Diatomeeën

Diatomeeën
Fossiel voorkomen: Vroeg-Krijt – heden
Verschillende soorten diatomeeën, afkomstig uit Antarctica, onder de microscoop
Taxonomische indeling
Domein:Eukaryota (Eukaryoten)
Clade:SAR-clade
Clade:Stramenopila
Stam:Heterokontophyta (Ochrophyta)
Klasse
Diatomeae
Dumortier, 1821
Synoniemen
  • Bacillariophyta (Haeckel, 1878)
  • Bacillariophyceae (Dangeard, 1933)
Afbeeldingen op Wikimedia Commons
Portaal  Portaalicoon   Biologie
Odontella aurita onder de microscoop

Diatomeeën (Diatomeae of Bacillariophyta), ook wel kiezelwieren genoemd vormen een grote en ecologisch cruciale groep eencellige algen die wereldwijd voorkomen in zowel de zee als zoetwatermilieus. Ze worden gekenmerkt door hun unieke celwand, het frustule, dat bestaat uit twee in elkaar passende helften van siliciumdioxide (SiO2). Deze complex gevormde, vaak symmetrische structuren vertonen een grote variatie in morfologie en spelen een belangrijke rol in taxonomie en identificatie. Diatomeeën behoren tot de Stramenopila en zijn evolutionair verwant aan de bruinwieren en goudwieren.

Ecologisch gezien behoren diatomeeën tot de belangrijkste primaire producenten op aarde. Door fotosynthese dragen zij bij aan de wereldwijde koolstoffixatie en zuurstofproductie, met een aandeel (zo'n 40%) dat wordt vergeleken met dat van tropische regenwouden. Ze vormen de basis van veel aquatische voedselketens en zijn gevoelig voor veranderingen in nutriënten, licht en temperatuur, waardoor ze vaak worden gebruikt als bio-indicatoren voor waterkwaliteit en milieuveranderingen.

Diatomeeën hebben geologische belang en kennen enkele toepassingen. Na afsterven zinkt de siliciumrijke celwand naar de bodem waardoor diatomeeënaarde gevormd kan worden, een sediment dat wordt gebruikt als filtermateriaal, absorptiemateriaal en milieuvriendelijk insecticide. Fossiele diatomeeën bieden informatie over historische klimaatomstandigheden en kunnen helpen de leefomgeving te reconstrueren. Sommige soorten worden als modelorganisme gebruikt in de ecologie.

Taxonomie

De taxonomische indeling van de diatomeeën kent een lange geschiedenis en is, mede door de opkomst van moleculair genetisch onderzoek, nog steeds in beweging. In 2026 is een nieuwe indeling voorgesteld die gebaseerd is op decennia van fylogenetisch onderzoek. Deze classificatie verdeelt de diatomeeën in 431 geslachten, 68 families, 44 orden en 10 klassen. Zeven klassen, 13 orden, drie families en één geslacht worden daarin als nieuw voorgesteld.

Lijst van ordes, auteurs en aantal soorten

Morfologie

Kiezelwieren hebben een exoskelet (uitwendig kiezelskelet) dat uit twee helften bestaat, die als doos en deksel in elkaar passen. Een van de helften heeft een spleet (rafe), waardoor het kiezelwier voedingsstoffen uit zijn milieu opneemt en afvalstoffen van zijn stofwisseling afscheidt. Diatomeeën hebben een enigszins bruingroene kleur, omdat de groene kleur van het chlorofyl door andere kleurstoffen wordt gemaskeerd.

Voortplanting

De voortplanting geschiedt vooral langs vegetatieve weg, door celdeling. De skelethelft afkomstig van de moedercel is daarbij altijd de buitenste schil. Dit heeft tot gevolg dat de dochtercel die uit de grootste skelethelft is ontstaan uiteindelijk even groot zal worden als de moedercel, maar dat de dochtercel die uit de kleinere schil ontstaat iets kleiner zal blijven. Op den duur zouden sommige cellen daardoor alsmaar kleiner worden, maar dat wordt voorkomen doordat af en toe een fase van geslachtelijke voortplanting wordt ingelast, waarbij de daaruit voortkomende cellen weer de maximale grootte kunnen bereiken. Zodra er voldoende voedingsstoffen in het water aanwezig zijn, kunnen diatomeeën zich snel vermenigvuldigen. Er wordt dan van diatomeeënbloei gesproken.

Diatomeeën als voedselbron

Diatomeeën zijn, net als planten, fotoautotroof. Dat wil zeggen dat ze voor hun organische voedingsstoffen zelfvoorzienend zijn. Ze staan als producenten aan het begin van de voedselketen, en zorgen voor ongeveer de helft van de primaire productie in de oceanen.

Toepassing als bio-indicator voor waterkwaliteit

De meeste wateren in Nederland zijn sterk beïnvloed door menselijke activiteiten. Beken dreigen te verdrogen en veel wateren zijn vervuild met organisch materiaaal (mest) en/of hebben te maken met verzuring. Kiezelalgen zijn uitstekend geschikt voor het analyseren en waarderen van de waterkwaliteit.

  • Kiezelwieren zijn talrijk en in ieder watertype aanwezig.
  • Kiezelwieren zijn gemakkelijk te verzamelen, ze vergen daarvoor geen specialistische apparatuur en deskundigheid.
  • Diverse soorten kiezelwier zijn kenmerkend voor milieufactoren als zuurgraad (pH), zuurstofconcentratie, zoutgehalte, waterdiepte, concentraties voedingsstoffen (nutriënten) en aanwezigheid van hoge concentraties organische stof.
  • Het is dankzij uitgebreid onderzoek en documentatie mogelijk de afzonderlijke soorten op naam te brengen (determineren).
  • Dankzij de aanwezigheid van pantsers van silicium zijn kiezelwieren niet onderhevig aan bederf en kunnen daarom als (microscopisch) preparaat gearchiveerd worden voor nader vergelijkend onderzoek.

Diatomeeënaarde als grondstof

Onder gunstige omstandigheden kunnen de exoskeletten van afgestorven kiezelwieren zich ophopen tot zogenaamd 'diatomeeënslik', ook diatomeeënmat genoemd. Dit slik kan zowel in zee (marien) als in zoet water (lacustrien) worden afgezet. Diatomeeënslik is ook uit afzettingslagen in de diepzee bekend. Boven de grondwaterspiegel kan uit dit slik, door ontwatering en compactie, diatomeeënaarde ontstaan.

Diatomeeën in paleo-ecologisch onderzoek en de geologie

Omdat diatomeeën goede milieu-indicatoren zijn en snel reageren op milieuveranderingen, worden fossiele diatomeeën veel gebruikt bij paleo-ecologisch onderzoek. Milieureconstructies die werden gebruikt voor het tekenen van de geologische kaart van Nederland, zijn gebaseerd op onderzoek aan afzettingen van diatomeeën uit het Holoceen en het Laat Pleistoceen.

Fossiele overblijfselen tonen aan dat diatomeeën sinds het Jura-tijdperk overvloedig op aarde aanwezig zijn. Mogelijkerwijs is de uitstervingscatastrofe aan het eind van het voorafgaande Perm-tijdvak, een belangrijke factor geweest bij de opkomst van deze organismen.

Mogelijke toepassingen in de scheikunde

Diatomeeën staan in de belangstelling bij chemici. Ze bouwen hun siliciumhoudende skelet mede met behulp van enzymen en andere eiwitten, op een manier die veel nauwkeuriger gereguleerd is dan de industriële synthese van siliciumhoudende organische materialen (siliconen). Bovendien vinden de natuurlijke, biochemische reacties, dankzij de natuurlijke enzymwerking in de kiezelwieren, plaats onder "normale" temperatuur, druk en pH, terwijl de industriële synthese plaatsvindt bij hoge temperaturen, hoge druk, en zeer hoge of juist lage pH-waarden. Scheikundigen kunnen de biochemische processen die diatomeeën gebruiken nog niet reproduceren in het laboratorium.

Toepassingen in de gerechtelijke geneeskunde

In de forensische geneeskunde wordt de aanwezigheid van diatomeeën in de luchtwegen gebruikt als indicatie voor dood door verdrinking.

Wikispecies heeft een pagina over Bacillariophyta.
Zie de categorie Diatomeeën van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.