Skip to main content
Global

5.4: الطحالب

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    194543

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    أهداف التعلم

    • اشرح سبب إدراج الطحالب في تخصص علم الأحياء الدقيقة
    • وصف الخصائص الفريدة للطحالب
    • حدد أمثلة الطحالب المنتجة للسموم
    • قارن المجموعات الرئيسية للطحالب في هذا الفصل، وقدم أمثلة لكل منها
    • تصنيف الكائنات الطحلبية وفقًا للمجموعات الرئيسية

    الطحالب عبارة عن نتوءات ذاتية التغذية يمكن أن تكون أحادية الخلية أو متعددة الخلايا. توجد هذه الكائنات الحية في المجموعات الفائقة Chromalveolata (الدينوفلاجيلات والدياتومات والطحالب الذهبية والطحالب البنية) و Archeplastida (الطحالب الحمراء والطحالب الخضراء). إنها مهمة بيئيًا وبيئيًا لأنها مسؤولة عن إنتاج حوالي 70٪ من الأكسجين والمواد العضوية في البيئات المائية. بعض أنواع الطحالب، حتى تلك المجهرية، تؤكل بانتظام من قبل البشر والحيوانات الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، تعد الطحالب مصدرًا للأجار والأغاروز والكاراجينان، وهي عوامل ترسيخ تستخدم في المختبرات وفي إنتاج الغذاء. على الرغم من أن الطحالب عادة لا تكون مسببة للأمراض، فإن بعضها ينتج السموم. يمكن أن تنتج أزهار الطحالب الضارة، التي تحدث عندما تنمو الطحالب بسرعة وتنتج مجموعات كثيفة، تركيزات عالية من السموم التي تضعف وظائف الكبد والجهاز العصبي في الحيوانات المائية والبشر.

    مثل البروتوزوان، غالبًا ما تحتوي الطحالب على هياكل خلوية معقدة. على سبيل المثال، يمكن أن تحتوي الخلايا الطحلبية على واحدة أو أكثر من البلاستيدات الخضراء التي تحتوي على هياكل تسمى البيرينويدات لتجميع وتخزين النشا. تختلف البلاستيدات الخضراء نفسها في عدد الأغشية، مما يدل على الأحداث التكافلية الثانوية أو الثالثة النادرة. تحتوي البلاستيدات الخضراء الأولية على غشاءين - أحدهما من البكتيريا الزرقاء الأصلية التي غمرتها الخلية حقيقية النواة القديمة، والآخر من الغشاء البلازمي للخلية المبتلعة. يبدو أن البلاستيدات الخضراء في بعض السلالات قد نتجت عن التكافل الثانوي، حيث اجتاحت خلية أخرى خلية طحلبية خضراء أو حمراء تحتوي بالفعل على بلاستيدات كلورو أولية بداخلها. دمرت الخلية المبتلعة كل شيء باستثناء البلاستيدات الخضراء وربما الغشاء الخلوي لخليتها الأصلية، تاركةً ثلاثة أو أربعة أغشية حول البلاستيدات الخضراء. تحتوي مجموعات الطحالب المختلفة على أصباغ مختلفة تنعكس في الأسماء الشائعة مثل الطحالب الحمراء والطحالب البنية والطحالب الخضراء.

    بعض الطحالب، وهي الأعشاب البحرية، مجهرية ويمكن الخلط بينها وبين النباتات. يمكن أن تكون الأعشاب البحرية حمراء أو بنية أو خضراء، اعتمادًا على أصباغ التمثيل الضوئي. تشترك الطحالب الخضراء، على وجه الخصوص، في بعض أوجه التشابه المهمة مع النباتات البرية؛ ومع ذلك، هناك أيضًا اختلافات مهمة. على سبيل المثال، لا تحتوي الأعشاب البحرية على أنسجة أو أعضاء حقيقية مثل النباتات. بالإضافة إلى ذلك، لا تحتوي الأعشاب البحرية على بشرة شمعية لمنع الجفاف. يمكن أيضًا الخلط بين الطحالب والبكتيريا الزرقاء، وهي بكتيريا التمثيل الضوئي التي تشبه الطحالب؛ ومع ذلك، فإن البكتيريا الزرقاء هي بدائيات النواة (انظر البكتيريا غير البروتينية سالبة الجرام والبكتيريا الضوئية).

    تحتوي الطحالب على مجموعة متنوعة من دورات الحياة. قد يكون التكاثر لاجنسيًا عن طريق الانقسام الفتيلي أو باستخدام الأمشاج الجنسية.

    تنوع الطحالب

    على الرغم من فصل الطحالب والبروتوزوا سابقًا بشكل تصنيفي، إلا أنها مختلطة الآن في مجموعات فائقة. يتم تصنيف الطحالب ضمن كرومالفيولاتا والأركبلاستيدا. على الرغم من أن Euglenozoa (ضمن المجموعة الفائقة Decavata) تشمل كائنات التمثيل الضوئي، إلا أنها لا تعتبر طحالب لأنها تتغذى وهي متحركة.

    تقع حبيبات الدينوفلاجيلات والبراز داخل كرومالفولاتا. الدينوفلاجيلات هي في الغالب كائنات بحرية وهي مكون مهم من العوالق. تحتوي على مجموعة متنوعة من الأنواع الغذائية وقد تكون ذات تغذية ضوئية أو غير متجانسة أو مختلطة. تستخدم تلك التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي الكلوروفيل أ والكلوروفيل ج 2 وغيرها من أصباغ التمثيل الضوئي (الشكل\(\PageIndex{1}\)). عادةً ما يكون لديهم سوطان، مما يتسبب في دورانها (في الواقع، يأتي اسم dinoflagellate من الكلمة اليونانية التي تعني «whirl»: dini). يحتوي بعضها على صفائح من السليلوز تشكل غلافًا خارجيًا صلبًا، أو الثيكا، كدرع. بالإضافة إلى ذلك، تنتج بعض الدينوفلاجيلات السموم العصبية التي يمكن أن تسبب الشلل لدى البشر أو الأسماك. يمكن أن يحدث التعرض من خلال ملامسة الماء الذي يحتوي على سموم الدينوفلاجيلات أو عن طريق التغذية على الكائنات الحية التي أكلت الدينوفلاجيلات.

    عندما تصبح مجموعة الدينوفلاجيلات كثيفة بشكل خاص، يمكن أن يحدث المد الأحمر (نوع من أزهار الطحالب الضارة). يتسبب المد الأحمر في إلحاق الضرر بالحياة البحرية والبشر الذين يستهلكون الحياة البحرية الملوثة. يشمل منتجو السموم الرئيسيون جونيولاك وألكساندريوم، وكلاهما يسبب تسمم المحار الشللي. يُعرف نوع آخر، Pfiesteria piscicida، بأنه قاتل للأسماك لأنه، في أجزاء معينة من دورة حياته، يمكن أن ينتج سمومًا ضارة بالأسماك ويبدو أنه مسؤول عن مجموعة من الأعراض، بما في ذلك فقدان الذاكرة والارتباك، لدى البشر المعرضين للمياه التي تحتوي على هذا النوع.

    صورة مجهرية لكائن حي مربع الشكل ذو نتوءين طويلين.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): تُظهر الدينوفلاجيلات تنوعًا كبيرًا في الشكل. يتم تغليف العديد منها بدروع السليلوز ولها سوطان يتناسبان مع الأخاديد بين الألواح. تؤدي حركة هذين السوطين المتعامدين إلى حركة دوارة. (الائتمان: تعديل العمل من قبل CSIRO)

    تشمل حبيبات البراز الطحالب الذهبية (الكريسوفيتا) والطحالب البنية (Phaeopheta) والدياتومات (Bacillariophyta). تحتوي سترامينوبيلز على الكلوروفيل أ، والكلوروفيل ج 1/ج 2، وفوكوكسانثين كأصباغ التمثيل الضوئي. الكربوهيدرات التخزينية الخاصة بهم هي الكريسولامينارين. بينما يفتقر البعض إلى جدران الخلايا، فإن البعض الآخر يحتوي على قشور. تحتوي الدياتومات على سوط وفروستول، وهي جدران الخلايا الخارجية للسيليكا المتبلورة؛ وتستخدم بقاياها المتحجرة لإنتاج التراب الدياتومي، الذي له مجموعة من الاستخدامات مثل الترشيح والعزل. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تتكاثر الدياتومات جنسيًا أو لاجنسيًا. من المعروف أن أحد أنواع الدياتوم، وهو Pseudo-nitzschia، مرتبط بتكاثر الطحالب الضارة.

    الطحالب البنية (Phaeophyta) هي أعشاب بحرية متعددة الخلايا. يمكن أن يكون بعضها كبيرًا للغاية، مثل عشب البحر العملاق (Laminaria). تحتوي على شفرات وسيقان وهياكل تشبه الأوراق تسمى holdfasts تُستخدم للالتصاق بالركيزة. ومع ذلك، فهذه ليست أوراقًا أو سيقانًا أو جذورًا حقيقية (الشكل\(\PageIndex{2}\)). أصباغ التمثيل الضوئي الخاصة بهم هي الكلوروفيل أ، والكلوروفيل ج، وبيتا كاروتين، وفوكوكسانثين. يستخدمون اللامينارين ككربوهيدرات تخزين.

    تشمل الأركبلاستيدات الطحالب الخضراء (كلوروفيتا) والطحالب الحمراء (رودوفيتا) ومجموعة أخرى من الطحالب الخضراء (Charophyta) والنباتات البرية. تعتبر Charaphyta الأكثر تشابهًا مع النباتات البرية لأنها تشترك في آلية انقسام الخلايا ومسار كيميائي حيوي مهم، من بين سمات أخرى لا تمتلكها المجموعات الأخرى. مثل النباتات البرية، تحتوي Charophyta و Chlorophita على الكلوروفيل a والكلوروفيل b كأصباغ التمثيل الضوئي وجدران خلايا السليلوز والنشا كجزيء تخزين للكربوهيدرات. الكلاميدوموناس هي طحالب خضراء تحتوي على بلاست كلورو كبير واحد وسوطين ووصمة عار (بقعة عين)؛ وهي مهمة في أبحاث البيولوجيا الجزيئية (الشكل\(\PageIndex{3}\)).

    الكلوريلا عبارة عن طحالب كبيرة غير متحركة أحادية الخلية، وأسيتابولاريا هي طحالب خضراء أحادية الخلية أكبر حجمًا. يتحدى حجم هذه الكائنات فكرة أن جميع الخلايا صغيرة، وقد تم استخدامها في أبحاث علم الوراثة منذ أن بدأ Joachim Hämmerling (1901-1980) العمل معها في عام 1943. Volvox هي طحالب استعمارية أحادية الخلية (الشكل\(\PageIndex{3}\)). الطحالب الخضراء الأكبر متعددة الخلايا هي Ulva، والمعروفة أيضًا باسم خس البحر بسبب شفراتها الخضراء الكبيرة الصالحة للأكل. كان نطاق أشكال الحياة داخل الكلوروفيرا - من أحادي الخلية إلى مستويات مختلفة من الاستعمار إلى الأشكال متعددة الخلايا - نموذجًا بحثيًا مفيدًا لفهم تطور تعدد الخلايا. الطحالب الحمراء متعددة الخلايا بشكل أساسي ولكنها تشمل بعض الأشكال أحادية الخلية. تحتوي على جدران خلوية صلبة تحتوي على أجار أو كاراجينان، وهي مفيدة كعوامل لتصلب الطعام وكمادة صلبة مضافة إلى وسائط نمو الميكروبات.

    أ) صورة لعشب البحر الأخضر الطويل في المحيط ب) صورة لهيكل ذي أوراق حمراء. ج) صورة لبنية خضراء مورقة. د) صورة للمناطق المضاءة من الممر المائي. E) صورة مجهرية للخلايا ذات الأشكال المختلفة التي تبدو وكأنها مصنوعة من الزجاج. F) صورة مجهرية للكرة المصنوعة من العديد من نقاط الجشع. يمكن رؤية كرات الخضر الصغيرة داخل المجال الأكبر. يتم إطلاق الكرات الصغيرة عندما تتمزق الكرة الأكبر.
    الشكل\(\PageIndex{2}\): (أ) هذه الأنواع الكبيرة من عشب البحر متعدد الخلايا هي أعضاء في الطحالب البنية. لاحظ «الأوراق» و «السيقان» التي تجعلها تبدو مشابهة للنباتات الخضراء. (ب) هذا النوع من الطحالب الحمراء متعدد الخلايا أيضًا. (ج) يبدو أن الطحالب الخضراء Halimeda incrasata، التي تظهر هنا وهي تنمو في قاع البحر في المياه الضحلة، لها هياكل شبيهة بالنباتات، ولكنها ليست نباتًا حقيقيًا. (د) الإضاءة البيولوجية، الظاهرة في الموجة المتموجة في هذه الصورة، هي ظاهرة لبعض الدينوفلاجيلات. (هـ) تنتج الدياتومات (المصورة في هذه الصورة المجهرية) اختبارات سيليسكوية (هياكل عظمية) تشكل الأتربة الدياتومي. (و) تُظهر الطحالب الخضراء الاستعمارية، مثل الفولفوكس في هذه الصور المجهرية الثلاثة، روابط تعاونية بسيطة للخلايا. (المرجع أ، هـ: تعديل العمل من قبل الإدارة الوطنية لدراسة المحيطات والغلاف الجوي؛ الائتمان ب: تعديل العمل من قبل إد بيرمان؛ الائتمان ج: تعديل العمل من قبل جيمس سانت جون؛ الائتمان د: تعديل العمل بواسطة «catalano82" /Flickr؛ الائتمان f: تعديل العمل من قبل الدكتور رالف فاغنر)
    خلية بيضاوية ذات سوطين يخرجان من أحد طرفيها. تسمى الدائرة الكبيرة في الخلية بالنواة. يُطلق على مجموعة من الدوائر الحمراء الصغيرة اسم وصمة العار (بقعة العين). يتم تسمية الأشكال البيضاوية الخضراء في الخلية بالكلوروبلاست والدوائر البيضاء باسم حبيبات النشا.
    الشكل\(\PageIndex{3}\): الكلاميديا هي طحالب خضراء أحادية الخلية.

    التمارين\(\PageIndex{1}\)

    ما هي مجموعات الطحالب المرتبطة بتكاثر الطحالب الضارة؟

    المفاهيم الأساسية والملخص

    • الطحالب هي مجموعة متنوعة من الطلائع حقيقية النواة التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي.
    • قد تكون الطحالب أحادية الخلية أو متعددة الخلايا.
    • تسمى الطحالب الكبيرة متعددة الخلايا الأعشاب البحرية ولكنها ليست نباتات وتفتقر إلى الأنسجة والأعضاء الشبيهة بالنباتات.
    • على الرغم من أن الطحالب قليلة الإمراضية، إلا أنها قد ترتبط بتكاثر الطحالب السامة التي يمكن أن تضر بالحياة البرية المائية وتلوث المأكولات البحرية بالسموم التي تسبب الشلل.
    • تعتبر الطحالب مهمة لإنتاج الأجار، الذي يستخدم كعامل ترسيخ في الوسائط الميكروبيولوجية، والكاراجينان، الذي يستخدم كعامل ترسيخ.