Guinguette Marais Poitevin

The Diatoms: A Brief Overview

Okrzemki są niesamowitą grupą organizmów, częścią linii życia Stremenopile. Te fotosyntetyzujące jednokomórkowce (o rozmiarach od 1 µm do ponad 1 mm) posiadają chlorofil a i c oraz dodatkowe pigmenty, w tym ksantofil i karotenoidy, dzięki którym żywe komórki mają złoto-brązowy kolor. Wytwarzają one dwudzielne, szklane ściany komórkowe, a ich produktami fotosyntezy są lipidy. Niektórzy sugerują, że okrzemki mają najbardziej wydajny mechanizm fotosyntezy spośród wszystkich grup organizmów. Okrzemki występują w ekosystemach morskich, estuariowych i słodkowodnych, zasiedlając szeroki zakres warunków środowiskowych. Ponieważ można je znaleźć niemal w każdym miejscu, gdzie jest lub była woda, a także ze względu na ich wydajne procesy fotosyntezy, są ważnymi uczestnikami globalnego obiegu węgla i tlenu. A ponieważ do podziału komórek potrzebują dwutlenku krzemu, są również ważnymi uczestnikami globalnego obiegu krzemionki. Tak więc, pomimo niewielkich rozmiarów, są ważnymi składnikami w globalnym obiegu zasobów.

W większości ekosystemów wodnych okrzemki wraz z innymi glonami stanowią podstawę łańcucha pokarmowego. Jako producenci pierwotni są ważnymi ogniwami pomiędzy światem abiotycznym i biotycznym. Ze względu na tę kluczową pozycję (a także krótki czas generacji) mogą być ważnymi wskaźnikami zmian środowiskowych (patrz poniżej). Okrzemki są preferencyjnie wybierane przez konsumentów pierwotnych, częściowo z powodu bogatego oleju, który produkują.

Grupa ta, ogólnie rzecz biorąc, zajmuje ogromną szerokość ekologiczną. W systemach śródlądowych, okrzemki można znaleźć na całym świecie, od tropików do biegunów, w szerokim zakresie siedlisk, w tym w wielu środowiskach lentycznych, takich jak duże i małe jeziora, torfowiska, źródła i torfowiska, oraz w środowiskach lotnych, od strumieni do ujścia wielkich rzek. Wzdłuż gradientu temperatury, zostały rozpoznane jako rosnące w lodzie i są jednymi z pierwszych eukariotów, które zostały znalezione w gorących źródłach. Jeśli chodzi o zasolenie, znaleziono je w słonych jeziorach śródlądowych, gdzie zasolenie może być kilka razy większe niż w oceanie, oraz w najbardziej rozcieńczonych wodach słodkich. Okrzemki występują w niektórych z najbardziej naturalnych, dziewiczych środowisk, a także w odpływach z oczyszczalni ścieków. Znaleziono je ponad osiem rzędów wielkości w stosunku do stężenia jonów wodorowych, w wodach o bardzo niskim pH (ok. 2,5 w kwaśnych odwodnieniach kopalnianych) do systemów alkalicznych, gdzie pH wynosi powyżej 10 (powyżej tego pH krzemionka w ich ścianach komórkowych rozpuszcza się).

Dzięki ich krzemionkowym ścianom komórkowym, powstał obszerny zapis kopalny okrzemek, zarówno w wodach morskich, jak i słodkich. Zapis kopalny okrzemek morskich sięga aż do okresu jurajskiego. Skamieniałe wychodnie morskiego zapisu występują na wszystkich kontynentach, a także wiele rdzeni z oceanów, pobranych podczas programów Deep-Sea Drilling i Ocean Drilling Programs. Istnieje znacznie więcej rodzajów okrzemek morskich niż słodkowodnych. W sferze słodkowodnej zapis jest znacznie młodszy, a najstarsze znane zapisy pochodzą z eocenu. Złoża morskie i słodkowodne mogą być rozległe pod względem obszaru i głębokości, a wiele cennych gospodarczo zasobów pochodzi z tych złóż okrzemkowych.

Oprócz szerokiego spektrum warunków środowiskowych, okrzemki zajmują szeroki zakres nisz fizycznych w ekosystemach wodnych. Mają przystosowania do istnienia w planktonie, unosząc się lub dryfując przy powierzchni wód jezior i dużych rzek. Występują w wysokoenergetycznych strefach brzegów i szybko płynących wód, przyczepione za pomocą różnych mechanizmów do kamieni, skał, drewna oraz innych roślin i glonów. W bardziej spokojnych wodach, okrzemki mogą zamieszkiwać środowisko bentosowe, albo jako spoczywające zarodniki, albo w niektórych przypadkach, te gatunki, które mają raphe, mogą się przemieszczać, mikro pozycjonując się w osadach lub innych substratach.

Oprócz fizycznych i chemicznych składników siedlisk, w których występują okrzemki, istnieją również elementy biologiczne. Na przykład, okrzemki mogą korzystać z różnych źródeł węgla i istnieje kilka gatunków, które są całkowicie heterotroficzne, żyjąc wśród muko-polisacharydów wodorostów. Mogą być zaangażowane w różnorodne symbiozy, albo luźne związki (na przykład zamieszkujące śluz kolonialnych pierwotniaków), będące siedliskiem organizmów (takich jak dinoflagellaty) lub niebiesko-zielone algi (niektóre okrzemki nawet integrują swoje symbionty jako organella wiążące azot).

Zważywszy na globalne rozmieszczenie, szeroki zakres ekologiczny i ważne role ekologiczne, nie powinno być zaskoczeniem, że okrzemki są zróżnicowane filogenetycznie. Istnieje ponad 75 000 nazwanych taksonów w tej grupie, a niektóre szacunki sugerują, że może istnieć ponad 200 000 gatunków. Jeden rząd, Bacillariales, na przykład, ma więcej opisanych gatunków niż wszystkie ssaki razem wzięte.

Podczas gdy jako grupa okrzemki są szeroko rozpowszechnione, poszczególne gatunki mają swoje własne preferencje i tolerancje na warunki środowiskowe. Okrzemki szybko reagują na zmiany środowiskowe. Zrozumienie reakcji poszczególnych gatunków, jak również reakcji zbiorowisk było podstawowym podejściem do wykorzystania okrzemek do badania stanu i trendów ekosystemów wodnych. Okrzemki są wykorzystywane od ponad wieku do oceny jakości wody i istnieje na ten temat ogromna literatura na kilku kontynentach i w wielu krajach, a podejście to zostało wykorzystane do oceny aktualnych warunków w wielu środowiskach słodkowodnych, estuaryjnych i morskich. Dzięki skamieniałościom, jak również długoterminowemu monitoringowi, okrzemki zostały wykorzystane nie tylko do prognozowania warunków w przeszłości, ale również do przewidywania trendów zmian środowiskowych.

Zastosowanie okrzemek wykracza daleko poza ocenę jakości wody. Ich skamieniałe szczątki (pochodzenia morskiego i słodkowodnego), znane jako ziemia okrzemkowa, mają wiele zastosowań materiałowych, od izolacji, przez materiały ścierne do filtracji. Ich zdolność do wytwarzania lipidów w procesie fotosyntezy zwróciła uwagę na wykorzystanie okrzemek jako źródła odnawialnych biopaliw, a komórki lipidowe, których cena wielokrotnie przewyższa cenę ropy naftowej, jako źródła olejów Omega-3 jako suplementów diety. Okrzemki są wykorzystywane w nanotechnologii i medycynie, zarówno ze względu na szklane ściany komórkowe, jak i wytwarzane przez nie bioaktywne produkty.

Zainteresowania badawcze okrzemek obejmują nanotechnologię, bioróżnorodność i ochronę siedlisk, a ze względu na ich zwartość czasową i przestrzenną są wykorzystywane do badania zjawisk ekologicznych zarówno z teoretycznego, jak i praktycznego punktu widzenia. Badania molekularne mają na celu znalezienie i ocenę genetycznych i fizjologicznych mechanizmów dla szerokiej gamy działań, od produkcji oleju, przez pobieranie i metabolizm w odpowiedzi na temperaturę i poziom składników odżywczych oraz fluktuacje, po transformację genomów. I rewolucja w naszym rozumieniu ich relacji filogenetycznych nabiera kształtu, z pewnością do zmiany klasycznych podejść do ich klasyfikacji.

Editors

• Kociolek, John Patrick: główny redaktor taksonomiczny

• Blanco, Saúl
• Coste, Michel
• Ector, Luc
• Karthick, Balasubramanian
• Kociolek, John Patrick: Mediophyceae
• Kulikovskiy, Maxim
• Liu, Yan
• Ludwig, Thelma
• Lundholm, Nina
• Potapova, Marina
• Rimet, Frédéric
• Sabbe, Koen
• Sala, Silvia
• Sar, Eugenia
• Taylor, Jonathan
• Thirouin, Kevin (na prośbę Pata Kociołka, asystentura), Bacillariophyceae incertae sedis (na prośbę Pata Kociołka, asystentura)
• Van de Vijver, Bart
• Wetzel, Carlos Eduardo
• Williams, David M.
• Witkowski, Andrzej
• Witkowski, Jakub

Historia katalogów nazw okrzemek

Fourtanier i Kociołek (2009) przedstawiają historię rozwoju katalogów nazw okrzemek (począwszy od wczesnych lat 1800 z pracą Agardha i Bory’ego), i włączając główne opublikowane katalogi skupiające się na okrzemkach, w tym Habirshaw, Peragallo, Mills i Vanlandingham. Praca Ruth Patrick w Akademii Nauk Przyrodniczych w celu ustanowienia i zbudowania katalogu gatunków opisanych po 1932 roku (podsumowana przez Potapova et al. 2017 oraz praca Paula Silvy i rozwój Index Nominum Algarum były również ważnymi zasobami dla nazw okrzemek. The Catalogue of Diatom Names (Fourtanier i Kociołek 2011) został zbudowany jako zasób on-line, integrujący i krzyżujący powyższe zasoby oraz obejmujący weryfikację informacji w obrębie 12 500 referencji. Ponad 64 000 nazw taksonów okrzemek zostało włączonych do Katalogu Nazw Okrzemek, który zawiera nazwy, opisy, publikacje i synonimy homotypowe dla nazw.

DiatomBase jest próbą zintegrowania Katalogu Nazw Okrzemek i włączenia nazw, które pojawiły się od czasu ostatniej aktualizacji Katalogu Nazw Okrzemek (2011), a także włączenia informacji o typach, ekologii, zdjęciach, oryginalnych opisach i rozmieszczeniu. Ponieważ jest to wspierane przez VLIZ, celem jest również zrozumienie, które nazwy w DiatomBase są nazwami przyjętymi, jak również ich szerokie rozmieszczenie ekologiczne. Określenie przyjętych nazw jest procesem, który będzie obejmował nie tylko rozpoznawanie synonimów homotypowych, ale także synonimów heterotypowych. Do tej pory w DiatomBase znajduje się ponad 74 000 nazw. Zadaniem redaktorów, z pomocą naszej społeczności, jest wprowadzanie nowych wpisów, rozwiązywanie rozbieżności i dodawanie dodatkowych informacji do obecnych wpisów, aby DiatomBase stała się szerokim źródłem informacji o okrzemkach.

Co tu jest w zasobach: możliwości i ograniczenia oraz przyszły rozwój

Dla każdego gatunku okrzemek lub taksonu infraspecyficznego, zaakceptowanego lub nie, mogą istnieć następujące wpisy:

1. nazwa rodzajowa
2. nazwa gatunkowa
3. nazwa infraspecyficzna, jeśli dotyczy, podana jako trinomial, zgodnie z Międzynarodowym Kodeksem Nomenklatury
4. autor i rok wydania nazwy gatunku
5. AphiaID (unikalny numeryczny identyfikator bazy danych)
6. wyższa klasyfikacja (obecnie wg Cox, 2015)
7. status jako „zaakceptowany” lub „niezaakceptowany”. W kontekście zastosowań dla WoRMS i innych zasobów oznacza to, czy jest to zaakceptowana jednostka biologiczna, ani homotypowy, ani heterotypowy synonim. Ponieważ istnieje wiele opinii na temat tego, czy dany takson jest akceptowany czy nie, kiedy to zostało ustalone (jeśli nie zostało ustalone, używamy terminu „unassigned”), należy wskazać odniesienie użyte do tego ustalenia.
8. Status rekordu (wskazuje kto sprawdził rekord)
9. Ranga taksonu, np. species
10. Parent: bezpośrednio wyższy takson, np. rodzaj, do którego należy obecny takson
11. Synonimized taxa: lista homotypowych i, rzadziej, heterotypowych synonimów powiązanych z obecną nazwą
12. Sources: odnośnik literaturowy do oryginalnego opisu i, jeśli to stosowne, do ostatniej rewizji (jako „podstawa rekordu”).
13. Taksa potomne: wszystkie taksony bezpośrednio podrzędne, np. odmiany i formy
14. Środowisko: morskie, słonawe lub słodkowodne
15. Zasięg kopalny: wyłącznie niedawny lub znany również jako kopalny (wkrótce dostępne będą zasięgi epokowe)
16. Rozmieszczenie: wskazanie współczesnego rozmieszczenia geograficznego taksonu, przynajmniej w oparciu o pochodzenie holotypu
    Można wskazać różne jednostki geograficzne, najlepiej ekoregion morski (zob. Spalding i in. 2007), ale często także wyłączną strefę ekonomiczną danego kraju. Obszary występowania młodszych synonimów są automatycznie pokazywane przy każdym „zaakceptowanym gatunku”
17. Opis: informacje o okazie typu, lub opublikowane informacje o okazie
18. Linki: do innych zasobów okrzemek, do obrazów i innych informacji na konkretnych serwerach. Obecne ogólne linki to: do obrazów, oryginalnych opisów i Genbanku, etc.
19. Notatki: wszelkie dalsze istotne informacje, w tym opisy, komentarze, wyjaśnienia, etc.
20. Obrazy: zdjęcia lub inne obrazy przesłane na stronę
    Preferujemy 'obiektywne' obrazy taksonów, takie jak zdjęcia lub ilustracje okazów typu. Nie zachęcamy do robienia zdjęć niezidentyfikowanych okrzemek, ale rzetelnie zidentyfikowane, wolne od praw autorskich zdjęcia są mile widziane.
21. Notacja LSID: (podobnie jak ISBN w publikacjach)
22. Historia edycji: data wpisu i dokonanych zmian, nazwisko redaktora
23. Link do drzewa taksonomicznego.

Cox, E.J. (2015). Coscinodiscophyceae, Mediophyceae, Fragilariophyceae, Bacillariophyceae (Diatoms). In: Syllabus of Plant Families. Adolf Engler’s Syllabus der Pflanzenfamilien. 13th Ed. Photoautotrophic eukaryotic algae Glaucocystophyta, Cryptophyta, Dinophyta/Dinozoa, Heterokontophyta/Ochrophyta, Chlorarachniophyta/Cercozoa, Euglenophyta/Euglenozoa, Chlorophyta, Streptophyta pp. (Frey, W. editor), pp. 64-103. Berlin: Borntraeger Science Publishers.

Fourtanier, E. & Kociołek, J.P. (2009). Katalog nazw okrzemek. Część 1. Wprowadzenie i Bibliografia. Occasional Papers of the California Academy of Sciences 156: 1-168.

Fourtanier, E. & Kociolek, J.P. (2011). Catalogue of Diatom Names, California Academy of Sciences, On-line Version updated18 September 2011. Available online at http://researcharchive.calacademy.org/research/diatoms/names/index.asp

Potapova, M.G., Minerovic, A.D., Veselá, J., Smith, C.R. (Editors) (2018). Diatom New Taxon File at the Academy of Natural Sciences (DNTF-ANS), Philadelphia. Retrieved on YYYY-MM-DD from http://symbiont.ansp.org/dntf

Cytowanie

Usage of data from the DiatomBase in scientific publications should be acknowledged by citing as follows:

• Kociolek, J.P.; Blanco, S.; Coste, M.; Ector, L.; Liu, Y.; Karthick, B.; Kulikovskiy, M.; Lundholm, N.; Ludwig, T.; Potapova, M.; Rimet, F.; Sabbe, K.; Sala, S.; Sar, E.; Taylor, J.; Van de Vijver, B.; Wetzel, C.E.; Williams, D.M.; Witkowski, A.; Witkowski, J. (2021). DiatomBase. Accessed at http://www.diatombase.org on 2021-03-25

Jeśli dane z DiatomBase stanowią znaczną część rekordów wykorzystywanych w analizach, należy skontaktować się z redaktorem naczelnym (redaktorami naczelnymi) bazy. Mogą tam znajdować się dodatkowe dane, które mogą okazać się cenne w takich analizach.
Poszczególne strony są indywidualnie autoryzowane i datowane. Mogą one być cytowane oddzielnie: odpowiedni sposób cytowania znajduje się na dole każdej strony.