Ugrás a tartalomhoz

Agro-ökológia

Dr. Godó Zoltán (2011)

Algák

Algák

Olyan élolénycsoport, amely prokarióta és eukarióta divíziót foglal magába. A Cryptogamia taxonba soroljuk oket, ahová olyan élolények tartoznak, melyeknek nincs termésük és viráguk, mint például a gombák, mohák és páfrányok. Az algák nem alkotnak önálló rendszertani egységet. Van den Hoek így fogalmazta meg az algák definícióját: ”Az algák olyan változatos testfelépítésu fotoszintetikus növények, melyeknek nincs gyökerük, levelük, szöveteik, egyesek nem fotoszintetizálnak, de nagyon hasonlítanak a fotoszintetizáló formákhoz”. Ivaros szaporodás is elofordulhat náluk, ám az néhány pontban különbözik más zöld növényekétol.

  1. Az eukarióta algáknál az algasejt lehet a gaméta.

  2. A prokarióta algák kis részénél a gaméták gametangiumban jönnek létre.

  3. Más részüknél a gametangium soksejtu, minden egyes gametangiális sejt fertilissé válik és gamétákat hoz létre.

Az algák a növényvilág legváltozatosabb élolényei. A legegyszerubb felépítésuek, a baktériumokkal állnak igen közeli rokonságban. Ezért is hívják a kékalgákat cianobaktériumoknak. A legbonyolultabbak a hínárokhoz hasonlatosak. Többségük fotoszintetizál, ezért a vízben zajló oxigéntermelésben nagy szerepet kapnak. Édes és sós vizekben, jégfelületen, hoforrásokban, sziklák legfelso rétegén, talajban egyaránt megtalálhatjuk oket. Egy részük képes mozogni és táplálkozása is állati eredetu, ezért joggal mondhatjuk, hogy objektuma a zoológiai kutatásoknak.

Elterjedése

Az algák ubikvisták (mindenhol elofordulók), ami annyit tesz, hogy akár a sivatagi sziklákon, vagy a hó-jég felszínen is megtalálhatóak. Alapvetoen az algák vízi szervezetek, egyaránt jól szaporodnak a kis halobitású édesvizekben és a tengerekben. Vannak olyan fajok is, melyek a kontinentális sós vizekben találhatóak meg és meglehetosen toleránsak a sókoncentrációval szemben. Az algák lehetnek a plankton, a benton vagy a neuszton tagjai. Közismertek a nedves fa, ko és földfelületen élo zöld réteget alkotó algák. A talajban élo algákról sajnos nagyon kevés információ áll rendelkezésünkre, pedig jelentoségük nem éppen elhanyagolható. Számos kékalga a talajban lejátszódó N-kötésben egyértelmuen közremuködik. Ezek és más különbözo fajok igen fontos szerepet játszanak a talaj termékenységének, szemcseszerkezetének és szerves anyag tartalmának biztosításában.

Az algák sivatagos területeken és sziklákon egyaránt elofordulhatnak. Ezzel foglalkozik a világhíru, magyar származású kutató, Friedmann. Véleménye szerint megkülönböztethetünk endedafikus (talajban élo), epidafikus (talaj felszínén élo), hipolitikus (talajba ágyazott kövek mélyebben lévo részein élo), kazmolitikus (sziklarepedésekben élo) és endolitikus (sziklák néhány cm-es mélységu rétegeiben élo) algákat. Vannak azonban olyan algák is, amelyek endozoikus módon élnek, ami azt jelenti, hogy különbözo puhatestuekben és gyurusférgekben élnek. Ilyen például a Hydra, amely puhatestuek és édesvízi szivacsok testében él. A Cholorochyum zöldalga a mohákkal él szimbiózisban. Vannak olyan algák is, amelyek parazita életmódot folytatnak, nyitvatermok levelein és gyümölcsein élosködnek. Hihetetlen, de az Antarktiszon is élnek algák, mégpedig fél cm-es mélységben a sziklák alatt, melyek képesek a fotoszintetizálásra is. Növekedésük lassú, életük hosszú, akár 10 ezer évig is élhetnek. Ezzel ellentétben 50-73 Celsius fokos hoforrásokban is találkozhatunk algákkal, melyek zömében kékalgák. Találtak már atomeromuvek hutovizében is kékalgákat.

Eukarióta algatörzsek sejtfelépítése

Sejtfelépítésük változatos, lehetnek osi ostoros állatok sejtjeihez hasonlóak vagy akár növényi sejtszerkezetu formák is. Az osi ostoros sejtfelépítés a magasabb fejlettségu moszatok egyedfejlodési ciklusában, az ivartalan és ivaros szaporítósejtekben megismétlodik.

Az állati és növényi sejteket is vékony hártya veszi körbe, amit sejthártyának, plazmahártyának vagy membránnak nevezünk. A növényi sejtet körülvevo sejtterméket pedig sejtfalnak hívjuk. A sejthártya három rétegbol áll, minden rétege 25 A vastagságú, a középso világos, a két szélso sötét színu. A világos réteg lipoidmolekulákból épül fel, a két sötétebb pedig fehérjemolekulákból. A sejthártya az élovilágban általánosan elterjedt szerkezeti elem. Nem csak a sejtek felületét borítja, hanem a sejtszervecskéket is bevonja. Ezért nevezzük egységhártyának.

Az ostorosmoszatok vegetatív sejtjeinek, és az eukarióta algák zoospóráinak és gamétáinak felszínét nem borítja a növényi sejtekre jellemzo szilárd sejtfal, ezek protoplasztja csupasz és egy periplazmatikus membrán határolja el a külvilágtól. A pellikula szubmikroszkopikus szerkezetében a membránra jellemzo felépítés, két sötétebb fehérjetermészetu réteg között egy világosabb lipoidtartalmú réteg mutatható ki. A pellikula rugalmasságát növelik az alatta található összehúzódásra is képes szerkezeti elemek. Egyes ostorosmoszatok sejtjeiben a pellikula alatt a külvilággal finom csatornácskákkal közlekedo gömbölyded kiválasztó üregeket mutattak ki.

A barázdásmoszatok sejtjeiben a citoplazma felso rétegében trichociszták találhatóak. Ezek bizonyos ingerhatásra hosszú, vékony fonalakat képesek kilövellni a pellikula pórusain keresztül a környezetükbe.

A sárgásmoszatok sejtfelületét egyedülálló ultraszerkezetu kovapikkelyekbol felépülo páncél fedi. Több ostorosmoszat és sárgásmoszat pellikulával fedett sejtjei egyedi alakú és szerkezetu házacskákban élnek.

A kovamoszatok kovavázát felépíto fedorészek egy egyszeru átlyukasztott lemezbol vagy két belso és külso lemezbol épülnek fel, amelyeket függoleges lemezek kötnek össze. A lemezpórusok nyitottak, illetve vékony porózus kovahártyával fedettek.

A magasabb fejlettségu zöldmoszatok sejtjeit a háromrétegu felületi plazmahártyán kívül még egy mikrofibrilláris felépítésu szilárd sejtfal is burkolja. Ebbe a sejtfalba egyes fajoknál kalcium vagy magnézium karbonát rakódhat le. A poliszacharidokból álló mikrofibrillák egy szerkezet nélküli, amorf alapanyagban vannak különbözo módon elhelyezkedve. Több eukarióta és cönobiumalkotó zöldalgafaj sejtjeinek falában a cellulóz mikrofibrillákból álló réteget kívülrol polimerizált karotinoid réteg burkolja.

A barnamoszatok sejtfalának külso rétegében a cellulózból, laminarinból és alginsavakból kialakult mikrofibrillák hálózatos, a belso rétegben párhuzamos elrendezodést mutatnak.

A vörösalgákon végzett kutatások a polimannóz mikrofibrillák hálózatos elrendezodését mutatták ki.

A citoplazma-mátrix: A sejthártya által körbezárt üregben helyezkednek el a sejtszervecskék (sejtmag, mitokondriumok, endoplazmás retikulum, Golgi-apparátus, citocentrum, lizoszómák, plasztiszok és egyéb szerkezeti elemek) meghatározott szerkezetu, félfolyékony alapállományba, a citoplazmába beágyazva. A citoplazma-mátrixot rostos vagy struktúrfehérjék és gömb formájú fehérjék építik fel. A citoplazma kontinuitását a többsejtu moszatokban a sejtfalban kialakult csatornácskákon keresztül átmeno finom plazmafonalak, plazmahidak vagy plazmodezmák biztosítják. A magasabb szervezettségu barnaalgákban a plazmodezmák a sejtfal vékonyabb pontjainál csoportosan alakulnak ki, rostalemezeket alkotva. A pórusok száma és méretei változóak.

Pórusok száma a rostalemezben
Laminaria
20-30 ezer
Pelagophycus
1000-2000
Macrocystis
100-200
Pórusok átméroje0,06 mikrométer0,3-0,65 mikrométer2-3 mikrométer

A rostalemezek szerkezete a Laminariaceae családba tartozó barnamoszatok rostacsöveiben (Forrás:H. Ziegler)

A vörösmoszatok plazmodezmái komplex felépítésuek, szinapszist alkotnak, és a szomszédos sejtek plazmalemmáihoz kapcsolódnak.

Az endoplazmás retikulum és a riboszómák: Az egysejtu algák sejtjeiben kimutatható az endoplazmás retikulumnak nevezett csövecskék és hólyagocskák összefüggo rendszere. Fala ugyanolyan membránszerkezetu, mint a sejthártyáé. Az endoplazmás retikulum membránjának külso felszínén nagyszámú testecske foglal helyet. Ezeket riboszómáknak nevezzük. A moszatoknál is kimutatható olyan csohálózat, melynek külso felületére nem tapad riboszóma. Ezt sima felszínu endoplazmás retikulumnak nevezzük. A riboszómák ribonukleinsavat, bázikus természetu fehérjéket és kis molekulasúlyú bázisokat tartalmazó 100-300 A átméroju részecskék, amelyek aggregátumokba tömörülve fontos szerepet töltenek be a fehérjeszintézisben. A riboszómákban szintetizált fehérje a durva felszínu endoplazmás retikulum csohálózatán keresztül jut be a sejt alkatrészeibe.

A plasztiszok: Az algacsoport (más-más autrotróf thallophyta telepes növényekbol összeötvözött algopphyták) egyik közös jellemzoje a fotoszintézis sejtszervecskéinek, a kromatofóráknak a jelenléte és muködése a sejtjeikben. Az algák kromatofórái jellemzenek egyes nagy fejlodési csoportokat is. A zöldmoszatokra a zöld kloroplasztiszok jellemzoek. A Chromophyták sejtjeiben feoplasztiszok, a vörösmoszatokban pedig rodoplasztiszok vannak, melyek jellemzo képviseloi a kromatofóráknak. A kromatofóráknál három nagy fejlodési irányzatot különböztetünk meg az eukarióta moszatok keretein belül. A kromatofórák felületét burkoló kettos hártyából álló perisztrómiumon belül a mátrixnak nevezett sztrómaplazmában párhuzamosan elhelyezkedo lemezszeru képzodmény van jelen.

A pirenoidok a kromatofórákhoz kapcsolódó sajátos képzodmények, amelyek a növényvilágban csak az eukarióta algák és mohák sejtjeiben találhatóak meg. Szerepük a tartalék anyagok képzodésében és tárolásában igen nagy. Alakjuk, helyzetük és szerkezetük jellemzo megkülönbözteto jelleg a fajok rendszerezésében.

A szemfolt az ostorosmoszatok vegetatív sejtjeiben, a moszatok zoospóráiban és gamétáiban található. Narancsvörös színu képzodmény, amit másnéven sztigmának nevezünk. A citoplazmában vagy a kromatofóra felületén helyezkedik el, amit változó számú szubmikroszkópos méretu gömböcskék alkotnak.

Az ostorosmoszatok, zoospórák, gaméták és anterozoidok aktív helyváltoztató mozgást végeznek ostoraik segítségével, amelyeket másképpen flagellumnak hívunk. Az ostorok hossza, száma, külso morfológiai felépítése igencsak változó, belso felépítésük pedig az eukariótákhoz hasonló. Az ostor sejten kívüli részében a háromrétegu hártya, a plazmalemma és a pellikula folytatása 11 csoszeru mikrofibrillát burkol be, amelyek közül ketto áll a központban, 9 pedig a felületi részben. A sejten belül egy rövid, henger alakú, 3 központi és 9 periferikus mikrotubulusból felépülo bazális testben folytatódik az ostor gyökerecskéjéig. A 9 kerületi fibrilla képes az összehúzódásra.

A mikrotubulusok részt vesznek a sejt belso vázának kialakításában. Elosegítik a sejten belüli transzportot, a sejtszervek és kromoszómák mozgását. Ezen kívül részt vesznek még az ostorok szerkezeti felépítésében, a sejtosztódás és növekedés folyamatában, és a centroszóma kialakításában. Átmérojük 23-27 nm közötti.

Centroszóma: A magasabb fejlettségu algák sejtjeiben a sejtmagban vagy mellette élesen körülhatárolt plazmamezobol finom, sugarasan elhelyezkedo fonalak indulnak ki, amiket centroszómának vagy citocentrumnak nevezzük. Fontos szerepe van az ostorok mozgásában és a kromoszómák vándorlásában.

A sejtmag nagysága, alakja és helyzete az algáknál a sejtek kora és mérete alapján változik. Az algasejtek egymagvúak, kivétel a polienergidás sejtu rendszertani csoportok. A sejtmag külso részét maghártya fedi. A maghártya kettos hártya. Külso lemeze közvetlen kapcsolatban van az endoplazmás hálózattal.

A magplazma protidekben és nukleinsavakban gazdag kolloid természetu folyadék

A mitokondriumok az algákban általánosan eloforduló sejtszervecskék, kivétel a kékalgák. Felületüket kettos sejthártya burkolja. A belso hártya csoszeru. A mitokondriumok számos légzoenzimet tartalmaznak, melyeknek egy része a mátrixban, másik része pedig a mitokondrium sejthártyáiban található meg.

A diktioszóma egymás fölé rétegezett, erosen lapított hólyagokból álló sejtszervecske. Az algasejtek diktioszómái polárisak, homorú felületük ciszternákat hoz létre, a domború résznek pedig kiválasztó szerepük van

A citoszómák a sejtekben található 0,5-1 mikrométeres átméroju hólyagocskák, amelyeknek szemcsés szerkezetu, fehérjetartalmú alapállományát egyszeru hártya határolja. A citoszómákat más néven szferoszómáknak nevezzük. Fontos zsírképzo szerepük van, ezenkívül tartalmazzák a liposzintézishez szükséges enzimeket.

A peroxiszómák szemcsés kinézetuek, alapállományukat sejthártya veszi körül, különbözo enzimeket tartalmaznak, melyeknek fontos szerepük van a sejtlégzésben.

A vakuólum: Számos vízben élo zöldmoszat sejtjeinek citoplazmájában különbözo alakú és nagyságú üregek láthatóak, amelyeket a tonoplasztnak nevezett sejthártya határol el a hialoplazmától. Ezeket a hólyagocskákat nevezzük vakuólumnak. A vakuólum belsejét kitölto folyadék a sejtnedv, amelynek vizében többféle szerves és szervetlen vegyület van feloldva vagy diszpergálva.

Tudományos kutatások

Az algákkal vízbontás révén nagy mennyiségu hidrogént tudunk eloállítani. Ilyen kutatásokkal találkozhatunk a Szegedi Biológiai Központban is. Ahhoz azonban, hogy hidrogént tudjunk eloállítani, az algákat folyamatos fotoszintézisre kell kényszeríteni. Németországban már létrejött egy fotoszintetizációs nagyüzem, melyben kb. 2000 köbméternyi algát keringtetnek a vízben csöveken keresztül. Így minden sejt képes fényhez jutni. A hidrogént az algák melléktermékként hozzák csak létre, ezért a hidrogéntermelést génsebészeti úton növelik meg.

Az algák számos országban a táplálék fontos részét képezik már napjainkban is. Japánban például, nem hiányozhatnak az étlapokról. Azonban a fejlodo országban a lakosok számának túlnövekedése, vagy a talajváltozások következtében folyamatosan fenyeget az éhínség veszélye. Az algákban egy olyan potenciális ero rejlik, mely legyozheti az alultápláltságot. Igen hatékony fotoszintézisük által olyan óriási biotápértéket képeznek, mely akár tízszerese is lehet a kontinentális haszonnövényekének. Magas és igen sokoldalú tápértékük miatt napjainkban az algák egyre fontosabb és hatásosabb részei táplálkozásunknak.

Kutatóintézetek, melyek az algákkal foglalkoznak:

• PTE Biológiai Intézet
• Magyar Algológiai Társaság
• Innovum Kft.
• Cyanosite
• Balatoni Limnológiai Kutató Intézet stb…

Felhasználásuk

Az algák között kiemelkedoen fontos szerepe van a smaragdzöld, illetve a kékeszöld algának. Mindkettonek rendkívül elonyös az összetétele. Szárazanyag tartalmuknak 40-60 %-a kismolekulájú, így egész könnyen lehet emészteni. Mivel teljes értéku fehérjék, ezért a vegetáriánusok is fogyasztják. Az algák kiemelkedoek ásványi anyag és nyomelem tartalmukban, ezért ipari méretekben vonják ki belolük a mangánt, brómot, jódot. A algáknak foként a kálium és jódtartalma magas, így elonyös a vízhajtót szedoknek a fogyasztása. Természetes jódtartalmuknak köszönhetoen normalizálják a csökkent pajzsmirigymuködést. Található benne vas is, így vashiány pótlására is alkalmas. Mindkét algaféle tartalmazza az összes B, C, és E vitamint. Ezen kívül természetes linolénsav és az A vitamin-forrást jelent. Nukleinsavak és klorofill is megtalálható benne. A klorofill remek regeneráló, illetve dezodoráló szer. Számos vizsgálatot kezdett az USA, Anglia, Japán, Franciaország az algák hatásainak tisztázása érdekében. A vizsgálatok bizonyították, hogy az alga segít a vírusfertozések legyozésében (pl. herpeszvírus, influenza- A vírus). További kutatások folynak a HIV1 vírus elleni harcban. Indiában nemrég több betegen vizsgálták az alga hatását a száj nyálkahártyájának rosszindulatú megbetegedésének kezelésében, illetve megelozésében. Itt is bebizonyosodott, hogy az algát felépíto anyagok kedvezo hatással bírnak az immunrendszerre és megkötik a szabadgyököket. Az orvostudomány egyre gyakrabban használja daganatos betegségek kiegészíto kezeléseként.