من الطحالب المدرجة أكبرها. علم البيئة وتوزيع الطحالب. أولمبياد عموم روسيا لأطفال المدارس في علم الأحياء

لا وعائي نباتات بوغتحتوي على الكلوروفيل في الخلايا وبالتالي فهي قادرة على التمثيل الضوئي.

مفهوم "الطحالب" غامض علميا. تعني كلمة "الطحالب" حرفياً أن هذه نباتات تعيش في الماء ، ولكن لا يمكن أن تكون جميع النباتات الموجودة في المسطحات المائية نقطة علميةمن وجهة النظر لتسمية الطحالب ، والنباتات مثل القصب ، والقصب ، والكتيل ، وزنابق الماء ، وكبسولات البيض ، والألواح الخضراء الصغيرة من طحلب البط ، وما إلى ذلك ، هي نباتات البذور (أو المزهرة). لا ينطبق المصطلح العلمي "الطحالب" على هذه النباتات ، فهي تسمى النباتات المائية.

مفهوم "الطحالب" ليس منهجيًا ، ولكنه بيولوجي. الأعشاب البحرية ( الطحالب) هذه مجموعة مجتمعة من الكائنات الحية ، الجزء الرئيسي منها ، وفقًا لـ الأفكار الحديثة، ينتمي إلى مملكة النبات ( النبات) ، حيث تشكل مملكتين فرعيتين: قرمزي ، أو طحالب حمراء رودوبيونتاوالأعشاب البحرية الحقيقية Phycobionta(يشمل المجال الفرعي الثالث للمملكة النباتية نباتات أعلى (جنينية أو مورقة) امبريوبيونتا). لم تعد تُعتبر باقي الكائنات الحية المصنفة على أنها طحالب نباتات: غالبًا ما تُعتبر الطحالب الزرقاء والخضراء و prochlorophyte مجموعة مستقلة أو تُنسب إلى البكتيريا ، وتُصنف طحالب الأوجلينا أحيانًا على أنها مجموعة فرعية من الحيوانات ، أبسطها. مجموعات مختلفةنشأت الطحالب وقت مختلفوعلى ما يبدو ، من أسلاف مختلفين ، ولكن نتيجة للتطور في ظروف معيشية مماثلة ، اكتسبوا العديد من الميزات المتشابهة.

الكائنات الحية التي يتم تجميعها في مجموعة الطحالب لها عدد من السمات المشتركة. من الناحية المورفولوجية ، بالنسبة للطحالب ، فإن الميزة الأكثر أهمية هي عدم وجود جذر وأوراق وساق وأعضاء متعددة الخلايا. نباتات أعلى. يسمى هذا الجسم من الطحالب الذي لا ينقسم إلى أعضاء بالثلاوس أو الثعلب. .

الطحالب لديها أبسط (مقارنة بالنباتات الأعلى) الهيكل التشريحيلا يوجد نظام موصل (وعائي) ، لذلك فإن الطحالب المصنفة على أنها نباتات هي نباتات لا وعائية. لا تشكل الطحالب أزهارًا وبذورًا ، ولكنها تتكاثر نباتيًا أو عن طريق الجراثيم.

تحتوي خلايا الطحالب على الكلوروفيل ، بفضل قدرتها على امتصاص ثاني أكسيد الكربون في الضوء (أي تناول الطعام من خلال عملية التمثيل الضوئي) ، فهي تعيش أساسًا في البيئة المائية ، لكن العديد منها تكيف مع الحياة في التربة وعلى سطحها ، الصخور وعلى جذوع الأشجار وفي البيئات الحيوية الأخرى.

الكائنات الحية المصنفة على أنها طحالب غير متجانسة للغاية. تنتمي الطحالب إلى بدائيات النوى ( كائنات ما قبل النووية) ، وحقيقيات النوى (الكائنات النووية الحقيقية). يمكن أن يكون جسم الطحالب من جميع درجات التعقيد الأربع ، والمعروف عمومًا بالكائنات الحية: أحادية الخلية ، ومستعمرة ، ومتعددة الخلايا وغير خلوية ، وتتنوع أحجامها على مدى واسع جدًا: الأصغر يتناسب مع الخلايا البكتيرية(لا يتجاوز قطرها 1 ميكرون) ويبلغ طول أكبر طحالب بنية بحرية 3045 م.

تنقسم الطحالب إلى عدد كبير منالإدارات والفئات وتقسيمها إلى مجموعات منهجية(الأصناف) المنتجة وفقًا لـ الميزات البيوكيميائية(مجموعة أصباغ ، تكوين جدار الخلية، نوع المواد الاحتياطية) ، وكذلك عن طريق الهيكل تحت المجهر. ومع ذلك ، يتميز التصنيف الحديث للطحالب بمجموعة متنوعة من الأنظمة. حتى في أعلى المستويات التصنيفية (الملكيات الفائقة ، والمقاطعات الفرعية ، والأقسام والطبقات) ، لا يستطيع علماء التصنيف التوصل إلى توافق في الآراء.

وفقا لواحد من الأنظمة الحديثة، الطحالب مقسمة إلى 12 قسم: الأزرق والأخضر ، prochlorophyte ، الأحمر ، الذهبي ، الدياتومات ، cryptophytes ، dinophytes ، البني ، الأصفر والأخضر ، euglenic ، الأخضر ، شار. في المجموع ، هناك حوالي 30 ألف نوع من الطحالب معروفة.

يُطلق على علم الطحالب اسم علم الطحالب أو علم النبات ، وهو يعتبر فرعًا مستقلاً من علم النبات. الطحالب هي كائنات لحل القضايا المتعلقة بالعلوم الأخرى (الكيمياء الحيوية ، والفيزياء الحيوية ، وعلم الوراثة ، وما إلى ذلك). تؤخذ بيانات علم الأحياء في الاعتبار عند تطوير المشكلات البيولوجية العامة والمهام الاقتصادية. يذهب تطوير علم الطحالب التطبيقية في ثلاثة اتجاهات رئيسية: 1) استخدام الطحالب في الطب وفي مختلف مجالات الاقتصاد. 2) لحل القضايا البيئية. 3) تراكم البيانات عن الطحالب لحل مشاكل الصناعات الأخرى.

الحياة النباتية 3: الطحالب والأشنات. م ، التنوير ، 1977
الأعشاب البحرية. الدليل. كييف ، نوكوفا دومكا ، 1989

ابحث عن "ALGAE" في

العوامل الرئيسية التي تؤثر على توزيع وتطور الطحالب

الطحالب كائنات حية ضوئية. العوامل الرئيسية التي تؤثر على تطورها هي الضوء ، ودرجة الحرارة ، ووجود الماء السائل بالتنقيط ، وكذلك مصادر الكربون والمواد المعدنية والعضوية. تعيش الطحالب ، مثل النباتات الأخرى ، في جميع الموائل الممكنة تقريبًا في الغلاف المائي والغلاف الجوي والغلاف الصخري للأرض. يمكن العثور عليها في الماء وعلى التربة وعلى لحاء الأشجار وعلى جدران المباني الخشبية والحجرية وحتى في الموائل غير المضيافة مثل الصحاري وحقول التنوب.

تنقسم العوامل المؤثرة في تطور الطحالب إلى عوامل غير حيوية ، لا ترتبط بنشاط الكائنات الحية ، وعوامل حيوية بسبب هذا النشاط. هناك العديد من العوامل ، خاصةً اللاأحيائية ، التي تحد ، أي أنها قادرة على الحد من نمو الطحالب. في النظم البيئية المائية ، تشمل العوامل المحددة: درجة الحرارة ، والشفافية ، ووجود تيار ، وتركيز الأكسجين ، ثاني أكسيد الكربونوالأملاح والمغذيات. في الموائل الأرضية ، من بين العوامل المحددة الرئيسية ، يجب التمييز بين العوامل المناخية - درجة الحرارة ، والرطوبة ، والضوء ، وما إلى ذلك ، بالإضافة إلى تكوين وهيكل الركيزة.

العوامل غير الحيوية

تشمل العوامل اللاأحيائية: درجة الحرارة والضوء والخصائص الفيزيائية والكيميائية للماء والركيزة وحالة وتكوين الكتل الهوائية (وهو أمر مهم بشكل خاص للطحالب الهوائية التي تعيش في الخارج ظروف المياه) وبعض الآخرين.

يمكن تقسيم المجموعة الكاملة للعوامل اللاأحيائية ، بدرجة معينة من الاصطلاحية ، إلى كيميائية وفيزيائية.

العوامل الكيميائية

الماء كعامل مقيد. معظم خلايا الطحالب عبارة عن ماء. يحتوي السيتوبلازم في المتوسط ​​على 85-90٪ ماء ، وحتى العضيات الخلوية والغنية بالدهون مثل البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا تحتوي على 50٪ ماء على الأقل. المياه في الخلية النباتيةيوجد في شكلين: ماء دستوري ، مرتبط بروابط هيدروجينية بهياكل الجزيئات الكبيرة ، والمياه الاحتياطية ، غير المرتبطة ، كقاعدة عامة ، الموجودة في الفجوات. تحتوي المياه الاحتياطية عادة على سكريات مختلفة الأحماض العضويةوما إلى ذلك ، ونتيجة لذلك يمكن أن تشارك في استقرار الضغط الاسموزي داخل الخلايا. أثناء بلمرة الجزيئات الصغيرة عالية النشاط إلى جزيئات كبيرة (على سبيل المثال ، أثناء تحويل السكريات إلى نشا) وأثناء العملية العكسية - التحلل المائي للمركبات الجزيئية ، يمكن أن يتغير الضغط التناضحي في الخلية بسرعة. توفر هذه الآلية الاستقرار أنواع معينةتجف الطحالب وتقلبات حادة في ملوحة الماء.

بالنسبة لمعظم الطحالب ، يعد الماء موطنًا دائمًا ، لكن العديد من الطحالب يمكن أن تعيش خارج الماء. من حيث مقاومة الجفاف ، بين النباتات التي تعيش على الأرض ، تتميز النباتات المائية (وفقًا لوالتر) ، والتي لا يمكنها الحفاظ على محتوى مائي ثابت في الأنسجة ، والنباتات المتجانسة المائية ، القادرة على الحفاظ على ترطيب الأنسجة المستمر. في نباتات poikilohydric (زرقاء وخضراء وبعض الطحالب الخضراء) ، تتقلص الخلايا عند التجفيف دون تغيير لا رجعة فيه في البنية التحتية الدقيقة ، وبالتالي لا تفقد قابليتها للحياة. عندما يتم ترطيبها ، فإنها تستأنف التمثيل الغذائي الطبيعي. يختلف الحد الأدنى من الرطوبة التي يمكن عندها الحياة الطبيعية لمثل هذه النباتات. أهميتها تحدد مسبقًا ، على وجه الخصوص ، توزيع الأيروفيت. بالنسبة للنباتات المتجانسة ، فإن وجود كبير فجوة المركزية، بمساعدة استقرت إمدادات المياه للخلية. ومع ذلك ، تفقد الخلايا ذات الفجوات الكبيرة قدرتها على الجفاف إلى حد كبير. تشمل الطحالب المتجانسة المائية ، على سبيل المثال ، بعض الطحالب الهوائية من الطحالب الخضراء والصفراء والخضراء ، وعادة ما تستقر في ظروف الرطوبة الزائدة المستمرة.

الملوحة و تكوين معدنيماء. هذه هي أهم العوامل المحددة التي تؤثر على توزيع الطحالب. وفق التصنيف الدوليالجزء الأكبر من المسطحات المائية الطبيعية بحرية - euhaline ، بمتوسط ​​ملوحة 35 ‰). من بين الخزانات القارية ، تسود خزانات المياه العذبة - الخزانات agalic ، التي لا يتجاوز تمعدنها عادة 0.5 (من بينها يوجد أيضًا المزيد من الخزانات المعدنية). تتنوع المسطحات المائية القارية ، الموحدة تحت الاسم المعدني ، بشكل كبير من حيث درجة التمعدن: كلاهما قليل الملوحة أو مختلط ، من بينها oligohaline (مع ملوحة 0.5-5 ‰) ، mesohaline (5-18 ‰) ) و polyhaline (18-30 ‰).) ، وكذلك euhaline (30-40 ‰) و ulthaline (على الأقل 40 ‰) - من بين الخزانات فوق الملحية شديدة الملوحة - غالبًا ما يتم تمييز تركيز الملح الذي يكون فيه قريب من الحد الأقصى. تختلف المسطحات المائية القارية أيضًا في طبيعة التمعدن. من بينها ، تتميز خزانات الهيدروكربونات والكبريتات والكلوريد ، والتي ، حسب درجة وطبيعة التمعدن ، تنقسم إلى مجموعات وأنواع.

وفقًا لتصنيفات المسطحات المائية المذكورة ، واعتمادًا على تحمل الملح للطحالب ، يتميز oligohaline ، mesohaline ، euhaline ، ulthaline ، المياه العذبة وغيرها من الأنواع. يرتبط ثراء الأنواع (عدد الأنواع) ارتباطًا وثيقًا بملوحة المياه.

في كل قسم تقريبًا ، يمكن للمرء أن يجد أنواعًا يمكنها العيش في ظروف شديدة الملوحة ، وأنواع تعيش في المسطحات المائية ذات الملوحة المنخفضة جدًا. لذلك ، فإن الطحالب الخضراء المزرقة عبارة عن كائنات حية في المياه العذبة بشكل ساحق ، ولكن من بينها هناك أنواع يمكن أن تتطور في الخزانات فوق الملحية. بين الكائنات البحرية النموذجية - الطحالب الذهبية من رتبة Coccolithophores - هناك أنواع شائعة أيضًا في المسطحات المائية القارية ذات نسبة تمعدن منخفضة للغاية. يتم توزيع الدياتومات بشكل عام بالتساوي في كل من المياه البحرية والقارية ؛ تحدث في ظروف متفاوتة الملوحة. ومع ذلك ، غالبًا ما تتطور أنواع المشطورة المحددة فقط عند درجة ملوحة معينة وتكون حساسة جدًا لتغيراتها بحيث يمكن استخدامها ككائنات مؤشر.

حساسة جدا للتغيرات في الملوحة والطحالب البنية. لا يستطيع الكثير منهم النمو حتى مع وجود تحلية طفيفة. لذلك ، فهم ممثلون بشكل ضعيف في المياه. بحر البلطيقذات ملوحة منخفضة نسبيًا. تم العثور أيضًا على اعتماد مماثل على درجة ملوحة الخزان بواسطة الطحالب الحمراء: في البحر الأبيض المتوسط ​​(الملوحة 37-39 ‰) تم العثور على أكثر من 300 نوع من الطحالب الحمراء ، في الأسود (17-18 ‰) - 129 ، في بحر قزوين (10 ‰) - 22. الطحالب الخضراء في الغالب كائنات المياه العذبة ، فقط 10 ٪ منها توجد في البحار. ومع ذلك ، من بينها الأنواع التي يمكنها تحمل الملوحة الكبيرة بل وتسبب "ازدهار" المسطحات المائية فوق الملوحة (على سبيل المثال ، Dunaliella salina).

وبالتالي ، تتميز الطحالب ككل بمدى واسع جدًا من تحمل الملح. أما بالنسبة لأنواع معينة ، فإن القليل منها فقط قادر على الوجود في المسطحات المائية ذات الملوحة المختلفة ، أي أن معظم الطحالب هي أنواع ستينوهالين. هناك عدد قليل نسبيًا من الأنواع التي يمكن أن توجد في درجات ملوحة مختلفة (على سبيل المثال ، Bangia و Enteromorpha و Dunaliella).

حموضة الماء. هذا العامل هو أيضا أهمية عظيمةمن أجل حياة الطحالب. تختلف مقاومة أنواع مختلفة من الطحالب للتغيرات في الحموضة (pH) عن مقاومة التغيرات في الملوحة. فيما يتعلق بحموضة البيئة ، الأنواع التي تعيش فيها المياه القلوية- القلويات ، والتي تعيش في المياه الحمضية ، عند قيم منخفضة من الأس الهيدروجيني - الحمضية. الحموضة ، على سبيل المثال ، هي معظم Desmidiales. لوحظ أكبر ثراء في الأنواع من الطحالب الدسمية في المستنقعات المغذية ومتوسطة التغذية ، في ظل الظروف حموضة منخفضةومع ذلك ، يمكن أيضًا العثور على بعض الديسميد في المياه القلوية ذات الملوحة العالية (على سبيل المثال ، Closterum acerosum). Charic ، على العكس من ذلك ، هي في الغالب قلويات. لوحظ أكبر تنوع في الأنواع في المياه القلوية قليلاً ، ومع ذلك ، فإن بعضها (Chara vulgaris) يتطور في المياه الحمضية ، عند درجة الحموضة 5.0.

العناصر الغذائية. إن وجود العناصر الكبيرة والصغرى في البيئة ، وهي مكونات أساسية لجسم الطحالب ، له مهملشدة تنميتها.

العناصر ومركباتها المتعلقة بالمغذيات الكبيرة (يشار إليها غالبًا بالمغذيات الكبيرة) مطلوبة من قبل الكائنات بكميات كبيرة نسبيًا. دور خاص بينهم ينتمي إلى النيتروجين والفوسفور. النيتروجين هو جزء من جميع جزيئات البروتين ، والفوسفور عنصر أساسي في المادة النووية ، والذي يلعب أيضًا دورًا مهمًا في تفاعلات الأكسدة والاختزال. يعتبر البوتاسيوم والكالسيوم والكبريت والمغنيسيوم ضروريين تقريبًا مثل النيتروجين والفوسفور. يستخدم الكالسيوم بكميات كبيرة عن طريق الطحالب البحرية وطحالب المياه العذبة ، والتي تودع "أغطية" من أملاح الكالسيوم حول الثالي (بعض الطحالب الحمراء والفحم). المغنيسيوم هو جزء من الكلوروفيل ، وهو الصباغ الضوئي الرئيسي للطحالب في معظم الأقسام.

أثر العناصرضرورية للنباتات بكميات صغيرة جدًا ، ولكنها ذات أهمية كبيرة لحياتها ، لأنها جزء من العديد من الإنزيمات الحيوية. علاوة على ذلك ، مع وجود حاجة صغيرة للنباتات في العناصر النزرة ، فإن محتواها في بيئةأيضا تافهة. غالبًا ما تعمل العناصر النزرة كعوامل مقيدة. وتشمل هذه العناصر 10: الحديد ، والمنغنيز ، والزنك ، والنحاس ، والبورون ، والسيليكون ، والموليبدينوم ، والكلور ، والفاناديوم ، والكوبالت. من وجهة نظر فسيولوجية ، يمكن تقسيمها إلى ثلاث مجموعات:

1) المواد اللازمة لعملية التمثيل الضوئي: المنغنيز والحديد والكلور والزنك والفاناديوم ؛

2) المواد اللازمة لاستقلاب النيتروجين: الموليبدينوم والبورون والكوبالت والحديد ؛

3) المواد اللازمة لوظائف التمثيل الغذائي الأخرى: المنغنيز والبورون والكوبالت والنحاس والسيليكون.

تحتوي الطحالب في الأقسام المختلفة على احتياجات مختلفة للعناصر الكلية والصغرى. نعم لاجل التطور الطبيعيتحتاج الدياتومات إلى كميات كبيرة جدًا من السيليكون ، والتي تستخدم لبناء غلافها. في غياب أو نقص السيليكون ، تصبح قذائف المشطورة أرق ، وأحيانًا إلى درجة قصوى.

في جميع النظم البيئية للمياه العذبة تقريبًا ، تعتبر النترات والفوسفات من العوامل المحددة. في البحيرات والأنهار ذات المياه الناعمة ، يمكن أن تحتوي أيضًا على أملاح الكالسيوم وبعضها الآخر. في المياه البحرية ، يكون تركيز العناصر الغذائية الذائبة مثل النترات والفوسفات وبعض العناصر الأخرى منخفضًا أيضًا ، وهي عوامل مقيدة ، على عكس كلوريد الصوديوموبعض الأملاح الأخرى. تركيزات منخفضةعدد من العناصر الغذائية في مياه البحر، على الرغم من حقيقة أن يتم غسلها باستمرار في البحر ، إلا أنها ترجع إلى حقيقة أن فترة حياتها في حالة الذوبان قصيرة نوعًا ما.

العوامل الفيزيائية

ضوء. لا تقل أهمية الإشعاع الشمسي في حياة النبات عن أهمية الماء. الضوء ضروري للمصنع كمصدر للطاقة للتفاعلات الكيميائية الضوئية وكمنظم للتطور. يمكن أن يتسبب فائضه ونقصه في حدوث اضطرابات خطيرة في نمو الطحالب. لذلك ، يعد الضوء أيضًا عاملاً مقيدًا للإضاءة القصوى والدنيا. يتم تنفيذ كل عملية تعتمد على الإشعاع الشمسي بمشاركة بعض الهياكل المدركة - المتقبلات ، في الدور الذي تعمل فيه أصباغ البلاستيدات الخضراء الطحلبية عادةً.

يتم تحديد توزيع الطحالب في عمود الماء إلى حد كبير من خلال وجود الضوء الضروري لعملية التمثيل الضوئي العادية. يمتص الماء الإشعاع الشمسي بقوة أكبر بكثير من الغلاف الجوي. يتم امتصاص الأشعة الحرارية طويلة الموجة بالفعل على سطح الماء ، وتخترق الأشعة تحت الحمراء إلى عمق عدة سنتيمترات ، والأشعة فوق البنفسجية - عدة ديسيمترات (حتى متر) ، والإشعاع النشط ضوئيًا (طول موجة الضوء حوالي 500 نانومتر) يخترق حتى عمق 200 م.

يعتمد النظام الخفيف للخزان على:

1) في ظروف الإضاءة فوق سطح الماء ؛

2) على درجة انعكاس الضوء بواسطة سطحه (عند المكانة العاليةالشمس ، سطح الماء الأملس يعكس في المتوسط ​​6٪ من الضوء الساقط ، مع إثارة قوية - حوالي 10٪ ، مع مكانة منخفضة للشمس ، الانعكاس يزداد بشكل كبير بحيث معظملم يعد الضوء يخترق الماء: اليوم تحت الماء أقصر منه على الأرض) ؛

3) عن درجة امتصاص وتشتت الأشعة عند مرورها بالماء. مع زيادة العمق ، تقل الإضاءة بشكل حاد. يمتص الضوء وينثره الماء نفسه ، المذابات ، الجزيئات المعدنية المعلقة ، المخلفات ، والعوالق. في المياه المتدفقة الموحلة ، على عمق 50 سم بالفعل ، تكون الإضاءة هي نفسها الموجودة تحت مظلة غابة التنوب ، حيث لا يمكن أن تتطور إلا الأنواع الأكثر تحملاً للظل من النباتات العليا ، ولكن الطحالب تقوم بعملية التمثيل الضوئي بنشاط حتى في مثل هذا العمق . في مياه صافيةتم العثور على الطحالب الملحقة بالقاع (القاعي) حتى عمق 30 مترًا ، ومعلقة في عمود الماء (العوالق) - حتى 140 مترًا.

تسمى طبقة الماء فوق حدود موطن الكائنات الحية ذات التغذية الضوئية منطقة euphotic zone. في البحر ، تقع حدود منطقة euphotic عادةً على عمق 60 مترًا ، وتنخفض أحيانًا إلى عمق 100-120 مترًا ، وفي مياه المحيط الصافية - إلى حوالي 140 مترًا. في البحيرات ، أقل من ذلك بكثير المياه الشفافة ، تمتد حدود هذه المنطقة على عمق 10-15 مترًا ، في أكثر البحيرات الجليدية والكارستية شفافية - على عمق 20-30 مترًا.

القيم المثلىإضاءة ل أنواع مختلفةتختلف الطحالب على نطاق واسع. فيما يتعلق بالضوء ، تتميز الطحالب المحبة للشمس ورهاب الشمس. تحتاج الطحالب المحبة للضوء (المحبة للضوء) إلى كمية كبيرة من الضوء للحياة الطبيعية والتمثيل الضوئي. وتشمل هذه معظم الأزرق والأخضر و كمية كبيرةالطحالب الخضراء ، النامية بكثرة في وقت الصيففي طبقات المياه السطحية. الهليوفوبيا (الخوف ، التجنب) ضوء ساطع) الطحالب تتكيف مع ظروف الإضاءة المنخفضة. على سبيل المثال ، تتجنب معظم الدياتومات الطبقة السطحية المضيئة من الماء وتتطور بشكل مكثف في مياه البحيرات منخفضة الشفافية على عمق 2-3 متر ، وفي مياه البحار الصافية - على عمق 10-15 مترًا. ومع ذلك ، لا تحتاج كل الطحالب التي تعيش في ظروف الإضاءة المفرطة إلى كميات كبيرة من الضوء ، أي أنها حقاً محبة للشمس. وهكذا ، فإن Dunaliella salina ، أحد سكان المسطحات المائية المفتوحة ، و Trentepohlia jolitus ، الذين يعيشون على الصخور المفتوحة في الجبال ، قادرون على تجميع الزيوت التي تحتوي على فائض من الكاروتين ، ومن الواضح أنهم يلعبون دورًا وقائيًا ، هم في الواقع ليسوا محبين للضوء ، ولكن كائنات مقاومة للضوء.

في الطحالب من أقسام مختلفة ، اعتمادًا على تكوين الأصباغ - مستقبلات الضوء، لوحظ الحد الأقصى من كثافة التمثيل الضوئي عند أطوال موجات مختلفة من موجات الضوء. في ظل الظروف الأرضية ، تكون الخصائص النوعية للضوء ثابتة إلى حد ما ، وكذلك شدة التمثيل الضوئي. عند المرور عبر الماء ، يتم امتصاص ضوء المناطق الحمراء والزرقاء من الطيف ويخترق الضوء الأخضر ، الذي لا يدركه الكلوروفيل بشكل سيئ ، إلى العمق. لذلك ، فإن الطحالب الحمراء والبنية هي التي تعيش هناك بشكل أساسي ، والتي تحتوي على أصباغ ضوئية إضافية (فيكوسيانين ، فيكويريثرين ، إلخ) يمكنها استخدام طاقة الضوء الأخضر. من هذا يتضح أن التأثير الهائل للضوء على التوزيع الرأسي للطحالب في البحار والمحيطات: الطحالب الخضراء ، كقاعدة عامة ، تسود في الطبقات القريبة من السطح ، والطحالب البنية في العمق ، والطحالب الحمراء في العمق. المناطق. ومع ذلك ، فإن هذا النمط ليس مطلقًا. العديد من الطحالب قادرة على الوجود في ظروف الإضاءة المنخفضة للغاية ، وهي ليست من سماتها ، وأحيانًا حتى في الظلام الدامس. في الوقت نفسه ، قد يواجهون بعض التغييرات في تكوين الصباغ أو في طريقة تناولهم. وهكذا ، في الطحالب الخضراء المزرقة ، في ظل ظروف الإضاءة المنخفضة ، يمكن أن يتغير تكوين الصبغة باتجاه غلبة phycobilins (phycocyan ، phycoerythrin) ، بينما يتغير لون trichomes من الأزرق والأخضر إلى الأرجواني. يمكن لممثلي العديد من أقسام الطحالب (على سبيل المثال ، Euglenophyta ، Chrysophyta) التحول إلى وضع التغذية الرمية في حالة عدم وجود ضوء وفائض من المواد العضوية.

حركة الماء. تلعب حركة الماء دورًا كبيرًا في حياة الطحالب ، سكان الأحياء المائية. راكدة تمامًا ، لا توجد مياه ثابتة ، وبالتالي ، فإن جميع الطحالب تقريبًا تعيش في المياه المتدفقة. في أي مسطحات مائية قارية وبحرية ، هناك حركة نسبية للطحالب والكتل المائية ، مما يضمن تدفق العناصر الغذائية وإزالة نفايات الطحالب. فقط في ظل ظروف قاسية خاصة ، تكون الطحالب محاطة بطبقة دائمة من الماء - في سمك الجليد ، على سطح التربة ، في فراغات الصخور ، في نباتات أخرى ، إلخ. حركة المياه نتيجة اختلاط الرياح لوحظ حتى في البرك الصغيرة. في البحيرات الكبيرة ، توجد تيارات مد وجزر ثابتة ، وكذلك اختلاط رأسي. في البحار والمحيطات ، التي تشكل أساسًا نظامًا مائيًا واحدًا ، بالإضافة إلى ظاهرة المد والجزر والاختلاط الرأسي ، تُلاحظ تيارات ثابتة ذات أهمية كبيرة في حياة الطحالب.

درجة حرارة. نطاق درجة الحرارة الذي يمكن للحياة أن تعيش فيه واسع جدًا: -20 - +100 درجة مئوية. الطحالب كائنات حية تتميز ربما بأوسع نطاقات من استقرار درجة الحرارة. إنها قادرة على الوجود في ظروف درجات الحرارة القصوى - في الينابيع الحارة ، حيث تكون درجة حرارتها قريبة من نقطة غليان الماء ، وعلى سطح الجليد والثلج ، حيث تتقلب درجات الحرارة حول 0 درجة مئوية.

فيما يتعلق بعامل درجة الحرارة ، تنقسم الطحالب إلى: أنواع دائمة الحرارة توجد في نطاق واسع من درجات الحرارة (على سبيل المثال ، الطحالب الخضراء من رتبة Oedogoniales ، والتي يمكن العثور على طحالبها المعقمة في المسطحات المائية الضحلة من أوائل الربيع إلى أواخر الخريف) ، والأنواع الحرارية الشديدة ، التي تتكيف مع مناطق درجات الحرارة الضيقة جدًا والمتطرفة أحيانًا. تشمل الطحالب الخافضة للحرارة ، على سبيل المثال ، الطحالب المبردة (المحبة للبرد) التي تنمو فقط في درجات حرارة قريبة من نقطة تجمد الماء. يمكن العثور على ممثلين لأنواع مختلفة من الطحالب على سطح الجليد والثلج: Desmidiales ، Ulotrichales ، Volvocales ، إلخ. في الثلج الملون في القوقاز ، تم العثور على 55 نوعًا من الطحالب ، منها 18 نوعًا تنتمي إلى اللون الأخضر ، و 10 إلى الأزرق والأخضر ، 26 إلى الدياتومات وعرض واحد - إلى الأحمر. في مياه القطب الشمالي والقطب الجنوبي ، تم العثور على 80 نوعًا من الدياتومات المبردة. في المجموع ، من المعروف أن حوالي 100 نوع من الطحالب يمكن أن تنمو بنشاط على سطح الجليد والثلج. تتحد هذه الأنواع من خلال القدرة على تحمل التجمد دون الإخلال بالدقة هياكل الخلاياوبعد ذلك ، عند إذابة الجليد ، استأنف الغطاء النباتي بسرعة باستخدام أقل قدر من الحرارة.

الطحالب ، كما سبق ذكره أعلاه ، غالبا ما تتحمل و درجات حرارة عالية، يستقر في الينابيع الساخنة ، السخانات ، البحيرات البركانية ، في برك التبريد للمؤسسات الصناعية ، إلخ. تسمى هذه الأنواع بالحرارة. تتراوح درجات الحرارة المحددة التي كان من الممكن فيها العثور على الطحالب المحبة للحرارة من 35 - 52 إلى 84 درجة مئوية وما فوق. من بين الطحالب المحبة للحرارة ، يمكن للمرء أن يجد ممثلين مختلف الإدارات، ولكن الغالبية العظمى منهم أزرق أخضر. في المجموع ، تم العثور على أكثر من 200 نوع من الطحالب في الينابيع الساخنة ، ولكن هناك عدد قليل نسبيًا من الأنواع المحبة للحرارة بشكل إلزامي. معظم الطحالب الموجودة في الينابيع الساخنة قادرة على تحمل درجات الحرارة المرتفعة ، ولكنها تزدهر بكثرة في الظروف. درجات الحرارة العادية، أي أنها في الواقع أنواع متوسطة الحرارة. يمكن اعتبار نوعين فقط محبين للحرارة حقًا: Mastigocladus laminosus و Phormidium laminosum ، حيث يحدث تطور الكتلة عند درجة حرارة 45-50 درجة مئوية. الجزء الأكبر من الطحالب عبارة عن كائنات متوسطة الحرارة بشكل عام ، ولكن من بينها يمكن دائمًا التمييز بين أكثر أو أقل من الكائنات الحية المحبة للحرارة التي تتطور في نطاقات درجات حرارة معينة.

تؤثر نسبة الطحالب إلى عامل درجة الحرارة على توزيعها الرأسي في المسطحات المائية. في الخزانات والجداول المختلفة بسبب امتصاص الإشعاع الشمسي الطبقات العليايسخن الماء فقط هذه الطبقات. ماء دافئلها كثافة أقل من الباردة ، والتيارات التي تسببها الرياح تعادل كثافتها فقط إلى عمق معين. مع بداية موسم النمو ، وهو موسم الإشعاع الشمسي الشديد ، يحدث التقسيم الطبقي لدرجة حرارة ثابتة للغاية للكتل المائية في المسطحات المائية الراكدة القارية العميقة بدرجة كافية. في هذه الخزانات ، تتشكل كتل من المياه محدودة من بعضها البعض: طبقة سطحية دافئة وخفيفة - epilimnion ، وكتلة أساسية من الماء الأكثر برودة وكثافة - hypolimnion. في الخريف ، يبرد الماء الموجود في الخزان ويختفي التقسيم الطبقي لدرجة الحرارة. تحتوي البحار والمحيطات أيضًا على طبقة قفزة ثابتة في درجة الحرارة. يمكن أن تتطور الطحالب فقط في النبتة (أي في منطقة euphotic) ، وتستقر أكثر الكائنات الحية المحبة للحرارة والضوء في طبقات المياه السطحية جيدة التسخين.

تأثير درجة الحرارة على نمو الطحالب في البيئة المائية، كبيرة بشكل غير عادي. إنها درجة الحرارة التي تحدد توزيعها الجغرافي. وهكذا ، لا توجد أنواع من الطحالب البنية من جنس Lessonia إلا في فصل الصيف عند درجة حرارة 10 درجة مئوية ، وأنواع الأجناس Laminaria ، Agarum ، Alaria لا تعبر صيف درجة حرارة 20 درجة مئوية ، بعض أنواع Sargassum تعيش فقط في درجة حرارة 22-23 درجة مئوية (بحر سارجاسو). حتى في بحر البلطيق ، يمكن تقسيم مجتمعات الطحالب الحمراء إلى مجتمعات أقل حبًا للحرارة (Furcellaria ، Delesseria ، Dumontia) ، تعيش في درجات حرارة أقل من 4 درجات مئوية ، وأكثر محبة للحرارة (Nemalion) ، تعيش في درجات حرارة أعلى من 4 درجات مئوية. . بشكل عام ، باستثناء الأنواع ذات الحرارة العالية على نطاق واسع (على سبيل المثال ، بعض Fucales) ، لوحظ التقسيم الجغرافي في توزيع الطحالب: تقتصر سموم معينة من العوالق البحرية والطحالب القاعية على مناطق جغرافية معينة. وهكذا ، تهيمن الطحالب البنية الكبيرة (Macrocystis) في البحار الشمالية. بينما نتحرك جنوبًا ، تبدأ الطحالب الحمراء في لعب دور بارز بشكل متزايد ، بينما تتلاشى الطحالب البنية في الخلفية. نسبة عدد أنواع الأحمر و الطحالب البنيةفي بحار القطب الشمالي 1.5 ، في القناة الإنجليزية - 2 ، في البحر الأبيض المتوسط ​​- 3 ، وقبالة ساحل المحيط الأطلسي أمريكا الوسطى- 4.6. هذه العلاقة خاصية مهمةالانتماء المنطقي لنباتات القاع.

من بين الطحالب الخضراء ، هناك أنواع أكثر فأكثر محبة للحرارة معروفة أيضًا. على سبيل المثال ، تنحصر Caulerpa prolifera و Cladophoropsis fasciculatus في المنطقة الاستوائية للمحيطات ، و Codium ritteri - إلى خطوط العرض الشمالية.

يتم التعبير عن التقسيم الجغرافي جيدًا أيضًا في الطحالب البحرية العوالق. تتميز العوالق النباتية الاستوائية البحرية بثراء كبير في الأنواع مع إنتاجية منخفضة للغاية. في العوالق من المياه الاستوائية ، و Dinophytes و الطحالب الذهبية. مياه المناطق الاستوائية فقيرة في الدياتومات التي تهيمن على البحار الشمالية.

يؤثر عامل درجة الحرارة أيضًا على التوزيع الرأسي للعوالق البحرية والطحالب القاعية.

النمو العمودي الأمثل الأعشاب البحريةكقاعدة عامة ، يتم تحديده من خلال التأثير المعقد للأنظمة الحرارية والضوء. من المعروف أنه مع انخفاض درجة الحرارة ، تقل شدة تنفس النبات بشكل أسرع من شدة التمثيل الضوئي. تسمى اللحظة التي تتوازن فيها عمليات التنفس والبناء الضوئي بنقطة التعويض. تعتبر الظروف التي يتم بموجبها إنشاء نقطة التعويض مثالية لتطوير أنواع معينة من الطحالب. في خطوط العرض الشمالية ، بسبب درجة الحرارة المنخفضة ، يتم تعيين نقطة التعويض على أعماق أكبر من تلك الموجودة في الجنوب. وبالتالي ، ليس من غير المألوف أن تحدث نفس الأنواع من الطحالب في خطوط العرض الشمالية على أعماق أكبر مما هي عليه في خطوط العرض الجنوبية.

من الواضح أن درجة الحرارة تؤثر على التوزيع الجغرافي لهذه الطحالب (وغيرها) بشكل غير مباشر بشكل أساسي - من خلال تسريع أو إبطاء معدلات نمو الأنواع الفردية ، مما يؤدي إلى إزاحتها من قبل الآخرين الذين ينموون بشكل مكثف في نظام درجة حرارة معين.

تعمل جميع العوامل اللاأحيائية المدرجة على تطوير وتوزيع الطحالب في معقد ، وتعويض أو تكمل بعضها البعض.

العوامل الحيوية

الطحالب ، كونها جزءًا من النظم البيئية ، ترتبط عادةً بمكوناتها الأخرى عن طريق روابط متعددة. يشار إلى التأثيرات المباشرة وغير المباشرة التي تعاني منها الطحالب ، والناجمة عن النشاط الحيوي للكائنات الأخرى ، بالعوامل الحيوية.

العوامل الغذائية. في معظم الحالات ، تعمل الطحالب في النظم البيئية كمنتجين المواد العضوية. ونتيجة لهذا العامل الأكثر أهميةالحد من تطور الطحالب في نظام بيئي معين هو وجود المستهلكين الذين يتواجدون عن طريق تناول الطحالب. على سبيل المثال ، فإن تنمية المجتمعات التي تهيمن عليها الأنواع من جنس Laminaria قبالة ساحل المحيط الأطلسي لكندا محدودة بسبب الوفرة قنافذ البحرتتغذى بشكل رئيسي على هذه الطحالب. في المياه الاستوائية في مناطق الشعاب المرجانية ، هناك مناطق تأكل فيها الأسماك تمامًا الطحالب الخضراء والبنية والحمراء مع الطحالب الناعمة ، مما يترك الطحالب الخضراء المزرقة غير المأكولة مع أصداف متكلسة صلبة. لوحظ شيء مشابه لتأثير الرعي المكثف على مجتمعات المروج للنباتات العليا. تتغذى بطنيات الأرجل أيضًا بشكل رئيسي على الطحالب. الزحف على طول القاع ، يأكلون الطحالب المجهرية وشتلات الأنواع العيانية. مع التطور الشامل لهذه الرخويات ، انتهاكات خطيرةفي المجتمعات الطحلبية الساحلية.

أليلوباثيكعوامل. غالبًا ما يرجع تأثير الطحالب على بعضها البعض إلى العلاقات الأليلوباثية المختلفة. تبدأ الطحالب القاعية ، على سبيل المثال ، في ممارسة تأثير متبادل منذ لحظة الاستقرار وإنبات الجراثيم. لقد ثبت تجريبياً أن الأبواغ الحيوانية في Laminaria لا تنبت بالقرب من شظايا الطحالب البنية من جنس Ascophylum.

مسابقة. يمكن أن تؤثر علاقات المنافسة أيضًا على تطور الأنواع الفردية من الطحالب. وهكذا ، عادة ما تعيش أنواع من جنس Fucales في منطقة المد والجزر ، وتخضع للتجفيف الدوري (أحيانًا ما يصل إلى يومين). أدناه ، في المنطقة المغمورة بالمياه بشكل دائم ، توجد عادة غابات كثيفة من الطحالب البنيّة والحمراء الأخرى. ومع ذلك ، في تلك الأماكن التي لا تكون فيها هذه الغابات كثيفة للغاية ، تنمو Fucales في أعماق أكبر.

تكافل. أهمية خاصة هي حالات تعايش الطحالب مع الكائنات الحية الأخرى. في أغلب الأحيان ، تستخدم الطحالب الكائنات الحية كركيزة. وفقًا لطبيعة الركيزة التي تستقر عليها الطحالب المتسخة ، من بينها نباتات نباتية تستقر على النباتات ، و epizoites تعيش على الحيوانات. وبالتالي ، يمكن العثور على أنواع من أجناس Cladophora أو Oedogonium غالبًا على أصداف الرخويات المتكلسة ؛ بعض الطحالب الخضراء ، والأزرق والأخضر ، والمشطورة شائعة في تلوث الإسفنج. في المجتمعات المتسخة ، يتم إنشاء روابط هشة وقصيرة الأجل بين النبات المضيف ونبات القاذورات.

يمكن أن تعيش الطحالب أيضًا في أنسجة الكائنات الحية الأخرى - سواء خارج الخلية (في المخاط ، والمساحات بين الخلايا للطحالب ، وأحيانًا في أصداف الخلايا الميتة) وداخل الخلايا. تسمى الطحالب التي تعيش في أنسجة أو خلايا كائنات أخرى بالنباتات الداخلية. تشكل الخلايا الداخلية خارج الخلية وداخل الخلايا من بين الطحالب تكافؤات معقدة نوعًا ما - التعايش الداخلي. تتميز بوجود روابط دائمة وقوية إلى حد ما بين الشركاء. يمكن أن تكون التعايش الداخلي مجموعة متنوعة من الطحالب - الأزرق والأخضر والأخضر والبني والأحمر وغيرها ، ولكن الأكثر عددًا هو التعايش الداخلي للطحالب الخضراء أحادية الخلية والأصفر والأخضر مع حيوانات وحيدة الخلية. تسمى الطحالب المشاركة فيها zoochlorella و zooxanthellae.

تشكل الطحالب الخضراء والصفراء والخضراء التعايش الداخلي ومعها الكائنات متعددة الخلايا- إسفنج المياه العذبة ، والهيدرا ، وما إلى ذلك ، وتسمى التعايش الداخلي المميز للطحالب الخضراء المزرقة مع البروتوزوا وبعض الكائنات الحية الأخرى syncyanoses. يسمى المركب المورفولوجي الناتج بالسيانوم ، وتسمى الطحالب الخضراء المزرقة فيه السيانيلا. في كثير من الأحيان ، يمكن أن تستقر الأنواع الأخرى من هذا القسم في مخاط بعض الأنواع الخضراء المزرقة. عادة ما يستخدمون الجاهزة مركبات العضوية، والتي تتشكل بكثرة أثناء تعفن مخاط مستعمرة النبات المضيف ، وتتكاثر بشكل مكثف. في بعض الأحيان يؤدي تطورها السريع إلى موت مستعمرة النبات المضيف.

من بين التكافل الذي تشكله الطحالب ، الأكثر إثارة للاهتمام هو تعايشها مع الفطريات ، المعروف باسم تكافل الحزاز ، مما أدى إلى مجموعة غريبةالكائنات النباتية ، ودعا الأشنات". يوضح هذا التعايش وحدة بيولوجية فريدة أدت إلى ظهور كائن حي جديد بشكل أساسي. في الوقت نفسه ، يحتفظ كل شريك في تعايش الحزاز بسمات مجموعة الكائنات الحية التي ينتمي إليها. تمثل الأشنات الحالة الوحيدة المؤكدة لظهور كائن حي جديد نتيجة تعايش اثنين.

العوامل البشرية

مثل أي شخص آخر كائن حي، يعتبر الشخص كعضو في التكاثر الحيوي عاملًا حيويًا لبقية الكائنات الحية في النظام البيئي الذي يوجد فيه. من خلال مد القنوات وبناء الخزانات ، يخلق الإنسان موائل جديدة لها الكائنات المائية، غالبًا ما تختلف اختلافًا جوهريًا عن المسطحات المائية في منطقة معينة من حيث النظام الهيدرولوجي والحراري. في الوقت الحاضر ، لا يتم تحديد مستوى إنتاجية العديد من المسطحات المائية القارية كثيرًا الظروف الطبيعيةكم العلاقات الاجتماعية والاقتصادية. يعيد مياه الصرفغالبًا ما يؤدي إلى استنفاد تكوين الأنواع وموت الطحالب أو إلى التطور الشامل للأنواع الفردية. الأول يحدث عند تصريفه في خزان مواد سامة، والثاني - عندما يتم إثراء الخزان بمواد حيوية (خاصة مركبات النيتروجين والفوسفور) في شكل معدني أو عضوي - أي التخثث البشري المنشأ للمسطحات المائية. في كثير من الحالات ، يحدث التخصيب التلقائي لخزان بمواد حيوية على نطاق يكون فيه الخزان ، كنظام بيئي ، مثقلًا بها. والنتيجة هي التطور السريع المفرط للطحالب - "ازدهار الماء". يمكن أن تتأثر الطحالب ، وخاصة الطحالب الهوائية والتربة ، بالانبعاثات الجوية للنفايات الصناعية السامة. غالبًا ما تكون عواقب التدخل البشري غير الطوعي أو الهادف في حياة النظم البيئية لا رجعة فيها.