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Alge


(Weitergeleitet von Algen)


Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Weitere Bedeutungen sind unter Alge (Begriffsklärung) aufgeführt.

Die Bezeichnung Alge (lat. alga = „Seegras“, „Tang“)[1] wird auf verschiedene eukaryotische Lebewesen angewendet, die im Wasser leben und Photosynthese betreiben. Dazu gehören auch zahlreiche photosynthetische Protisten. Algen stellen keine monophyletische Verwandtschaftsgruppe im Sinne der biologischen Systematik dar. Gleichwohl wird die Sammelbezeichnung Alge auch in der Biologie verwendet.

Traditionell werden Cyanobakterien als „Blaualgen“ bezeichnet, da sie aufgrund von äußerlichen Ähnlichkeiten zunächst den Algen zugeordnet wurden. Als Bakterien gehören sie jedoch zu den Prokaryoten und sind Gegenstand der Bakteriologie, werden nur aus historischen Gründen teilweise noch in der Botanik behandelt.

Zur Bezeichnung der Algenkunde werden zwei gleichbedeutende Fremdwörter verwendet: Algologie oder Phykologie (griechisch φῦκος phykos „Tang“).[2] Die Sektion Phykologie der Deutschen Botanischen Gesellschaft wählt jährlich eine Alge des Jahres.[3]

Inhaltsverzeichnis

Vielfalt der Algen


Makroalgen und Mikroalgen

Anhand ihrer Größe kann man Algen in zwei Gruppen einteilen. Als Mikroalgen werden mikroskopisch kleine Arten zusammengefasst, zu ihnen gehören insbesondere einzellige Formen. Die Makroalgen (Großalgen) sind dagegen mit bloßem Auge erkennbar, ihre Länge reicht von wenigen Millimetern bis zu 60 Metern. Die meisten Großalgen leben im Meer (Seetang).[4] Im Süßwasser zählen beispielsweise die Armleuchteralgen zu den Makroalgen.

Lebensräume und Lebensweise

Meeresalgen und Süßwasseralgen

Man findet Algen hauptsächlich in den lichtdurchdrungenen Schichten der Meere und in allen Lebensräumen des Süßwassers. Im Wasser frei schwebende Algen bilden das Phytoplankton, den photoautotrophen Teil des Planktons. Auch das Phytobenthos, die „Pflanzen“ der Gewässerböden, wird hauptsächlich durch Algen gebildet. Als Tang bezeichnet man große Makroalgen, die teilweise ausgedehnte Tangwälder in den Küstenbereichen der Meere bilden.

Die Mikroalgen des Meeres sind in ihrer ökosystemaren Gesamtheit mixotroph. Sie betreiben zwar Photosynthese, beziehen jedoch ein Viertel ihrer Biomasse aus dem Verzehr von Bakterioplankton.[5] Mixotrophie ist auch von vielen im Süßwasser vorkommenden, als Algen bezeichneten Protisten bekannt, etwa dem „Augentierchen“ Euglena.

Algen in weiteren Lebensräumen

Ein kleinerer Teil der Algen hat sich durch Anpassung an (temporäre) Trockenheit auf Lebensräume außerhalb von Wasserkörpern spezialisiert:

Symbiosen

Insbesondere einzellige Algen gehen auch Symbiosen ein, zum Beispiel als Zooxanthellen in manchen Meerestieren, die dadurch unabhängig von äußerer Nahrungszufuhr werden oder einfach Tarnung erhalten. Am intensivsten gediehen ist die Symbiose zwischen Algen und Pilzen bei den Flechten. Diese stellen echte Doppelwesen dar, die gemeinsame Vermehrungsorgane ausbilden.

Morphologische Organisationsstufen

Eine Organisationsstufe umfasst Gruppen von Algen mit gemeinsamen morphologischen Merkmalen der Individuen (etwa die äußere Zellbeschaffenheit oder die Zellanordnung bei Mehrzellern betreffend), unabhängig von ihrer tatsächlichen Verwandtschaft. Die Organisationsstufen wurden in der klassischen Systematik der Algen zur künstlichen Unterteilung der verschiedenen Klassen in Ordnungen genutzt.

Man unterscheidet zwischen folgenden Stufen (Auswahl):

Die wichtigsten Gruppen der Algen

Da die Algen keine natürliche Gruppe darstellen, folgt hier eine Aufstellung von Taxa, in denen Algen vorkommen (unvollständig):

In der klassischen Einteilung der Algen werden die Chloromonadophyta, Gelbgrünen Algen, Goldalgen, Kieselalgen und die Braunalgen als Klassen zu der Gruppe Heterokontophyta gestellt.

Taxa der phylogenetischen Systematik, in denen Algengruppen vorkommen:

Zahl der Arten

Die Zahl der Algenarten ist unbekannt und kann nur geschätzt werden. Die einzelnen Schätzungen weichen stark voneinander ab und reichen von 30.000 bis zu mehr als einer Million Arten. Auch Schätzungen zur Zahl der Arten in bestimmten Regionen oder innerhalb einzelner Gruppen der Algen sind unsicher. Allein für Kieselalgen kamen mehrere Autoren auf hohe geschätzte Zahlen von mehr als 200.000 Arten.[6]

Die Unsicherheit der Schätzungen beruht unter anderem darauf, dass verschiedene Ansichten darüber bestehen, welche Organismen zu den Algen zu zählen sind und wie Algenarten voneinander abzugrenzen sind. Eine Studie aus dem Jahr 2012 kam mit einem vorsichtigen, konservativen Ansatz auf eine geschätzte Gesamtzahl von 72.500 Algenarten. Bis zum Juni 2012 seien rund 44.000 Namen für Algenarten veröffentlicht und 33.248 von AlgaeBase erfasst worden.[6]

Algen in den Weltmeeren


In den Weltmeeren bildet sich Phytoplankton sehr gehäuft in der Arktis und in den küstennahen Schelfmeeren. Sehr wenig Phytoplankton gibt es im subtropischen Bereich. Ein Forschungsergebnis aus 2016 legt allerdings nahe, dass die Phytoplanktonaktivität im subtropischen Bereich viel höher als bislang vermutet ist.[7][8] Der Anteil an Plankton lässt sich durch Satellitenaufnahmen mit Spezialkameras aus dem Weltraum abschätzen. Die Algen des Phytoplanktons sind zwischen einem tausendstel Millimeter und einem halben Millimeter groß. Winzige Planktontierchen (Zooplankton) fressen in den Weltmeeren die Algen. Ein großer Teil der Algen stirbt ab und sinkt auf den Meeresgrund.

Meeresalgen haben vermutlich einen sehr wichtigen Einfluss für die Bindung des Kohlendioxids aus der Atmosphäre.[9] Es wird geschätzt, dass jährlich 45 bis 50 Gigatonnen Kohlenstoff des Kohlendioxids in Phytoplanktonbiomasse gebunden werden. Man nimmt an, dass nach dem Absterben dieses Phytoplankton in die Tiefe des Meeres sinkt und durch den mikrobiellen Abbau entstehendes Kohlendioxid gebunden bleibt. Etwa 15 Prozent des im Phytoplankton assimilierten Kohlenstoffs – also etwa 8 Gigatonnen – sinken in die Tiefe. Ohne das Phytoplankton der Meere läge die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre vermutlich statt bei 365 ppm bei 565 ppm.[10] Das Phytoplankton wirkt also als Kohlenstoffpumpe, indem es Kohlendioxid aus der Luft und aus wässriger Lösung bindet und den Kohlenstoff in die Tiefsee verfrachtet.

Aus dem abgestorbenen Phytoplankton, das in die Tiefsee abgesunken ist und dort unter hohem Druck steht, entsteht nach vielen Jahrtausenden schließlich Erdöl und Erdgas.

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die Algenproduktion im Meerwasser durch Zugabe von Eisenionen erheblich zunimmt. Eine derartige Eisendüngung könnte zu einer verstärkten Einlagerung von Kohlenstoff aus atmosphärischem Kohlendioxid in den Meeresboden durch absinkende Algen führen.[11]

Kultivierung


Die Kultivierung von Algen im Meer, in Aquakulturen oder in Photobioreaktoren gewinnt an Bedeutung.

In List auf der Insel Sylt gibt es einen von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt finanzierten, unter der Leitung von Klaus Lüning vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung durchgeführten Versuchsanbau von Rot- und Braunalgen, nämlich Palmaria und Laminaria.

Seit dem Jahr 1999 existiert in Deutschland eine weltweit einzigartige Produktionsanlage für Mikroalgen in Klötze. In dieser wird, unter Leitung von Steinberg, die Grünalge Chlorella vulgaris in einem 500 km langen patentierten Glasröhrensystem kultiviert.

Nutzung


Algen und ihre Inhaltsstoffe können für vielfältige Zwecke verwendet werden. Teilweise erfolgt die Gewinnung direkt aus dem Meer, teilweise aus Anlagen, in denen Algen kultiviert werden. Nur ca. 160 Arten der Algen werden industriell genutzt, unter anderem als Nahrungsmittel.

Algen als Nahrungsmittel

Hauptartikel: Algen (Lebensmittel)

Der Schwerpunkt der Nutzung von Algen als Nahrungsmittel liegt in Südostasien, wo jährlich ca. 9 Millionen Tonnen verzehrt werden. Verschiedene große Algenarten (Makroalgen) werden roh als Salat oder gedünstet als Gemüse verzehrt. In Ländern wie Japan ist der Anbau von Rotalgenarten (z. B. für Sushi) ein bedeutender Wirtschaftszweig.

Algen besitzen einen sehr hohen Anteil an Mineralstoffen und Spurenelementen. Ein hoher Anteil an Kohlenhydraten, ungesättigten Fettsäuren oder Beta-Carotinen sind Argumente für die Verwendung weiterer Algensorten als Nahrungsmittel.

Da insbesondere getrocknete Meeresalgenprodukte aus Asien sehr viel Iod enthalten können, ist bei häufigem Verzehr Vorsicht geboten. Die deutschen Verbraucherzentralen warnen vor Produkten, auf denen genaue Angaben zum Iodgehalt und zur maximalen Verzehrmenge fehlen.[12]

Energetische Nutzung

Verschiedene Möglichkeiten zur energetischen Nutzung von Algen, z. B. als Algenkraftstoff (Biokraftstoff), werden untersucht. Zum Teil wird dies mit umwelttechnischen Anwendungen verknüpft:

Weitere Anwendungen

Bei weiteren, teilweise sehr speziellen Anwendungen werden Produkte der Algen, ihre Inhaltsstoffe, ihre Abbaufähigkeiten oder ihre Abbauprodukte verwendet:

Forschung


Die Algen umfassen eine riesige Artenvielfalt, von der bislang verhältnismäßig wenig bekannt ist. Umso interessanter ist die Suche nach unbekannten Arten und die Erforschung der möglichen Nutzbarkeit in verschiedenen Industriezweigen.

Die Algensammlung der Universität Göttingen ist mit gegenwärtig rund 2200 Stämmen eine der umfassendsten weltweit.

Algen als Verursacher von Krankheiten


Einige wenige einzellige Algen aus den Gattungen Prototheca und Helicosporidium können Infektionskrankheiten bei Säugetieren (inklusive Menschen) verursachen, siehe dazu Protothekose.

Einige Algenarten produzieren giftige Stoffwechselprodukte. Diese Algengifte (Algentoxine) können sich über Speisefische, Muscheln und Krebse in der Nahrungskette anreichern.[19] Für den Menschen ist vor allem der Genuss von Muscheln gefährlich, in deren Gewebe sich Algentoxine angereichert haben. Der Genuss von belasteten Muscheln kann Vergiftungserscheinungen wie Durchfall oder Lähmungen hervorrufen und im Extremfall zum Tod führen.[20]

Siehe auch


Literatur


Film


Weblinks


Commons: Alge  – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Alge – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise


  1. Duden online: Alge
  2. Duden online: Algologie und Phykologie
  3. Alge des Jahres , Sektion Phykologie der Deutschen Botanischen Gesellschaft (DBG)
  4. Wolfram Braune: Meeresalgen. Ein Farbbildführer zu den verbreiteten benthischen Grün-, Braun- und Rotalgen der Weltmeere. Ruggell: Gantner, 2008, ISBN 978-3-906166-69-8, S. 11–13.
  5. Zubkov MV, Tarran GA: High bacterivory by the smallest phytoplankton in the North Atlantic Ocean. In: Nature 455 (2008): 224–226
  6. a b Michael D. Guiry: How many species of algae are there? , in: Journal of Phycology 48 (5), Oktober 2012, S. 1057–1063, doi:10.1111/j.1529-8817.2012.01222.x, PMID 27011267.
  7. François Dufois, Nick J. Hardman-Mountford, Jim Greenwood, Anthony J. Richardson, Ming Feng, Richard J. Matear: Anticyclonic eddies are more productive than cyclonic eddies in subtropical gyres because of winter mixing. In: Science Advances. Band 2, Nr. 5, 20. Mai 2016, doi:10.1126/sciadv.1600282 (englisch).
  8. Volker Mrasek: Warme „Eddys“ kurbeln Algenwachstum an. In: Deutschlandfunk. 23. Mai 2016, abgerufen am 12. Juli 2019.
  9. Victor Smetacek: Die Primärproduktion der marinen Plankton-Algen, Spektrum der Wissenschaften, Heft 12/1991, S. 52
  10. Paul G. Falkowski: Der unsichtbare Wald im Meer, Spektrum der Wissenschaften, Heft 6/2003, S. 56 ff.
  11. Grünes Licht für Meeresdüngung heise.de
  12. Oft zu viel Jod in Meeresalgen verbraucherzentrale.de, 7. März 2017.
  13. Naturnahe Abwasserdesinfektion durch nachgeschaltete Algenteiche, Patent DE102006020917 .
  14. Researchers to use algae to clean up mine water
  15. Willi Paul and Chandra P. Sharma: Chitosan and Alginate Wound Dressings: A Short Review, Trends Biomater. Artif. Organs, 2004, Ausgabe 18, S. 18–23
  16. Werner-Christian Simonis: Die niederen Heilpflanzen. Pilze - Algen - Flechten. Heidelberg 1970.
  17. Maria Strømme, Albert Mihranyan, Ragnar Ek: What to do with all these algae?, Materials Letters, 2002, Ausgabe 57, S. 569–572
  18. Min Woo Lee, Seong Ok Han, Yung Bum Seo: Red algae fibre/poly(butylene succinate) biocomposites: The effect of fibre content on their mechanical and thermal properties. Composites Science and Technology, 2010, Ausgabe 68, S. 1266–1272
  19. Lexikon der Biologie: Algengifte spektrum.de (1999)
  20. Bundesinstitut für Risikobewertung: Bewertung von marinen Biotoxinen in Lebensmitteln bfr.bund.de



Kategorien: Phykologie



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