei jeder Teilung kleiner. Irgendwann ist sie zu klein um sich weiter zu teilen. Dann vermehrt sie sich durch geschlechtliche Vermehrung, um überleben zu können. Dazu nutzt sie die Meiose. Die Meiose ist eine Zellteilung der Geschlechtszellen, bei der der doppelte Chromosomensatz auf einen einfachen Chromosomensatz reduziert wird. Sie lässt sich in Meiose I und Meiose II einteilen. Am Ende dieser beiden Phasen gehen aus einer Mutterzelle vier Tochterzellen hervor. [2]

Auf diesem Schaubild ist die Vermehrung der Kieselalge zu erkennen. Anfangs wird sie immer kleiner, bis sie schließlich zu klein ist, um sich weiter zu teilen. Dann vermehrt sie sich durch sexuelle Fortpflanzung. Zur Befruchtung öffnen sich die die Schalen der Mutterzellen ein wenig oder ganz. Dann verschmelzen die Ei- und Samenzellen zu der so genannten Zygote. Diese vergrößert sich stark und bildet dann neue, stark vergrößerte Erstlingszelle. Danach vermehrt sich die Kieselalge wieder asexuell durch Zellteilung und wenn sie wieder zu klein ist wieder durch sexuelle Fortpflanzung. Es ist also ein sich immer wiederholender Kreislauf.[3] Dabei gibt es einen Unterschied in der Fortpflanzung von zentrischen und pennanten Kieselalgen. Die zentrischen vermehren sich durch so genannte Oogamie. Das bedeutet, dass eine sich nicht fortbewegende Eizelle durch eine kleinere, sich fortbewegende Samenzelle befruchtet wird. Bei pennanten Kieselalgen dagegen sind die männlichen und weiblichen Keimzellen gleich groß. Forscher entdeckten allerdings, dass es bei manchen Arten zu keiner Größenabnahme während der ungeschlechtlichen Fortpflanzung kommt. Dies ist teilweise durch eine seltenere Teilung der größeren Tochterzelle zu erklären. Eine vollständige Erklärung gibt es aber bis heute nicht.[4]

[1]http://de.wikipedia.org/wiki/Kieselalgen

[2]http://nat-meer.geomar.de/OzeanOnline/diatom/diatom.htm

[3] http://nat-meer.geomar.de/OzeanOnline/diatom/diatom.htm

[4] Literatur: Kalbe: Kieselalgen