Μακροφύκη Cystoseira

Το γένος Cystoseira C. Agardh περιλαμβάνει αιωνόβια(πολυετή) φύκη και χαρακτηρίζεται από αξιοσημείωτη ταξινομική πολυπλοκότητα και ενδοειδικό πολυμορφισμό, που βασίζεται στη γεωγραφική κατανομή και τις οικολογικές συνθήκες . Για παράδειγμα, το Cystoseira compressa, είναι μακροφύκος με διακλαδωτή μορφή προσαρτημένο στο υπόστρωμα με δίσκο προσάρτησης. Το μέγεθος του θαλλού παρουσιάζει εποχικότητα και κυμαίνεται από 54 mm το Νοέμβριο, έως 448.3 mm το Μάιο και χαρακτηρίζεται ως είδος με μορφολογική πλαστικότητα ως προς το μέγεθος και τη μορφή, σε σχέση με τις περιβαλλοντικές παραμέτρους . Έτσι, ο φαινοτυπικός κύκλος του C. compressa χαρακτηρίζεται από τη διαδοχή δύο κυρίαρχων και καλά διακεκριμένων μορφών: μία χειμερινή με σχήμα ροζέτας με κοντούς, πρωτογενείς κλάδους και μία ανοιξιάτικη με πιο πλούσια και όρθιο φυλλοειδή θαλλό . Τέλος, Η δομή του θαλλού στο γένος Cystoseira αποτελείται από έναν εσωτερικό μυελό, έναν φλοιό και ένα εξωτερικό μεριστόδερμα, το οποίο περιγράφεται ως ομοιόμορφο μεταξύ των ειδών και συνεπώς έχει χρησιμοποιηθεί λίγο για την ταυτοποίηση ειδών .

 Η αναπαραγωγή του φύκους μπορεί να συμβαίνει καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους, παρουσιάζοντας έναν κύκλο με διπλοειδείς και απλοειδείς γαμέτες. Βρίσκεται ως σπορόφυτο όλες τις εποχές ενός έτους και ως γαμετόφυτο στην διάρκεια αναπαραγωγής, παράγοντας γαμέτες, οι οποίοι κινούνται (ενεργητικά ή μη) στη στήλη του νερού, όπου συμβαίνει η γονιμοποίηση. Η αναπαραγωγή είναι εγγενής, ωογαμικού τύπου, δηλαδή περιλαμβάνουν μικρούς κινητούς αρσενικούς και μεγαλύτερους ακίνητους θηλυκούς γαμέτες. Τέλος, περιλαμβάνει μόνοικα είδη. Είδη του γένους ευδοκιμούν κατά προτίμηση σε ρηχά νερά απάνεμων όρμων και κόλπων και έτσι ανήκουν στην ανώτερη υποπαλιρροιακή ζώνη σκληρού υποστρώματος, αν και υπάρχουν κοινότητές του σε βαθύτερα νερά (κατώτερη υποπαλιρροιακή ζώνη σκληρού υποστρώματος). Το γένος Cystoseira C. Agardh είναι ένα τάξο με παγκόσμια κατανομή. Ωστόσο, περίπου το 80% των ειδών εντοπίζονται κατά μήκος της Μεσογείου και στις παρακείμενες ακτές του Ατλαντικού . Είδη του γένους όπως το Cystoseira mediterranea βρίσκονται σε ρηχά νερά, σε εκτεθειμένες και αμόλυντες περιοχές, μεταξύ της μέση στάθμης του θαλασσινού νερού και μισού μέτρου βάθους . Ο θαλλός των φυκών μπορεί να εκτίθεται αρκετά στον αέρα, καθώς χαμηλές παλίρροιες κυρίως κατά τη διάρκεια του χειμώνα και στις αρχές της άνοιξης, οδηγούν σε έκθεση στην ατμόσφαιρα για μακρές περιόδους (από 2-3 μέρες έως και 4 εβδομάδες) .Έτσι, καθώς το είδος περιορίζεται αυστηρά στην ανώτερη υποπαλιρροιακή ζώνη, είναι οίκοφυσιολογικά προσαρμοσμένο να αντέχει την αποξήρανση και την υψηλή ηλιακή ακτινοβολία. Σε πειραματικές συνθήκες το Cystoseira mediterranea παρουσιάζει διπλάσια αργό ρυθμό αφυδάτωσης σε σχέση με το Cystoseira zasteroides, το οποίο είναι φύκος βαθύτερων νερών και δεν εκτίθεται στον αέρα υπό φυσικές συνθήκες. Επιπλέον, μετά την κατάδυση στο νερό, το Cystoseira mediterranea μπορεί να ενυδατώνεται ως και στα διπλάσια επίπεδα από αυτά του Cystoseira zasteroides. Σχετικά με την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας στη φωτοσύνθεση, στο C. mediterranea η φωτοσύνθεση δεν έχει κορεσθεί σε υψηλές τιμές ακτινοβολίας (1600 μmol photon m-2 s-1), σε αντίθεση με τον φωτοσυνθετικό ρυθμό του C. zasteroides o οποίος φτάνει σε μέγιστο μόλις στα 300 μmol photon m-2 s-1. Το C. mediterranea είναι λιγότερο επιρρεπές στην ξηρασία βάσει των φωτοσυνθετικών του αποκρίσεων, σε σχέση με το C. zasteroides. Αυτό γίνεται κατανοητό από το γεγονός ότι ο φωτοσυνθετικός ρυθμός γίνεται μηδενικός σε αφυδατωμένα άτομα C. mediterranea με RWC 18% (σχετικό περιεχόμενο σε νερό), ενώ μηδενίζεται στα άτομα C. zasteroides με ποσοστό RWC 34% . Έτσι λοιπόν, θεωρείται ότι το C. mediterranea παρουσιάζει φωτοσυνθετικά χαρακτηριστικά των προσαρμοσμένα στον ήλιο ειδών. Οι κοινότητες της ανώτερης υποπαλιρροιακής ζώνης που ακμάζουν σε βραχώδεις ακτές επηρεάζονται περισσότερο σε σχέση με άλλες βενθικές κοινότητες από αστικά και βιομηχανικά λύματα καθώς τα εσωτερικά νερά και οι ρυπαντές ρέουν στην επιφάνεια της θάλασσας . Κατά συνέπεια, η μελέτη αυτών των κοινοτήτων έχει θεωρηθεί χρήσιμη με σκοπό την ανάλυση μεταβολών στην ποιότητα του νερού . Είδη του γένους Cystoseira κυριαρχούν στις μεσογειακές κοινότητες ανώτερης υποπαλιρροιακής ζώνης και συγκεκριμένα είναι ευαίσθητα σε οποιαδήποτε φυσικό ή ανθρωπογενές στρες [17]. Το Cystoseira mediterranea φαίνεται να είναι πολύ ευαίσθητο στην περιβαλλοντική ποιότητα του νερού, καθώς μειώνεται ή ακόμα και εξαφανίζεται πλήρως με την αύξηση της ρύπανσης. Είναι γεγονός ότι όχι μόνο το C. mediterranea αλλά και τα περισσότερα είδη του γένους Cystoseira δείχνουν συμπτώματα υποχώρησης όταν αυξάνεται η ρύπανση . Έτσι, οι κοινότητες Cystoseira mediterranea αναπτύσσονται σε πρωτόγονα-παρθένα περιβάλλοντα, μακριά από μεγάλες πόλεις, σε νερά με χαμηλές συγκεντρώσεις θρεπτικών και αντιτίθενται σε κοινότητες πράσινων φυκών, οι οποίες είναι καλοί δείκτες υψηλών θρεπτικών ή υψηλών διαταραχών. Για την εκτίμηση ποιότητας του νερού, οι κοινότητες της ανώτερης υποπαλιρροιακής βραχώδους ζώνης μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δείκτες, ακολουθώντας μια βαθμίδα από υψηλή κατάσταση(πολύ καλή ποιότητα) σε περιοχές με πυκνά δάση Cystoseira, μέχρι την κακή κατάσταση σε περιοχές που κυριαρχεί η Ulva spp. και άλλα πράσινα φύκη . Σε μελέτη που αφορά στις ακτές της Καταλονίας, οι παρατηρούμενες κοινότητες-δείκτες παρουσιάζουν γεωγραφικές διαφορές στην περιβαλλοντική ποιότητα κατά μήκος της Καταλανικής ακτής, με τις χειρότερες περιοχές να βρίσκονται κοντά στη ζώνη της Βαρκελώνης και τις καλύτερες (κοινότητες Cystoseira) να σχετίζονται με περιοχές χαμηλής βιομηχανικής ανάπτυξης και μη εκτενούς αγροτικής δραστηριότητας . Οι Bensidhoum και El-hafid (2021) μελέτησαν την ικανότητα του εκχυλίσματος του φύκους Cystoseira mediterranea να αποκαθιστά την ανάπτυξη του κριθαριού υπό στρες αλατότητας. Έτσι, τα αποτελέσματα της έρευνας έδειξαν ότι ενώ το χλωριούχο νάτριο (NaCl) επηρεάζει σημαντικά την βλάστηση των σπερμάτων των φυτών, το εκχύλισμα από C. mediterranea προώθησε τη βλάστηση των σπερμάτων κριθαριού κάτω από συνθήκες στρες. Επιπλέον, τα εκχυλίσματα C. mediterranea παρουσίασαν σημαντική επίδραση στο περιεχόμενο χλωροφύλλης α, αυξάνοντάς τη στα σπορόφυτα κριθαριού, σε σύγκριση με τη σημαντικά μειωμένη συγκέντρωση χλωροφύλλης που παρατηρείται κάτω από το στρες αλατότητας. Υπάρχουν μελέτες που ερευνούν αντιμικροβιακές και αντιμυκητιακές ιδιότητες θαλάσσιων φαιοφυκών, μεταξύ άλλων, συμπεριλαμβανομένων των Cystoseira barbata, Cystoseira compressa και Cystoseira mediterranea. Μεσογειακά είδη του γένους Cystoseira βρέθηκε ότι διαθέτουν αντιοξειδωτική δραστηριότητα συναρτήσει αυτής της β-τοκοφερόλης . Επιπλέον, οι φαινολικές ενώσεις, οι οποίες θεωρούνται ως τα κύρια συστατικά που ευθύνονται για αντιοξειδωτική δραστηριότητα στα θαλάσσια φύκη, ποικίλουν στα διάφορα είδη ως προς το προφίλ και το περιεχόμενό τους. Μεταξύ άλλων καφέ φυκών, το Cystoseira compressa και το Cystoseira foeniculaceae έχουν μελετηθεί ως προς το περιεχόμενο τους σε φαινολικές ενώσεις, οι οποίες αποτελούν το 4.83% και 2.86% της ξηρής μάζας των φυκών, αντίστοιχα. Συγκεκριμένα, οι αντιοξειδωτικές δραστηριότητες των φυκών Cystoseira βρέθηκε ότι είναι ανάλογες με το περιεχόμενο σε τετρα-πρενυλ-τολυκυνόλες στα εκχυλίσματα. Λαμβάνοντας υπόψη το υψηλό περιεχόμενο των τετρα-πρενυλ-τολυκυνολών και τη δυνητική τους αντιοξειδωτική αποτελεσματικότητα, το γένος Cystoseira μπορεί να παρέχει μια εναλλακτική πηγή φυσικών αντιοξειδωτικών ως τροφή ή και για την βιομηχανία καλλυντικών . Το φύκος Cystoseira crinitophylla εμφανίζει υψηλή ικανότητα απορρόφησης προς τον χαλκό (Cu(II)), σε σύγκριση με άλλα βιοσυσσωρευτικά που έχουν μελετηθεί στη βιβλιογραφία. Το pH να είναι αυτό που παίζει καθοριστικό ρόλο στην απορρόφηση, υποδηλώνοντας την ανταλλαγή ιόντων . Το Cystoseira barbata έχει αποδειχτεί ότι αποτελεί πηγή του πολυσακχαρίτη laminarin, με αξιοσημείωτες βιοφαρμακευτικές επιδράσεις. Εκτός από τις αντιοξειδωτικές και αντιβακτηριακές επιδράσεις, αποκαλύπτεται για πρώτη φορά ότι ο laminarin του C. barbata (CBL) ενισχύει σημαντικά in vivo την διαδικασία επούλωσης τραυμάτων. Επιπλέον, το CBL μπορεί επίσης να προλαμβάνει τα ζωντανά κύτταρα έναντι της οξειδωτικής βλάβης που προκαλείται από ελεύθερες ρίζες. https://www.algaebase.org/search/genus/detail/?genus_id=79 Gòmez A. et al. (1982). Estudio fenologico de varias especies del genero Cystoseira en Mallorca. Collectanea Botanica, vol. 13, num.2, p. 841-855 Falace A. et al. (2005). MORPHOLOGICAL AND REPRODUCTIVE PHENOLOGY OF CYSTOSEIRA COMPRESSA (ESPER) GERLOFF & NIZAMUDDIN (FUCALES, FUCOPHYCEAE) IN THE GULF OF TRIESTE (NORTH ADRIATIC SEA). Annales : Series Historia Naturalis, 15(1), 71-78. Sharay O. et al. (2019). Diversity of Cystoseira sensu lato (Fucales, Phaeophyceae) in the eastern Atlantic and Mediterranean based on morphological and DNA evidence, including Carpodesmia gen. emend. and Treptacantha gen. emend., European Journal of Phycology, 54:3, 447-465, DOI: 10.1080/09670262.2019.1590862 https://www.marinespecies.org/aphia.php?p=taxdetails&id=144126 Sales M. & Ballesteros E. (2009). Shallow Cystoseira (Fucales: Ochrophyta) assemblages thriving in sheltered areas from Menorca (NW Mediterranean): Relationships with environmental factors and anthropogenic pressures, Estuarine, Coastal and Shelf Science, Volume 84, Issue 4, Pages 476-482, SSN 0272-7714, https://doi.org/10.1016/j.ecss.2009.07.013. Hereu B. et al. (2008). On the occurrence, structure and distribution of deep-water Cystoseira (Phaeophyceae) populations in the Port-Cros National Park (north-western Mediterranean), European Journal of Phycology, 43:3, 263-273, DOI: 10.1080/09670260801930330 Roberts M. (1978). Active Speciation in the Taxonomy of the Genus Cystoseira C. Ag. In: Irvine D. E. G. & Price J. H. (eds.), Modern Approaches to the Taxonomy of Red and Brown Algae. Academic Press, pp. 399-422. Delgado O et al. (1994). Seasonal Variation in Tissue Nitrogen and Phosphorus of Cystoseira mediterranea Sauvageau (Fucales, Phaeophyceae) in the Northwestern Mediterranean Sea, Botanica Marina, vol. 37, no.1, pp. 1-10. https://doi.org/10.1515/botm.1994.37.1.1 Bellan G. & Bellan-Santini D. (1972). Influence de la pollution sur les peuplements marins de la region de Marseille. In: Ruivo, M. (Ed.), Marine Pollution and Sea Life. Fishing News Ltd. Survey, pp. 396– 401 Soltan D. et al. (2001). Changes in macroalgal communities in the vicinity of a mediterranean sewage outfall after the setting up of a treatment plant. Marine Pollution Bulletin, 42, 59–70 Fairweather P.G. (1990). Sewage and the biota on seashores: Assessment of impact in relation to natural variability. Environmental Monitoring and Assessment, 14, 197–210. Rodríguez-Prieto C. & Polo L. (1996). Effects of sewage pollution in the structure and dynamics of the community of Cystoseira mediterranea (Fucales, Phaeophyceae). Scientia Marina, 60, 253–263. Pinedo S. et al. (2007). Rocky-shore communities as indicators of water quality: A case study in the Northwestern Mediterranean, Marine Pollution Bulletin, Volume 55, Issues 1–6, Pages 126-135, ISSN 0025-326X, https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2006.08.044. Bensidhoum L. & El-hafid N. (2021). Role of Cystoseira mediterranea extracts (Sauv.) in the Alleviation of salt stress adverse effect and enhancement of some Hordeum vulgare L. (barley) growth parameters. SN Applied Sciences, 3: 1-9 Begum Y. D. & Ayhan F. (2016) Chapter 69 - Nutraceuticals: Turkish Perspective, Editor(s): Ramesh C. Gupta, Nutraceuticals, Academic Press, 971-981, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-802147-7.00069-3 Ruberto G. et al. (2001). Antioxidant activity of extracts of the marine algal genus Cystoseira in a micellar model system. Journal of Applied Phycology, 13(5), 403-407. Christoforidis A. K. et al. (2015). Study of Cu (II) removal by Cystoseira crinitophylla biomass in batch and continuous flow biosorption, Chemical Engineering Journal, Volume 277, 334-340, ISSN 1385-8947, https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.04.138. Selimi S. et al. (2018). Antioxidant, antibacterial and in vivo wound healing properties of laminaran purified from Cystoseira barbata seaweed, International Journal of Biological Macromolecules, Volume 119, 633-644, ISSN 0141-8130, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.07.171. Bellan G. & Bellan-Santini D. (1972). Influence de la pollution sur les peuplements marins de la re´gion de Marseille. In: Ruivo, M. (Ed.), Marine Pollution and Sea Life. Fishing News Ltd. Survey, pp. 396– 401 Begum Y. D. & Ayhan F. (2016) Chapter 69 - Nutraceuticals: Turkish Perspective, Editor(s): Ramesh C. Gupta, Nutraceuticals, Academic Press, 971-981, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-802147-7.00069-3 Bensidhoum L. & El-hafid N. (2021). Role of Cystoseira mediterranea extracts (Sauv.) in the Alleviation of salt stress adverse effect and enhancement of some Hordeum vulgare L. (barley) growth parameters. SN Applied Sciences, 3: 1-9. Christoforidis A. K. et al. (2015). Study of Cu (II) removal by Cystoseira crinitophylla biomass in batch and continuous flow biosorption, Chemical Engineering Journal, Volume 277, 334-340, ISSN 1385-8947, https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.04.138. Delgado O et al. (1994). Seasonal Variation in Tissue Nitrogen and Phosphorus of Cystoseira mediterranea Sauvageau (Fucales, Phaeophyceae) in the Northwestern Mediterranean Sea, Botanica Marina, vol. 37, no.1, pp. 1-10. https://doi.org/10.1515/botm.1994.37.1.1 Fairweather P.G. (1990). Sewage and the biota on seashores: Assessment of impact in relation to natural variability. Environmental Monitoring and Assessment, 14, 197–210. Falace A. et al. (2005). MORPHOLOGICAL AND REPRODUCTIVE PHENOLOGY OF CYSTOSEIRA COMPRESSA (ESPER) GERLOFF & NIZAMUDDIN (FUCALES, FUCOPHYCEAE) IN THE GULF OF TRIESTE (NORTH ADRIATIC SEA). Annales : Series Historia Naturalis, 15(1), 71-78. Gòmez A. et al. (1982). Estudio fenologico de varias especies del genero Cystoseira en Mallorca. Collectanea Botanica, vol. 13, num.2, p. 841-855 Hereu B. et al. (2008). On the occurrence, structure and distribution of deep-water Cystoseira (Phaeophyceae) populations in the Port-Cros National Park (north-western Mediterranean), European Journal of Phycology, 43:3, 263-273, DOI: 10.1080/09670260801930330 Pinedo S. et al. (2007). Rocky-shore communities as indicators of water quality: A case study in the Northwestern Mediterranean, Marine Pollution Bulletin, Volume 55, Issues 1–6, Pages 126-135, ISSN 0025-326X, https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2006.08.044. Roberts M. (1978). Active Speciation in the Taxonomy of the Genus Cystoseira C. Ag. In: Irvine D. E. G. & Price J. H. (eds.), Modern Approaches to the Taxonomy of Red and Brown Algae. Academic Press, pp. 399-422. Rodríguez-Prieto C. & Polo L. (1996). Effects of sewage pollution in the structure and dynamics of the community of Cystoseira mediterranea (Fucales, Phaeophyceae). Scientia Marina, 60, 253–263. Ruberto G. et al. (2001). Antioxidant activity of extracts of the marine algal genus Cystoseira in a micellar model system. Journal of Applied Phycology, 13(5), 403-407. Sales M. & Ballesteros E. (2009). Shallow Cystoseira (Fucales: Ochrophyta) assemblages thriving in sheltered areas from Menorca (NW Mediterranean): Relationships with environmental factors and anthropogenic pressures, Estuarine, Coastal and Shelf Science, Volume 84, Issue 4, Pages 476-482, SSN 0272-7714, https://doi.org/10.1016/j.ecss.2009.07.013. Selimi S. et al. (2018). Antioxidant, antibacterial and in vivo wound healing properties of laminaran purified from Cystoseira barbata seaweed, International Journal of Biological Macromolecules, Volume 119, 633-644, ISSN 0141-8130, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.07.171. Sharay O. et al. (2019). Diversity of Cystoseira sensu lato (Fucales, Phaeophyceae) in the eastern Atlantic and Mediterranean based on morphological and DNA evidence, including Carpodesmia gen. emend. and Treptacantha gen. emend., European Journal of Phycology, 54:3, 447-465, DOI: 10.1080/09670262.2019.1590862 Soltan D. et al. (2001). Changes in macroalgal communities in the vicinity of a mediterranean sewage outfall after the setting up of a treatment plant. Marine Pollution Bulletin, 42, 59–70