ALGHE BRUNE: CARATTERISTICHE, TASSONOMIA, HABITAT, RIPRODUZIONE - BIOLOGIA - 2024

Le alghe brune sono eucarioti. Il suo caratteristico colore è dato dalla presenza del carotenoide fucoxantina nei cloroplasti. Producono laminarina come sostanza di riserva e possono anche avere tannini sgradevoli.

Le Phaeophyceae si trovano nel phyllum Ochrophyta del sottoregione Heterokonta all'interno del regno Protista. Sono riconosciuti sette ordini, 307 generi e circa 2000 specie.

Sargassum su una spiaggia a Cuba. Autore: Bogdan Giuşcă (Bogdan Giuşcă (talk)), da Wikimedia Commons

La maggior parte delle alghe brune vive negli ambienti marini. Si sa che solo otto generi sono presenti nei corpi d'acqua dolce. Tendono a crescere in acque fredde, mosse e ariose. Il mare di Sargasos (Atlantico) deve il suo nome alle grandi masse di specie del genere Sargassum che crescono nelle sue acque.

Una grande quantità di acido alginico viene prodotta nella parete cellulare delle Phaeophyceae, pari al 70% del peso delle alghe. Questo ficocolloide è ampiamente utilizzato nell'industria come stabilizzante ed emulsionante in alimenti, medicinali e tessuti. Il raccolto mondiale di alghe brune raggiunge i tre milioni di tonnellate all'anno.

caratteristiche

Le alghe brune sono organismi multicellulari. Le sue dimensioni variano da pochi millimetri a più di 60 metri o più nel caso della Macrocystis pyrifera.

Parete cellulare

Le cellule sono circondate da una parete cellulare composta da almeno due strati. Lo strato più interno è costituito da microfibrille di cellulosa, che costituiscono la struttura principale.

Lo strato più esterno è mucillaginoso ed è costituito da sostanze colloidali chiamate ficocolloidi. Questi includono il fucodiano (polisaccaridi solfati) e l'acido alginico. La quantità relativa di entrambi i ficocolloidi può variare tra le specie, le diverse parti della pianta e gli ambienti in cui cresce.

In alcuni casi la parete cellulare può presentare depositi di carbonato di calcio sotto forma di aragonite (Padina pavonia).

cloroplasti

I cloroplasti possono essere da uno a molti. La forma è variabile, da laminare a discoidale o lenticolare.

Sono costituiti da gruppi di tre tilacoidi interconnessi da una lamella zonale. Hanno quattro unità a membrana. Le due membrane più esterne sono il reticolo endoplasmatico (ER).

Le membrane dell'involucro del cloroplasto e quelle del reticolo endoplasmatico sono collegate da tubuli. In alcuni gruppi, la membrana più esterna del reticolo endoplasmatico è collegata alla membrana nucleare.

La clorofilla a, c ₁ ec ₂ è presente in questi plastidi . Inoltre, c'è una quantità elevata di fucoxantina carotenoide, insieme alla violaxantina. Questi ultimi due pigmenti sono responsabili del colore marrone di queste alghe.

In quasi tutti i gruppi ci sono rappresentanti con pirenoidi. Queste strutture sono masse di proteine ​​incolori che contengono l'enzima necessario per alcune fasi della fotosintesi.

I pirenoidi delle Phaeophyceae sono al di fuori del cloroplasto. Contengono una sostanza granulare e sono circondati dalla membrana del reticolo endoplasmatico associato al cloroplasto. Intorno al pirenoide si forma una fascia di polisaccaridi di riserva.

Florotannins (tannini brutti)

Le alghe brune producono particolari tannini che si trovano in piccole inclusioni intracellulari. Questi flurotannini si formano nei dictiosomi dell'apparato di Golgi. Sono il prodotto della polimerizzazione del floroglucinolo.

Questi tannini non contengono zuccheri e sono altamente riducenti. Sono molto astringenti al gusto. Si ossidano rapidamente nell'aria producendo ficofeina, un pigmento nero che conferisce alle alghe brune secche il loro caratteristico colore.

Si suggerisce che i florotannini possano assorbire le radiazioni ultraviolette e che siano componenti delle pareti cellulari. La sua funzione più importante è la protezione contro gli erbivori. È noto che possono inibire le glucosidasi prodotte dai gasteropodi che vengono a nutrirsi di queste alghe.

Sviluppo del tallo

Il tallo delle alghe brune è relativamente grande e complesso. Possono verificarsi diversi tipi di sviluppo:

-Diffusa : tutte le cellule del corpo della pianta sono in grado di dividersi. Si formano uniseriate, tallo più o meno ramificato (Ectocarpus).

-Apicale : una cellula situata in posizione apicale si divide per formare il corpo della pianta. I tallo sono dicotomici appiattiti o flabelati (Dictyota).

- Tricothalic : una cellula si divide e forma un tricoma verso l'alto e il tallo verso il basso (Cutleria).

- Meristema intercalare r: la zona delle cellule meristematiche si divide sia verso l'alto che verso il basso. Il tallo è differenziato in rizoidi, gambo e lamina. Lo spessore può verificarsi nel gambo perché il meristemoide si divide in tutte le direzioni (Laminaria, Macrocystis).

- Meristoderma : è presente uno strato periferico che si divide parallelamente al tallo. I tessuti si formano sotto il meristoderma (corteccia). I talli sono dicotomici, rastremati e di spessore centrale (Fucus).

Habitat

Le alghe brune sono quasi esclusivamente marine. Solo poche specie di otto generi crescono nei corpi d'acqua dolce.

Sono organismi bentonici (vivono sul fondo degli ecosistemi acquatici). Alcune specie del genere Sargassum sono pelagiche (si sviluppano vicino alla superficie).

Le specie di acqua dolce si trovano nell'emisfero settentrionale, ad eccezione dell'Ectocarpus siliculosus. Questa specie cosmopolita è generalmente marina, ma è stata trovata in crescita nei corpi d'acqua dolce in Australia.

Le Phaeophyceae marine sono componenti della flora marina litoranea. Sono distribuiti dalle aree subpolari all'equatore. La sua più grande diversità si verifica nelle acque fredde della zona temperata.

Le alghe (soprattutto specie Laminariales) formano foreste sub-litoranee nelle zone temperate, ad eccezione dell'Artico. Le specie pelagiche di Sargassum formano vaste aree nel famoso Mar dei Sargassi nell'Atlantico.

Tassonomia e sottoclassi

Le alghe brune furono riconosciute per la prima volta come gruppo nel 1836. Il botanico WH Harvey le segregò come sottoclasse Melanospermeae della classe Algae.

Più tardi nel 1881 fu assegnata loro una categoria di classe con il nome di Phaeophyceae. Più tardi, nel 1933, Kylin divise le alghe brune in tre classi: Isogeneratae, Heterogeneratae e Cyclosporeae. Questa proposta fu respinta da Fristsch nel 1945, essendo di nuovo considerata una sola classe.

Attualmente le Phaeophyceae sono una classe all'interno del phyllum Ochrophyta del sottoregione Heterokonta del regno protista. Sono considerati una stirpe molto antica che ha avuto origine 150-200 milioni di anni fa.

Probabilmente le antiche alghe brune avevano uno sviluppo del tallo apicale. I suoi gruppi gemelli sono le Xanthophyceae e le Phaeothamniophyceae.

Con informazioni provenienti da studi molecolari, Silberfeld e collaboratori hanno proposto nel 2014 di separare le Phaeophyceae in quattro sottoclassi, in base alle divergenze nelle topologie degli alberi filogenetici.

Al loro interno si riconoscono 18 ordini e 54 famiglie. Sono state descritte circa 2000 specie distribuite in 308 generi.

Le sottoclassi di alghe brune sono le seguenti:

Discosporangiophycidae

Tallo filamentoso uniseriato e ramificato, con sviluppo apicale. Numerosi cloroplasti, senza pirenoidi. Viene presentato un solo ordine, con due famiglie monogeneriche.

Ishigeophycidae

Il tallo è ramificato, terete o folioso. È pseudoparenchimale, con presenza di midollo e corteccia. Sviluppo apicale del tallo. Cloroplasti discoidi e presenza di pochi pirenoidi. Formato da un ordine, con due famiglie.

Dictyotophycidae

Hanno tallo filamentoso o pseudoparenchimale. Con sviluppo terminale o apicale. Cloroplasti discoidi e assenza di pirenoidi. È diviso in quattro ordini e 9 famiglie.

Fucophycidae

È il gruppo più numeroso all'interno delle alghe brune. Il tallo è abbastanza variabile tra i gruppi. Il tipo di sviluppo del tallo ancestrale è intercalare. I pirenoidi si verificano in alcuni rappresentanti di tutti i gruppi. È stato suddiviso in 12 ordini e 41 famiglie.

Riproduzione

Le alghe brune possono esibire una riproduzione sessuale o asessuata. Tutti hanno cellule riproduttive piriformi mobili tramite flagelli.

Cellule riproduttive

Le cellule riproduttive presentano due flagelli che si inseriscono lateralmente o basalmente. Uno è diretto verso il polo posteriore della cellula e l'altro verso il polo anteriore. Il flagello anteriore è ricoperto da piccoli filamenti strutturati in due file.

Vicino alla base dei flagelli c'è una macchia rossastra. Le macchie oculari sono fotorecettori che consentono di rilevare l'intensità e la direzione della luce. Rende più facile il movimento della cellula per essere più efficiente nella fotosintesi.

Questo punto dell'occhio è costituito da globuli lipidici tra le bande tilacoidi e l'involucro del cloroplasto. Funzionano come uno specchio concavo che concentra la luce. Le lunghezze d'onda comprese tra 420 e 460 nm (luce blu) sono le più efficaci nelle alghe brune.

Riproduzione asessuata

Può avvenire per frammentazione o per propaguli. I propaguli sono strutture cellulari specializzate con cellule apicali. Queste cellule si dividono e formano un nuovo individuo.

Vengono prodotte anche zoospore (spore asessuate mobili). Questi sono prodotti in uno sporangio da cui vengono rilasciate le cellule aploidi. Danno origine alla generazione gametofitica (aploide).

Riproduzione sessuale

Può essere dovuto all'isogamia (gameti uguali) o all'anisogamia (gameti diversi). Può anche verificarsi oogamia (gamete femminile immobile e maschio mobile).

Il ciclo vitale è aplodipontico (alternanza di generazione diploide e aploide). Può essere isomorfo (entrambe le generazioni sono simili) o eteromorfico (generazioni morfologicamente diverse). A seconda del gruppo, può predominare il gametofito (aploide) o lo sporofito (diploide).

In alcuni gruppi, come l'ordine Fucales, il ciclo di vita è diplontico (la fase aploide è limitata ai gameti).

Le alghe brune hanno due tipi di strutture di riproduzione sessuale. Alcuni sono multiloculari, presenti nei gametofiti e negli sporofiti, producendo cellule mobili. Altri sono uniloculari, presenti solo negli sporofiti e producono spore aploidi mobili.

Ormoni sessuali

Gli ormoni sessuali (feromoni) sono sostanze prodotte durante la riproduzione sessuale. Nelle alghe brune hanno la funzione di svolgere la scarica esplosiva dei gameti maschili dagli anteridi. Attirano anche i gameti maschili su quelli femminili.

Questi ormoni sono idrocarburi insaturi. Sono altamente volatili e idrofobici. Vengono rilasciate pochissime quantità per cella all'ora.

La percezione dei feromoni è associata alla loro natura idrofobica che viene percepita dalla cellula ricevente (gamete maschile). L'attrazione non funziona oltre 0,5 mm dal gamete femminile.

Alimentazione

Le alghe brune sono organismi autotrofi. Il prodotto di accumulo della fotosintesi è il mannitolo. Il composto di riserva a lungo termine è la laminarina (polisaccaride glucano).

La concentrazione di mannitolo nelle cellule può aumentare o diminuire in relazione alla salinità del mezzo. Ciò contribuisce ai processi di osmoregolazione delle alghe e apparentemente non è condizionato dalla fotosintesi.

La capacità fotosintetica delle alghe brune è stimolata dalla luce blu. Questo fenomeno si verifica solo in questo gruppo e migliora la sua efficienza per catturare l'anidride carbonica. Questo potrebbe essere correlato al tipo di pigmenti presenti nei tuoi cloroplasti.

Riferimenti

1. Forster RM e MJ Dring (1994) Influenza della luce blu sulla capacità fotosintetica di piante marine di diversi gruppi tassonomici, ecologici e morfologici, europei. Journal of Phycology, 29: 21-27.
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4. Silberfeld T, M Racault, R. Fletcher, A Couloux, F Rousseau e B De Reviers (2011) Sistematica e storia evolutiva dei taxa portatori di pirenoidi nelle alghe brune (Phaeophyceae), European Journal of Phycology, 46: 361-377.
5. Silberfeld T, F Rousseau e B De Reviers (2014) Una classificazione aggiornata delle alghe brune (Ochrophyta, Phaeophyceae). Cryptogamie, Algologia 35: 117-156.