چرا جلبک ها جزو گیاهان نیستند

جلبک چیست؟

جلبک ها یا جلبک ها موجودات گیاهی مانند آب هستند. جلبک ها گیاه نیستند، بلکه از خانواده تک یاخته ها هستند. آنها نزدیک یا در آب زندگی می کنند و ریشه واقعی ندارند.[1] علم جلبک را فیکولوژی می نامند که از کلمه یونانی phycos به معنای جلبک دریایی گرفته شده است. شناسایی علمی جلبک ها ظاهراً در اواسط قرن 18 آغاز شد.[2] کلمه جلبک دریایی نیز از دو قسمت جل + بک تشکیل شده است که جزء اول به معنای پتو یا پارچه و جزء دوم به معنای قورباغه است، بنابراین معنای لغوی جلبک دریایی لباس است. یا می تواند پناهگاهی برای قورباغه ها باشد.

جلبک ها ساده ترین موجودات حاوی کلروفیل هستند. سه تفاوت عمده بین جلبک ها و گیاهان عالی وجود دارد: اول اینکه جلبک ها ریشه، ساقه و برگ ندارند، دوم اینکه هیچ سلول محافظی در اطراف اندام ها یا ساختارهای تولید مثلی جلبک وجود ندارد، سوم اینکه جنین ها در جلبک ها قابل مشاهده نیستند. جلبک ها در طبیعت در محیط های مختلفی یافت می شوند، اما آب محیطی است که بیشترین جلبک ها را در خود دارد.[3]

تعداد زیادی جلبک نیز در سطح خاک های مرطوب یافت می شود. قسمت های بالای زمینی درختان و همچنین سنگ ها و صخره ها از دیگر مکان هایی هستند که جلبک ها می توانند رشد کنند. برخی از جلبک ها می توانند در محیط های غیرعادی مانند دریاچه های نمک، چشمه های آب گرم و یخچال های طبیعی و حتی در داخل بدن و بافت موجودات زنده زندگی کنند.

جلبک ها گروهی از موجودات هستند که مانند گیاهان مواد مختلفی از نور خورشید، آب و دی اکسید کربن می سازند. در اصطلاح علمی به آنها فوتوتروف می گویند. این موجودات بر خلاف گیاهان، بافت های پیشرفته یا ساختارهای متمایز شده ای ندارند و از انواع تک سلولی با اندازه چند میکرومتر تا انواع چند سلولی که می توانند به اندازه بیش از 50 متر برسند، متغیر هستند. جلبک ها بافت های واقعی مانند ریشه، برگ و ساقه ندارند و آنچه در جلبک ها دیده می شود در واقع برگ های کاذب، ریشه های کاذب و شبه ساقه ها هستند که از نظر ساختار بافتی اندام واقعی محسوب نمی شوند.

تخمین زده می شود که بیش از 300000 گونه جلبک در جهان وجود داشته باشد اما تعداد کمی از این سویه ها جداسازی و شناسایی شده اند و تعداد سویه های شناسایی شده به بیش از 10000 نمی رسد. جلبک ها به دلیل ساختار ساده اهمیت زیادی پیدا کرده اند. و توانایی استفاده از منابع مختلف برای رشد و تولیدمثل آنها. این موجودات می توانند مواد مختلفی از جمله متابولیت های اولیه و متابولیت های ثانویه را در مقادیر زیاد تولید و ذخیره کنند. میزان ذخایر این مواد در جلبک ها به طرز شگفت آوری زیاد است. به عنوان مثال، یک جلبک گاهی اوقات می تواند بیش از 90 درصد حجم سلولی خود را با روغن و چربی پر کند، در حالی که میزان روغن موجود در دانه های روغنی بسیار کمتر از این مقدار است. برای واضح تر شدن این مقوله به جدول زیر توجه کنید:

مقایسه جلبک با سایر دانه‌ها

در جدول بالا جلبک ها به ترتیب با سویا، کلزا، نارگیل و جاتروپا (درخت بومی آمریکای جنوبی) مقایسه شده اند. آنچه مهم است این است که علاوه بر درصد بالای روغن در جلبک ها، عملکرد روغن و میزان کشت این موجودات و فرآورده های استخراج شده از آنها در هر هکتار بسیار بیشتر از نمونه های روغن معمولی است.

این ویژگی منحصر به فرد را به دیگر مزایای این موجودات اضافه کنید، از جمله:

– نیازی به منابع آب شیرین ندارند.
– برای کشت خود نیازی به خاک حاصلخیز ندارند.
– آنها را می توان به صورت افقی پرورش داد و نیازی به زمین های مسطح بزرگ ندارند.
– دوره کشت آنها تا 14 روز می باشد و نیاز به انتظار طولانی دارد.
– محصول نیازی به ثمر دادن ندارد و محصول مورد نظر را سریع تهیه می کنند.

و چنین ویژگی های مثبتی را می توان برای این موجودات برشمرد. بنابراین زیاده روی نیست که این موجودات را به عنوان نسل بعدی منابع مواد متنوع در بخش هایی مانند غذا، بهداشت و تندرستی، شیلات، صنایع سوخت تجدیدپذیر و بسیاری از بخش های دیگر در نظر بگیریم.[4]

انواع جلبک

ارگانیسم هایی که تحت نام عمومی جلبک طبقه بندی می شوند در واقع گروه بزرگ و متنوعی از موجودات زنده را تشکیل می دهند که عموماً فتوسنتزی هستند که از نظر شکل، فیزیولوژی و زیستگاه طبیعی تفاوت های قابل توجهی با یکدیگر دارند.

ریزجلبک ها

ریزجلبک ها موجودات میکروسکوپی تک سلولی هستند که قادر به تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی شیمیایی از طریق فتوسنتز هستند. آنها حاوی چندین ترکیب بیولوژیکی هستند که برای استفاده تجاری در نظر گرفته شده اند. اندازه ریز جلبک ها از چند میکرون تجاوز نمی کند، در حالی که طول برخی از جلبک های ماکروسکوپی به بیش از 66 متر می رسد و از سوی دیگر، به لطف تنوع تکاملی به دست آمده در طی میلیون ها سال، جلبک ها قادر به زندگی در زیستگاه های بسیار متنوع هستند. . از نظر دما (مناطق قطبی تا چشمه های آب گرم) و شدت نور تابشی برای رشد.

ریزجلبک ها اولین گیاهان عالی هستند که اکسیژن تولید می کنند – فرآیندی که منجر به ایجاد جو می شود. علاوه بر این، جلبک ها بزرگترین مصرف کنندگان دی اکسید کربن هستند و اولین سطح از زنجیره غذایی در اکوسیستم های آبی را تشکیل می دهند. از ریزجلبک ها می توان برای تولید طیف وسیعی از متابولیت ها مانند پروتئین ها، چربی ها، کربوهیدرات ها، کاروتنوئیدها یا ویتامین ها برای سلامتی، تغذیه و افزودنی ها، لوازم آرایشی و برای تولید انرژی استفاده کرد. همچنین از این نوع جلبک ها برای افزایش ارزش غذایی غذا و خوراک بر اساس ترکیب شیمیایی آنها استفاده می شود. علاوه بر این، آنها نقش بسیار مهمی در آبزی پروری دارند و می توان از آنها در لوازم آرایشی استفاده کرد.[5]

ریزجلبک

جلبک های بزرگ

جلبک های ماکرومولکولی بخشی از منابع زنده و تجدیدپذیر دریاها و اقیانوس ها هستند. جلبک ها منبع ارزشمندی از مواد طبیعی برای تغذیه انسان و حیوان هستند. جلبک دریایی از دیرباز به عنوان غذای اصلی در رژیم غذایی کشورهای باستانی حاشیه اقیانوس ها مانند ژاپن، چین، کره و سایر کشورها مورد استفاده قرار می گرفته است و امروزه انسان ها به روش های مختلف از محصولات ماکرو جلبک ها در زندگی روزمره خود استفاده می کنند. به عنوان مثال، پلی ساکاریدهای استخراج شده از جلبک دریایی در ساخت خمیر دندان، صابون، شامپو، لوازم آرایشی، غذا و دارو استفاده می شود. جلبک های بزرگ یا جلبک های دریایی به سه گروه جلبک های قهوه ای، قرمز و سبز طبقه بندی می شوند.

جلبک‌های قهوه‌ای

جلبک های قهوه ای یا فئوفیت ها بزرگترین گروه جلبک ها از نظر اندازه هستند. به عنوان مثال، طول کلپ غول پیکر به بیش از 45 متر می رسد. رنگ این جلبک ها قهوه ای یا زرد مایل به قهوه ای است و در آب های معتدل و سرد یافت می شوند. جلبک قهوه ای قسمتی شبیه ریشه دارد که آن را به خاک متصل نگه می دارد. یک تصویر نمونه از جلبک قهوه ای در زیر نشان داده شده است.

Turbinaria

جلبک‌های قرمز

جلبک های قرمز یا رودوفیت ها عموماً به دلیل وجود رنگدانه فیکواریترین رنگ قرمز زیبایی دارند. جلبک های قرمز به دلیل جذب نور آبی می توانند در اعماق بیشتری نسبت به جلبک های قهوه ای زندگی کنند. جلبک مرجانی یکی از جلبک های قرمز مهم است که در تشکیل صخره های مرجانی شرکت می کند. در تصویر زیر نمونه ای از جلبک قرمز نشان داده شده است.

Gracilaria

جلبک‌های سبز

جلبک سبز (کلروفیتا) بیش از 7000 گونه دارد که از جلبک های قهوه ای و قرمز تنوع بیشتری دارد. جلبک‌های سبز دو نوع کلروفیل دارند و مانند گیاهان خشکی، انرژی نور را برای تولید قند جذب می‌کنند، اما در مقابل، گیاهان خشکی فقط در آب می‌توانند زندگی کنند.[6]

اهمیت اقتصادی و کاربرد جلبک در زندگی انسان

شناسایی دریاها منجر به ایجاد محصولات زیادی برای انسان شده است که یکی از این محصولات جلبک است که فواید زیادی برای زندگی روزمره انسان دارد. بررسی جنبه های فنی و اقتصادی تولید جلبک نشان می دهد که می توان از آنها در جنبه های مختلف تولید مواد استفاده کرد.

اهمیت جلبک در رژیم غذایی انسان

جلبک به عنوان غذا توسط انسان استفاده می شود زیرا سرشار از مواد معدنی، ویتامین ها، کربوهیدرات ها و پروتئین هایی است که در داخل سلول ها یا در دیواره سلولی وجود دارد. استفاده از جلبک دریایی برای غذای انسان سابقه ای طولانی دارد و به بریتیش کلمبیا برمی گردد. در طول قحطی بزرگی که در اواسط قرن نوزدهم انگلستان را فرا گرفت، به دلیل عفونت قارچی سیب زمینی، نوعی جلبک قرمز جایگزین مهمی برای محصولات سیب زمینی شد. امروزه نیز در بسیاری از کشورهای آسیایی و اروپایی، به ویژه کشورهایی که دارای سواحل طولانی و دریاهای آزاد هستند، از جلبک دریایی به طرق مختلف برای غذا استفاده می شود.[7]

استفاده از جلبک برای تهیه غذا

ژاپن اولین کشوری بود که روش صنعتی پرورش جلبک را اختراع کرد. تنها در سال 1995، 220000 تن جلبک دریایی برای مصرف انسان در ژاپن مصرف شد. استفاده از جلبک دریایی به عنوان یک غذای جایگزین حاوی مقدار کمی پروتئین، تمام اسیدهای آمینه ضروری، ویتامین ها، مواد معدنی، اسیدهای چرب غیراشباع با چند پیوند مضاعف است.

حدود 60 تا 70 درصد وزن خشک اسپیرولینا را پروتئین تشکیل می دهد. امروزه از اسپیرولینا در کلوچه، نان، سالاد و سوپ استفاده می شود و در کشورهای اروپایی برای بهبود رژیم غذایی روزانه از قرص اسپیرولینا استفاده می شود. با توجه به رشد جمعیت و کمبود منابع کشاورزی در قلمرو، این روش ها می توانند به استفاده بهینه از منابع کمک کنند. در مناطق مختلف جهان از بیش از صد گونه جلبک عمدتاً جلبک قهوه ای و قرمز به عنوان غذا استفاده می شود. برای این منظور از تعداد کمی جلبک سبز غنی از مواد معدنی، ویتامین ها، قند و پروتئین استفاده می شود. برخی از جلبک های غذایی مهم عبارتند از:

– جنس های Laminaria، Sargassum و Alaria از جلبک های قهوه ای شناخته می شوند. در ژاپن غذاهای مخصوص از لامیناریا و آلاریا تهیه می شود. در آمریکای جنوبی نوعی جلبک قهوه ای برداشت می شود و پس از خشک شدن و نمک زدن به تدریج از آن برای غذا استفاده می شود. جلبک قهوه ای حاوی تقریباً 15٪ پروتئین، 17 نوع اسید آمینه، 1.56٪ چربی و 57٪ کربوهیدرات است. علاوه بر این، آنها حاوی مقادیر خوبی از مواد معدنی، کاروتن و سایر مواد هستند.

– جنس Porphyra و Chondros از جلبک های قرمز شناخته می شوند. پورفیرا یکی از مهم ترین جلبک های قرمز است که توسط انسان به عنوان غذا استفاده می شود. در ژاپن، اسکاتلند، انگلستان و آمریکا غذاهای محلی مخصوصی با این جلبک های دریایی تهیه می شود. در ژاپن، هر ساله مقادیر زیادی از این جلبک به صورت انبوه کشت می شود.

یک روش معمول در ژاپن این است که بخش‌هایی از ساحل را بین اکتبر و نوامبر با خیساندن نی‌های بامبو حصار بکشند و سپس از تورهای نایلونی یا الیاف گیاهی برای ایجاد بستری برای رشد جلبک پورفیرا استفاده کنند. استفاده از پورفیری در ژاپن به 300 سال قبل باز می گردد و کشت انبوه آن هر ساله درآمد هنگفتی را برای این کشور به همراه دارد. تنها در ژاپن، سالانه حدود 30000 تن پورفیری مصرف می شود. جلبک پورفیرا سرشار از ویتامین های D، C، B، A و E است و حاوی مقدار قابل توجهی پروتئین است.

هر 100 گرم پورفیرا به طور متوسط ​​حاوی 11.4 گرم آب، 35.6 گرم پروتئین، 0.7 گرم چربی، 44.3 گرم کربوهیدرات و 8 گرم مواد معدنی است. جلبک قرمز Chondros به مقدار زیادی در آمریکا و اروپا مصرف می شود.

در میان جلبک های سبز، جنس اولوا و کلرلا معروف هستند. اولوا که به خاطر شباهتش به برگ های کاهوی دریایی معروف است برای تهیه سالاد و سوپ استفاده می شود.

کلرلا یک جلبک تک سلولی آب شیرین است و به راحتی به صورت فله ای رشد می کند. در کشور کوچک تایوان، سالانه بیش از 1500 تن پودر جلبک کلرلا تولید می شود. این جلبک تقریباً 30 درصد پروتئین، 15 درصد چربی، 30 درصد کربوهیدرات و 5 درصد مواد معدنی دارد و در شرایط خوب تا 50 درصد وزن خشک این جلبک پروتئین و 8.5 درصد چربی است. پروتئین کلرلا حاوی تمام آمینو اسیدهای ضروری است، بنابراین در سفرهای فضایی به عنوان غذا استفاده می شود. ریزجلبک ها با تمام ویژگی های استثنایی خود، با ارزش ترین مواد بیولوژیکی روی کره زمین به شمار می روند. پایه زنجیره غذایی را تشکیل می دهند و قدرت تولیدمثلی بالایی دارند.[7]

استفاده از جلبک در تهیه داروها

جلبک دریایی به دلیل داشتن ترکیبات پلی ساکاریدی خاص و همچنین ترکیبات دارویی خاص کاربردهای فراوانی دارد. خواص دارویی ذکر شده برای جلبک دریایی بسیار زیاد است، از جمله به عنوان ملین در یبوست دستگاه گوارش، به عنوان یک عامل التیام دهنده زخم های دستگاه گوارش و به عنوان یک داروی ضد انگلی برای دستگاه گوارش و همچنین کاهش فشار خون، کاهش چربی. در خون، کاهش وزن اضافی و جلوگیری از تصلب شرایین. جلبک دریایی استفاده می شود. حتی در برخی منابع به قدرت این گیاهان در برابر ویروس HIV نیز اشاره شده است. همچنین می توان با استفاده از جلبک با ویروس تبخال مبارزه کرد.

به عنوان مثال، اسپیرولینا، یک جلبک سبز، ممکن است در برابر عفونت های قارچی پوست مفید باشد. اسپیرولینا نوعی جلبک است که متعلق به گروه جلبک های سبز آبی است. با توجه به پدیده مقاومت قارچی و همچنین عوارض بیشتر داروهای ضد قارچ، اگر بتوانیم هر داروی گیاهی برای درمان بیماری های قارچی تهیه کنیم، بسیار مفید و موثر است. [8.9]

جلبک و دارو

بر این اساس، تحقیقات زیادی در مورد خواص ضد میکروبی جلبک دریایی انجام شده است. یکی از مواردی که امروزه مورد توجه قرار گرفته و بسیار مهم است مبارزه با سرطان است. یکی از کاربردهای جدید و مدرن این گیاهان در درمان بیماری های تومور این است که ترکیبات ضد سرطانی از این گیاهان استخراج می شود و برای درمان بیماری های تومور استفاده می شود.

به عنوان مثال سرطان سینه یکی از شایع ترین سرطان های بدخیم در بین زنان در سراسر جهان است و شیوع آن در اکثر کشورهای جهان از جمله ایران رو به افزایش است. بنابراین تحقیقات زیادی در مورد اثرات ضد سرطانی موجودات دریایی به ویژه جلبک ها انجام شده و نتایجی به دست آمده است. در یک تحقیق مشاهده شد که ترکیبات موجود در عصاره هیدروالکلی جلبک قرمز Laurencia pacifica قادر به مهار تکثیر سلول های سرطانی معده، سینه، روده بزرگ، تخمدان، ریه، پانکراس، پروستات و پوست است. بنابراین می توان نتیجه گرفت که ترکیبات مختلفی در این جلبک وجود دارد که طیف وسیعی از سرطان ها را مهار می کند.[10،11]

مطالعاتی به منظور بررسی اثر ضد توموری عصاره جلبک قهوه ای Sargassum glaucescens بر رشد و تکثیر رده های سلولی سرطانی خاص انجام شد که نشان داد عصاره این جلبک دارای اثرات ضد سرطانی قابل توجهی است. مشخص شد که عصاره اتانولی این جلبک بر روی رده سلولی اثر کشنده دارد و با افزایش غلظت عصاره این اثر افزایش می یابد.[13]

استفاده از جلبک در مکمل های غذایی

جلبک ها دارای پروتئین های کامل با زنجیره ای از اسیدهای آمینه (بر خلاف گیاهان) هستند که در فرآیندهای متابولیک جلبکی مانند تولید انرژی و آنزیم تولید می شوند. جلبک دریایی حاوی مقادیر قابل توجهی کربوهیدرات های ساده و پیچیده است که به عنوان یک منبع غنی برای بدن انسان مفید است. به طور خاص، کمپلکس های کربوهیدرات سولفاته سیستم ایمنی بدن را تقویت می کند. وجود اسیدهای چرب مانند امگا 3 و امگا 6 در جلبک دریایی آنها را به منابع غذایی با ارزشی تبدیل کرده که باعث افزایش تولید انرژی در مصرف کننده می شود و همچنین جلبک دریایی حاوی مقادیر بالایی از ویتامین ها، مواد معدنی، کاروتنوئیدها و عناصر کمیاب است.

جلبک دریایی قهوه ای نوعی جلبک دریایی است که می توان آن را به صورت خام مصرف کرد، اما اغلب به صورت خشک، دانه ریز یا پودر موجود است. این گیاه به صورت مایع نیز موجود است که می توان آن را به آب آشامیدنی اضافه کرد. جلبک دریایی قهوه ای به صورت گرانول یا پودر می تواند به عنوان چاشنی و طعم دهنده و همچنین به جای نمک استفاده شود.

جلبک قهوه ای منبع غنی از ویتامین ها به ویژه ویتامین های گروه B و همچنین بسیاری از مواد معدنی مفید است. محققان می گویند این گیاه برای بافت مغز، غشاهای اطراف مغز، مننژها، اعصاب حسی و نخاع و همچنین ناخن ها و رگ ها بسیار مفید است. به دلیل وجود ید در جلبک های قهوه ای، برای درمان اختلالات غده تیروئید استفاده می شود. این گیاه در درمان بیماری های دیگر مانند ریزش مو، چاقی و انواع زخم ها مفید است. جلبک های قهوه ای از بدن در برابر اثرات تشعشع محافظت می کنند [14،15].

اسپیرولینا که در سراسر جهان به عنوان بهترین جلبک خوراکی شناخته می شود، یک منبع غذایی آماده است و در آب و هوای گرم و آفتابی و آب های قلیایی در سراسر جهان رشد می کند. این نوع جلبک 20 برابر پروتئین سویا در همان منطقه تولید می کند که نشان دهنده پیشرفت در تولید مواد غذایی است.

اسپیرولینا به تنهایی حاوی مواد مغذی بیشتری نسبت به همه غلات، گیاهان و سایر گیاهان است و حاوی اسید گاما لینولنیک (GLA)، اسید لینولئیک و آراشیدونیک، ویتامین B12 است که گیاهخواران به ویژه برای سلامت گلبول های قرمز خون خود به آن نیاز دارند. آهن، مقدار زیادی پروتئین (60-70%)، اسیدهای آمینه ضروری، اسیدهای نوکلئیک RNA و DNA، کلروفیل و فیکوسیانین – رنگدانه آبی که فقط در جلبک‌های سبز آبی یافت می‌شود – طول عمر موش‌های مبتلا به سرطان را در آزمایشگاه افزایش داد. مطالعات. .شرق. اسپیرولینا یک غذای قابل هضم و طبیعی است که از سیستم دفاعی بدن محافظت می کند، کلسترول را کاهش می دهد و به جذب عناصر معدنی کمک می کند.[16]

استفاده از جلبک به عنوان سوخت زیستی

امروزه یافتن منابع انرژی تجدیدپذیر برای جایگزینی سوخت های فسیلی بسیار مهم است. آلودگی های زیست محیطی، انتشار گازهای گلخانه ای، تغییرات آب و هوایی و نوسانات قیمت نفت خام برخی از معایب سوخت های فسیلی هستند. در این شرایط بیشترین توجه به منابع انرژی تجدیدپذیر است، زیرا برای حفظ و حمایت از محیط زیست استفاده از سوخت های تجدیدپذیر و زیست محیطی ضروری است.

امروزه جلبک ها به منبع اصلی تولید سوخت زیستی در جهان تبدیل شده اند. جلبک های بزرگ گیاهان دریایی با رشد سریع هستند که به زمین زراعی، کود یا آب شیرین نیاز ندارند. علاوه بر این، انواع مختلف اکوسیستم‌ها، مانند صخره‌های مرجانی، جنگل‌ها و سواحل سنگی، به طور موثر میزبان جلبک‌ها هستند. این ویژگی ها آن را به منبع غذایی بسیار مناسبی برای تولید بیواتانول تبدیل کرده است.[17]

سوخت‌های ریز جلبک‌ها نیز مهم هستند زیرا ریزجلبک‌ها سرعت رشد بالایی دارند، در زمین‌های غیر کشاورزی با محتوای آب کم و در آب‌های شور رشد می‌کنند. علاوه بر این، در مقایسه با گیاهان زمینی، آنها ظرفیت بیشتری برای تثبیت دی اکسید کربن دارند. شناخته شده ترین سوخت های مبتنی بر جلبک بیواتانول و بیودیزل هستند که می توانند جایگزین گازوئیل نفتی شوند. ریزجلبک ها شامل همه میکروارگانیسم های تک سلولی و چند سلولی ساده از جمله ریزجلبک های پروکاریوتی مانند سیانوباکتری ها می شود.

به طور کلی دو استراتژی در تولید سوخت های زیستی از ریزجلبک ها دنبال می شود: استراتژی اول به حداکثر رساندن تولید لیپید به منظور تولید بیودیزل است. دومین استراتژی تولید حداکثر کربوهیدرات برای تولید بیواتانول تولید لیپید توسط ریزجلبک ها را می توان با بهینه سازی شرایط رشد مانند کنترل سطح نیتروژن، شدت نور، دما، شوری، غلظت دی اکسید کربن و فرآیند برداشت افزایش داد. به طور کلی، تجمع چربی در ریزجلبک ها زمانی اتفاق می افتد که مواد مغذی در محیط کشت کم باشد. در این شرایط، تکثیر سلولی اتفاق نمی افتد، بلکه کربن توسط سلول ها جذب می شود و به تری گلیسرول تبدیل می شود که بین سلول ها ذخیره می شود و غلظت سلولی را افزایش می دهد.[18]

جلبک و سوخت زیستی

استفاده از ماکروجلبک‌ها به‌منظور تولید انرژی با استفاده از میکروجلبک‌ها نسبت به مزایای مشابه در برداشت و هزینه پایین سیستم جداسازی از محیط کشت آبی است. برای تولید انرژی استفاد ه می‌شود 11 تا 81 درصد حدود هزینه‌های عملیات در بخش برداشت میکروجل بک‌ها مصرف می‌شوند.

ماکروجلبک‌ها به دلیل دارا بودن خواص بیوشیمیایی، بهترین گزینه برای تولید انرژی دریافتی می‌شود. به‌منظور تولید انرژی از زیست توده به‌طور کلی دو نوع فرآیند وجود دارد: دسته اول، فرآیندهای بیوشیمیایی است که شامل هضم بی‌هوازی و تخمی ر است. برای مثال از جلبک برای تولید بیواتانول توسط تخمیر، به‌عنو یک روش پایدار برای تولید سوخت زیستی مطرح است.

دسته دوم، فرآیندهای گرمایی-شیایی هستند که با افزایش دما در یک جام واکنش‌های شیمیایی ترکیبات سوختی تولید می‌کنند که این فرآیندها شامل: سوزاندن، روش‌های هیدروترمال است. در بین فرآیندهای گرمایی-شیمیایی فرآیند پیرولیز نسبت به سایر روش‌های دارای بازده بیشتر برای تولید نفت زیستی است. کیفیت سوخت در فرآیند هیدروترمال بالاتر است. پیرولیز یک فرآیند تجزیه گرمایی ترکیبات آلی در غیاب است. به‌طورکلی در دمای ۷۰۰-۳۵۰ سانتی‌گراد در فشار اتمسفریک رخ می‌دهد.[۱۹]

اهمیت جلبک ها در اکوسیستم آبی

جلبک‌ها به‌عنوان یک غذای ماهیان، پستداران و نوران از ویژه‌ای دیگر جاها هستند. وابستگی انسان به ماهی و سایر جانوران آبزی برای تکمیل خوراک خود واق عیتی است که بر کسی پوشیده نیست. بنابراین جلبک‌ها به‌طور غیر مستقیم، ارزش بسیار ارزنده‌ای برای آن‌ها دارند.

از ریزجلبک‌هایی مانند کلرولا و تتراسلمیس، ایزوکرایسیس و پاولوا ب رای پروش آبزیان استفاده می‌شود. بسیاری از شرکت‌های آبزی پرور از کلرولا و اسپیرولینا استفاده می‌کنند. هر بار از ریزجلبک‌ها به‌عنوان منبعی از رنگ‌دانه‌های طبیعی برای می‌گو و ماهی قزل آلا و ماهی‌های زینتی استفاده می‌شوند. از ریزجلبک‌ها به‌طور مستقیم و غیر مستقیم در محیط کشت لارو برای تغذیه لاروها نیز می‌شود.

در عمل آبزی‌پروری، میکروجلبک‌ها منابع تغذیه مهمی برای ماهی‌ها یا میگو هستند. استفاده از مواد مغذی بیشتر از خوراک‌های معمول و متداول است که از این مواد فراوان استفاده می‌شود و کیفیت آب را با استفاده از میکروجلبک‌ها حفظ می‌کند. میکروجلبک‌ها از مواد مغذی، لیپید و کربوهیدرات‌ها می‌آیند که برای آبزیان به شماره می‌آیند.

به‌طورکلی اجزای موجود در میکروجلبک‌ها را برای استفاده در آبزی‌پ روری به سه طبقه‌بندی می‌کنند. دسته اول میکروجلبک‌های سرشار از پرورش و کربوهیدرات هستند که به ‌عنوان جایگزین برای خوراک‌های سنتی و کاهش هزینه آبزی‌پروری به کار می‌روند. دسته دوم آنتی‌اکسیدان‌های موجود در میکروجلبک‌ها هستند که می‌توانم برای حفظ سلامت آبزیان و غلبه بر مشکلات مصرف‌کننده‌های آنتی‌بیوتیک‌ها اسفاد شوند. دسته سوم وجود مؤلفه‌ها و اجزاء در میکروجلبک‌ها است که در آن ماهی‌ها نقش مهمی دارند. به‌عنوان ‌مثال آستاگزانتین که رنگ پوست و گوشت برخی از ماهی‌ها را تعیین می‌کند و رنگ‌دانه اساسی در صنعت تولید ماهی قزل‌آلا است.[۲۰]

مزایای آبزی پروری با استفاده از ریزجلبک ها

مفهوم آبزی‌پروری به کمک میکروجلبک‌ها، تبدیل مواد آلی موجود در پساب‌ها به زیست‌توده‌ها به‌وسیله رشد بهره‌برداری از این زیست‌توده‌ها برای جایگزینی بخشی از خوراک آبزی‌پروری و تقویت ایمنی آبزیان است. از مزایای استفاده از سیستم میکروجلبک این است که می‌توان شبی ه یک پمپ زیستی عمل کند و باعث تسریع در دفع دی‌اکسید کربن دیگر، اکسی ژن و ایجاد یک محیط مناسب برای آبزیان شود.

از میکروجلبک‌ها برای استفاده از پرورش ماهی‌های مختلف ایجاد می‌کند:

تولید اکسیژن توسط ریزجلبک ها خطر کمبود اکسیژن را کاهش می دهد و استفاده از دستگاه های تهویه سنتی که انرژی زیادی مصرف می کنند را کمتر می کند.

وجود ریزجلبک ها در مخزن پرورش ماهی می تواند رشد میکروارگانیسم های ناخواسته یا سمی را محدود کند و محیطی مناسب برای زندگی آبزیان ایجاد کند. در نتیجه، مقدار آب جایگزین و هزینه های مربوطه نیز کاهش می یابد.

از آنجایی که استفاده از ریزجلبک ها به عنوان تغذیه ایمنی جانوران آبزی را افزایش می دهد، می توان از مصرف بیش از حد آنتی بیوتیک ها یا داروها در آبزی پروری اجتناب کرد.

فاضلاب آبزی پروری را می توان با هزینه کم توسط بیوتکنولوژی میکروجلبک پیشرفته تصفیه کرد.

علاوه بر این، با استفاده از زیست توده می توان بخشی از خوراک آبزی پروری را تامین کرد و هزینه های پرورش ماهی را کاهش داد.[20]

استفاده از جلبک برای تصفیه آب و فاضلاب

جلبک ها ظرفیت زیادی برای حذف طیف وسیعی از آلاینده ها از انواع فاضلاب ها دارند. به همین دلیل استفاده از آنها در کاهش میزان آلاینده های حاصل از فاضلاب بسیار مفید است. فاضلاب شهری حاوی مقادیر زیادی مواد آلی و معدنی است اما میزان اکسیژن آن بسیار کم است.

یکی از روش های ساده ای که در تصفیه خانه های فاضلاب برای تصفیه این نوع فاضلاب استفاده می شود، ایجاد حوضچه های سیمانی کم عمق و عریض است. رشد جلبک ها در این حوضچه ها و فرآیند فتوسنتز ناشی از آن باعث افزایش اکسیژن می شود. به دلیل افزایش اکسیژن، تعداد میکروارگانیسم های هوازی در آب افزایش می یابد و اکسیژن تولید شده به مصرف آنها می رسد و میکروارگانیسم ها مسئول تجزیه بقایای مواد آلی موجود در آب های فرسوده هستند.

رشد جلبک ها به عنوان یک گیاه تصفیه کننده در کانال های فاضلاب نیز حائز اهمیت است. این جلبک ها نیترات ها و فسفات ها را برای انجام فعالیت های متابولیکی خود مصرف می کنند و با انجام فرآیند فتوسنتز اکسیژن آزاد می کنند و اکسیژن آزاد شده به باکتری های هوازی کمک می کند تا در تجزیه مواد خام فاضلاب فعال باشند.

فاضلاب که عمدتاً از پسماندهای صنعتی و شهری ایجاد می شود، حاوی ترکیبات آلی و معدنی زیادی است که در آن حل و معلق شده است. تصفیه این فاضلاب اغلب به عنوان یک مسئله اکسیژن رسانی در نظر گرفته می شود. برای از بین بردن بوی بد، باید فاضلاب را به خصوص در مناطق کوچک مانند استخرها اکسیژن رسانی کرد. بنابراین پدیده اکسیژن‌رسانی توسط جلبک‌ها که به‌طور طبیعی اتفاق می‌افتد بسیار رایج است و جلبک‌ها نقش مهمی در تصفیه فاضلاب دارند.[21]

استفاده از جلبک در کشاورزی

برای تولید موفق محصولات کشاورزی، انتخاب مواد گیاهی مناسب و رفع نیازهای آن ضروری است. درک خوب رشد گیاهان، آگاهی از نیازهای آنها و مدیریت مصرف آنها کلید موفقیت در تولید است. افزایش رشد جمعیت و نیازهای غذایی منجر به افزایش سطح زیر کشت و افزایش تولید در واحد سطح شده است. در این زمینه بشریت به نتایج خوبی دست یافته است. یکی از این دستاوردها جلبک است که امروزه نقش بسیار مهمی در عرصه های مختلف زندگی بشر از جمله صنایع غذایی، خوراک دام، کشاورزی، داروسازی، رنگرزی، تولید مواد شیمیایی و تولید سوخت دارد.[22]

استفاده از جلبک برای رشد گیاهان

استفاده از جلبک به عنوان کود

استفاده از جلبک دریایی به عنوان کود به قرن نوزدهم باز می گردد، زمانی که برای اولین بار توسط ماهیگیران ساحلی مورد استفاده قرار گرفت. اهمیت جلبک ها به دلیل وجود مواد مغذی مانند نیتروژن، فسفر، پتاسیم و برخی عناصر ضروری برای گیاهان و همچنین مقدار زیادی فیبر موجود در آنها است که باعث بهبود خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک می شود. مانند افزایش ظرفیت مبادلات. کاتیون ها و بهبود ظرفیت نگهداری آب، تنظیم pH و غیره. نقش مهمی ایفا کند.

جلبک ها به دلیل داشتن فیبر زیاد در نرم شدن بافت خاک و حفظ رطوبت نقش مهمی دارند و از طرفی به دلیل وجود مواد معدنی و عناصر کمیاب جلبک ها توجه بسیاری را به خود جلب کرده اند. مطالعات مختلف علمی ثابت کرده است که اثربخشی این محصولات در علم و صنعت باغبانی مورد تمجید فراوان قرار گرفته است، به طوری که پس از استفاده از این محصولات، افزایش عملکرد، افزایش جذب عناصر غذایی از خاک، افزایش مقاومت به آفات خاص، افزایش جوانه زنی بذر و مقاومت در برابر سرما.

جلبک دریایی به دلیل داشتن فسفر، پتاسیم و سایر عناصر به عنوان کود آلی در بسیاری از مناطق ساحلی استفاده می شود. برخی از این جلبک ها با مواد آلی دیگر مخلوط شده و برای حاصلخیزی خاک استفاده می شوند، در حالی که برخی دیگر مستقیماً به زمین های کشاورزی اضافه می شوند و به مرور زمان پوسیده می شوند و مواد آنها جذب خاک می شوند. برخی از کاربردهای جلبک دریایی به عنوان کود در زیر آورده شده است.[23]

در مزارع آزمایشی نشان داده شده است که افزودن جلبک سبز آبی تثبیت کننده نیتروژن به هوا در مزارع برنج می تواند عملکرد برنج را تا 30 درصد افزایش دهد. این جلبک های سبز آبی دارای سلول های تثبیت کننده نیتروژن خاصی به نام هتروسیست هستند. هتروسیست ها نیتروژن مولکولی موجود در هوا را به نیتروژن آمونیاکی تبدیل می کنند. مزارع برنج به طور طبیعی محیطی مناسب برای رشد انواع جلبک های سبز آبی فراهم می کنند. امروزه این جلبک ها به صورت انبوه کشت می شوند و به کودی تبدیل می شوند که به آن کود زیستی می گویند.

مزیت کودهای زیستی نسبت به کودهای حیوانی یا شیمیایی این است که این کودها به دلیل فعالیت حیاتی و زنده بودنشان از بین نمی روند بلکه دائماً تکثیر و افزایش می یابند و اثرات کودهای شیمیایی یا حیوانی ثانویه را ندارند. جلبک های خاصی مانند کارا برای جبران کمبود کلسیم در مزارع استفاده می شود.

در انگلستان از جلبک دریایی به عنوان کود برای محصولاتی مانند سیب زمینی، کلم و سبزیجات استفاده می شود. همچنین گزارش شده است که افزودن کود جلبکی به مزارع سیب زمینی مقاومت این گیاه را در برابر بیماری های قارچی افزایش داده و آن را در برابر بیماری های ویروسی مانند پیچ ​​خوردگی برگ مقاوم می کند. در مورد گوجه فرنگی افزودن کود جلبکی باعث افزایش دوره باردهی گوجه فرنگی شد و خاک را از شر شته ها آزاد کرد.[24]

یکی دیگر از مزایای استفاده از کود جلبکی کاهش بیماری های ناشی از کمبود عناصر معدنی است که با استفاده از کودهای جلبکی رفع می شود و به عنوان مثال می توان به کمبود عناصر منگنز، بور و باریم اشاره کرد. یکی از خواص مفید استفاده از جلبک علاوه بر داشتن مقادیر بالای نیتروژن و عناصر معدنی، وجود هورمون های تنظیم کننده رشد در این گیاهان است که به عنوان مثال می توان به افزایش مقاومت در برابر سرما و آفات اشاره کرد.

وجود ترکیبات هورمونی مانند اکسین، جیبرلین، فنیل استیک اسید و سیتوکینین در جلبک های قهوه ای به اثبات رسیده است. هورمون سیتوکینین موجود در جلبک ها بر افزایش تولید سیب زمینی تاثیر دارد. محتوای پروتئین علف های مرتعی نیز به لطف استفاده از کودهای جلبکی 0.7 درصد افزایش می یابد. در مورد مرکبات مانند لیمو، افزودن کود جلبک دریایی باعث افزایش مدت زمان ماندن میوه روی درخت و رسیدن کامل میوه می شود. همچنین وزن خوشه های موز به دلیل استفاده از کودهای جلبکی حدود 14.5 تا 17.7 درصد افزایش یافت و در مورد محصولاتی مانند سیب زمینی، ذرت، فلفل، گوجه فرنگی، آناناس و پرتقال نیز تاثیر بسزایی در بازده [24]. ]

مزیت و ویژگی دیگر کودهای جلبکی این است که عاری از علف های هرز و بذر قارچ و حاوی مقدار زیادی پتاس است. در مورد سویا افزایش کود جلبکی باعث افزایش میزان پروتئین محصول می شود. در مورد کشت گوجه فرنگی آزمایشاتی توسط کروچ و وانستادن در سال 1376 انجام شد و مشخص شد که میزان گلدهی و میزان برداشت گوجه فرنگی افزایش یافته و زمان رسیدن میوه نیز کاهش می یابد. عملکرد شلغم نیز با افزودن کود جلبک دریایی در سال اول و دوم افزایش قابل توجهی در خاک های شنی نشان می دهد. در مورد محصولات باغی مانند سیب، خیار و گل‌های زینتی، این امر باعث کاهش تعداد کرم‌ها می‌شود. افزایش مقاومت سرمایی و طول عمر پوست میوه هایی مانند گوجه فرنگی، کرفس، مرکبات و هلو نیز از دیگر ویژگی ها و ارزش های کاربردی کودهای جلبک دریایی است.

به طور کلی افزودن کود جلبک دریایی به خاک های شنی و آهکی باعث افزایش قابل توجه کیفیت و حاصلخیزی خاک می شود. در ایرلند از فسکیو (جلبک دریایی قهوه ای) به طور مستقیم به عنوان کود استفاده می شود. افزودن مستقیم برخی جلبک ها به زمین های کشاورزی به عنوان کود نه تنها عملکرد را افزایش می دهد بلکه گیاه را در برابر حملات حشرات و بیماری ها محافظت می کند.

برخی از اثرات استفاده از عصاره جلبک دریایی در گیاهان

افزایش تحمل گیاه به تنش

همانطور که در بالا ذکر شد، محصولات به دست آمده از عصاره جلبک دریایی باعث افزایش تحمل گیاهان به تنش و تنش ناشی از عوامل محیطی (خشکی، شوری و افزایش دما) و فیزیولوژیکی می شود. اثرات ضد استرس مواد آلی جلبک ها با فعالیت سیتوکینین ها مرتبط است. سیتوکینین با تشکیل گزانتین، آدنین و پورین، مستقیماً رادیکال های آزاد مسئول استرس را مهار می کند.

یکی از واکنش‌های رایج در سلول‌های گیاهی که در نتیجه افزایش تجمع مولکول‌های آلی در سیتوپلاسم ایجاد می‌شود، تنظیم فشار اسمزی است که هدف آن متعادل کردن تنظیم فشار اسمزی است. گلیسین بتائین، مانیتول و برخی قندهای دیگر موادی هستند که باعث تعادل اسمزی در سلول های گیاهی می شوند. به لطف وجود گلیسین و بتائین در سلول، استفاده از عصاره جلبک باعث کاهش اثرات مضر استرس های محیطی و همچنین افزایش تحمل گیاهان به سرما می شود. به علاوه باعث زنده ماندن گیاهان در هنگام یخبندان و رشد مجدد همه گیاهان می شود.

مانیتول و بتائین تعادل اسمزی سلول های گیاهی را حفظ می کنند. این مواد همچنین ساختار خارجی سلول را حفظ می کنند. این امر منجر به از دست دادن آهسته آب سلولی می شود و در نهایت گیاه تحمل بیشتری نسبت به تنش های ناشی از خشکی و کم آبی دارد. نتایج مطالعات آزمایشگاهی نشان می دهد که گلیسین بتائین از غشای سلول ریشه در برابر اثرات مخرب استرس گرمایی محافظت می کند.[25]

تقویت سیستم دفاعی گیاهان

پلی ساکاریدهای سولفاته و الیگوساکاریدهای با وزن مولکولی کم موجود در جلبک ها دارای فعالیت های بیولوژیکی متنوعی هستند. برخی گزارش ها افزایش خاصیت ضد قارچی و آنتی اکسیدانی را با استفاده از جلبک ها نشان می دهد که دلیل آن وجود طیف گسترده ای از ترکیبات فعال بیولوژیکی مانند استرول ها، فنل ها و اسیدهای چرب است. مطالعات انجام شده در سال های اخیر نشان می دهد که پلی ساکاریدهای سولفاته موجود در جلبک ها ظرفیت آنتی اکسیدانی قابل توجهی دارند.[25]

تاثیر بر سرعت رشد ریشه

کاهش رشد ریشه در اثر کاهش دما باعث کاهش ظرفیت جذب آب و مواد معدنی ریشه و به دنبال آن بروز عوارض ناشی از کمبود عناصر غذایی و اختلال در رشد گیاه می شود. در دماهای پایین، انتقال مواد به داخل گیاه، شکل و کمیت انتقال مواد تغییر می کند و در نتیجه رشد ریشه ها و در نهایت سرعت رشد گیاه کاهش می یابد. همچنین سرما باعث کاهش سنتز آدنوزین تری فسفات و بسیاری از ترکیبات دیگر مانند هورمون ها، اسیدهای آمینه و برخی ویتامین ها در ریشه می شود و سرعت انتقال این مواد به ساقه را کاهش می دهد. بتائین، مانیتول و غیره جلوگیری از تنش گرمایی و کاهش اختلالات رشد ریشه و کاهش رشد گیاه.[26]

افزایش سرعت فتوسنتز کلروفیل و سبز شدن گیاهان

فتوسنتز یکی از فرآیندهای حساس به دما است. اولین مکان برای تجربه استرس سرما، مرحله فتوسیستم 2 است که عملکرد فتوسیستم 2 را کاهش می دهد و فتوسنتز سرد را متوقف می کند. استرس سرما همچنین باعث اختلال در تولید کلروفیل و آسیب به واکنش های کلروپلاست می شود. با کاهش دما، کل فرآیند تشکیل کلروفیل متوقف می شود و رنگ برگ ها زرد می شود که نشان دهنده کمبود کلروفیل است.

مطالعات مختلف نشان داده است که استفاده از عصاره جلبک A.nodosum در گیاهان تیمار شده باعث افزایش میزان کلروفیل در برگ ها می شود که به دلیل وجود آمینو بوتیرات، گلیسین بتائین و بتائین استخراج شده در عصاره است. علاوه بر این، محلول پاشی با عصاره جلبک باعث تحریک فتوسنتز و تولید بهتر قند و نشاسته می شود. در برخی از مطالعات مشاهده شده است که بهبود فتوسنتز توسط گلیسین بتائین در گیاهان تحت تنش سرما با افزایش کارایی فتوسیستم 2 مرتبط است. گلایسین بتائین به عنوان محافظ اسمزی در کلروپلاست های گیاهی تحت تنش عمل می کند.

استفاده از جلبک در تهیه آگار

آگار عصاره خشک جلبک قرمز از نوع GELIDIUM است که از نظر شیمیایی یک استر سولفوریک گالاکتان است. این ماده به شکل یک پلی ساکارید ژلاتینی است و به عنوان ماده پایه در تمامی آزمایشگاه های میکروبیولوژی استفاده می شود. از دیگر کاربردهای این ترکیب می توان از آن در موارد زیر استفاده کرد:

1- ساخت پروتزهای دندانی
2- صنایع غذایی و شیرینی پزی
3- صنایع چرم و نساجی
4- تولید کاغذ
به عنوان ضد صنعت و داروسازی ترکیب بیضه و برای پوشش قرص.[28]

استفاده از جلبک در کشاورزی

جلبک دریایی می تواند مکمل غذایی مفیدی برای دام، طیور و آبزیان باشد. در آزمایشات مشخص شد که استفاده از جلبک دریایی به عنوان علوفه دام باعث افزایش 10 درصدی تولید شیر و حتی افزایش میزان کره و چربی شیر بدون تغییر طعم شیر شد. بسیاری از ویتامین ها و مواد معدنی در جلبک ها یافت می شود، بنابراین استفاده از آنها در صنعت طیور اثرات چشمگیری داشته است. به طور تجربی نشان داده شده است که مرغ هایی که با جلبک دریایی تغذیه می شوند تخم های بیشتری می گذارند و تخم های حاصل حاوی ید و کاروتن بیشتری هستند.

استفاده از کنجاله جلبک دریایی در خوراک حیوانات و آبزیان برای اولین بار در سال 1960 در نروژ معرفی شد که از جلبک دریایی قهوه ای خشک و آسیاب شده تهیه می شد. در برخی از کشورهای آسیایی مانند ژاپن، چین و برخی کشورهای اروپایی مانند فرانسه، فنلاند، اسکاتلند و نیوزلند از جلبک دریایی به ویژه جلبک دریایی قهوه ای به عنوان غذای حیوانات خانگی استفاده می شود. در اسکاتلند جلبک های قهوه ای Sargassum، Fucus و Larmina بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. در فنلاند از Laminaria و Alaria استفاده می شود. ماکروز تیس همچنین برای تغذیه حیوانات اهلی استفاده می شود، زیرا سرشار از ویتامین های A و E است.[29]

خلاصه مطالبی که در مقاله Algab می خوانیم

امروزه بهره برداری از جلبک ها در ابعاد صنعتی، کشاورزی، دارویی و غذایی ابعاد بسیار وسیعی به خود گرفته است و از تکنولوژی روز برای تولید و بهره برداری از جلبک در کشورهای صنعتی و پیشرفته جهان استفاده می شود. جلبک ها گیاهان متنوع و مهمی هستند که به دلیل کاربردهای مختلف توجه بسیاری را به خود جلب کرده اند. با توجه به پتانسیل جلبک ها در تولید سوخت های زیستی و انرژی های تجدیدپذیر، با توجه به بحران جهانی انرژی و محدودیت سوخت های فسیلی، تولید سوخت های زیستی از جلبک ها می تواند تحول عظیمی در صنعت بیوتکنولوژی ایجاد کند. این گیاهان گرانبها کاربردهای متعددی در زمینه های پزشکی، دارویی و غذایی دارند. با توجه به وجود منابع زیاد جلبک دریایی در ایران، می توان از این گیاه به نحو مطلوب و مفیدی در زمینه های مختلف استفاده کرد.[30]

منابع مقاله جلبک

1- ویکی پدیا
2- کیان مهر، ح. 1383، زیست شناسی جلبک ها، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد.
3 – رشد علم
4 – بانک جلبک ایران
5 – آقای فرامرزی. ع.، ح. فروتن فر، م. شکیبایی، 1388. بیوتکنولوژی میکروجلبک. انتشارات دانشگاه علوم پزشکی ایران، 276 صفحه

6- راس، ای بی، جونز، جی ام، کوبکی، ام ال. و بریجمن، تی، 2008. طبقه بندی ماکرو جلبک ها به عنوان سوخت و رفتار ترموشیمیایی آن. فناوری منابع زیستی، 99(14)، pp.6494-6504

7- سایت سیویلیکا 757575998888- امین زاده، ش. 1376. جدیدترین کاربردهای دارویی و سنتی جلبک دریایی. اولین سمینار گیاهان دارویی
9- جنگی، م.، آزادی گازاری، ح و عیدی، س 1397. بررسی اثرات جلبک سبز اسپیرولینا بر عفونت های قارچی پوست. اولین کنفرانس ملی نانوبیوتکنولوژی

10- Zaleta D.A، Holland L.P، Munoz-ochoa M و Mccluskey A. ترکیبات سیتوتوکسیک Laurencia pacifica. حروف در شیمی آلی و دارویی. 2014 ; 4(1): 4-8
11-غیبی، شهسنم و همکاران. “بررسی اثرات ضد تکثیری عصاره Laurencia caspica سواحل دریای خزر بر رده سلولی اریترولوسمی K562.” مجله پزشکی دریایی1 (2019): 39-45
12- طاهری، علی و همکاران. “اثر سیتوتوکسیک عصاره جلبک Sargassum glaucescens بر رده های سلولی سرطان سینه (MCF-7) و کولورکتال (HT-29). KAUMS Journal (FEYZ)3 (2018): 292-301.
13- Sheu, M.J. Huang, G.J. Wu, C.H. Chen, J.S. Chang, H.Y. Chang, S.J. and Chung, J.G. 2008. عصاره اتانولی Dunaliella salina باعث توقف چرخه سلولی و آپوپتوز در سرطان ریه سلول غیر کوچک انسان A549 می شود. In vivo, 22(3): 369-378.
14- “جلبک قهوه ای: موارد استفاده، عوارض جانبی، تداخلات و هشدارها – WebMD”. www.webmd.com. بازیابی 2018-01-20.
15 – “فعالیت های بیولوژیکی و مزایای بالقوه سلامتی فوکوگزانتین مشتق شده از جلبک های قهوه ای دریایی”. کتابخانه ملی پزشکی ایالات متحده
16- Sajilata، M.G. Singhal, R.S. and Kamat, M.Y. 2008. تکه تکه کردن لیپید و خالص سازی یک اسید لینولنیک (GLA) از Spirulina platensis. شیمی مواد غذایی 168(8): 226-226.
17- پناهی، حامد کاظمی شریعت، و همکاران. انتقال مواد اولیه سوخت از چاه‌های نفت به دریا: دیدگاه‌های ایرانی و پتانسیل تولید سوخت زیستی از جلبک‌های قهوه‌ای ماکروفیتا (ochrophyta; phaeophyceae). بررسی های انرژی های تجدیدپذیر و پایدار 112 (2019): 626-642.

18- Ebadi, K. and Shadi, A. 2018. قابلیت تولید سوخت های زیستی از ریزجلبک های دریایی. فصلنامه علم و فناوری 85

19- حسین، ع. Salleh, A. Boyce, AN. Chowdhury, P. Naqiuddin, M. “تولید سوخت بیودیزل از جلبک به عنوان انرژی تجدید پذیر”، مجله آمریکایی بیوشیمی و بیوتکنولوژی، جلد. 4, pp.250-254, 2008
20- Han, Pei et al. مروری بر استفاده از ریزجلبک ها برای آبزی پروری پایدار. علوم کاربردی 9.11 (2019): 2377

21- سیویلیکا سایت
22- طباطبایی، س ج. 1392 اصول تغذیه معدنی گیاهان. انتشارات دانشگاه تبریز. تبریز. ایران.

23- دوان، دلین و همکاران. “پیشگفتار: مواد زیست فعال جلبک های مختلف و کاربردها و کاربردهای آنها.” Journal of Oceanology and Limnology 3 (2019): 782-779.
24- Mahapatra, D. M., et al. “گرفتن، تثبیت و انتقال فسفر توسط جلبک ها برای کشاورزی پایدار.” مدیریت حاصلخیزی خاک برای توسعه پایدار Springer، سنگاپور، 2019. 1-11.
25-Zodape ST. جلبک به عنوان کود. مجله تحقیقات علمی و صنعتی; 60: 378-382, 2001.
26- Mohan VR, Venkataraman K. اثر عصاره جلبک دریایی بر جوانه زنی بذر و رشد گیاهچه گرم سیاه و گرم سبز, Seaweed Res Utiliz; 16:53-55, 1993.
27- Demirbas A, Demirbas F. Algae Energy. 2010، اسپرینگر. ترکیه
28- ژانگ، یو و همکاران. تهیه و شناسایی آگار، آگارز و آگاروپکتین از جلبک قرمز Ahnfeltia plicata. Journal of Oceanology and Limnology (2019): 1-10.
29- EFSA Panel on Additives and Products or Substances Used in Animal Feed (FEEDAP) , et al. “کارایی یک آماده سازی بنتونیت با فاصله با جلبک به عنوان یک افزودنی خوراک برای همه گونه های جانوری.” EFSA Journal2 (2019): e05604.
30- Spolaore P, Joannis-Cassan C, Duran E, Isambert A. 2006. کاربردهای تجاری ریزجلبک ها. مجله علوم زیستی و مهندسی زیستی 101: 87-96.

جلبک ها به گروه اولیه تعلق دارند و بیشترین میزان اکسیژن روی کره زمین توسط گونه آنها تولید می شود. برخی از انواع آنها در آب و برخی دیگر در خارج از آب زندگی می کنند. جلبک حاوی کلروفیل است و می تواند تک سلولی یا چند سلولی باشد. این گروه نیز مانند گیاهان می توانند با جذب نور خورشید، دی اکسید کربن و آب، اکسیژن و سایر مواد تولید کنند. با مطالعه کتاب علوم پایه نهم می توانید تا حدودی با جلبک آشنا شوید. این مقاله از جهان شیمی فیزیک ما را با این دسته از استارترها و انواع آن آشنا می کند.

فهرست :

1- جلبک چیست؟

2- ساختار جلبک ها

3- زیستگاه جلبک

4- تولید مثل در جلبک

5- چرخه زندگی جلبک ها

6- انواع جلبک

1-6- اوگلنوفیت ها

6-2- Chrysophyta (جلبک قهوه ای طلایی)

3-6- پیروفیت ها

4-6- کلروفیتا (جلبک سبز)

5-6- رودوفیتا (جلبک قرمز)

6-6- پائوفیتا (جلبک دریایی قهوه ای)

6-7- زانتوفیتا (جلبک زرد-سبز)

7- سیانوباکترها (جلبک سبز آبی)

8- جلبک ها و تاثیر آنها بر محیط زیست

1- جلبک چیست؟

موجودات ساده ای که حاوی کلروفیل هستند و عمدتاً در سطح خاک های مرطوب زندگی می کنند جلبک هستند. آنها می توانند در اقیانوس ها، سنگ ها، تخته سنگ ها یا حتی در چشمه های آب گرم، یخچال های طبیعی و داخل بافت های موجودات زنده رشد کنند. این گروه از موجودات که به دسته مبتدی تقسیم می شوند، می توانند فتوسنتز را انجام دهند و با گرفتن نور خورشید اکسیژن تولید کنند. علاوه بر این، جلبک ها به مواد مغذی نیاز دارند، اما اگر این مواد به طور کامل در دسترس باشند، جلبک ها می توانند جمعیت خود را به مقدار زیاد افزایش دهند و باعث شکل گیری شکوفه های جلبکی شوند.

با افزایش جمعیت جلبک ها و ورود باکتری ها و موجودات دیگر به این جمعیت و تغذیه از جلبک های مرده ای که در میان این شکوفه ها از بین می روند، اکسیژن این ناحیه کاهش می یابد و باعث از بین رفتن بسیاری از گونه های جلبک می شود. علاوه بر این، این جلبک ها سمومی تولید می کنند که برای موجودات زنده خطرناک است.

نکته :

جلبک ها ریشه، ساقه و برگ ندارند، اما برخی از انواع آنها دارای این اندام ها هستند و تفاوتی بین قسمت های مختلف آنها وجود ندارد. جلبک ها جنین ندارند و فاقد سلول های محافظ در اطراف اندام های تناسلی هستند.

2- ساختار جلبک:

تک سلولی اکثر جلبک ها دارای هسته غشایی، میتوکندری و کلروپلاست است که مانند گیاهان فتوسنتز را انجام می دهند. برخی از جلبک ها دارای پوسته مارپیچی ضخیم و برخی دیگر دارای دیواره سلولی هستند. جلبک ها یا به تنهایی، آزاد (مانند اوگلنا)، یا در مستعمرات و با چندین سلول زندگی می کنند. در زندگی مستعمرات، جلبک ها در لبه کلنی دارای ستون هستند و برای محافظت از جلبک ها تخصصی هستند. ارتفاع جلبک های بزرگ می تواند به صدها متر برسد (مانند جلبک ها). جلبک ها که جزو دسته گیاهان هستند به دلیل نداشتن ظرف یا وسیله دیگری برای انتقال آب در آب زندگی می کنند تا آب مورد نیاز بدنشان را تامین کنند. جلبک های بزرگ سازگاری های ویژه ای برای زندگی در اقیانوس ها دارند، مانند رسانای نور و غیره.

ساختار جلبک ها

سیانوباکتری ها ساده ترین جلبک هایی هستند که موجودات پروکاریوتی هستند و می توانند فتوسنتز کنند. اما این گروه از موجودات هسته یا اندامک های غشایی ندارند. اما دارای کلروپلاست و میتوکندری برای فتوسنتز و تولید انرژی هستند.

3- زیستگاه جلبک:

آنها در همه جای سطح آب مانند آب شیرین، برکه ها، دریاچه ها، جنگل ها و استخرها به ویژه در تابستان دیده می شوند. حتی در خاک های مرطوب و ارتفاعات برفی نیز انواع جلبک وجود دارد. جلبک ها باید در مناطقی باشند که در معرض نور خورشید هستند تا بتوانند فتوسنتز کنند. جلبک های تک سلولی که در آب دریاچه زندگی می کنند، فیتوپلانکتون هایی هستند که میگوها و ماهی ها از آنها تغذیه می کنند.

4- تولید مثل در جلبک:

جلبک ها به دو صورت جنسی و غیرجنسی (روشی) تکثیر می شوند. در روش غیرجنسی، سلول ها به جفت تقسیم می شوند و سپس به سلول های تولید مثلی تبدیل می شوند. در این روش تولید مثل هاگ های متحرک و غیر متحرک تشکیل می شود. اما در روش تولید مثل جنسی، دو گامت نر و ماده (سلول های جنسی) با هم ترکیب شده و یک سلول تخمک ایجاد می کنند. گامت نر از ساختار آنتریدیوم و گامت ماده از ساختار اوگونیوم تشکیل می شود. اگر این دو سلول جنسی دارای شکل و اندازه یکسانی باشند ایزوگامت اگر اندازه آنها متفاوت باشد آنیسوگامت نامیده می شود و هتروگامت حالتی است که یکی از گامت ها کوچک و متحرک و دیگری بزرگ و غیر متحرک است. سیار. .

تولید مثل در جلبکها

5- چرخه زندگی جلبک ها:

دو مرحله هاپلوئید و اسپوروفیت، مراحل چرخه زندگی جلبک ها را تشکیل می دهند. در مرحله هاپلوئید، دو گامت نر و ماده با هم ترکیب می شوند و یک سلول تخم را تشکیل می دهند. اما در مرحله اسپوروفیت، پس از تشکیل تخمک، دو راه رشد وجود دارد. در روشی که شامل تقسیم میوزی است، فاز هاپلوئید تکرار خواهد شد. اما در روش بعدی که شامل میوز نمی شود، تعداد کروموزوم های گیاه جدید دو برابر گیاه اول است. در روش با تقسیم میوز، مرحله اسپوروفیت کوتاهتر از روش بدون تقسیم میوز خواهد بود.

6- انواع جلبک:

جلبک ها را می توان سلول های یوکاریوتی دانست که در محیط های آبی زندگی می کنند و فتوسنتز را با کلروپلاست های خود انجام می دهند. تاژک و سانتریول اندام هایی هستند که در انواع خاصی از جلبک ها وجود دارند و همانطور که گفته شد ساقه، ریشه و برگ ندارند. با توجه به تفاوت رنگ، اندازه و عملکرد جلبک ها می توان آنها را به هفت گروه تقسیم کرد: Euglenophyta (euglenoids)، Chrysophyta (جلبک طلایی)، Pyrophyta (جلبک آتش)، Chlorophyta (جلبک سبز)، Rhodophyta (جلبک قرمز). ). ). )، Paophyta (جلبک قهوه ای) و Xanthophyta (جلبک زرد-سبز) را دسته بندی کرد.

۱-۶- اوگلنوفیتا :

برخی از انواع جلبک Euglenophyta اتوتروف هستند و می توانند با استفاده از کلروپلاست خود فتوسنتز کنند. Oglena نمونه ای از این نوع جلبک است که در آب شیرین شور زندگی می کند و دارای پوسته پروتئینی است اما دیواره سلولی ندارد. علاوه بر گروه اتوتروف، بقیه این نوع جلبک ها هتروتروف هستند و از مواد کربن دار آب و موجودات زنده به عنوان غذا استفاده می کنند.

۲-۶- کرایسوفیتا (جلبکهای طلایی قهوه ای) :

جلبک‌های طلایی و دیاتومه‌ها در آب‌های شیرین و شور یافت می‌شوند و تعداد 100000 گونه مختلف دارند و پرتعدادترین جلبک‌های تک سلولی هستند. پلانکتون ها نمونه ای از دیاتوم ها هستند که دارای پوسته سیلیکاتی به نام فروستول هستند و در اقیانوس ها یافت می شوند. جلبک های قهوه ای طلایی کوچکتر از دیاتوم ها و قطر 50 پیکومتر هستند و نانوپلانکتون نامیده می شوند.

۳-۶- پیروفیتا :

پیروفیت ها جلبک هایی هستند که دارای تاژک هایی برای حرکت هستند و در اقیانوس ها و آب های شیرین یافت می شوند. این نوع جلبک شامل دو نوع داینوفلاژلات و کریپتوموناد است. آب اقیانوسی که داینوفلاژلات ها در آن فراوان است به رنگ قرمز قابل مشاهده است. این جلبک ها سمی هستند و نوروتوکسین تولید می کنند. علاوه بر این، وجود پیروفیت ها در اقیانوس باعث ایجاد شعله در شب می شود.

۴-۶- کلروفیتا (جلبک سبز) :

جلبک های سبز دارای یک یا دو تاژک برای حرکت در اطراف و انجام فتوسنتز با استفاده از کلروپلاست هستند. دیواره سلولی آنها از سلولز ساخته شده است و می توانند تک سلولی یا چند سلولی (4 تا چند هزار) باشند. این نوع جلبک در آب های شیرین و گاهی در اقیانوس ها یافت می شود. آنها همچنین برای تولید مثل هاگ یا زئوسپور تولید می کنند. زئوسپورها تاژک دارند و به راحتی حرکت می کنند، اما هاگ ها برای حرکت به جریان آب نیاز دارند. انواع آنها شامل جلبک دریایی خزه ای و کاهوی دریایی است.

کلروفیتا (جلبک سبز)

۵-۶- رودوفیتا (جلبکهای قرمز) :

جلبک های قرمز سلول های یوکاریوتی هستند که تاژک یا سانتریول ندارند و در صخره ها و دریاهای استوایی وجود دارند. آنها دیواره ای متشکل از سلولز و کربوهیدرات دارند و با استفاده از مونوسپورهایی که با جریان آب حرکت می کنند، تولید مثل می کنند. تولید مثل جنسی در میان جلبک های قرمز نیز اتفاق می افتد.

رودوفیتا (جلبکهای قرمز)

۶-۶- پائوفیتا (جلبکهای قهوه ای) :

بزرگترین نوع جلبک، نوع قهوه ای آن است که از انواع جلبک ها تشکیل شده است. تکثیر این جلبک ها به صورت مداوم و متناوب با تولید گامت یا هاگ است. اندام های فتوسنتزی، شاخک ها، کیسه های هوایی و غیره. اندام های قابل مشاهده در این جلبک ها هستند. از انواع جلبک های قهوه ای می توان به جلبک های سنگی و سارگاسوم اشاره کرد. برخی از این جلبک ها که جلبک های غول پیکر نامیده می شوند تا 100 متر طول دارند.

پائوفیتا (جلبکهای قهوه ای)

۷-۶- زانتوفیتا (جلبکهای زرد- سبز) :

جلبک های زرد-سبز که تنها 450 تا 650 گونه دارند، کوچکترین نوع جلبک هستند. این نوع جلبک تک سلولی است و دارای یک یا دو تاژک برای حرکت است. جلبک های زرد-سبز دارای دیواره سلولزی-سیلیکایی هستند و رنگ روشن آنها به دلیل عدم وجود رنگدانه در کلروپلاست است. این نوع جلبک در آب های شیرین، شور و مرطوب زندگی می کند و کلنی هایی که تشکیل می دهند کوچک و چند سلولی هستند.

7- سیانوباکترها (جلبک سبز آبی):

سیانوباکتری ها موجودات پروکاریوتی هستند که از طریق فتوسنتز اکسیژن تولید می کنند. این باکتری ها گرم منفی هستند و می توانند نیتروژن را تثبیت کنند. رنگدانه های این باکتری ها با جذب طول موج های خاصی رنگ های خاصی تولید می کنند. رنگدانه کلروفیل انرژی خورشید را جذب می کند و رنگدانه آبی طول موج قرمز را جذب می کند.

8- جلبک ها و تاثیر آنها بر محیط زیست:

بسیاری از آبزیان و حتی انسان ها از جلبک ها به عنوان غذا استفاده می کنند. رشد جلبک ها در آب و تجمع آنها باعث تولید مواد آلی و سمی و مرگ موجودات زنده می شود. تجمع جلبک ها در محیط های آبی و پرورش ماهی سطح آب را فرا گرفته و آبزیان این دریاچه ها نور و اکسیژن کافی دریافت نمی کنند و دچار خفگی می شوند. میکروب های هوازی زباله ها را تجزیه می کنند و وقتی سطح آب آلوده می شود، جلبک ها در آنجا رشد می کنند و با تولید اکسیژن به میکروب های هوازی کمک می کنند. از جلبک در صنعت داروسازی نیز استفاده می شود.

جلبک اصطلاحی است که برای توصیف گروه بزرگ و متنوعی از موجودات یوکاریوتی و فتوسنتزی استفاده می شود. جلبک ها می توانند تک سلولی، در مستعمرات یا حتی چند سلولی زندگی کنند. وجود انواع مختلف جلبک ها طبقه بندی آنها را دشوار می کند. جلبک ها در محیط های خشکی و دریایی زندگی می کنند و تقریباً در هر جایی که آب و نور خورشید وجود دارد رشد می کنند. جلبک ها مانند گیاهان موجودات فتوسنتزی هستند. حتی گروهی از جلبک ها به نام جلبک سبز به دلیل شباهت به گیاهان در گروه این موجودات طبقه بندی می شوند.

جلبک ها به عنوان یک گروه، بیشتر اکسیژن سیاره را تولید می کنند. آنها تقریباً در تمام قسمت های اقیانوس ها یافت می شوند که می توانند مقدار زیادی نور خورشید را دریافت کنند. بسیاری از گونه های دیگر جلبک ها می توانند خارج از آب زنده بمانند و بسیاری دیگر به اکسیژن تولید شده در آب بستگی دارند. جلبک ها علاوه بر نور خورشید به مواد مغذی مختلفی نیز نیاز دارند.

تصویر ۱: جلبک‌ها می‌توانند دورن آب و روی خاک و محیط‌های خشکی زندگی کنند.

وقتی شرایط عالی باشد و هیچ ماده غذایی محدود کننده نباشد، جمعیت جلبک ها می توانند به صورت تصاعدی رشد کنند. چنین جمعیت جلبکی منجر به ایجاد “شکوفه های جلبکی” می شود که در آن مقادیر زیادی جلبک به طور همزمان شکوفا می شوند. جلبک به سرعت ضخیم می شود و بسیاری از جلبک ها را در میان شکوفه های جلبکی می کشد.

باکتری ها و دیگر موجودات زنده از میان این توده جلبک حرکت می کنند تا از جلبک های مرده تغذیه کنند و آب و اکسیژن را از این ناحیه تخلیه کنند. در این حالت یک منطقه مرده اکسیژن در اقیانوس ایجاد می شود که می تواند برای بسیاری از گونه ها کشنده باشد. علاوه بر این، سموم تولید شده توسط برخی جلبک ها می تواند برای حیات وحش و انسان مضر یا حتی کشنده باشد.

شکل و ساختار جلبک ها

جلبک های معمولی اغلب از یک سلول یوکاریوتی و گیاه مانند با هسته متصل به غشاء، کلروپلاست و میتوکندری تشکیل شده اند. کلروپلاست ها قندهایی را که توسط میتوکندری تجزیه می شوند فتوسنتز می کنند. در حالی که بسیاری از گونه های جلبک به عنوان موجودات تک سلولی آزاد یافت می شوند، سایر گونه ها مستعمرات یا موجودات چند سلولی را تشکیل می دهند.

در زیر جلبک Ogelna است که یک جلبک تک سلولی آزاد است. این جلبک ها دارای یک پوسته ضخیم هستند که برای محافظت به دور سلول می پیچند. سایر جلبک ها ممکن است دارای دیواره های سلولی یا سایر پوشش های محافظ باشند.

تصویر ۲: ساختمان جلبک اوگلنا

برخی از جلبک ها در شرایط پیچیده تری زندگی می کنند. به عنوان مثال، یک کلنی از جلبک ها به یکدیگر وابسته هستند، اما همچنان به عنوان یک جلبک منفرد عمل می کنند. همانطور که می بینید، جلبک های لبه بیرونی مستعمره برای دفاع تخصصی هستند و دارای ستون های بزرگ هستند. این ساختارها به زنده ماندن کل مستعمره کمک می کنند، بدون اینکه نیاز باشد هر جلبک بتواند این ساختارهای ستونی را به تنهایی تولید کند.

تصویر ۳: کلنی جلبک‌ها

جلبک های بزرگتر به صورت موجودات چند سلولی در طبیعت وجود دارند. این جلبک ها مانند جلبک هایی که در زیر مشاهده می کنید می توانند صدها متر رشد کنند و از تمام نوری که وارد اقیانوس می شود استفاده کنند. برخلاف اکثر گیاهان زمینی، این گیاهان آوندی نیستند و وسیله خاصی برای انتقال آب ندارند. بنابراین آنها برای زنده ماندن باید در محیط دریایی باقی بمانند. این جلبک‌های بزرگ سازگاری‌هایی دارند که به آنها کمک می‌کند تا در شرایط سخت اقیانوس زنده بمانند، مانند اندام‌های شناوری که آنها را به سمت نور و بخش‌های خاصی از کف اقیانوس حرکت می‌دهند، جایی که می‌توانند ریشه‌های خود را لنگر بیاندازند.

تصویر ۴: جلبک‌های غول پیکر

با این حال، گروهی از ارگانیسم ها به نام سیانوباکتری ها (جلبک های سبز آبی) نیز وجود دارند که فتوسنتز را انجام می دهند اما به گروه موجودات پروکاریوتی تعلق دارند. اگرچه سیانوباکتری ها حاوی تمام مسیرهای بیوشیمیایی لازم برای فتوسنتز هستند، اما اندامک های متصل به غشاء یا هسته ندارند. بنابراین آنها بخشی از خانواده باکتری ها در نظر گرفته می شوند. دانشمندان بر این باورند که سیانوباکترها کوچکترین و ساده ترین جلبکهایی هستند که قبل از اندوسیمبیوز دارای کلروپلاست بودند. به عبارت دیگر، دانشمندان بر این باورند که سیانوباکتری ها و کلروپلاست ها به هم مرتبط هستند و کلروپلاست ها و میتوکندری ها ارگانیسم های کوچکتری هستند که در همزیستی با گروه بزرگتر زندگی می کنند.

جلبک ها کجا زندگی می کنند؟

جلبک تقریباً در همه جای این سیاره یافت می شود. محیط دریایی از انواع جلبک ها اشباع شده است. محیط آب شیرین نیز حاوی جلبک های زیادی است، بنابراین در هر برکه یا دریاچه ای به خصوص در فصل تابستان، جلبک ها در سطح آب دیده می شوند. کلنی های جلبک نیز به وفور در خاک یافت می شوند. برخی از گونه های جلبک منحصراً در کوه های پوشیده از برف و دور از سطح دریا یافت می شوند.در این مناطق نور خورشید، آب و مواد مغذی کافی برای رشد جلبک ها وجود دارد.

در حالی که بیشتر جلبک ها در زیر آب در قسمت های خاصی از ستون خورشیدی یافت می شوند، دانشمندان موجوداتی را کشف کرده اند که از نظر ژنتیکی شبیه جلبک ها هستند اما فتوسنتز نمی کنند. بنابراین، اگرچه فتوسنتز احتمالاً یک ویژگی مشترک جلبک های در حال تکامل است، نیاز به فتوسنتز گاهی اوقات در برخی از گونه های جلبکی پیشرفته ناپدید شده است. این نوع جلبک می تواند در جایی که نور خورشید وجود ندارد رشد کند.

جلبک و انسان

جلبک در جنبه های مختلف زندگی انسان موثر است. مهمتر از همه، جلبک ها بزرگترین منبع اکسیژن روی زمین هستند. اگر جلبک به طور ناگهانی ناپدید شود، جهان و همه انسان ها به سرعت به دلیل کمبود اکسیژن از بین می روند. جلبک ها بخش مهمی از زنجیره غذایی هستند، مانند علف ها و درختانی که در خاک زندگی می کنند. بدون حضور جلبک، تداوم زنجیره غذایی از بین می رود. برخی افراد از جلبک دریایی در رژیم غذایی خود استفاده می کنند. این موجودات در رژیم غذایی مردم شرق آسیا به وفور یافت می شود. برخی از جلبک ها حاوی ترکیبات مفیدی هستند که در تهیه داروها و کرم های پوستی استفاده می شود.

تصویر ۵: ساخت دارو از جلبک؛ داروهایی با استفاده از عصاره جلبک‌های اسپیرولینا و جلبک کلرولا به عنوان مکمل‌های پروتئینی ساخته شده‌اند.

در برخی موارد، انسان به راحتی می تواند چرخه زندگی جلبک ها را مختل کند. به عنوان مثال، رواناب حاصل از فعالیت های کشاورزی یکی از عوامل اصلی شکوفایی جلبک ها در نزدیکی مناطق پرجمعیت است. این رواناب کشاورزی مواد مغذی زیادی را به اقیانوس‌ها می‌آورد و به جلبک‌ها اجازه می‌دهد به سرعت رشد کنند، که منجر به شرایط بی‌اکسی در شکوفه‌های جلبکی که در بالا توضیح داده شد، می‌شود. علاوه بر این، جلبک ها گاهی اوقات سموم جلبکی را آزاد می کنند که برای انسان مضر است. این سموم می توانند توسط باد به فواصل طولانی منتقل شوند و از طریق هوا یا روی سطح سایر موجودات ساحلی پخش شوند.

مشخصات کلی جلبک ها

در این بخش به خصوصیات کلی انواع جلبک ها می پردازیم. این ویژگی ها شامل زیستگاه هایی است که این موجودات در آن زندگی می کنند، نوع تغذیه آنها و نحوه تولید مثل جلبک ها.

زیستگاه

بیشتر جلبک ها در زیستگاه های آبی زندگی می کنند، اما توانایی زیادی برای استقرار در زیستگاه های مختلف دارند. این موجودات می توانند در دریاچه های آب شیرین یا اقیانوس های آب شور رشد کنند. آنها همچنین می توانند طیف گسترده ای از دما، غلظت اکسیژن یا دی اکسید کربن، اسیدیته و کدورت را تحمل کنند.

به عنوان مثال، کلپ غول پیکر بیش از 200 متر زیر کلاهک های یخی قطبی یافت می شود، در حالی که گونه ای از جلبک های سبز تک سلولی به نام Dunaliella salina در محیط های فوق شور مانند دریای مرده یافت می شود. جلبک های شناور آزاد که عمدتا تک سلولی هستند، در مناطق آبی شفاف زندگی می کنند و به پلانکتون ها معروف هستند، در حالی که جلبک های متصل به سطح بستر دریا را “جلبک های کف دریا” می نامند.

تصویر ۶: جلبک‌های دریابن

جلبک ها همچنین می توانند در خشکی زنده بمانند. برخی از مکان‌های عجیبی که جلبک‌ها رشد می‌کنند عبارتند از: تنه درختان، پوست حیوانات، کوه‌های پوشیده از برف، چشمه‌های آب گرم و خاک‌ها از جمله خاک‌های بیابانی.

بیشتر جلبک ها به طور مستقل در اشکال مختلف رشد خود زندگی می کنند (تک سلولی، کلونی و غیره)، اما می توانند با انواع موجودات غیر فتوسنتزی، از جمله مژک داران، اسفنج ها، صدف ها و قارچ ها (مانند گلسنگ) روابط همزیستی برقرار کنند. ). یکی از مزایای این روابط این است که به جلبک ها اجازه می دهد تا افق زیستگاه خود را گسترش دهند.

تغذیه

به طور معمول، جلبک ها قادر به فتوسنتز و تولید مواد غذایی مورد نیاز خود هستند. برای این کار از انرژی خورشید و دی اکسید کربن برای تولید کربوهیدرات و اکسیژن استفاده می کنند. به عبارت دیگر، بیشتر جلبک ها “اتوتروف” یا به طور دقیق تر “فتواتوتروف” هستند، که نشان می دهد از انرژی نور برای تولید مواد مغذی استفاده می کنند.

با این حال، برخی از گونه های جلبک باید فقط از منابع خارجی تغذیه کنند. به عبارت دیگر، آنها “هتروتروف” هستند. این گونه‌ها از استراتژی‌های هتروتروف مختلف برای به دست آوردن مواد مغذی از مواد آلی (ترکیبات حاوی کربن مانند کربوهیدرات‌ها، پروتئین‌ها و چربی‌ها) استفاده می‌کنند. “اسموتروفی” جذب مواد محلول است و “فاگوتروفی” شامل استفاده از باکتری ها یا طعمه های مشابه دیگر برای تغذیه است. سایر جلبک ها که اکسوتروف نامیده می شوند، فقط به ویتامین های ضروری مانند کمپلکس B12 یا اسیدهای چرب نیاز دارند.

به طور گسترده پذیرفته شده است که استراتژی های تغذیه جلبکی طیفی از فتواتوتروف تا هتروتروف را در بر می گیرد. این توانایی به عنوان “میکسوتروفی” شناخته می شود.

تولید مثل

جلبک ها قادر به تولیدمثل با روش های غیرجنسی یا رویشی و همچنین تولید مثل جنسی هستند. تولید مثل غیرجنسی شامل تولید هاگ های متحرک است، در حالی که روش های رویشی شامل تقسیم سلولی ساده (میتوز) برای تولید فرزندان یکسان یا تکه تکه شدن یک کلنی است. در طول تولیدمثل جنسی، دو گامت با هم ترکیب می شوند (گامت ها به طور جداگانه در هر یک از والدین توسط میوز تولید می شوند).

انواع جلبک

نوارهای سبز روی سطح حوضچه، جلبک ها و جلبک های غول پیکر همه نمونه هایی از جلبک هستند. جلبک ها ویژگی های گیاه مانندی دارند که معمولاً در محیط های آبی یافت می شوند. جلبک ها مانند گیاهان موجودات یوکاریوتی هستند که حاوی کلروپلاست هستند و قادر به فتوسنتز هستند. مانند حیوانات، برخی از جلبک ها تاژک و سانتریول دارند و می توانند از مواد آلی موجود در زیستگاه خود تغذیه کنند. اندازه جلبک ها از تک سلولی تا گونه های چند سلولی بسیار بزرگ در طبیعت متغیر است و می توانند در محیط های مختلفی مانند آب شور، آب شیرین، خاک مرطوب یا روی سنگ های مرطوب زندگی کنند.

جلبک های بزرگ را عموماً گیاهان آبزی ساده می نامند. بر خلاف گیاهان گلدار و گیاهان پیشرفته، جلبک ها بافت آوندی ندارند و ریشه، ساقه، برگ و گل ندارند. جلبک ها به عنوان تولید کنندگان اصلی، پایه زنجیره غذایی در محیط های آبی را تشکیل می دهند. آنها منبع غذایی بسیاری از موجودات دریایی از جمله میگوی آب شور و کریل هستند که به نوبه خود پایه غذایی سایر حیوانات دریایی محسوب می شوند.

جلبک ها را می توان به هفت گروه اصلی تقسیم کرد که هر کدام اندازه، عملکرد و رنگ مشخصی دارند. انواع مختلف جلبک عبارتند از:

Euglenophyta یا euglenoids (Euglenophyta)

Chrysophyta یا جلبک قهوه ای طلایی و دیاتومه ها (Chrysophyta)

پیروفیتا یا جلبک آتش (Pyrrophyta)

جلبک سبز کلروفیتی (Chlorophyta)

رودوفیتا یا جلبک قرمز (Rhodophyta)

Paeophyta یا جلبک قهوه ای (Paeophyta)

زانتوفیتا یا جلبک زرد-سبز (Xanthophyta)

اوگلنوفیتا

Oglena نوعی جلبک از خانواده Oglenophyta است که در آب شیرین و شور یافت می شود. مانند سلول های گیاهی، برخی از اوگلنوفیت ها اتوتروف هستند. این نوع جلبک ها دارای کلروپلاست بوده و قابلیت فتوسنتز را دارند. جلبک های اوگلنا فاقد دیواره های سلولی گیاهان هستند، اما در لایه ای غنی از پروتئین به نام کوتیکول پوشیده شده اند. سایر اعضای خانواده Oglenophyta، مانند سلول های حیوانی، هتروتروف هستند و از مواد غنی از کربن موجود در آب و موجودات تک سلولی تغذیه می کنند. برخی از این جلبک ها می توانند برای مدتی در تاریکی با مواد آلی مناسب و کافی زنده بمانند. از ویژگی‌های Oglenophyta فتوسنتزی می‌توان به لکه چشم، تاژک یا تاژک و اندامک‌های سلولی داخلی (هسته، کلروپلاست و واکوئل) اشاره کرد.

تصویر ۷: اوگلنافیتا

کریزوفیت

جلبک‌های طلایی قهوه‌ای و دیاتوم‌ها فراوان‌ترین نوع جلبک‌های تک سلولی هستند که حدود ۱۰۰۰۰۰ گونه مختلف را شامل می‌شوند. این گروه از جلبک ها و دیاتوم ها در محیط های شیرین و آب شور یافت می شوند. دیاتوم ها در طبیعت بسیار بیشتر از جلبک های قهوه ای هستند و از انواع پلانکتون های موجود در اقیانوس ها تشکیل شده اند. به جای دیواره سلولی، دیاتوم ها توسط یک پوسته سیلیسی به نام «فرستول» احاطه شده اند که شکل و ساختار آن بسته به گونه متفاوت است. اگرچه تعداد جلبک‌های قهوه‌ای کمتر از دیاتوم‌ها است، اما از نظر کارایی تولید مثل با دیاتوم‌های اقیانوس‌ها رقابت می‌کنند. جلبک های قهوه ای طلایی معمولاً نانوپلانکتون نامیده می شوند و قطر آنها تقریباً 50 میکرومتر است.

تصویر ۸: انواع دیاتومه‌ها

پیروفیت

جلبک های پیروفیت ساختارهای تک سلولی هستند که معمولاً در اقیانوس ها و برخی منابع آب شیرین یافت می شوند که از تاژک برای حرکت استفاده می کنند. این جلبک ها به دو دسته تقسیم می شوند:

داینوفلاژله ها

کریپتومونادها

داینوفلاژله ها می توانند پدیده ای به نام جزر و مد قرمز ایجاد کنند که در آن آب اقیانوس به دلیل فراوانی زیاد این جلبک ها قرمز به نظر می رسد. مانند برخی از قارچ‌ها، برخی از گونه‌های پیروفیت‌ها نیز دارای خواص بیولومنسانس هستند، به طوری که در طول شب باعث می‌شوند نورها به صورت شعله در آب‌های اقیانوس ظاهر شوند. دینوفلاژلات ها نوعی جلبک هستند که سمی هستند زیرا نوروتوکسین تولید می کنند که می تواند عملکرد طبیعی ماهیچه ها را در انسان و سایر حیوانات مختل کند. کریپتومونادها شبیه داینوفلاژلات ها هستند و همچنین می توانند باعث شکوفه های جلبکی خطرناکی شوند که باعث می شود آب قرمز و قهوه ای تیره به نظر برسد.

تصویر ۹: دینوفلاژل‌‌

کلروفیتا یا جلبک سبز

جلبک‌های سبز عمدتاً در محیط‌های آب شیرین زندگی می‌کنند، در حالی که گونه‌های کمی از جلبک‌های سبز در اقیانوس‌ها نیز یافت می‌شوند. مانند جلبک های پیروفیت، جلبک های سبز نیز دارای دیواره های سلولی هستند که از سلولز ساخته شده اند و برخی از گونه های آنها دارای یک یا دو تاژک هستند. جلبک های سبز حاوی کلروپلاست هستند و تحت فتوسنتز قرار می گیرند. هزاران گونه تک سلولی و چند سلولی از این جلبک ها وجود دارد. گونه های چند سلولی معمولاً در کلنی هایی از چهار سلول تا چندین هزار سلول وجود دارند. برای تکثیر، برخی از گونه های این جلبک هاگ های بی حرکتی تولید می کنند که برای حرکت به جریان آب متکی هستند. در حالی که برخی دیگر از گونه های جلبک سبز برای تسهیل شنا و حرکت، زئوسپورهایی با تاژک تولید می کنند. انواع جلبک سبز شامل کاهوی دریایی، جلبک موی اسب و جلبک انگشت مرده است.

تصویر ۱۰: جلبک سبز

رودوفیتا یا جلبک قرمز

جلبک های قرمز معمولا در مناطق گرمسیری دریایی یافت می شوند. برخلاف سایر جلبک ها، این جلبک ها حاوی سلول های یوکاریوتی بدون تاژک یا سانتریول هستند. جلبک قرمز روی سطوح جامد از جمله سنگ های استوایی رشد می کند یا به سایر جلبک ها می چسبد. دیواره سلولی آنها از سلولز و انواع مختلف کربوهیدرات ساخته شده است. این جلبک ها با جریان آب حرکت می کنند تا زمانی که با استفاده از مونوسپورها (سلول های کروی با دیواره های بدون تاژک) جوانه بزنند. جلبک های قرمز نیز از طریق جنسی تولید مثل می کنند و نسل های متناوب را تولید می کنند. جلبک های قرمز تعدادی از انواع مختلف جلبک را تشکیل می دهند.

تصویر ۱۱: جلبک قرمز

پائوفیتا یا جلبک دریایی قهوه ای

جلبک قهوه ای یکی از بزرگترین انواع جلبک است که از انواع جلبک ها و جلبک های موجود در محیط های آبی تشکیل شده است. این گونه‌ها دارای بافت‌های مشخصی از جمله اندام‌های لنگر، کیسه‌های هوایی برای شناوری، شاخک‌ها، اندام‌های فتوسنتزی و بافت‌های تولید مثلی هستند که می‌توانند هاگ و گامت تولید کنند. این جلبک ها به طور متناوب تولید مثل می کنند. برخی از انواع جلبک های قهوه ای عبارتند از: چمن سارگاسوم، جلبک سنگی و جلبک غول پیکر. طول برخی از انواع جلبک های غول پیکر می تواند به 100 متر برسد.

تصویر ۱۲: جلبک غول پیکر کلپ

زانتوفیتا یا جلبک زرد سبز

جلبک های زرد-سبز کمترین فراوانی را در میان گونه های جلبک دارند و تنها 450 تا 650 گونه را تشکیل می دهند. جلبک های زرد-سبز موجودات تک سلولی با دیواره های سلولی ساخته شده از سلولز و سیلیس و یک یا دو تاژک برای حرکت هستند. کلروپلاست آنها حاوی رنگدانه خاصی نیست که باعث روشن شدن رنگ آنها می شود. آنها عموماً کلونی های کوچک و چند سلولی را تشکیل می دهند. جلبک زرد-سبز معمولاً در آب شیرین زندگی می کند، اما می تواند در آب شور و محیط های مرطوب نیز یافت شود.

تصویر ۱۳: جلبک زرد-سبز

سیانوباکتری جلبک سبز آبی

سیانوباکتری ها به عنوان جلبک سبز آبی نیز شناخته می شوند. سیانوباکتری ها اگرچه می توانند فتوسنتز و اکسیژن تولید کنند و همچنین می توانند در بسیاری از محیط های مشابه جلبک های یوکاریوتی زندگی کنند، سیانوباکتری ها در واقع باکتری های گرم منفی هستند و بنابراین به گروه موجودات پروکاریوتی تعلق دارند. آنها همچنین قادر به تثبیت نیتروژن مستقل هستند.

پیشوند سیانو به معنای آبی است. این باکتری ها دارای رنگدانه هایی هستند که طول موج های خاصی از نور را جذب کرده و رنگ های خاصی ایجاد می کنند. بسیاری از سیانوباکتری ها حاوی فیکوسیانین یا رنگدانه آبی هستند که طول موج های قرمز نور را جذب می کند. سیانوباکترها همگی دارای یک نوع کلروفیل یا رنگدانه سبز هستند که مسئول برداشت انرژی از نور در طول فرآیند فتوسنتز هستند.

اهمیت جلبک

احتمالاً مهم ترین کمک جلبک ها به محیط زیست ما تولید اکسیژن از طریق فتوسنتز است. در واقع، جلبک ها برای زندگی این سیاره ضروری هستند، زیرا آنها تقریبا نیمی از اکسیژن جو زمین را تولید می کنند.

با توجه به مقاله ای در سال 2010 در مجله Biofuels، واضح است که ذخایر نفتی امروزی تا حدودی از ذخایر جلبک های باستانی به دست می آیند، با تولید برخی از ذخایر نفتی بسیار قدیمی که به سیانوباکتری ها نسبت داده می شود، اگرچه هویت تولیدکنندگان هنوز مشخص نیست. . جدیدترین ذخایر نفتی احتمالاً از جلبک‌های یوکاریوتی سبز دریایی، کوکولیتوفوریدها و سایر فیتوپلانکتون‌های دریایی میکروسکوپی می‌آیند. تمام ذخایر جهانی نفت به عنوان یک منبع محدود در نظر گرفته می شود و به آرامی توسط مصرف انسان در حال تخلیه است. در نتیجه، محققان به جای استفاده از نفت به دنبال گزینه های تجدیدپذیر هستند.

سوخت های زیستی مبتنی بر جلبک ها جایگزین امیدوارکننده ای برای سوخت های فسیلی هستند. همه جلبک ها توانایی تولید روغن های غنی از انرژی را دارند و چندین گونه از ریزجلبک ها به طور طبیعی مقادیر زیادی روغن را در توده خشک خود ذخیره می کنند. علاوه بر این، جلبک ها در زیستگاه های مختلف یافت می شوند و می توانند به سرعت تکثیر شوند. آنها همچنین از دی اکسید کربن به طور موثر استفاده می کنند. جلبک ها با ذخیره و نگهداری دی اکسید کربن در مواد آلی مانند ذخایر نفت و سنگ های کربنات معدنی به تثبیت سطح دی اکسید کربن اتمسفر کمک می کنند. جلبک های سبز، دیاتوم ها و سیانوباکتری ها تنها برخی از گونه های جلبک میکروسکوپی هستند که نامزدهای خوبی برای تولید سوخت زیستی هستند.

جلبک شکوفا می شود

جلبک ها به شکل شکوفه های جلبکی با ایجاد شرایط سمی در اقیانوس ها و دریاچه ها برای موجودات این مناطق مشکلاتی را ایجاد می کنند. به گفته آژانس حفاظت از محیط زیست (EPA)، شکوفه های جلبکی به رشد بیش از حد ریزجلبک های خاص اشاره دارد که به نوبه خود منجر به تولید سموم، اختلال در اکوسیستم های طبیعی آبی و افزایش هزینه های تصفیه آب می شود. این گل ها رنگ جلبک های موجود در آنها را به خود می گیرند. تولید کنندگان اصلی سم در اقیانوس ها داینوفلاژل ها و گونه های خاصی از دیاتوم ها هستند. در آب شیرین، سیانوباکترها تولیدکنندگان اصلی سموم هستند، اگرچه برخی از جلبک های یوکاریوتی نیز مشکلاتی را ایجاد می کنند. در شرایط طبیعی، جلبک ها برای محافظت از خود در برابر حیوانات کوچک از سموم استفاده می کنند.

تصویر ۱4: شکوفه‌های جلبک

علت اصلی شکوفایی جلبک ها پدیده ای به نام آلودگی مواد مغذی است. هنگامی که آلودگی مواد مغذی رخ می دهد، مقادیر زیادی نیتروژن و فسفر در محیط آزاد می شود که می تواند منجر به رشد کنترل نشده جلبک شود. این پدیده ناشی از انواع فعالیت های انسانی است. کودهای شیمیایی و کودهای حیوانی مورد استفاده در کشاورزی سرشار از نیتروژن هستند. علاوه بر این، فاضلاب هایی که به درستی تصفیه نمی شوند، حاوی مقادیر زیادی نیتروژن و فسفر هستند و زمانی که این ترکیبات وارد آب دریاها یا اقیانوس ها می شوند، باعث آلودگی مواد مغذی و تشکیل جلبک ها می شوند.

اگر خواندن این مقاله برای شما مفید بود، آموزش ها و پشتیبانی های زیر نیز در دسترس شما هستند:

^^