Diatomeen, auch Kieselalgen genannt, sind eine Gruppe von mikroskopisch kleinen, einzelligen Algen, die zur Klasse der Bacillariophyceae innerhalb der Heterokontophyta gehören. Sie sind weltweit in nahezu allen aquatischen Lebensräumen verbreitet, sowohl im Süßwasser als auch im Salzwasser, und kommen zudem in feuchten terrestrischen Umgebungen vor. Mit mehr als 100.000 beschriebenen Arten zählen Diatomeen zu den artenreichsten Gruppen im Reich der Protisten. Sie spielen eine zentrale Rolle im ökologischen Gleichgewicht, insbesondere in der Primärproduktion und im globalen Kohlenstoffkreislauf.

Das charakteristischste Merkmal der Diatomeen ist ihre Zellwand, die als Frustel bezeichnet wird und aus Siliziumdioxid (Kieselsäure) besteht. Diese Frustel ist in zwei überlappende Hälften gegliedert, die wie eine Schachtel mit Deckel ineinandergreifen. Die äußere Hülle ist oft kunstvoll ornamentiert und weist eine große Vielfalt an Formen und Mustern auf, die nicht nur ästhetisch faszinierend, sondern auch für die taxonomische Bestimmung der Arten von Bedeutung sind. Die Silikathülle verleiht den Diatomeen Schutz vor mechanischen Beschädigungen und Fraßdruck, ist jedoch auch energetisch aufwendig in der Herstellung.

Diatomeen besitzen Chloroplasten, die durch sekundäre Endosymbiose entstanden sind und Chlorophyll a und c sowie Fucoxanthin enthalten. Diese Pigmente verleihen ihnen eine charakteristische goldbraune bis grünliche Färbung. Wie andere photosynthetische Organismen nutzen sie Lichtenergie, um Kohlendioxid in organisches Material umzuwandeln, und tragen so erheblich zur Primärproduktion bei. Schätzungen zufolge produzieren Diatomeen etwa 20 bis 25 % des globalen Sauerstoffs, was sie zu einem der wichtigsten Akteure im globalen Kohlenstoff- und Sauerstoffkreislauf macht.

Die Fortpflanzung der Diatomeen erfolgt überwiegend ungeschlechtlich durch Zellteilung. Dabei wird jede Tochterzelle mit einer der beiden Hälften der Frustel ausgestattet und bildet eine neue kleinere Hälfte. Da diese Teilungsweise zu einer schrittweisen Größenreduktion der Nachkommen führt, ist gelegentlich eine sexuelle Fortpflanzung erforderlich, um die ursprüngliche Zellgröße wiederherzustellen. Dies geschieht durch die Bildung von Gameten und Zygoten, die zu einer Auxospore heranwachsen, welche die Zellgröße regeneriert.

Ökologisch sind Diatomeen von immenser Bedeutung. Sie bilden in vielen aquatischen Ökosystemen die Grundlage der Nahrungskette und dienen als Hauptnahrungsquelle für Zooplankton und andere filtrierende Organismen. Darüber hinaus spielen sie eine Schlüsselrolle im Kohlenstoffkreislauf, da sie Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnehmen und in Form von organischem Material in tieferen Wasserschichten speichern, wenn sie nach ihrem Tod absinken. Dieses Phänomen, bekannt als biologische Pumpe, trägt zur Regulierung des globalen Klimas bei.

Die fossilen Überreste von Diatomeen, bekannt als Kieselgur oder Diatomeenerde, haben ebenfalls große wirtschaftliche Bedeutung. Diese Ablagerungen bestehen aus den Silikatschalen der Diatomeen und finden Anwendung in einer Vielzahl von Industrien, etwa als Filtermaterial, Schleifmittel, Isolierstoff oder als Bestandteil von Kosmetika. Kieselgur wird auch in der Landwirtschaft zur Schädlingsbekämpfung eingesetzt, da die scharfkantigen Silikatschalen die Wachsschicht von Insekten durchdringen und so deren Austrocknung bewirken.

Diatomeen sind zudem wertvolle bioindikative Organismen. Ihre Sensitivität gegenüber Umweltveränderungen, insbesondere in Bezug auf Wasserqualität, Temperatur, Nährstoffverfügbarkeit und pH-Wert, macht sie zu einem wichtigen Instrument für die Umweltüberwachung. Analysen von Diatomeen-Gemeinschaften in Sedimentproben liefern auch Einblicke in historische Umweltbedingungen und Klimaänderungen.

Zusammenfassend sind Diatomeen nicht nur eine der faszinierendsten und artenreichsten Gruppen im Mikroorganismenreich, sondern auch von fundamentaler Bedeutung für das Leben auf der Erde. Ihre Rolle in der Primärproduktion, der Sauerstofffreisetzung und der Regulierung des globalen Kohlenstoffhaushalts sowie ihre vielfältigen Anwendungen in Industrie und Wissenschaft machen sie zu einem unverzichtbaren Bestandteil unserer Biosphäre.