Kísilþörungar

Kísilþörungar (fræðiheiti: "Bacillariophyceae") eru stór flokkur heilkjarna þörunga og ein algengasta gerð plöntusvifa. Þeir eru flestir einfruma en mynda stundum sambú með öðrum kísilþörungum. Skel þeirra er úr kísli og finnast þeir nánast í öllu vatnsrænu umhverfi, þ.á m. í ferskvatni, sjó, jarðvegi og í raun nánast alls staðar þar sem raka er að finna.

Þeir eru óhreyfanlegir eða hafa eingöngu takmarkaða hreyfigetu eftir undirlagi með því að seyta slímugu efni eftir saumnum. Þar sem kísilþörungar eru frumbjarga lífverur eru þeir bundnir við ljóstillífunarbeltið (vatnsdýpt niður á 200 m eftir skýrleika). Til eru bæði botnþörungar og svifþörungar. Gullþörungar eru þörungategund sem mynda þolhjúp úr frymisneti, varðveita olíu í stað sterkju, hafa tvískipta frumuveggi og mynda kísil á einhverju stigi lífs síns. Kísilþörungar eru venjulega í kringum 20-200 míkrómetrar í þvermál eða á lengd þrátt fyrir að stundum geti þeir orðið allt að 2 millimetra langir. Hólf þeirra geta verið stök eða mörg saman (fest saman með mörgum slímugum þráðlum eða böndum sem mynda langar keðjur). Kísilþörungar geta verið svo margir og svo vel varðveittir að þeir myndi setlög sem eingöngu eru gerð úr skeljum þeirra (kísilgúr) og eru þessi setlög nothæf og arðbær þar sem þau eru notuð í síur, málningu, tannkrem og margt fleira.

Fyrst áreiðanlegu vísbendingar um kísilþörunga í jarðsögunni eru frá árjúra og elsta og best varðveitta flóran er frá árkrít. Elstu ferskvatnsþörungarnir koma ekki fram fyrr en á eósen, en á míósen hafa bæði sjávar- og ferskvatnsþörungar orðnir útbreiddir og svipar mörgum flokkum til núlifandi tegunda.

Bygging og skiptingar.

Kísilþörungar eru, ásamt skoruþörungum og kalksvifþörungum í meirihluta af plöntusvifinu. Þeir tilheyra flokknum "Bacillariophyceae". Kísilþörungar eru einfruma þörungar sem hafa einskonar glerkenndan frumuvegg úr kísilvökva (kísildíoxíð, SiO2) raðað í lífræn fylki. Veggurinn samanstendur úr tveimur pörtum: annar parturinn er minni og skarast þeir líkt og lokuð petriskál. Veggurinn verndar þörunginn fyrir sterkum kjálkum rándýra. Lifandi kísilþörungur þolir gífurlegan þrýsting, eða á við 1,4 milljón kg/m². Þetta þol kísilþörunga má rekja til fjölda af hola og raufa í vegg þeirra, ef veggirnir væru sléttir myndi þurfa 60% minna afl til að kremja þá. Þessi göt hafa einnig það hlutverk að auðvelda upptöku nauðsynlegra efna úr umhverfinu og eigi síður losun úrgangsefna.

Þörungarnir skipta sér með frumuskiptingu, þá losnar skelin í sundur og hver helmingur myndar „lok“ á nýja frumu. Að þessu gefnu gefur að skilja að eftir margar frumuskiptingar hefur frumum með minna ummál en móðurfruman fjölgað. Þetta er leyst með kynæxlun: risagró myndar nýja stóra skel í kjölfar samruna kynfrumna.

Búsvæði.

Þar sem þeir eru svipulausir hafa þeir mjög litla hreyfigetu og synda ekki sjálfir. Eðlisþyngd þeirra er meiri en eðlisþyngd sjávar en hafa margar tegundir svokallaða „bursta“ sem dregur úr sökkhraða þeirra, en flothæfni og lóðrétt blöndun sjávar í yfirborðslaginu hefur líka áhrif. Þessi blanda verður til þess að þörungarnir ná gjarnan að haldast í þeim hluta sjávar sem birtan nær til. Engu að síður eru þeir bæði áberandi í svifinu og meðal botnlægra tegunda. Þekkt er að kísilþörungar myndi dvalargró á strandsvæðum. Þó þessi skilyrði henti þeim ekki til vaxtar þá hjálpar það þeim að lifa af. Þeir eru ríkjandi á kaldari hafsvæðum norðan og sunnan til á hnettinum, eða þar sem endurnýjun næringarefna er stöðug. Þó eru kísilþörungar einnig í öðrum hlutum hafsins og einnig í ferskvatni. Eru þeir sú tegund svifþörunga sem fyrstir eru til að hasla sér völl á vorin.

Ljóstillífun.

Kísilþörungar hafa áhrif á koltvísýringsmyndun hnattrænt með ljóstillífun sinni og þá sérstaklega þegar næg næringarefni eru í boði og þeir fjölga sér hratt; eru í blóma. Kísilþörungar eru mikilvæg fæða fyrir ýmsar aðrar frumverur og hryggleysingja, en í blóma sleppa þó margir þeirra við þau örlög. Þegar þeir óétnu, eða eftirlifendur, deyja þá sökkva þeir á hafsbotninn. Þeir sem enda á hafsbotninum eru frekar ólíklegir til niðurbrots af bakteríum og öðrum sundrurum og þar af leiðandi helst kolefni þeirra á botninum frekar en að leysast upp sem koltvísýringur. Niðurstaðan er sú að koltvísýringnum sem kísilþörungarnir innbyrða með ljóstillífuninni er dælt niður á hafsbotninn.

Með það í huga að lækka styrk koldíoxíðs í andrúmsloftinu vilja sumir vísindamenn ýta undir slíkan blóma kísilþörunga með því t.d. að auðga hafið með nauðsynlegum næringarefnum einsog járni. Aðrir efast þó og benda á að erfitt sé að lesa í heildaráhrif slíkra inngripa í vistfræðilegu samfélagi þar sem prófunin sé smá og hafi skilað misjöfnum niðurstöðum. Þótt frumurnar séu oft stakar eiga þær einnig til að tengjast saman og geta myndað langar keðjur. Þetta er eitt af því sem einkennir tegundir og notað er við greiningu, en einnig eru lögun skálarinnar og mynstrið sem holur og rákir mynda greiningaratriði. Oft er talað um tvo hópa kísilþörunga; staflaga og hringlaga, og er þá verið að vísa í mynstrið ofan á skelinni. Raðist það út frá línu er talað um staflaga kísilþörung en hringlaga ef það raðast út frá punkti.

Hagnýting.

Kísilþörungar eru mjög fjölbreyttur hópur frumvera. Þar sem þeir eru stór hluti plöntusvifa gæti eitt fötufylli af yfirborði sjávar innihaldið milljónir kísilþörunga. Fornar leifar af kísilveggjum þörunganna er eitt helsta innihaldsefni í jarðefninu kísilgúr. Er þetta jarðefni mikið notað til síunar á vökva en einnig sem fylliefni í margvíslegum iðnaði. Þar sem skeljarnar eru mjög harðar nýtist skeljaduftið einnig sem slípiefni t.d. í tannkremi og bílabóni. Þess má geta að stærstur hluti bjórs í Evrópu er síaður í gegnum kísilgúr, en einnig er sykurvökvi, matarolía, flugvélabensín og blóð í blóðbönkum síað með hjálp hans. Hann er notaður sem fylliefni meðal annars í málningu, pappír og í plastiðnaði. Kísilgúr er líka nýttur til lyfjagerðar og í snyrtivörur, en lyfjatöflur eru til að mynda gerðar úr sampressuðum kísilgúr sem lyfinu er svo blandað í.