TẢO CÁT: ĐẶC ĐIỂM, DINH DƯỠNG, SINH SẢN - SINH HỌC

Các tảo cát (tảo cát) là một nhóm vi tảo, chủ yếu là nước và sinh vật đơn bào. Chúng có thể sống tự do (chẳng hạn như thực vật) hoặc hình thành khuẩn lạc (chẳng hạn như những loài là một phần của sinh vật đáy). Chúng được đặc trưng bởi sự phân bố quốc tế; nghĩa là, chúng có thể được tìm thấy trên khắp hành tinh.

Cùng với các nhóm vi tảo khác, chúng là một phần của các mỏm thực vật phù du lớn được tìm thấy ở các vùng biển nhiệt đới, cận nhiệt đới, Bắc Cực và Nam Cực. Nguồn gốc của chúng bắt nguồn từ kỷ Jura và ngày nay chúng đại diện cho một trong những nhóm vi tảo lớn nhất mà con người biết đến, với hơn một trăm nghìn loài được mô tả là còn sống và đã tuyệt chủng.

Đa dạng tảo cát. Lấy và chỉnh sửa từ: Wipeter, từ Wikimedia Commons.

Về mặt sinh thái, chúng là một phần quan trọng trong lưới thức ăn của nhiều hệ sinh vật. Diatom lắng đọng là một nguồn vật chất hữu cơ rất quan trọng được tích tụ dưới đáy biển.

Sau quá trình lâu dài của quá trình trầm tích, áp lực của chất hữu cơ và hàng triệu năm, những trầm tích này đã trở thành dầu di chuyển phần lớn nền văn minh hiện tại của chúng ta.

Trong thời cổ đại, các khu vực biển bao phủ trên trái đất mà hiện đang nổi lên; Trầm tích tảo cát vẫn còn ở một số khu vực này, được gọi là đất tảo cát. Đất tảo cát có nhiều ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm, xây dựng và thậm chí cả dược phẩm.

nét đặc trưng

Chúng là những sinh vật nhân thực và quang hợp, có pha tế bào lưỡng bội. Tất cả các loài vi tảo này đều là đơn bào, với hình thức sống tự do. Trong một số trường hợp, chúng hình thành khuẩn lạc (coccoid), chuỗi dài, hình quạt và hình xoắn ốc.

Đặc điểm cơ bản của tảo cát là chúng có một sự thất vọng. Thành tế bào được cấu tạo chủ yếu bằng silica, bao bọc tế bào có cấu trúc tương tự như đĩa hoặc đĩa Petri.

Phần trên của nang này được gọi là biểu mô, và phần dưới được gọi là thế chấp. Frustules khác nhau về trang trí, tùy thuộc vào loài.

Hình dạng

Hình dạng của tảo cát có thể thay đổi và có tầm quan trọng về mặt phân loại. Một số là đối xứng bức xạ (trung tâm) và một số khác có thể có hình dạng khác nhau, nhưng chúng luôn đối xứng song phương (đối xứng).

Các loại tảo cát phổ biến khắp các vùng nước trên hành tinh. Chúng chủ yếu là sinh vật biển; tuy nhiên, một số loài đã được tìm thấy trong các vực nước ngọt, ao hồ và môi trường ẩm ướt.

Các sinh vật tự dưỡng này có chất diệp lục a, c1 và c2, và có các sắc tố như diatoxanthin, diadinoxanthin, β-carotene và fucoxanthin. Những sắc tố này cung cấp cho chúng một màu vàng cho phép chúng bắt ánh sáng mặt trời tốt hơn.

Phân loại và phân loại

Hiện tại, thứ tự phân loại của tảo cát đang gây tranh cãi và cần được sửa đổi. Hầu hết các nhà hệ thống học và phân loại học đều xếp nhóm vi tảo lớn này vào bộ phận Heterokontophyta (đôi khi là Bacillariophyta). Các nhà nghiên cứu khác phân loại chúng như một ngành và thậm chí là các đơn vị phân loại cao hơn.

Phân loại truyền thống

Theo thứ tự phân loại cổ điển, tảo cát nằm trong lớp Bacillariophyceae (còn gọi là họ Diatomophyceae). Tầng lớp này được chia thành hai trật tự: Trung tâm và Pennales.

Trung tâm

Chúng là những loại tảo cát mà sự thất vọng của chúng mang lại cho chúng sự đối xứng xuyên tâm. Một số loài có gai trang trí và không có vết nứt gọi là raphe trên bề mặt của chúng.

Thứ tự này được tạo thành từ ít nhất hai tiểu hệ (tùy thuộc vào tác giả) và ít nhất năm họ. Chúng chủ yếu là sinh vật biển; tuy nhiên, có những đại diện của chúng trong các thủy vực nước ngọt.

Tảo cát trung tâm. Lấy và chỉnh sửa từ Derek Keats từ Johannesburg, Nam Phi, qua Wikimedia Commons.

Pennales

Các loại tảo cát này có hình dạng thuôn dài, hình bầu dục và / hoặc hình thẳng, với đối xứng lưỡng cực hai bên. Chúng có trang trí hình khối giống như vân chấm chấm và một số có đường raphe dọc theo trục dọc.

Tùy thuộc vào nhà phân loại, thứ tự này bao gồm ít nhất hai tiểu phân và bảy họ. Chúng hầu hết là nước ngọt, mặc dù các loài cũng đã được mô tả trong môi trường biển.

Xếp hạng gần đây

Trên đây là cách phân loại cổ điển và sắp xếp thứ tự của tảo cát; đó là cách thông dụng nhất để phân biệt chúng. Tuy nhiên, nhiều cách sắp xếp phân loại đã xuất hiện theo thời gian.

Vào những năm 90, các nhà khoa học Round & Crawford đã đóng góp một phân loại phân loại mới bao gồm 3 lớp: họ Coscinodiscophyceae, họ Bacillariophyceae và họ Fragilariophyceae.

Họ Coscinodiscophyceae

Trước đây chúng là một phần của tảo cát của trật tự Centrales. Hiện nay, lớp này có ít nhất 22 bộ và 1174 loài.

Họ Bacillariophyceae

Chúng là tảo cát đối xứng song phương với raphe. Các thành viên của lớp này trước đây đã tạo nên trật tự Pennales.

Về sau chúng được chia thành tảo cát có raphe và không có raphe (một cách rất khái quát). Được biết, lớp vi tảo này có 11 bộ và khoảng 12 nghìn loài.

Họ Fragilariophyceae

Nó là một lớp tảo cát mà các thành viên trước đây cũng là một phần của bộ Pennales. Các vi tảo này có đối xứng hai bên nhưng không có raphe. và chúng được đại diện bởi 12 bộ và khoảng 898 loài.

Một số nhà phân loại học không coi đơn vị phân loại này là hợp lệ và xếp họ Fragilariophyceae như một phân lớp trong lớp Bacillariophyceae.

Dinh dưỡng

Tảo cát là sinh vật quang hợp: chúng sử dụng năng lượng ánh sáng (mặt trời) để biến nó thành các hợp chất hữu cơ. Các hợp chất hữu cơ này cần thiết để đáp ứng nhu cầu sinh học và trao đổi chất của bạn.

Để tổng hợp các hợp chất hữu cơ này, tảo cát cần chất dinh dưỡng; các chất dinh dưỡng này chủ yếu là nitơ, phốt pho và silic. Yếu tố cuối cùng này có chức năng như một chất dinh dưỡng hạn chế, vì nó được yêu cầu để tạo nên sự thất vọng.

Đối với quá trình quang hợp, những vi sinh vật này sử dụng các sắc tố như diệp lục và caroteniodes.

Chất diệp lục

Chất diệp lục là sắc tố quang hợp màu xanh lục nằm trong lục lạp. Chỉ có hai loại được biết trong tảo cát: diệp lục a (Chl a) và diệp lục c (Chl c).

Chl a tham gia chính vào quá trình quang hợp; thay vào đó, Chl c là một sắc tố phụ. Chl c phổ biến nhất trong tảo cát là c1 và c2.

Carotenoid

Carotenoid là một nhóm sắc tố thuộc họ isoprenoid. Trong tảo cát, ít nhất bảy loại carotenoid đã được xác định.

Giống như chất diệp lục, chúng giúp tảo cát bắt ánh sáng để biến nó thành các hợp chất hữu cơ thực phẩm cho tế bào.

Sinh sản

Trùng roi sinh sản vô tính và hữu tính, lần lượt qua các quá trình nguyên phân và giảm phân.

Vô tính

Mỗi tế bào gốc đều trải qua một quá trình nguyên phân. Kết quả của quá trình nguyên phân, vật chất di truyền, nhân tế bào và tế bào chất được nhân đôi để làm phát sinh hai tế bào con giống hệt tế bào mẹ.

Mỗi tế bào mới được tạo ra coi như biểu mô của nó một tờ rơi từ tế bào gốc và sau đó xây dựng hoặc hình thành thế chấp của chính nó. Quá trình sinh sản này có thể xảy ra từ một đến tám lần trong khoảng thời gian 24 giờ, tùy thuộc vào loài.

Vì mỗi ô con sẽ hình thành một thế chấp mới, ô thừa kế thế chấp mẹ sẽ nhỏ hơn ô chị của nó. Khi quá trình nguyên phân lặp lại, sự suy giảm của các tế bào con sẽ tiến triển cho đến khi đạt đến mức tối thiểu bền vững.

Tình dục

Quá trình sinh sản hữu tính của tế bào bao gồm sự phân chia tế bào lưỡng bội (có hai bộ nhiễm sắc thể) thành tế bào đơn bội. Tế bào đơn bội có một nửa cấu tạo di truyền của tế bào nhân sơ.

Khi tảo cát sinh sản vô tính đạt đến kích thước tối thiểu, một kiểu sinh sản hữu tính bắt đầu trước meiosis. Meiosis này làm phát sinh các giao tử đơn bội và không có giới tính; các giao tử hợp nhất để tạo thành bào tử gọi là auxospores.

Auxospores cho phép tảo cát lấy lại thể lưỡng bội và kích thước tối đa của loài. Chúng cũng cho phép tảo cát sống sót qua thời gian với các điều kiện môi trường khắc nghiệt.

Các bào tử này có khả năng kháng thuốc rất tốt, và chỉ phát triển và hình thành các nốt sần tương ứng khi gặp điều kiện thuận lợi.

Sinh thái học

Các loại tảo cát có thành tế bào giàu oxit silic, thường được gọi là silica. Do đó, sự phát triển của chúng bị hạn chế bởi sự sẵn có của hợp chất này trong môi trường nơi chúng phát triển.

Như đã đề cập ở trên, những loài vi tảo này có sự phân bố mang tính quốc tế. Chúng có mặt trong các vùng nước ngọt và nước biển và ngay cả trong môi trường có ít nước hoặc có độ ẩm nhất định.

Trong cột nước, chúng chủ yếu sinh sống ở vùng cá nổi (vùng nước lộ thiên), một số loài tạo thành đàn và cư trú ở các nền đáy.

Các quần thể tảo cát nhìn chung không có kích thước cố định: số lượng của chúng thay đổi rất nhiều theo một số chu kỳ. Tính chu kỳ này liên quan đến sự sẵn có của các chất dinh dưỡng, và cũng phụ thuộc vào các yếu tố vật lý-hóa học khác, chẳng hạn như độ pH, độ mặn, gió và ánh sáng, trong số những yếu tố khác.

Ra hoa

Khi các điều kiện tối ưu cho sự phát triển và tăng trưởng của tảo cát, một hiện tượng được gọi là sự nở hoa hoặc nở hoa xảy ra.

Trong quá trình sinh trưởng, quần thể tảo cát có thể chiếm ưu thế trong cấu trúc quần xã của thực vật phù du, và một số loài tham gia vào hiện tượng tảo nở hoa hoặc thủy triều đỏ có hại.

Các loại tảo cát có khả năng tạo ra các chất độc hại, bao gồm cả axit domoic. Những chất độc này có thể tích tụ trong chuỗi thức ăn và cuối cùng có thể ảnh hưởng đến con người. Chất độc ở người có thể gây ngất xỉu và các vấn đề về trí nhớ dẫn đến hôn mê hoặc thậm chí tử vong.

Người ta cho rằng có hơn 100.000 loài tảo cát (một số tác giả cho rằng có hơn 200.000 loài) đang sống (hơn 20.000) và đã tuyệt chủng.

Các quần thể của chúng đóng góp khoảng 45% sản lượng chính của các đại dương. Tương tự như vậy, những vi sinh vật này rất cần thiết trong chu trình silic của đại dương do hàm lượng silica của chúng trong tầng hầm.

Các ứng dụng

Paleoceanography

Thành phần silica trong lớp phủ tảo cát khiến chúng trở nên rất quan tâm trong ngành cổ sinh vật học. Những loài vi tảo này chiếm giữ những môi trường rất đặc trưng và đa dạng kể từ thời kỷ Phấn trắng.

Hóa thạch của những loài tảo này giúp các nhà khoa học tái tạo lại sự phân bố địa lý của các biển và lục địa trong suốt các thời kỳ địa chất.

Địa tầng sinh học

Hóa thạch tảo cát được tìm thấy trong trầm tích biển cho phép các nhà nghiên cứu hiểu được những thay đổi môi trường khác nhau đã xảy ra từ thời tiền sử cho đến ngày nay.

Những hóa thạch này cho phép thiết lập tuổi tương đối của các địa tầng mà chúng được tìm thấy và cũng phục vụ cho việc liên hệ các địa tầng của các địa điểm khác nhau.

Đất tảo cát

Đất tảo cát được biết đến như một mỏ lớn của các vi tảo hóa thạch được tìm thấy chủ yếu trên đất liền. Các mỏ quan trọng nhất của những vùng đất này là ở Libya, Ireland và Đan Mạch.

Nó còn được gọi là diatomite, và là một vật liệu giàu silica, khoáng chất và các nguyên tố vi lượng nên nó có nhiều công dụng. Trong số các công dụng nổi bật nhất là:

nông nghiệp

Nó được sử dụng như một loại thuốc trừ sâu trong cây trồng; nó được lan truyền trên thực vật như một loại kem chống nắng. Nó cũng được sử dụng rộng rãi như một loại phân bón.

Nuôi trồng thủy sản

Trong nuôi tôm, đất tảo cát đã được sử dụng trong sản xuất thực phẩm. Chất phụ gia này đã được chứng minh là tăng cường sự tăng trưởng và đồng hóa của thức ăn công nghiệp.

Trong nuôi cấy vi tảo, nó được sử dụng như một bộ lọc trong hệ thống sục khí và trong bộ lọc cát.

Sinh học phân tử

Đất tảo cát đã được sử dụng để chiết xuất và tinh chế DNA; vì vậy nó được sử dụng cùng với các chất có khả năng làm mất tổ chức cấu trúc phân tử của nước. Ví dụ về những chất này là guanidine hydrochloride và thiocyanat.

Đồ ăn thức uống

Nó được sử dụng để lọc trong sản xuất các loại đồ uống khác nhau như rượu vang, bia và nước trái cây tự nhiên. Sau khi thu hoạch một số sản phẩm như ngũ cốc, chúng được ngâm trong đất tảo cát để tránh sự tấn công của mọt và các loài gây hại khác.

Vật nuôi

Nó là một phần của các thành phần của chất độn vệ sinh (sỏi vệ sinh) thường được sử dụng trong hộp cho mèo và các vật nuôi khác.

Thú y

Ở một số nơi, nó được sử dụng như một phương pháp chữa lành vết thương hiệu quả cho động vật. Nó cũng được sử dụng trong việc kiểm soát động vật chân đốt ngoại ký sinh ở động vật nuôi và trang trại.

Sơn

Nó được sử dụng như một chất làm kín hoặc sơn men.

Môi trường xung quanh

Đất tảo cát được sử dụng để phục hồi các khu vực bị ô nhiễm bởi kim loại nặng. Các ứng dụng của nó trong bối cảnh này bao gồm thực tế là nó phục hồi đất bạc màu và giảm độc tính của nhôm trong đất chua.

Đất tảo cát. Xem dưới độ tương phản pha trong kính hiển vi ánh sáng. Lấy và chỉnh sửa từ: Zephyris, từ Wikimedia Commons.

Khoa học Pháp y

Trong những trường hợp tử vong do ngâm nước (chết đuối), một trong những phân tích được thực hiện là sự hiện diện của tảo cát trong cơ thể các nạn nhân. Do thành phần cấu tạo nên bộ xương silic của tảo cát, chúng vẫn còn trong cơ thể ngay cả khi chúng được tìm thấy ở một mức độ phân hủy nào đó.

Các nhà khoa học sử dụng loài này để tìm hiểu xem sự cố có xảy ra hay không, ví dụ như ở đầm lầy, ở biển hay trong hồ; điều này là có thể bởi vì tảo cát có một mức độ đặc trưng cho môi trường nhất định. Nhiều vụ án mạng đã được giải quyết nhờ sự hiện diện của tảo cát trong cơ thể các nạn nhân.

Công nghệ nano

Việc sử dụng tảo cát trong công nghệ nano vẫn đang trong giai đoạn đầu. Tuy nhiên, các nghiên cứu và sử dụng trong lĩnh vực này đang trở nên thường xuyên hơn. Hiện nay, các thử nghiệm được sử dụng để chuyển đổi các khối phản ứng silica thành silicon và sản xuất bằng các thành phần điện này.

Có rất nhiều kỳ vọng và tiềm năng sử dụng tảo cát trong công nghệ nano. Các nghiên cứu cho thấy rằng chúng có thể được sử dụng để thao tác di truyền, xây dựng các vi thành phần điện tử phức tạp và làm tế bào sinh học quang điện.

Người giới thiệu

A. Canizal Silahua (2009). Danh mục minh họa về tảo cát nước ngọt Mexico. I. Họ Naviculaceae. Nghiên cứu báo cáo rằng để có được chức danh: Nhà sinh vật học. Đại học Tự trị Quốc gia Mexico. 64 tr.
V. Cassie (1959). Sinh vật phù du tảo biển. Tuấtara.
Tảo tảo cát. Encyclopædia Britannica. Phục hồi từ britannica.com.
MD Guiry & GM Guiry (2019). AlgaeBase. Ấn phẩm điện tử trên toàn thế giới, Đại học Quốc gia Ireland, Galway. Đã khôi phục từ tảobase.org.
Nhận dạng thực vật phù du. Tảo cát và tảo cát đôi. Được khôi phục từ ucsc.edu.
Điatom. Bách khoa toàn thư thế giới mới. Được khôi phục từ newworldencyclopedia.org.
P. Kuczynska, M. Jemiola-Rzeminska & K. Strzalka (2015). Sắc tố quang hợp trong tảo cát. Thuốc biển.
Điatom. PHÉP MÀU. Đã khôi phục từ ucl.ac.uk.
Đất tảo cát. Được phục hồi từ diatomea.cl.
Silic, đất tảo cát và tôm. Phục hồi từ balnova.com.
L. Baglione. Công dụng của đất tảo cát. Phục hồi từ tecnicana.org
Điatom. Khôi phục từ en.wikipedia.org.
A. Chàng (2012). Công nghệ nano Diatoms. Khôi phục từ nextnature.net.

TẢO CÁT: ĐẶC ĐIỂM, DINH DƯỠNG, SINH SẢN - SINH HỌC - 2025