Vetikad — fotosünteesivad autotroofsed organismid ja liigid
Vetikad: mitmekesine polüfüleetiline rühm fotosünteesivaid autotroofseid organisme — liigid, elupaigad, biokeemia ja fükoloogia ning praktilised rakendused.
Vetikad (üks vetikas, mitu vetikat) on taimelaadsete elusolendite kogum, mis suudavad päikesevalgusest fotosünteesi teel orgaanilist ainet toota. Vetikate uurimist nimetatakse fükoloogiaks või algoloogiaks. Termin "vetikad" ei tähista ühtset filogeenilist rühma, vaid hulka väga mitmesuguseid organisme, mis on sarnased funktsionaalselt ja ökoloogiliselt.
Mõiste hõlmab erinevaid fotosünteesivaid organisme — üksikuid üherakulisi vorme, hulkrakseid niite, filamentseid kolooniaid ning suuri makrovetikaid (nt mererood ja lehed). Paljud neist ei ole omavahel tihedalt seotud: tegu on polüfületilise rühmaga, kus sarnasus tuleneb pigem elustiilist kui ühest evolutsioonilisest päritolust.
Peamised tunnused ja koostis
Vetikad on enamasti autotroofsed — nad kasutavad valgust, anorgaanilist süsihappegaasi ja mineraalaineid oma rakkude ehitamiseks. Erinevalt maismaataimedelt ega põhja- ja külgjuurtega nor omavad nad sageli lihtsamat struktuuri: paljud on mittevaskulaarsed taimedena ehk neil puudub keerukas raku- ja koestruktuur, mis taimedel vaskulaarseid kudesid moodustab. Pigmentide koosseis (klorofüllid, karotenoidid, fikobiliproteiinid jms) määrab, kui sügaval vees või millistes valgusoludes vetikas elab.
Liikide ja rühmade mitmekesisus
- Sinivetikad (Cyanobacteria) — bakteritaolised vetikad, sageli üherakulised või koloonilised; suudavad mõnel juhul ka lämmastikku fikseerida.
- Rohevetikad (Chlorophyta) — sisaldavad klorofülli a ja b; paljudest on arenenud maismaataimed.
- Pruunvetikad (Phaeophyceae) — enamasti merevetikad, hulgaliselt makrovetikaid nagu merevetikad ja leherood; sisaldavad fucoxanthini.
- Rõngassoomlased ja diatoomid (Bacillariophyta) — süsinikuringes olulised, neil on souvent kivist frustul (kitosoomid) ja suur roll planktonis.
- Rohelised ja muud rühmad — ekzootilisemad vetikad, mis elavad niisketes maastikes, mullas või sümbiootiliselt teiste organismidega (nt samblad, korallid).
Elupaigad ja levik
Vetikad elavad peaaegu kõikjal: mere- ja magevees, rannikualadel, mullas, puidu- ja kivipindadel, lumel ja isegi kuumas allikates. Mõned liigid moodustavad vabas vees planktoni, teised kinnituvad substraadile (perifeerilised vetikad) või elavad samblates ja korallides sümbiontidena.
Elutsüklid ja paljunemine
Vetikatel on väga erinevad paljunemisviisid: lihtne pooldumisel paljunemine üherakulistel vormidel, fragmendatsioon, sporulatsioon ja suguline paljunemine, kus esinevad komplekssed elutsüklid. Mitmetel merelistel makrovetikatel on vahelduvad sugulise ja suguta põlvkonna etapid.
Ökoloogiline tähtsus
Vetikad on ökoloogiliselt kriitilise tähtsusega:
- Nad on tähtsad primaartootjad nii meres kui magevees ja moodustavad toiduahela aluse.
- Paljud vetikad toodavad oluliselt hapnikku fotosünteesi käigus ning mõjutavad globaalseid süsinikuringe protsesse.
- Mõned liigid loovad ökoloogiliselt olulisi elupaiku (nt vetikad rannikutel, kivipinnal või korallide sümbioossena).
Kahjud ja ohud
Mõned vetikad võivad põhjustada probleeme: intensiivne vohamine ehk õitsengud (harmful algal blooms) toob kaasa hapnikuvaegust, vee kvaliteedi halvenemist ja mõnel juhul toksiinide sattumist veekeskkonda ja toiduahelasse. Euroopas ja maailmas on veekogude eutrofeerumine ning kliimamuutused soodustanud selliste episoodide sagenemist.
Inimkasutus ja rakendused
- Toit ja põllumajandus: paljud makrovetikad (vetikatest valmistatud tooted) on inimtoidus populaarsed ning vetikaekstraktid kasutatakse väetistes ja söödalisandites.
- Industriaalne kasutus: vetikast saadavad polüsahhariidid, pigmentid ja õlid on olulised farmaatsias, kosmeetikas ja toiduainetetööstuses.
- Biokütused ja biotehnoloogia: uuritakse vetikate potentsiaali biodiisli tootmisel, süsiniku sidumisel ja bioremediaatsioonis.
Uuringud ja kaitse
Vetikate taksonoomia ja ökoloogia uurimine on aktiivne teadusvaldkond, kuna molekulaarsed meetodid paljastavad uusi suhteid ja liigirikkust. Samal ajal on vajalik vee-elustiku hoidmine, toitainete heitkoguste vähendamine ja kliimamuutustega kohandumine, et vähendada kahjulikke õitsenguepisoode ning säilitada vetikate rolli ökosüsteemides.
Praktiline nõuanne: kodustes vetikahaigustes ja akvaariumites tuleb jälgida valguse hulka, toitainete taset ja puhastust — tasakaalustatud keskkond hoiab vetikate kontrolli all.
Vetikad on mitmekesine ja oluliste elusfunktsioonidega organismide kogum: nad ei ole "lihtsalt vetikad", vaid hõlmavad laia valikut vorme ja ökosüsteemilisi rolle, mida tänapäeva teadus järjest paremini mõistab.
Dinobryon , kolooniline vetikas Chrysophyceae grupist
Merivetikad (Laurencia) lähedalt: "oksad" on mitmerakulised ja ainult umbes 1 mm paksused. Palju väiksemad vetikad on kinnitatud struktuurile, mis ulatub ülespoole paremas alumises veerandis.
Fütoplanktoni õitseng Lõuna-Atlandi ookeanil Argentiina lähedal
Bioloogia ja taksonoomia
Vetikad on suur ja mitmekesine rühm lihtsaid, tavaliselt autotroofseid organisme. Mõnedel on üks rakk ja teistel palju rakke. Suurimaid ja kõige keerukamaid merevetikate liike nimetatakse merevetikaks. Nad on nagu taimed ja "lihtsad", sest neil puuduvad paljud erinevad organid, mida leidub maismaataimedel. Seetõttu ei liigitata neid taimede hulka.
Kuigi prokarüootilised tsüanobakterid (mida varem nimetati sinivetikaks) olid vanades õpikutes loetletud kui "vetikad", ei ole seda praegu enam nii. Nüüd kasutatakse eukarüootiliste organismide kohta terminit "vetikad". Kõigil tõelistel vetikatel on membraani sees olev tuum ja ühe või mitme membraani sees olevad kloroplastid. Siiski ei ole vetikad kindlasti monofüleetiline rühm, sest nad ei põlvne kõik ühisest vetikate esivanemast. Kaasaegsed taksonoomid teevad ettepaneku jagada nad monofüleetilisteks rühmadeks, kuid kõik ei ole ühel meelel, kuidas seda teha.
Vetikatel ei ole samu struktuure nagu maismaataimedel, näiteks lehti, juuri ja muid organeid. Peaaegu kõikidel vetikatel on osad, mis teevad fotosünteesi samamoodi nagu tsüanobakterid. Nad toodavad hapnikku, erinevalt teistest fotosünteesivatest bakteritest, nagu lillad ja rohelised bakterid. Mõned ainuraksed liigid kasutavad ainult väliseid energiaallikaid ja nende fotosünteesivad osad on piiratud või puuduvad üldse.
Vindhya basseinist pärit kivistunud niitvetikad on dateeritud 1,6-1,7 miljardi aasta vanuseks.
Vetikaliikide tüübid
Allpool on esitatud mõned olulised vetikaliigid. Loetelu ei ole täielik.
- Rohevetikad: neid peetakse taimedeks, sest nad kasutavad sama tüüpi klorofülli kui rohelised taimed. Evolutsiooniline seos roheliste vetikate ja roheliste taimede vahel on oletatav.
- Punavetikad: kasutavad päikesevalguse energia püüdmiseks punast pigmenti, mistõttu arvatakse, et nad on arenenud rohelistest taimedest eraldi.
- Pruunvetikad: kasutavad klorofülli a, kuid neil on mitmeid muid biokeemilisi erinevusi. Ei loeta ka roheliseks taimeks.
- Kollakasrohelised vetikad: Xanthophyceae.
- Kuldvetikad: Chrysophyceae.
Elustiil
Ökoloogia
Vetikad leiduvad tavaliselt niisketes kohtades või vees ning on levinud nii maal kui ka vees. Maal esinevad vetikad on aga tavaliselt märkamatud ja palju sagedamini levinud niisketes troopilistes piirkondades kui kuivades. Vetikad ei oma vaskulaarseid kudesid ega muid kohanemisi, et elada maismaal, kuid nad suudavad sümbioosis seenega samblikuna kuivust ja muid tingimusi taluda.
Erinevatel vetikaliikidel on veeökoloogias oluline roll. Veesambas hõljuvaid mikroskoopilisi vorme nimetatakse fütoplanktoniks. Need moodustavad enamiku mere toiduahelate toidubaasi. Mere vetikad kasvavad enamasti madalates merevetes. Mõnda neist kasutatakse inimtoiduks või korjatakse agariks või väetiseks. Mere vetikad võivad kasvada suurtes kogumites, mida nimetatakse vetikametsadeks. Need metsad hoiavad ära osa lainete tekitatud kahjustustest. Neis elab palju erinevaid liike, sealhulgas merisiilid, merikotkad ja abalone.
Mõned vetikad võivad kahjustada teisi liike. Mõned vetikad võivad paljuneda palju ja tekitada vetikavõsa. Need vetikad võivad toota kaitsvaid toksiine, mis tapavad vees olevaid kalu. Dinoflagellaadid toodavad ühendit, mis muudab kalade liha limaseks. Siis söövad vetikad seda toitvat vedelikku.
Sümbioos
Vetikad on välja töötanud mitmeid sümbiootilisi partnerlussuhteid teiste organismidega. Kõige tuntumad on taimedele sarnanevad samblikud, mis on moodustunud seenest koos vetikaga. See on väga edukas eluvorm ja teada on kakskümmend tuhat "liiki". Kõigil juhtudel on samblikud välimuse ja eluviisi poolest üsna erinevad kummastki komponendist; see on tõenäoliselt kõige täiuslikum teadaolev sümbioos. Mõlemad komponendid saavad kasu oma juurdepääsust madala toiteväärtusega niššidele, kus samblikke leidub.
Vähem tuntud on vetikate suhted loomadega. Riffe ehitavad korallid on põhimõtteliselt sotsiaalsed Cnidaria-polüübid. Korallid sõltuvad valgusest, sest vetikad on olulised partnerid ja nad vajavad valgust. Korallid on välja arendanud struktuurid, mis on sageli puu kujulised ja pakuvad vetikatele maksimaalset ligipääsu valgusele. Korall nõrgendab vetikate rakuseinu ja seedib umbes 80% vetikate poolt sünteesitud toidust. Korallide jäätmed annavad vetikatele toitaineid, nii et nagu samblike puhul, saavad mõlemad partnerid sellest kooslusest kasu. Vetikad on kuldpruunid lipitsalised vetikad, mis kuuluvad sageli Symbiodinium'i perekonda. Partnerluse kummaline omadus on see, et korall võib rasketel aegadel vetikad välja paisata ja hiljem tagasi saada. Vetikapartneri väljatõrjumist nimetatakse pleegitamiseks, sest korall kaotab oma värvi. p200
Teised Cnideria-tüübid, nagu mereanemoonid ja meduusid, sisaldavad samuti vetikaid. Vetikaga meduusid käituvad nii, et nende partnerid saavad päeval kõige rohkem valgust ja laskuvad öösel sügavamale, kus vesi on nitraadirikas ja lagunemisest pruun. Ka merikarpide ja merikarpide puhul on tuntud, et nad sisaldavad vetikaid. Mõlemad rühmad on molluskid. Meritigud karjatavad koralle ja on sama värvi kui korallid, mida nad karjatavad. Nad on võimelised eraldama vetikaid polüüpide kudedest, mida nad seedivad. Vetikarakud viiakse tema lonksudesse, kus nad elavad edasi. Muidu kaitsetu lutsu saab nii kamuflaaži kui ka toitu.p204 Hiiglaslik karbi hoiab vetikaid oma mantlis, mis paljastub, kui karbi on avatud. Värviline mantel on kohad, kus nahk on läbipaistev ja toimib nagu lääts, mis koondab valgust selle all olevatele vetikatele. Kui vetikad muutuvad liiga arvukaks, seedib karbi need ära. p203
Mitmete teiste mereselgrootute rühmade liikmetel on sümbioosid vetikatega. Kaks sellist rühma on lameussid (Platyhelmintid) ja polüteedid (Anneliidid).
Nudibranch Pteraeolidia ianthina sisaldab vetikaid, mis fotosünteesivad ja pakuvad molluskile toitu.
Küsimused ja vastused
K: Kuidas nimetatakse vetikate uurimist?
V: Vetikate uurimist nimetatakse fükoloogiaks või algoloogiaks.
K: Kas kõik vetikaliigid on omavahel tihedalt seotud?
V: Ei, mõiste hõlmab erinevaid rühmi ja nad ei ole kõik lähedalt seotud. Tegemist on polüfüüleetilise rühmaga.
K: Kui vanad on vetikad?
V: Vetikad on väga vanad ja eksisteerisid juba ammu enne teisi taimeliike. Nad pärinevad mesoproterosoikumist, üle tuhande miljoni aasta tagasi.
K: Kas kõik vetikaliigid kasutavad plastideid?
V: Jah, tundub, et nad kõik kasutavad plastide, mis pärinevad tsüanobakteritest.
K: Kuidas teevad vetikad toitu?
V: Vetikad valmistavad toitu päikesevalgusest fotosünteesi teel.
K: Mis on kõigil vetikaliikidel ühist?
V: Kõiki vetikatüüpe ühendab see, et nad on autotroofsed; nad kasutavad looduslikke energiaallikaid ja lihtsaid anorgaanilisi materjale.
K: Mis eristab maismaataimi mittevaskulaarsetest taimedest, näiteks vetikatest?
V: Mittevaskulaarsetel taimedel, näiteks vetikatel, ei ole sellist struktuuri nagu maismaataimedel, mistõttu see eristab neid üksteisest.
Otsige