Pin
Send
Share
Send


الطحالب (صيغة المفرد طحلب) هي مجموعة كبيرة ومتنوعة من الكائنات الضوئية ، حقيقية النواة ، التي تشبه النباتات التي تستخدم الكلوروفيل في التقاط الطاقة الضوئية ، ولكنها تفتقر إلى الهياكل النباتية المميزة مثل الأوراق والجذور والزهور والأنسجة الوعائية والبذور. تشتمل الطحالب المعينة على أنواع متنوعة من النباتات ، بما في ذلك الدياتومات (الطحالب الذهبية) ، والطحالب الخضراء ، والإيجيلينويدات (السوط) ، والطحالب البنية ، والطحالب الحمراء ، وتتراوح من كائنات وحيدة الخلية إلى أعشاب بحرية عملاقة. الاسم طحلب (جمع الطحالب) يأتي من الكلمة اللاتينية للأعشاب البحرية. تسمى دراسة الطحالب phycology أو algology.

تتراوح الطحالب من كائنات وحيدة الخلية إلى كائنات متعددة الخلايا ، بعضها ذو أشكال متباينة معقدة إلى حد ما وتسمى الأعشاب البحرية إذا كانت بحرية. قد تكون بعض الكائنات أحادية الخلية صغيرة مثل ميكرومتر واحد. قد تتكون الطحالب متعددة الخلايا من صف من الخلايا ، يظهر كخيوط ، أو كصفيحة رقيقة من الخلايا ، أو حتى بعض الخلايا الأكبر قد يكون لها أجسام ذات تقسيم أولي للعمل. ويبلغ طول عشب البحر العملاق متعدد الخلايا 60 مترا. الأعشاب البحرية نفسها لها أشكال عديدة ، بما في ذلك تلك التي تظهر كما لو كانت النباتات الأرضية ذات الأوراق والسيقان ، مثل الطحلب ، والفطر ، والخس ، أو حتى أشجار النخيل.

تلعب الأنواع المختلفة من الطحالب أدوارًا مهمة في البيئة. الطحالب هي قاعدة السلسلة الغذائية المائية. توفر الأشكال المجهرية التي يتم تعليقها في عمود الماء تسمى العوالق النباتية قاعدة الغذاء لمعظم سلاسل الأغذية البحرية. ويعتقد أن العمل الضوئي الذي تقوم به الطحالب ينتج أكثر من ثلاثة أرباع الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض ؛ أكثر بكثير من تلك التي تنتجها النباتات الأرضية.

في الكثافة العالية جدًا (ما يسمى بأزهار الطحالب) ، قد تؤدي الطحالب إلى تلطيخ الماء وتعمم أو تسميم أشكال الحياة الأخرى.

الخصائص العامة والبيئة

توجد الطحالب عادة في أماكن رطبة أو مسطحات مائية ، وبالتالي فهي شائعة في البيئات المائية ، لكنها توجد أيضًا في الأماكن الأرضية. معظم الطحالب أحادية الخلية والمستعمرة هي مائية ، وتطفو بالقرب من سطح الماء. تنمو معظم الأعشاب البحرية في المياه البحرية الضحلة ، لكن بعضها ، مثل الطحالب الحمراء ، يمكن أن ينمو بعمق كبير في المحيط. الطحالب الأرضية عادة ما تكون غير واضحة إلى حد ما وأكثر شيوعًا في المناطق المدارية الرطبة من المناطق الجافة ، لأن الطحالب تفتقر إلى الأنسجة الوعائية وغيرها من التكيفات للعيش على الأرض. الطحالب يمكن أن تحمل الجفاف وغيرها من الشروط في التعايش مع الفطريات مثل الحزاز.

جميع الطحالب لديها آلية التمثيل الضوئي التي تستمد من البكتيريا الزرقاء ، وبالتالي إنتاج الأكسجين كمنتج ثانوي لعملية التمثيل الضوئي ، على عكس البكتيريا الضوئي غير البكتيري. يُعتقد أن أكثر من ثلاثة أرباع الأكسجين الموجود في الجو يأتي من الطحالب والبكتيريا الزرقاء بدلاً من النباتات. على الرغم من أن جميع الطحالب تستخدم الكلوروفيل ، إلا أن الصبغات الأخرى تحجب اللون الأخضر في بعض الأحيان ، مما ينتج عنه كائنات ذات ألوان حمراء وبنية.

في المناطق المعتدلة ، قد يكون التمثيل الضوئي للطحالب هو المصدر الوحيد للأكسجين في البحيرات والبرك المغطاة بالجليد. إذا بقي الجليد رقيقًا وشفافًا ، فإن عملية التمثيل الضوئي هذه يمكن أن تساعد في الحفاظ على مستويات الأوكسجين عالية بما يكفي لمنع قتل الأسماك عن طريق تعويض الأكسجين المفقود عن طريق التنفس والتحلل. عندما يتم تقليل ضوء الشمس من خلال الغطاء الثلجي أو الجليد الكثيف ، قد يتم تقليل التمثيل الضوئي للطحالب إلى درجة تهديد بقاء الأسماك.

تتكاثر بعض الطحالب عن طريق الاتصال الجنسي وغير الجنسي ، مثل الطحالب الخضراء (على سبيل المثال ، كلاميدوموناس، الطحالب الخضراء أحادية الخلية). وجود التكاثر الجنسي في شكل ما هو سمة عالمية تقريبا بين الكائنات الحية ، كما شوهد حتى في هذا المستوى البسيط.

تصنيف الطحالب

يستخدم مصطلح الطحالب بشكل أساسي للراحة ، بدلاً من الأغراض التصنيفية ، حيث لا توجد علاقة تذكر بين الأنواع المختلفة. على الرغم من أنها كانت تعتبر تاريخياً نباتات بسيطة ، إلا أن الطحالب تصنف عمومًا في مملكة بروتيستا ، بدلاً من النباتات. يتم تعريف الطحالب في بعض الأحيان باسم "المحتالين الضوئي" ؛ ومع ذلك ، فإن بعض مخططات التصنيف لا تقصرها على هذه المملكة.

تتميز الطحالب عن غيرها من المتظاهرين الرئيسيين ، البروتوزوا ، من حيث أنها ذات طبيعة ضوئية (تستمد الطاقة من التمثيل الضوئي فقط) ، على الرغم من أن هذا ليس تمييزًا صعبًا وسريعًا لأن بعض المجموعات تحتوي على أعضاء تتميز بخلايا مختلطة ، تستمد الطاقة من كل من التمثيل الضوئي والامتصاص من الكربون العضوي بوسائل مثل التناضح (عن طريق التناضح) أو البلعمة (يلفها غشاء الخلية). يشتمل بعض العلماء على الطحالب الزرقاء (وهي بنية الخلية البسيطة التي تفتقر إلى نواة أو عضيات) ، وهي الطحالب المائية ، التركيب الضوئي ، والمعروفة باسم "الطحالب الخضراء المزرقة". ومع ذلك ، بشكل عام ، يقتصر تعيين الطحالب على حقيقية النواة (بنية الخلية مع نواة وعضيات متباينة) ، والكائنات الضوئية.

بدائيات النوى "الطحالب"

في بعض الأحيان يتم إدراج البكتيريا الزرقاء بدائية النواة ، بالنظر إلى خصائصها المائية والضوئية ، بين الطحالب ، ويشار إليها باسم من الطحالب الخضراء المزرقة أو طحلب اخضر مزرق. وغالبا ما تستبعدها الاطروحات الحديثة بشأن الطحالب ، وتعتبر الكائنات الحية حقيقية النواة فقط من الطحالب. البكتيريا الزرقاء هي واحدة من أقدم الكائنات الحية التي تظهر في السجل الأحفوري ، والتي يعود تاريخها إلى حوالي 3.8 مليار سنة (ما قبل الكمبري). من المحتمل أن تنتج البكتيريا الزرقاء القديمة الكثير من الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض.

يمكن أن تكون البكتيريا الزرقاء أحادية الخلية أو استعمارية أو خيطية. لديهم بنية خلية بدائية النواة نموذجية من البكتيريا وإجراء عملية التمثيل الضوئي مباشرة داخل السيتوبلازم ، وليس في العضيات المتخصصة. تحتوي بعض الطحالب ذات اللون الأزرق والأخضر الخيطي على خلايا متخصصة ، تسمى أكياس غير متجانسة ، يحدث فيها تثبيت للنيتروجين.

الطحالب حقيقية النواة

كما هو شائع ، تعد الطحالب حقيقية النواة وتجري عملية التمثيل الضوئي داخل الهياكل المرتبطة بالأغشية (عضيات) تسمى البلاستيدات الخضراء. تحتوي البلاستيدات الخضراء على الحمض النووي وتتشابه في تركيبها مع البكتيريا الزرقاء ، مع تكهنات بأنها تمثل اختلافات داخلية في البكتيريا الزرقاء. تختلف الطبيعة الدقيقة للبلاستيدات الخضراء بين خطوط الطحالب المختلفة ، وربما تعكس أحداثًا مختلفة من الكائنات الحية الدقيقة.

هناك ثلاث مجموعات لديها ابتدائي البلاستيدات الخضراء:

  • الطحالب الخضراء (مع النباتات العليا)
  • الطحالب الحمراء
  • طحالب زرقاء

في هذه المجموعات ، يحيط غشاءان بالبلاستيدات الخضراء. تحتوي البلاستيدات الخضراء في الطحالب الحمراء على تصبغ نموذجي للجراثيم الزرقاء بشكل أو بآخر ، بينما تحتوي الطحالب الخضراء والنباتات العليا على البلاستيدات الخضراء مع الكلوروفيل ا و ب، وهذه الأخيرة وجدت في بعض البكتيريا الزرقاء ولكن ليس أكثر. هناك دعم للرأي القائل بأن هذه المجموعات الثلاث نشأت من سلف مشترك مصطبغ ؛ على سبيل المثال ، تم تطوير البلاستيدات الخضراء في حدث واحد من الكائنات الحية الدقيقة.

الطحالب الحمراء والخضراء لها دورة حياة "تناوب الأجيال". هذه هي دورة حياة نفس الطحالب ، مما يوحي بأن الطحالب الخضراء كانت أجدادًا للطحالب. يعتبر المائي الأخضر ، وهو أكثر الطحالب تنوعًا مع أكثر من سبعة آلاف نوع محدد ، من الكائنات المائية بشكل عام ، وغالبية الكائنات الحية في المياه العذبة. وتتراوح هذه الكائنات من الكائنات أحادية الخلية إلى الأنواع البحرية ذات الأعشاب البحرية الكبيرة متعددة الخلايا. معظم الأعشاب البحرية للمحيطات الدافئة هي طحالب حمراء. إنها تمتص الضوء الأزرق الذي يخترق عميقًا ، مما يسمح لها بالوجود أعمق من الطحالب الأخرى.

مجموعتان أخريان تحتويان على البلاستيدات الخضراء التي تحتوي على الكلوروفيل ب:

  • euglenids و
  • chlorarachniophytes.

تحيط هذه الأغشية بثلاثة وأربعة أغشية ، على التوالي ، ويُعتقد أنه تم الاحتفاظ بها من الطحالب الخضراء المبتلعة. تحتوي خلايا الكلورنيكوفيت على نواة صغيرة ، وهي بقايا نواة الطحالب.

تحتوي جميع الطحالب المتبقية على البلاستيدات الخضراء التي تحتوي على الكلوروفيل ا و ج. لا يعرف نوع الكلوروفيل الأخير من أي بدائيات النوى أو البلاستيدات الخضراء الأولية ، لكن التشابه الوراثي مع الطحالب الحمراء يشير إلى وجود علاقة هناك. هذه المجموعات تشمل:

  • Heterokonts (على سبيل المثال ، الطحالب الذهبية ، الدياتومات ، الطحالب البنية)
  • خلايا هابتوفيت (على سبيل المثال ، العصعصية)
  • مخفيات النبت
  • دينوفلاجيليت

في المجموعات الثلاثة الأولى من هذه المجموعات (مجتمعة في مجموعة Chromista الفائقة ، بالإضافة إلى أشكال عديمة اللون مختلفة) ، تحتوي البلاستيدات الخضراء على أربعة أغشية ، وتحتفظ بنواة الشكل في الكريبتوموناد ، ويتوقع أنها تشترك في سلف مشترك مصطبغ. تحتوي البلاستيدات الخضراء النموذجية للدينوفلاجيل على ثلاثة أغشية ، ولكن يوجد تنوع كبير بين البلاستيدات الخضراء في المجموعة. تحتوي Apicomplexa ، وهي مجموعة من الطفيليات المرتبطة ارتباطًا وثيقًا ، على بلاستيدات ، على الرغم من أنها لا تحتوي على البلاستيدات الخضراء الفعلية ، والتي تتشابه مع التشابهات الخاصة بالدينوفلاجيلات. تشمل الطحالب البنية الأعشاب البحرية الرئيسية الموجودة على الشواطئ في المناطق المعتدلة والأسرّة الكبيرة من عشب البحر.

لاحظ أن العديد من هذه المجموعات تحتوي على بعض الأعضاء غير التمثيل الضوئي ، ولكن تم اعتبارها ذات يوم التمثيل الضوئي. يحتفظ بعض البلاستيدات ، ولكن ليس البلاستيدات الخضراء ، في حين أن البعض الآخر قد فقدها بالكامل.

أشكال الطحالب

معظم الطحالب الأكثر بساطة عبارة عن جلطات أحادية الخلية أو amoeboids ، لكن الأشكال الاستعمارية وغير المتحركة قد تطورت بشكل مستقل بين العديد من المجموعات. فيما يلي بعض المستويات التنظيمية الأكثر شيوعًا ، والتي قد تحدث أكثر من واحد في دورة حياة أحد الأنواع ، هي:

  • استعماري - مجموعات صغيرة منتظمة من الخلايا المتحركة
  • Capsoid - خلايا غير متحركة فردية مضمنة في الصمغ (مادة سميكة ، غراء ، سكرية)
  • مكوراتي - الخلايا الفردية غير المتحركة مع جدران الخلايا
  • Palmelloid - خلايا غير متحركة مضمنة في الصمغ
  • مخيط - سلسلة من الخلايا غير المتحركة متصلة ببعضها البعض ، متفرعة في بعض الأحيان
  • متني - الخلايا التي تشكل ثعبان مع تمايز جزئي للأنسجة

في ثلاثة سطور ، تم الوصول إلى مستويات أعلى من التنظيم ، مما أدى إلى الكائنات الحية مع تمايز الأنسجة الكامل. هذه هي الطحالب البنية - التي قد يصل طول بعضها إلى 60 متراً (عشب البحر) - الطحالب الحمراء ، والطحالب الخضراء. تم العثور على الأشكال الأكثر تعقيدًا بين الطحالب الخضراء ، في سلالة تعتبر في النهاية أدت إلى ارتفاع نباتات الأرض. عادة ما تؤخذ النقطة التي تبدأ فيها هذه النباتات غير الطحلبية وتتوقف الطحالب لتكون وجود أعضاء في الجهاز التناسلي مع طبقات الخلايا الواقية ، وهي سمة لا توجد في مجموعات الطحالب الأخرى.

الطحالب و symbioses

الطحالب في كثير من الأحيان تشكل جزءا من التعايش مع الكائنات الحية الأخرى. في علاقة تكافلية ، تقوم عملية التمثيل الضوئي للطحالب بتوفير مواد التمثيل الضوئي لمضيفها. الكائن الحي المضيف قادر على استنباط بعض أو كل متطلبات الطاقة من الطحالب. الامثله تشمل:

  • الأشنات - الفطريات هي المضيفة ، وعادة ما تكون الطحالب الخضراء أو البكتيريا الزرقاء بمثابة التزاوج. كل من الفطريات والطحالب الموجودة في الأشنات قادرة على العيش بشكل مستقل.
  • الشعب المرجانية - العديد من الطحالب تتعايش (zooxanthellae) مع الشعاب المرجانية. ومن بين هؤلاء هو dinoflagellate Symbiodinium، وجدت في العديد من الشعاب المرجانية الصلبة. خسارة Symbiodinium، أو غيرها من zooxanthellae ، من المضيف يؤدي إلى تبيض المرجان.

استخدامات الطحالب

الطحالب مفيدة في الحد من الملوثات. أنها تساعد في التقاط الأسمدة الجريان السطحي التي تدخل البحيرات والجداول من المزارع القريبة. تستخدم الطحالب في العديد من مرافق معالجة مياه الصرف ، مما يقلل الحاجة إلى المواد الكيميائية الضارة ، وتستخدم في بعض محطات توليد الطاقة للحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. يتم ضخ ثاني أكسيد الكربون في بركة ، أو نوع من الخزانات ، تتغذى عليها الطحالب. يمكن استخدام الأصباغ الطبيعية التي تنتجها الطحالب كبديل للأصباغ الكيميائية وعوامل التلوين.

تزرع الطحالب تجاريا كمكمل غذائي. بين أنواع الطحالب المزروعة لقيمتها الغذائية تشمل شلوريلا (الطحالب الخضراء) و dunaliella (دونالييلا سالينا) ، التي تحتوي على نسبة عالية من بيتا كاروتين ويستخدم في مكملات فيتامين C.

أحد أنواع الطحالب الأكثر شعبية هو سبيرولينا (Arthrospira platensis) ، وهي البكتيريا الزرقاء ، وقد تم الترحيب بها من قبل البعض باعتبارها سوبرفوود. يستخدم الطحالب في "الخضروات" الصينية المعروفة باسم تشوي الدهون (وهو في الواقع البكتيريا الزرقاء).

تحتوي العديد من المنتجات الشائعة ، مثل غسول اليد وأحمر الشفاه والطلاء والآيس كريم ، على مشتقات من الطحالب.

يمكن استخدام الطحالب لإنتاج وقود الديزل الحيوي ، ومن المحتمل أن تنتج كميات كبيرة من النفط مقارنةً بالمحاصيل البرية. نظرًا لأن الطحالب التي تزرع لإنتاج وقود الديزل الحيوي لا تحتاج إلى تلبية متطلبات المحاصيل الغذائية ، فإن إنتاجها أرخص بكثير. كما أنها لا تحتاج إلى مياه عذبة أو سماد (كلاهما مكلف للغاية). في الوقت الحالي ، يتم إجراء معظم الأبحاث حول إنتاج زيت الطحالب بكفاءة في القطاع الخاص ، ولكن إذا ظهرت تنبؤات من تجارب الإنتاج على نطاق صغير ، فإن استخدام الطحالب لإنتاج وقود الديزل الحيوي قد يكون الطريقة الأكثر جدوى التي يمكن من خلالها إنتاج ما يكفي من وقود السيارات ل استبدال استخدام العالم الحالي للبنزين. العائد لكل وحدة من زيت الطحالب أكبر 15 مرة على الأقل من أفضل محصول ، زيت النخيل. لا تكمن الصعوبات في كفاءة إنتاج الديزل الحيوي من الطحالب في استخراج الزيت ، والذي يمكن القيام به باستخدام طرق شائعة في صناعة الأغذية مثل استخراج الهكسان ، ولكن في العثور على سلالة الطحالب ذات المحتوى الدهني العالي ومعدل النمو السريع الذي ليس من الصعب حصادها ، ونظام زراعة فعال من حيث التكلفة وأكثر ملاءمة لتلك السلالة. يركز البحث في الطحالب لإنتاج كميات كبيرة من النفط أساسًا على الطحالب المجهرية (والتي يشار إليها عمومًا باسم الكائنات الحية القادرة على التمثيل الضوئي التي يقل قطرها عن مليمترين) ، على عكس الطحالب الكبيرة (أي الأعشاب البحرية). هذا التفضيل تجاه الطحالب الدقيقة يرجع إلى حد كبير إلى هيكله الأقل تعقيدًا ، ومعدل النمو السريع ، ومحتوى الزيت العالي (بالنسبة لبعض الأنواع).

زراعة الطحالب

يمكن زراعة الطحالب في الخزانات والبرك من نوع المجاري المائية والبحيرات. ومع ذلك ، نظرًا لحقيقة أن هذه الأنظمة "مفتوحة" للعناصر ، والتي تسمى أحيانًا أنظمة "البركة المفتوحة" ، فإنها أكثر عرضة للتعرض للغزو من قبل الأنواع والبكتيريا الطحلبية الأخرى. تم زراعة عدد صغير نسبياً من الأنواع بنجاح لغرض معين في نظام خارجي (على سبيل المثال ، كمصدر للغذاء ، لإنتاج النفط ، أو للأصباغ). في الأنظمة المفتوحة ، لا يتحكم الشخص في درجة حرارة الماء ولا يتحكم كثيرًا في ظروف الإضاءة. في المناخات المعتدلة ، يقتصر موسم النمو على الأشهر الأكثر دفئًا. تتمثل بعض فوائد هذا النوع من النظام في أنه أحد الأساليب الأرخص: في الأساس ، كل ما هو مطلوب هو حفر خندق أو بركة. كما أن لديها واحدة من أكبر طاقات الإنتاج مقارنة بالأنظمة الأخرى.

يتمثل أحد الاختلافات في نظام "البركة المفتوحة" الأساسي في إغلاقها ، من خلال تغطية البركة أو المسبح باستخدام دفيئة. بينما ينتج عن هذا عادة نظام أصغر لأسباب اقتصادية ، فإنه يحل عددًا من التحديات المرتبطة بنظام مفتوح. يسمح للأصناف المفضلة بالبقاء مهيمنة ، ويمتد موسم النمو (فقط قليلاً إذا كان غير ساخن ، ولكن إذا تم تسخينه ، فإنه يمكن أن ينتج على مدار السنة.)

الطحالب يمكن أيضا أن تزرع في الأكمام البولي ايثيلين ، وفي مفاعل حيوي. المفاعل الحيوي هو في الأساس مفاعل حيوي يشتمل على نوع من مصدر الضوء. نظرًا لأن معظمها عبارة عن أنظمة مغلقة عند استخدامها في زراعة الطحالب ، يجب إدخال كل ما تحتاجه الطحالب في النمو (ثاني أكسيد الكربون ، والماء الغني بالمواد المغذية ، والضوء) في النظام.

يمكن حصاد الطحالب باستخدام المجهر ، أو بالطرد المركزي ، أو بالتلبد.

المراجع

  • Bonilla، S.، V. Villeneuve، and W. F. Vincent. 2005. "مجتمعات الطحالب القاعية والعوالق في بحيرة مرتفعة القطب الشمالي: بنية الصباغ والاستجابات المتناقضة لإثراء المغذيات". مجلة علم النفس 41 (6): 1069-1297.
  • Brooks، B. T. 1948. منشأ البترول في ضوء الأبحاث الحديثة. مجلة أوهايو للعلوم 48 (4): 129-145
  • BSCS. 1987. العلوم البيولوجية: نهج بيئي. Dubuque ، IA: Kendall / Hunt Publishing Company.
  • دافيدوفيتش ، ن. أ. 2005. الميراث الجنسي أثناء التكاثر داخل الصنف في الأنواع المزدوجة الإلزامية Nitzschia longissima (Bréb.) Ralfs (Bacillariophyta). المجلة الدولية للطحالب 7 (2): 136-149.

شاهد الفيديو: العلوم. الأوليات و الطحالب (أغسطس 2020).

Pin
Send
Share
Send