ما هي العوالق النباتية؟ معظم العوالق النباتية صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. ومع ذلك ، بكميات كبيرة بما يكفي ، يمكن رؤية بعض الأنواع على أنها بقع ملونة على سطح الماء ، بسبب محتوى الكلوروفيل داخل خلاياها والأصباغ المساعدة مثل البروتينات النباتية أو الزانثوفيل.
ما هي العوالق النباتية
العوالق النباتية هي كائنات حية مجهرية التمثيل الضوئي تعيش في الطبقة المائية العليا لجميع المحيطات والبحيرات على الأرض تقريبًا. إنهم مبتكرو المركبات العضوية من ثاني أكسيد الكربون المذاب في الماء - أي البادئين بالعملية التي تحافظ على شبكة الغذاء المائية.
التمثيل الضوئي
تحصل العوالق النباتية على الطاقة من خلال عملية التمثيل الضوئي ، وبالتالي يجب أن تعيش في طبقة سطحية مضاءة جيدًا (تسمى منطقة euphotic) للمحيط أو البحر أو البحيرة أو أي جسم مائي آخر. تشكل العوالق النباتية حوالي نصف الكلنشاط التمثيل الضوئي على الأرض. التثبيت التراكمي للطاقة في مركبات الكربون (الإنتاج الأولي) هو الأساس للغالبية العظمى من سلاسل الغذاء المحيطية والعديد من سلاسل المياه العذبة (التخليق الكيميائي هو استثناء ملحوظ).
الأنواع الفريدة
على الرغم من أن جميع أنواع العوالق النباتية تقريبًا عبارة عن كائنات تلقائية ضوئية استثنائية ، إلا أن هناك بعضًا منها متفتتة. عادة ما تكون هذه الأنواع غير المصطبغة غير متجانسة التغذية (غالبًا ما تعتبر الأخيرة عوالق حيوانية). وأشهرها هي أجناس الدينوفلاجيلار مثل Noctiluca و Dinophysis ، والتي تحصل على الكربون العضوي عن طريق تناول الكائنات الحية الأخرى أو المواد الفتاكة.
المعنى
تمتص العوالق النباتية الطاقة من الشمس والمواد المغذية من الماء لإنتاج طعامها. أثناء عملية التمثيل الضوئي ، يتم إطلاق الأكسجين الجزيئي (O2) في الماء. تشير التقديرات إلى أن حوالي 50٪ أو 85٪ من الأكسجين في العالم يأتي من عملية التمثيل الضوئي للعوالق النباتية. يتم إنتاج الباقي عن طريق التمثيل الضوئي بواسطة النباتات البرية. لفهم ماهية العوالق النباتية ، يجب أن تكون على دراية بأهميتها الكبيرة للطبيعة.
العلاقة بالمعادن
تعتمد العوالق النباتية بشكل حاسم على المعادن. هذه هي في الأساس مغذيات كبيرة المقدار مثل النترات أو الفوسفات أو حمض السيليك ، ويتحدد مدى توفرها بالتوازن بين ما يسمى بالمضخة البيولوجية وصعود المياه العميقة الغنية بالمغذيات. ومع ذلك ، في مناطق واسعةفي المحيطات مثل المحيط الجنوبي ، تكون العوالق النباتية محدودة أيضًا بسبب نقص الحديد المغذيات الدقيقة. وقد دفع هذا بعض العلماء إلى الدعوة إلى تخصيب الحديد كوسيلة لمواجهة تراكم ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الإنسان (CO2) في الغلاف الجوي.
جرب العلماء إضافة الحديد (عادة في شكل أملاح مثل كبريتات الحديدوز) إلى الماء لتشجيع نمو العوالق النباتية وإزالة ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي في المحيط. ومع ذلك ، أدت الخلافات حول إدارة النظام البيئي وكفاءة التسميد بالحديد إلى إبطاء مثل هذه التجارب.
متنوعة
مصطلح "العوالق النباتية" يغطي جميع الكائنات الحية الدقيقة ذات التغذية الضوئية في سلاسل الغذاء المائية. ومع ذلك ، على عكس المجتمعات الأرضية حيث تكون معظم الكائنات ذاتية التغذية من النباتات ، فإن العوالق النباتية هي مجموعة متنوعة بما في ذلك حقيقيات النوى الأولية مثل بدائيات النوى eubacterial و archaebacterial prokaryotes. هناك حوالي 5000 نوع معروف من العوالق النباتية البحرية. كيف تطور هذا التنوع على الرغم من الموارد الغذائية المحدودة لم يتضح بعد.
أهم مجموعات العوالق النباتية تشمل الدياتومات والبكتيريا الزرقاء والسوطيات ، على الرغم من تمثيل العديد من مجموعات الطحالب الأخرى في هذه المجموعة المتنوعة للغاية. مجموعة واحدة ، coccolithophorids ، مسؤولة (جزئيا) عن إطلاق كميات كبيرة من ثنائي ميثيل كبريتيد (DMS) في الغلاف الجوي. يتأكسد DMS لتشكيل الكبريتات ، والتي يمكن أن تكون في مناطق التركيز المنخفض من جزيئات الهباء الجوييساهم في ظهور مناطق خاصة من تكاثف الهواء مما يؤدي بشكل رئيسي إلى زيادة الغيوم والضباب فوق المياه. هذه الخاصية هي أيضا من سمات بحيرة العوالق النباتية.
تحافظ جميع أنواع العوالق النباتية على مستويات غذائية مختلفة (أي طعام) في أنظمة بيئية مختلفة. في المناطق المحيطية قليلة التغذية مثل بحر سارجاسو أو جنوب المحيط الهادئ ، فإن العوالق النباتية الأكثر شيوعًا هي الأنواع الصغيرة أحادية الخلية التي تسمى العوالق الصغيرة والعوالق النانوية (وتسمى أيضًا picoflagellates و nanoflagellates). تُفهم العوالق النباتية بشكل أساسي على أنها البكتيريا الزرقاء (Prochlorococcus ، Synechococcus) و picoeukaryotes مثل Micromonas. في النظم البيئية الأكثر إنتاجية ، تعتبر السوطيات الكبيرة هي أساس الكتلة الحيوية العوالق النباتية.
التأثير على التركيب الكيميائي للماء
في أوائل القرن العشرين ، وجد ألفريد سي ريدفيلد أوجه تشابه بين التركيب الأولي للعوالق النباتية والعناصر الغذائية الذائبة الرئيسية في أعماق المحيط. اقترح ريدفيلد أن نسبة الكربون إلى النيتروجين إلى الفوسفور (106: 16: 1) في المحيط يتم التحكم فيها من خلال متطلبات العوالق النباتية ، حيث تقوم العوالق النباتية لاحقًا بإطلاق النيتروجين والفوسفور أثناء إعادة التمعدن. أصبحت هذه "نسبة ريدفيلد" في وصف القياس الكيميائي للعوالق النباتية ومياه البحر مبدأ أساسيًا لفهم تطور البيئة البحرية والكيمياء الحيوية وماهية العوالق النباتية. ومع ذلك ، فإن معامل ريدفيلد ليس قيمة عالمية وقد يتباعد بسبب التغيرات في تكوين العناصر الغذائية الخارجية والميكروبات.فى المحيط. إن إنتاج العوالق النباتية ، كما يجب أن يفهم القارئ بالفعل ، لا يؤثر فقط على مستوى الأكسجين ، ولكن أيضًا على التركيب الكيميائي لمياه المحيط.
السمات البيولوجية
القياس المتكافئ الديناميكي المتأصل في الطحالب أحادية الخلية يعكس قدرتها على تخزين العناصر الغذائية في خزان داخلي وتغيير تركيبة الأسموليت. المكونات الخلوية المختلفة لها خصائصها المتكافئة الفريدة ، على سبيل المثال ، تحتوي أجهزة جمع البيانات من الموارد (الضوء أو المغذيات) مثل البروتينات والكلوروفيل على تركيز عالٍ من النيتروجين ولكن تحتوي على نسبة منخفضة من الفوسفور. وفي الوقت نفسه ، تحتوي آليات النمو الجيني مثل RNA الريبوسوم على تركيزات عالية من النيتروجين والفوسفور (N و P ، على التوالي). تعتبر السلسلة الغذائية للعوالق النباتية والعوالق الحيوانية ، على الرغم من الاختلاف بين هذين النوعين من الكائنات ، أساس بيئة المساحات المائية في جميع أنحاء الكوكب.
دورات الحياة
بناءً على توزيع الموارد ، يتم تصنيف العوالق النباتية إلى ثلاث مراحل من الحياة: البقاء ، والإزهار ، والتوحيد. تحتوي العوالق النباتية الباقية على نسبة عالية من N: P (النيتروجين والفوسفور) (> 30) وتحتوي على العديد من آليات جمع الموارد للحفاظ على النمو عندما تكون الموارد شحيحة. تمتلك العوالق النباتية المزهرة نسبة منخفضة من N: P (<10) وتتكيف مع النمو الأسي. تحتوي العوالق النباتية الموحدة على نسبة متشابهة من N: P إلى Redfield وتحتوي على نسبة متساوية نسبيًا من آليات النمو وتراكم الموارد.
الحاضر والمستقبل
وجدت دراسة نُشرت في مجلة Nature في عام 2010 أن العوالق النباتية البحرية قد تراجعت بشكل كبير في محيطات العالم خلال القرن الماضي. تشير التقديرات إلى أن تركيزات العوالق النباتية في المياه السطحية قد انخفضت بنحو 40٪ منذ عام 1950 بمعدل حوالي 1٪ سنويًا ، ربما نتيجة لارتفاع درجة حرارة المحيطات. أثارت الدراسة جدلاً بين العلماء وأدت إلى مناقشات محتدمة. في دراسة لاحقة في عام 2014 ، استخدم المؤلفون قاعدة بيانات كبيرة للقياسات وراجعوا طرق تحليلهم لمعالجة العديد من الانتقادات المنشورة ، لكن انتهى بهم الأمر باستنتاجات مزعجة مماثلة: أعداد الطحالب النباتية تتناقص بسرعة.
