GLONY BRUNATNE: CHARAKTERYSTYKA, TAKSONOMIA, SIEDLISKO, ROZMNAŻANIE - BIOLOGIA - 2025

Te brązowe algi są eukarionty. Jego charakterystyczny kolor nadaje obecność karotenoidu fukoksantyny w chloroplastach. Wytwarzają laminarynę jako substancję rezerwową i mogą również mieć brzydkie taniny.

Phaeophyceae znajdują się w gromadzie Ochrophyta podkrólestwa Heterokonta w królestwie Protista. Rozpoznanych jest siedem rzędów, 307 rodzajów i około 2000 gatunków.

Sargassum na plaży na Kubie. Autor: Bogdan Giușcă (Bogdan Giuşcă (dyskusja)), źródło Wikimedia Commons

Większość brunatnic zamieszkuje środowiska morskie. Wiadomo, że w zbiornikach słodkowodnych występuje tylko osiem rodzajów. Zwykle rosną w chłodnych, wzburzonych, przewiewnych wodach. Morze Sargasos (Atlantyk) zawdzięcza swoją nazwę dużym masom gatunków z rodzaju Sargassum, które rosną w jego wodach.

W ścianie komórkowej Phaeophyceae wytwarzane są duże ilości kwasu alginowego, które stanowią 70% masy glonów. Ten fikokoloid jest szeroko stosowany w przemyśle jako stabilizator i emulgator w żywności, medycynie i tekstyliach. Światowe zbiory brunatnic osiągają trzy miliony ton rocznie.

cechy

Glony brunatne to organizmy wielokomórkowe. Jego wielkość waha się od kilku milimetrów do ponad 60 metrów lub więcej w przypadku Macrocystis pyrifera.

Ściana komórkowa

Komórki są otoczone ścianą komórkową złożoną z co najmniej dwóch warstw. Najbardziej wewnętrzna warstwa składa się z mikrowłókien celulozowych, tworzących główną strukturę.

Najbardziej zewnętrzna warstwa jest śluzowata i składa się z substancji koloidalnych zwanych fikokoloidami. Należą do nich fucodiano (siarczanowane polisacharydy) i kwas alginowy. Względna ilość obu fikokoloidów może się różnić w zależności od gatunku, różnych części rośliny i środowiska, w którym rośnie.

W niektórych przypadkach ściana komórkowa może zawierać złogi węglanu wapnia w postaci aragonitu (Padina pavonia).

Chloroplasty

Chloroplasty mogą mieć od jednego do wielu. Kształt jest zmienny, od laminarnego do dyskoidalnego lub soczewkowego.

Składają się z grup trzech tylakoidów połączonych strefową blaszką. Mają cztery jednostki membranowe. Dwie najbardziej zewnętrzne błony to retikulum endoplazmatyczne (ER).

Błony otoczki chloroplastowej i retikulum endoplazmatycznego są połączone kanalikami. W niektórych grupach najbardziej zewnętrzna błona retikulum endoplazmatycznego jest połączona z błoną jądrową.

W plastydach występuje chlorofil a, c ₁ i c ₂ . Dodatkowo występuje duża ilość karotenoidu fukoksantyny, wraz z wiolaksantyną. Te dwa ostatnie pigmenty odpowiadają za brązowy kolor tych alg.

W prawie wszystkich grupach są przedstawiciele z pyrenoidami. Struktury te to masy bezbarwnych białek, które zawierają enzym niezbędny w niektórych fazach fotosyntezy.

Pyrenoidy Phaeophyceae znajdują się poza chloroplastem. Zawierają ziarnistą substancję i są otoczone błoną retikulum endoplazmatycznego związanego z chloroplastem. Wokół pyrenoida tworzy się pasmo rezerwowych polisacharydów.

Florotanniny (brzydkie taniny)

Algi brunatne wytwarzają określone taniny, które znajdują się w małych wtrętach wewnątrzkomórkowych. Te flurotaniny powstają w dictyosomach aparatu Golgiego. Są produktem polimeryzacji floroglucynolu.

Te taniny nie zawierają cukrów i są silnie redukujące. Są bardzo cierpkie w smaku. Szybko utleniają się w powietrzu, wytwarzając fitofeinę, czarny pigment, który nadaje suchym brunatnicom charakterystyczny kolor.

Sugeruje się, że florotaniny mogą absorbować promieniowanie ultrafioletowe i są składnikami ścian komórkowych. Jego najważniejszą funkcją jest ochrona przed roślinożercami. Wiadomo, że mogą hamować glukozydazy wytwarzane przez ślimaki, które pożywiają się tymi algami.

Rozwój plechy

Plecha brunatnic jest stosunkowo duża i złożona. Mogą wystąpić różne rodzaje rozwoju:

-Rozproszone : wszystkie komórki w ciele rośliny są zdolne do podziału. Powstaje uniseriate, mniej lub bardziej rozgałęziona plecha (Ectocarpus).

-Apical : komórka znajdująca się w pozycji wierzchołkowej dzieli się, tworząc ciało rośliny. Plecha są dychotomiczne spłaszczone lub flabelate (Dictyota).

- Tricothalic : komórka dzieli się i tworzy trichom w górę i wzgórze w dół (Cutleria).

- Meristem intercalary r: strefa komórek merystematycznych dzieli się zarówno w górę, jak iw dół. W plechy wyróżnia się ryzoidy, trzon i blaszkę. Grubość może wystąpić w trzonie, ponieważ merystemoid rozszczepia się we wszystkich kierunkach (Laminaria, Macrocystis).

- Meristodermis : istnieje warstwa obwodowa, która jest podzielona równolegle do plechy. Tkanki powstają pod meristodermą (korą). Plechy są dychotomiczne, zwężające się i centralnie grube (Fucus).

Siedlisko

Glony brunatne są prawie wyłącznie pochodzenia morskiego. Tylko kilka gatunków z ośmiu rodzajów rośnie w zbiornikach słodkowodnych.

Są organizmami bentosowymi (żyją na dnie ekosystemów wodnych). Kilka gatunków z rodzaju Sargassum to gatunki pelagiczne (rozwijają się blisko powierzchni).

Gatunki słodkowodne występują na półkuli północnej, z wyjątkiem Ectocarpus siliculosus. Ten kosmopolityczny gatunek jest generalnie morski, ale stwierdzono, że rośnie w zbiornikach słodkowodnych Australii.

Phaeophyceae morskie są składnikami przybrzeżnej flory morskiej. Są rozprowadzane z obszarów subpolarnych do równika. Jego największa różnorodność występuje w zimnych wodach strefy umiarkowanej.

Kelp (głównie gatunki Laminariales) tworzą lasy sublitoralne w strefach umiarkowanych, z wyjątkiem Arktyki. Gatunki pelagiczne Sargassum tworzą duże obszary w znanym Morzu Sargassowym na Atlantyku.

Taksonomia i podklasy

Glony brunatne zostały po raz pierwszy uznane za grupę w 1836 r. Botanik WH Harvey wyodrębnił je jako podklasę Melanospermeae z klasy glonów.

Później, w 1881 roku, nadano im kategorię klasową pod nazwą Phaeophyceae. Później w 1933 roku Kylin podzielił brunatnice na trzy klasy: Isogeneratae, Heterogeneratae i Cyclosporeae. Ta propozycja została odrzucona przez Fristscha w 1945 roku, ponownie uznając ją za tylko jedną klasę.

Obecnie Phaeophyceae są klasą należącą do gromady Ochrophyta z pod-królestwa Heterokonta królestwa Protista. Są uważani za bardzo starożytną linię, która powstała 150-200 milionów lat temu.

Prawdopodobnie starożytne brunatnice miały rozwój plechy wierzchołkowej. Jej siostrzane grupy to Xanthophyceae i Phaeothamniophyceae.

Na podstawie informacji uzyskanych z badań molekularnych Silberfeld i współpracownicy zaproponowali w 2014 r. Podzielenie Phaeophyceae na cztery podklasy w oparciu o rozbieżności w topologiach drzew filogenetycznych.

W ich obrębie wyróżnia się 18 zakonów i 54 rodziny. Opisano około 2000 gatunków rozmieszczonych w 308 rodzajach.

Podklasy brunatnic są następujące:

Discosporangiophycidae

Jednoczęściowa i rozgałęziona plecha nitkowata z wierzchołkowym rozwinięciem. Liczne chloroplasty, bez pyrenoidów. Przedstawiono tylko jedno zamówienie z dwiema rodzinami monogenerycznymi.

Ishigeophycidae

Plecha jest rozgałęziona, terete lub liściasta. Jest pseudoparenchymalna, z obecnością rdzenia i kory. Wierzchołkowy rozwój plechy. Tarczowate chloroplasty i obecność kilku pyrenoidów. Utworzony na rozkaz, z dwiema rodzinami.

Dictyotophycidae

Mają nitkowatą lub pseudoparenchymalną plechę. Z rozwinięciem końcowym lub wierzchołkowym. Tarczowate chloroplasty i brak pyrenoidów. Dzieli się na cztery zakony i 9 rodzin.

Fucophycidae

Jest to największa grupa wśród brunatnic. Plecha jest dość zmienna między grupami. Rodzaj rozwoju plechy przodków jest interkalarny. Pyrenoidy występują u niektórych przedstawicieli wszystkich grup. Został podzielony na 12 zakonów i 41 rodzin.

Reprodukcja

Glony brunatne mogą wykazywać rozmnażanie płciowe lub bezpłciowe. Wszystkie mają gruszkowate komórki rozrodcze, które poruszają się za pośrednictwem wici.

Komórki rozrodcze

Komórki rozrodcze prezentują dwie wici, które są wstawiane z boku lub od dołu. Jeden skierowany jest w kierunku tylnego bieguna komórki, a drugi w kierunku bieguna przedniego. Wić przednia pokryta jest małymi włóknami ułożonymi w dwóch rzędach.

W pobliżu podstawy wici znajduje się czerwonawa plamka na oczach. Plamy oczne to fotoreceptory, które umożliwiają wykrycie intensywności i kierunku światła. Ułatwia poruszanie się komórki, aby była bardziej wydajna w fotosyntezie.

Ta plamka oka składa się z globulek lipidowych między pasmami tylakoidów a otoczką chloroplastową. Działają jak wklęsłe lustro, które skupia światło. Najskuteczniejsze w przypadku brunatnic są fale o długości od 420 do 460 nm (światło niebieskie).

Rozmnażanie bezpłciowe

Może wystąpić przez fragmentację lub przez propagule. Propagule to wyspecjalizowane struktury komórkowe z komórkami wierzchołkowymi. Te komórki dzielą się i tworzą nową jednostkę.

Wytwarzane są również zoospory (ruchliwe bezpłciowe zarodniki). Są one produkowane w zarodni, z której uwalniane są komórki haploidalne. Dają początek generacji gametofitycznej (haploidalnej).

Rozmnażanie płciowe

Może to wynikać z izogamii (równe gamety) lub anizogamii (różne gamety). Może również wystąpić oogamia (unieruchomiona żeńska i mobilna męska gameta).

Cykl życia jest haplodipontyczny (naprzemiennie pokolenie diploidalne i haploidalne). Może być izomorficzny (oba pokolenia są podobne) lub heteromorficzny (pokolenia różne morfologicznie). W zależności od grupy może dominować gametofit (haploid) lub sporofit (diploid).

W niektórych grupach, takich jak zakon Fucales, cykl życiowy jest diplontyczny (faza haploidalna jest ograniczona do gamet).

Glony brunatne mają dwa rodzaje struktur rozmnażania płciowego. Niektóre są wielokomorowe, obecne w gametofitach i sporofitach, wytwarzając komórki ruchome. Inne są jednokierunkowe, obecne tylko w sporofitach i wytwarzają ruchliwe haploidalne zarodniki.

Hormony płciowe

Hormony płciowe (feromony) to substancje wytwarzane podczas rozmnażania płciowego. U brunatnic pełnią one funkcję wyładowania wybuchowego samców gamet z pylników. Przyciągają również męskie gamety do żeńskich.

Te hormony to nienasycone węglowodory. Są bardzo lotne i hydrofobowe. Bardzo niewiele ilości jest uwalnianych na komórkę na godzinę.

Percepcja feromonów związana jest z ich hydrofobowym charakterem, który jest postrzegany przez komórkę biorcy (męską gametę). Atrakcja nie działa dalej niż 0,5 mm od żeńskiej gamety.

Karmienie

Glony brunatne to organizmy autotroficzne. Produktem akumulacji fotosyntezy jest mannitol. Długoterminowym związkiem rezerwowym jest laminaryna (polisacharyd glukanu).

Stężenie mannitolu w komórkach może wzrosnąć lub spaść w związku z zasoleniem podłoża. Przyczynia się to do procesów osmoregulacji glonów i najwyraźniej nie jest uwarunkowane fotosyntezą.

Zdolność fotosyntetyczną alg brunatnych stymuluje światło niebieskie. Zjawisko to występuje tylko w tej grupie i poprawia jej skuteczność wychwytywania dwutlenku węgla. Może to być związane z rodzajem pigmentów obecnych w twoich chloroplastach.

Bibliografia

1. Forster RM i MJ Dring (1994) Wpływ niebieskiego światła na zdolność fotosyntetyczną roślin morskich z różnych grup taksonomicznych, ekologicznych i morfologicznych, europejskie. Journal of Phycology, 29: 21–27.
2. Lee R (2008) Fykologia. Czwarta edycja. Cambridge University Press, Wielka Brytania. 547 s.
3. Reviers B, F Rousseau i S Draisma (2007) Klasyfikacja Phaeophyceae od przeszłych do obecnych i obecnych wyzwań. W: Brodie J and J Lewis. Odkrywanie glonów, przeszłości, teraźniejszości i przyszłości systemu glonów. CRC Press, Londyn. P 267-284.
4. Silberfeld T, M Racault, R. Fletcher, A Couloux, F Rousseau and B De Reviers (2011) Systematics and evolutionary history of pyrenoid-bearing taxa in brown algae (Phaeophyceae), European Journal of Phycology, 46: 361-377.
5. Silberfeld T, F Rousseau i B De Reviers (2014) Zaktualizowana klasyfikacja brunatnic (Ochrophyta, Phaeophyceae). Cryptogamie, Algologie 35: 117–156.