Alger: Fotosyntetiske organismer, typer, evolution og phycologi

Alger: Fotosyntetiske organismer — typer, evolution og phycologi. Opdag deres oprindelse, økologi og betydning i natur og forskning.

Alger (en alge, flere alger) er planteagtige organismer, som danner organisk stof ud fra sollys ved hjælp af fotosyntese. De kaldes ofte "planteagtige", fordi mange af dem har klorofyl og kan lave deres egen energi, men de udgør ikke én enkelt nære slægt — det er en praktisk, men løst defineret gruppe. Studiet af alger går under navnene phycologi eller algeologi.

Hvad er fælles for alger?

Alger er først og fremmest autotrofe: de bruger lys eller kemisk energi sammen med enkle uorganiske næringsstoffer til at bygge biomasse. De fleste lever i vand eller fugtige miljøer og mangler den specialiserede vævsstruktur, man ser i landplanters ledningsvæv — derfor omtales de ofte som ikke-vaskulære planter i en bred betydning. Begrebet "alger" dækker et polyfyletisk sæt organismer: de er ikke nødvendigvis tæt beslægtede, men har tilsvarende livsformer og økologiske funktioner.

Typer af alger

• Grønalger (Chlorophyta) — mange er encellede eller kolonidannende, nogle danner flercellede thalli. De er tættest beslægtede med landplanter og indeholder klorofyl a og b.
• Rødalger (Rhodophyta) — ofte flercellede, almindelige i marine miljøer; nogle indeholder røde pigmenter (fykobiliner), som giver dem farve og hjælper til at udnytte lys i dybere vand.
• Brunalger (Phaeophyceae) — store, komplekse flercellede alger (fx kelp) med brune pigmenter; findes næsten udelukkende i marine miljøer.
• Kiselalger (Diatomeer) — encellede, med silikatbaserede skaller; meget vigtige primærproducenter i hav og ferskvand.
• Dinoflagellater — mange er encellede, nogle kan bevæge sig med flageller; nogle danner giftige opblomstringer og er symbionter i fx koraller.
• Cyanobakterier — ofte omtalt som blågrønalger i ældre litteratur; teknisk set bakterier og ikke eukaryote alger, men vigtige fotosyntetiske organismer og sandsynlig donor af plastider i eukaryoters evolution.

Struktur og fotosyntese

Alger varierer fra encellede til store, flercellede former med komplekse blade, stængler og holdere. Fælles er brugen af fotosyntese for at omdanne lysenergi til organisk stof; farve og pigmentkombination (klorofyl, fikobiliner, karotenoider) bestemmer hvor godt en alge kan udnytte lys i forskellige dybder og miljøer. Mange alger har plastider (kloroplaster), som i evolutionær forstand stammer fra ældre fotosyntetiske prokaryoter, især cyanobakterier.

Evolution og fossiler

Alger er meget gamle. Fossile rester viser, at fotosyntetiske eukaryote alger eksisterede allerede i Mesoproterozoikum for over en milliard år siden. Selvom alger ikke var det allerførste liv, spiller de en central rolle i udviklingen af komplekst liv, fordi de bidrog til atmosfærens og havets iltindhold og gav næringsgrundlag for senere organismer.

Levesteder og økologisk betydning

Alger findes i næsten alle miljøer med lys og fugt: hav, søer, floder, våde jordoverflader, bark, sne og endda på bygningsflader. De er ofte de primære producenter i økosystemer og danner grundlaget for fødekæder — fra mikroskopiske dyreplankton til store fisk og havpattedyr. Mange alger lagrer kulstof og påvirker lokale og globale biogeokemiske kredsløb.

Reproduktion og livscyklus

Reproduktionsmåder varierer meget: nogle alger deler sig aseksuelt ved celledeling, andre har komplekse livscyklusser med både kønnet og ukønnet formering, skifte mellem haploide og diploide stadier og kondenserede sporer, der kan overvintre under ugunstige forhold.

Betydning for mennesker

• Økonomisk: Alger bruges som føde (fx tang), som geléstoffer (agar, alginat), i landbrug og i kosmetik.
• Miljø: Alger kan rense vand ved at optage næringsstoffer, men overgødskning kan føre til skadelige algopblomstringer (HABs), som kan producere toksiner.
• Forskning og bioteknologi: Alger undersøges til biofuelproduktion, kulstofbinding og som modelorganismer i cellebiologi.

Phycologi — studiet af alger

Phycologi er den videnskabelige disciplin, der beskriver, klassificerer og undersøger algers biologi, økologi og anvendelser. Forskere arbejder både med systematik (hvem er beslægtet med hvem), økologi (hvordan alger påvirker miljøet) og anvendt forskning (fx fødeprodukters kvalitet og biotekniske anvendelser).

Udfordringer og aktuelle emner

To vigtige emner i moderne algeforskning er:

• Skadelige opblomstringer: Næringsstoftilførsel og klimaændringer øger forekomsten af giftige opblomstringer, som kan skade økosystemer og menneskers sundhed.
• Klima og kulstof: Alger påvirker kulstofkredsløbet; forskning undersøger, hvordan alger kan hjælpe til at binde kulstof og reducere atmosfærisk CO2.

Selvom ordet "alger" er praktisk, viser moderne genetik og molekylærbiologi, hvor forskelligartede disse organismer er. Forståelsen af deres evolutionære oprindelse, funktioner og anvendelser udvikler sig stadig, og polyfyletiske grupperinger omskrives efterhånden som ny viden kommer til.

Biologi og taksonomi

Alger er en stor og forskelligartet gruppe af simple, typisk autotrofe organismer. Nogle har én celle, mens andre har mange celler. De største og mest komplekse havalger kaldes alger. De ligner planter og er "simple", fordi de mangler de mange forskellige organer, som findes hos landplanter.

Selv om de prokaryote cyanobakterier (tidligere kaldet blågrønalger) var medtaget som "alger" i ældre lærebøger, er de det ikke længere. Udtrykket alger bruges nu om eukaryote organismer. Alle ægte alger har en kerne inden for en membran og kloroplaster inden for en eller flere membraner. Alger er ikke en monofyletisk gruppe, da de ikke alle nedstammer fra en fælles algeforfader.

Alger har ikke de samme strukturer som landplanter, f.eks. blade, rødder og andre organer. Næsten alle alger har dele, der udfører fotosyntese på samme måde som cyanobakterier. De laver ilt i modsætning til andre fotosyntetiske bakterier som f.eks. purpur- og grønbakterier. Nogle encellede arter bruger kun eksterne energikilder og har begrænsede eller ingen fotosyntetiske dele.

Fossiliserede trådalger fra Vindhya-bækkenet er blevet dateret tilbage til for 1,6 til 1,7 milliarder år siden.

Typer af alger

Nedenfor er nogle vigtige algearter.

• Grønalger: De betragtes som planter, fordi de bruger den samme type klorofyl som grønne planter. Man antager, at der er et evolutionært slægtskab mellem grønalger og grønne planter.
• Rødalger: bruger et rødt pigment til at fange sollysets energi og menes derfor at have udviklet sig separat fra grønne planter.
• Brunalger: bruger klorofyl a, men har flere andre biokemiske forskelle. De betragtes heller ikke som en grøn plante.
• Gulgrønalger: Xanthophyceae.
• Guldalger: Chrysophyceae.

 
Tæppe af gule alger i Det Røde Hav.  

Livsstil

Økologi

Alger findes normalt på fugtige steder eller i vand, og de er almindelige på land og i vand. Alger på land er dog normalt uanseelige og er langt mere almindelige i fugtige, tropiske områder end i tørre områder. Alger har ikke karvæv og andre tilpasninger til at leve på land, men de kan tåle tørke og andre forhold i symbiose med en svamp som lav.

De forskellige algearter spiller en vigtig rolle i den akvatiske økologi. Mikroskopiske former, der lever svævende i vandsøjlen, kaldes phytoplankton. De udgør fødegrundlaget for de fleste marine fødekæder. Tang vokser mest i lavvandede havområder. Nogle anvendes som menneskeføde eller høstes til agar eller gødning. Tang kan vokse i store bevoksninger, der kaldes tangskove. Disse skove forhindrer en del af skaderne fra bølger. Mange forskellige arter lever i dem, bl.a. søpindsvin, søottere og abalone.

Nogle alger kan skade andre arter. Nogle alger kan formere sig meget og skabe en algeopblomstring. Disse alger kan danne beskyttende giftstoffer, som dræber fisk i vandet. Dinoflagellater laver et stof, der gør fiskekødet til slim. Derefter spiser algerne denne næringsrige væske.

Symbiose

Algerne har udviklet en række symbiotiske partnerskaber med andre organismer. Det mest berømte er de planteagtige lavformer, som hver især er dannet af en svamp og en alge. Det er en meget vellykket livsform, og der kendes tyve tusinde "arter". I alle tilfælde er laverne helt forskellige i udseende og levevis fra hver af de to bestanddele; det er muligvis den mest komplette symbiose, der kendes. Begge bestanddele har fordel af deres adgang til nicher med lav næringsværdi, hvilket er der, hvor man finder laver.

Mindre kendt er algernes forhold til dyr. Rejebyggende koraller er grundlæggende sociale Cnidarian-polypper. Koraller er afhængige af lys, fordi algerne er vigtige partnere, og de har brug for lys. Koraller har udviklet strukturer, ofte trælignende, som giver algerne maksimal adgang til lys. Korallen svækker algernes cellevægge og fordøjer ca. 80 % af den føde, som algerne syntetiserer. Koralernes affaldsprodukter giver næringsstoffer til algerne, så ligesom med lav er det begge parter, der har gavn af denne forbindelse. Algerne er gyldenbrune flagellater, ofte af slægten Symbiodinium. Et mærkeligt træk ved partnerskabet er, at korallen kan skubbe algerne ud i hårde tider og få dem tilbage senere. Udstødningen af algepartneren kaldes blegning, fordi korallen mister sin farve.^p200

Andre typer af Cnideria, såsom søanemoner og vandmænd, indeholder også alger. Vandmænd med alger opfører sig således, at deres partnere får det bedste lys om dagen og går ned i dybden om natten, hvor vandet er nitratrigt og brunt af forrådnelse. Havsnegle og muslinger er også kendt for at rumme alger. Begge grupper er bløddyr. Havsneglene græsser på koraller og har samme farve som de koraller, de græsser på. De er i stand til at adskille algerne fra det polypvæv, som de fordøjer. Algecellerne flyttes til dens tentakler, hvor de lever videre. Den ellers forsvarsløse snegl får både camouflage og næring.^p204 Kæmpemuslingen opbevarer alger i sin kappe, som kommer til syne, når muslingen er åben. Den farvede kappe har steder, hvor huden er gennemsigtig, og fungerer som en linse, der koncentrerer lyset på algerne nedenunder. Når algerne bliver for mange, fordøjer muslingen dem.^p203

Forskellige andre grupper af hvirvelløse havdyr har medlemmer, der lever i symbiose med alger. Fladorme (Platyhelminths) og Polychaete-orme (Annelider) er to af disse grupper.

 
Nøglesnegle Pteraeolidia ianthina indeholder alger, som laver fotosyntese og giver føde til bløddyret  

Spørgsmål og svar

Spørgsmål: Hvad hedder studiet af alger?

Spørgsmål: Er alle typer alger nært beslægtede?

Spørgsmål: Hvor gamle er alger?

Spørgsmål: Bruger alle algearter plastider?

Spørgsmål: Hvordan laver alger mad?

Spørgsmål: Hvad har alle algearter til fælles?

Spørgsmål: Hvad adskiller landplanter fra ikke-kredsløbsdyrkende planter som f.eks. alger?

Søg efter bogstav