Alger, er velkendte som den store brune tang i kystnære farvande, den grønne hinde i en vandpyt og de grønne pletter på jord eller på klipper. Et par alger er ansvarlige for fødevarebårne forgiftninger. Nogle alger er encellede; andre danner kæder af celler (er filamentøse); og et par har thalli.
”Algae” eller ”Alger”, er ikke en taksonomisk gruppe; det er en måde at beskrive fotoautrofer, der mangler rødder og stilke som planter. Historisk er de blevet betragtet som planter, men de mangler embryoner (frø) som ægte planter har. DNA analyser har ført til en omklassificering af alger i nye riger – Se figur 10.3.1. Alger er for det meste akvatiske, selvom nogle findes i jord eller på træer når tilstrækkelig fugt er til stede der. Usædvanlige algelevesteder omfatter både pelsen på det stillesiddende Sydamerikanske dovendyr og pelsen på isbjørnen. Vand er nødvendig for fysisk støtte, reproduktion og udbredelse af næringsstoffer. Generelt findes alger i kølige, tempererede have, selv om store flydende måtter af den brune alge Sargassum findes i det subtropiske Sargassohav og nogle arter af brune alger vokser i Antarktis.
10.3.1 Algers karakteristika
Alger er relativt simple eukaryote fotoautotrofer der mangler væv (rødder, stængler og blade), som planter. Identifikationen af enkeltcellede og trådalger, kræver mikroskopisk undersøgelse. De fleste arter findes i havet. Deres placering afhænger af tilgængeligheden af passende næringsstoffer, bølgelængder af lys og overflader, de kan vokse på. Sandsynlige placeringer for repræsentative alger, er vist i figur 10.3.1.1a.
Vegetative strukturer
Kroppen af en flercellet alge, kaldes thallus. Thalli af de større flercellede alger, dem der almindeligvis kaldes tang, består af forgrenede forankringszoner (hvilke forankrer algen til for eksempel en sten), stængelligninde ofte hule stænger og bladlignende blade (se figur 10.3.1.1b). Cellerne der dækker thallus, kan udføre fotosyntese. Thallus mangler det ledende væv (xylem og floem), der er karakteristisk for vaskulære planter; alger optager næringsstoffer fra vandet, gennem hele deres overflade. Stængerne er ikke lignificerede eller træagtige; i stedet er det, det omgivende vand der understøtter algens thallus; nogle alger er også holdt oppe af en flydende, gasfyldt blære, kaldet en pneumatocyst.
Livscyklus
Alle alger kan reproducere sig ukønnet. Flercellede alger med thalli og trådformede former kan fragmentere; hvert stykke er i stand til at danne en ny thallus eller et nyt filament. Når en encellet alge deler sig, deles dens kerne (mitose) og de to kerner, flytter sig til modstående dele af cellen. Cellen deler sig derefter i to komplette celler (cytokinese).
Alger kan også reproducere sig kønnet (se figur 10.3.1.2). Hos nogle arter, kan der forekomme ukønnet reproduktion i flere generationer og derefter, under forskellige betingelser, kan de samme art reproducere sig kønnet. Andre arter har vekslende generationer, så afkommet som følge af kønnet reproduktion selv reproducerer sig ukønnet og den næste generation reproducerer sig så kønnet og så fremdeles.
Ernæring
Alge er en fælles betegnelse, der omfatter adskillige rækker (se tabel 10.3.1). De fleste alger er fotosyntetiske; imidlertid er oomycotes og svampe-lignende alger kemoheterotrofe. Fotosyntetiske alger findes i hele den fotiske (lys) zone af vandområder. Klorofyl a (et lysfangende pigment) og øvrige pigmenter er involveret i fotosyntesen og er ansvarlig for mange algers karakteristiske farver.
10.3.2 Udvalgte rækker af alger
De brune alger, eller tang, er makroskopiske; nogle kan nå længder på 50 meter (se figur 10.3.1.1b). De flest brune alger findes i kystnære farvande. Brune alger har en fænomenal vækst. Nogle vokser ved hastigheder på over 20 cm om dagen og kan derfor høstes regelmæssigt. Algin, et fortykkelsesmiddel, der anvendes i mange fødevarer (som for eksempel i is og kagedekorationer), ekstraheres fra deres cellevægge. Algin anvendes også i produktionen af en lang række ikke-spiselige varer, herunder gummidæk og håndlotion. Den brune alge Laminaria japonica anvendes til at inducere vaginal udvidelse før kirurgiske indgreb i livmoderen gennem skeden.
De fleste røde alger, har fint forgrenede thalli og kan leve på større havdybder end andre alger (se figur 10.3.1.1c). Thalli af et par røde alger danner skorpeagtige belægninger på sten og skaller. De røde pigmenter gør røde alger i stand til at absorbere blåt lys, der trænger dybest ned i havet. Agaren, der anvendes i mikrobiologiske medier, ekstraheres fra mange rødalger. Et andet gelantinøst materiale, carrageenan, kommer fra en art af rødalger, der almindeligvist kaldes for irsk mos. Carrageenan og agar kan være fortykkelsesmidler i kondenseret mælk, is og farmaceutiske midler. Gracilaria arter, der vokser i Stillehavet, bruges af mennesker som mad. Nogle medlemmer af denne slægt, kan dog producere et dødeligt toksin.
Grønne alger har cellulosecellevægge, indeholder klorofyl a og b og opbevarer stivelse, som planterne gør (se figur 10.3.1.2a). Grønne alger, menes at have givet ophav til landplanterne. De fleste grønne alger er mikroskopiske, skønt de kan være enten enkelt- eller flercellede. Nogle trådformede former, danner den græsgrønne hinde på damme og søer.
Kiselalger, dinoflagellater og vandsvampe, er grupperet i riget Stramenopila. Kiselalger (Se figur 10.3.2.1) er encellede eller trådalger med komplekse cellevægge, der består af pektin og et lag af silica. De to dele af væggen passer sammen, ligesom to halvdele af en petriskål. De karakteristiske mønstre i væggene, er et nyttigt redskab i identifikation af kiselalger. Kiselalger oplagrer energi fanget gennem fotosyntese i form af olie.
Det første rapporterede udbrud af en neurologisk sygdom forårsaget af en kiselalge, blev rapporteret i 1987 i Canada. De berørte mennesker, havde spist muslinger, der var blevet fodret med kiselalger. Kiselalgerne producerede domoinsyre, et toksin, der blev opkoncentreret i muslingerne. Symptomerne opstod inden for 24 timer efter indtagelsen og inkluderede diarré og hukommelsestab. Dødeligheden var mindre en 4%. Efterfølgende udbrud, viste at hjerneskaden nogle gange kunne være permanent. Siden 1991 er hundredevis af havfugle og søløver døde af den samme domoinsyreforgiftning i Californien.
Dinoflagellater er encellede alger, der samlet kaldes for plankton, eller fritsvævende organismer (se figur 10.3.2.2). Deres stive struktur, skyldes cellulose indlejret i plasmamembranen. Nogle dinoflagellater producerer neurotoksiner. I de sidste 20 år, har en verdensomspændende stigning i giftige marine alger, dræbt millioner af fisk, hundredevis af pattedyr og endda nogle enkelte mennesker. Når fiskene svømmer gennem et stort antal af dinoflagellaten Karenia brevis, bliver algerne fanget i gællerne på fiskene hvor de frigiver neurotoksinet, der forhindrer fiskene i at ånde. Dinoflagellater fra slægten Alexandrium producerer neurotoksiner (kaldet saxitoksiner), der forårsager paralytisk skalddyrsforgiftning. Toksinet er koncentreret, når et stort antal dinoflagellater bliver spist af mollusker, som for eksempel muslinger. Mennesker der efterfølgende indtager disse bløddyr, udvikler paralytisk skalddyrsforgiftning. Store koncentrationer af Alexandrium, giver havet en dyb rød farve, hvorfra navnet rødt tidevand stammer. Bløddyr bør ikke fanges til fødevarebrug under rødt tidevand. En sygdom, der hedder ciguatera opstår, når dinoflagellaten Gambierdiscus toxicus passerer op gennem fødekæden og bliver koncentreret i store fisk. Ciguatera er endemisk (konstant til stede) i det sydlige Stillehav og Det Caribiske Hav. En ny sygdom, associeret med heterotrofe Pfiesteria er ansvarlig for periodisk massiv fiskedød langs Atlanterhavskysten.
De fleste vandsvampe, eller Oomycota, er nedbrydningsorganismer. De danner de bomuldsligninge ansamlinger på døde alger og dyr, som regel i ferskvand (se figur 10.3.2.3). Ukønnet, ligner oomycoter, zygomycetsvampene, ved at de producerer sporer i et sporangium (sporesæk). Men oomycotesporer, kaldet zoosporer (se figur 10.3.2.3 øverst til højre), har to flageller; svampe har ingen flageller. På grund af deres overfladiske lighed med svampe, blev oomycoter tidligere klassificeret sammen med svampene. Deres cellulosecellevægge, har altid rejst spørgsmålet omkring deres relation til alger og de seneste DNA analyser har bekræftet, at oomycoter er mere tæt forbundet med kiselalger og dinoflagellater, end med svampe. Mange af de jordbaserede oomycoter er planteparasitter. Forskellige landes landbrugsmyndigheder inspicerer importerede planter for hvidrust og andre parasitter. Ofte er rejsende, eller endda kommercielle planteimportører ikke klar over, at en lille blomst eller en kimplante kunne bære en skadelig organisme, der er i stand til at forårsage skader for millioner af kroner i landbruget.
I Irland i midten af 1800-tallet, døde 1 million mennesker, da landets kartoffelhøst mislykkedes. Svampen der forårsagede det store udbrud af kartoffelskimmel, Phytophthora infestans, var en af de første mikroorganismer der blev forbundet med sygdom. I dag inficerer Phytophthora sojabønner, kartofler og kakaobønner i hele verden. Vegetative hyfer, danner bevægelige zoosporer, samt specialiserede sexhyfer (se figur 10.3.2.3). Alle de amerikanske stammer, var en parringstype, kaldet A1. I 1990’erne, blev den anden parringstype, A2, identificeret i USA. Når, i umiddelbar nærhed, vil A1 og A2 differentiere og danne haploide gameter, der kan parre sig og danne en zygote. Når zygoten spirer, vil den resulterer i en alge, der har gener fra begge forældre.
I Australien, har P. cinnamoni, inficeret omkring 20% af en art eukalyptustræ. Phytophthora blev indført til USA i 1990’erne og forårsagede store skader på frugt og grøntsager. Da de californiske egetræder pludselig begyndte at dø i 1995, identificerede forskere fra University of California årsagen til denne ”pludselige egetræsdød”, det til at være en ny art, P. ramorum. P. ramorum inficerer også de store Redwood træer.
10.3.3 Algers rolle i naturen
Alger er en vigtig del af enhver akvatisk fødekæde, fordi de fikserer kuldioxid i organiske molekyler, der kan forbruges af kemoheterotrofer. Ved at bruge den producerede energi fra fotosyntese, kan alger omdanne kuldioxid i atmosfæren til kulhydrater. Molekylær oxygen (O2) er et biprodukt af deres fotosyntese. De første par meter i enhver samling af vand, indeholder planktonalger. Da 75% af Jorden er dækket af vand, anslås det at omkring 80% af Jordens O2, er produceret af planktonalger.
Ændringer i næringsstoffer, lys og temperatur med årstiderne, forårsager udsving i algernes populationer; periodiske stigninger i antallet af planktonalger, kaldes algeopblomstringer. Opblomstringer af dinoflagellater, er ansvarlige for det sæsonafhænge fænomen rødt tidevand. Opblomstringen af bestemte få arter af lager, viser at det vand de vokser i er forurenet, fordi disse alger trives i høje koncentrationer af organiske materialer, der findes i spildevand og industrielt affald. Når algerne dør, forårsager nedbrydningen af det enorme antal celler der er opstået under opblomstringen, at niveauet af opløst O2 i vandet, falder drastisk.
En stor del af verdens olie, er dannet af kiselalger og andre planktoniske organismer, der levede for flere millioner år siden. Når sådanne organismer døde og blev begravet af sedimenter, har de organiske molekyler de indeholdte, ikke kunne blive nedbrudt og blev dermed ikke returneret til kulstofkredsløbet som CO2. Varme og tryk, som følge af jordens geologiske bevægelser, ændrede på olien opbevaret i cellerne og i cellemembranerne. Oxygen og andre grundstoffer blev elimineret, hvilket efterlod en rest af kulbrinter i form af råolie- og naturgasforekomster.
Mange encellede organismer, er symbionter hos dyr. Kæmpemuslingen Tridacna, har udviklet særlige organer, der er vært for dinoflagellater. Da kæmpemuslingerne befinder sig på lavt vand, formerer algerne sig i disse organer, når de bliver udsat for sollys. Algerne frigiver glycerol i muslingens blodbaner og opfylder således muslingens kulhydratkrav. Desuden tyder det på, at muslingen får væsentlige proteiner, ved at fagocytere gamle alger.