Hoofdmenu openen

Algen

taxon
(Doorverwezen vanaf Alg)

Algen of wieren (oude wetenschappelijke naam: Algae) is een informele verzamelnaam voor een grote, diverse groep organismen. De tot de algen gerekende soorten, inclusief de soorten van de blauwwieren, hebben een botanische naam, dus een formele naam volgens de International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants.

Algen
Fossiel voorkomen:
Mesoproterozoïcum[a]heden
Algen
Taxonomische indeling
Domein:Eukaryota (Eukaryoten)
Informele groep
Algae
Linnaeus, 1753
Supergroepen en fyla
Onderverdelingen zonder rang[2]

Overige;
classificatie varieert
Afbeeldingen Algen op Wikimedia Commons Wikimedia Commons
Algen op Wikispecies Wikispecies
Portaal  Portaalicoon   Biologie

Algensoorten hebben gemeenschappelijk dat ze, net als planten, hun energie halen uit zonlicht waarbij ze tegelijkertijd zuurstof produceren. De diverse groepen van algen zijn evolutionair onderling weinig verwant.[3] Een voorgestelde definitie stelt dat algen "het groene pigment chlorofyl bevatten voor fotosynthese, en geen steriele (niet aan de voortplanting deelnemende) laag cellen hebben die om hun gameten is gelegen".[4] Deze definitie is niet sluitend, omdat deze de kranswieren uitsluit.

De meeste algensoorten leven in waterige milieus en hebben een fotoautotrofe levenswijze, dat wil zeggen dat ze middels fotosynthese in hun eigen energiebehoefte voorzien. Wel op het land voorkomende algensoorten zijn bijvoorbeeld te vinden op steenachtig substraat (ondergrond), op boomschors en in mutualistische symbiose met schimmels: de zogenaamde korstmossen. Vrijwel alle algen betrekken hun energie uit zonlicht (ze zijn fotoautotroof), maar sommige algensoorten vullen hun energiebehoefte aan uit organisch materiaal, deze soorten zijn mixotroof. Enkele eencellige wieren, veel euglenofyten en dinoflagellaten, hebben gedurende de evolutie het vermogen verloren zelf energie uit licht om te zetten en zijn vrijwel volledig afhankelijk geworden van de externe aanvoer van energie; deze soorten zijn heterotroof.

Algen, in het bijzonder de prokaryotische Cyanobacteria (blauwalgen), behoren tot de oudste organismen op aarde. Vermoedelijk zijn gedurende de latere evolutie de eerste planten uit zoetwateralgen geëvolueerd.[5] Fossielen van algen uit het Vindhyagebergte zijn gedateerd op een ouderdom van 1,6 tot 1,7 miljard jaar.[6] Over de vraag of blauwwieren wel[4] of niet[7][8] tot de algen moeten worden gerekend, lopen de meningen uiteen.

Morfologie en fysiologieBewerken

 
Closterium is een eencellig groenwier en is een van de honderden soorten algen waaruit fytoplankton bestaat.

De verschillende algensoorten vertonen onderling een grote morfologische diversiteit. Ze variëren in grootte van eencellige microalgen zoals Chlorella en de diatomeeën, tot reusachtige meercellige soorten als de reuzenkelp, een zeewier dat tientallen meters lang kan worden.

De grootste en meest complexe algensoorten behoren tot de zeewieren (in oceanen) en de charofyten (in zoete wateren). Algen kenmerken zich door hun relatief eenvoudige bouw, ze hebben geen structuren die de echte planten typeren (wortels, stengels en bladeren), maar meercellige algen hebben vaak een bouw die daar op lijkt. Het thallus van bijvoorbeeld bruinwieren bestaat uit op bladen en wortels gelijkende structuren.

De meeste algen zijn fotoautotroof, ze gebruiken de energie van het zonlicht. De chloroplasten zijn fotosynthetische structuren die zuurstofgas produceren als bijproduct van de fotosynthese. Hierbij speelt chlorofyl (bladgroen) in de bladgroenkorrels een grote rol. Bladgroen is een biologisch pigment dat samen met andere rode en gele pigmenten algen helpen om zo veel mogelijk licht te vangen. Bij algen vinden we verschillende chlorofylvormen: chlorofyl a, chlorofyl b of chlorofyl c. Verschillende groepen wieren hebben naast of in de plaats van chlorofyl ook andere pigmenten.

Levenscyclus, kernfasewisseling en generatiewisselingBewerken

Dat de groep algen zeer divers is, uit zich er onder meer in dat algensoorten een zeer verschillende levenscyclus kunnen hebben. Bij veel algensoorten is er sprake van generatiewisseling. Opeenvolgende generaties zijn morfologisch of gelijk of onderling verschillend en soms wisselen diploide en haploide kernfase elkaar af.

Algen vertonen in hun levenscyclus een breed scala aan reproductieve strategieën (verschillende wijzen van voortplanting), van eenvoudige ongeslachtelijke voortplanting door middel van celdeling, tot complexe vormen van geslachtelijke voortplanting met gametofytische en verschillende sporofytische generaties.[9] De gametangia (voortplantingsstructuren) van algen worden in de regel volledig omgezet in levende voortplantingscellen. Dit in tegenstelling tot echte (land)planten, waarin men een onderscheid kan maken tussen een buitenlaag van beschermende, niet bij de voortplanting betrokken, steriele cellen en de daaronder gelegen fertiele (vruchtbare) cellen waaruit de gameten worden gevormd. Alleen bij kranswieren hebben de gametangia (gametenvormende organen) net als bij planten een buitenlaag met steriele cellen die de gameten omgeven.

Cytologische
kernfase
wisseling

Morfologische generatiewisseling
Monogenetische
cyclus


(slechts één generatie)
Digenetische cyclus (met twee generaties) Trigenetische
cyclus


(met drie generaties)
Isomorfe
digenetische cyclus
Heteromorfe
digenetische cyclus met
dominante
↓ gametofyt: ↓
dominante
↓ sporofyt: ↓
Haplont

Haplofasische
cyclus,

zygotische
meiose
Diplont

Diplofasische
cyclus,
gametische
meiose
  • Cladophora glomerata
    (Chlorophyta)
Diplohaplont

Diplohaplo-
fasische
cyclus,

intermediaire
of sporische
meiose
  • Prasiola stipitata
    (Chlorophyta)
"mossen":

EvolutieBewerken

De algen hebben geen directe gemeenschappelijke voorouder,[7] maar kunnen op basis van bepaalde kenmerken toch als één groep worden gezien. Volgens de endosymbiontentheorie hebben algensoorten in de loop van de evolutie hun plastiden op verschillende manieren door middel van endosymbiose verkregen.[11] Bij de groenwieren en roodwieren waren de chloroplasten oorspronkelijk afkomstig van cyanobacteriën, die opgenomen zijn in de alg-voorouder door primaire endosymbiose. Bij de diatomeeën en bruinwieren daarentegen waren de chloroplasten oorspronkelijk afkomstig van roodwieren, die zijn opgenomen door secundaire endosymbiose.[12]

Het proces van endosymbiose tussen de cyanobacterie en de alg-voorouder zou miljarden jaren geleden hebben plaats gevonden. De echte evolutionaire doorbraak van algen zou pas 650 miljoen geleden zijn, na het smelten van de ijskappen van de sneeuwbalaarde. Uit studies van sporen van biomoleculen in Australië wordt vermoed dat vlak na het smelten van de ijskappen er een explosie is geweest in de hoeveelheid van algen in de oceanen. Dit zou het gevolg zijn van het vrijkomen van fosfaten door de gletsjererosie. De grote hoeveelheid voedsel in de oceanen bevorderde de evolutie van dieren.[13]

Fylogenie van plastiden en endosymbiose

verklaring:
chloroplast: primaire endosymbiotische evolutie van cyanobacterie tot een plastide
rhodoplast: evolutie van de plastide tot een rhodoplast
dinoplast: evolutie van de plastide tot een dinoplast
apicoplast: reductie van de plastide tot een apicoplast
verlies van plastide: plastiden in de loop van de evolutie verloren gegaan
I +blauwwier: primaire endosymbiose met blauwwier
II + groenwier: secundaire endosymbiose met groenwier
II + roodwier: secundaire endosymbiose met roodwier
I: betrokken bij primaire endosymbiose
II: betrokken bij secundaire endosymbiose
III: betrokken bij tertiaire endosymbiose

Indeling op grond van chlorofylBewerken

De aard van de chloroplasten en het type chlorofyl bepalen mede de indeling van de algen. Er is een onderscheid tussen de verschillende chlorofylvormen in groenwieren (ondiepe wateren), bruinwieren (diepere wateren) en roodwieren (diepste wateren). Als vuistregel geldt dat hoe dieper algen in water leven, hoe roder hun thallus moet zijn om nog resterend licht te vangen. Groene fotosynthesepigmenten omvatten de chlorofyllen en rode pigmenten de fycobilisomen.

Er zijn enkele stammen algen, die chloroplasten hebben met chlorofyl a en b. Bij deze groepen zijn de chloroplasten omgeven door twee membranen. Deze horen tot de Archaeplastida (samen met de Embryophyta):

  • Archaeplastida
  • Twee andere stammen algen hebben chloroplasten die chlorofyl b bevatten. De chloroplasten zijn respectievelijk omgeven door drie of vier membranen. Deze behoren tot de supergroepen Excavata en Rhizaria:

    De andere algen hebben allemaal chloroplasten die chlorofyl a en c bevatten. De chloroplasten van deze groepen hebben vier membranen, afgezien van die van de dinoflagellaten die drie membranen hebben. Deze algen behoren tot de Chromalveolata en omvatten de volgende groepen:

    Van de Picobiliphyta is hun bestaan en plaats in de taxonomie van eukaryoten nog onzeker.[14] Verder zijn er algen en afstammelingen daarvan die hun energie niet via fotosynthese verkrijgen en geen chloroplasten hebben.

    ClassificatieBewerken

    Organismen, ook de algen, worden ingedeeld op grond van hun afstamming: de fylogenetische indeling. Andere indelingen, zoals op grond van fysiologische eigenschappen, zijn ook mogelijk.

    In onderstaande gedeeltelijke fylogenetische stamboom staan de verschillende algengroepen aangegeven om hun onderlinge verwantschappen toe te lichten. Groepen, waartoe geen algen worden gerekend zijn in dit schema weggelaten.

    Gedeeltelijke fylogenetische stamboom

  • Algen en symbioseBewerken

    Sommige soorten algen vormen mutualistisch symbiotische relaties met andere organismen. In deze symbiose geven de algen organische stoffen die geproduceerd worden in fotosynthese aan een gastheer in ruil voor bescherming. De gastheer verbruikt deze stoffen als zijn partiële of hoofdbron van energie. Enkele voorbeelden zijn:

    • Korstmos - een schimmel is de gastheer, meestal met een groenalg of een cyanobacterie (zelden beide) als symbiont. De alg die in de korstmos gevonden wordt kan in veel gevallen onafhankelijk van de schimmel leven. Het omgekeerde is onder de natuurlijke omstandigheden zelden het geval.
    • Koraal - algen zoals de zoöxanthellen zijn symbionten van het koraal.
    • Sponsdieren - groenalgen leven dicht bij sommige sponsdieren. De alg wordt hierdoor beschermd en het sponsdiertje krijgt zuurstof en suikers toegevoerd, wat voor sommige sponsdiertjes 50 tot 80% van de groei kan bepalen.

    MilieuBewerken

    Geschat wordt dat algen, middels fotosynthese, ruim 50 procent van de (voor het aardse leven onmisbare) zuurstof in de aardatmosfeer produceren.[bron?] Daarbij wordt atmosferische koolstof (uit anorganische koolstofdioxide) biochemisch gebonden in organische verbindingen, die het celmateriaal van de algen vormen. Algensoorten staan aan de basis van verschillende voedselketens, zowel in zout, als in zoet water.

    Bij een grote aanwezigheid van nutriënten (overbemesting), kunnen met name blauwalgen zich exponentieel vermenigvuldigen, zogenaamde algenbloei. Doordat de consumenten die zich met de blauwalgen voeden de grote hoeveelheid algen niet kunnen wegwerken, raakt het natuurlijk evenwicht verstoord. Ondergedoken waterplanten sterven door een gebrek aan licht, waardoor de hoeveelheid dood organisch materiaal (detritus) in het water sterk toeneemt. De reducenten, die zuurstof verbruiken bij het verwerken daarvan, nemen toe in aantal, wat leidt tot zuurstoftekort of hypoxie. Dit zuurstofgebrek maakt het leven voor andere aerobe organismen onmogelijk. Het kan jaren duren voordat het aangetaste ecosysteem is hersteld.

    Gebruik door de mensBewerken

    Vooral in het Verre Oosten dienen algen, met name zeewieren, als voedselbron en worden met dat oogmerk ook gekweekt. In Europa is zeewier onder meer los als nori (een roodwier) verkrijgbaar en in sushi verwerkt.

    Sommige algen worden als medicijn gebruikt.

    Het gebruik van algen voor energieopwekking, zogenaamde algendiesel, staat nog in de kinderschoenen.

    Zie ookBewerken