Ein algenbedecktes Gestein
Die Grünalgen sind eine vielfältige Gruppe eukaryotischer Organismen, die im Stamm Chlorophyta klassifiziert sind. Sie gelten als eukaryotisch, da einzelne Zellen ein markantes strukturelles Merkmal besitzen, das als Kern bekannt ist und die Chemikalien enthält, die für die Vererbung und Stoffwechselregulation verantwortlich sind. Das Phylum ist eines von mehreren Algenstämmen im Königreich Protista, wo Algen nach Pigmentierung, Kohlenhydratspeicherreserven und Zellwandzusammensetzung gruppiert werden.
Grünalgen kommen in feuchten Böden und Süß- und Salzwasserlebensräumen vor; Die meisten werden als Süßwasserbewohner angesehen. Der Stamm besteht aus mindestens achttausend Arten. Einige Schätzungen gehen von siebzehntausend Arten aus. Mehrere gemeinsame Merkmale stützen die Hypothese, dass diese Organismen und Landpflanzen von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen.
Allgemeine Merkmale
Die Grünalgen oder Chlorophyten können einzellig, mehrzellig, kolonial oder filamentös sein. Mehrzellige Formen können eine gewisse Gewebedifferenzierung aufweisen, jedoch nicht in der Komplexität, die Landpflanzen aufweisen. Kolonialalgen neigen dazu, sich in einem Muster zu sammeln, das einer hohlen Kugel oder Scheibe ähnelt. Einige fadenförmige Formen sind coenozytisch, was bedeutet, dass sie einen Teil oder alle ihre Querwände verloren haben.
Die Zellwände bestehen aus Zellulose. Es gibt normalerweise zwei Schichten Zellulose, die durch Pektin verstärkt werden. Einige einzellige Formen haben eine Lorica (dünne Wand oder Kutikula), die durch eine gallertartige Matrix oder Wasser vom Protoplasten getrennt ist.Das Phylum Chlorophyta ist nach dem prominenten grünen Chloroplasten benannt, einer Zellstruktur, die Pigmente enthält, die Photosynthese betreiben, ähnlich der in höheren Pflanzen. Die Chloroplasten sind grün, weil die Zusatzpigmente, zu denen Xanthophylle und verschiedene Carotinoide gehören, die vorhandenen Chlorophylle, die wichtigsten photosynthetischen Pigmente, nicht maskieren.
Alle Klassen enthalten Chlorophylle a und b. Chlorophyll c wurde in einigen Arten der Klasse Prasinophyceae gefunden. Die Chloroplasten sind Doppelmembranstrukturen mit Thylakoiden (Membranfalten), die in Gruppen von zwei bis sechs gestapelt sind.
Das Speicherkohlenhydrat ist Stärke. Stärkekörner können um Pyrenoide (Proteinkörper) gruppiert gefunden werden, wenn sie vorhanden sind. Sie sind jedoch im Allgemeinen über den flüssigen Teil des Chloroplasten verstreut. Chlorophyten besitzen entweder zwei oder vier Flagellen (whiplike Anhängsel für Motilität) mindestens einmal während ihres Lebenszyklus, obwohl einige Formen ein einzelnes Flagellum haben. Zusätzlich zur Bereitstellung von Motilität können Flagellen eine Schlüsselrolle im sexuellen Prozess für einige einzellige Formen spielen.
Es gibt erhebliche Debatte über die Klassifizierung von Grünalgen. Die meisten Taxonomen klassifizieren Chlorophyta derzeit im Königreich Protista. Aufgrund der vielen Ähnlichkeiten mit Landpflanzen sind viele Taxonomen der Meinung, dass Chlorophyta ein eigenes Königreich haben sollte. Lebende Arten von Charophyten werden in drei Klassen eingeteilt: Chlorophyceae, Charophyceae und Ulvophyceae.
Chlorophyceae
Spirogyra – Chlorophyceae
Die Klasse Chlorophyceae ist die größte in Bezug auf die Anzahl der aufgeführten Arten. Mitglieder haben zwei oder mehr Flagellen; eine Vielzahl von sexuellen und asexuellen Fortpflanzungsstrategien; Produktion einer Zygospore nach sexueller Fortpflanzung; und Mitose, an der Phykoplasten beteiligt sind (Mikrotubuli, die Tochterkerne während der Teilung trennen). Repräsentative Gattungen sind Chlamydomonas, Pandorina, Volvox und Gonium.
Chlamydomonas-Arten sind einzellig, mit zwei apikalen Flagellen und einem becherförmigen Chloroplasten. Gonium ist eine koloniale Spezies mit vier oder mehr Zellen ohne funktionelle oder morphologische Differenzierung. Pandorina-Arten bilden kugelförmige Kolonien mit begrenzter Differenzierung und struktureller Organisation.
Kolonien von Volvox können aus bis zu sechzigtausend Zellen bestehen und zeigen eine gewisse strukturelle Spezialisierung. Teile der Kolonie haben Zellen mit großen Flagellen und Stigmata. Diese Zellen scheinen auf die Beweglichkeit der Kolonie spezialisiert zu sein. Der hintere Bereich besteht aus Zellen mit kleinen Flagellen und ohne Stigmata. Diese scheinen für die Reproduktion verantwortlich zu sein.
Charophyceae
Charophyceae enthält asymmetrische Zellen, die beweglich sein können oder nicht. Bewegliche Zellen haben zwei apikale Flagellen. Die sexuelle Fortpflanzung ist durch die Bildung einer Zygospore und einer zygotischen Meiose gekennzeichnet. Diese Klasse ähnelt Landpflanzen insofern, als sich Kernhüllen während der Mitose auflösen, was bei den anderen beiden Klassen nicht der Fall ist. Die Gattung Chara umfasst Mitglieder, die Gefäßpflanzen ähneln. Chara-Arten haben eine zentrale Achse und verzweigte Erweiterungen.
Diese Organismen zeigen ein apikales Wachstum, das mit einer apikalen Zelle beginnt, die den apikalen Meristemen von Landpflanzen entspricht. Spirogyra ist eine bekannte filamentöse Gattung, die sich durch spiralförmige Chloroplasten auszeichnet. Die sexuelle Fortpflanzung ist durch die Bildung eines Konjugationsfilaments zwischen zwei Zellen gekennzeichnet, das den Gametentransfer ermöglicht.
Ulvophyceae
Ulvophyceae ist eine vielfältige Klasse von hauptsächlich marinen Organismen, die aus kleinen kolonialen Formen, filamentösen Formen, dünnen Zellschichten oder coenocytischen Komplexen bestehen können. Die Fortpflanzung erfolgt durch Generationswechsel, wobei Meiose in Sporen auftritt.
Es können zwei oder mehr Flagellen vorhanden sein, wenn Flagellen vorhanden sind. Die Gattung Ulva, auch bekannt als Meeressalat, zeigt ein grünes Blatt von Zellen, die in Gezeitengewässern gefunden werden. Die Fortpflanzung beinhaltet einen isomorphen Generationswechsel.
Ulothrix enthält filamentöse Süßwasseralgen, die sich über einen Halt an Oberflächen festsetzen können. Ulothrix erzeugt asexuell Zoosporen und Aplanosporen. Arten können sich durch Bildung einer heterothallischen Zygote / Zygospore aus isogamen Gameten sexuell vermehren.
Fortpflanzungsstrategien
Chlorophyten vermehren sich sexuell, wobei haploide (Organismen mit der Hälfte des vollständigen Chromosomensatzes) und diploide Stadien abwechseln. Haplobiontische haploide Organismen bestehen aus reifen haploiden Formen, die Gameten durch Mitose produzieren (Teilung, die zu Nachkommen führt, die mit der Elternform identisch sind). Kompatible Gameten verschmelzen und bilden eine diploide Zygote, die sich durch Meiose teilt (Teilung, die zu vier haploiden Nachkommenzellen führt), um vier Sporen zu bilden. Ein haplobiontischer diploider Organismus besteht aus reifen diploiden Formen, die durch Meiose Gameten produzieren. Diplobiontische Grünalgen sind komplexer, mit einer Zygote unter Mitose. Dies führt zur Bildung eines haploiden und diploiden Thalli.
Der haploide Thallus wird als Gametophyt und der diploide Thallus als Sporophyt bezeichnet. Gametophyten erzeugen Gameten, während Sporophyten Sporen produzieren. Dieses Muster wird als Generationenwechsel bezeichnet.
Die Thalli können identisch (isomorph) oder verschieden (heteromorph) sein. Wenn ein Thallus sowohl Spermien als auch Eier produziert, gilt er als homothallisch. Wenn das Ei und das Sperma auf getrennten Thalli produziert werden, ist der Organismus heterothallisch. Gameten können isogam (ununterscheidbar und beweglich) oder heterogam (zwei verschiedene Arten) sein. Männliche Gameten entwickeln sich in Gametangien, die als Antheridien bekannt sind. Weibliche Gameten entwickeln sich entweder in Oogonia (einzellige Gametangien) oder Archegonia (mehrzellige Gametangien). Zygoten bilden oft dickwandige Ruhestrukturen, die Zygosporen genannt werden.
Die häufigste Sporenart ist die Zoospore, eine flagellierte Zelle. Zellen können einzelne Zoosporen bilden oder sich mitotisch teilen, um viele Zoosporen zu produzieren. Zoosporen reifen in vegetative Zellen innerhalb von Minuten oder Tagen, je nach Art.
Vegetative Zellen können ihre Flagellen behalten oder auch nicht. Zoosporen werden typischerweise in Kompartimenten gebildet, die Sporangien genannt werden, können aber nach Meiose in einer Zygote gebildet werden. Die meisten Zoosporen ähneln Mitgliedern der Chlorophytengattung Chlamydomonas. Dickwandige, nichtmotile Sporen, Akineten genannt, können gebildet werden und über Mitose Zoosporen produzieren oder filamentöse Strukturen bilden. Einige Chlorophyten bilden Aplanosporen, die nichtmotil sind.
Ökologie
Chlorophyten kommen in verschiedenen Lebensräumen auf der ganzen Welt vor. Während die meisten in gemäßigten Süßwasserumgebungen leben, gibt es auch marine und terrestrische Formen. Zu den terrestrischen Formen gehören einige, die auf feuchten Böden leben, einige auf feuchten Felsen und einige in schneebedeckten Gebieten. Einige terrestrische Formen sind als Flechten spezialisiert, eine enge Verbindung zwischen einer Alge und einem Pilz, oder leben auf Tieren wie Schildkröten oder Faultieren.