Algen
Algen (Phycophyta)
Algen sind kernhaltige (eukaryotische), photoautotrophe ein- oder vielzellige Thallophyten1 mit Fortpflanzungszellen (Gameten, Sporen), die meist begeißelt sind. Sie können praktisch überall leben, wo Licht und Feuchtigkeit verfügbar ist. Man findet sie in Teichen, Seen und Flüssen, auf feuchtem Boden oder Holz und in den lichtdurchfluteten Zonen der Meere, aber auch auf Schneefeldern und Gletschern der Antarktis und in den heißen Thermalquellen im Yellowstone Nationalpark, Wyoming. Sie bewohnen den Grund der Gewässer als Benthos2 oder schweben im Wasser als Plankton3.
Es gibt ca. 40 000 Arten.
Ihre Chloroplasten enthalten meist Pyrenoide4, als Photosynthesepigmente stets Chlorophyll a und meist noch einen weiteren Chlorophylltyp (Chlorophylltyp: abhängig von den Seitenketten, die am Molekülzentrum hängen), daneben unterschiedliche akzessorische Pigmente. Algen enthalten immer Chlorophyll, das aber bei den nicht grüngefärbten Algen durch rote, braune und blaue Farbstoffe überdeckt sein kann.
Bei den Chlorophyta und Rhodophyta werden die Chloroplasten, wie bei den höheren Pflanzen, von einer Doppelmembran umhüllt, bei den Chromphyta, Haptophyta und Cryptophyta von zwei Doppelmembranen, bei den Euglenophyta und Dinophyta von drei Membranen. In der Photosynthese ist der Elektronendonator Wasser, dabei wird Sauerstoff freigesetzt. Als Reservepolysaccharide treten u. a.
Stärke und Florideenstärke (Florideen: ursprüngliche Bezeichnung für Rotalgen) auf.
Viele Einzeller und die meisten Gameten haben eine, zwei oder mehrere Geißeln, die als Zug- oder Schleppgeißeln, als glatte Peitschen- oder als mit Flimmerhaaren besetzte Flimmergeißeln ausgebildet sind, die gleich lang (isokont) oder verschieden lang (heterokont) sein können.
Bei den Algen werden innerhalb der einzelnen Entwicklungslinien verschiedene Organisationstyp unterschieden:
a) amöboide (=rhizopodiale) Stufe: einzellige nackte Algen, die Pseudopodien5 bilden.
b) monadale Stufe: begeißelte Einzeller (Flagellaten), häufig mit Augenfleck und kontraktilen Vakuolen.
c) capsale Stufe: Einzeller ohne oder mit reduzierten Geißeln und gallertiger Zellwand; können mehrzellige Kolonien bilden.
d) coccale Stufe: unbegeißelte Einzeller mit fester Zellwand; Tendenz zur Kolonienbildung.
e) trichale Stufe: Mehrzeller mit einkernigen Zellen; bilden unverzweigt oder verzweigte Fäden.
f) siphonale Stufe: Einzeller mit vielkerniger Zelle.
g) siphonocladiale Stufe: Mehrzeller mit mehrkernigen Zellen.
h) plectenchymatische Stufe: Mehrzeller, deren Zellfäden verfilzt oder verflochten sind (Flechtthallus).
i) Gewebethallus--Stufe: Mehrzeller mit echtem Gewebe.
Die Algen sind das Phytoplankton in Süßwasser und Meer und das wichtigste Glied in der Nahrungskette der Meere und Seen.
Sie sind dort die wichtigsten Primärproduzenten und Sauerstofflieferanten und man schätzt, dass 90% der gesamten Photosynthese und der Freisetzung von Sauerstoff in den Meeren stattfinden.
Es gibt folgende Algentypen:
Rhodophyta (Rotalgen);
Dinophyta;
Haptophyta;
Chromophyta;
Chlorophyta (Grünalgen);
Diatomeen, Bacillariophyta (Kieselalgen);
Phaeophyta (Braunalgen);
Cyanophyta (blaugrüne Algen).
Die Wissenschaft von den Algen nennt man auch Phykologie (griechisch phykos: Seetang) oder Algologie (lateinisch alga: Tang).
Blaugrüne Algen (Cyanobakterien)
Blaugrüne Algen werden heute Cyanobakterien genannt, weil sie wie Bakterien keine Kernmembran besitzen. Ihre Farbe schwankt zwischen blaugrün und rot violett. Sie hängt ab von den Mengenanteilen der beiden Photosynthesepigmente c-Phycocyanin (blau) und c-Phycoerythrin (rot), die meist die Farbe des Chlorophylls (nur a-Chlorophyll) überdecken.
Wie Bakterien sind Cyanophyten allgegenwärtig: Sie kommen in typischen Lebensräumen im Wasser und an Land ebenso vor wie unter Extrembedingungen in heißen Quellen (bei Temperaturen bis zu 160░C) und in Felsspalten in der Wüste. Fossilien, die wahrscheinlich versteinerte Cyanophyten darstellen, hat man in Gestein gefunden, das 2,5 bis 2,8 Milliarden Jahre alt ist. Vermutlich sorgten Cyanophyten dafür, dass die Uratmophäre nach und nach immer sauerstoffhaltiger wurde. In flachen tropischen Gewässern wachsen sie in übereinanderliegenden Matten, Stromatolithen,
Manche Süßwasser-Planktonformen der Cyanobakterien, die sich unter günstigen Bedingungen als Algenblüte stark vermehren, scheiden Giftstoffe aus, die Tiere töten können
Rotalgen (Rhodophyta)
Die Rotalgen sind eine natürlich, einheitliche Entwicklungsgruppe, die sich parallel zu den übrigen Algen entwickelt hat. Sie unterscheiden sich von diesen durch ihre Pigmentausstattung, das Fehlen jeglicher begeißelter Fortpflanzungskörper, den Generationswechsel und die charakteristische Karpogone.
Der Lebensraum der Rotalgen ist fast ausschließlich das Meer.
Viele von ihnen sind sehr schön strukturiert. Wie die Cyanophyta enthalten sie keine Chlorophyll b, sondern besonders blaue (Phykocyan) und rote (Phykoerythin) Pigmente. Ein charakteristisches Kennzeichen der meisten Rotalgenarten sind dünne Verbindungen zwischen den Zellen, die durch unvollständige Zellteilung entstehen. Die Fortpflanzungszellen der Rotalgen besitzen keine Flagellen (geißelartigen Fortsätze zur Fortbewegung). Die Kalkrotalgen enthalten in ihren Zellwänden Calcit, eine Form des Calciumcarbonats. Wichtig sind diese kalkhaltigen Algen für den Aufbau der Korallenriffe: Sie bilden neue Kalksubstanz und lagern sich darin mit anderen Lebewesen zusammen.
Die Zellwände bestimmter Rotalgen sind die einzige Quelle für zwei wirtschaftlich bedeutsame Polysaccharide, nämlich für Agar und Karrageen. Beide Verbindungen sind chemisch eng verwandt und wirken als Emulgatoren, Stabilisatoren und Gelbinder. Besonders bekannt ist der Agar, der zur Herstellung von Nährböden für Mikroorganismen dient. Karragen wird bei der Herstellung von Milchprodukten verwendet, aber auch in der kosmetischen und pharmazeutischen Industrie sowie der Druck- und Textilindustrie. Mehrere Rotalgen sind in verschiedenen Ländern (insbesondere in Japan) ein wichtiger Bestandteil der Ernährung.
Grünalgen (Chlorophyta)
Sie besitzen Chlorophyll a und b, ihre Nährstoffe speichern sie in Form von Stärke.
Sie sind in Süßwasser-Lebensräumen ein wichtiger Bestandteil des Planktons. Einige bilden auch grüne Bezüge auf Baumrinden und Mauern. Viele einzellige Grünalgen lagen sich zu langen Ketten zusammen und sind dann als grünliche Masse in den Gewässern zu erkennen. Die am höchsten entwickelten Süßwasser-Chlorophyten sind die Armleuchteralgen. Die kompliziertesten im Meer lebenden Arten bilden große Röhren mit vielen Zellkernen, die bis zu 10 Meter lang werden können. Bei einer Art ist in die Zellwände Aragonit eingelagert, eine besondere Form von Calciumcarbonat.
Diese Algen leisten bedeutende Beiträge für den Aufbau von Korallenriffen. Wissenschaftlichen Untersuchungen zufolge sind die höheren Pflanzen im Verlauf der Evolution vermutlich aus Armleuchteralgen und einigen anderen Grünalgenarten hervorgegangen. Blattartige Grünalgen werden in Ostasien als Suppen- und Gemüsebeilage gegessen.
Armleuchteralgen (Charophyta) eine Gruppe der Grünalgen mit quirlförmig verzweigtem Thallus, bilden in Teichen und Bächen äWiesenô.
Jochalgen (Conjugatophyta) formenreiche und vorwiegend im Süßwasser verbreitete Grünalgen. Zu den Jochalgen gehören die Mesotaeniales, Desmidiales (Schmuckalgen) und Zygnemales (z.
B. Spirogyra).
Kieselalgen (Bacillariophyta, Diatomeen)
Kieselalgen besitzen ähnliche Pigmente wie die Braunalgen. Die Plastiden sind durch hohen Fucoxanthingehalt gelbbraun gefärbt. Innerhalb der äußeren Plasmamembran ist eine Kieselsäureschicht abgelagert. Sie bildet einen starren, nicht wachstumsfähigen Panzer, der aus zwei Schalen zusammengesetzt ist.
Man findet sie allen Gewässertypen und in feuchtem Erdboden. Sie können als Plankton im Wasser treiben oder sich an Felsen und andere Oberflächen heften. Im Wasser sind Kieselalgen ein wichtiger Bestandteil der Nahrungskette. In ihren Zellwänden sind Siliziumverbindungen eingelagert, und in versteinerter Form bilden sie den Diatomeenkalk, der als Filter- und Schleifmittel dient.
Scheibenförmige Kieselalgen (Centrales) sind oft mit Stacheln oder Membranflügeln ausgestattet, die den Planktonformen als Schwebeeinrichtung dienen
Schiffchenförmige Kieselalgen (Pennales) leben meist auf dem Grund von Gewässern. Bei manchen verläuft in der Mitte der Schalen in Längsrichtung ein besonderer strukturierter Spalt (Rhaphe), der durch in ihm strömendes Plasma diese Formen ortsbeweglich macht.
Braunalgen (Phaeophyta)
Braunalgen leben wie die Rotalgen vorwiegend im Meer. Ihre Hauptentwicklung findet in den kälteren und gemäßigten Meeren statt. Sie besitzen kein Chlorophyll b, aber stattdessen enthalten sie das Chlorophyll c sowie charakteristische andere Photosynthesepigmente mit gelber bis dunkelroter Farbe. Die Braunfärbung der Plastiden ist bedingt durch Überlagerung des Chlorophylls insbesondere durch Fucoxanthin.
Die Fortpflanzungszellen tragen oft Geißeln. Braunalgen sind vor allem bekannt für ihr schnelles Wachstum, ihre enorme Größe und ihr relativ kompliziert gebautes Gewebe.
Oft findet man im Watt und felsigen Küsten kühlerer Meere große, flächendeckende Bestände. Manche Arten werden bis zu 30 Meter lang und enthalten einfach gebaute Organe für den Stofftransport. Eine Gattung, die in allen warmen Gewässern vorkommt, bildet die Tangmasse in der berühmten Sargassosee im Nordatlantik.
Alginat, ein Polysaccharid aus dem Blasentang, wird in der Wirtschaft zu den gleichen Zwecken benutzt wie Agar und Karrageen. Außerdem liefern große Braunalgen auch Vitamine, Mineralstoffe und Dünger. Mehrere Arten, darunter Wakame, Kombu und Nijiki sind vor allem in Japan wichtige Lebensmittel, sie werden zur Ernährung, als Tierfutter und als Heilpflanze genutzt, in den Küstenregionen auch als Felddünger.
Pyrrhophyta (Dinoflagelatten)
leben vorwiegend im Meer. Sie sind als Primärproduzenten in der Nahrungskette wichtig. Am bekanntesten sind sie jedoch, weil sie die rote Flut, bei der sich bestimmte Arten massenhaft vermehren und Giftstoffe in die Nahrungskette einschleusen, und das Meeresleuchten erzeugen. Sie sind heterophob und ernähren sich vor allem phagotroph.
Kalkalgen (Haptophyta)
enthält kalkhaltige Schuppen (Coccolithen), fossil ab dem Jura bekannt und an der Bildung von Kalksedimenten beteiligt.
Fortpflanzung
Die meisten Algen können sich sowohl vegetativ (asexuell) wie sexuell fortpflanzen.
Grundlagen der vegetativen Fortpflanzung ist die Mitose. Das hat zur Folge, dass stets erbliche Nachkommen entstehen. Die einfachste Form ist die Zweiteillung (Schizotomie). Nach der Mitose erfolgt eine weitgehend äquale Teilung des Protoplasten, so dass aus einer Mutterzelle zwei nahezu gleich große Tochterzellen entstehen. Vielfach bleibt dabei von der Mutterzelle kein Rest übrig, man sprich auch von der äpotentiellen Unsterblichkeitô dieser Einzeller.
Einen größeren Propagationswert (Vermehrungswert) hat die Schizogonie.
Hierbei laufen in einer Zelle (Sporanium) mehrere mitotische Teilungen ab, und es werden mehrere Tochterzellen (Sporen) gebildet, die nach Aufreißen der Sporangienwand frei werden und heranwachsen.
Eine andere Art der vegetativen Fortpflanzung ist der Zerfall mehrzelliger Algen in wenigerzellige Teile, die ihrerseits durch Zellteilung wieder heranwachsen können.
Die sexuelle Fortpflanzung teilt sich in die beiden Teilschritt der Gametenverschmelzung und der Meiose.
Man unterscheidet :
a) Isogamie: beide miteinander verschmelzenden Gameten sind beweglich und an Gestalt und Größe gleich; eine männliche und weiblich Zelle können morphologisch nicht unterschieden werden.
b) Anisogamie: beide Gameten sind beweglich, aber von unterschiedlicher Größe. Meist gilt der erheblich größere von beiden als weiblich.
c) Oogamie: eine große als weiblich geltende Eizelle wird von einem Kleineren beweglichen Gameten befruchtet (typisch für alle höheren Pflanzen und Tiere).
Die Sexuallockstoffe der Gameten helfen beim Auffinden von konträrgeschlechtlichen (entgegengesetzt geschlechtlichen) Gameten.
1Thallophyten, Lagerpflanzen:
leben im Wasser oder an feuchten Orten, zu ihnen gehören die Algen, Pilze, Flechten, die Horn- und Lebermoose
2Benthos:
(das; griechisch) die Pflanzen- und Tierwelt am Boden der Meere und Süßwasserseen.
3Plankton:
(das; griechisch) Sammelbezeichnung für alle im Wasser schwebenden Organismen, die keine größere Eigenbewegung ausführen und passiv durch Wasserbewegungen verdriftet werden.
4Pyrenoide:
Orte der Stärke- und Lipidbildung in den Chloroplasten vieler Algen und der Hornmoose; sie erscheinen als kugelige Stromaverdichtungen.
5Pseudopodien:
veränderliche Differenzierung der Zelloberfläche für die amöboide Bewegung
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