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Algen - der Ursprung allen Lebens

Algen überall

Entstehung der Algen

Das Leben auf der Erde begann vor über 3 Milliarden Jahren mit den Archaebakterien und den ersten grünen Lebewesen, den Cyanobakterien, auch Blaualgen genannt. Diese ersten Sauerstoff produzierenden Organismen waren im Prinzip Zellen aus Chlorophyll [1]. Sie verwandelten durch Photosynthese mit Hilfe von Sonnenlicht, Wasser und den darin gelösten chemischen Elementen die giftige Uratmosphäre aus Methan- und Schwefelgas in eine sauerstoffreiche und lebensfreundliche Atmosphäre.

Algen für Sauerstoff und Mehr

Auch heute ist die globale Sauerstoffproduktion vor allem durch marine Algen enorm groß. Die großen Seetange und das winzige Phytoplankton produzieren mehr Sauerstoff als Wälder an Land. Doch nicht nur die Luft zum Atmen für Mensch und Tier, auch die gesamte Nahrungskette beginnt mit den Algen. Algen gibt es in allen Meeren, Seen und Flüssen aber auch an Land und in Symbiose mit Pilzen oder Tieren. Algen sind in Form des Phytoplanktons direkte Nahrung für die größten Lebewesen, die Blauwale und für viele andere Tiere. Algen enthalten in hochkonzentrierter Form alle Aminosäuren, Mineralstoffe und Vitamine, die wir in der täglichen Ernährung brauchen. Schon immer wurden von küstenbewohnenden Völkern Algen als Lebensmittel genutzt.

Heute hat Japan den höchsten pro Kopf Verbrauch an Speisealgen. Die verschiedenen Algenarten bilden aber auch andere technologisch, medizinisch oder ökologisch relevante Stoffe, darunter Binde-und Geliermittel wie Agar-Agar, Farbstoffe und einige Toxine.

Biologie der Algen

Algen sind vielgestaltig aufgebaute Organismen, deren Gemeinsamkeit die photoautotrophe Lebensweise ist, also die Fähigkeit sich ausschließlich von anorganischen Stoffen und Sonnenlicht zu ernähren. Sie unterscheiden sich jedoch ganz wesentlich in ihrer Struktur und den biochemischen Vorgängen. Entwicklungsgeschichtlich besteht keine nahe Verwandtschaft der Algen untereinander.

Die mit dem bloßen Auge unsichtbaren einzelligen, bis mehrzelligen oder fädigen Formen bilden das Phytoplankton und besiedeln die Meere (Bild links, mikroskopische Aufnahme von Kieselalgen). Die größten und kompliziertest gebauten Meeresalgen werden auch Seetang genannt (Bild rechts, Blasentang Fucus). Tange haben einen großen und strukturierten Vegetationskörper (Thallus) und können 100 und mehr Meter lang werden. Berüchtigt sind die treibenden Tange in der Sargasso-See, die schon so manches Schiff in Bedrängnis brachten.


Algen können sich durch Zellteilung auf ungeschlechtliche Weise vermehren. Die geschlechtliche Fortpflanzung erfolgt mit Sporen, die teilweise wie bei Bakterien mit Geißeln ausgestattet sind.

Botanik und Systematik

Algen werden nach ihren chemisch unterschiedlichen Pigmentfarbstoffen und damit ihrer Farbe unterschieden. Diese Photosynthese-Pigmente überlagern das grüne Chlorophyll, das in den höheren Pflanzen dominiert. Besonders interessant und von hohem Nutzen für technische Zwecke und in der Lebensmittelindustrie sind aber die unterschiedlichen Bestandteile der Zellwände. Bei den höheren Pflanzen findet sich zur Festigung stets Zellulose. Algen haben hier je nach Abteilung verschiedene Baupläne entwickelt und bilden andere Substanzen als Zellulose in ihren Zellwänden. Diese Substanzen sind wirtschaftlich von großer Bedeutung.
Bild links: Grünalgen, Rotalgen und verschiedene Arten von Seetang (Braunalgen) in der Brandung.

Die wichtigsten Abteilungen sind Rotalgen (Rhodophyta), Kieselalgen oder Diatomeen (Chrysophyta), Braunalgen (Phaeophyta) und Grünalgen (Chlorophyta).


Die bedeutendsten Algen

Rotalgen (Rhodophyta)

Zu den Rotalgen zählt man über 5000 meist marine Arten. Ihre charakteristisch rote Farbe kommt von Phycobiliproteiden, die auch in Blaualgen vorkommen. Diese Pigmente verstärken die Lichtabsorbtion und ermöglichen die Photosynthese auch in großer Meerestiefe. Ihre Zellwandbausteine sind komplexe saure Schleimsubstanzen (Polysaccharide), die man aus einigen ßtechnisch gewinnen kann.

Agar Agar

Agar ist der gereinigte und getrocknete Extrakt aus meist warmgemäßigt-tropischen Rotalgen der Gattungen Gelidium und Gracilaria (Bild links, Gracilaria). Agar Agar kann als pflanzliches Geliermittel problemlos anstelle von Gelatine für Fruchtaufstriche, Torten, Terrinen und Cremes verwendet werden. Seine Gelierkraft ist bedeutend höher als die der aus Tierknochen, Häuten und Schwarten hergestellten Gelatine. Agar Agar ist aber auch ein in der Mikrobiologie und Lebensmittelindustrie vielfach verwendendeter Gelbildner und wird als Nährboden, zur Elektrophorese und als Quellmittel sowie Laxans verwendet, da es weder für die menschliche Verdauung noch für Mikroorganismen verwertbar ist.

Carrageen

Ein weiterer bedeutsamer Zellwandbestandteil ist der Schleimstoff Carrageen. Carrageen wird durch Heißwasserextraktion vor allem aus Rotalgen der atlantisch-kaltgemäßigten Zonen (z.B. Chondrus crispus) gewonnen. Carrageen wird als hochmolekularer Stabilisator und als Verdickungsmittel in der pharmazeutischen Technologie und in der Lebensmittelindustrie vielfältig eingesetzt. Auch Carrageen ist relativ unverdaulich und deswegen als Quell- und Ballaststoff für diätetische Lebensmittel geeignet.

Doch Rotalgen sind auch kulinarisch von großer Bedeutung. Nori ist eine in Japan sehr populäre Algenart. In der Bretagne kennt, schätz und kultiviert man weitere Arten zu Speisezwecken.


Kieselalgen (Chrysophyta)

Diatomeen oder Kieselalgen, von denen man ca. 6000 Arten kennt, haben eine Besonderheit. Ihre Zellwand aus Pektin ist durch Kieselsäureeinlagerungen verstärkt und bildet einen dauerhaften, glasklaren und durchsichtigen Panzer. Die mikroskopisch kleinen, einzelligen Kieselalgen sind Hauptbestandteil des Phytoplanktons. Sie sind Grundlage der marinen Nahrungskette und damit vergleichbar mit den Grasweiden an Land.

Im Tertiär gab es Massenvorkommen an Kieselalgen, deren Skelette große Lagerstätten, die Diatomeenerde oder Kieselgur ausbildeten. Kieselgur (Siliciumdioxid) hat mikroskopisch feine Poren und findet technische Verwendung zur Filtration und Chromatographie. Es wird auch für Zahnfüllungen sowie zur Papier- und Farbenherstellung verwendet. Kieselgur ist ein Schleif- bzw. Poliermittel und wird im biologischen Pflanzenschutz verwendet, um Insekten und bestimmte Pilze durch ihre schmirgelnde Oberfläche abzuhalten. "Terra silicea", die gereinigte Kieselerde findet auch in der Kosmetik und als Nahrungsergänzungsmittel Verwendung.

Braunalgen (Phaeophyta)

Braunalgen sind die wohl auffälligsten Vertreter aller Algen und kommen vor allem an den Küsten gemäßigter und kalter Meere vor. In der Gezeitenzone und im vorgelagerten Flachwasserbereich bilden sie große und ausgedehnte Wälder aus Tangen. Sie geben zahllosen Kleinstlebewesen und Jungtieren Schutz und Nahrung und sind sehr bedeutsame Ökosysteme in sich. Die meisten Tange brauchen festen Untergrund zur Verankerung, es gibt aber auch frei treibende riesige Schwimmtange der Gattung Sargassum.

Man kennt keine einzelligen Braunalgen. Ihre meist in Blatt, Stiel und Haftorgan gegliederten Körper (Thalli) und ihre differenzierten Gewebestrukturen mit Festigungs- und Leitelementen erinnern bereits stark an Gefäßpflanzen. Die braune Farbe, die das Chlorophyll überdeckt ist das Fucoxanthin. Von den bezeichnenden Zellwandkohlehydraten der Braunalgen ist ein saures Polysaccharid, die Alginsäure von großer Bedeutung. Ihr Salz, das Alginat wird großtechnisch vor allem aus Arten der Gattungen Macrocystis, Laminaria, Ascophyllum und Fucus (s.o.) gewonnen. Alginat hat ein sehr hohes Wasserhaltevermögen. Es bildet glasklare Gallerten und dient in Pharmazie und Lebensmittelindustrie vielfältigen Zwecken, beispielsweise als Bindemittel und Emulgator.


Algen der Gattung Fucus (Bild, siehe oben) sind Ausgangsmaterial für Kosmetika zur Haut- und Haarpflege. Sie sind Bestandteil der Thalassotherapie. Aber auch zur inneren Anwendung bei gesundheitlichen Störungen werden Braunalgen verarbeitet und verwendet.


Verschiedene Braunalgen sind kulinarische Spezialitäten wie z.B. Hijiki, Kombu und Wakame.
Alle Tange dienten oder dienen an den Küsten der Gewinnung von nährstoffreichen Düngemitteln für die Landwirtschaft. Neuerdings werden Algenmehle auch als natürliche Wachstumsföderer in der Tiermast eingesetzt. Historisch ist dagegen ihre großtechnische Verwendung als Jodlieferanten.

Grünalgen (Chlorophyta)

Grasgrüne Algen, teils filigran gegliedert, teils in Strukturen, die Gräsern oder Wasserpflanzen ähneln, kennen wir alle aus Pfützen, Tümpeln, Flüssen und Seen, also aus Süßwasser überall und rings um uns herum.
Unter den arten- und formenreichen Grünalgen gibt es zahlreiche einzellige, aber auch viele höher organisierte Vertreter. Wie die höheren Pflanzen haben auch Grünalgen Chlorophyll a und b sowie Carotine. Sie bilden Zellwände aus Zellulose und Stärke als wichtigstes Speicherkohlenhydrat. Diese Gemeinsamkeiten sind Grund für die These, dass Grünalgen die Vorfahren aller Gefäßpflanzen sind. Etliche Grünalgen sind an das Landleben bereits angepasst. Sie wachsen an Baumstämmen und auf Steinen, können sich also vor Austrocknung schützen und Wasser aus der Luft aufnehmen. Andere Grünalgen leben in Symbiose mit niederen Tiere oder mit Pilzen.
Der Nutzen der Grünalgen für die Ernährung der Menschheit oder für medizinische und technische Zwecke ist noch Gegenstand der Erforschung. Einzelne Arten wie der Meeressalat der Gattung Ulva (Bild oben) dienen aber bereits heute kulinarischen Zwecken.

Algenschutz?

Algen sind Organismen, die alle Lebensräume besiedeln können. Man findet sie in den Ozeanen, in den Zonen ewigen Eises ebenso wie in trockenen Sandwüsten oder in heißen Quellen. Algen können eine sehr hohe Biomasseproduktion aufweisen, wenn Nährstoffe, Temperaturen und Licht im Optimum sind. Die Zuwachsraten von Algen sind mit die höchsten im Pflanzenreich. Die Größe bestimmter Algenarten kann sich mit der von Bäumen messen.
Man kennt und fürchtet die Algenblüte, eine Massenvermehrung im Sommer, die binnen kurzem überdüngte Seen in eine stinkende, grüne, teilweise sogar giftige Pampe verwandeln kann. Wenn diese Algen danach absterben und bakteriellem Abbau unterliegen, bringt der hohe Sauerstoffverbrauch diese Seen zum Umkippen.
Auch die geschätzen und vielfältig genutzten Tange haben enorme Wachstumsraten und produzieren in kürzester Zeit unglaubliche Tonnagen an Biomasse, die besonders an amerikanischen Küsten mit riesigen äßig abgesaugt und verarbeitet werden.
Und hier beginnt auch schon eines der Probleme. Es gibt kein Lebewesen, das nicht durch Raubbau und Übernutzung durch den Menschen entscheidend geschwächt oder gar ausgerottet werden könnte.
Hinzu kommt die Einleitung von Abwässern in Flüsse und das Meer. Dieser Eingriff führt zwar zu vermehrtem Algenwachstum, aber es dominieren nur einzelne Arten. Solche Algen sind für den Verzehr nicht mehr geeignet. Wertvolle Algen, die in sauberem, klarem, nährstoffärmerem Wasser wachsen oder deren Wachstum langsamer ist, unterliegen und sterben ab. Die Verseuchung der Küsten mit Erdöl oder die Einleitung von Giftstoffen treffen nicht nur Vögel, Fische und niedere Tiere tödlich, sondern auch deren Nahrungsgrundlage - die Algen.


Anmerkung
[1] Nach der Symbiontentheorie der Evolution sind die einfach gebauten Cyanobakterien (Blaualgen) als sogenannte Organellen in die späteren Algenzellen mit eingegangen. Sie wurden von den echten Pflanzenzellen einverleibt. Die Pflanzenzelle ist ein Sammelbecken verschiedener einstmals selbstständiger Bestandteile. In dieser Zellsymbiose stellen die Ur-Blaualgen, die zum Großteil aus Chlorophyll bestehen die Chloroplasten. Die Ur-Blaualgen sind also die Photosynthesekraftwerke (oder Chloroplasten) in den Zellen aller höheren

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Mehr zu kieselsäurehaltigen Pflanzen:
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