Chaetoceros

Chaetoceros ist wahrscheinlich die größte Gattung mariner planktonischer Diatomeen (Kieselalgen) mit etwa 400 beschriebenen Arten (Spezies), wobei allerdings viele dieser Beschreibungen inzwischen nicht mehr gültig sind. Es ist oft sehr schwierig, zwischen verschiedenen Chaetoceros-Arten zu unterscheiden. Es wurden mehrere Versuche unternommen, diese große Gattung in Untergattungen zu strukturieren. Diese Arbeit ist aber noch im Gange, wie die unterschiedlichen Systematiken der einschlägigen Datenbanken zeigen, etwa AlgaeBase, ITIS, WoRMS oder NCBI.

Chaetoceros ist in erster Linie eine marine Gattung, aber es gibt auch Berichte über Arten in den Binnengewässern der Vereinigten Staaten. Lange Zeit hatte sich die Forschung hauptsächlich auf boreale Gebiete konzentriert. Die Gattung ist kosmopolitisch, so dass viele tropische Arten früher noch unbekannt blieben. Seit etwa fünf bis zehn Jahren hat die Forschung begonnen, dieses Defizit zu beheben, beispielsweise durch die Arbeiten von Li und Kollegen (2017), Chen und Kollegen (2018), sowie Xu und Kollegen (2018/19).

Die Gattung Chaetoceros wurde erstmals 1844 von Ehrenberg beschrieben. Chaetoceros ist die Typusgattung ihrer Familie Chaetocerotaceae.

Über diese rezenten Vertreter hinaus sind eine Reihe fossiler Belege bekannt, insbesondere aus dem Quartär. Offenbar existiert die Gattung aber bereits seit mindestens 48,6 Millionen Jahren.Paleobiology Database: †Chaetoceros Ehrenberg 1844 (diatoms), PaleoDB taxon Nr.: 82150, auf fossilworks.org

Beschreibung Die Einzelzellen der Chaetoceros-Kieselalgen sind bipolar zentrisch aufgebaut, was sie als Kieselalgen der Gruppe „Centrales“ klassifiziert. Meist (Stand 4. August 2021) werden (wie beispielsweise bei WoRMS) diese als veraltete Bezeichnung der Coscinodiscophyceae aufgefasst, mit der Gattung Chaetoceros, ihrer Familie Chaetocerotaceae und ihrer Ordnung Chaetocerotales (alias Chaetocerotanae) darin. Andere Quellen (wie AlgaeBase) stellen diese Ordnung aber in ein eigenes Taxon Chaetocerotophycidae, abgetrennt von den Coscinodiscophyceae.

Die Form der Einzelzellen ist zylindrisch mit einer ovalen oder kreisförmigen Basis. Als Kieselalgen ist ihre Morphologie gekennzeichnet durch einen Cingulum (Cingulum, auf: diatoms.org) und zwei Valven (en. ,Valve, auf: diatoms.org siehe Kieselalgen §Morphologie), genannt Epitheka und Hypotheka. Das Cingulum ist mehr oder weniger stark entwickelt. Es gibt Ecken oder Spitzen (Apices, sing. Apex), von denen unterschiedlich dicke Fortsätze ausgehen, die Setae („Stacheln“ oder „Borsten“) genannt werden.

Sie besitzen eine aus Kieselsäure bestehende Zellwand (Frustel, ), von der aus lange, dünne Fortsätze (sog. Setae, „Stacheln“ oder „Borsten“) sich nach außen erstrecken.

Es gibt zwar einzellige, nicht koloniebildende („solitäre“) Arten, beispielsweise in der Monterey Bay, bei den meisten Arten verbinden die Setae die Zellen miteinander und bilden so eine Zellkolonie. Diese Zellkolonien haben die Form von Ketten, die gewunden, gerade oder gekrümmt sind. Bei diesen koloniebildenden Arten unterscheidet man zwischen den terminalen Setae, die aus der jeweils letzten Schale der kettenförmigen Kolonie austreten, und den interkalaren Setae, d. h. den Setae der inneren Schalen, die sich kreuzen und/oder an einem bestimmten Punkt miteinander verschmelzen. Bei einigen Arten (C. compressus, C. diversus, C. messanensis) finden sich spezialisierte interkalare Setae, die sich in Größe und Form von den anderen Setae derselben Kolonie unterscheiden.

Die Größe einer Einzelzelle kann von weniger als 10 µm bis 50 µm reichen. Einige Arten bilden Ruheformen () und/oder Auxosporen.

Die Zellen enthalten einen, zwei oder mehr Chloroplasten. Die Chloroplasten scheinen in der Gürtelansicht (Cingulumansicht, en. Girdle view, auf: diatoms.org) viereckig und in der Valvenansicht (en. Valve view, auf: diatoms.org) elliptisch oder kreisförmig zu sein.

Eine Öffnung (en. : in der Medizin und Morphologie eine Öffnung), die in Größe und Form variiert und von den Schalenflächen und dem proximalen Teil der Setae begrenzt wird, trennt die Zellen innerhalb der Kette einer Kolonie.

Die Schalenoberfläche weist im Allgemeinen radiale Rippen auf, die von einem zentralen hyalinen (durchsichtigen) Ring (Annulus, auf: diatoms.org) ausgehen. Eine Rimoportula,Rimoportula, auf: diatoms.org. Zitat: „Eine Rimoportula ist ein röhrenförmiger Fortsatz im Gehäuse einiger Diatomeen. Auf der Innenseite des Gehäuses hat die Rimoportula-Öffnung die Form eines Lippenpaares. Auf der Außenseite des Ventils kann die Rimoportula-Öffnung eine einfache, runde Öffnung an der Schalenoberfläche sein, oder sie kann eine Röhre sein, die sich aus dem Schalengehäuse heraus erstreckt. Die Pluralform ist Rimoportulae.“ sofern vorhanden hat in der Regel eine kurze äußere Röhre. Die Setae haben eine variable Struktur oder Ornamentierung, die oft aus Reihen von Stacheln oder Poren unterschiedlicher Größe besteht.

Etymologie Der Gattungsname Chaetoceros kommt aus dem Altgriechischen und setzt sich zusammen aus und Siehe Wiktionary :wikt:en:chaeta, :wikt:en:κέρας

Der Name wurde ursprünglich als feminin angedacht (Ehrenberg 1844), dann als Neutrum und schließlich als maskulin (Van Landingham 1968). Wie alle Gattungen mit dem Suffix „-ceros“ wird auch diese hier wie in der AlgaeBase als maskulin behandelt. In Übereinstimmung mit dem Kodex werden Gattungen mit dem Suffix jedoch als Neutrum behandelt. (M. D. Guiry, 9. September 2012)

Vorkommen Die verschiedenen Arten von Chaetoceros sind häufig dominante Bestandteile der Phytoplankton-Gemeinschaft mit kosmopolitischer (weltweiter) Verbreitung in allen Weltmeeren. Die Bandbreite ihres Vorkommens beträgt:OBIS: Chaetoceros C.G. Ehrenberg, 1844, Ocean Biogeographic Information System. 2012, aktualisiert 2021.

Ungefähre Bandbreite des Vorkommens von Chaetoceros-Arten Tiefe (m) 0 - 470 Temperaturbereich (°C) -2 - 30 Nitrat (μmol/L) 0,05 - 34 Salzgehalt (PSU) 20 - 37 Phosphat (μmol/L) 0,05 - 2 Silikat (μmol/L) 0,6 - 93

Nutzen Wegen der hohen Wachstumsraten und der hohen Lipidkonzentrationen wurde die Nutzbarkeit von Chaetoceros-Arten bzw. -Stämmen als Biokraftstoff-Produzent in Forschungsarbeiten geprüft.

Studien deuten darauf hin, dass Chaetoceros-Kolonien eine wichtige Nahrungsquelle in der Wassersäule und ein wichtiger Kohlenstofflieferant für die benthische Umwelt sind. Im Nordwasser, das sich in der nördlichen Baffin Bay befindet, trägt Chaetoceros Berichten zufolge etwa 91 % der gesamten Phytoplanktonmasse bei und ist damit ein wichtiger Primärproduzent in diesem Gebiet und trägt auch zur Sauerstoffproduktion im Nordwasser bei. Insgesamt trägt Phytoplankton zu über der Hälfte der Sauerstoffproduktion der Erde bei.National Geographic: , Resource Library

Algenblüten Es wurde berichtet, dass durch Chaetoceros-Arten hervorgerufene Algenblüten Konzentrationen von 30.100 Zellen/ml erreichen und mehrere Monate überdauern können. Die Blüten können deshalb so lange überdauern, weil die Individuen auch bei niedrigen Nährstoffwerten überleben können. Wenn sie in großen Mengen vorkommen, können Arten mit größeren, dickeren Stacheln die Kiemen tierischer Organismen beschädigen. Im Grunde hilft diese defensive Eigenschaft diesen Kieselalgen, Räubern zu entkommen, was aber wiederum den „Erfolg“ der Blüte weiter fördern kann.

Fossiler Beleg Über die rezenten Vertreter hinaus sind fossilen Belege bekannt, unter anderem: postglazial aus dem Arkonabecken in der Ostsee zwischen Kap Arkona auf Rügen und Sydsverige (Südschweden)Paleobiology Database: Core 202170 (Unit F - lower), Arkona Basin, Baltic Sea (Holocene of Sweden), auf fossilworks.org aus dem Quartär von SchwedenPer Sandgren, Ian F. Snowball, Dan Hammarlund, Jan Risberg: Stratigraphic evidence for a high marineshore-line during the Late Weichselian deglaciation on the Kullen Peninsula, southern Sweden, in: Journal of Quaternary Science (JQS), Band 14, Nr. 3, 1999, S. 223–237, ISSN 0267-8179 aus dem Quartär vom Asowschen Meer (östlich der Krim-Halbinsel)Gennady Matishov, Galina Vitalievna Kovaleva, Elena Novenko, Kristina Krasnorutskaya, Vladimir Pol: Paleogeography of the Sea of Azov region in the Late Holocene (reconstruction by diatom and pollen data from marine sediments), Quaternary International, Band 284, 2013, S. 123–131. Insbes. Fig. 4 aus dem Lutetium des Eozäns vor 48.6-40.4 Millionen Jahren von der Ilpinski-HalbinselOtto Henne-Am Rhyn: Ilpinski, Cap der Südk. des asiat. Russland, in: Ritter’s geographisch-statistisches Lexikon über die Erdteile, Länder, Meere, Buchten, Häfen, Seen, Flüsse, Inseln, Gebirge, Staaten, Städte, Flecken, Dörfer, Weiler, Bäder, Bergwerke, Kanäle etc., 6. Auflage, Band 1, Otto Wigand Verlag, Leipzig, 1874; S. 696 (rechte Spalte), via: Bayerische Staatsbibliothek (BSB) (, ) im Nordosten von Kamtschatka, Russland.Paleobiology Database: Il’pinskii Peninsula (Eocene of Russian Federation), auf fossilworks.org

Ruheformen () von Chaetoceros werden sogar in Sedimenten aus der Kreidezeit erfolgreich als Proxy eingesetzt.Jakub Witkowski: From museum drawers to ocean drilling: Fenneria gen. nov. (Bacillariophyta) offers new insights into Eocene marine diatom biostratigraphy and palaeobiogeography, in: Acta Geologica Polonica, Band 68 Nr. 1, S. 53–88, Abstract, ResearchGateA. Davies, A. E. S. Kemp, J. Pike: Late Cretaceous seasonal ocean variability from the Arctic. In: Nature, Band 460, 2009, S. 254–259

Arten (Auswahl) mini|hochkant=1.2|LM-Aufnahme von C. elegans et al. Stamm YL7.(A): Kettenkolonie mit Divergenz (Auseinanderstreben) der Setae an beiden Enden.(B): Einzelne (solitäre) Zelle.(C): Kette, die große Öffnungen und Chloroplasten zeigt.(D): Ende der Kette. Die Pfeile zeigen auf Einschnürungen zwischen Mantel und Gürtel, die Pfeilspitzen auf die V-förmige Ausstülpung in der Mitte der Endschale.Balken: 50 µm in (A, B); 20 µm in Anbei eine Auswahl der Arten in der Gattung Chaetoceros (Stand 3. August 2021) nach AlgaeBase,AlgaeBase: Chaetoceros Ehrenberg, 1844 ITIS,ITIS: Chaetoceros Ehrenberg OBIS, WoRMS,WoRMS: Chaetoceros C.G. Ehrenberg, 1844 NCBINCBI: Chaetoceros Ehrenberg, 1844 Ehrenberg 1844 (genus); graphisch: Chaetoceros, auf: Lifemap, NCBI Version. und Nordic Microalgae;Nordic Microalgae: Chaetoceros Ehrenb., auf: Nordic Microalgae and aquatic protozoa, Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SMHI) die Einteilung in Untergattungen folgt im Wesentlichen ITIS, ggf. Yamazi (1958) und Xu et al, (2018, 2019) und Hernández-Becerril (1999).

Gattung Chaetoceros , 1844 ohne zugewiesene Untergattung Chaetoceros bacteriastrius (A) Chaetoceros bacteriastroides , 1907(AIW) Chaetoceros brevis , 1895(AINOWµ) – syn. Chaetoceros hiemale , 1900(W) Chaetoceros bulbosus in , 1928(AIW) Chaetoceros chunii , 1905(AI) Chaetoceros circinalis , 1998(ANOWµ) Chaetoceros contortus 1895(AINµ)NCBI: Chaetoceros contortus F. Schuett 1895 (species) Chaetoceros contortus var. contortus(N) Chaetoceros crinitus , 1895(AIOWµ) Chaetoceros curvatus , 1886(AIOW) Chaetoceros denticulatus , 1864(AIO) – syn. Chaetoceros denticulata(W) Chaetoceros elegans , 2017(AN)Li et al. (2017): Fig. 4, doi:10.1371/journal.pone.0168887.g004.NCBI: Chaetoceros elegans Li, Boonprakob, Moestrup & Lundholm 2017 (species) Chaetoceros elmorei 1914(AI)

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