BARNA ALGA: JELLEMZŐK, TAXONÓMIA, ÉLŐHELY, SZAPORODÁS - BIOLÓGIA - 2026

A barna alga eukarióták. Jellemző színét a karotinoid fukoxantin jelenléte adja kloroplasztokban. Készítik laminarint tartalék anyagként, és csúnya tanninokkal is rendelkezhetnek.

A Phaeophyceae a Heterokonta al királyság phyllum Ochrophyta-ban található a Protista királyságon belül. Hét rend, 307 nemzetség és körülbelül 2000 faj kerül felismerésre.

Sargassum a tengerparton Kubában. Szerző: Bogdan Giușcă (Bogdan Giuşcă (beszéd)), a Wikimedia Commonsból

A legtöbb barna alga tengeri környezetben él. Csak nyolc nemzetség ismert az édesvízi testekben. Hideg, gyűrött, levegős vizekben hajlamosak növekedni. A Sargasos-tenger (Atlanti-óceán) a nevét a Sargassum nemzetségbe tartozó fajok nagy tömegének köszönheti, amelyek a vízében nőnek.

A Phaeophyceae sejtfalában nagy mennyiségű alginsav termelődik, amely az algák tömegének 70% -át teszi ki. Ezt a fitokloidot az iparban széles körben használják stabilizátorként és emulgeálószerként az élelmiszerekben, az orvostudományban és a textiliparban. A barna alga világméretű termése évi három millió tonna.

jellemzők

A barna alga többsejtű organizmus. Mérete a Macrocystis pyrifera esetében néhány millimétertől legalább 60 méterig terjedhet.

Sejtes fal

A sejteket egy legalább két rétegből álló sejtfal veszi körül. A legbelső réteget cellulóz mikrofibrillök alkotják, amelyek képezik a fő szerkezetet.

A legkülső réteg nyálkahártya, és fikokloidoknak nevezett kolloid anyagokból áll. Ide tartoznak a fukodiano (szulfatált poliszacharidok) és az alginsav. A két fitokloid relatív mennyisége fajonként, a növény különféle részein és a körülményektől függően változhat.

Egyes esetekben a sejtfal kalcium-karbonát lerakódásokat tartalmazhat aragonit (Padina pavonia) formájában.

kloroplasztokat

A kloroplasztok lehet egytől sokig. Az alak változó, lamináris és discoidális vagy lencse alakú.

Három tiroid csoportból állnak, amelyeket egy zónális lamellával kötnek össze. Négy membrán egységgel rendelkeznek. A két legkülső membrán az endoplazmatikus retikulum (ER).

A kloroplaszt burok és az endoplazmatikus retikulum membránjait tubulusok kötik össze. Egyes csoportokban az endoplazmatikus retikulum legkülső membránja kapcsolódik a magmembránhoz.

Klorofill-a, c ₁ és c ₂ van jelen ezekben a plasztidokban. Ezen felül nagy mennyiségű karotenoid fukoxantint és violaxantint tartalmaznak. Ez az utolsó két pigment felelős ezen algák barna színéért.

Szinte minden csoportban vannak pirenoidok képviselői. Ezek a struktúrák színtelen fehérjék tömegei tartalmazzák a fotoszintézis bizonyos fázisaihoz szükséges enzimet.

A Phaeophyceae pirenoidjai a kloroplaszton kívül helyezkednek el. Szemcsés anyagot tartalmaznak, és a kloroplaszthoz kapcsolódó endoplazmatikus retikulum membránja veszi körül. A pyrenoid körül egy tartalék poliszacharid sáv alakul ki.

Florotanninok (csúnya tanninok)

A barna algák olyan különleges tanninokat termelnek, amelyek kis intracelluláris zárványokban helyezkednek el. Ezek a flurotanninok a Golgi-készülék dichtiooszómáiban képződnek. Ezek a floroglucinol polimerizációjának termékei.

Ezek a tanninok nem tartalmaznak cukrokat és erősen redukálják. Nagyon összehúzó ízlés szerint. Gyorsan oxidálódnak a levegőben, a phycophaeinben, egy fekete pigmentben, amely a száraz barna algákhoz jellemzõ színét adja.

Feltételezzük, hogy a florotanninok képesek elnyelni az ultraibolya sugárzást, és hogy a sejtfalak alkotóelemei. Legszembetűnőbb funkciója a növényevők elleni védelem. Ismert, hogy gátolhatják az ezekből az algákból táplálkozni vágyó haslábúak által termelt glükózidázokat.

Thallus fejlődés

A barna alga tallusza viszonylag nagy és összetett. Különböző típusú fejlemények fordulhatnak elő:

Diffúz: a növény testében minden sejt képes megosztódni. Kialakulnak egységes, többé-kevésbé elágazó talliuszok (Ectocarpus).

- Tipikus: egy apikális helyzetben lévő sejt felosztódik, hogy a növény testét képezzék. A talluszok kétrészes lapított vagy felleg alakúak (Dictyota).

- Tricothalic: a sejt felfelé és a talliust lefelé osztja és trichomot képez (Cutleria).

- Meristem intercalary r: a meristematikus sejtek zóna felfelé és lefelé osztódik. A tallus rhizoidokra, stipe-re és laminára differenciálódik. A vastagság akkor fordulhat elő, ha a meristemoid minden irányba elosztódik (Laminaria, Macrocystis).

- Meristodermis: van egy perifériás réteg, amely a talusszal párhuzamosan van elosztva. A szövetek a meristodermis (cortex) alatt alakulnak ki. A thalli dihotóm, kúpos és középső vastag (Fucus).

Habitat

A barna alga szinte kizárólag tengeri. Csak néhány nyolc nemzetségből álló faj nő az édesvízi testekben.

Bentikus organizmusok (a vízi ökoszisztémák alján élnek). A Sargassum nemzetség néhány faja nyílt tengeri (a felszín közelében fejlődik ki).

Édesvízi fajok találhatók az északi féltekén, az Ectocarpus siliculosus kivételével. Ez a kozmopolita faj általában tengeri, de Ausztráliában az édesvízi testekben növekszik.

A tengeri Phaeophyceae a part menti tengeri növények alkotóelemei. Ezeket elosztják a szubpoláris területekről az Egyenlítőre. Legnagyobb változatossága a mérsékelt övezet hideg vizein fordul elő.

A moszat (főleg Laminariales fajok) mérsékelt övezetben alparti erdőket képez, az Északi-sark kivételével. A Sargassum nyílt tengeri fajai nagy területeket alkotnak a jól ismert Sargasso-tengeren, az Atlanti-óceánon.

Taxonómia és alosztályok

A barna algákat először csoportként elismerték 1836-ban. WH Harvey botanikus elválasztotta őket az Algae osztály Melanospermeae alosztályának.

Később, 1881-ben Phaeophyceae néven osztálykategóriát kaptak. Később, 1933-ban Kylin három osztályba osztotta a barna algákat: Isogeneratae, Heterogeneratae és Cyclosporeae. Fristsch 1945-ben elutasította ezt a javaslatot, ismét csak egy osztálynak tekintve.

Jelenleg a Phaeophyceae a Protista királyság Heterokonta al királyságának phyllum Ochrophyta osztályába tartozik. Nagyon ősi vonalnak tekintik őket, amely 150-200 millió évvel ezelőtt származott.

Az ősi barna algák valószínűleg kórusos talliusz fejlődésűek voltak. Testvércsoportjai a Xanthophyceae és a Phaeothamniophyceae.

A molekuláris vizsgálatokból származó információkkal Silberfeld és munkatársai 2014-ben javaslatot tettek arra, hogy a Phaeophyceae-t négy alosztályra bontják, a filogenetikai fák topológiájának eltérései alapján.

Ezen belül 18 megrendelést és 54 családot elismernek. Körülbelül 2000 fajt írtak le 308 nemzetségben.

A barna alga alosztályai a következők:

Discosporangiophycidae

Egyszárnyas és elágazó szálakkal teliusz, apikális fejlettséggel. Számos kloroplaszt, pirenoidok nélkül. Csak egy rendelést mutatnak be, két monogener családdal.

Ishigeophycidae

A talliusz elágazó, teretes vagy folios. Pszeudoparenimális, medulla és cortex jelenlétével. A tallus apikális fejlődése. Discoid kloroplasztok és néhány pirenoid jelenléte. Rendelkezésre áll, két családdal.

Dictyotophycidae

Rostos vagy ál-parenhimális tallamuszuk van. Terminális vagy apikális fejlesztéssel. Discoid kloroplasztok és pirenoidok hiánya. Ez négy rendre és 9 családra oszlik.

Fucophycidae

Ez a barna alga legnagyobb csoportja. A tallus csoportok között meglehetősen változó. Az ősi thallus fejlõdésének típusa intercalary. A pirenoidok előfordulhatnak az összes csoport valamilyen képviselőjében. Felosztották 12 rendre és 41 családra.

Reprodukció

A barna algák szexuális vagy asexuális szaporodást mutathatnak. Mindegyikben piriform reproduktív sejtek vannak, amelyek a flagella útján mozognak.

Reproduktív sejtek

A reproduktív sejtek két flagellat mutatnak, amelyeket oldalirányban vagy alapvetően helyeznek el. Az egyik a cella hátsó pólusa felé irányul, a másik az első pólus felé. Az elülső flagellumot két sorból felépített kis szálak borítják.

A flagella alja közelében vöröses szemfolt található. A szemfoltok fotoreceptorok, amelyek lehetővé teszik a fény intenzitásának és irányának észlelését. Megkönnyíti a sejt mozgását, hogy hatékonyabb legyen a fotoszintézisben.

Ez a szemfoltok lipidgömbökből áll, amelyek a tiroidok sávok és a kloroplaszt boríték között vannak. Úgy működnek, mint egy konkáv tükör, amely koncentrálja a fényt. A 420–460 nm közötti hullámhosszok (kék fény) a barna algákban a leghatékonyabbak.

Aszexuális szaporodás

Megtörténhet széttagolással vagy szaporodások útján. A propagálók speciális sejtszerkezetek, amelyek csúcsos sejteket tartalmaznak. Ezek a sejtek megoszlanak és új egyént alkotnak.

Zoospórákat (mozgó aszexuális spórákat) is előállítanak. Ezeket sporangiumban állítják elő, ahonnan a haploid sejtek felszabadulnak. Megalapítják a gametophytic (haploid) generációt.

Szexuális szaporodás

Ennek oka lehet izogamia (egyenlő ivarsejtek) vagy anizamámia (különféle ivarsejtek). Oogamia (mozdulatlan női és mobil férfi ivarsejtek) is előfordulhat.

Az életciklus haplodipontikus (váltakozó diploid és haploid generáció). Lehet izomorf (mindkét generáció hasonló) vagy heteromorf (morfológiai szempontból eltérő generációk). A csoporttól függően a gametofit (haploid) vagy a sporophyte (diploid) lehet túlsúlyban.

Egyes csoportokban, például a Fucales rendben, az életciklus diplomáciai (a haploid fázis a ivarsejtekre korlátozódik).

A barna algáknak kétféle nemi szaporodási struktúrája van. Néhányan többmolekulárisak, jelen vannak a gametofitokban és a sporofitákban, mobil sejteket termelnek. Mások unilokulárisak, csak sporofitákban vannak jelen, és mozgékony haploid spórákat hoznak létre.

Nemi hormonok

A nemi hormonok (feromonok) olyan anyagok, amelyek a nemi szaporodás során keletkeznek. Barna algákban az a feladata, hogy a hím ivarsejtek robbanásveszélyes kibocsátást hajtanak végre az antheridia-ból. A női ivarsejteket a nőkhöz is vonzzák.

Ezek a hormonok telítetlen szénhidrogének. Nagyon illékony és hidrofób. Sejtben óránként nagyon kevés mennyiség szabadul fel.

A feromonok észlelése összekapcsolódik azok hidrofób természetével, amelyet a recipiens sejt (férfi ivarsejt) érzékel. A vonzerő nem haladja meg a 0,5 mm-t a női ivarsejtől.

Táplálás

A barna alga autotrofikus organizmus. A fotoszintézis felhalmozódási terméke a mannit. A hosszú távú tartalék vegyület a laminarin (glükán-poliszacharid).

A sejtekben a mannit koncentrációja a táptalaj sótartalmával összefüggésben növekedhet vagy csökkent. Ez hozzájárul az algák ozmoregulációs folyamatához, és ezt a fotoszintézis nyilvánvalóan nem befolyásolja.

A barna alga fotoszintézis képességét a kék fény serkenti. Ez a jelenség csak ebben a csoportban fordul elő, és javítja hatékonyságát a szén-dioxid elkülönítésében. Ez összefügghet a kloroplasztokban található pigmentek típusával.

Irodalom

1. Forster RM és MJ Dring (1994) A kék fény hatása a különféle európai taxonómiai, ökológiai és morfológiai csoportokból származó tengeri növények fotoszintézis képességére. Journal of Phycology, 29: 21-27.
2. Lee R (2008) Phycology. Negyedik kiadás. Cambridge University Press, Egyesült Királyság. 547 pp
3. Reviers B, F Rousseau és S Draisma (2007) A Phaeophyceae osztályozása a múltból a jelenbe és a jelenlegi kihívásokba. In: Brodie J és J Lewis. Az algák, az algák múltjának, jelenének és jövőjének szisztematikus feltárása. CRC Press, London. P 267-284.
4. Silberfeld T, M Racault, R. Fletcher, A Couloux, F Rousseau és B De Reviers (2011) A barna algákban (Phaeophyceae) szereplő pyrenoid-hordozó taxonok szisztematikája és evolúciós története, European Journal of Phycology, 46: 361-377.
5. Silberfeld T, F Rousseau és B De Reviers (2014) A barna algák (Ochrophyta, Phaeophyceae) frissített osztályozása. Cryptogamie, Algologie 35: 117-156.