كيف تتكاثر العوالق النباتية؟

العوالق النباتية هي كائنات مجهرية تتكاثر بشكل غزير من خلال الوسائل الجنسية واللاجنسية. تؤثر معدلات تكاثر العوالق النباتية بشكل مباشر وتعكس توازن النظام البيئي.

بالنسبة الى ناشيونال جيوغرافيكوالنباتات البحرية مثل العوالق النباتية والطحالب وعشب البحر 70٪ من الأكسجين الجوي، وهو أكثر من غابه استوائيه. ومع ذلك ، في ظل ظروف بيئية معينة ، يمكن أن تنفجر مجموعات العوالق النباتية ، مما يؤدي إلى ظهور أزهار سامة كريهة الرائحة.

الفئات الرئيسية للعوالق هي العوالق النباتية و العوالق الحيوانية. يمكن أن تكون العوالق حقيقيات النوى أو بدائية النواة. تشمل العوالق النباتية الشبيهة بالنباتات الطحالب والطحالب الدقيقة.

يمكن أن تكون العوالق النباتية نباتات أحادية الخلية ، الخلية (الطحالب) أو البكتيريا:

• دينوفلاجيلاتيس: تتميز بذيول شبيهة بالجلد وقشرة معقدة. حوالي نصف جميع دينوفلاجيلات غير ضوئي. بعض الأنواع تضيء بيولوجيًا وتتوهج في الليل.

• الدياتومات: وهي عبارة عن طحالب غير متحركة تعمل بالتمثيل الضوئي وتطفو على سطح المياه العذبة والبحرية. توجد الدياتومات أيضًا في التربة الرطبة. يتكون الغلاف الفريد للدياتومات من السيليكون المستخدم تجاريًا.
  

• البكتيريا الزرقاء: هذه بكتيريا بدائية يمكن أن تؤدي إلى الإزهار السام.
  

• كوكوليثوفورس: هذه العوالق مغطاة بمقاييس مشابهة للحجر الجيري. هم مصدر مهم للكالسيت.
  

تشمل العوالق الحيوانية ، وتسمى أيضًا العوالق الحيوانية ، ما يلي:

• الكائنات الاوليه
  
• يرقات
  
• مجدافيات
  
• الديدان المفلطحة

تعتبر العوالق الحيوانية من بين الكائنات البحرية الأكثر انتشارًا وتشمل الكائنات الحية المعروفة مثل قنديل البحر. العوالق الحيوانية هي مستهلكين في سلسلة غذائية.

تنتج العوالق النباتية الغذاء وتطلق الأكسجين كمنتج ثانوي ، تمامًا مثل النباتات الأرضية التي تدعم الأرض.

تحصل العوالق النباتية على اسمها من الكلمة اليونانية بلانكتوس، وهو ما يعني المتجول أو التائه - وصف مناسب لكيفية طفو العوالق النباتية خلال الحياة. قد يشير الباحثون الدوليون أيضًا إلى هذه الكائنات على أنها "فيتوبلانكتون" أو "فيتوبلانكتون" بلغات أخرى.

تُصنف العوالق النباتية بين أهم الكائنات الحية على وجه الأرض. إلى جانب توفير الطعام لبقية الشبكة الغذائية، العوالق النباتية أكسجة الماء والهواء.

تخفف العوالق النباتية من آثار الاحتباس الحراري عن طريق الامتصاص 33٪ من ثاني أكسيد الكربون من المصادر الطبيعية والوقود الأحفوري ، وفقًا لـ Kudela Lab في جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز. عند الموت ، قد تغرق العوالق النباتية والنفايات العضوية الأخرى في قاع المحيط وتتحول يومًا ما إلى وقود أحفوري - غاز وزيت وفحم.

الجريان السطحي للأسمدة النيتروجينية من الحقول ، والنفايات الحيوانية من أماكن التسمين ومياه الصرف الصحي غير المعالجة تدخل المجاري المائية وتعطل التوازن البيئي. تنتج المناطق الميتة على نطاق واسع في مناطق مثل خليج المكسيك عن ارتفاع درجات الحرارة العالمية وزيادة نمو العوالق النباتية التي تخنق الحياة البحرية. جرثومي المحللات استخدام أكسجين إضافي عند استهلاك المواد المتحللة من الإزهار.

يراقب العلماء تقلبات أعداد الطحالب لحماية المياه النظيفة - وهي مورد طبيعي يزداد ندرة. تؤخذ العينات في الميدان باستخدام شباك العوالق لجمع العينات. تعمل الشبكات الشبكية عادةً بشكل جيد لالتقاط العوالق النباتية ، ولكن يجب تصفية العوالق النانوية الصغيرة من عينة الماء.

تشير كمية ونوع العوالق إلى الظروف المائية الإجمالية وتظهر معدلات تكاثر العوالق.

استراتيجيات الإنجاب الفعالة هي السمة المميزة للعوالق النباتية. عندما تكون ظروف النمو مناسبة ، تتكاثر العوالق النباتية بسرعة من خلال وسائل مختلفة التكاثر اللاجنسي.

تمكنهم بساطة العوالق من التكاثر بسهولة:

• سريع النمو دينوفلاجيلاتيس عادة من خلال تقسيم الانشطار الثنائي. تنقسم الخلية الأم إلى خليتين متطابقتين تنقسمان مرارًا وتكرارًا. يمكن أن تتشكل الخيوط إذا لم تنفصل الخلايا تمامًا أثناء انقسام الخلية.

• الخلية يمكن أن تتكاثر من خلال اللاجنسي الانشطار المتعدد. تستعد الخلايا للانقسام ، وتكرار نواتها ثم تنقسم إلى خلايا متعددة مماثلة للخلية الأصلية ما لم تحدث طفرات.
  

• الخلايا المستطيلة سبيروجيرا (العوالق النباتية الطحلبية) تلتصق من طرف إلى طرف ، وتشكل سلاسل طويلة جدًا تسمى خيوط. عندما ينقسم الخيط ، ينمو كل جزء عائم على الماء إلى خيوط جديدة من خلال الانقسام البسيط. يسمى هذا النوع من التكاثر تجزئة.

• العوالق الحيوانية مثل العدار يمكن أن تتكاثر من خلال في مهدها. مثل الخميرة ، يمكن للهيدرا أن تنمو برعمًا ينضج وينفصل ، ليصبح نسخة من الوالد.
  

طحالب خضراء والبكتيريا يمكن أن تنتج جراثيم التي تستمر في الانقسام داخل الخلية الأصل. ناضجة الأبواغ يتم تحريرها لتكوين ذرية متطابقة.

يتضمن التكاثر الجنسي إعادة تركيب المادة الجينية لإنتاج ذرية ذات جينوم فريد. يساعد التنوع البيولوجي داخل السكان نوعًا ما على التكيف مع الظروف المعاكسة مثل الحرارة أو الجفاف.

يمكن لبعض العوالق النباتية التكاثر عن طريق الاتصال الجنسي:

• الدياتومات إنتاج وإطلاق ثنائي الصيغة الصبغية الأمشاج الذكور والإناث - الحيوانات المنوية و أووجونيا - أن يصبح الانقسام الاختزالي أحادي العددالحيوانات المنوية أو بيضة. تتطور البويضة المخصبة بالحيوانات المنوية إلى أ اللاقحة يسمى أوكسوسبور التي يمكن أن تدخل سبات. ستنمو الخلية في ظل الظروف المناسبة ثم تطلق دياتومات بالحجم الكامل.

• خنثى أحادي مستعمرات فولفوكس (الطحالب الخضراء) تنتج كلاً من أكياس الحيوانات المنوية والبيض. ثنائي المسكن تنتج المستعمرات حيوانات منوية أو بويضات. في مستعمرات إناث فولفوكس ، تنمو الخلايا الفردية لتصبح oogametes التي تدخل الراحة اللاقحة ثنائية الصبغة المرحلة بعد انصهار البويضة والحيوانات المنوية (سينجامي).
  

توجد العوالق النباتية بالقرب من الشاطئ ، في المياه المفتوحة ، وعلى القمم الجليدية وبالقرب من سطح البحيرات حيث يمكن الوصول بسهولة إلى العناصر الغذائية الأساسية وضوء الشمس لنمو الخلايا وانقسامها. عادة ما تكون العوالق النباتية التي تعيش في المحيط في منطقة euphotic من عمود الماء الذي يمكن اختراقه بأشعة الشمس.

لا يزيد عمق منطقة euphotic عن 900 قدم ؛ يبلغ متوسط ​​عمق المحيط حوالي 13000 قدم ، وفقًا لتقديرات معهد وودز هول لعلوم المحيطات.

تشمل دورة الحياة النموذجية للعوالق النباتية النمو والتكاثر والموت. يمكن أن تشمل دورة الحياة أيضًا فترة سكون تحدث بانتظام أو فقط عندما لا تكون الظروف مواتية للنمو.

على سبيل المثال، الكريسوفيت يمكن أن تشكل الخراجات أو الجراثيم التي تظل كامنة لأشهر أو عقود. تشكل بعض الدياتومات والسوطيات الخراجات من الشتاء إلى الربيع.

تختلف دورات حياة العوالق النباتية باختلاف الأنواع. على سبيل المثال، السياط البحرية (Phaeocystis pouchetii) تنتج خلايا صغيرة متحركة تستمر في التكاثر حتى تنخفض مستويات المغذيات. بعد ذلك ، يشكلون مستعمرات محاطة بغشاء مخاطي لزج يحتوي على العناصر الغذائية التي تسمح بالتكاثر المستمر.

إذا تساقطت المغذيات تمامًا ، يتفكك الغشاء ويغسل على الشاطئ في شكل رغوة بيضاء لزجة ذات رائحة كريهة.

يتقلب نمو العوالق النباتية مع المواسم. ينفجر التكاثر في المناطق القطبية كل ربيع عندما يتراجع الجليد عن ترسب العناصر الغذائية الغنية على سطح الماء. الماء البارد مثالي لتكاثر العوالق النباتية. في أواخر الصيف ، تؤدي زيادة ضوء الشمس إلى إثارة الصبغات الموجودة في العوالق النباتية العائمة ، مما يؤدي إلى طفرة نمو أخرى.

تستهلك الأسماك والكريل العوالق النباتية ، والتي توفر لاحقًا وجبة دسمة لطيور البطريق والطيور البحرية والفقمة. قامت طيور البطريق بتكييف دورة تكاثرها لتتزامن مع أوقات الذروة لتكاثر العوالق النباتية.

وفقا ل المركز القومي لبيانات الجليد والثلوج، تقع بعض أكبر مصايد الأسماك في العالم في بحر بيرينغ حيث تتفتح العوالق بغزارة وتحافظ على تجمعات الأسماك.

تجذب وفرة العوالق النباتية الطيور والحشرات والأسماك والحيوانات وتعزز التنوع البيولوجي في الأحياء المائية. ومع ذلك ، فإن التكاثر المفرط للعوالق النباتية غير السامة يمكن أن يظل ضارًا بسبب استنفاد الأكسجين وانسداد خياشيم الأسماك.

تنتج بعض أنواع البكتيريا الزرقاء سمومًا مثل ميكروسيستين. البكتيريا الزرقاء تسمى عادة "الطحالب الخضراء المزرقة" وتحول المياه إلى اللون الأخضر.

تحدث السموم المنتجة لتكاثر الطحالب الضارة (HAB) في كل ولاية ساحلية ، وفقًا لـ خدمة المحيط الوطنية. يمكن أن تمرض تكاثر الطحالب الضارة أو تقتل البشر بالإضافة إلى الحياة البحرية. يطلق على HABs في أماكن مثل ساحل خليج فلوريدا عادة "المد الأحمر" لأن الإزهار يحول الماء إلى اللون الأحمر.

يمكن أن تتلوث مياه الشرب وتغلق الشواطئ بسبب الروائح الكريهة وخطر العدوى. تحدث تكاثر الطحالب الضارة بشكل موسمي في أواخر الصيف عندما تحفز درجات الحرارة والتلوث بالنيتروجين نمو العوالق النباتية.

توفر البحيرات والمحيطات الغنية بالنيتروجين والحديد والفوسفات مجموعة متنوعة من أنواع العوالق النباتية. غالبًا ما يتبع الإزهار في أعقاب الأعاصير لأن العناصر الغذائية تتضخم من القاع. يتباطأ معدل النمو عندما يكون هناك نقص في المغذيات.

تشمل العوامل الأخرى التي تؤثر على التكاثر درجة الحرارة والعمق وتنوع الضوء وتركيز المياه المالحة (الملوحة). لا توجد العوالق في أجزاء كثيرة من المحيط بسبب ندرة الحديد في تلك المناطق.

اعتمادًا على الأنواع ، تلبي العوالق النباتية جميع احتياجاتها من الطاقة من خلال عملية التمثيل الضوئي ، أو يمكنها استكمال نظامها الغذائي عن طريق استهلاك الكائنات الحية الأخرى أو المتحللة. يستخدم النوعان الرئيسيان من العوالق النباتية استراتيجيات مختلفة للحصول على الطعام.

على سبيل المثال ، فإن دينوفلاجيلات تصطاد وتتحرك في الماء عن طريق تحريك ذيولها ؛ ومع ذلك ، فهم سباحون ضعفاء ولا يمكنهم أن يخالفوا التيار. الدياتومات لا تستخدم الأسواط (ذيول) وتمتص العناصر الغذائية اللازمة لعملية التمثيل الغذائي والتكاثر أثناء ركوب التيارات.

تعمل العوالق النباتية كبنك غذاء للعالم المائي بسبب قدرتها الشبيهة بالنباتات على امتصاص ضوء الشمس وإنتاج الطاقة الغذائية من خلال عملية التمثيل الضوئي. عدد كبير من الكائنات البحرية ، من الحلزون إلى الحيتان ، تدين بوجودها إلى نظام غذائي ثابت من العوالق النباتية. يشمل المستهلكون المباشرون للعوالق النباتية العوالق الحيوانية وشقائق النعمان والجمبري والمحار.

في المقابل ، تستهلك النباتات والحيوانات الأصغر حجمًا حيوانات آكلة اللحوم ونباتات، والتي يتم تناولها بعد ذلك من قبل المستهلكين من الدرجة الثالثة أو الحيوانات المفترسة الرئيسية. يمكن إرجاع المواد الغذائية في النظام الغذائي للإنسان إلى أ المنتج الأساسي مثل العوالق النباتية.

وفقًا لصور الأقمار الصناعية لوكالة ناسا ، تتشكل السحب الأكثر إشراقًا على أماكن معينة مثل المحيط الجنوبي خلال فترات تكاثر العوالق النباتية العالية. تتكاثر بسرعة العوالق النباتية مثل جوكوليثوفورس إطلاق غازات ومواد عضوية في الهواء ، مما يؤدي إلى ظهور الغيوم.

تعكس الغيوم المزيد من ضوء الشمس وتبدو أكثر إشراقًا عندما تحدث أزهار العوالق لأن الانعكاس يعتمد على كمية الماء المعلق في السحابة وحجم جزيئات قطرات السحب.

وجد الباحثون أن العوالق النباتية يمكن أن تستخدم التمثيل الضوئي لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى كتلة حيوية وزيوت لإنتاج الوقود الحيوي. يمكن لمزارع الطحالب أن تفيد الكوكب لأن العوالق النباتية تمتص (تغرق) كمية من الكربون أكثر مما تطلقه مرة أخرى في البيئة.

فائدة أخرى هي إنتاج المحاصيل السريع. وفقا ل معهد دراسة البيئة والطاقة، تتضاعف كتلة الطحالب الدقيقة كل يوم وتنمو حتى تصل 100 مرة أسرع من النباتات على الأرض.

علاوة على ذلك ، تنمو العديد من أنواع الطحالب في المياه المالحة ، والتي تتوفر بسهولة أكبر من المياه العذبة. يمكن أن توجد مزارع الطحالب في مناطق لا يمكن أن تنمو فيها المحاصيل الأخرى. الطحالب وقود حيوي يمكن أن يقلل الاعتماد على الوقود الأحفوري المحلي والمستورد. تم بالفعل استخدام الطحالب في تصنيع منتجات العناية بالبشرة والأدوية ومستحضرات التجميل.