Die Kieselalgen (Bacillariophyta) bilden eine Abteilung von Protisten (Protista) und werden in die Gruppe der Stramenopilen (Stramenopila) eingeordnet. Man unterscheidet heute rund 6000 Arten.

Eigenschaften, Entwicklung

Kieselalgen sind einzellig und fast stets unbegeißelt. Nur bei einigen Arten besitzen die männlichen Gameten eine Geißel, und zwar eine nach vorn gerichtete Flimmergeißel. Die Chloroplasten sind braun gefärbt, weil das Carotinoid Fucoxanthin die Farbe der Chlorophylle (Chlorophyll a und c) überdeckt. Als Reservestoff verwenden die auch als Diatomeen bezeichneten Kieselalgen Chrysolaminarin. Der Name Kieselalge kommt von ihrer Hülle aus Siliziumdioxid, fälschlich auch als "Kieselsäure" bezeichnet, die die Zelle umgibt. Diese Hülle ist schachtelförmig, sie besteht aus zwei schalenförmigen Teilen, von denen die eine mit ihrer Öffnung über die Öffnung der anderen greift ("Epitheka" bzw. "Hypotheka"). Die Schalen sind in charakteristischen Mustern strukturiert. Aufgrund der Schalengeometrie werden zwei Typen von Kieselalgen unterschieden: zentrische Kieselalgen besitzen zumeist runde, bisweilen auch dreieckige Schalen, während pennate Kieselalgen stab- oder schiffchenförmige, mitunter auch bogen- oder S-förmig gekrümmte Gehäuse besitzen. Viele pennate Kieselalgen können auf einer festen Unterlage dank einer Raphe kriechen. Die Geschwindigkeit beträgt bis zu 20 μm/s.

Die Diatomeen sind diploid und vermehren sich durch Zellteilung (Mitose). Jede Tochterzelle erhält einen der Schalenteile und bildet einen dazu passenden neuen Teil. Der neue Schalenteil ist immer der in den vorhandenen Teil passende (die Hypotheka), so dass der größte Teil der Nachkommen immer kleiner wird. Wird eine Minimalgröße unterschritten, stirbt das Individuum. Bevor eine Minimalgröße erreicht wird, können jedoch Sexualvorgänge stattfinden. Aus den Zellen bilden sich unter Einbeziehung einer Meiose haploide Gameten. Bei zentrischen Kieselalgen wurde Oogamie nachgewiesen: Die Gameten werden frei, nach Verschmelzen eines weiblichen mit einem männlichen Gameten bildet sich aus der Zygote unter Größenwachstum eine Dauerform, eine sogenannte Auxospore. Bei pennaten Kieselalgen wurde Konjugation beobachtet: Zwei Partner legen sich aneinander und bilden eine gemeinsame Cytoplasmabrücke ("Konjugationskanal"), in die jeweils ein haploider Kern und ein Chloroplast der beiden Partner einwandern. Aus der so gebildeten Zygote bildet sich eine Auxospore, in der die Kernverschmelzung (Karyogamie) stattfindet. Aus den Auxosporen der zentrischen und pennaten Kieselalgen wird jeweils eine größere neue Kieselalge mit einer neuen zweiteiligen Schale gebildet.

Vorkommen

Kieselalgen kommen hauptsächlich im Meer und in Süßgewässern planktisch oder benthisch vor, oder sie sind auf Steinen oder Wasserpflanzen angesiedelt. Einige Arten sind terrestrisch, besiedeln Böden, in tropischen Gebieten auch Blätter von Bäumen.

Bedeutung

Die Kieselalgen sind Hauptbestandteil des Meeresphytoplanktons und sind die Haupt-Primärproduzenten organischer Stoffe, bilden also einen wesentlichen Teil der Basis der Nahrungspyramide. Als oxygene Phototrophe erzeugen sie auch einen großen Teil des atmosphärischen Sauerstoffs.

Aus der genauen Zusammensetzung der Kieselalgenpopulation eines Gewässers kann recht exakt dessen Trophiegrad abgeleitet werden (Diatomeenindex), sowie weitere Gewässerparameter wie pH-Wert, Salinität, Sauerstoffgehalt etc. Zur Identifizierung der einzelnen Arten, wird eine Aufwuchsprobe mit Kieselalgen mit Kaliumdichromat oder einem anderen Oxidationsmittel behandelt und so alle organischen Bestandteile der Probe aufgelöst. Es bleiben nur noch die reinen Siliziumdioxid-Schalen übrig. Diese werden in Naphrax, einem Einschlussmedium mit hohem Brechungsindex eingebettet und im Phasenkontrast unter dem Lichtmikroskop bei ca. 1000-facher Vergrößerung identifiziert.

Sterben die Zellen, sinken sie auf den Grund des Gewässers ab, die organischen Bestandteile werden abgebaut und die Siliziumdioxid-Schalen bilden eine Ablagerung, die sogenannte Kieselgur, die in der Technik und Medizin verwendet werden kann. Diatomeenschalen finden unter anderem Verwendung als Filter, zur Herstellung von Dynamit, in Zahnpasta (als Putzkörper), sowie in der Farbe, die für Fahrbahnmarkierungen im Straßenbau verwendet wird (als reflektierendes Material).