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In den letzten zweieinhalb Jahrtausenden wurden Algen vom Menschen für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet, darunter Industrieprodukte, Lebensmittel und Pharmazeutika. Sie sind wirtschaftlich wichtig und werden in Lebensmitteln, Industriechemikalien und Pharmazeutika eingesetzt.
Algen – ein Überblick
Algen sind photosynthetische eukaryotische Organismen, die zum Königreich der Protistas gehören . Sie sind überwiegend aquatisch, kommen aber auch in anderen Umgebungen vor. Sie können einzelne Zellen sein oder in Kolonien verschiedener Zellen existieren. Die Größe der Arten variiert von mikroskopischen Arten wie Chlorella und Kieselalgen bis hin zu riesigen Seetang mit Millionen von Zellen.
Der Begriff Algen ist ein informeller Begriff . Algen sind eine polyphyletische Gruppe, die keinen gemeinsamen Vorfahren hat. Ihre Plastiden scheinen einen Ursprung in Cyanobakterien zu haben, obwohl sie wahrscheinlich auf unterschiedliche Weise erworben wurden.
In großen kolonialen Algen erfüllen spezialisierte Zellen unterschiedliche Funktionen wie Reproduktion, Photosynthese, Transport und Verankerung der Kolonie an Gesteinen und anderen Medien, was sie zu komplexen und evolutionär fortgeschrittenen Organismen macht, die mehrzelligen Lebensformen ähneln.
Algen: eine vielfältige Gruppe von Organismen
Algen sind eine unglaublich vielfältige Gruppe von Organismen. Während eine Hauptdefinition darin besteht, dass sie Chlorophyll als ihr wichtigstes photosynthetisches Pigment enthalten, sind Prototheca eine farblose Algenart, die es nicht enthält. Die Palette der photosynthetischen Pigmente, die Algen verwenden, um Brennstoff für Zellen zu erzeugen, ist viel vielfältiger als die von Pflanzen.
Algen werden nach ihrer Farbe in Rot-, Grün- und Braunalgen eingeteilt. Dies ist auf verschiedene Pigmente in ihren Chloroplasten zurückzuführen, darunter Chlorophylle, Phycobiliproteine und Carotinoide. Neben diesen drei Hauptpigmentgruppen werden viele andere von Phykologen erkannt.
Algen fehlen die Eigenschaften echter Pflanzen, wie echte Wurzeln, Blätter und Stängel. Diesen teilen sie sich mit den niederen Pflanzen wie Lebermoose und Moosen. Außerdem fehlen ihnen spezialisierte Strukturen, wie sie für die Fortpflanzung erforderlich sind, was sie von vielzelligen Formen unterscheidet.
Darüber hinaus teilen einige Algen mehrere Eigenschaften mit Pilzen und Protozoen. Tatsächlich können sie schwer von diesen Organismen zu unterscheiden sein, obwohl Chloroplasten und ihre Nutzung der Photosynthese als Brennstoffquelle sie von diesen Organismen abgrenzen. Diese Arten haben evolutionär mehr mit Pilzen und Protozoen gemeinsam als miteinander.
Verschiedene Arten von Algen
Es gibt mehrere Arten von Algen. Wie sie klassifiziert werden, basiert auf der Morphologie ihres vegetativen Zustands.
Bei filamentösen Formen sind die Zellen in fadenförmigen Strukturen angeordnet. Einige Filamente sind unverzweigt, während andere Zweige sind. Beispiele für Algen mit unverzweigten Fadenformen sind Spirogyra, während Stigeoclonium verzweigt ist und ein buschartiges Aussehen hat.
Viele Rotalgen wie Palmaria haben zahlreiche benachbarte Filamente, die seitlich verbunden sind. Arten wie Seetang sind parenchymatös (gewebeähnlich). Algen wie Codium sind coenocytic und wachsen zu einer enormen Größe, ohne separate Zellen zu bilden. Coenocytic-Typen sind mehrkernig, ohne Zellwände, um das Protoplasma des Organismus zu trennen. Im Wesentlichen sind sie einzellig.
Noch mehr Algen sind bewegliche Arten, die Flagellen nutzen, um sich fortzubewegen. Beispiele für diesen Typ sind einzellige Ochromonas bis hin zu riesigen kolonialen Organismen wie Volvox , die viele tausend Zellen enthalten.
Kokkoide Arten haben eine festgelegte Anzahl von Zellen, während Kapsoid-Organismen eine variable Anzahl von Zellen aufweisen. Kokkoide Organismen (wie Scenedesmus ) nehmen an Größe, aber nicht an Zellzahl zu, sobald eine genaue Zahl erreicht ist. Kapsoide Organismen (wie Chryscocapsa ) haben Zellcluster , die in einem Gel enthalten sind.
Da jedoch viele Arten ihre Morphologie im Laufe ihres Lebenszyklus oder aus umweltbedingten Gründen wie der Nährstoffverfügbarkeit ändern können, kann eine alleinige Klassifizierung nicht ausreichen. Aus diesem Grund klassifizieren viele Wissenschaftler sie anhand von Unterschieden und Ähnlichkeiten in DNA und RNA. Es gibt viele Diskussionen darüber, wie jede Gruppe genau unterschieden und klassifiziert werden kann.
Verteilung und Häufigkeit von Algen
Algen können nach der Umgebung, in der sie leben, weiter klassifiziert werden. Sie kommen in einer überwältigenden Vielfalt von Lebensräumen vor, was sie weltweit fast allgegenwärtig macht.
Planktonische Algen wachsen im Wasser und sind mikroskopisch klein. Neustonische Algen kommen auf der Wasseroberfläche (z. B. im Ozean, in Seen und Flüssen) vor und können entweder mikroskopisch oder makroskopisch sein. Kryophile Algen kommen in Eis und Schnee vor. Thermophile Algen wachsen in heißen Quellen. Edaphische Algen kommen im Boden vor. Diejenigen, die in Felsspalten wachsen, werden als chasmolithische Algen bezeichnet. Epilithische Algen wachsen auf Felsen.
Es gibt auch Algenklassen, die speziell auf anderen Organismen wachsen. Epizoische Algen wachsen auf Tieren. Epiphytische Algen wachsen auf Pilzen, Pflanzen oder auch anderen Algen. Einige Arten wachsen auch in anderen Organismen, die als Endosymbionten bezeichnet werden.
Die Umgebung einer Alge beeinflusst ihre Vielfalt und Fülle. Niederschläge wirken sich auf terrestrische Algen aus, während Licht und Nährstoffe aquatische Arten beeinträchtigen. Algenblüten sind ein Beispiel dafür. Die Verschmutzung führt zu einer Zunahme der Nährstoffe, was zu einem übermäßigen Wachstum von Wasseralgen führt. Dies führt zu einem Sauerstoffmangel im Wasser zum Nachteil anderer vorhandener Arten.
Verwendung von Algen
Algen werden seit über 2500 Jahren vom Menschen als Nahrungsmittel verwendet. Spirulina ist seit Jahrhunderten ein wichtiger Bestandteil der afrikanischen und mittelamerikanischen Ernährung. Seetang wird traditionell von europäischen Kulturen als Dünger und Rohstoff verwendet. Sie sind eine wichtige Nahrungsquelle für viele Verbindungen, darunter Ballaststoffe, Proteine, Polysaccharide und Lipide.
Algenarten werden heute für viele Zwecke in mehreren Sektoren verwendet. Dazu gehören die Pharma-, Lebensmittel-, Öl-, Landwirtschafts- und Industriechemieindustrie. Von den fast 70.000 identifizierten Arten sind nur 50 in weit verbreiteter kommerzieller Nutzung. Beispiele für gängige Anwendungen sind Getränke, Zahnpasta, Nahrungsergänzungsmittel, Erdölförderung, Biokraftstoffe, Medikamente und Kosmetika.
Speziell in der pharmazeutischen Industrie sind die Sekundärmetaboliten, die von Meeresalgen produziert werden, ein attraktives Ziel für die Wirkstoffforschung. Algen sind eine kommerziell wichtige Quelle dieser hoch bioaktiven Moleküle. Aus Algen extrahierte Chemikalien zeigen antivirales, krebsbekämpfendes und antioxidatives Potenzial. Viele Studien über die Verwendung von Algen in verschiedenen Industrien laufen.
Fazit
Algen sind eine faszinierende Gruppe von Organismen, die sehr vielfältig sind und in fast jeder Umgebung der Erde vorkommen. Die Evolutionsgeschichte dieser Organismen ist komplex und interessant, und ständig werden neue Klassifikationen entdeckt. Sie sind wirtschaftlich wichtige Organismen, und Wissenschaftler, die in fast allen Industriezweigen tätig sind, finden für sie neue Verwendungen.