Anmerkungen zur Kolonienbildung bei Diatoma tenuis und Diatoma vulgaris
Die Kolonienbildung bei Diatoma tenuis und Diatoma vulgaris stellen umfangreiche Themen dar und sollen hier nur kurz erwähnt werden. Dazu wurden Veröffentlichungen eingereicht.
Diatoma tenuis
Diatoma tenuis kann in der Form längerer Ketten und sternförmiger Strukturen vorkommen, wobei bis zu
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vier solche sternförmigen Gebilde verbunden sein können. Daneben treten auch Übergangsformen auf. In Kultur wurden ausschließlich sternförmige und verkettete sternförmige Kolonien beobachtet. Links sind nochmals Bilder aus den Kulturen gezeigt.
Ein einfacher Stern aus drei Diatomeen scheint sich bezüglich der Verbindungsstellen auf den ersten Blick nicht von Asterionella formosa zu unterscheiden, aber bei zwei verbundenen Sternen wird deutlich, dass die Verbindungspunkte der Diatomeen in den Ketten nicht grundsätzlich am selben Apex liegen (siehe Bild unten). Die beiden Diatomeen, welche die beiden sternförmigen Strukturen verbinden, besitzen ihre Verbindungen jeweils an diagonal gegenüberstehenden Stellen. Die Bildungsgesetze müssen dem Rechnung tragen und ermöglichen, dass sich die typischen Formen aus einfachen und verketteten Sternen immer wieder reproduzieren.
Für den Strukturerhalt über die Generationen hinweg muss auch das Brechen der Ketten geeignet erfolgen. Es erfolgt fast immer ohne äußere Kräfte spontan und nur an den Verbindungsstellen der sternförmigen Unterstrukturen, so dass immer wieder sternförmige Bruchstücke entstehen.
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Übergangsformen entstehen zwischen vollendeten verketteten sternförmigen Strukturen. Am Anfang der Seite sind zwei Beispiele solcher Formen gezeigt. Im Beispiel links sind zwei Aufspaltungen bei den fast fertig entwickelten Diatomeen erforderlich, damit eine Kolonie aus zwei sternförmigen Strukturen entsteht. Im Beispiel rechts daneben ist es nur eine. In der Phase des exponentiellen Wachstums ist der Anteil der Übergangsformen gering, was durch eine ausreichende Synchronizität der Teilungen erklärt werden kann.
Das Video links zeigt in 3600-fachem Zeitraffer die vegetative Vermehrung in einer Kultur geringer Dichte.
Die asymptotisch erreichten Winkel zwischen benachbarten Diatomeen liegen bei 120° und streuen bei Weitem nicht so stark wie von Asterionella formosa. Diese hohe Symmetrie verleiht ihnen trotz der geringen Anzahl von Diatomeen im Stern eine geringe Sinkgeschwindigkeit. Der Einfluss der Asymmetrie auf die Sinkgeschwindigkeit kann grob abgeschätzt werden. Wesentlich ist weiterhin, dass die Öffnung der Winkel schnell im Vergleich zur Generationsdauer geschieht, damit günstige Bedingungen über längere Zeit vorliegen.
Eine Untersuchung der Musterbildung bei Diatoma tenuis einschließlich des Zeitverhaltens der Kolonienbildung wurde unter dem Titel „Colony and Pattern Formation in Diatoma tenuis“ für das folgende Buch eingereicht:
Chain Diatoms [DCHN, Volume in the series: Diatoms: Biology & Applications, series editors: Richard Gordon & Joseph Seckbach, in preparation]” Tiffany, M. and Ghobara, M. (eds.) (2024).
Diatoma vulgaris
Die unten links nochmals gezeigte Bildergalerie von Diatoma vulgaris zeigt lange zick-zack-förmige Kolonien. Die Verbindungsstellen liegen an wechselnden Stellen der Diatomeen. Der Entdecker der Art, Bory de Saint-Vincent (siehe seine Zeichnung unten rechts) schrieb sinngemäß, er könne darin keine Ordnungsstruktur erkennen.
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Dennoch gelingt es, Regeln für die Strukturbildung zu finden, die jedoch auch einen stochastischen Anteil
besitzen. Eine Übereinstimmung mit einer deterministischen Näherung findet man nur über Längen in der Größenordnung von 20 bis 30 Diatomeen. Begrenzend für die Beobachtbarkeit der deterministischen Näherung sind ferner Abweichungen von der Synchronizität der Zellteilungen.
Die Öffnung der Diatomeen nach der Teilung zu einer V-förmigen Struktur beginnt wie bei allen beobachteten Spezies, die zick-zack-förmige oder sternförmige Ketten bilden, mit einem plötzlichen Aufklappen. Ein Beispiel einer Kette in Teilung ist links in 4500-fachem Zeitraffer zu sehen.
Falls Sie an diesen Untersuchungen interessiert sind, möchte ich Sie auf folgende Veröffentlichung verweisen:
„Pattern Formation in Diatoma vulgaris Colonies: Observations and Description by a Lindenmayer-System“,
eingereicht für:
The Mathematical Biology of Diatoms [DMTH, Volume in the series: Diatoms: Biology& Applications, series editors: Richard Gordon & Joseph Seckbach, in press]. J.L. Pappas and R. Gordon, (eds.) Wiley-Scrivener, Beverly, Massachusetts, USA. (2023)
Falls Sie zu diesen Themen Fragen haben, wenden Sie sich bitte an mich.