mini|Batrachospermum moniliforme, eine im Süßwasser lebende Rotalge mini|Kolonie der Grünalge Pediastrum (lichtmikroskopische Aufnahme) mini|Einige Arten von Kieselalgen mit variierender Größe, Form und Farbe (lichtmikroskopische Aufnahme)
Die Bezeichnung Alge (, ‚Tang‘) wird auf verschiedene eukaryotische Lebewesen angewendet, die zumeist im Wasser leben und Photosynthese betreiben. Dazu gehören auch zahlreiche photosynthetische Protisten. Algen stellen keine monophyletische Verwandtschaftsgruppe im Sinne der biologischen Systematik dar. Gleichwohl wird die Sammelbezeichnung „Alge“ auch in der Biologie verwendet.
Traditionell werden Cyanobakterien als „Blaualgen“ bezeichnet, da sie aufgrund von äußerlichen Ähnlichkeiten zunächst den Algen zugeordnet wurden. Als Bakterien gehören sie jedoch zu den Prokaryoten und sind Gegenstand der Bakteriologie. Sie werden nur aus historischen Gründen teilweise noch in der Botanik behandelt.
Zur Bezeichnung der Algenkunde werden zwei gleichbedeutende Fremdwörter verwendet: Algologie oder Phykologie (). Die Sektion Phykologie der Deutschen Botanischen Gesellschaft wählt jährlich eine Alge des Jahres.
Vielfalt der Algen Makroalgen und Mikroalgen Anhand ihrer Größe kann man Algen in zwei Gruppen einteilen. Als Mikroalgen werden mikroskopisch kleine Arten zusammengefasst, zu ihnen gehören insbesondere einzellige Formen. Die Makroalgen (Großalgen) sind dagegen mit bloßem Auge erkennbar, ihre Länge reicht von wenigen Millimetern bis zu 60 Metern. Die meisten Großalgen leben im Meer (Seetang). Im Süßwasser zählen beispielsweise die Armleuchteralgen zu den Makroalgen.
Lebensräume und Lebensweise mini|Trentepohlia aurea: eine weit verbreitete, orangerote Luftalge
Meeresalgen und Süßwasseralgen Man findet Algen hauptsächlich in den lichtdurchdrungenen Schichten der Meere und in allen Lebensräumen des Süßwassers. Im Wasser frei schwebende Algen bilden das Phytoplankton, den photoautotrophen Teil des Planktons. Auch das Phytobenthos, die „Pflanzen“ der Gewässerböden, wird hauptsächlich durch Algen gebildet. Als Tang bezeichnet man große Makroalgen, die teilweise ausgedehnte Tangwälder in den Küstenbereichen der Meere bilden.
Die Mikroalgen des Meeres sind in ihrer ökosystemaren Gesamtheit mixotroph. Sie betreiben zwar Photosynthese, beziehen jedoch ein Viertel ihrer Biomasse aus dem Verzehr von Bakterioplankton. Mixotrophie ist auch von vielen im Süßwasser vorkommenden, als Algen bezeichneten Protisten bekannt, etwa dem „Augentierchen“ Euglena.
Algen in weiteren Lebensräumen
Ein kleinerer Teil der Algen hat sich durch Anpassung an (temporäre) Trockenheit auf Lebensräume außerhalb von Wasserkörpern spezialisiert: Luftalgen (Aerophyten) wachsen auf exponierten Oberflächen wie Baumstämmen oder Felsen. Sie können diese oberflächlich bunt färben. Optional treten sie an ähnlichen Standorten auch als Endosymbiont in Flechten auf. Ein Beispiel ist die in Mitteleuropa häufige Gattung Trentepohlia. Bodenalgen (terrestrische Algen) leben auf oder in Böden. So ist etwa die Grünalge Fritschiella ein Vertreter der Bodenlebewesen. Schneealgen haben sich auf langsam abtauende Schneefelder in Gebirgen und Polarregionen spezialisiert und bilden dort im Sommer etwa das Phänomen des Blutschnees.
Symbiosen Insbesondere einzellige Algen gehen auch Symbiosen ein, zum Beispiel als Zooxanthellen in manchen Meerestieren, die dadurch unabhängig von äußerer Nahrungszufuhr werden oder einfach Tarnung erhalten. Am intensivsten gediehen ist die Symbiose zwischen Algen und Pilzen bei den Flechten. Diese stellen echte Doppelwesen dar, die gemeinsame Vermehrungsorgane ausbilden.
Morphologische Organisationsstufen mini|280px|Kokkale Grünalgen und Stäbchenbakterien (sekundärelektronenmikroskopische Aufnahme) mini|280px|Thallöser Riesentang: oben Phylloid, Mitte Cauloid, unten Rhizoid
Eine Organisationsstufe umfasst Gruppen von Algen mit gemeinsamen morphologischen Merkmalen der Individuen (etwa die äußere Zellbeschaffenheit oder die Zellanordnung bei Mehrzellern betreffend), unabhängig von ihrer tatsächlichen Verwandtschaft. Die Organisationsstufen wurden in der klassischen Systematik der Algen zur künstlichen Unterteilung der verschiedenen Klassen in Ordnungen genutzt.
Man unterscheidet zwischen folgenden Stufen (Auswahl): monadoide oder monadale Stufe: Algen, die hierzu gezählt werden, sind begeißelte Einzeller. Die monodale Stufe ist also den Flagellaten gleichzusetzen. Sie ist bei fast allen Gruppen der Algen vorhanden, sie fehlt nur bei den Rotalgen, Schmuckalgen und einigen Teilgruppen der Kieselalgen. rhizopodial oder amöboid: Es handelt sich um unbegeißelte, amöboide Einzeller, die keine Zellwand besitzen. Die Fortbewegung erfolgt kriechend durch Pseudopodien, also durch Ausstülpungen des Zellplasmas. Einige Gattungen der Goldbraunen Algen sind als Beispiel anzuführen. monadoide, koloniebildende Stufe: Es handelt sich um begeißelte Einzeller, die in einer Gallerte zusammengehalten werden und eine Zellkolonie bilden. Es besteht bereits eine Tendenz zur Zelldifferenzierung. Während Gonium sacculiferum noch aus vier gleichen „Chlamydomonas-ähnlichen“ Einzelzellen besteht, findet man bei Kolonien aus mehreren tausenden Zellen der Gattung Volvox bereits vegetative und Geschlechtszellen. capsal (kapsal, tetrasporal oder palmelloid): unbegeißelte Einzeller, die nach der Teilung von einer Gallerthülle zusammengehalten werden. Es entstehen Coenobien, Verbände aus eigenständigen Einzelzellen. Ein Beispiel ist Tetraspora. kokkal (coccal): Einzeller ohne Eigenbewegung (ohne Geißeln), die eine verdickte Zellwand besitzen. Die Algen der Gattung Chlorococcum (Grünalgen) besitzen im vegetativen Zustand keine Geißeln, die Organisationsstufe ist kokkal. Nur bei der Vermehrung werden begeißelte Einzeller, die Zoosporen, gebildet. Fast alle Kieselalgen, bei denen die Zellwand aus Siliziumdioxid („Kieselsäure“) besteht, zählen zu dieser Organisationsstufe. trichal: Algen dieser Stufe bilden mehrzellige, fadenförmige Vegetationskörper. Die einzelnen Zellen sind durch Zellwände voneinander getrennt. Die Zellfäden entstehen durch Zellteilungen in nur einer Ebene (also sozusagen eindimensional). Es können auch Verzweigungen gebildet werden. Die Schraubenalge sei als Beispiel genannt. thallös: Es wird durch Zellteilungen in verschiedenen Raumrichtungen (dreidimensional) ein Thallus gebildet. Dieser kann scheinbar in Gewebe unterteilt sein. Der Thallus vieler Braunalgen ist in Rhizoid (analog zu dem Wurzelgewebe), Cauloid (entspricht der Sprossachse) und Phylloid (blattähnlich) gegliedert. Thallöse Algen können große Vegetationskörper bilden. So hat der Riesentang eine Länge von bis zu 60 Meter. siphonal: Der Körper enthält viele Zellkerne, ist aber nicht durch Zellwände in Zellen untergliedert (Coenoblast). Er entsteht durch vielfache Kernteilungen in mehreren Raumebenen ohne Bildung trennender Wände. Der siphonale Thallus kann schlauch- oder blasenförmig oder, wie bei der Schirmalge, morphologisch in verschiedene Organe ausdifferenziert sein. Dabei erreicht etwa der im Mittelmeer eingeschleppte siphonale Tang Caulerpa taxifolia eine Höhe von 60 cm. In der Systematik wurden die Algen dieser Organisationsstufe früher als Siphonales zusammengefasst.
Die wichtigsten Gruppen der Algen mini|Mikroalge aus der Gruppe der Dinoflagellaten (Foto: Irina Moroz) Da die Algen keine natürliche Gruppe darstellen, folgt hier eine Aufstellung von Taxa, in denen Algen vorkommen (unvollständig):
Glaucophyta: einzellig oder kleine, undifferenzierte Zellkolonien, im Süßwasser Haptophyta: leben vor allem marin Schlundgeißler (Cryptista): meist einzellig, Meer- und Süßwasserbewohner Euglenozoa (Euglenophyta): bekannt ist das „Augentierchen“ Euglena Dinozoa (s. Dinoflagellaten), ca. 1100 Arten: braune (das grüne Chlorophyll wird durch rote Fucoxanthine überdeckt), einzellige, begeißelte Zellen mit einer seitlichen und einer basalen (am hinteren Pol) Geißel. Sie besitzen innerhalb der Zellmembran einen festen Zellulosepanzer. Sie leben marin oder limnisch. Viele haben spezielle Schwebeeinrichtungen. Raphidophyceae (Chloromonadophyceae): meist im Süßwasser vorkommend Chlorarachniophyta: marin, es gibt sechs bekannte Gattungen Gelbgrüne Algen (Xanthophyceae): leben nur im Süßwasser Goldalgen (Chrysophyta): selten marin, meist im Süßwasser vorkommend mit einer oder zwei apikalen (= an der Spitze sitzenden) Geißeln. Viele von ihnen bilden Kolonien. Kieselalgen (Bacillariophyta, auch Diatomeen genannt): vorwiegend im Meer lebend Braunalgen (Phaeophyta), ca. 1500 Arten: fast ausschließlich marin, kleine, zart gebaute, fädige, bis sehr große, außerordentlich widerstandsfähige, derbe Organismen. Rotalgen (Rhodophyta): vorwiegend in der Litoralzone des Meeres, auch in kalten sauberen Bächen Grünalgen (Chlorophyta), ca. 8000 Arten: Meer (2/5 aller Arten), Süßwasser (3/5 aller Arten) und auch landlebende Vertreter
In der klassischen Einteilung der Algen werden die Chloromonadophyta, Gelbgrünen Algen, Goldalgen, Kieselalgen und die Braunalgen als Klassen zu der Gruppe Heterokontophyta gestellt.
Taxa der phylogenetischen Systematik, in denen Algengruppen vorkommen: Excavata: Zu ihnen werden die Euglenozoa gestellt. Stramenopile (auch als Chromista bezeichnet): In dieser Gruppe werden die Haptophyta, Cryptophyta, Chlorarachniophyta und Heterokontophyta eingeordnet. Alveolata: Zu den Alveolata werden die Dinoflagellata gestellt. Archaeplastida: Die Grünalgen (Chlorophyta und Charophyta), die Glaucophyta und die Rotalgen werden zu den Archaeplastida zusammengefasst. Zu dieser Verwandtschaftsgruppe zählen außerdem die („höheren“) Pflanzen (Embryophyta).
Zahl der Arten Die Zahl der Algenarten ist unbekannt und kann nur geschätzt werden. Die einzelnen Schätzungen weichen stark voneinander ab und reichen von 30.000 bis zu mehr als einer Million Arten. Auch Schätzungen zur Zahl der Arten in bestimmten Regionen oder innerhalb einzelner Gruppen der Algen sind unsicher. Allein für Kieselalgen kamen mehrere Autoren auf hohe geschätzte Zahlen von mehr als 200.000 Arten.
Die Unsicherheit der Schätzungen beruht unter anderem darauf, dass verschiedene Ansichten darüber bestehen, welche Organismen zu den Algen zu zählen sind und wie Algenarten voneinander abzugrenzen sind. Eine Studie aus dem Jahr 2012 kam mit einem vorsichtigen, konservativen Ansatz auf eine geschätzte Gesamtzahl von 72.500 Algenarten. Bis zum Juni 2012 seien rund 44.000 Namen für Algenarten veröffentlicht und 33.248 von AlgaeBase erfasst worden.
Algen in den Weltmeeren In den Weltmeeren bildet sich Phytoplankton sehr gehäuft in der Arktis und in den küstennahen Schelfmeeren. Sehr wenig Phytoplankton gibt es im subtropischen Bereich. Ein Forschungsergebnis aus 2016 legt allerdings nahe, dass die Phytoplanktonaktivität im subtropischen Bereich viel höher als bislang vermutet ist. Der Anteil an Plankton lässt sich durch Satellitenaufnahmen mit Spezialkameras aus dem Weltraum abschätzen. Die Algen des Phytoplanktons sind zwischen einem tausendstel Millimeter und einem halben Millimeter groß. Winzige Planktontierchen (Zooplankton) fressen in den Weltmeeren die Algen. Ein großer Teil der Algen stirbt ab und sinkt zusammen mit den Ausscheidungen des Zooplanktons als Meeresschnee auf den Meeresgrund.
mini|Video: Photosynthese der Algen