Chlorophyceae (vom griechischen Wort Chloros, was „grün“ bedeutet) bilden eine extrem große und wichtige Klasse von Grünalgen. Mitglieder können einzellig, kolonial oder filamentös sein. Zellen von einzelligen und kolonialen Chlorophyceen können zwei oder mehr Flagellen haben.
Es gibt etwa 2.650 lebende Arten von Chlorophyceen. Die Hauptmerkmale der Klasse (und der meisten Pflanzen) sind die Verwendung von Stärke als Hauptnahrungsreserve und die grünen Chloroplasten mit den Chlorophyllen a und b. Trotz der Pflanzeneigenschaften ist diese Algengruppe nicht direkt mit frühen Landpflanzen verwandt.
Chlorophyceen sind fast ausschließlich auf Süßwasser- und terrestrische Lebensräume beschränkt. Einige Mitglieder dieser Klasse haben sich an das Leben auf Schnee als Schneealgen angepasst. Schneealgen verursachen Schnee erscheinen rot-burgunder oder orange in der Farbe wegen der hohen Konzentrationen von ungewöhnlichen Carotinoid-Pigmente in den Algenzellen.
Es gibt eine Vielzahl von asexuellen und sexuellen Fortpflanzungsarten unter Mitgliedern dieser Klasse. Die sexuelle Fortpflanzung ist durch die Bildung einer Zygote gekennzeichnet, die durch gametische Fusion erzeugt wird.
Chlorophyceane zeigen Unterschiede während der Zellteilung im Vergleich zu anderen Grünalgengruppen. Zum Beispiel produzieren sie eine Reihe von Mikrotubuli, den Phykoplasten, der parallel zur Ebene der Zellteilung ist.
Vielfalt
Vielfalt
Zu den Chlorophyceae gehören einige bekannte Grünalgen. Die vielleicht bekanntesten Chlorophyceen sind Chlamydomonas (vom griechischen Wort Chlamys, was „Tuch“ bedeutet) und Volvox (vom lateinischen volvo, was „rollen“ bedeutet).
Beide sind wichtige Forschungsmodelle im Labor. Chlorophyceans fallen in mehrere Ordnungen, einschließlich Volvocales, Chlorococcales, Chaetophorales und Oedogoniales.
Volvocales
Zu den Mitgliedern der Ordnung Volvocales gehören sowohl einzellige Organismen, wie die der Gattung Chlamydomonas mit ihren zwei gleichen Flagellen, als auch koloniale Formen. Die Chlamydomonas sind eine große Gattung von Chlorophyceen.
Weltweit wurden mehr als sechshundert Arten beschrieben. Die Chlamydomonas stellen wahrscheinlich die primitivste Struktur unter den Chlorophyceen dar. Dennoch können ihre grundlegenden Zellmerkmale unter anderen Vertretern dieser Ordnung gefunden werden.
Eine Zellwand aus Glykoproteinen und nicht aus Zellulose umgibt jede Chlamydomonas-Zelle. Innerhalb der Zelle gibt es einen einzigen großen Chloroplasten und ein Pyrenoid, das Stärke bildet.
Andere zytoplasmatische Strukturen umfassen die kontraktile Vakuole anstelle einer zentralen Vakuole. Die kontraktile Vakuole ist für die Entfernung von Wasser aus der Zelle verantwortlich. Zellen von Chlamydomonas sind zur Phototaxis fähig: Sie schwimmen zu mäßigem Licht, aber weg von hochintensivem Licht.
Rhodopsinähnliches Pigment ist ihr primärer lichtempfindlicher Photorezeptor. Unter trockenen Bedingungen bilden Chlamydomonas ein palmelloides Stadium, in dem nicht-flagellate Zellen durch gemeinsamen Schleim zusammengehalten werden.
Chlamydomonas vermehren sich asexuell durch Zellteilung. Auch Zellen dieser Alge können Gameten werden. Bei den meisten Arten von Chlamydomonas erscheinen die männlichen und weiblichen Gameten gleich; Sie werden als (+) und (–) bezeichnet.
Koloniale Flagellaten der Ordnung Volvocales reichen von einfachen Kolonien von Gonium bis zu sichtbaren, nicht vergrößerten Sphären von Volvox mit bis zu mehreren tausend Zellen und einer Art zellulärer Spezialisierung.
Volvox sind eine der strukturell fortschrittlichsten kolonialen Formen von Grünalgen.Nur spezialisierte Zellen sind an der Reproduktion beteiligt. Während der asexuellen Fortpflanzung teilen sich einige Zellen von Volvox und wölben sich nach innen und bilden neue Tochterkolonien, die für einige Zeit innerhalb der Elternkolonie gehalten werden. Volvox sind auch zur sexuellen Fortpflanzung fähig. Sie produzieren Gameten, die sich in Spermien und Eier differenzieren.
Chlorococcales
Zu den Mitgliedern der Ordnung Chlorococcales gehören nichtmotive einzellige und koloniale Algen. Typische Vertreter der einzelligen nichtmotilen Form finden sich in Chlorokokken. Sie treten als kugelförmige Einzelzellen oder Zellaggregate auf und produzieren flagellierte Zoosporen.
Beispiele für koloniale Vertreter von Chlorococcales sind Hydrodictyon, allgemein bekannt als das „Wassernetz“; Pediastrum, berühmt für ihre unverwechselbare, sternartige Form; und Scenedesmus, weit verbreitete Bewohner des Süßwasserphytoplanktons.
Die Ordnung Chlorococcales wurde nun anhand von Sequenzdaten der kleinen Untereinheit ribosomale Ribonukleinsäure (RNA) in mehrere Gruppen unterteilt, darunter die Sphaeropleales, Tetracystis clade und Dunaliella clade.
Chaetophorales und Oedogoniales
Chaetophorales und Oedogoniales
Die komplexesten der Klasse Chlorophyceae sind die filamentösen Mitglieder der Ordnungen Chaetophorales und Oedogoniales, von denen einige Merkmale aufweisen, die hauptsächlich in Pflanzen beobachtet werden. Die chaetophoraleanischen Grünalgen haben pflanzenähnliche Körper mit einem System von primären und sekundären Zweigen.
Die Draparnaldien (benannt nach Jacques Phillipe Raymond Draparnaud, einem französischen Naturforscher) aus der Ordnung Chaetophorales haben eine filamentöse Hauptachse mit relativ großen Zellen, primäre Zweige mit kleineren Zellen und sekundäre Zweige mit noch kleineren Zellen.
Ein Vertreter von Oedogoniales, die Grünalge Oedogonium (aus dem Griechischen oidos, was „Schwellung“ bedeutet), wurde wegen ihrer ungewöhnlichen Zellteilungstechnik intensiv untersucht.
Der gesamte Inhalt einer Ödogoniumzelle kann zur Vermehrung einer großen Zoospore mit mehreren Flagellen verwendet werden. Mitglieder von Bulbochaete (von den griechischen bolbos, „Birne“ bedeutend) ähneln Ödogonium in der Zellteilung, unterscheiden sich aber darin, verzweigt zu sein und eine unterscheidende Haarzelle am Ende jedes Zweiges zu haben.
Technologische Verwendungen
Einige Chlorophycean-Grünalgen haben kommerziellen Wert. Diese Algen sind gute Kandidaten für die industrielle Herstellung von Wasserstoffgas, da sie das Gas mithilfe von Sonnenenergie aus Wasser freisetzen können. Wasserstoffgas ist ein umweltsmäßig wünschenswerter Brennstoff, weil das Brennen des Wasserstoffs Wasser produziert, und es kann in Strom effektiv umgewandelt werden.
Ein weiterer „kommerzieller“ Organismist Dunaliella salina, eine Salzwasseralge, die große Mengen an Beta-Carotin ansammelt, einem lebenswichtigen Antioxidans, das auch in Lebensmittelfarben und Pharmazeutika verwendet wird.
Selenastrumcapricornutum sind die am weitesten verbreiteten Algen-Biomonitoren zur Erkennung von Wasserverschmutzung. Chlorophyceane werden in Süßwasseraquakultursystemen als Nahrung für Fische verwendet.Eine Alge mit möglichem Potenzial für Lachsfutter ist Haematococcus.
Algen enthalten große Mengen des Pigments Astaxanthin, das für die für Lachsfleisch typische rote Färbung verantwortlich ist. Chlorella (früher in der Reihenfolge Chlorococcales klassifiziert) sind sowohl als experimentelle Systeme bei der Entdeckung des photosynthetischen Calvin-Zyklus als auch als Biolebensmittel in Asien bekannt.