TẢO NÂU: ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI, MÔI TRƯỜNG SỐNG, SINH SẢN - SINH HỌC - 2025

Các tảo nâu là sinh vật nhân chuẩn. Màu sắc đặc trưng của nó là do sự hiện diện của carotenoid fucoxanthin trong lục lạp. Chúng tạo ra laminarin như một chất dự trữ và cũng có thể có tannin xấu xí.

Họ Phaeophyceae nằm trong phyllum Ochrophyta của tiểu vương quốc Heterokonta trong vương quốc Protista. Bảy bộ, 307 chi và khoảng 2000 loài được công nhận.

Sargassum trên một bãi biển ở Cuba. Tác giả: Bogdan Giușcă (Bogdan Giuşcă (nói chuyện)), từ Wikimedia Commons

Hầu hết tảo nâu sống trong môi trường biển. Chỉ có tám chi được biết là có mặt trong các vùng nước ngọt. Chúng có xu hướng phát triển ở những vùng nước lạnh, nhiều gió và thoáng mát. Biển Sargasos (Đại Tây Dương) sở hữu tên gọi của nó là do có rất nhiều loài thuộc giống Sargassum sinh trưởng trong vùng biển của nó.

Một lượng lớn axit alginic được tạo ra trong thành tế bào của họ Phaeophyceae, chiếm 70% trọng lượng của tảo. Phycocolloid này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp như một chất ổn định và chất nhũ hóa trong thực phẩm, y học và dệt may. Sản lượng tảo nâu trên thế giới đạt ba triệu tấn mỗi năm.

nét đặc trưng

Tảo nâu là sinh vật đa bào. Kích thước của nó dao động từ vài mm đến hơn 60 mét hoặc hơn trong trường hợp của Macrocystis pyrifera.

Thành tế bào

Tế bào được bao quanh bởi một thành tế bào được tạo thành từ ít nhất hai lớp. Lớp trong cùng được tạo thành từ các sợi nhỏ xenlulo, tạo thành cấu trúc chính.

Lớp ngoài cùng là chất nhầy và được tạo thành từ các chất keo gọi là phycocolloid. Chúng bao gồm fucodiano (polysaccharid sulfat hóa) và axit alginic. Số lượng tương đối của cả hai phycocolloid có thể khác nhau giữa các loài, các bộ phận khác nhau của cây và môi trường nơi nó phát triển.

Trong một số trường hợp, thành tế bào có thể có cặn canxi cacbonat ở dạng aragonit (Padina pavonia).

Lục lạp

Lục lạp có thể có từ một đến nhiều. Hình dạng có thể thay đổi, từ dạng phiến đến dạng đĩa hoặc dạng thấu kính.

Chúng được tạo thành từ các nhóm ba thylakoid liên kết với nhau bằng một phiến phân vùng. Chúng có bốn đơn vị màng. Hai màng ngoài cùng là lưới nội chất (ER).

Các màng của vỏ lục lạp và màng của lưới nội chất được nối với nhau bằng các ống. Ở một số nhóm, màng ngoài cùng của lưới nội chất được nối với màng nhân.

Chất diệp lục a, c ₁ và c ₂ có trong các plastids này . Ngoài ra, có một lượng lớn carotenoid fucoxanthin, cùng với violaxanthin. Hai sắc tố cuối cùng này là nguyên nhân tạo nên màu nâu của các loại tảo này.

Trong hầu hết các nhóm đều có các đại diện có pyrenoit. Những cấu trúc này là những khối protein không màu có chứa enzym cần thiết cho một số giai đoạn của quá trình quang hợp.

Các pyrenoids của họ Phaeophyceae nằm ngoài lục lạp. Chúng chứa chất dạng hạt và được bao bọc bởi màng của lưới nội chất liên kết với lục lạp. Một dải polysaccharid dự trữ hình thành xung quanh pyrenoid.

Florotannin (tannin xấu xí)

Tảo nâu tạo ra tannin đặc biệt nằm trong các thể vùi nhỏ bên trong tế bào. Những flurotannin này được hình thành trong các diysome của bộ máy Golgi. Chúng là sản phẩm của quá trình trùng hợp floroglucinol.

Những tannin này không chứa đường và có tính khử cao. Chúng rất dễ làm se hương vị. Chúng nhanh chóng bị oxy hóa trong không khí tạo ra phycophaein, một sắc tố đen làm cho tảo nâu khô có màu đặc trưng.

Người ta cho rằng florotannin có thể hấp thụ bức xạ tia cực tím và chúng là thành phần của thành tế bào. Chức năng nổi bật nhất của nó là bảo vệ chống lại động vật ăn cỏ. Người ta biết rằng chúng có thể ức chế glucosidase do động vật chân bụng tạo ra để ăn những loài tảo này.

Thallus phát triển

Các loại tảo nâu tương đối lớn và phức tạp. Các dạng phát triển khác nhau có thể xảy ra:

-Nguyên nhân : tất cả các tế bào trong cơ thể thực vật đều có khả năng phân chia. Đĩa đệm không phân nhánh, ít nhiều nhánh (Ectocarpus) được hình thành.

-Khí điển hình : tế bào nằm ở vị trí đỉnh phân chia tạo thành cơ thể thực vật. Các loài thallus là dạng dẹt hoặc dẹt phân đôi (Dictyota).

- Tricothalic : một tế bào phân chia và hình thành một trichome hướng lên trên và thallus hướng xuống (Cutleria).

- Mô phân sinh xen kẽ r: vùng của tế bào mô phân sinh phân chia cả hướng lên và hướng xuống. Thân cây được phân biệt thành dạng thân rễ, hình thoi và phiến lá. Độ dày có thể xảy ra ở phần cuống vì mô phân sinh tách ra theo mọi hướng (Laminaria, Macrocystis).

- Meristodermis : có một lớp ngoại vi được phân chia song song với lớp thân mềm. Các mô được hình thành bên dưới lớp biểu bì (vỏ não). Các thalli phân đôi, thuôn nhọn và dày ở trung tâm (Fucus).

Môi trường sống

Tảo nâu hầu như chỉ có ở biển. Chỉ có một số loài trong tám chi phát triển trong các vùng nước ngọt.

Chúng là sinh vật đáy (chúng sống ở tầng đáy của hệ sinh thái dưới nước). Một số loài thuộc chi Sargassum là cá nổi (chúng phát triển gần bề mặt).

Các loài nước ngọt được tìm thấy ở Bắc bán cầu, ngoại trừ Ectocarpus siliculosus. Loài quốc tế này nói chung là sinh vật biển, nhưng đã được tìm thấy phát triển trong các vùng nước ngọt ở Úc.

Họ Phaeophyceae biển là các thành phần của hệ thực vật biển ven bờ. Chúng phân bố từ các khu vực cận cực đến xích đạo. Sự đa dạng lớn nhất của nó xảy ra ở các vùng nước lạnh của đới ôn hòa.

Tảo bẹ (chủ yếu là các loài Laminariales) hình thành các khu rừng cận ven biển ở các vùng ôn đới, ngoại trừ Bắc Cực. Các loài cá nổi của Sargassum tạo thành các khu vực rộng lớn ở Biển Sargasso nổi tiếng ở Đại Tây Dương.

Phân loại và phân lớp

Tảo nâu lần đầu tiên được công nhận là một nhóm vào năm 1836. Nhà thực vật học WH Harvey đã tách chúng thành lớp phụ Melanospermeae của lớp Tảo.

Sau đó vào năm 1881 chúng được xếp vào phân loại dưới tên họ Phaeophyceae. Sau đó vào năm 1933, Kylin chia tảo nâu thành ba lớp: Isogeneratae, Heterogeneratae và Cyclosporeae. Đề xuất này đã bị Fristsch từ chối vào năm 1945, một lần nữa chỉ được coi là một lớp.

Hiện nay họ Phaeophyceae là một lớp trong phyllum Ochrophyta của tiểu vương quốc Heterokonta của vương quốc Protista. Họ được coi là một dòng tộc rất cổ xưa có nguồn gốc từ 150 - 200 triệu năm trước.

Có thể là loại tảo nâu cổ đại đã có sự phát triển từ đỉnh núi đá. Các nhóm chị em của nó là họ Xanthophyceae và họ Phaeothamniophyceae.

Với thông tin từ các nghiên cứu phân tử, Silberfeld và các cộng tác viên đã đề xuất vào năm 2014 để tách họ Phaeophyceae thành bốn lớp phụ, dựa trên sự phân kỳ trong cấu trúc liên kết của cây phát sinh loài.

Trong số họ 18 đơn đặt hàng và 54 gia đình được công nhận. Khoảng 2000 loài phân bố trong 308 chi đã được mô tả.

Các phân lớp của tảo nâu như sau:

Họ Discosporangiophycidae

Đĩa đệm dạng sợi đơn và phân nhánh, có đỉnh phát triển. Nhiều lục lạp, không có pyrenoit. Chỉ có một thứ tự được trình bày, với hai họ đơn dòng.

Họ Ishigeophycidae

Thallus được phân nhánh, terete hoặc foliose. Nó là giả nhu mô, với sự hiện diện của tủy và vỏ não. Phát triển đỉnh của thallus. Lục lạp hình đĩa và sự hiện diện của một số ít pyrenoit. Được hình thành bởi một đơn đặt hàng, với hai gia đình.

Họ Dictyotophycidae

Chúng có thallus dạng sợi hoặc giả nhu mô. Với sự phát triển đầu cuối hoặc đỉnh. Lục lạp dạng đĩa và không có pyrenoit. Nó được chia thành bốn đơn hàng và 9 họ.

Họ Fucophycidae

Đây là nhóm lớn nhất trong tảo nâu. Thallus khá khác nhau giữa các nhóm. Kiểu phát triển của nấm đá tổ tiên là giữa các vùng. Pyrenoids xuất hiện ở một số đại diện của tất cả các nhóm. Nó đã được tách thành 12 bộ và 41 họ.

Sinh sản

Tảo nâu có thể biểu hiện sinh sản hữu tính hoặc vô tính. Tất cả đều có tế bào sinh sản dạng pyriform di động qua trùng roi.

Tế bào sinh sản

Các tế bào sinh sản có hai roi được đưa vào bên trong hoặc bên gốc. Một cái hướng về cực sau của tế bào và cái kia hướng về cực trước. Trùng roi trước được bao phủ bởi các sợi nhỏ cấu trúc thành hai hàng.

Gần gốc roi có một chấm mắt màu đỏ. Điểm mắt là cơ quan thụ cảm ánh sáng cho phép phát hiện cường độ và hướng của ánh sáng. Nó giúp tế bào di chuyển dễ dàng để quang hợp hiệu quả hơn.

Điểm mắt này được tạo thành từ các giọt lipid nằm giữa các dải thylakoid và lớp vỏ lục lạp. Chúng hoạt động giống như một chiếc gương lõm tập trung ánh sáng. Bước sóng từ 420 - 460 nm (ánh sáng xanh) là hiệu quả nhất đối với tảo nâu.

Sinh sản vô tính

Nó có thể xảy ra bằng cách phân mảnh hoặc thông qua các trụ mầm. Trụ truyền là cấu trúc tế bào chuyên biệt với các tế bào đỉnh. Các tế bào này phân chia và hình thành một cá thể mới.

Các bào tử động vật (bào tử vô tính di động) cũng được tạo ra. Chúng được tạo ra trong một túi bào tử từ nơi các tế bào đơn bội được giải phóng. Chúng làm phát sinh thể giao tử (đơn bội).

Sinh sản hữu tính

Có thể do dị giao tử (các giao tử bằng nhau) hoặc dị giao tử (các giao tử khác nhau). Oogamy (giao tử cái bất động và giao tử đực di động) cũng có thể xảy ra.

Chu kỳ sống là đơn bội (luân phiên tạo thể lưỡng bội và đơn bội). Nó có thể là dị hình (cả hai thế hệ đều giống nhau) hoặc dị hình (các thế hệ khác nhau về hình thái). Tùy thuộc vào nhóm, thể giao tử (đơn bội) hoặc thể bào tử (lưỡng bội) có thể chiếm ưu thế.

Trong một số nhóm như Fucales thứ tự, chu kỳ sống là lưỡng bội (giai đoạn đơn bội được giới hạn cho giao tử).

Tảo nâu có hai kiểu cấu trúc sinh sản hữu tính. Một số đa phân, hiện diện trong thể giao tử và thể bào tử, tạo ra các tế bào di động. Một số khác là đơn bội, chỉ hiện diện trong bào tử bào tử và tạo ra bào tử đơn bội di động.

Hormone giới tính

Hormone sinh dục (pheromone) là những chất được tạo ra trong quá trình sinh sản hữu tính. Ở tảo nâu, chúng có chức năng thực hiện quá trình phóng điện tạo giao tử đực từ thể nguyên sinh. Chúng cũng thu hút giao tử đực với giao tử cái.

Các hormone này là các hydrocacbon không no. Chúng rất dễ bay hơi và kỵ nước. Rất ít lượng được phát hành trên mỗi ô mỗi giờ.

Sự nhận biết của pheromone gắn liền với bản chất kỵ nước của chúng được tế bào nhận (giao tử đực) cảm nhận. Lực hút không hoạt động quá 0,5 mm đối với giao tử cái.

cho ăn

Tảo nâu là sinh vật tự dưỡng. Sản phẩm tích lũy của quá trình quang hợp là mannitol. Hợp chất dự trữ lâu dài là laminarin (glucan polysaccharide).

Nồng độ mannitol trong tế bào có thể tăng hoặc giảm liên quan đến độ mặn của môi trường. Điều này góp phần vào quá trình điều hòa thẩm thấu của tảo và dường như không bị ảnh hưởng bởi quá trình quang hợp.

Khả năng quang hợp của tảo nâu được kích thích bởi ánh sáng xanh. Hiện tượng này chỉ xảy ra trong nhóm này và cải thiện hiệu quả của nó để thu nhận carbon dioxide. Điều này có thể liên quan đến loại sắc tố có trong lục lạp của bạn.

Người giới thiệu

1. Forster RM và MJ Dring (1994) Ảnh hưởng của ánh sáng xanh đến khả năng quang hợp của thực vật biển thuộc các nhóm phân loại, sinh thái và hình thái khác nhau, thuộc Châu Âu. Tạp chí Phycology, 29: 21-27.
2. Lee R (2008) Phycology. Ấn bản thứ tư. Nhà xuất bản Đại học Cambridge, Vương quốc Anh. 547 tr.
3. Reviers B, F Rousseau và S Draisma (2007) Phân loại họ Phaeophyceae từ xưa đến nay và những thách thức hiện nay. Trong: Brodie J và J Lewis. Làm sáng tỏ hệ thống tảo, quá khứ, hiện tại và tương lai của tảo. CRC Press, London. P 267-284.
4. Silberfeld T, M Racault, R. Fletcher, A Couloux, F Rousseau và B De Reviers (2011) Hệ thống học và lịch sử tiến hóa của đơn vị phân loại mang pyrenoid ở tảo nâu (Phaeophyceae), European Journal of Phycology, 46: 361-377.
5. Silberfeld T, F Rousseau và B De Reviers (2014) Một phân loại cập nhật của tảo nâu (Ochrophyta, Phaeophyceae). Cryptogamie, Algologie 35: 117-156.