5.4: mwani

Malengo ya kujifunza

• Eleza kwa nini mwani ni pamoja na ndani ya nidhamu ya microbiology
• Eleza sifa za kipekee za mwani
• Tambua mifano ya mwani unaozalisha sumu
• Kulinganisha makundi makubwa ya mwani katika sura hii, na kutoa mifano ya kila
• Kuainisha viumbe vya algal kulingana na vikundi vikuu

Wafanyakazi ni protists autotrophic ambayo inaweza kuwa unicellular au multicellular. Viumbe hivi hupatikana katika supergroups Chromalveolata (dinoflagellates, diatomi, mwani wa dhahabu, na mwani wa kahawia) na Archaeplastida (mwani nyekundu na mwani wa kijani). Ni muhimu kiikolojia na mazingira kwa sababu zinawajibika kwa uzalishaji wa takriban 70% ya oksijeni na jambo la kikaboni katika mazingira ya majini. Aina fulani za mwani, hata zile ambazo ni microscopic, huliwa mara kwa mara na wanadamu na wanyama wengine. Zaidi ya hayo, mwani ni chanzo cha agar, agarose, na carrageenan, mawakala wa kuimarisha kutumika katika maabara na katika uzalishaji wa chakula. Ingawa mwani ni kawaida si pathogenic, baadhi ya kuzalisha sumu. Blooms mbaya ya algal, ambayo hutokea wakati mwani kukua haraka na kuzalisha idadi kubwa, inaweza kuzalisha viwango vya juu vya sumu kwamba impair ini na mfumo wa neva kazi katika wanyama majini na binadamu.

Kama protozoans, mwani mara nyingi huwa na miundo ya seli tata. Kwa mfano, seli za algali zinaweza kuwa na kloroplasti moja au zaidi ambazo zina miundo inayoitwa pyrenoids ili kuunganisha na kuhifadhi wanga. Chloroplasts wenyewe hutofautiana katika idadi yao ya membrane, dalili ya matukio ya sekondari au ya kawaida ya mwisho ya endosymbiotic. Chloroplasts ya msingi ina utando mbili—moja kutoka kwa cyanobacteria ya awali ambayo kiini cha eukaryotiki cha mababu kilichochomwa, na moja kutoka kwenye utando wa plasma wa seli inayojaa. Chloroplasts katika baadhi ya vizazi huonekana kuwa imetokana na endosymbiosis ya sekondari, ambapo seli nyingine ilijaa seli ya kijani au nyekundu ya algali ambayo tayari ilikuwa na chloroplast ya msingi ndani yake. Seli inayozunguka iliharibu kila kitu isipokuwa kloroplast na pengine utando wa seli ya seli yake ya awali, na kuacha utando tatu au nne kuzunguka kloroplast. Makundi tofauti ya algali yana rangi tofauti, ambazo zinajitokeza katika majina ya kawaida kama vile mwani mwekundu-nyekundu, mwani wa kahawia, na mwani wa kijani.

Baadhi ya mwani, seaweeds, ni macroscopic na inaweza kuchanganyikiwa na mimea. Bahari inaweza kuwa nyekundu, kahawia, au kijani, kulingana na rangi zao za photosynthetic. Kijani cha kijani, hususan, hushiriki kufanana muhimu na mimea ya ardhi; hata hivyo, pia kuna tofauti muhimu. Kwa mfano, baharini hazina tishu za kweli au viungo kama mimea hufanya. Zaidi ya hayo, baharini hazina cuticle ya wax ili kuzuia uharibifu. Algae pia inaweza kuchanganyikiwa na cyanobacteria, bakteria ya photosynthetic ambayo hubeba kufanana na mwani; hata hivyo, cyanobacteria ni prokaryotes (tazama Nonproteobacteria Gram-hasi Bakteria na Bakteria Photototrophic).

Algae wana aina mbalimbali za mzunguko wa maisha. Uzazi unaweza kuwa asexual na mitosis au ngono kutumia gametes.

Algal Tofauti

Ingawa mwani na protozoa walikuwa wamejitenga kwa taxonomically, sasa wamechanganywa katika supergroups. Mwani huainishwa ndani ya Chromalveolata na Archaeplastida. Ingawa Euglenoza (ndani ya supergroup Excavata) hujumuisha viumbe vya usanisinuru, hizi hazichukuliwi kuwa mwani kwa sababu hulisha na ni motile.

Dinoflagellates na stramenopiles huanguka ndani ya Chromalveolata. Dinoflagellates ni zaidi viumbe vya baharini na ni sehemu muhimu ya planktoni. Wana aina mbalimbali za lishe na inaweza kuwa phototrophic, heterotrophic, au mixotrophic. Wale ambao ni photosynthetic hutumia chlorophyll a, chlorophyll c ₂, na rangi nyingine za photosynthetic (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Kwa ujumla wana flagella mbili, na kusababisha yao whirl (kwa kweli, jina dinoflagellate linatokana na neno la Kigiriki kwa “whirl”: dini). Wengine wana sahani za selulosi zinazounda kifuniko ngumu cha nje, au theca, kama silaha. Zaidi ya hayo, baadhi ya dinoflagellates huzalisha neurotoxins ambayo inaweza kusababisha kupooza kwa binadamu au samaki. Mfiduo unaweza kutokea kwa kuwasiliana na maji yaliyo na sumu ya dinoflagellate au kwa kulisha viumbe ambavyo vimekula dinoflagellates.

Wakati idadi ya watu wa dinoflagellates inakuwa mnene sana, wimbi nyekundu (aina ya bloom ya hatari ya algal) inaweza kutokea. Maji nyekundu husababisha madhara kwa maisha ya baharini na kwa wanadamu ambao hutumia maisha ya baharini yaliyosababishwa. Wazalishaji wa sumu kubwa ni pamoja na Gonyaulax na Alexandrium, zote mbili ambazo husababisha sumu ya samakigamba ya kupooza. Spishi nyingine, Pfiesteria piscicida, inajulikana kama muuaji wa samaki kwa sababu, katika sehemu fulani za mzunguko wake wa maisha, inaweza kuzalisha sumu yenye madhara kwa samaki na inaonekana kuwa na jukumu la dalili, ikiwa ni pamoja na kupoteza kumbukumbu na machafuko, kwa binadamu walio wazi kwa maji yaliyo na aina hiyo.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Dinoflagellates kuonyesha tofauti kubwa katika sura. Wengi ni encased katika selulosi silaha na kuwa na mbili flagella kwamba inafaa katika grooves kati ya sahani. Movement ya flagella hizi mbili perpendicular husababisha mwendo unaozunguka. (mikopo: mabadiliko ya kazi na CSIRO)

Stramenopiles ni pamoja na mwani wa dhahabu (Chrysophyta), mwani wa kahawia (Phaeophyta), na diatoms (Bacillariophyta). Stramenopiles wana chlorophyll a, chlorophyll c ₁ /c ₂, na fucoxanthin kama rangi za photosynthetic. Uhifadhi wao wa kabohaidreti ni chrysolaminarin. Wakati wengine hawana kuta za seli, wengine wana mizani. Diatomi zina flagella na frustules, ambazo ni kuta za nje za seli za silika iliyofunikwa; mabaki yao ya fossilized hutumiwa kuzalisha dunia ya diatomaceous, ambayo ina matumizi mbalimbali kama vile filtration na insulation. Zaidi ya hayo, diatoms inaweza kuzaliana ngono au asexually. Jenasi moja ya diatom, Pseudo-nitzschia, inajulikana kuhusishwa na blooms hatari ya algal.

Mwani wa kahawia (Phaeophyta) ni baharini za baharini nyingi. Baadhi inaweza kuwa kubwa sana, kama kelp kubwa (Laminaria). Wana majani kama vile, mabua, na miundo inayoitwa holdfasts ambayo hutumiwa ambatisha kwa substrate. Hata hivyo, haya si majani ya kweli, shina, au mizizi (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Rangi zao za photosynthetic ni chlorophyll a, chlorophyll c, β -carotene, na fucoxanthine. Wanatumia laminarin kama kabohydrate ya kuhifadhi.

Archaeplastids ni pamoja na mwani wa kijani (Chlorophyta), mwani nyekundu (Rhodophyta), kundi jingine la mwani wa kijani (Charophyta), na mimea ya ardhi. Charaphyta ni sawa zaidi na mimea ya ardhi kwa sababu wanashiriki utaratibu wa mgawanyiko wa seli na njia muhimu ya biochemical, kati ya sifa nyingine ambazo makundi mengine hawana. Kama mimea ya ardhi, Charophyta na Chlorophyta wana chlorophyll a na chlorophyll b kama rangi za photosynthetic, kuta za seli za selulosi, na wanga kama molekuli ya kuhifadhi kabohaidreti. Chlamydomonas ni alga ya kijani ambayo ina kloroplast moja kubwa, flagella mbili, na unyanyapaa (eyespot); ni muhimu katika utafiti wa biolojia ya molekuli (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)).

Chlorella ni nonmotile, kubwa, unicellular alga, na Acetabularia ni kubwa zaidi unicellular kijani alga. Ukubwa wa viumbe hawa huchangamia wazo kwamba seli zote ni ndogo, na zimetumika katika utafiti wa jenetiki tangu Joachim Hämmerling (1901—1980) alianza kufanya kazi nao mwaka 1943. Volvox ni kikoloni, unicellular alga (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Alga kubwa, yenye rangi ya kijani ni Ulva, pia inajulikana kama lettuce ya bahari kwa sababu ya majani yake makubwa, ya chakula, ya kijani. Aina mbalimbali za maisha ndani ya chlorophyta-kutoka unicellular hadi ngazi mbalimbali za ukoloni hadi aina mbalimbali za multi-imekuwa mfano muhimu wa utafiti kwa kuelewa mageuzi ya multicellularity. Algae nyekundu ni hasa multicellular lakini ni pamoja na baadhi ya aina unicellular. Wana kuta za seli zenye agar au carrageenan, ambazo ni muhimu kama mawakala wa kuimarisha chakula na kama solidifier aliongeza kwa vyombo vya habari vya ukuaji kwa vijidudu.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): (a) Kelps hizi kubwa za multicellular ni wanachama wa mwani wa kahawia. Kumbuka “majani” na “shina” ambayo huwafanya waweze kuonekana sawa na mimea ya kijani. (b) Hii ni spishi ya mwani mwekundu-nyekundu ambayo pia ni multicellular. (c) Alga ya kijani Halimeda incrassata, iliyoonyeshwa hapa inakua kwenye sakafu ya bahari katika maji ya kina, inaonekana kuwa na miundo kama mimea, lakini si mmea wa kweli. (d) Bioluminesence, inayoonekana katika wimbi la kuunda kwenye picha hii, ni jambo la dinoflagellates fulani. (e) Diatoms (picha katika micrograph hii) huzalisha vipimo vya silicaceous (mifupa) ambayo huunda udongo wa diatomaceous. (f) mwani wa kijani wa kikoloni, kama volvox katika micrographs hizi tatu, huonyesha vyama vya ushirika rahisi vya seli. (mikopo a, e: mabadiliko ya kazi na NOAA; mikopo b: mabadiliko ya kazi na Ed Bierman; mikopo c: mabadiliko ya kazi na James St John; mikopo d: mabadiliko ya kazi na “catalano82” /Flickr; mikopo f: mabadiliko ya kazi na Dk Ralf Wagner)

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Chlamydomonas ni alga ya kijani isiyo ya kawaida.

Zoezi\(\PageIndex{1}\)

Ni makundi gani ya mwani yanahusishwa na blooms hatari ya algal?

Dhana muhimu na Muhtasari

• Algae ni kundi tofauti la protists ya eukaryotic ya photosynthetic.
• Algae inaweza kuwa unicellular au multicellular.
• Kubwa, mwani wa multicellular huitwa seaweeds lakini si mimea na hawana tishu kama mimea na viungo.
• Ingawa mwani wana pathogenicity kidogo, wanaweza kuhusishwa na blooms sumu ya algal ambayo inaweza kuharibu wanyamapori wa majini na kuchafua dagaa na sumu zinazosababisha kupooza.
• Algae ni muhimu kwa ajili ya kuzalisha agar, ambayo hutumiwa kama wakala wa kuimarisha katika vyombo vya habari vya microbiological, na carrageenan, ambayo hutumiwa kama wakala wa kuimarisha.