جلبک چیست؟ — به زبان ساده

جلبک اصطلاحی است که برای توصیف یک گروه بزرگ و متنوع از موجودات یوکاریوتی و فتوسنتزی استفاده ‌می‌شود. جلبک‌‌ها ‌می‌توانند تک سلولی باشند، به صورت کلنی زندگی کنند و یا حتی چند سلولی باشند. وجود انواع مختلف از جلبک‌ها، طبقه‌بندی آن‌ها را سخت ‌می‌کند. جلبک‌‌ها در دو محیط زمینی و دریایی زندگی می‌کنند و تقریباً در هر نقطه که آب و نور خورشید وجود دارد، رشد ‌می‌کنند. جلبک‌‌ها مانند گیا‌هان، ارگانیسم‌‌های فتوسنتزی هستند. یک گروه از جلبک‌‌ها به نام جلبک‌‌های سبز، حتی به دلیل همسان بودن با گیا‌هان در گروه این موجودات طبقه‌بندی ‌می‌شوند.

جلبک‌‌ها به عنوان یک گروه، بیشتر اکسیژن موجود در کره زمین را تولید ‌می‌کنند. آن‌ها تقریباً در هر قسمت از اقیانوس‌ها وجود دارند که به میزان بالایی می‌توانند نور خورشید را دریافت ‌کنند. بسیاری از گونه‌‌های دیگر جلبک‌‌ها می‌توانند خارج از آب زنده ‌بمانند و بسیاری دیگر به اکسیژن تولید شده در آب وابسته هستند. جلبک‌‌ها علاوه بر نور خورشید به مواد مغذی متنوعی نیز احتیاج دارند.

فیلم آموزش علوم تجربی – پایه هفتم در فرادرس

کلیک کنید

وقتی شرایط کامل باشد و هیچ ماده مغذی محدود نباشد، جمعیت جلبک‌ها ‌می‌توانند رشد تصاعدی را تجربه کنند. این گونه جمعیت‌های جلبکی، منجر به ایجاد «شکوفه‌‌های جلبکی» (Algal Blooms) می‌شوند که در آن‌ها مقادیر زیادی جلبک به طور همزمان شکوفا ‌می‌شوند. جلبک‌‌ها به سرعت ضخیم ‌شده و بسیاری از جلبک‌‌ها را در وسط شکوفه جلبکی از بین می‌برند.

باکتری‌ها و ارگانیسم‌‌های دیگر برای تغذیه از جلبک‌‌های مرده به داخل این توده جلبکی حرکت ‌می‌کنند و آب اکسیژن را از این ناحیه تخلیه می‌کنند. در این حالت یک منطقه مرده اکسیژن در اقیانوس ایجاد ‌می‌شود که ‌می‌تواند برای بسیاری از گونه‌‌ها کشنده باشد. علاوه بر این، سموم تولید شده توسط برخی جلبک‌‌ها ‌می‌توانند برای حیات وحش و انسان نیز مضر یا مهلک باشند.

شکل و ساختار جلبک‌‌ها

جلبک‌های معمولی اغلب از یک سلول یوکاریوتی تشکیل شده‌اند، که شبیه به یک گیاه است و در ساختمان آن یک هسته دارای غشا، کلروپلاست‌‌ها و میتوکندری‌‌ها وجود دارند. کلروپلاست‌‌ها قند‌هایی که توسط میتوکندری شکسته ‌می‌شوند را فتوسنتز ‌می‌کنند. در حالی که بسیاری از گونه‌‌های جلبک به عنوان یک ارگانیسم تک سلولی با زندگی آزاد یافت ‌می‌شوند، برخی دیگر از جلبک‌ها شکل کلنی یا ارگانیسم چند سلولی را تشکیل ‌می‌دهند.

فیلم آموزش جلبک شناسی + نکات کاربردی در فرادرس

کلیک کنید

در زیر یک جلبک اوگلنا که یک جلبک تک سلولی با زندگی آزاد به شمار می‌آيد، نشان داده شده است. این جلبک‌‌ها دارای پوسته ضخیمی هستند که برای محافظت در اطراف سلول مارپیچ ‌می‌شوند. جلبک‌‌های دیگر ممکن است دارای دیواره سلولی یا سایر پوشش‌‌های محافظ باشند.

برخی از جلبک‌ها در شرایط پیچیده‌تری زندگی ‌می‌کنند، به عنوان مثال، کلنی جلبک‌های زیر به یکدیگر متکی هستند، اما هنوز هم تا حدودی به عنوان جلبک‌های واحد عمل ‌می‌کنند. همان‌طور که مشاهده ‌می‌کنید، جلبک‌‌های موجود در لبه بیرونی کلنی برای دفاع اختصاصی شده‌اند و ستون‌‌های بزرگی را حمل می‌کنند. این ساختارها کمک ‌می‌کنند تا کل کلنی زنده بماند، بدون این که نیاز باشد هر جلبک به تنهایی قادر به تولید این ساختارهای ستونی باشد.

بزرگترین جلبک‌‌ها به عنوان ارگانیسم‌‌های چند سلولی در طبیعت وجود دارند. این جلبک‌‌ها، مانند جلبک دریایی که در زیر مشاهده ‌می‌شود، ‌می‌توانند صد‌ها مترارتفاع داشته باشند و از تمام نور ورودی به اقیانوس استفاده کنند. برخلاف بیشتر گیا‌هان زمینی، این گیا‌هان بدون آوند هستند و روش خاصی برای انتقال آب ندارند. بنابراین، آن‌ها برای زنده ماندن باید در محیط دریایی بمانند. این جلبک‌های بزرگ دریایی دارای سازگاری‌هایی هستند که به آن‌ها کمک ‌می‌کنند تا بتوانند در شرایط سخت اقیانوس زندگی کنند، مانند ارگان‌‌های شناور که آن‌ها را به سمت نور و بخش‌های مخصوصی از کف اقیانوس ‌می‌برند تا بتوانند ریشه‌های خود را در کف اقیانوس‌ها محکم کنند.

با این حال، یک دسته از ارگانیسم‌‌های معروف به سیانو باکترها (جلبک‌‌های آبی-سبز) نیز وجود دارند که فتوسنتز ‌می‌کنند اما در گروه موجودات پروکاریوتی قرار دارند. با این که سیانوباکترها حاوی تمام مسیر‌های بیوشیمیایی لازم برای فتوسنتز کردن هستند، آن‌ها اندامک‌‌های متصل به غشا یا هسته ندارند. بنابراین، آن‌ها را جزی از خانواده باکتری در نظر می‌گیرند. دانشمندان معتقدند که سیانوباکترها کوچکترین و ساده‌ترین جلبک‌‌ها هستند که قبل از انجام فرآیند اندوسیمبیوز، دارای کلروپلاست بودند. به عبارت دیگر، دانشمندان بر این باورند که سیانوباکتری‌‌ها و کلروپلاست‌‌ها مرتبط هستند و کلروپلاست‌‌ها و میتوکندری‌‌ها ارگانیسم‌‌های کوچکتری هستند که با گروه بزرگتر به صورت درون همزیست زندگی می‌کنند.

جلبک‌ها در کجا زندگی می‌کنند؟

جلبک‌‌ها تقریباً در سراسر کره زمین یافت ‌می‌شوند. محیط دریایی با انواع جلبک‌ها اشباع شده است. محیط آب‌های شیرین نیز دارای  جلبک‌‌های فراوانی هستند، به طوری که در هر برکه یا دریاچه‌ای به خصوص در فصل تابستان، جلبک‌ها در سطح آب قابل مشاهده ‌هستند. کلنی‌های جلبکی در محیط‌های خاکی نیز به فراوانی یافت می‌شوند. گونه‌‌های خاصی از جلبک‌‌ها منحصراً در کوه‌‌های پوشیده از برف، با فاصله زیادی از سطح دریا مشاهده ‌می‌شوند. در این مناطق، به اندازه کافی نور خورشید، آب و مواد مغذی برای رشد جلبک‌‌ها وجود دارد.

در حالی که اکثر جلبک‌‌ها در بخشی از ستون‌های نور خورشید در زیر آب یافت ‌می‌شوند، دانشمندان موجوداتی را یافته‌اند که از نظر ژنتیکی شبیه جلبک‌‌ها هستند اما فتوسنتز نمی‌کنند. بنابراین، در حالی که احتمالاً فتوسنتز ویژگی مشترک جلبک‌های در حال تکامل است، اما در برخی از گونه‌های پیشرفته جلبک‌ها گاهی اوقات نیاز به فتوسنتز از بین رفته است. این گونه از جلبک‌ها ‌می‌توانند در جایی که نور خورشید وجود ندارد، رشد کنند.

جلبک و انسان

جلبک‌‌ها در جنبه‌های مختلفی از زندگی انسان‌ها تاثیرگذار هستند. اول و مهم‌تر از همه، جلبک‌‌ها قوی‌ترین منبع اکسیژن موجود در زمین هستند. اگر جلبک‌‌ها به صورت ناگهانی از بین بروند، جهان و تمام انسان‌ها به سرعت از کمبود اکسیژن نابود ‌می‌شوند. جلبک‌‌ها، مانند گیاهان علفی و درختان که در محیط خاکی زندگی می‌کنند، بخش مهمی از زنجیره غذایی به شمار می‌آیند. بدون حضور جلبک‌ها، ادامه زنجیره مواد غذایی از بین ‌می‌رود. برخی از انسان‌ها در رژیم غذایی خود از جلبک‌ها استفاده می‌کنند، این موجودات در رژیم‌های غذایی مردم آسیای شرقی به فراوانی وجود دارد. برخی از جلبک‌ها دارای ترکیبات مفیدی هستند که در تهیه داروها و کرم‌های پوستی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در برخی مواقع انسان به راحتی ‌می‌تواند چرخه زندگی جلبک‌ها را مختل کند. به عنوان مثال، مشخص شده است كه رواناب‌های حاصل از فعالیت‌های كشاورزی يكي از عوامل اصلي ایجاد شکوفه‌‌های جلبك در نزديكي مناطق پرجمعیت است. این رواناب‌های کشاورزی مواد مغذی زیادی را به اقیانوس‌ها وارد می‌کنند و به جلبک‌‌ها اجازه می‌دهند که به سرعت رشد کنند و در نتیجه شرایط بدون اکسیژن درون توده‌های جلبکی ایجاد می‌شود که در بالا توضیح داده شد. علاوه بر این، در برخی مواقع جلبک‌‌ها سموم جلبکی آزاد ‌می‌کنند که برای انسان مضر است. این سموم می‌توانند از مسافت‌های طولانی از طریق باد جابجا شده و در هوا پخش شوند و یا بر روی سطح سایر موجودات زنده ساحلی قرار گیرند.

مشخصات عمومی جلبک‌ها

در این بخش به ویژگی‌های عمومی انواع جلبک‌ها می‌پردازیم، این ویژگی‌ها، زیستگاه‌هایی که این موجودات در آن‌ها زندگی می‌کنند، نوع تغذیه آن‌ها و همچنین نحوه تولید مثل‌ جلبک‌ها را در بر می‌گیرد.

زیستگاه

اکثر جلبک‌‌ها در زیستگاه‌‌های آبزی زندگی می‌کنند با این حال، جلبک‌ها برای قرارگیری در زیستگاه‌‌های متنوع، توانایی بالایی دارند. این ارگانیسم‌‌ها می‌توانند در دریاچه‌‌های آب شیرین یا اقیانوس‌‌های آب شور رشد کنند. آن‌ها همچنین می‌توانند طیف وسیعی از دما، غلظت اکسیژن یا دی اکسید کربن، اسیدیته و کدورت را تحمل کنند.

فیلم آموزش جلبک شناسی + نکات کاربردی در فرادرس

کلیک کنید

به عنوان مثال، جلبک غول پیکر کلپ بیش از 200 متر زیر لایه‌های یخی قطبی یافت می‌شود، در حالی که گونه‌‌هایی از جلبک سبز تک سلولی به نام «دونالیلا سالینا» (Dunaliella Salina) در محیط‌‌های بسیار شور یا همان «هیپرسالین» (Hypersaline) در محیط‌‌هایی مانند دریای مرده یافت می‌شوند. جلبک‌‌های شناور آزاد که عمدتا تک سلولی هستند، در مناطق روشن از آب زندگی می‌کنند و به عنوان پلانکتون‌ها شناخته می‌شوند و همچنین آن‌هایی که به سطوح کف دریاها چسبیده‌اند به «جلبک‌‌های دریابن» (Benthic Algae) معروف هستند.

جلبک‌‌ها همچنین قادر به زنده ماندن در خشکی هستند. برخی از مکان‌‌های عجیبی که جلبک‌ها در آن‌ها رشد می‌کنند، شامل تنه درخت، پوست حیوانات، کوه‌های برفی، چشمه‌‌های آب گرم و در خاک از جمله خاک‌های بیابانی هستند.

بیشتر جلبک‌‌ها در اشکال مختلف رشد خود ( تک سلولی، کلنی‌‌ها و غیره) به طور مستقل زندگی می‌کنند، اما می‌توانند با انواع موجودات غیرفتوسنتزی از جمله مژکداران، اسفنج‌‌ها، صدف‌‌ها و قارچ‌‌ها (به عنوان گلسنگ) روابط همزیستی برقرار کنند. یکی از مزایای چنین روابطی این است که آن‌ها جلبک‌‌ها را قادر می‌سازند، افق زیستگاه‌های خود را گسترش دهند.

تغذیه

به عنوان یک قاعده کلی، جلبک‌‌ها قادر به فتوسنتز و تولید مواد غذایی مورد نیاز خود هستند. آن‌ها با استفاده از انرژی نور خورشید و دی اکسید کربن به منظور تولید کربوهیدرات‌‌ها و اکسیژن این کار را انجام می‌دهند. به عبارت دیگر، بیشتر جلبک‌‌ها به صورت «اتوتروف» (Autotrophs) یا به طور خاص‌تر، «فتواتوتروفیک‌‌ها» (Photoautotroph) هستند که نشان دهنده استفاده آن‌ها از انرژی نورانی برای تولید مواد مغذی است.

با این حال، گونه‌‌های جلبک خاصی وجود دارد که باید تغذیه خود را صرفاً از منابع خارجی بدست آورند. یعنی آن‌ها «هترتروف» (Heterotrophic) هستند. چنین گونه‌‌هایی برای بدست آوردن مواد مغذی از مواد آلی (ترکیبات حاوی کربن مانند کربوهیدرات‌‌ها، پروتئین‌‌ها و چربی‌‌ها) انواع استراتژی‌‌های هتروتروفیک را به کار می‌گیرند. «اسموتروفی» (Osmotrophy) جذب مواد حل شده است و «فاگووتروفی» (Phagotrophy) شامل استفاده از باکتری‌‌ها یا سایر طعمه‌‌های این چنینی برای تغذیه است. جلبک‌‌های دیگر که به عنوان اکسوتروف شناخته می‌شوند، فقط باید ویتامین‌‌های ضروری مانند کمپلکس B12 یا اسید‌های چرب را به دست آورند.

این امر به طور گسترده‌ای پذیرفته شده است که استراتژی‌‌های تغذیه‌ای جلبک‌ها بر روی طیف‌‌هایی که بین فتواتوتروف تا هتروتروف، گسترده هستند. این توانایی به عنوان «میکسوتروفی» (Mixotrophy) شناخته می‌شود.

تولید مثل

جلبک‌‌ها قادر به تولید مثل از طریق روش‌‌های غیرجنسی یا رویشی و همچنین از طریق تولید مثل جنسی هستند. تولید مثل غیرجنسی مستلزم تولید اسپور حرکتی است، در حالی که روش‌‌های رویشی شامل تقسیم سلولی ساده (میتوز) برای تولید فرزندان یکسان و یا تکه تکه شدن یک کلنی است. در تولید مثل جنسی دو گامت با یکدیگر ادغام می‌شوند (گامت‌ها به صورت جداگانه در هر یک از والدین از طریق میوز تولید می‌شوند).

انواع جلبک‌ها

نوارهای سبز‌ سطح برکه، جلبک دریایی و جلبک‌های غول پیکر همه نمونه‌هایی از جلبک‌‌ها هستند. جلبک‌‌ها دارای ویژگی‌‌هایی مانند گیاه هستند که به طور معمول در محیط‌‌های آبی یافت ‌می‌شوند. جلبک‌ها مانند گیا‌هان، ارگانیسم‌‌های یوکاریوتی هستند که حاوی کلروپلاست بوده و قادر به فتوسنتز هستند. مانند حیوانات، برخی از جلبک‌‌ها تاژک و سانتریول دارند و نیز قادر به تغذیه از مواد آلی موجود در زیستگاه خود هستند. جلبک‌‌ها از نظر اندازه از یک سلول منفرد گرفته تا گونه‌‌های بسیار بزرگ چند سلولی در طبیعت وجود دارند و می‌توانند در محیط‌‌های مختلفی از جمله آب‌های شور، آب‌های شیرین، خاک مرطوب یا روی سنگ‌های مرطوب زندگی کنند.

از جلبک‌های بزرگ معمولاً به عنوان گیا‌هان آبزی ساده یاد ‌می‌شود. جلبک‌‌ها بر خلاف گیاهان گلدار و گیا‌هان پیشرفته فاقد بافت آوندی هستند و ریشه، ساقه، برگ و گل ندارند. به عنوان تولیدکنندگان اصلی، جلبک‌‌ها پایه و اساس زنجیره غذایی در محیط‌‌های آبی به شمار می‌آیند. آن‌ها منبع غذایی بسیاری از موجودات دریایی از جمله میگوهای آب شور و کریل هستند که این موجودات به نوبه خود به عنوان پایه غذایی برای سایر حیوانات دریایی محسوب ‌می‌شوند.