Okrzemki rola w oceanie

Okrzemki należą do jednych z najpopularniejszych mikroorganizmów w przyrodzie, choć nie widać ich gołym okiem i zwykle nie wiemy lub zapominamy o ich istnieniu. Tymczasem odgrywają one bardzo ważną rolę w gospodarce ekosystemów i ekologii. Konieczne przeczytaj i dowiedz się, co to są okrzemki. Jeszcze dziś sprawdź, dlaczego ich liczba w ekosystemach dochodzi do miliardów ton. Poznaj też – okrzemki rola w oceanie.

Co to są okrzemki?

Okrzemki to klasa lub gromada glonów jednokomórkowych (łac. Bacillariophyceae, Bacillariophyta, Diatomophyceae), występujących powszechnie w oceanach, drogach wodnych (rzeki, strumienie, kanały), glebach. Organizmy te generują ok. 20% całego tlenu produkowanego na naszej planecie każdego roku. By móc egzystować, przyjmują też ponad 6,7 miliarda ton krzemu rocznie, czerpiąc go z wód, w których żyją. Stanowią przy tym niemal połowę materiału organicznego oceanów. Szkieleciki martwych okrzemek mogą sięgać do pół mili w głąb dna oceanicznego. Cały basen Amazonki jest corocznie nawożony przez 27 milionów ton pyłu ze skorup okrzemkowych, transportowanego przez wschodnie wiatry transatlantyckie. Liczne ślady pyłu z okrzemek pochodzą też z wysuszonego jeziora, jakie niegdyś pokrywało większość afrykańskiej Sahary. Obecnie ich szczątki są roznoszone z wiatrem, wraz z piachem tej pustyni.

Okrzemki pochodzenie

Dowody ze skamieniałości sugerują, że okrzemek powstały w okresie wczesnej jury lub jeszcze przed nią. Czyli około 150 do 200 milionów lat temu. Okrzemki prawdopodobnie nie wywodzą się jednak z bezpośrednio z prokariotów, jak to miało miejsce w przypadku roślin. Sugeruje to, że miały one nowsze pochodzenie, niż wiele innych glonów. Jednak dowody skamielin są skąpe, choć wywierają one poważne wrażenie na zapisie kopalnym, ale tylko dzięki ewolucji samych okrzemek. W każdym razie, od samego początku miały one wielkie znaczenie jako mikroflora wód i oceanów (okrzemki rola w oceanie). Badaniem okrzemek zajmuje się nauka zwana mykologią.

Okrzemki rodzaje i gatunki

Okrzemki są klasyfikowane ogólnie jako eukarioty, czyli organizmy z jądrem komórkowym związanym błoną, co oddziela je od archeonów i bakterii prokariotycznych. Aktualnie znanych jest ponad 200 rodzajów żywych okrzemek, w obrębie których określa się w przybliżeniu ok. 100 tys. zachowanych gatunków. Tradycyjnie okrzemki dzieli się na dwie grupy: Centriceae o kształcie ciała okrągłym lub wielobocznym z licznymi drobnymi chloroplastami  i brakiem szczeliny w skorupce (częściej występują w morzach i oceanach) oraz Pennateae o kształcie wydłużonym z tylko kilkoma dużymi chloroplastami i często występującą szczeliną w skorupce (częściej występują w wodach słodkich). Klasa Bacillariophyceae okrzemek obejmuje więc rząd Centrales i Pennales.

Okrzemki budowa i wygląd

Okrzemki są organizmami jednokomórkowymi. Występują albo jako samotne, pojedynczo żyjące komórki, albo w koloniach, które mogą przybierać kształt wstążek, wachlarzy, zygzaków lub gwiazd. Różnego rodzaju kolonie mogą być połączone strukturami krzemionkowymi przez wkładki śluzowe, łodygi lub rurki, amorficzne masy śluzu, lub poprzez nici chityny (polisacharyd), które są wydzielane w czasie różnych procesów fizjologicznych, zachodzących w ich komórkach. Poszczególne komórki okrzemek są przy tym bardzo małe i mają rozmiar od 2 do 200 mikrometrów.

Okrzemki mają długość od 2 do 200 mikrometrów. Ich żółtawo-brązowe chloroplasty, w których odbywa się fotosynteza. Są typowe dla heterokontów z czterema błonami i zawierających pigmenty, takie jak karotenoid fukoksantyna. Okrzemkom zazwyczaj brakuje wici, ale są one za to obecne w męskich gametach okrzemek centrycznych i mają zwykłą strukturę hetero kontową. Anatomia okrzemek polega na tym, że są otoczone ścianą komórkową wykonaną z krzemionki. Czyli uwodnionego dwutlenku krzemu-zwaną skorupą. Mają przy tym zabarwienie strukturalne z powodu nanostruktury fotonicznej ciała, przez co opalizują.

Często określa się więc je, jako „klejnoty morza” i „żywe opale”. Okrzemki mają do tego dwa różne kształty – kilka grup to tzw. okrzemki centryczne o budowie promienisto-symetrycznej, a pozostała większość to okrzemki dwustronnie-symetryczne. Oceany i morza zamieszkują okrzemki promieniste.

Okrzemki tryb życia

Ruch okrzemek występuje głównie biernie w wyniku zarówno prądów wodnych, jak i turbulencji wywoływanych wiatrem. Jednak męskie gamety okrzemek centrycznych mają t też wici, umożliwiające aktywny ruch w poszukiwaniu gamet żeńskich. Większość okrzemek nie jest poza tym ruchliwa, ponieważ ich stosunkowo sztywne ściany komórkowe powodują, iż łatwo toną. Tworząc formy planktoniczne na otwartej wodzie. Zwykle polegają więc na burzliwym mieszaniu górnych warstw wód oceanicznych przez wiatr, co utrzymuje je w zawieszeniu w nasłonecznionych wodach powierzchniowych.

Jedynym mechanizmem regulującym ich wyporność, jest tzw. pompa jonowa. W obecności odpowiednich składników odżywczych i światła słonecznego. Zespół żywych okrzemek podwaja się co 24 godziny, przez bezpłciowy podział wielokrotny. Maksymalna długość życia poszczególnych komórek wynosi ok. 6 dni. Podobnie jak rośliny, okrzemki ulegają też konwersji energii światła do energii chemicznej przez fotosyntezę, chociaż ta wspólna autotrofia ewoluowała niezależnie w obu tych liniach. Niezwykle za to w przypadku organizmów autotroficznych (organizmy samożywne), okrzemki mają też cykl mocznikowy, który stanowi cechę typową dla zwierząt. Cykl ten jest używany do różnych procesów metabolicznych u okrzemek.

Okrzemki rola w oceanie

Okrzemki to rodzaj fitoplanktonu, który jest najczęstszym typem planktonu wodnego. Rosną przyczepione do substratów bentonicznych (organizmy przydenne, peryfiton), pływających szczątków i makrolitów (wodne rośliny kwiatowe, mchy, wątrobowce i duże glony). Inna klasyfikacja organizmów wodnych dzieli plankton na osiem typów, na podstawie jego rozmiaru i w tym schemacie okrzemki są klasyfikowane jako mikroalgi. Okrzemki są przy tym głównie fotosyntetyczne, choć niektóre z nich są też obligatoryjnymi heterotrofami (organizmy cudzożywne) i mogą żyć bez światła, pod warunkiem, że dostępne jest dla nich odpowiednie odżywcze źródło węgla organicznego.

Okrzemki są bardzo szeroko rozpowszechnioną grupą organizmów i można je znaleźć we wszystkich oceanach. W słodkiej wodzie (rzeki, jeziora itp.), glebach i na wszelkich wilgotnych powierzchniach (np. na skałach, w błocie). Są one jednym z dominujących składników fitoplanktonu.W bogatych w składniki odżywcze wodach przybrzeżnych i podczas wiosennych zakwitów oceanicznych. Wszystko przez to, że mogą dzielić się (rozmnażanie bezpłciowe przez podział) szybciej niż inne grupy fitoplanktonu.

Większość okrzemek żyje pelagicznie w wodach otwartych, chociaż niektóre żyją też jako złogi biologiczne powierzchniowe oraz na granicy woda-osad bentoniczny, lub nawet poza wodą, w wilgotnych warunkach atmosferycznych. Są jednak najważniejsze w oceanach. Gdzie stanowią około 45% całkowitej oceanicznej produkcji pierwotnej materiału organicznego. Przestrzenny rozkład gatunków fitoplanktonu morskiego, wśród którego są okrzemki, jest ograniczony zarówno poziomo, jak i pionowo.

Okrzemki rola w oceanie – oceaniczny tryb życia

Okrzemki planktonowe w środowisku słodkowodnym i morskim zazwyczaj wykazują styl życia w postaci tzw. zakwitania i opadania na przemian. Gdy warunki w górnej warstwie mieszanej (składniki odżywcze i światło) są korzystne, jak m.in. na wiosnę. Ich przewaga konkurencyjna i szybkie tempo wzrostu pozwalają na dominację w społecznościach fitoplanktonu. Określa się to zjawisko nazwą „boom” lub „bloom”, a po polsku, jako tzw. „zakwitanie”. Okrzemki przyczyniają się wtedy w znaczący sposób do współczesnego cyklu krzemu oceanicznego. Stają się dzięki temu źródłem ogromnej większości produkcji biologicznej.

Schemat współczesnego cyklu krzemu oceanicznego przedstawia główne jego przepływy oraz ich wielkości. Większość tej biologicznej produkcji biogenicznej krzemionki w oceanie jest napędzana właśnie przez omawiane okrzemki. Wydzielają one rozpuszczony kwas krzemowy w wodach powierzchniowych podczas swego wzrostu i rozwoju, co powraca przez recykling w wodzie po ich śmierci. Powoduje to swoisty recykling osadów dna morskiego. Ich wietrzenie i aktywność hydrotermalną. Naukowcy obliczyli, że okrzemki produkują w sumie 1 Tmol Si y-1 = 28 milionów ton metrycznych krzemu rocznie. Uważa się też, że z powodu tego cyklu kwitnienia i opadania potem na dno. Okrzemki odgrywają ważną rolę w eksporcie węgla z oceanicznych wód powierzchniowych.

Okrzemki rola w oceanie oraz w badaniach naukowych, ekologii i gospodarce człowieka

Dzięki swoim właściwościom okrzemki są używane do monitorowania przeszłych i obecnych warunków środowiskowych i powszechnie stosowane w badaniach jakości wody. Ponadto ziemia okrzemkowa (tzw. diatomit) stanowiąca zbiór skorup okrzemek w skorupie ziemskiej (miękkie skały osadowe zawierające krzemionkę, które łatwo kruszą się na drobny proszek o wielkości cząstek od 10 do 200 μm). Jest używana do różnych celów, w tym do filtracji wody oraz jako łagodny materiał ścierny. Element żwirków dla kotów i innych zwierząt domowych, czy jako stabilizator w produkcji dynamitu.