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Die Algen des Jahres seit 2007

Hintergrund

Seit dem Jahr 2007 wählt die Sektion Phykologie je eine Alge des Jahres (#AlgeDesJahres), die sie der Öffentlichkeit vorstellt. Algen sind die wichtigsten Sauerstoffproduzenten unserer Erde. Dazu verbrauchen sie das Treibhausgas Kohlendioxid. Allein die Gruppe der Kieselalgen (Diatomeen) ist für 25% der weltweiten, d.h. terrestrischen und aquatischen Primärproduktion verantwortlich.
Kieselalgen stellen somit jedes vierte Sauerstoffmolekül unserer Atmosphäre her. Das ist nicht verwunderlich, schließlich sind zwei Drittel der Erdoberfläche von Ozeanen und Seen bedeckt, deren Licht durchflutete Zonen von Algen bewohnt werden. Darüber hinaus sind die Algen von großer stammesgeschichtlicher Bedeutung, denn die Wiege aller Landpflanzen und Tiere stand im Meer. Die Algenforscherinnen und -forscher möchten mit den Algenportrais auch andere für diese wichtige, faszinierende und formenreiche Organismengruppe begeistern.


Jahr Alge
2007 Der Seetang
2008 Die Zieralge Micrasterias
2009 Emilinania huxleyi
2010 Die Froschlaichalge
2011 Die Kieselalge
2012 Armleuchteralge Chara
2013 Lingulodinium polyedrum
2014 Die Grünalge Chlamydomonas reinhardtii
2015 Meersalat Ulva
2016 Eisalge Melosira arctica
2017 Die Blaugrüne Felskugel Chroococcidiopsis
2018 Grünalge Klebsormidium
2019 Die blutrote Schneealge Chlamydomonas nivalis
2020 Chromera velia
2021 Schlauchalge Vaucheria velutina
2022 Panzergeißler Stylodinium
2023 Die landlebende Jochalge Serritaenia


Alge des Jahres 2023 - Die landlebende Jochalge
Serritaenia - die ihren eigenen Sonnenschirm baut


Die feuchten Wälder des ozeanisch geprägten westlichen Deutschlands beherbergen eine reiche Algenflora. Anna Busch und Dr. Sebastian Hess von der Universität zu Köln untersuchen seit einigen Jahren schwärzliche Überzüge auf Moosen, Totholz und Baumstämmen. Diese entpuppten sich durch ihre mikroskopischen und genetischen Analysen als eine neue Mikroalgen-Gattung mit einer bis dato unbekannten und ziemlich einzigartigen Sonnenschutzstrategie. Wie die Biologen herausfanden, bilden die Algen farbige Gallerthüllen, die effizient Licht und UV-Strahlung blocken und so ein Leben an Land ermöglichen. Busch und Hess, die der "Sonnenschirmalge" auch einen wissenschaftlichen Namen verliehen haben, sind Mitglieder der Sektion Phykologie der Deutschen Botanischen Gesellschaft. Diese kürte die Gattung Serritaenia aufgrund ihrer bemerkenswerten Fähigkeiten zur Alge des Jahres 2023.


Die landlebende Jochalge Serritaenia ist die Alge des Jahres 2023 (Aufnahme: © Dr. Sebastian Hess) Schom im 19.Jahrhundert wurden die Algen, die in Wäldern vorkommen, von dem Botanik-Professor Anton de Bary (1831 - 1888) erkundet. ...
Serritaenia-Kolonien auf den Blättchen des Frauenhaarmooses, gesammelt im Oberbergischen Land Aufnahme: © Dr. Sebastian Hess


... Er beschrieb in großartigem Detail die recht unscheinbaren, mikroskopischen Algen, die er auf Moosen fand und dokumentierte ein "intensives, ... tintenfarbiges Colorit" in der Gallerte einer Algenart. Dieses Phänomen war mehr als 150 Jahre in Vergessenheit geraten, bis die Kölner Forscher die besagte Alge mit ihrer farbigen Gallerte wiederentdeckt haben. Die Alge gedeiht in den feuchten Wäldern des Bergischen Landes, der Eifel und im Schwarzwald, wurde allerdings auch in den nordamerikanischen Appalachen und in den chilenischen Araukarienwäldern gefunden. Sie ist vermutlich global verbreitet. Wie die Kölner Biologen feststellten, handelt es sich bei der waldbewohnenden Alge um eine neue Gattung namens Serritaenia, die ihren außergewöhnlichen Farbstoff nicht ohne Grund produziert.

Überlebenskünstlerin schützt sich mit eigenem Sonnenschirm

Die meisten Algen brauchen eine durchgehend feuchte Umgebung, um zu überleben. Serritaenia ist hingegen an die Herausforderungen des Landlebens hervorragend angepasst. Mithilfe ihrer wasserspeichernden Gallert-Kapseln können die Zellen kurze Phasen der Trockenheit gut überwinden.



Im Mikroskop zeigen sich die Gallerthüllen der einzelligen Serritaenia Algen und die von ihnen ungleichmäßig in der wässrigen Schutzhülle eingelagerten Farbstoffe (hier bläulich). ... Die gefärbten Gallerten schirmen die schädliche UV-Strahlung ab (Aufnahme: © Dr. Sebastian Hess)
Aufnahme: © Dr. Sebastian Hess     ... Diese gefärbten Gallerten schirmen schädliche UV-Strahlung ab.



Trocknen sie doch einmal aus, sind die Algen durch Befeuchtung wiederbelebbar. In diese Gallerthüllen scheidet Serritaenia ihren eigenen Sonnenschutz aus: In Laborexperimenten erkannten Busch und Hess, dass sich die Bildung der auffällig bläulichen Gallerte durch UV-Strahlung auslösen ließ. Wie sie ebenfalls herausfanden, absorbiert die pigmentierte Gallerte effektiv Licht und UV-Strahlung und schirmt so die Zelle ab. Dies schützt die Algenzellen vor intensiver UV-Strahlung, die das Erbgut schädigt. In der Natur variiert die Färbung der Serritaenia-Gallerten von bläulich bis rötlich und hängt von dem Säuregrad (pH-Wert) der Umgebung ab. Häufig ist sie außerdem nur an einer Seite der Alge erkennbar: Es sieht so aus, als ob die Alge ihren chemischen Sonnenschirm präzise zur Sonne ausrichtet. Serritaenias Sonnenschirm-Strategie ist von den Biologen erstmals beschrieben worden und einzigartig im Reich der mehr als 4.500 bekannten Jochalgen-Arten. Ähnliche Mechanismen kommen nur bei den ebenfalls Photosynthese-treibenden Cyanobakterien vor, die jedoch zu einer ganz anderen Organismengruppe gehören. Die Zusammensetzung von Serritaenias charakteristischem Farbstoff ist derzeit noch unbekannt und soll in Folgestudien chemisch analysiert werden.


Steigt der pH-Wert in der Umgebung um Serritaenia, verfärben sich die Farbstoffe in den Gallerthüllen um die Algen rötlich-braun. Die Farbe variiert und hängt vom Säuregrad der Umgebung ab (Aufnahme: © Anna Busch)
Aufnahme: © Anna Busch               Die Farbe variiert und hängt vom Säuregrad der Umgebung ab.



Heute verstehen, wie die ersten Pflanzen das Land eroberten

Nach jüngsten, noch unveröffentlichten Erkenntnissen "kann Serritaenia vermutlich auch UV-Strahlung mit einem Pflanzen-typischen Rezeptor wahrnehmen", verrät Dr. Sebastian Hess, Seniorautor der wissenschaftlichen Veröffentlichungen. "Diese Fähigkeiten ist eine wichtige Voraussetzung, um sich effizient gegen den schädlichen Einfluss der Sonne zu schützen". Schließlich variiert die Intensität der Sonnenstrahlung in unseren Breiten mit den Jahreszeiten ganz erheblich. Welche weiteren Überlebensstrategien landlebende Algen aufweisen, wird nicht nur in Köln intensiv erforscht. Denn in der Vorzeit war die Besiedlung des Landes durch die ersten Pflanzen eines der folgenreichsten Ereignisse auf unserer Erde. Auf den zuvor recht kahlen Landmassen entstanden so neue ökologische Nischen. Das begann vor etwa 500 Millionen Jahren und befeuerte auch die Entwicklung anderer Lebewesen wie der Tiere und damit auch von uns Menschen.



Serritaenia bildet kugelige, gelatinöse Kolonien auf Moospflanze. Moos mit Algenkolonien (Aufnahme: © Dr. Sebastian Hess) 
Aufnahme: © Dr. Sebastian Hess                         Gesammelt im Oberbergischen Land


Nach derzeitigem Forschungsstand waren die Vorfahren der Landpflanzen den heute lebenden Algen ähnlich. Für die Eroberung des Landes meisterten diese Organismen einige Herausforderungen: Die an das Leben im Wasser angepassten Pflanzen-Vorfahren mussten Trockenzeiten und einer deutlich höheren Sonneneinstrahlung trotzen und haben dafür neue Anpassungen entwickelt. Als Jochalge gehört Serritaenia zu den heute lebenden nächsten Verwandten der Landpflanzen. Die Erforschung der Überlebensstrategien landlebender Jochalgen kann uns daher Einsichten liefern, wie sich die Anpassung an das Landleben in der Vorzeit vollzogen haben mag.

Klimawandel gefährdet das Lieblingshabitat der Sonnenschirm-Alge

In feuchten Fichtenwäldern mit saurem Boden kann Serritaenia in Massen auftreten und große Flächen besiedeln. Die Alge lebt dort auch in Moospolstern, die ihr ein schwammartiges, feuchtes Habitat bieten. Dies kann jedoch auch zum Schaden der Moose sein, die teils vollständig von der Alge überwuchert werden und somit durch Licht- oder Luftmangel absterben.


Die Art bildet schwärzliche Verkrustungen auf den Moospflanzen (Aufnahme: © Dr. Sebastian Hess) Serritaenia bildet schwärzliche Verkrustungen auf Moospflanze.
Gesammelt im Oberbergischen Land Aufnahme: © Dr. Sebastian Hess


Aufgrund der ungewöhnlich trockenen Sommer in den letzten Jahren unterliegt das Lieblingshabitat von Serritaenia großen Umwälzungen: In den Wäldern von Deutschland führte die Trockenheit zu massivem Fichtensterben. Der anschließende Kahlschlag führt nun zu einem trockeneren Mikroklima, in dem sich andere Moose ausbreiten. Die Kölner Forscher vermuten, dass die freigewordenen Flächen zukünftig von anderen Mikroalgen besiedelt werden, die trockenere Standorte bevorzugen. Die ersten rückläufigen Vorkommen von Serritaenia haben sie bereits im Oberbergischen Land bei Köln beobachtet.


Vielen Dank an die Universität zu Köln und der Sektion Phykologie in der Deutschen Botanischen Gesellschaft (DBG) für die gemeinsame  Pressemitteilung, sowie die Bilder, von Herrn Dr. Sebastian Hess und Frau Anna Busch, veröffentlichen zu dürfen.

  
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- letzte Aktualisierung: Mittwoch, 20. September 2023 -
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