Rotalgen

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Rotalgen
Batrachospermum gelatinosum

Batrachospermum gelatinosum

Systematik
Klassifikation: Lebewesen
Domäne: Eukaryoten (Eukaryota)
ohne Rang: Diaphoretickes
ohne Rang: Archaeplastida
Stamm: Rotalgen
Wissenschaftlicher Name
Rhodophyceae
Thuret

Die Rotalgen (Rhodophyceae) sind durch die in der Fotosynthese verwendeten Phycobiliproteine rot gefärbte Algen. Sie sind eine der drei Gruppen der Archaeplastida und zeichnen sich unter anderem durch den typischen Aufbau von Thallus, Zellwänden und Plastiden aus. Ihre Fortpflanzung ist durch einen dreigliedrigen Generationswechsel gekennzeichnet. Alle Formen und Stadien sind unbegeißelt. Bis auf einige Vertreter der Bangiophyceae sind Rotalgen Vielzeller. Rotalgen kommen in der Mehrzahl in der Litoralzone des Meeres vor, einige Arten auch im Süßwasser und feuchtem Erdreich. Rotalgen sind durch Fossilien seit dem Erdzeitalter des Ectasium (vor ca. 1.400 bis 1.200 Millionen Jahren) bekannt[1].

Photosynthese und Plastiden der Rotalgen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Rotalgen sind autotrophe Organismen, die ihren Energiebedarf durch Photosynthese decken. Rotalgenzellen enthalten fotosynthetisch aktive Plastiden, Rhodoplasten genannt, die zwar Chlorophyll a und seine Begleitcarotinoide enthalten, aber kein Chlorophyll b. Innerhalb der Rhodoplasten liegen die Thylakoide nicht wie bei den Chloroplastida in Stapeln vor, sondern sind in gleichen Abständen nebeneinander angeordnet.

Auf den Thylakoiden sitzen die 30 bis 40 nm großen, mehr oder weniger kugeligen Strukturen: die Phycobilisomen. Sie enthalten wasserlösliche Fotosynthese-Hilfspigmente, die Phycobiliproteine, die Hauptmasse bilden dabei mehrere Varianten von rotem Phycoerythrin, Allophycocyanine und Phycocyaninen kommen ebenfalls vor. Bau und Pigmentausstattung der Rhodoplasten deuten auf ihre Verwandtschaft mit den Cyanobakterien hin. (siehe auch Endosymbiontentheorie)

Das Pigment Phycoerythrin ist photodestruktiv. Das bedeutet, dass dieses Pigment mit zunehmender Lichtintensität zunehmend zerstört wird. Dies ist der Grund dafür, dass viele oberflächennah lebende Rotalgen nicht rot aussehen. Mit Hilfe der Phycobiliproteine minimieren die Rotalgen die Grünlücke der grünen Pflanzen und können auch "mittelwelliges VIS" (- Bereich der visuellen und gleichzeitig größtenteils auch photosynthetisch aktiven Strahlung -) absorbieren und auf die photosynthetisch aktiven Chlorophyll a Moleküle übertragen. Da Licht mit einer Wellenlänge von 380nm bis 550nm (blau bis Ende grün) schlecht von Wassermolekülen und ihren Soluten absorbiert wird gelangt es in große Tiefen (über 250m). Phycoerythrin verstärkt die Absorption vor allem von 490nm bis 580nm (vom hellblauen bis zum Anfang des gelben Bereiches).

Das Zellreservepolysaccharid ist die Florideenstärke. Sie wird nicht wie die Stärke der Pflanzen in Plastiden, sondern an der Oberfläche der Plastiden oder im Cytosol gespeichert. Außerdem ist sie chemisch näher mit dem tierischen Glykogen als mit pflanzlicher Stärke verwandt.

Bau der Zellwand und des Thallus[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Zellen der meist mehrzelligen Rotalgen sind fast ausnahmslos einkernig. Echte Gewebe fehlen vollständig, überwiegend bilden die Vertreter der Rotalgen Flechtthalli und Pseudoparenchyme des unaxialen Zentralfaden- oder des multiaxialen Springbrunnentypus. Die einzelnen Zellen eines "Zellfadens" sind über Tüpfel-ähnliche Strukturen miteinander verbunden. Die Zellwand besteht aus Cellulose deren Molekülketten filzartig verflochten sind. (Nicht parallel wie bei den grünen Pflanzen). Der amorphe Teil des Thallus besteht aus mit Wasser Schleim bildenden Galactanen wie zum Beispiel Agar und Carrageen.

Beispiele für ökophysiologische Anpassungsfähigkeit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einige Vertreter der Rotalgen legen erstaunliche Anpassungen an ihre Umwelt an den Tag. So ist vor den Bahamas eine rote Kalkkrustenalge entdeckt worden, die noch bei 268 m Tiefe gedeiht. In dieser Tiefe maßen Forscher eine Lichtintensität von etwa 0,001 % des Oberflächenlichtes. Möglich wird für die Alge die Besiedlung dieses Lebensraumes zum einen durch das typische Rotalgenpigment Phycoerythrin, das es der Alge ermöglicht, relativ kurzwelliges Licht, das noch bis in diese Tiefe vordringen kann (optimale Bedingungen vorausgesetzt) zu absorbieren und für die Photosynthese zu nutzen. Ein weiteres Beispiel ist Galdieria sulphuraria. Eine extremophile Rotalge, die in vulkanischen Schwefelquellen vorkommt. Sie lebt mitunter endolithisch im Gestein und hat ihren Stoffwechsel von der Autotrophie auf Heterotrophie umgestellt. Sie ist in der Lage, mit Hilfe von Zellwandproteinen Zucker aus ihrem Milieu in die Zelle zu schleusen und zur Energiegewinnung aufzuspalten. All das bei hoher Temperatur, einem extrem niedrigen pH-Wert (0,05–3,0) und der Anwesenheit diverser toxischer Metalle und anderer Stressfaktoren. Auch im Süßwasser (limnische Arten) kann man Rotalgen antreffen. So kann man beispielsweise die Froschlaichalge in klaren Bächen oder die Pinselalge (Rhodochorton spec.) in Süßwasseraquarien finden. Manche einzellige Rotalgen kommen im feuchten Erdreich vor.

Fortpflanzung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

weiblicher Gametophyt von Polysiphonia mit mehreren Zystokarpien

Eine weitere Besonderheit der Rotalgen ist ihre Fortpflanzung: Als einzige Organismengruppe haben Rotalgen einen Generationswechsel mit drei Generationen im Lebenszyklus, nämlich den Gametophyt, den Karposporophyt sowie den Tetrasporophyt.

Generationswechsel am Beispiel Polysiphonia[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei Polysiphonia gibt es zu etwa gleichen Teilen männliche und weibliche Gametophyten. Der männliche Gametophyt bildet in den Spermatangien Spermatien (männliche Sexualsporen). Der weibliche Gametophyt bildet im Karpogon (weibl. Gametangium) die Trichogyne, ein fadenförmiges Empfängnisorgan, aus.

Trifft ein Spermatium auf eine Trichogyne, kommt es zur Karyogamie (Kernverschmelzung). Aus der befruchteten Zygote wächst die meist mikroskopisch kleine, besondere Generation heran: der Karposporophyt. Zur gleichen Zeit bildet das Karpogon des weiblichen Gametophyten eine Hülle um ihn aus (Zystokarp). Am Karposporophyt reifen Karposporen heran, treten aus der Umhüllung aus und wachsen zum Tetrasporophyt heran. Dieser bildet in den Tetrasporangien durch Meiose Tetrasporen, die wieder zu Gametophyten auskeimen.

Nutzung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In Asien werden Arten der Gattung Porphyra als „Nori“ in Suppen mitgekocht oder als ganze Platten um Sushi gewickelt. In Wales werden sie gekocht, püriert und mit Orangensaft zu Hammel gereicht.

Lappentang Palmaria palmata (franz.:Dulce) hat einen leicht nussigen Geschmack und wird weltweit gegessen und in Russland auch zu einem alkoholischen Getränk verarbeitet.

Der Knorpeltang (Chondrus crispus, Irisch Moos) wird für Pudding, Hustentee und Husten-Lutschpastillen verwendet.

Aus Rotalgen, unter anderem dem Irisch Moos, wird Agar (Agar-agar) und Carrageen gewonnen. Agar-Agar und Carrageen werden für Nahrungsmittel und Kosmetik verwendet sowie für die experimentelle Biologie z. B. für Bakteriennährböden.

Mineralisierte Ablagerungen werden in gemahlener Form unter der Bezeichnung Algenkalk als Hilfs- und Düngestoff für Landwirtschaft und Gartenbau in den Handel gebracht. Darüber hinaus dienen sie als Kalkergänzung für Mensch und Tier. Das Produkt ist reich an den Mengenelementen Kalzium und Magnesium sowie an Spurenelementen.

Da Rotalgen verhältnismäßig viel Calcium enthalten, werden sie einigen Lebensmittelsurrogaten zugesetzt, um deren Calciumgehalt zu erhöhen. So kann beispielsweise Reismilch als Ersatz für Kuhmilch dienen.

Systematik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Cyanidium sp., Cyanidiales
Stylonema alsidii, Stylonematales
Porphyra purpurea, Bangiales
Corallina elongata, Corallinophycidae
Blutroter Meerampfer (Delesseria sanguinea), Florideophycidae
Laurencia sp., Florideophycidae
Knorpeltang (Chondrus crispus), Florideophycidae
Sphaerococcus coronopifolius, Florideophycidae
Plocamium corallorhiza, Rhodymeniophycidae

Zu den Rotalgen zählen etwa 7100 Arten.[2] Traditionellerweise wurden die Rotalgen in die beiden Unterklassen der Florideen (Florideophycidae) und die Bangiophycidae eingeteilt. Neuere molekulargenetische Untersuchungen führten jedoch zu einem feiner unterteilten System.[3][4] Adl et al. (2012) gliedern die Rotalgen wie folgt[5] (Artenzahlen nach AlgaeBase[2]):

Arten (Auswahlen)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In Europa heimische Arten (Auswahl)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Für die in der Deutschen Bucht vorkommenden Rotalgen siehe auch die Liste der Meeresalgen von Helgoland.

Außereuropäische Arten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Bold, Harold C.; Wynne, Michael J. (1978): Introduction to the Algae – Structure and Reproduction. Prentice-Hall Biological Sciences Series
  • Streble, Heinz; Krauter, Dieter (2006): Das Leben im Wassertropfen. Kosmos Verlag
  • Lüning, Klaus (1985): Meeresbotanik – Verbreitung, Ökophysiologie und Nutzung mariner Makroalgen Georg Thieme Verlag Stuttgart
  • Campbell, Reece (2006) : Biologie Pearson Studium
  • Raven, P. H., Evert, R. F., Eichhorn, S. E. (2006): Biologie der Pflanzen Walter de Gruyter
  • Strasburger Lehrbuch der Botanik

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Nicholas J. Butterfield: Bangiomorpha pubescens n. gen., n. sp.: implications for the evolution of sex, multicellularity, and the Mesoproterozoic/Neoproterozoic radiation of eukaryotes. Paleobiology, 26(3): 386-404, Jacksonville, NY, 2000; doi:10.1666/0094-8373(2000)026<0386:BPNGNS>2.0.CO;2
  2. a b Michael D. Guiry, G.M Guiry: Rhodophyta In: Algaebase - World-wide electronic publication, National University of Ireland, Galway, abgerufen 9. November 2015
  3. Saunders, G. W., Hommersand, M. (2004): Assessing red algal supraordinal diversity and taxonomy in the context of contemporary systematic data. American Journal of Botany 91: S. 1494–1507.
  4. Hwan Su Yoon, K. M. Müller, R. G. Sheath, F. D. Ott & D. Bhattacharya: Defining the major lineages of red algae (Rhodophyta). (PDF) In: Journal of Phycology. 42, 2006, S. 482–492. doi:10.1111/j.1529-8817.2006.00210.x. „no“
  5. Adl, S. M., Simpson, A. G. B., Lane, C. E., Lukeš, J., Bass, D., Bowser, S. S., Brown, M. W., Burki, F., Dunthorn, M., Hampl, V., Heiss, A., Hoppenrath, M., Lara, E., le Gall, L., Lynn, D. H., McManus, H., Mitchell, E. A. D., Mozley-Stanridge, S. E., Parfrey, L. W., Pawlowski, J., Rueckert, S., Shadwick, L., Schoch, C. L., Smirnov, A. and Spiegel, F. W.: The Revised Classification of Eukaryotes. Journal of Eukaryotic Microbiology, 59: 429–514, 2012, PDF Online, S. 475-476

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Rotalgen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien