Au sein du groupe des algues, il y a microalgues, organismes aquatiques et unicellulaires parmi lesquels les diatomées. Ces microalgues peuvent être planctoniques, c’est-à-dire libres, ou former des colonies. Avec une distribution cosmopolite, sa présence s'étend des océans aux eaux douces et aux sols humides dans presque tous les coins de la planète.
Les diatomées sont particulièrement importantes d’un point de vue écologique, car elles jouent un rôle crucial dans la production primaire et dans le cycle du carbone. Dans cet article, nous explorerons en détail leurs principales caractéristiques, leur importance dans les écosystèmes aquatiques, leur mode de nourriture et leur cycle de reproduction sexuée et asexuée.
Caractéristiques principales
Les diatomées font partie intégrante de phytoplancton, une communauté d'organismes qui flottent dans les plans d'eau et sont responsables d'une grande partie de la photosynthèse mondiale. Leur origine remonte à la période jurassique, elles font donc partie de l'un des groupes de microalgues les plus anciens, avec plus de 100.000 espèces décrit, à la fois vivant et éteint.
Une caractéristique unique des diatomées est la frustrer, une structure externe rigide composée de silice (dioxyde de silicium). Le frustule est en forme de boîte et comporte deux parties : la partie supérieure est appelée épithèque et le bas hypothèque. Cette conception leur confère une grande résistance structurelle et la décoration des frustules varie selon les espèces, constituant un outil clé pour leur classification et leur étude.
Selon la structure de leurs frustules, les diatomées sont divisées en deux grands groupes :
- Diatomées centrales: Ils ont une symétrie radiale et prédominent dans les milieux marins.
- diatomées pennées: Ils ont une symétrie bilatérale et se trouvent principalement dans les eaux douces.
En raison de leur capacité photosynthétique, les diatomées sont des organismes eucaryotes essentiel à la production primaire des écosystèmes aquatiques. Ils contribuent environ à 45% de la production primaire dans les océans, ce qui en fait un pilier fondamental du cycle des nutriments dans ces écosystèmes.
Nutrition diatomée
Les diatomées sont autotrophes et ils utilisent la lumière du soleil pour effectuer la photosynthèse, un processus par lequel ils convertissent la lumière en énergie chimique, stockée sous forme de glucose. Pour mener à bien ce processus, les diatomées ont besoin de nutriments essentiels tels que azote, phosphore y silicium, cette dernière étant clé pour la formation de ses frustules. En fait, la disponibilité du silicium dans l’environnement peut influencer directement sa croissance et sa distribution.
Les pigments que les diatomées utilisent pour capter la lumière du soleil sont principalement clorofila et les caroténoïdes, parmi lesquels se distingue la fucoxanthine :
Chlorophylle
Les diatomées possèdent deux types de chlorophylle : Chlorophylle a y Chlorophylle c. La chlorophylle a est le pigment principal qui participe directement à la photosynthèse, tandis que la chlorophylle c agit comme un pigment accessoire pour compléter l'absorption de l'énergie lumineuse.
Caroténoïdes
Caroténoïdes, tels que fucoxanthine, sont responsables de la capture de la lumière à différentes longueurs d'onde, ce qui permet aux diatomées d'effectuer la photosynthèse dans des conditions de faible intensité lumineuse. Ce pigment donne également aux diatomées leur couleur brun doré caractéristique.
Reproduction de diatomées
Les diatomées ont deux mécanismes de reproduction : asexué et l' sexuel, en fonction des conditions environnementales et de la taille des cellules.
Reproduction asexuée
La méthode de reproduction asexuée la plus courante est mitose. Ce processus consiste en la division d'une cellule mère en deux cellules filles identiques. Chaque cellule fille hérite d'une partie du frustule (l'épithèque ou hypothèque). La cellule fille qui reçoit l'hypothèque doit former une nouvelle épithèque, mais celle-ci sera légèrement plus petite que l'originale. À chaque génération, les diatomées ont tendance à diminuer en taille.
Reproduction sexuée
Lorsque les diatomées atteignent une taille critique en raison de la reproduction asexuée, le processus de reproduction sexuée est déclenché. Au cours de ce processus, des divisions sont effectuées méiotique qui aboutissent à la formation de gamètes haploïdes. Les gamètes fusionnent pour former un zygote, qui à son tour génère un auxospore, une structure spécialisée qui permet de restaurer la taille originale des cellules et de survivre dans des conditions environnementales extrêmes.
Ecologie et floraison des diatomées
Les diatomées jouent un rôle essentiel dans la régulation du climat mondial en raison de leur capacité à fixer le carbone. Durant la photosynthèse, ils capturent de grandes quantités de dioxyde de carbone (CO2), qui sont ensuite transportés vers le fond océanique lorsque les cellules meurent, contribuant ainsi à la atténuation du changement climatique.
Les fleurs de diatomées, connues sous le nom de affleurements, se produisent lorsque les conditions environnementales favorisent leur croissance massive. Ces proliférations se produisent souvent dans des zones où une grande quantité de nutriments, tels que l'azote et le phosphore, sont disponibles. Une floraison excessive peut entraîner la formation de marées rouges, phénomènes qui dans certains cas peuvent être nocifs en raison de la production de toxines telles que acide domoico, qui affecte les chaînes alimentaires et peut être dangereux pour l’homme.
D’autre part, les diatomées étant sensibles aux changements des conditions environnementales, ces microalgues sont utilisées comme bioindicateurs dans les études de qualité de l'eau et évaluer l'acidification, la contamination et d'autres facteurs du milieu aquatique.
Importance de la terre de diatomées
Un produit dérivé des diatomées est la terre de diatomées, un matériau composé de frustules fossilisés. Cette poudre blanche est largement utilisée dans agriculture comme engrais, grâce à sa forte teneur en silice qui améliore la santé des sols. De plus, il agit comme un insecticide naturel, puisque sa structure abrasive déshydrate et endommage les insectes en perçant leurs exosquelettes.
La terre de diatomées a également de multiples applications industrielles. Il est utilisé dans la fabrication de peintures, d'abrasifs doux et d'isolants thermiques, comme support dans les processus de filtration et même comme stabilisant dans la fabrication de dynamite, en raison de sa capacité à absorber des liquides, comme la nitroglycérine.
Enfin, grâce à ses propriétés physiques uniques, la terre de diatomées est utilisée dans les produits d'hygiène personnelle, tels que les gommages et les dentifrices, en raison de sa capacité abrasive légère mais efficace.
Bref, les diatomées sont des organismes fondamentaux tant dans l’écologie globale que dans la vie quotidienne des humains, notamment pour leur contribution à la production d’oxygène et leur rôle dans l’atténuation du changement climatique. De plus, leurs applications industrielles et agricoles en font une ressource précieuse.