سیانوباکتری ها می توانند فرآیند فتوسنتز را "مدار کوتاه" کنند. سیانوباکتری ها می توانند فرآیند فتوسنتز را "مدار کوتاه" کنند فاز نور فتوسنتز

کلروپلاست ها ساختارهای غشایی هستند که در آنها فتوسنتز اتفاق می افتد. این فرآیند در گیاهان عالی و سیانوباکتری ها به سیاره اجازه داد تا با بازیافت دی اکسید کربن و دوباره سازی غلظت اکسیژن، توانایی حفظ حیات را حفظ کند. خود فتوسنتز در ساختارهایی مانند تیلاکوئیدها اتفاق می افتد. اینها «ماژول‌های» غشایی کلروپلاست هستند که در آنها انتقال پروتون، فتولیز آب و سنتز گلوکز و ATP اتفاق می‌افتد.

ساختار کلروپلاست های گیاهی

کلروپلاست ها ساختارهای دو غشایی هستند که در سیتوپلاسم سلول های گیاهی و کلامیدوموناس قرار دارند. در مقابل، سلول های سیانوباکتری فتوسنتز را در تیلاکوئیدها به جای کلروپلاست انجام می دهند. این نمونه ای از یک ارگانیسم توسعه نیافته است که می تواند تغذیه خود را از طریق آنزیم های فتوسنتزی واقع در هجوم سیتوپلاسم تامین کند.

در ساختار خود، کلروپلاست یک اندامک دو غشایی به شکل یک وزیکول است. آنها به مقدار زیاد در سلول های گیاهان فتوسنتزی قرار دارند و فقط در صورت تماس با اشعه ماوراء بنفش رشد می کنند. داخل کلروپلاست استرومای مایع آن قرار دارد. در ترکیب آن شبیه هیالوپلاسم است و از 85 درصد آب تشکیل شده است که در آن الکترولیت ها حل شده و پروتئین ها معلق هستند. استرومای کلروپلاست ها حاوی تیلاکوئیدها هستند، ساختارهایی که در آن فازهای روشن و تاریک فتوسنتز به طور مستقیم رخ می دهد.

دستگاه ارثی کلروپلاست

در کنار تیلاکوئیدها گرانول هایی با نشاسته وجود دارد که محصول پلیمریزاسیون گلوکز است که در نتیجه فتوسنتز به دست می آید. DNA پلاستید همراه با ریبوزوم های پراکنده نیز در استروما آزاد هستند. چندین مولکول DNA می تواند وجود داشته باشد. آنها، همراه با دستگاه بیوسنتزی، مسئول بازسازی ساختار کلروپلاست ها هستند. این بدون استفاده از اطلاعات ارثی هسته سلول اتفاق می افتد. این پدیده همچنین به ما اجازه می دهد تا در مورد امکان رشد مستقل و تولید مثل کلروپلاست ها در صورت تقسیم سلولی قضاوت کنیم. بنابراین، کلروپلاست ها از برخی جهات به هسته سلول وابسته نیستند و به عنوان یک ارگانیسم همزیست و توسعه نیافته نشان می دهند.

ساختار تیلاکوئیدها

تیلاکوئیدها ساختارهای غشایی دیسکی شکل هستند که در استرومای کلروپلاست ها قرار دارند. در سیانوباکتری ها، آنها در داخل غشای سیتوپلاسمی قرار دارند، زیرا آنها کلروپلاست مستقل ندارند. دو نوع تیلاکوئید وجود دارد: اولی تیلاکوئید لومن و دومی تیلاکوئید لایه ای. تیلاکوئید با لومن قطر کمتری دارد و یک دیسک است. چندین تیلاکوئید که به صورت عمودی مرتب شده اند یک گرانا را تشکیل می دهند.

تیلاکوئیدهای لایه ای صفحات پهنی هستند که لومن ندارند. اما آنها پلتفرمی هستند که چندین وجه به آن متصل است. فتوسنتز عملا در آنها اتفاق نمی افتد، زیرا آنها برای تشکیل یک ساختار قوی که در برابر آسیب مکانیکی به سلول مقاوم است، مورد نیاز هستند. در کل، کلروپلاست ها می توانند حاوی 10 تا 100 تیلاکوئید با لومن باشند که قادر به فتوسنتز هستند. خود تیلاکوئیدها ساختارهای ابتدایی مسئول فتوسنتز هستند.

نقش تیلاکوئیدها در فتوسنتز

مهمترین واکنش های فتوسنتز در تیلاکوئیدها انجام می شود. اولین مورد تجزیه فوتولیز یک مولکول آب و سنتز اکسیژن است. دومی عبور پروتون از غشاء از طریق مجموعه مولکولی سیتوکروم b6f و زنجیره انتقال الکتریکی است. سنتز مولکول پرانرژی ATP نیز در تیلاکوئیدها اتفاق می افتد. این فرآیند با استفاده از شیب پروتونی که بین غشای تیلاکوئید و استرومای کلروپلاست ایجاد می شود، رخ می دهد. این بدان معنی است که عملکرد تیلاکوئیدها اجازه می دهد تا کل فاز نوری فتوسنتز رخ دهد.

فاز نور فتوسنتز

شرط لازم برای وجود فتوسنتز، امکان ایجاد پتانسیل غشایی است. این از طریق انتقال الکترون ها و پروتون ها به دست می آید که شیب H+ را 1000 برابر بیشتر از غشای میتوکندری ایجاد می کند. گرفتن الکترون و پروتون از مولکول های آب برای ایجاد پتانسیل الکتروشیمیایی در یک سلول سودمندتر است. تحت تأثیر یک فوتون فرابنفش بر روی غشاهای تیلاکوئید، این در دسترس می شود. یک الکترون از یک مولکول آب خارج می شود که بار مثبت پیدا می کند و بنابراین برای خنثی کردن آن باید یک پروتون حذف شود. در نتیجه 4 مولکول آب به الکترون ها، پروتون ها تجزیه شده و اکسیژن تشکیل می دهند.

زنجیره فرآیندهای فتوسنتز

پس از فتولیز آب، غشا دوباره شارژ می شود. تیلاکوئیدها ساختارهایی هستند که می توانند در طول انتقال پروتون دارای pH اسیدی باشند. در این زمان، pH در استرومای کلروپلاست کمی قلیایی است. این یک پتانسیل الکتروشیمیایی ایجاد می کند که سنتز ATP را ممکن می کند. مولکول های آدنوزین تری فسفات بعداً برای نیازهای انرژی و فاز تاریک فتوسنتز استفاده خواهند شد. به طور خاص، ATP توسط سلول برای استفاده از دی اکسید کربن استفاده می شود که با متراکم کردن آن و سنتز یک مولکول گلوکز بر اساس آن به دست می آید.

در طول مسیر، NADP-H+ در فاز تاریک به NADP کاهش می یابد. در کل، سنتز یک مولکول گلوکز به 18 مولکول ATP، 6 مولکول دی اکسید کربن و 24 پروتون هیدروژن نیاز دارد. این نیاز به فوتولیز 24 مولکول آب برای استفاده از 6 مولکول دی اکسید کربن دارد. این فرآیند اجازه می دهد تا 6 مولکول اکسیژن آزاد شود که بعداً توسط سایر موجودات برای نیازهای انرژی خود استفاده می شود. در عین حال، تیلاکوئیدها (در زیست شناسی) نمونه ای از ساختار غشایی هستند که امکان استفاده از انرژی خورشیدی و پتانسیل گذر غشایی با گرادیان pH را برای تبدیل آنها به انرژی پیوندهای شیمیایی فراهم می کند.

سیانوباکتری ها شامل گروه بزرگی از ارگانیسم ها هستند که ساختار سلولی پروکاریوتی را با توانایی انجام فتوسنتز ترکیب می کنند، همراه با آزادسازی O 2 که مشخصه گروه های مختلف جلبک ها و گیاهان عالی است. ترکیبی از ویژگی های ذاتی موجودات متعلق به پادشاهی های مختلف یا حتی ابر پادشاهی های طبیعت زنده، سیانوباکتری ها را به موضوع مبارزه برای تعلق به گیاهان پایین (جلبک ها) یا باکتری ها (پروکاریوت ها) تبدیل کرد.

پرسش از موقعیت سیانوباکتری ها (جلبک های سبز آبی) در سیستم دنیای زنده تاریخ طولانی و بحث برانگیزی دارد. برای مدت طولانی آنها به عنوان یکی از گروه های گیاهان پایین در نظر گرفته می شدند و بنابراین طبقه بندی مطابق با قوانین کد بین المللی نامگذاری گیاه شناسی انجام می شد. و فقط در دهه 60. قرن بیستم، زمانی که تمایز واضحی بین انواع پروکاریوتی و یوکاریوتی سازمان سلولی ایجاد شد و بر این اساس K. Van Niel و R. Steinier تعریف باکتری را به عنوان موجوداتی با ساختار سلولی پروکاریوتی فرموله کردند، این سوال مطرح شد که بازنگری در موقعیت جلبک های سبز آبی در موجودات زنده سیستم

مطالعه سیتولوژی سلول های جلبک سبز آبی با استفاده از روش های مدرن به این نتیجه غیرقابل انکار منجر شده است که این موجودات نیز پروکاریوت های معمولی هستند. در نتیجه، R. Steinier پیشنهاد کرد که نام "جلبک سبز آبی" را کنار بگذارد و این موجودات را "سیانوباکتری" نامید - اصطلاحی که ماهیت بیولوژیکی واقعی آنها را منعکس می کند. اتحاد مجدد سیانوباکتری ها با سایر پروکاریوت ها، محققان را با نیاز به تجدید نظر در طبقه بندی موجود این موجودات و تابع قوانین کد بین المللی نامگذاری باکتری ها مواجه کرده است.

برای مدت طولانی، الگوشناسان حدود 170 جنس و بیش از 1000 گونه جلبک سبز آبی را توصیف کرده اند. در حال حاضر، کار برای ایجاد یک طبقه بندی جدید از سیانوباکتری ها بر اساس مطالعه فرهنگ های خالص در حال انجام است. در حال حاضر بیش از 300 سویه خالص سیانوباکتری به دست آمده است. برای طبقه بندی، ویژگی های مورفولوژیکی ثابت، الگوهای توسعه کشت، ویژگی های فراساختار سلولی، اندازه و ویژگی های نوکلئوتیدی ژنوم، ویژگی های متابولیسم کربن و نیتروژن و تعدادی دیگر استفاده شد.

سیانوباکتری ها از نظر مورفولوژیک گروهی از یوباکتری های گرم منفی هستند که شامل اشکال تک سلولی، استعماری و چند سلولی می شود. در دومی، واحد ساختار یک نخ (تریکوم یا رشته) است. نخ ها می توانند ساده یا منشعب باشند. رشته های ساده از یک ردیف سلول (تریکوم های تک ردیفی) با اندازه، شکل و ساختار یکسان یا سلول هایی که در این پارامترها متفاوت هستند تشکیل شده است. تریکوم های انشعاب به دلایل مختلفی به وجود می آیند و بنابراین انشعاب های کاذب و واقعی از هم متمایز می شوند. انشعاب واقعی به دلیل توانایی سلول های تریکوم برای تقسیم در صفحات مختلف ایجاد می شود که منجر به تشکیل تریکوم های چند ردیفه یا رشته های تک ردیفی با شاخه های جانبی تک ردیفی می شود. انشعاب کاذب تریکوم ها با ویژگی های تقسیم سلولی درون رشته مرتبط نیست، بلکه نتیجه اتصال یا اتصال رشته های مختلف در یک زاویه به یکدیگر است.

در طول چرخه زندگی، برخی از سیانوباکتری ها سلول های منفرد تمایز یافته یا رشته های کوتاهی را تشکیل می دهند که برای تولید مثل (بئوسیت ها، هورمون ها)، بقا در شرایط نامطلوب (اسپورها یا آکینت ها) یا تثبیت نیتروژن در شرایط هوازی (هتروسیست ها) عمل می کنند. شرح مفصل تری از اشکال متمایز سیانوباکتری ها در زیر هنگام توصیف سیستماتیک آنها و فرآیند تثبیت نیتروژن آورده شده است. شرح مختصری از آکینت ها در فصل ارائه شده است. 5. نمایندگان مختلف این گروه با توانایی اسلاید مشخص می شوند. این مشخصه برای هر دو شکل رشته ای (تریکوم و/یا هورموگونی) و اشکال تک سلولی (بائوسیت ها) است.

روش های مختلفی برای تولید مثل سیانوباکتری ها وجود دارد. تقسیم سلولی با شکافت دوتایی برابر، همراه با تشکیل سپتوم عرضی یا انقباض اتفاق می‌افتد. شکافت دوتایی نابرابر (جواندن)؛ شکافت چندگانه (نگاه کنید به شکل 20، A-G). شکافت دوتایی می تواند فقط در یک صفحه رخ دهد که در اشکال تک سلولی منجر به تشکیل زنجیره ای از سلول ها می شود و در اشکال رشته ای - به طویل شدن یک تریکوم تک ردیفی. تقسیم در چندین سطح در سیانوباکترهای تک سلولی منجر به تشکیل خوشه هایی با شکل منظم یا نامنظم و در رشته های رشته ای - به ظهور یک تریکوم چند ردیفه (اگر تقریباً تمام سلول های رویشی رشته قادر به چنین تقسیمی باشند) یا یک تریکوم منفرد منجر می شود. با شاخه های تک ردیف جانبی (اگر توانایی تقسیم در صفحات مختلف فقط سلول های جداگانه رشته را نشان دهد). تولید مثل فرم های رشته ای نیز با کمک قطعات تریکوم، متشکل از یک یا چند سلول، در برخی - همچنین توسط هورمون ها، که در تعدادی از ویژگی ها با تریکوم ها متفاوت است، و در نتیجه جوانه زنی آکینت ها در شرایط مطلوب انجام می شود. شرایط

کار آغاز شده بر روی طبقه بندی سیانوباکتری ها مطابق با قوانین کد بین المللی نامگذاری باکتری ها منجر به شناسایی 5 گروه طبقه بندی اصلی در رتبه بندی ها شد که از نظر خصوصیات مورفولوژیکی متفاوت بودند (جدول 27). برای توصیف جنس های شناسایی شده، از داده های به دست آمده از مطالعه فراساختار سلولی، مواد ژنتیکی و خواص فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی نیز استفاده شد.

راسته Chroococcales شامل سیانوباکتری های تک سلولی است که به شکل تک سلولی یا کلونی تشکیل می دهند (شکل 80). بیشتر نمایندگان این گروه با تشکیل غلاف هایی مشخص می شوند که هر سلول را احاطه کرده و علاوه بر این، گروه هایی از سلول ها را با هم نگه می دارند، یعنی در تشکیل کلنی ها شرکت می کنند. سیانوباکتری ها که سلول های آنها غلاف تشکیل نمی دهند، به راحتی به سلول های منفرد تجزیه می شوند. تولید مثل توسط شکافت دوتایی در یک یا چند صفحه و همچنین با جوانه زدن انجام می شود.

جدول 27. گروه های طبقه بندی اصلی سیانوباکتری ها

به نام بخش (از یونانی. سیانوس - آبی) منعکس کننده یک ویژگی بارز این جلبک ها است - رنگ تالوس که با محتوای نسبتاً بالایی از رنگدانه آبی فیکوسیانین همراه است. سیانوفیت ها معمولاً رنگ سبز آبی خاصی دارند. با این حال، رنگ آنها بسته به ترکیب رنگدانه ها می تواند بسیار متفاوت باشد - تقریباً سبز، زیتونی، سبز مایل به زرد، قرمز و غیره. در سال های اخیر، نام دیگری به طور فزاینده ای برای جلبک های سبز آبی - "سیانوباکتری ها" استفاده می شود. این نام دو ویژگی مهم این موجودات را بهتر نشان می دهد - ماهیت پروکاریوتی سلول ها و رابطه نزدیک با یوباکتری ها. از سوی دیگر، نام سنتی به ویژگی‌هایی مانند توانایی فتوسنتز اکسیژنی و شباهت بین ساختار جلبک‌های سبز آبی و ساختار کلروپلاست‌های یوکاریوتی اشاره دارد.

حدود 2 هزار گونه سیانوفیت شناخته شده است که به طور گسترده در آب های دریایی و شیرین و در زیستگاه های خشکی پراکنده شده اند.

سلولجلبک سبز آبی پروکاریوتی. این شامل پوشش های سلولی (دیواره سلولی) و محتویات داخلی - پروتوپلاست است که شامل پلاسمالما و سیتوپلاسم با ساختارهای مختلف است: دستگاه فتوسنتزی، معادل هسته ای، ریبوزوم ها، گرانول ها و غیره (شکل 12).

جلبک های سبز آبی فاقد اندامک های احاطه شده توسط غشاء هستند: هسته، کلروپلاست و غیره، و همچنین ساختارهای غیر غشایی: میکروتوبول ها، سانتریول ها، ریز رشته ها.

بارزترین ویژگی های ساختار سلولی جلبک سبز آبی عبارتند از:

عدم وجود هسته های معمولی احاطه شده توسط غشای هسته ای.

DNA در مرکز سلول آزاد است. محلی سازی رنگدانه های فتوسنتزی در تیلاکوئیدها در غیاب کلروپلاست. تیلاکوئیدها حاوی کلروفیل هستند.

الف

پوشاندن کلروفیل های سبز با رنگدانه های قرمز - فیکواریترین و آبی - فیکوسیانین و آلوفیکوسیانین.

برنج. 12. ساختار سلولی جلبک سبز-آبی (با توجه به: C.Hoek van den et al., 1995): الف - سینکوسیستیس; ب – پروکلرون; در - Pseudoanabena; 1 - دیواره سلولی 2 – پلاسمالما 3 - تیلاکوئید 4 – فیکوبیلیزم؛ 5 – وزیکول های گازی 6- کربوکسیزوم 7 - فیبریل های DNA 8 – گرانول سیانوفایسین 9 - ریبوزوم ها 10 – پوشش پلی ساکاریدی؛ 11 - پشته تیلاکوئیدها. 12 - تیلاکوئید متورم؛ 13 - منافذ 14 - گرانول نشاسته سیانوفایسین. 15 - افت چربی 16 - پارتیشن عرضی; 17 - سپتوم عرضی جوان. 18- انواژیناسیون پلاسمالما

وجود غشاهای سلولی لایه ای سفت و سخت (غیر قابل انعطاف).

تشکیل در اکثر موارد غشاهای مخاطی.

وجود اجزاء مختلف: واکوئل های گاز (تامین شناور)، گرانول های سیانوفایسین (تثبیت نیتروژن)، اجسام پلی فسفات (تثبیت فسفر).

خصوصیات عمومی

جلبک های سبز آبی تک سلولی با کوکوئید مشخص می شوند نوع بدن . در افراد چند سلولی رشته ای (تریکومال) یافت می شود , کمتر رایج است، فرم هتروتریک (هتروتریک) ساختار تالوس . به ندرت تمایل قطعی به آرایش لایه ای یا حجمی سلول ها وجود دارد. در کلنی های رشته ای، هیچ ارتباط پلاسمایی بین سلول ها وجود ندارد.

آنها می توانند به زیرلایه متصل یا غیر متصل باشند، بی حرکت باشند یا قادر به حرکت سر خوردن باشند. با این حال، تاژک و مژک هرگز تشکیل نمی شوند. حرکت سیانوفیت ها به طرق مختلف تحت تأثیر نور قرار می گیرد. اولاً، نور جهت حرکت را تعیین می کند. حرکت به سمت منبع نور "فتوتاکسی مثبت" و در جهت مخالف "فتوتاکسی منفی" نامیده می شود. ثانیاً، شدت نور سرعت حرکت را تغییر می دهد - "فتوکینزیس". ثالثاً ، افزایش یا کاهش شدید شدت نور به سرعت جهت حرکت را تغییر می دهد - "فتوفوبیا".

سلول های جلبک های سبز آبی اغلب کروی، بشکه ای شکل یا بیضی شکل هستند، کمتر دراز تا استوانه ای و دوکی شکل، مستقیم یا خمیده هستند. گاهی اوقات سلول ها گلابی شکل هستند. در افراد تک سلولی متصل و گاهی در سیانوئیدهای تک سلولی، هتروپولاریته سلولی اغلب مشاهده می شود. در این مورد، پاها و دیسک های مخاطی تشکیل می شوند که با آنها به بستر متصل می شوند.

افراد اغلب ترکیبات مختلفی را تشکیل می دهند - مستعمرات افرادگاهی اوقات فضاهای بزرگی را اشغال می کند و مقدار قابل توجهی موکوس تولید می کند که اغلب به طرز محسوسی بر شکل و ظاهر کلی کلنی ها تأثیر می گذارد.

افراد سیانوفیتا معمولا میکروسکوپی هستند، اما افراد استعماری در تعدادی از گونه ها می توانند سانتی متر را اندازه گیری کنند.

رنگدانه اصلی جلبک سبز آبی کلروفیل است محلی سازی رنگدانه های فتوسنتزی در تیلاکوئیدها در غیاب کلروپلاست. تیلاکوئیدها حاوی کلروفیل هستندکاروتنوئیدها (کاروتن، زانتوفیل) و فیکوبیلیپروتئین ها (آلوفیکوسیانین، فیکوسیانین، فیکواریترین). دومی به شکل ساختارهای ویژه یافت می شود - فیکوبیلیزمکه در سطح تیلاکوئیدها قرار دارند.

جلبک‌های سبز آبی قادر به انجام انواع مختلف فتوسنتز هستند: اکسیژن و بدون اکسیژن. اکسیژنیفتوسنتز فرآیند تثبیت دی اکسید کربن با استفاده از آب به عنوان دهنده الکترون است که با آزادسازی اکسیژن همراه است. در شرایط هوازی رخ می دهد. بدون اکسیژنفتوسنتز فرآیند تثبیت دی اکسید کربن با استفاده از سولفید هیدروژن یا سولفید به عنوان دهنده الکترون است که با آزادسازی گوگرد همراه است. در شرایط بی هوازی رخ می دهد. در دریاچه های هایپرهالین اسرائیل، جایی که شرایط بسیار بی هوازی در زمستان ایجاد می شود، استفاده از ترکیبی از فتوسنتز اکسیژنی و بدون اکسیژن به جلبک های این جنس اجازه می دهد. اسیلاتوریومدر تمام طول سال بر دریاچه تسلط دارند. در شرایط بدون اکسیژن، فتوسنتز در ماسه های ناحیه جزر و مدی دریاها با آزاد شدن گوگرد یا تیوسولفات اتفاق می افتد. بسیاری از سیانوفیت ها در نور تحت شرایط بی هوازی می توانند دی اکسید کربن را با استفاده از هیدروژن تثبیت کنند، اما این فرآیند با سرعت کم اتفاق می افتد و به سرعت متوقف می شود.

جلبک های سبز آبی دارای چندین نوع تغذیه هستند:

فوتواتوتروفیک اجباری. آنها فقط می توانند در نور روی منبع کربن غیر آلی رشد کنند.

شیمی‌همتروتروف اختیاری. قابلیت رشد هتروتروف در تاریکی با استفاده از مواد آلی و رشد فوتوتروف در نور.

فتوهتروتروفیک.

ترکیبات آلی در نور به عنوان منبع کربن استفاده می شود.

میکسوتروفیک. ترکیبات آلی به عنوان منبع اضافی کربن استفاده می شود. آنها همچنین قادر به تثبیت دی اکسید کربن اتوتروف هستند.محصول فتوسنتز سیانوباکترها است

نشاسته سیانوفایسین. تمام سلول های زنده جلبک های سبز آبی قادر به تقسیم هستند. تقسیم سلولی متازوئن ها و نمایندگان استعماری معمولاً منجر به رشد می شود. تقسیم سلولی در یک، دو، سه یا چند صفحه امکان پذیر است. در اشکال چند سلولی، در هنگام تقسیم طولی، فرم های رشته ای در یک صفحه، اشکال لایه ای در دو صفحه و اشکال مکعبی در سه صفحه ظاهر می شوند. هنگامی که افراد تک سلولی تقسیم می شوند، تولید مثل در همان زمان اتفاق می افتد. سیانوفیت های تک سلولی با تقسیم مساوی یا در موارد کمتر نابرابر تولید مثل می کنند. در این حالت لایه های داخلی غشای سلولی در داخل سلول رشد می کنند. در برخی موارد، تقسیم بندی های محتوایی متعددی مشاهده می شود. میتوز و میوز وجود ندارد. تولیدمثل افراد رویشی و کمتر غیرجنسی است. تعدادی از نمایندگان سیانوباکتری ها هاگ های استراحت (آکینت ها) را تشکیل می دهند. . هیچ فرآیند جنسی معمولی وجود ندارد.

تکثیر رویشیدر اشکال کوکوئید، بسته به تأثیرات تصادفی محیط، با تقسیم ساده سلول به دو در تمام جهات ممکن انجام می شود. در نتیجه، دو قسمت مساوی، اما نه هم ارز، تشکیل می شود که باعث پیدایش دو موجود جدید می شود. تقسیم سلولی به دو قسمت در یک یا چند صفحه اتفاق می افتد. در مورد دوم، کلنی ها اغلب تشکیل می شوند.

تقسیم سلولی چندگانه زمانی اتفاق می افتد که تقسیم سلول و ناحیه هسته ای آن ناسازگار باشد. در نتیجه افزایش تقسیم "هسته"، سلول چند هسته ای می شود، سپس نواحی پروتوپلاسم در اطراف "هسته" جدا شده و سلول های جنینی جدا شده زیادی تشکیل می شوند. عوامل اصلی منجر به تقسیم سلولی مکرر و چندگانه سیانوباکتری ها، تغذیه بیش از حد، باعث رشد هیپرتروفی آن و همچنین تغییر در شرایط فیزیکوشیمیایی وجود است. رشد هیپرتروفی باعث تاخیر در بلوغ سلولی و سپس تقسیمات مکرر یا چندگانه می شود.

یکی از راه های تکثیر رویشی سیانوفیت ها قطعه قطعه شدن (تجزیه) تالی آنهاست. علت تکه تکه شدن ممکن است عوامل مکانیکی، مرگ برخی از سلول ها یا نقض اتصالات نزدیک بین آنها باشد. در جلبک سبز آبی هورموگونیوم، تکه تکه شدن با متلاشی شدن نخ روی هورمگونیوم به دلیل مرگ برخی از سلول های تریکوم رخ می دهد. نکرویدها. هر هورموگونیوم از 2-3 یا بیشتر سلول تشکیل شده است که با کمک مخاطی که ترشح می کنند از مخاط واژن خارج می شوند و با انجام حرکات نوسانی در آب یا در امتداد بستر حرکت می کنند. هر هورموگونیوم می تواند یک فرد جدید ایجاد کند. اگر گروهی از سلول های مشابه هورموگونیوم با غشای ضخیم پوشانده شود، نامیده می شود هورموسیست. عملکردهای تولید مثل و تحمل شرایط نامطلوب را انجام می دهد. در برخی گونه ها قطعات تک سلولی به نام گونیدیا، کوکسی یا پلانوکوک از تالوس جدا می شوند. گونیدیا غشای مخاطی را حفظ می کند و کوکسی ها و پلانوکوک ها فاقد غشاهای مشخص هستند. آنها مانند هورموگونی ها قادر به حرکت فعال هستند.

تولید مثل غیرجنسیبا استفاده از سلول های ویژه ای که غشاهای ضخیم ندارند انجام می شود: "اگزوسپور" و "اندوسپور". اگزوسپورها با تقسیم نابرابر سلولی، زمانی که یک جوانه کوچکتر از سلول مادر جوانه می زند، تشکیل می شوند.

هنگامی که شرایط نامطلوب رخ می دهد (خشک شدن، سرما، کمبود مواد مغذی)، سیانوباکتری ها تشکیل می شوند. آکینتساین هاگ های بزرگ، دیواره ضخیم و در حال استراحت، پر از محصولات ذخیره شده، برای زنده ماندن در این شرایط نامطلوب خدمت می کنند. آکینت ها می توانند برای چندین دهه زنده بمانند، به عنوان مثال، در رسوبات دریاچه در غیاب اکسیژن.

طبقه بندی

تمام اشکال مدرن تقسیم سیانوفوتا را می توان به یک، دو یا سه کلاس گروه بندی کرد. اگر ایده 3 مسیر اصلی توسعه تکاملی جلبک‌های سبز آبی را از شکل‌های تک سلولی کوکویید اصلی بپذیریم، می‌توانیم با شناسایی سه طبقه در سیانوفیتا موافق باشیم: Chroococcophyceae - جلبک کروکوکی، Chamaesiphonophyceae - Chamesiphon Horsephon algae و - جلبک های هورمونی

کلاس Hormogoniaceae–هرمگونیophyceae

(سفارش Oscillatoryaceae، Nostocaceae، Stigonemus -

نوسانی, نوستوکال ها, Stigonematales)

این گونه ها با شکل تریکال ساختار بدن افراد و همچنین توانایی تشکیل هورمون ها مشخص می شوند. قطعات خاصی از نخ ها قادر به حرکت داوطلبانه فعال و جوانه زدن به افراد جدید هستند. افراد چند سلولی، "ساده" یا استعماری (با سیانوئیدهای چند سلولی) هستند. نخ ها می توانند منشعب یا بدون انشعاب باشند، انشعاب می تواند واقعی یا نادرست باشد. در انشعاب واقعی، انشعاب تریکوم رخ می دهد. با انشعاب کاذب، فقط واژن ها منشعب می شوند. تریکوم ها می توانند تک ردیفه یا چند ردیفه، بدون شاخه یا منشعب، هموسیتی یا هتروسیتی باشند. تریکوم های هموسیت از سلول های مشابهی تشکیل شده اند که از نظر شکل و عملکرد متفاوت نیستند. تریکوم های هتروسیتی از سلول هایی تشکیل شده اند که از نظر شکل، عملکرد و مکان نابرابر هستند. سلول هایی که از نظر ظاهری شبیه به سلول های تریکوم هموسیتی هستند، رویشی نامیده می شوند. به شدت متفاوت از آنها - خاص. دومی شامل هتروسیست ها و آکینت ها می شود.

چرخه های رشد اغلب پیچیده هستند که طی آن تعدادی از مراحل مورفولوژیکی متفاوت مشاهده می شود. علاوه بر این، جلبک های هورموگونیوم با توسعه چند متغیره مشخص می شوند.

جنس اسیلاتوریوم(شکل 13، الف). هیچ تمایزی از سلول ها بر اساس شکل، عملکرد و مکان وجود ندارد. رشته ها بدون انشعاب، تک سری، هموسیتی هستند. واژن وجود ندارد یا وجود ندارد.

برنج. 13. تنوع مورفولوژیکی جلبک سبز آبی (با توجه به:): الف – اسیلاتوریوم; ب – نوستوک; در - آنابنا; G - لینگبیا; د – ریولاریا; E – گلئوکاپسا; و - کروکوکوس: 1 – نمای کلی، 2 – نمای با بزرگنمایی کم، 4 – هتروسیست

جنس نوستوک(شکل 13، ب). سلول ها بر اساس شکل و عملکرد متمایز می شوند. ارگانیسم های منحصراً مستعمره ای، با مخاط به خوبی توسعه یافته که بر شکل کلنی ها تأثیر می گذارد. تریکوم ها هتروسیت، تک سری، بدون انشعاب، با یا بدون غلاف هستند.

جنس ریولاریا(شکل 13، D). تالوس به شکل رشته های بدون انشعاب یا منشعب، با یا بدون غلاف. افراد منفرد هستند یا ترکیباتی را تشکیل می دهند. تریکوم ها هتروسیتی هستند، از نظر بلوغ نامتقارن، از قاعده به سمت راس مخروطی می شوند و اغلب به موی متشکل از سلول های واکوئله ختم می شوند.

جنس استیگونما(شکل 14، الف). سلول ها بر اساس شکل و عملکرد متمایز می شوند. گونه های این جنس با انشعاب جانبی واقعی مشخص می شوند. تریکوم ها هتروسیتی، تک سری یا چند سری هستند که شبکه ها و دسته ها را تشکیل می دهند. نخ هایی با غلاف یا کمتر متداول بدون آنها. هیچ دوشکلی واضحی از شاخه ها وجود ندارد. نخ های اصلی معمولاً خزنده هستند. در قسمت‌های قدیمی رشته‌ها، سلول‌ها اغلب در حالت گلئوکپسوئید هستند: آنها در گروه‌ها متحد شده‌اند و توسط غشاهای مخاطی توسعه‌یافته احاطه شده‌اند.

برنج. 14. جلبک سبز-آبی استیگونما (به گفته: R.E. Lee, 1999; M.M. Gollerbach et al., 1953): A – Stigonema; ب – ماستیگوکلادوس: 1 – هتروسیست، 2 – غلاف

جنس ماستیگوکلادوس(شکل 14، ب).تالوس دارای شاخه های پیچیده و هتروسیتی است. تقسیم بندی درست و نادرست سلول های رشته های اصلی کم و بیش کروی، سلول های شاخه ها کشیده و استوانه ای هستند. غلاف نخ ها باریک، محکم یا لزج هستند. هتروسیست ها بینابینی هستند، هیچ هاگ شناخته شده ای نیست. گونه های این جنس به طور گسترده در چشمه های آب گرم پراکنده می شوند.

کلاس Chroococcus -Chroococcophyceae

سفارش دهید– کروکوکال

آنها به عنوان افراد "ساده" تک سلولی یا اغلب کلونی های مخاطی ایجاد می شوند. هنگامی که سلول ها به دو صفحه تقسیم می شوند، کلنی های لایه ای تک لایه ظاهر می شوند. تقسیم در سه سطح منجر به تشکیل کلونی های مکعبی شکل می شود. هنگامی که سلول ها در صفحات زیادی تقسیم می شوند، سلول ها به طور تصادفی در سراسر ضخامت مخاط قرار می گیرند و شکل کلنی ها متفاوت است. مخاط استعماری سیانوئیدهای ساده و پیچیده کلنی ها را ترکیب می کند. مخاط می تواند همگن یا متمایز باشد، به شکل تاول های مخاطی که به طور متوالی در یکدیگر قرار می گیرند (جنس گلئوکاپسا) یا لوله ها و طناب ها (تولد ورونیخینیا، گومفوسفریا). مخاط می تواند بی رنگ یا به رنگ های سبز آبی، خاکستری، زیتونی، قهوه ای، قرمز، بنفش و سیاه باشد.

سلول ها عمدتا کروی یا بیضی شکل، کمتر دراز، گاهی اوقات به طور متغیر خمیده، استوانه ای یا دوکی شکل، در برخی از گونه ها تخم مرغی، گلابی شکل یا قلبی شکل هستند. جلبک های کروکوکی با تولید مثل رویشی مشخص می شوند. افراد تک سلولی در یک، دو، سه یا چند صفحه به دو قسمت تقسیم می شوند. افراد مستعمره با تقسیم کلنی ها و تشکیل کلنی های درون زا تولید مثل می کنند. اغلب، تولید مثل با تقسیم مستعمرات اتفاق می افتد. در این روش، تکه تکه شدن کلنی ها، یا شکستن آن ها به چند قسمت، یا دوباره بستن کلنی مادر وجود دارد. و جوانه زدن کلنی ها، یعنی ایجاد برجستگی هایی روی کلنی مادر که در نهایت از آن جدا می شود. افراد مستعمره نیز با استفاده از سلول ها و هاگ های رویشی منظم تولید مثل می کنند.

جنس گلئوکاپسامستعمرات "ساده" یا پیچیده را تشکیل می دهد (شکل 13، E). سلول ها کروی، بیضی شکل، استوانه ای هستند. هر سلول با یک غلاف مخاطی پوشیده شده است. در طول تقسیم، دیواره های سلول های مادر حفظ می شود. کلنی ها گرد یا مکعبی هستند که از حباب های مخاطی تشکیل شده اند که به طور متوالی یکی در دیگری قرار می گیرند.

جنس میکروسیستیس -کلنی ها کروی یا نامنظم هستند، سلول های کروی در مخاط غوطه ور هستند و می توانند در هر جهت تقسیم شوند (شکل 15). سلول های بسیاری از گونه ها حاوی واکوئل های گازی هستند. این جنس در پلانکتون های آب شیرین گسترده است. به صورت انبوه رشد می کند، می تواند باعث ایجاد جلبک در آب شود. برخی از گونه ها سمی هستند.

برنج. 15. جلبک سبز آبی کروکوکی میکروسیستیس(پس از: M. M. Gollerbach et al., 1953)

کلاس Hamesiphonaceae -Chamaesiphonophyceae

(سفارش پلوروکپ -پلوروکپسال)

تک سلولی، اغلب به پایه و راس، و استعماری (با سیانوئیدهای تک سلولی)، معمولاً متصل به بستر، افراد است. تشکیل اندوسپورها (بیوسیت ها) مشخصه است. سلول هایی با اشکال مختلف، اغلب با غشاهای مخاطی مشخص، بی رنگ یا رنگی به رنگ های مایل به زرد یا قهوه ای. تقسیم سلولی در یک، دو یا سه صفحه اتفاق می افتد. سلول های مستعمرات اغلب بسیار فشرده هستند و پارانشیم کاذب را تشکیل می دهند که گاهی در چندین لایه مرتب شده اند. بسیاری از گونه ها با تشکیل ردیف های نسبتاً شفاف سلول هایی که شبیه رشته ها هستند مشخص می شوند. اما هیچ ارتباط پلاسمایی بین سلول های چنین "رشته ها" وجود ندارد. "نخ ها" در امتداد بستر می خزند، به عمق آن می روند یا از بالای آن بالا می روند و نخ ها اغلب منشعب می شوند.

اندوسپورها (بیوسیت ها) در داخل یک سلول مادر (اسپورانژیوم) به وجود می آیند که از نظر اندازه و شکل مشابه یا متفاوت از سلول های معمولی هستند. بوسیت ها با پارگی، لیسیدن پوسته اسپورانژیوم یا با پرتاب بخشی از دیواره اسپورانژیوم به عنوان کلاهک آزاد می شوند یا تنها بخشی از آن برای تشکیل آنها استفاده می شود.

جنس درموکارپا.افراد تک سلولی هستند که به یک پایه و یک راس متمایز می شوند و به زیرلایه متصل می شوند. آنها معمولا به تنهایی و در گروه های کوچک زندگی می کنند. آنها معمولاً توسط بیوسیت ها تکثیر می شوند.

برنج. 16. جلبک سبز آبی Chamesiphon درموکارپا(پس از: M. M. Gollerbach et al., 1953)

اکولوژی و اهمیت

جلبک های سبز آبی در همه جا وجود دارند. آنها را می توان هم در چشمه های آب گرم و چاه های آرتزین و هم در سطح برف و سنگ های مرطوب، در سطح و ضخامت خاک ها، در همزیستی با سایر موجودات: تک یاخته ها، قارچ ها، اسفنج های دریایی، اکیوریدها، خزه ها، سرخس ها یافت. ، ژیمنوسپرم ها. گونه‌های سبزآبی در پلانکتون‌ها و بنتوس‌های آب‌های شیرین ایستاده و به آرامی در آب‌های شور و شور رایج هستند. آنها - اجزای مهم فیتوپلانکتون های دریایی. جلبک‌های سبز آبی نقش کلیدی در اکوسیستم‌های اقیانوسی بازی می‌کنند، جایی که اکثریت کل تولید فتوسنتزی از پیکوپلانکتون حاصل می‌شود. پیکوپلانکتونعمدتاً از سیانوفیت های کوکوئیدی تک سلولی تشکیل شده است. تخمین زده می شود که 20 درصد از تولید فتوسنتزی اقیانوس ها از جلبک های سبز آبی پلانکتون حاصل می شود. بنتوس شامل اشکال اپی فیتی، اپی لیتیک و اندولیتیک است. سیانوباکتری ها معمولاً اندام های چسبندگی خاصی به شکل کف پا، پا و طناب های مخاطی دارند. گونه هایی از جلبک های سبز آبی که با استفاده از مخاط به اجسام زیر آب می چسبند نیز فراوان هستند.

سیانوباکتری ها ساکنان معمولی آب های گرم هستند. آنها در دمای 35 تا 52 درجه سانتیگراد و در برخی موارد تا 84 درجه سانتیگراد و بالاتر، اغلب با افزایش محتوای نمکهای معدنی یا مواد آلی (پساب داغ بسیار آلوده از کارخانه ها، کارخانه ها، نیروگاه ها یا نیروگاه های هسته ای) رویش گیاهی دارند. .

کف مخازن هایپرهالین گاهی کاملاً با جلبک های سبز آبی پوشیده می شود که در میان آنها گونه هایی از جنس ها غالب هستند. فورمیدیم، اسیلاتوریا، اسپیرولیناو غیره جلبک های سبز آبی روی پوست درختان زندگی می کنند (گونه های جنس Synechococcus، Afanotheke، Nostoc). آنها اغلب روی خزه ها اپی فیت می کنند، به عنوان مثال، می توان دسته های آبی مایل به سیاه از گونه های این جنس را مشاهده کرد. شیزوتریکس.

نمایندگان سیانوفیتا در بین جلبک هایی که روی سطح سنگ های در معرض زندگی زندگی می کنند رایج ترین هستند. سیانوفیت‌ها و باکتری‌های همراه آن بر روی سنگ‌های کریستالی رشته‌کوه‌های مختلف، «برنزه کوهی» (صخره‌ها و پوسته‌های سنگی) را تشکیل می‌دهند. رشد جلبک ها به ویژه در سطح سنگ های مرطوب فراوان است. آنها فیلم ها و رشدهایی با رنگ های مختلف را تشکیل می دهند. به عنوان یک قاعده، گونه های مجهز به غشاهای مخاطی ضخیم در اینجا زندگی می کنند. رویش ها به رنگ های مختلفی می آیند: سبز روشن، طلایی، قهوه ای، اخرایی، بنفش یا آبی-سبز تیره، قهوه ای، تقریبا سیاه، بسته به گونه هایی که آنها را تشکیل می دهند. انواع جنس هایی که به ویژه سنگ های آبی مشخص می شوند عبارتند از: Gleocapsa، Gleoteke، Hamesiphon، Calothrix، Tolipothrix، Scytonema.

نمایندگان سیانوفیتا اکثریت قریب به اتفاق جلبک های خاک را تشکیل می دهند. آنها در لایه های عمیق و سطحی خاک زندگی می کنند و در برابر اشعه ماوراء بنفش و رادیواکتیو مقاوم هستند. در خاک های منطقه استپی Nostoc vulgareلایه‌های ضخیم سبز تیره یا در فصل خشک پوسته‌های سیاه و سفید روی سطح ایجاد می‌کند. توسعه گسترده ریزجلبک ها باعث سبز شدن دامنه های دره ها، کنار جاده ها و خاک های زراعی می شود.

جلبک های سبز آبی اجزای تالوس بسیاری از گلسنگ ها هستند و با گیاهان عالی، به عنوان مثال، سرخس آبی آزولا و دیگران همزیستی می کنند. چگونه همزیست هاآنها شریک زندگی خود را از شدت نور بالا محافظت می کنند، مواد آلی را به او می رسانند و ترکیبات نیتروژنی را فراهم می کنند. در عین حال، آنها محافظت در برابر عوامل خارجی نامطلوب میزبان و همچنین مواد آلی لازم برای رشد را دریافت می کنند. فقط چند ارتباط همزیستی سیانوفیت ها با موجودات مختلف اجباری است. اکثر سیانوفیت ها می توانند به طور مستقل رشد کنند، اگرچه بدتر از همزیستی هستند. آنها دو نوع ارتباط را با سایر موجودات تشکیل می دهند - خارج سلولی: با قارچ ها و درون سلولی: با اسفنج ها، دیاتوم ها و غیره.

جلبک‌های سبز آبی از باستانی‌ترین موجودات هستند. اعتقاد بر این است که اولین اکوسیستم های روی زمین (پرکامبرین) فقط از موجودات پروکاریوتی از جمله سیانوباکتری ها تشکیل شده است. توسعه شدید سیانوفیت ها برای توسعه حیات روی زمین اهمیت زیادی داشت و نه تنها به دلیل تجمع مواد آلی آنها، بلکه به دلیل غنی شدن جو اولیه با اکسیژن. جلبک‌های سبز آبی نیز نقش مهمی در آن داشتند ایجاد سنگ های آهکی.

تثبیت نیتروژنجو زمین از 78 درصد نیتروژن تشکیل شده است، اما توانایی تثبیت آن تنها در پروکاریوت ها و در میان جلبک ها منحصراً در سیانوفیت ها یافت می شود. جلبک های سبز آبی ارگانیسم های منحصر به فردی هستند که قادر به تثبیت دی اکسید کربن و نیتروژن اتمسفر هستند. هنگامی که نیتروژن ثابت می شود، آمونیاک و هیدروژن آزاد می شوند. این فرآیند معمولاً در سلول های دیواره ضخیم خاص با غلاف مخاطی - هتروسیست ها اتفاق می افتد. شرایطی با محتوای اکسیژن کم در داخل هتروسیست ها ایجاد می شود. تثبیت نیتروژن در طول روز سریعتر از شب اتفاق می افتد، زیرا در طول فتوسنتز ATP، اسید آدنوزین تری فسفریک، لازم برای این فرآیند، تشکیل می شود. جلبک‌های سبز آبی با تثبیت نیتروژن اتمسفر، نیتروژن مورد نیاز برای سنتز پروتئین‌های خود را به دست می‌آورند و به رشد خود ادامه می‌دهند. سایر جلبک ها کاملاً به نیترات و آمونیوم محلول در آب وابسته هستند.

تثبیت بیولوژیکی نیتروژن اتمسفر یکی از عوامل مهم است افزایش حاصلخیزی خاک. نقش اصلی در این فرآیند متعلق به سیانوفیت ها است که برای جذب نیتروژن مولکولی نیازی به مواد آلی آماده ندارند، بلکه خودشان آن را به خاک می آورند. به عنوان مثال، برای خاک های منطقه معتدل، تولید سالانه جلبک سبز آبی تثبیت کننده نیتروژن بین 20-577 کیلوگرم در هکتار (وزن خشک) برآورد می شود. فقط اشکال هتروسیست از سیانوفیت ها (گونه های جنس نوستوک، آنابنا, کالوتریکس، تولیپوتریکسو سیلندراسپرم).

برخی از نمایندگان جلبک های سبز آبی خوراکی هستند (نوستوک, اسپیرولینا). در حوضچه های بیولوژیکی ویژه، جوامعی از جلبک ها و باکتری های سبز آبی برای تجزیه و سم زدایی علف کش ها استفاده می شود.برخی از سیانوباکتری ها علف کش های فنیل کاربامات را به مشتقات آنیلین و کلر تجزیه می کنند. فاضلاب تصفیه شده با پیشرفته ترین روش ها هنوز برای موجودات آبزی سمی است. فقط جوامع آلگوباکتریایی که برای تصفیه پس از فاضلاب استفاده می شوند، امکان به دست آوردن آبی را فراهم می کنند که با GOST "آب آشامیدنی" مطابقت داشته باشد.

"شکوفایی" آب.منظور از "شکوفایی" آب، رشد شدید جلبک ها در ستون آب است که در نتیجه بسته به رنگ و تعداد ارگانیسم های ایجاد کننده "شکوفه"، رنگ های مختلفی به دست می آورد. توسعه عظیم جلبک ها تا نقطه "شکوفایی" آب با افزایش اتروفیکاسیون بدنه های آبی تسهیل می شود، که هم تحت تأثیر عوامل طبیعی (در طی هزاران و ده ها هزار سال) و هم به مراتب بیشتر رخ می دهد. تحت تأثیر عوامل انسانی (در طول سالها، دهها سال). "شکوفایی" آب هم در مخازن قاره ای (تازه، شور و شور) و هم در دریاها و اقیانوس ها (عمدتاً در مناطق ساحلی) مشاهده می شود. دریای سرخ به دلیل توسعه فراوان جلبک های سبز آبی در آن نام خود را به خود اختصاص داده است. اسیلاتوریا اریتره. توده‌های آب شیرین اروپای مرکزی به شکل گودال اغلب قرمز رنگ هستند هماتوکوکوس پلویالیس. از بدنه های آب شیرین، رودخانه های بزرگ دشتی و مخازن آنها، و همچنین حوضچه ها برای اهداف مختلف، دریاچه ها و حوضچه های خنک کننده در درجه اول مستعد شکوفایی هستند.

پوشش گیاهی متوسط ​​سیانوفیت ها تأثیر مثبتی بر اکوسیستم مخزن دارد. با افزایش قابل توجه زیست توده جلبک (تا 500 گرم در متر مکعب و بالاتر)، آلودگی بیولوژیکی ظاهر می شود، در نتیجه کیفیت آب به طور قابل توجهی بدتر می شود. به طور خاص، رنگ، pH، ویسکوزیته آن تغییر می کند، شفافیت کاهش می یابد و ترکیب طیفی تابش خورشیدی که به ستون آب نفوذ می کند در نتیجه پراکندگی و جذب پرتوهای نور توسط جلبک ها تغییر می کند. ترکیبات سمی و مقادیر زیادی از مواد آلی در آب ظاهر می شوند و به عنوان بستری برای رشد باکتری ها از جمله باکتری های بیماری زا عمل می کنند. آب معمولاً بوی کپک زدگی و نامطبوعی پیدا می کند. هیپوکسی یا کمبود اکسیژن محلول رخ می دهد. صرف تنفس جلبک ها و تجزیه مواد آلی مرده می شود. هیپوکسی منجر به مرگ تابستانی موجودات آبزی می شود و فرآیندهای خودپالایی و کانی سازی مواد آلی را کند می کند.

در میان سیانوفیت ها گونه های بیماری زا وجود دارد (حدود 30) که باعث بیماری و مرگ مرجان های صخره ای در هنگام شکوفه دادن آب می شوند. بیماری های حیوانات اهلی و انسانمرگ دسته جمعی موجودات آبزی، پرندگان آبزی و حیوانات اهلی به ویژه در ماه های گرم تابستان. مسمومیت افراد بسیار کمتر اتفاق می افتد. کودکان و افراد مبتلا به بیماری های کبدی و کلیوی بیشتر در معرض خطر هستند. سموم سیانوباکتریایی بر اساس نحوه عملکردشان به 4 گروه هپاتوتوکسین ها، نوروتوکسین ها، سیتوتوکسین ها و درماتوتوکسین ها تقسیم می شوند. آنها باعث مسمومیت غذایی، آلرژی، ورم ملتحمه، آسیب به سیستم عصبی مرکزی و غیره می شوند. سیانوتوکسین ها در عمل خود چندین برابر سمومی مانند کورار و بوتولین برتری دارند. جلوگیری از تمیزی بدنه‌های آبی شامل جلوگیری از تجمع جلبک‌ها در نزدیکی آب‌خورها و مکان‌های استراحت یا محل‌های آبیاری حیوانات اهلی است.

"رآکتورهای خورشیدی" و جلبک ها. اخیرا بشریت با مشکل حاد استفاده منطقی از منابع انرژی طبیعی و جستجوی منابع انرژی غیرمتعارف مواجه شده است. چنین منابعی عبارتند از انرژی خورشیدی حفظ شده در زیست توده گیاهی (حفاظت زیستی انرژی خورشیدی). برخلاف انرژی هسته ای، این منبع انرژی کاملاً ایمن است. استفاده از آن تعادل اکولوژیکی را مختل نمی کند و منجر به آلودگی رادیواکتیو یا حرارتی محیط نمی شود.

امیدوارکننده ترین استفاده از جلبک های سبز آبی برای تولید سوخت های زیستی با متانیزاسیون زیست توده جلبک های رشد یافته در فاضلاب است. تاسیسات تولید متان از جلبک در ایالات متحده آمریکا و ژاپن ایجاد شده است. بهره وری آنها به ترتیب 50 و 80 تن در هکتار (جرم خشک) در سال است و 50 تا 60 تن زیست توده جلبک خشک می تواند 74 هزار کیلووات در ساعت برق تولید کند.

سوالات امنیتی

ویژگی های مشخصه ساختار سلولی سیانوباکتری ها را نام ببرید.

چه رنگدانه ها و انواع تغذیه ای در سیانوفیت ها شناخته شده است؟

جلبک های سبز آبی چگونه تولید مثل می کنند؟ هورموگونیوم ها، اگزوسپورها، آکینت ها چیست؟

جلبک‌های سبز آبی به چه گروه‌هایی از موجودات شباهت دارند و چه زمانی به وجود آمدند؟

ویژگی های مشخصه و نمایندگان معمولی جلبک های سبز آبی از کلاس کروکوک را نام ببرید.

ویژگی های مشخصه و نمایندگان معمول جلبک های سبز آبی از کلاس Hormogonium را نام ببرید.

ویژگی های مشخصه و نمایندگان معمول جلبک های سبز آبی از کلاس Chamesiphonaceae را نام ببرید.

جلبک های سبز آبی در چه زیستگاه هایی یافت می شوند؟ معنای آنها در طبیعت.

نقش سیانوفیت ها در تثبیت بیولوژیکی نیتروژن اتمسفر

اهمیت اقتصادی سیانوفیت ارزیابی کیفیت آب

شکوفه های جلبکی و سیانوتوکسین ها چیست؟

جلبک های سبز آبی به عنوان منابع انرژی غیر سنتی

1. تغذیه اتوتروف. فتوسنتز، اهمیت آن

تغذیه اتوتروفهنگامی که بدن خود مواد آلی را از مواد معدنی سنتز می کند، شامل فتوسنتز و کموسنتز (در برخی باکتری ها) می شود.

فتوسنتز در گیاهان و سیانوباکتری ها اتفاق می افتد. فتوسنتز تشکیل مواد آلی از دی اکسید کربن و آب، در نور، با آزاد شدن اکسیژن است. در گیاهان عالی، فتوسنتز در کلروپلاست ها رخ می دهد - پلاستیدهای بیضی شکل حاوی کلروفیل، که رنگ قسمت های سبز گیاه را تعیین می کند. در جلبک ها، کلروفیل در کروماتوفورهایی وجود دارد که اشکال مختلفی دارند. جلبک های قهوه ای و قرمز که در اعماق قابل توجهی که دسترسی به نور خورشید دشوار است زندگی می کنند، رنگدانه های دیگری نیز دارند.

فتوسنتز مواد آلی را نه تنها برای گیاهان، بلکه برای حیواناتی که از آنها تغذیه می کنند نیز فراهم می کند. یعنی منبع غذایی برای تمام حیات روی کره زمین است.

اکسیژن آزاد شده در طول فتوسنتز وارد جو می شود. اوزون از اکسیژن در اتمسفر فوقانی تشکیل می شود. صفحه اوزون از سطح زمین در برابر تشعشعات فرابنفش سخت محافظت می کند که امکان رسیدن موجودات زنده به خشکی را فراهم می کند.

اکسیژن برای تنفس گیاهان و حیوانات ضروری است. وقتی گلوکز با مشارکت اکسیژن اکسید می شود، میتوکندری ها تقریباً 20 برابر بیشتر از غیاب آن انرژی ذخیره می کنند. که استفاده از غذا را بسیار کارآمدتر می کند، منجر به نرخ متابولیسم بالا در پرندگان و پستانداران شده است.

همه اینها به ما امکان می دهد در مورد نقش سیاره ای فتوسنتز و نیاز به حفاظت از جنگل ها که "ریه های سیاره ما" نامیده می شوند صحبت کنیم.

2. ویژگی های قلمرو حیوانات. نقش حیوانات در طبیعت در میان ریزنمونه های آماده تک یاخته، اوگلنا سبز را پیدا کنید. توضیح دهید که چرا اوگلنا سبز توسط گیاه شناسان به عنوان یک گیاه و توسط جانورشناسان به عنوان یک حیوان طبقه بندی می شود.

به قلمرو حیواناتشامل ارگانیسم های هتروتروف که فاگوتروف هستند، یعنی. جذب غذا در قسمت های کم و بیش بزرگ، "قطعه". برخلاف قارچ که مواد مغذی را به صورت محلول (اسموتروف) جذب می کند.

حیوانات با تحرک مشخص می شوند، اگرچه برخی از همنوعان در بزرگسالی سبک زندگی کم تحرکی دارند. همچنین اکثر حیوانات دارای سیستم عصبی هستند که به محرک ها پاسخ می دهد. حیوانات می توانند گیاهخوار، گوشتخوار (شکارچی، لاشخور) و همه چیزخوار باشند. در طبیعت، حیوانات مصرف کننده هستند، مواد آلی آماده را مصرف می کنند و گردش مواد را در اکوسیستم ها و کل بیوسفر به طور قابل توجهی تسریع می کنند. حیوانات با گرده افشان بودن، پراکنده کردن دانه ها، سست کردن خاک و غنی کردن آن با فضولات به بسیاری از گونه های گیاهی کمک می کنند. ما تشکیل ذخایر گچ و سنگ آهک را مدیون حیوانات دریایی با اسکلت آهکی هستیم که به غلظت ثابت دی اکسید کربن در جو کمک می کند.

اوگلنا گرین، یک موجود زنده تک سلولی، موقعیت متوسطی را در طبقه بندی اشغال می کند و دارای ویژگی های ذاتی در پادشاهی های مختلف است. کلروپلاست دارد و از طریق فتوسنتز از نور تغذیه می کند. اگر مواد آلی محلول در آب وجود داشته باشد، به خصوص در تاریکی، آنها را جذب می کند و به تغذیه هتروتروف می رود. وجود تاژک تحرک را تضمین می کند که آن را شبیه به حیوانات نیز می کند.

3. اهمیت بیولوژیکی رفلکس های بدون شرط و شرطی را توضیح دهید. نموداری از قوس بازتابی (بازتاب غیرشرطی) رسم کنید و توضیح دهید که از چه قسمت هایی تشکیل شده است. نمونه هایی از رفلکس های بدون قید و شرط انسان را ذکر کنید.

دکترین رفلکس هامرتبط با آثار فیزیولوژیست روسی ایوان میخائیلوویچ سچنوف.

رفلکس پاسخ بدن به تحریک است که با مشارکت سیستم عصبی انجام می شود. رفلکس ها بدون قید و شرط - مادرزادی و مشروط - در طول زندگی به دست می آیند.

رفلکس های بدون قید و شرط بقای ارگانیسم و ​​گونه ها را در شرایط محیطی ثابت و در مراحل اولیه زندگی تضمین می کند. این موارد شامل محافظتی (پلک زدن در هنگام ورود لکه به چشم)، نشانگر (مطالعه دنیای اطراف)، تغذیه ای (مکیدن در کودکان، تولید بزاق) است. غرایز نیز در طبیعت ذاتی هستند. مهمترین غریزه تولید مثل است.

رفلکس های شرطی برای سازگاری با شرایط جدید استفاده می شود. آنها تحت شرایط خاصی شکل می گیرند و بهترین پاسخ را ارائه می دهند. نمونه ای از رفلکس شرطی، رسیدن پرندگان به یک دانخوری آشنا، تشخیص خوراکی و غیرخوراکی (در ابتدا جوجه به همه چیز نوک می زند) و آموزش دستورات سگ است.

قوس رفلکس رفلکس زانو بدون شرط شامل: یک گیرنده - انتهای یک نورون حساس، مسیرهای عصبی که در طول آن سیگنال به سیستم عصبی مرکزی منتقل می شود - یک نورون حسی که سیگنال را به نخاع منتقل می کند، یک نورون اجرایی در ریشه های قدامی طناب نخاعی که فرمان پاسخ را منتقل می کند، اندامی که پاسخ تولید می کند - عضله.

اکثر قوس‌های رفلکس‌های دیگر شامل نورون‌های داخلی اضافی هستند.

فتوسنتز زیربنای تمام حیات در سیاره ماست. این فرآیند که در گیاهان خشکی، جلبک‌ها و بسیاری از انواع باکتری‌ها اتفاق می‌افتد، وجود تقریباً تمام اشکال حیات روی زمین را تعیین می‌کند و جریان‌های نور خورشید را به انرژی پیوندهای شیمیایی تبدیل می‌کند، که سپس مرحله به مرحله به بالای تعداد زیادی از آنها منتقل می‌شود. زنجیره های غذایی

به احتمال زیاد، همین فرآیند در یک زمان آغاز افزایش شدید فشار جزئی اکسیژن در جو زمین و کاهش نسبت دی اکسید کربن بود که در نهایت به شکوفایی ارگانیسم های پیچیده متعدد منجر شد. و تاکنون، به گفته بسیاری از دانشمندان، تنها فتوسنتز قادر به مهار هجوم سریع CO 2 منتشر شده در هوا در نتیجه سوزاندن روزانه میلیون ها تن انواع سوخت های هیدروکربنی توسط انسان است.

یک کشف جدید توسط دانشمندان آمریکایی ما را وادار می کند تا نگاهی تازه به فرآیند فتوسنتز بیندازیم

در طول فتوسنتز "عادی"، این گاز حیاتی به عنوان یک "محصول فرعی" تولید می شود. در حالت عادی، کارخانه‌های فتوسنتزی برای اتصال CO2 و تولید کربوهیدرات‌ها مورد نیاز هستند که متعاقباً به عنوان منبع انرژی در بسیاری از فرآیندهای درون سلولی عمل می‌کنند. انرژی نور در این "کارخانه ها" برای تجزیه مولکول های آب استفاده می شود که طی آن الکترون های لازم برای تثبیت دی اکسید کربن و کربوهیدرات ها آزاد می شوند. در طی این تجزیه، اکسیژن O 2 نیز آزاد می شود.

در فرآیند تازه کشف شده، تنها بخش کوچکی از الکترون های آزاد شده در طی تجزیه آب برای جذب دی اکسید کربن استفاده می شود. سهم شیر آنها در طی فرآیند معکوس به تشکیل مولکول های آب از اکسیژن "تازه آزاد شده" می رسد. در این حالت، انرژی تبدیل شده در طی فرآیند فتوسنتزی تازه کشف شده به شکل کربوهیدرات ذخیره نمی شود، بلکه مستقیماً به مصرف کنندگان انرژی حیاتی درون سلولی عرضه می شود. با این حال، مکانیسم دقیق این فرآیند هنوز یک راز باقی مانده است.

از بیرون ممکن است به نظر برسد که چنین تغییری در فرآیند فتوسنتز اتلاف وقت و انرژی خورشید است. باورش سخت است که در طبیعت زنده، جایی که طی میلیاردها سال آزمون و خطای تکاملی، هر جزییات جزئی بسیار کارآمد بوده است، فرآیندی با چنین بازدهی پایینی می تواند وجود داشته باشد.

با این وجود، این گزینه به شما اجازه می دهد تا از دستگاه پیچیده و شکننده فتوسنتزی در برابر قرار گرفتن بیش از حد در معرض نور خورشید محافظت کنید.

واقعیت این است که فرآیند فتوسنتز در باکتری ها را نمی توان به سادگی در غیاب مواد لازم در محیط متوقف کرد. تا زمانی که میکروارگانیسم ها در معرض تابش خورشید هستند، مجبورند انرژی نور را به انرژی پیوندهای شیمیایی تبدیل کنند. در غیاب اجزای لازم، فتوسنتز می تواند منجر به تشکیل رادیکال های آزاد شود که برای کل سلول مخرب هستند و بنابراین سیانوباکتری ها به سادگی نمی توانند بدون گزینه پشتیبان برای تبدیل انرژی فوتون از آب به آب انجام دهند.

این اثر کاهش سطح تبدیل CO 2 به کربوهیدرات و کاهش آزادسازی اکسیژن مولکولی قبلاً در یک سری از مطالعات اخیر در شرایط طبیعی اقیانوس‌های اطلس و اقیانوس آرام مشاهده شده است. همانطور که مشخص شد، سطوح پایینی از مواد مغذی و یون‌های آهن تقریباً در نیمی از مناطق آبی آنها مشاهده می‌شود. از این رو،

حدود نیمی از انرژی نور خورشید که به ساکنان این آبها می رسد با دور زدن مکانیسم معمول جذب دی اکسید کربن و آزادسازی اکسیژن تبدیل می شود.

این بدان معنی است که سهم اتوتروف های دریایی در فرآیند جذب CO2 قبلاً به طور قابل توجهی بیش از حد برآورد شده بود.

به عنوان یکی از متخصصان دپارتمان اکولوژی جهانی در موسسه کارنگی، جو بوری، این کشف جدید به طور قابل توجهی درک ما را از فرآیندهای پردازش انرژی خورشیدی در سلول های میکروارگانیسم های دریایی تغییر خواهد داد. به گفته وی، دانشمندان هنوز مکانیسم فرآیند جدید را کشف نکرده اند، اما وجود آن اکنون ما را مجبور می کند تا نگاهی متفاوت به برآوردهای مدرن از مقیاس جذب فتوسنتزی CO 2 در آب های جهان بیندازیم.