Diatomeed (0)

DIATOMEE ANALÜÜS PALEOGEOGRAAFILISTES UURINGUTES
Referaat
Tallinn 2014

Sisukord

1. Diatomeed 3
1.1Üldiseloomustus ja evolutsioon 3
1.2Ehitus 3
1.3Paljunemine 4
1.4Levik 5
1.5Diatomeede tähtsus ökosüsteemis 5
2Diatomeed paleogeograafilistes uuringutes 6
3Kasutatud allikad 7

Diatomeed

Üldiseloomustus ja evolutsioon

Diatomeed ehk ränivetikad on mikroskoopilised üherakulised või koloniaalsed organismid (Olli, 2014). Ränivetikad on liigirikas rühm, kirjeldatud on ca. 250 perekonda. Lisaks kaasaegsetele liikidele on teada ka suur hulk fossiilseid liike. Diatomeedel on suur tähtsus Maa globaalses süsinikuringes, biogeense räni ringes ja primaarproduktsioonis.
Arvatakse, et ränivetikad tekkisid ca. 250 miljonit aastat tagasi. Vanimad fossiilid pärinevad ca 190 miljoni aasta tagusest ajast. Umbes 100 miljonit aastat tagasi saavutasid diatomeed primaarproduktsioonis globaalselt olulise tähtsuse. Enne diatomeesid domineerisid maailmamere fütoplkanktonis väikeserakulised sini- ja rohevetikad . Ränivetikate domineerimine tõi suure pöörde ookeani ja kogu Maa süsinikuringesse. Suuremarakulised vetikad tähendasid kiiremat settimist, orgaanilise aine ladestumist ookeanidesettesse, mis omakorda lõi eelduse nafta tekkeks. Seetõttu vähenes atmosfääris süsiniku osakaal ja suurenes hapniku konsentratsioon (Olli, 2014).
Ränivetikad on enamasti vabalt elavad fototroofid, harva endosümbiondid. Neid esineb võrdselt nii planktonis, bentoses kui ka perifüümis, moodustades veetaimede ja kivide pinnale pruunikas-roheka kihi. Diatomeed on levinud nii magevees kui meredes (Olli, 2014).

Ehitus

Nimi diatomee tuleneb kreekakeelsest sõnast diatomos, mis tähendab „pooleks lõigatud“ ja tähistab nende kaheosalist ränist rakukesta ehk pantsrit (Olli, 2014).
Diatomeedele on omane räniühenditest, täpsemalt ränidioksiidist (SinO2n-x(OH)2x, kus x on täisarv ) rakukest ehk pantser . Pantsri ehitus ja peenstruktuur on olulise tähtsusega, kuna sellel põhineb kogu kaasaegne süstemaatika ja diatomeede määramine. Pantser koosneb kahest poolmest, mis kumbki tekib eri tuuma-põlvkondade jooksul vahetult pärast mitoosi. Rakukesta võib võrrelda Petri tassiga. Pantsri välimist poolmet nimetatakse epiteekaks, sisemist hüpoteekaks (Olli, 2014). Poolmetel on kummalgi omakorda kaks osa: kaan ehk valva ja vöö ehk pleura . Lisaks võib kaane ja vöövahel olla lisaäärised. Nende arvel suureneb raku maht. Igal liigil on oma iseloomulik kuju ja muster (Javois, 2011). Ränimaterjal ladestub kindla ornamenteeritud mustrina. Morfoloogiliselt eristatakse sulgränivetikaid, mis on bilateraalsümmeetrilised, ja ketasränivetikaid, mis on radiaalsümmeetrilised. (Olli, Stramenopiilid). Fülogeneetiliselt on ürgsem ehitustüüp ketasränivetikatel (Olli, 2014).
Mõnedel sulgdiatomeedel on iseloomulik raaf ehk pikisuunaline lõhe pantsri kaanes. Raafi kumbki haru lõpeb polaarsõlmega. Sulgränivetikatel, kellel raaf puudub nimetatakse pikiteljel asetsevat struktuuritut osa pseudoraafiks või telgväljaks. Raaf ühendab rakusisemust väliskeskkonnaga (Olli, 2014). Raafi abil on ränivetikad võimelised substraadil liikuma. Rakud suudavad kontrollida oma positsiooni, näiteks pugeda mudasse kaitsmaks end kuivamise eest kui veetase langeb. Ketasränivetikatel ei ole sellist kohastumust vaja (Olli, 2010).
Lisaks raafile esineb veel kaht tüüpi perforeeritust: lihtsad poorid ja keerukama ehitusega areoolid. Areoolid koosnevad heksagonaalsest kambritest pantsri kaanes, mis on üksteisest eraldatud vertikaalsete vaheseinte abil. Vaheseintes esinevad omakorda poorid, mis võimaldavad eri areoolide vahel ühendust. Reas paiknevad poorid või areoolid moodustavad stria.
Pantser säilub setetes veel aastatuhandeid pärast vetika surma (Javois, 2011).

Paljunemine

Ränivetikad paljunevad vegetatiivselt rakujagunemise käigus. Selle tulemuseks on kaks tütar-rakku. Diatomeede vanemraku mõlemad pantsripoolmed muutuvad tütar-rakkude epiteekaks ehk välimiseks pantsripoolmeks. Tütar-rakud moodustavad uue, puuduva pantsripoolme alati vana sisse. Seega moodustavad nad alati hüpoteeka, olenemata kumma poolme nad vanemrakult pärisid (Olli, 2014).
Sellisest paljunemisest tulenevalt on üks tütar-rakkudest vanemaga sama suur, teine veidi väiksem. Populatsiooni kasvades keskmine suurus väheneb (Olli, 2014).
Samas ränivetikate läbimõõdu vähenedes säilib nende paksus endisena ning sama liigi isendid ei ole geomeetriliselt proportsionaalsed. Seega on rakusuurus üks varieeruvamaid tunnuseid, mis on loomulik ja tingitud ränivetikate elutsüklist (Olli, 2014).
Aukospooride moodustumine on viis raku suuruse taastamiseks ning see on seotud suguliste protsessidega. Aukospoorid tekivad kahe gameedi ühinemisel. Tentroidsetel ja gonoidsetel ränivetikatel on isasrakk liikuv, emasrakk liikumatu. Sulg- ja trellisoidsetel on mõlemad gameedid liikumatud (Olli, 2010). Aukospooride moodustudes protoplasma väljub pantsrist, paisub ja moodustab orgaanilise seina. Protoplast eemaldub rakuseinast ja moodustab pantsripoolmed. See on küllaltki harv nähtus, mis toimub kord aastas või kord mitme aasta tagant (Olli, 2010).

Levik

Diatomeed on laia levilaga. Neid leidub nii magevees kui meres, võrdselt nii plaktonis kui bentoses (Olli, 2010). Diatomeesid ei leidu vaid kuumaveeallikates ja soolajärvedes. ( Puusepp )
Suur osa ookeanide vetikatest on diatomeed. Apvellingu alade suur primaarproduktsioon on tingitud ränivetikate vohamisest. Massilise vohamise tagajärjel sadeneb pidevalt diatomeede pantsreid, mis akumuleerudes moodustavad biogeense räni lademeid. Üks suurimaid lademed asub Seymouri saare lähistel, kus lademe paksus on 1400 meetrit (Olli, 2010).
Diatomeesid esineb ka magevees, järvedes, kus moodustavad suure osa fütoblanktoni kevadõitsengust (Olli, 2010). Samuti esineb diatomeesid ka rannikualadel, estuaarides, jõgedes, tiikides, ojades, kraavides, soodes, kaevudes ja niiskes mullas.

Diatomeede tähtsus ökosüsteemis

Maailma kogu aastast primaarproduktsioonist 20-25% moodustavad ränivetikad. See on võrdne kõigi maismaa troopiliste vihmametsade produktsiooniga kokku. Sisuliselt sõltuvad teised organismid otseselt või kaudselt diatomeede produktsioonist. Diatomeed mõjutavad Maa kliimat, süsihappegaasi konsentratsiooni atmosfääris ja ökosüsteemi funktsioneerimist (Olli, 2010).

Diatomeed paleogeograafilistes uuringutes

Diatomeeanalüüs ehk ränivetikateanalüüs on setete vanuse ja tekkimise uurimise meetod ränivetikate alusel. Analüüs põhineb diatomeede taksonite ja ökoloogiliste rühmade määramisel. Seesugune uuring võimaldab teha järeldusi veekogu ajaloo ja arengu kohta. Enamasti tehakse paralleelselt ka sette õietolmu- ja keemiline analüüs. Uuringut kasutakse laialdaselt paleolimnoloogias, geoloogias, arheoloogias ja mullateaduses (Wikipedia, 2010; EE, 2006). Analüüsis määratakse ränivetikate hulk 1 cm3 sette kohta (EE, 2006). Põhjus, miks diatomeesid paleouuringutes kasutatakse on diaomeede liigirikkus ja hästi dokumenteeritud taksonoomia (Puusepp).
Diatomeed reageerivad kiiresti veekogu seisundi muutustele ja paljud liigid elutsevad vaid väga kitsastes keskkonnatingimustes (Javois, 2011). Abiootilistest teguritest mõjutavad ränivetikaid enim valguse intensiivsus, toitainete sisaldus veesambas, lainetus , veetemperatuur, pH, räni sisaldus veesambas ja erinevate mikrotoitainete (nt raud) sisaldus. (Lehtpuu, 2014).
Ränikestade pikaajaline säilimine setetes muudab diatomeed väärtuslikuks materjaliks , mille abil on võimalik kirjeldada veekogu ajalugu ja hetkeseisundit (Javois, 2011).
Paleogeograafiliste uuringute tarbeks kasutatakse setete kogumiseks puurkannu ja puurimisvardaid (Heinsalu, 2003). Puuri ehitus on lihtne: meetri pikkune ja 3-10 cm läbimõõduga otstest suletud renn ehk puurkann on kaetud ümber pikitelje liikuva metall- lehega . Inimjõul surutakse puurkann otsapidi settesse. Väljaulatuvatest varrastest pööratakse kannu pool ringi ümber paigalseisva lehe, mille tulemusel jäävad puurkannu setted ( Hang , 2002).
Ränivetikaid on võimalik määrata morfoloogiliste tunnuste järgi. Selleks, et muuta diatomeede määramine võimalikuks, tuleb hävitada kogu orgaaniline aine. Sellise töötlemise tulemusena jäävad alles vaid diatomeede ränist pantsrid. Meetodeid orgaanilise aine hävitamiseks on mitmeid, kuid kõige tuntum on vesinikperoksiidi meetod vesinikperoksiidi 30% lahusega. Peale keerukat kemikaalide töötlemist, keetmist ja proovi puhastamist sisaldavat protsessi valmistatakse proov . Heas proovis on ühes alas näha kaheksa diatomeed. Pealisklaas kinnitatakse alusklaasile ja proov on valmis analüüsimiseks (Martin, 2012).

Kasutatud allikad

Martín, G., Fernández, M. de los R. 2012. Diatoms as Indicators of Water Quality and Ecological Status: Sampling, Analysis and Some Ecological Remarks . In Ecological Water Quality – Water Treatment and Reuse (Voudouris, D. ed) pp. 183-204. InTech.
Olli, K. 2014. Protistid . [WWW] http://moritz.botany.ut.ee/~olli/PE/Loeng02.pdf (02.11.2014)
Olli, K. 2010. Algoloogia. [WWW] http://moritz.botany.ut.ee/~olli/aldoc/phyco.pdf (02.11.2014)
EE. 2006. Ränivetikate analüüs [WWW] http://entsyklopeedia.ee/artikkel/ränivetikate_analüüs (02.11.2014)
Wikipedia. 2010. Diatomeeanalüüs [WWW] http://et.wikipedia.org/wiki/Diatomeeanalüüs (02.11.2014)
Heinsalu, A., Vassiljev , J., Veski, S., 2003. Kääriku Järve Lõunapoolse osa setete lasund ja omadused. [WWW] http://www.keskkonnaamet.ee/public/Otepaa/Kaariku_jarv_GI_report_2003_kaitst.pdf (02.11.2014)
Hang, T., Miidel, A., Kalm, V. 2002. Soopuuriga Peipsil [WWW] http://www.eestiloodus.ee/artikkel105_90.html (02.11.2014)
Javois, J. 2011. Mida mäletavad ränivetikad? [WWW] http://www.geoeco.ut.ee/1037154 (02.11.2014)
Puusepp, L. Diatomeeanalüüs ja Õietolmuanalüüs [WWW] http://www.tlu.ee/geo2/ained/mlg6024k/Paleogeograafia_%d5ietolmuanal%fc%fcs_Diatomeeanal%fc%fcs_Tiiule.pdf (02.11.2014)