معلومة

6.12: دور بدائيات النوى في النظم البيئية - علم الأحياء

6.12: دور بدائيات النوى في النظم البيئية - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أهداف التعلم

  • وصف أدوار بدائيات النوى في دورة الكربون
  • وصف أدوار بدائيات النوى في دورة النيتروجين

بدائيات النوى موجودة في كل مكان: لا يوجد مكان مناسب أو نظام بيئي غير موجود فيه. تلعب بدائيات النوى العديد من الأدوار في البيئات التي تشغلها. تعتبر الأدوار التي يلعبونها في دورات الكربون والنيتروجين حيوية للحياة على الأرض.

بدائيات النوى ودورة الكربون

يعتبر الكربون أحد أهم المغذيات الكبيرة ، وتلعب بدائيات النوى دورًا مهمًا في دورة الكربون (الشكل 1). يتم تدوير الكربون عبر خزانات الأرض الرئيسية: الأرض والغلاف الجوي والبيئات المائية والرواسب والصخور والكتلة الحيوية. تتم حركة الكربون عن طريق ثاني أكسيد الكربون ، الذي يتم إزالته من الغلاف الجوي عن طريق النباتات البرية وبدائيات النوى البحرية ، ويعاد إلى الغلاف الجوي عن طريق تنفس الكائنات العضوية التغذية ، بما في ذلك بدائيات النوى والفطريات والحيوانات. على الرغم من وجود أكبر خزان للكربون في النظم البيئية الأرضية في الصخور والرواسب ، إلا أن هذا الكربون ليس متاحًا بسهولة.

تم العثور على كمية كبيرة من الكربون المتاح في النباتات البرية. تستخدم النباتات ، التي تعتبر منتجة ، ثاني أكسيد الكربون من الهواء لتخليق مركبات الكربون. فيما يتعلق بهذا ، فإن أحد المصادر المهمة جدًا لمركبات الكربون هو الدبال ، وهو خليط من المواد العضوية من النباتات الميتة وبدائيات النوى التي قاومت التحلل. يستخدم المستهلكون مثل الحيوانات المركبات العضوية التي ينتجها المنتجون ويطلقون ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. ثم ، البكتيريا والفطريات ، تسمى مجتمعة المحللات، إجراء تحلل (تحلل) النباتات والحيوانات ومركباتها العضوية. أهم مساهم لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي هو التحلل الجرثومي للمواد الميتة (الحيوانات والنباتات والدبال) التي تخضع للتنفس.

في البيئات المائية ورواسبها الخالية من الأكسجين ، تحدث دورة كربون أخرى. في هذه الحالة ، تعتمد الدورة على مركبات أحادية الكربون. في رواسب نقص الأكسجين ، تنتج بدائيات النوى ، ومعظمها من العتائق ، الميثان (CH4). ينتقل هذا الميثان إلى المنطقة الموجودة فوق الرواسب ، والتي تكون أكثر ثراءً بالأكسجين وتدعم البكتيريا التي تسمى مؤكسدات الميثان التي تؤكسد الميثان إلى ثاني أكسيد الكربون ، والذي يعود بعد ذلك إلى الغلاف الجوي.

بدائيات النوى ودورة النيتروجين

النيتروجين عنصر مهم جدا للحياة لأنه جزء من البروتينات والأحماض النووية. إنه عنصر غذائي كبير ، وفي الطبيعة ، يتم إعادة تدويره من المركبات العضوية إلى الأمونيا وأيونات الأمونيوم والنترات والنتريت وغاز النيتروجين من خلال عمليات لا تعد ولا تحصى ، يتم تنفيذ العديد منها فقط بواسطة بدائيات النوى. كما هو موضح في الشكل 2 ، بدائيات النوى هي مفتاح دورة النيتروجين. أكبر تجمع للنيتروجين المتاح في النظام البيئي الأرضي هو النيتروجين الغازي من الهواء ، لكن هذا النيتروجين لا يمكن استخدامه من قبل النباتات ، التي تعتبر المنتجين الأساسيين. يتم تحويل النيتروجين الغازي أو "تثبيته" إلى أشكال متاحة بسهولة أكبر مثل الأمونيا من خلال عملية تثبيت النيتروجين. يمكن استخدام الأمونيا بواسطة النباتات أو تحويلها إلى أشكال أخرى.

مصدر آخر للأمونيا ammonification، وهي العملية التي يتم من خلالها إطلاق الأمونيا أثناء تحلل المركبات العضوية المحتوية على النيتروجين. ومع ذلك ، فإن الأمونيا المنبعثة في الغلاف الجوي لا تمثل سوى 15 في المائة من إجمالي النيتروجين المنطلق ؛ الباقي هو N.2 ون2يتم تقويض O. الأمونيا اللاهوائي بواسطة بعض بدائيات النوى ، مما ينتج عنه N2 كمنتج نهائي. النترجة هي تحويل الأمونيوم إلى نتريت ونترات. النترتة في التربة بواسطة البكتيريا التي تنتمي إلى الأجناس نيتروسوما, نيتروباكتر، و نيتروسبيرا. تقوم البكتيريا بعملية عكسية ، وهي اختزال النترات من التربة إلى مركبات غازية مثل N2O و NO و N2، عملية تسمى نزع النتروجين.

أسئلة الممارسة

أي العبارات التالية خاطئة عن دورة النيتروجين؟

  1. توجد بكتيريا تثبيت النيتروجين على عقيدات جذر البقوليات وفي التربة.
  2. تقوم بكتيريا نزع النتروجين بتحويل النترات (NO3) في غاز النيتروجين (N.2).
  3. Ammonification هي العملية التي يتم من خلالها أيون الأمونيوم (NH4+) من المركبات العضوية المتحللة.
  4. النترجة هي العملية التي يتم من خلالها استخدام النتريت (NO2) إلى أيون الأمونيوم (NH4+).

[تكشف-إجابة q = ”123240 ″] إظهار الإجابة [/ تكشف-إجابة]
[hidden-answer a = ”123240 ″] الإجابة d غير صحيحة.

[/ إجابة مخفية]

فكر في الظروف (درجة الحرارة والضوء والضغط والمواد العضوية وغير العضوية) التي قد تجدها في فتحات حرارية مائية في أعماق البحار. ما نوع بدائيات النوى ، من حيث احتياجاتها الأيضية (ذاتية التغذية ، فوتوتروف ، كيميائية ، إلخ) ، تتوقع أن تجده هناك؟

[صفوف منطقة الممارسة = "4 ″] [/ منطقة الممارسة]
[تكشف-إجابة q = ”566708 ″] شاهد أفكارنا [/ تكشف-الإجابة]
[إجابة مخفية أ = ”566708 ″] ستختلف الردود. في الفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار ، لا يوجد ضوء ، لذا فإن بدائيات النوى ستكون كيميائية التغذية بدلاً من الصور الضوئية. سيكون مصدر الكربون هو ثاني أكسيد الكربون المذاب في المحيط ، لذلك سيكونون ذاتي التغذية. لا يوجد الكثير من المواد العضوية في المحيط ، لذا من المحتمل أن تستخدم بدائيات النوى مصادر غير عضوية ، وبالتالي ستكون كيميائية تغذوية. درجات الحرارة مرتفعة جدًا في الفتحة الحرارية المائية ، لذا فإن بدائيات النوى ستكون محبة للحرارة. [/ hidden-answer]


دور إدارة الأراضي والارتفاع في تشكيل المجتمعات الميكروبية في التربة: رؤى من جبال الألب في أوروبا الوسطى

اختلفت المروج الألبية بشكل واضح من حيث خصائص التربة من الغابات والمراعي.

شكلت خصائص التربة المعتمدة على الارتفاع والارتفاع مجتمعات بدائية النواة وفطرية.

أثر استخدام الأراضي بشكل رئيسي على الميكروبيوم الفطري.

تم وضع أصناف مؤشر واضحة للتغيرات في استخدام الأراضي والارتفاع.

يبدو أن الاضطرابات (مثل الجفاف والتسميد) تزيد من التنوع الميكروبي في التربة.


دور الأنواع الأساسية في النظام البيئي

تساعد الأنواع الأساسية في تحديد نظام بيئي كامل. بدون الأنواع الأساسية ، سيكون النظام البيئي مختلفًا بشكل كبير أو يتوقف عن الوجود تمامًا.

علم الأحياء ، علم البيئة ، علوم الأرض

يسرد هذا شعارات البرامج أو شركاء NG Education الذين قدموا أو ساهموا في المحتوى على هذه الصفحة. مستوي بواسطة

الخميس 5 سبتمبر 2019

الأنواع الأساسية هي كائن حي يساعد في تحديد نظام بيئي كامل. بدون الأنواع الأساسية ، سيكون النظام البيئي مختلفًا بشكل كبير أو يتوقف عن الوجود تمامًا.

أنواع كيستون لديها وفرة وظيفية منخفضة. هذا يعني أنه إذا اختفت الأنواع من النظام البيئي ، فلن تتمكن أي أنواع أخرى من ملء مكانتها البيئية. سيُجبر النظام البيئي على تغيير جذري ، مما يسمح للأنواع الجديدة وربما الغازية بملء الموائل.

قد يكون أي كائن حي ، من النباتات إلى الفطريات ، نوعًا أساسيًا ، فهو ليس دائمًا أكبر الأنواع أو أكثرها وفرة في النظام البيئي. ومع ذلك ، فإن جميع الأمثلة على الأنواع الأساسية تقريبًا هي حيوانات لها تأثير كبير على شبكات الغذاء. تختلف الطريقة التي تؤثر بها هذه الحيوانات على الشبكات الغذائية من موطن لآخر.

آكلات اللحوم والحيوانات العاشبة والمتعاضدون

غالبًا ما تكون الأنواع الرئيسية ، ولكن ليس دائمًا ، مفترسًا. يمكن لعدد قليل فقط من الحيوانات المفترسة التحكم في توزيع وتعداد أعداد كبيرة من أنواع الفرائس.

تم تأسيس المفهوم الكامل للأنواع الأساسية بناءً على بحث حول تأثير مفترس بحري على بيئته. أظهر بحث أستاذ علم الحيوان الأمريكي روبرت تي باين أن إزالة نوع واحد ، هو أوشريسوس بيساستر نجم البحر ، من سهل المد والجزر في جزيرة تاتوش في ولاية واشنطن الأمريكية ، كان له تأثير كبير على النظام البيئي. أوشريسوس بيساسترتُعرف باسم نجوم البحر الأرجواني ، وهي من الحيوانات المفترسة الرئيسية لبلح البحر والبرنقيل في جزيرة تاتوش. مع اختفاء نجوم البحر ، استولى بلح البحر على المنطقة وازاحم الأنواع الأخرى ، بما في ذلك الطحالب القاعية التي دعمت مجتمعات القواقع البحرية والطيور وذوات الصدفتين. نظرًا لعدم وجود أنواع أساسية ، تم خفض سهل المد والجزر والتنوع البيولوجي rsquos إلى النصف في غضون عام.

مثال آخر على أن المفترس يعمل كنوع أساسي هو وجود الذئاب الرمادية في النظام البيئي في يلوستون الكبرى. النظام البيئي في يلوستون الكبرى (GYE) هو نظام بيئي معتدل هائل ومتنوع يمتد عبر حدود ولايات مونتانا ووايومنغ وأيداهو الأمريكية. يشمل GYE أحواض الطاقة الحرارية الأرضية النشطة والجبال والغابات والمروج وموائل المياه العذبة.

يتم التحكم جزئيًا على الأقل في أنواع الأيائل والبيسون والأرانب والطيور في النظام البيئي الكبير في يلوستون من خلال وجود الذئاب. السلوك الغذائي لهذه الأنواع من الفرائس ، وكذلك المكان الذي يختارون فيه صنع أعشاشهم وجحورهم ، هو إلى حد كبير رد فعل لنشاط الذئب. يتم التحكم أيضًا في أنواع الزبال ، مثل النسور ، بواسطة نشاط الذئب.

عندما خصصت حكومة الولايات المتحدة أرضًا لمنتزه يلوستون الوطني في أواخر القرن التاسع عشر ، جابت مئات الذئاب في GYE ، وكانت تتغذى بشكل أساسي على قطعان وفيرة من الأيائل والبيسون. خوفًا من تأثير الذئاب على تلك القطعان ، وكذلك الماشية المحلية ، عملت الحكومات على المستوى المحلي ومستوى الولاية والمستوى الفيدرالي على القضاء على الذئاب من GYE. قُتل آخر صغار الذئاب المتبقين في يلوستون عام 1924.

بدأ هذا سلسلة غذائية من أعلى إلى أسفل في النظام البيئي في يلوستون الكبرى. يصف الشلال الغذائي التغييرات في النظام البيئي بسبب إضافة أو إزالة حيوان مفترس. يصف الشلال الغذائي من أعلى إلى أسفل التغييرات التي تنتج عن إزالة نظام بيئي و rsquos أعلى مفترس. (يصف التسلسل الغذائي التصاعدي التغييرات التي تنتج عن إزالة منتج أو مستهلك أساسي.)

تفتقر إلى قمة المفترس ، انفجرت أعداد الأيائل في يلوستون. تنافست قطعان الأيائل على الموارد الغذائية ، ولم يكن للنباتات مثل الحشائش والنباتات والقصب الوقت أو الفضاء للنمو. أثر الرعي الجائر على مجموعات الأنواع الأخرى ، مثل الأسماك والقندس والطيور المغردة. تعتمد هذه الحيوانات على النباتات ومنتجاتها و mdashroots والزهور والخشب والبذور و [مدش] للبقاء على قيد الحياة.

كما تأثرت الجغرافيا الطبيعية للنظام البيئي في يلوستون الكبرى بفقدان الذئاب والإفراط في رعي الأيائل اللاحقة. تآكلت ضفاف التيار حيث فشلت نباتات الأراضي الرطبة في ترسيخ التربة والرواسب القيمة. ارتفعت درجات حرارة البحيرات والأنهار حيث فشلت الأشجار والشجيرات في توفير مناطق مظللة.

ابتداءً من التسعينيات ، بدأت الحكومة الأمريكية في إعادة إدخال الذئاب إلى النظام البيئي في يلوستون الكبرى. كانت النتائج جديرة بالملاحظة. تقلصت أعداد الأيائل ، وزادت ارتفاعات الصفصاف ، وتعافت أعداد القندس والطيور المغردة.

يمكن أن تكون الحيوانات العاشبة أيضًا من الأنواع الرئيسية. يساعد استهلاكهم للنباتات في التحكم في الجوانب الفيزيائية والبيولوجية للنظام البيئي.

في السافانا الأفريقية مثل سهول سيرينجيتي في تنزانيا ، تعتبر الأفيال من الأنواع الأساسية. تأكل الفيلة الشجيرات والأشجار الصغيرة ، مثل الأكاسيا ، التي تنمو على السافانا. حتى لو نمت شجرة الأكاسيا إلى ارتفاع متر أو أكثر ، فإن الأفيال قادرة على ضربها واقتلاعها. هذا السلوك الغذائي يحافظ على السافانا كأرض عشبية وليس غابة أو غابة.

مع الفيلة للسيطرة على عدد الأشجار ، تزدهر الأعشاب وتحافظ على حيوانات الرعي مثل الظباء والحيوانات البرية والحمر الوحشية. يمكن للحيوانات الصغيرة مثل الفئران والزبابة أن تحفر في التربة الدافئة والجافة في السافانا. تعتمد الحيوانات المفترسة مثل الأسود والضباع على السافانا في الفريسة.

المتعاونون في Keystone هم نوعان أو أكثر من الأنواع التي تشارك في تفاعلات متبادلة المنفعة. التغيير في نوع واحد من شأنه أن يؤثر على الآخر ، ويغير النظام البيئي بأكمله. غالبًا ما يكون المتعاونون في Keystone عبارة عن ملقحات ، مثل النحل. غالبًا ما تحافظ الملقحات على تدفق الجينات وانتشارها في جميع أنحاء النظم الإيكولوجية المنتشرة.

في الأراضي العشبية الخشبية في باتاغونيا (في الطرف الجنوبي من أمريكا الجنوبية) ، تعمل أنواع من الطيور الطنانة والنباتات المحلية معًا كأساس متبادل. تطورت الأشجار والشجيرات والنباتات المزهرة المحلية ليتم تلقيحها فقط سيفانويديس سيفانويديس، طائر طنان معروف باسم firecrown المدعومة باللون الأخضر. تلقيح أشجار النار المدعومة باللون الأخضر 20 ٪ من أنواع النباتات المحلية. في المقابل ، توفر هذه النباتات الرحيق السكرية الذي يشكل معظم حمية الطائر الطنان و rsquos.

ستنهار جيوب موطن باتاغونيا الحالي دون وجود أزهار نارية مدعومة باللون الأخضر ، لأن فائضها الوظيفي يكاد يكون صفرًا وقد تكيفت الملقحات الأخرى لتلقيح هذه النباتات.

كائنات أخرى حاسمة للنظم البيئية

بالإضافة إلى الأنواع الرئيسية ، هناك فئات أخرى من الكائنات الحية الحاسمة لبقاء أنظمتها البيئية.

غالبًا ما يتم الخلط بين الأنواع المظلية والأنواع الأساسية. يصف كلا المصطلحين نوعًا واحدًا تعتمد عليه العديد من الأنواع الأخرى. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين الأنواع المظلية والأنواع الأساسية في أن قيمة الأنواع المظلة مرتبطة بنطاق الأنواع الجغرافي الخاص بها.

الأنواع المظلة لها احتياجات كبيرة من الموائل ، وتؤثر متطلبات هذا الموطن على العديد من الأنواع الأخرى التي تعيش هناك. معظم الأنواع المظلية مهاجرة ، وقد يشمل مداها أنواعًا مختلفة من الموائل.

يمكن أن يكون تحديد الأنواع المظلة جانبًا مهمًا من جوانب الحفظ. غالبًا ما يكون الحد الأدنى من أنواع الأنواع المظلة هو الأساس لتحديد حجم المنطقة المحمية.

النمر السيبيري ، من الأنواع المهددة بالانقراض ، هو نوع مظلة يبلغ مداها أكثر من 1000 كيلومتر (620 ميل) في روسيا ورسكووس أقصى الشرق ، مع امتداد أراضيها إلى الصين وكوريا الشمالية. يشمل نطاق الأنواع أنظمة بيئية كثيفة الغابات في كل من المناطق الأحيائية المعتدلة والشمالية (شبه القطبية). تعيش مجموعات الغزلان والخنازير والموز تحت الثلوج و ldquoumbrella & rdquo من سلسلة النمر السيبيري.

تلعب الأنواع التأسيسية دورًا رئيسيًا في إنشاء أو الحفاظ على الموائل.

الشعاب المرجانية هي مثال رئيسي للأنواع الأساسية عبر العديد من الجزر في جنوب المحيط الهادئ. تنمو هذه الحيوانات الصغيرة كمستعمرة تضم الآلاف وحتى الملايين من الزوائد الفردية. تخلق الهياكل الخارجية الصخرية لهذه الأورام الحميدة هياكل هائلة حول الجزر: الشعاب المرجانية.

الشعاب المرجانية هي واحدة من أكثر النظم البيئية حيوية وتنوعًا بيولوجيًا على هذا الكوكب. العوالق المجهرية ، وكذلك القشريات والرخويات والإسفنج والأسماك والزواحف البحرية والثدييات ، كلها جزء من النظم البيئية الصحية للشعاب المرجانية.

تساهم النظم الإيكولوجية للشعاب المرجانية أيضًا في الجغرافيا البشرية للمنطقة. تتعرض الهياكل الخارجية للشعاب المرجانية ، التي ضربتها الأمواج والتيارات البحرية ، للتآكل البيولوجي. هذه الأجزاء المتآكلة من الشعاب المرجانية (جنبًا إلى جنب مع الأجزاء العظمية من الكائنات الحية مثل المنخربات والرخويات والقشريات) تخلق رمالًا ناعمة تُعرف بالرمل المرجاني. تعد شواطئ الرمال المرجانية من أشهر الوجهات السياحية في العالم.

مثل الأنواع الأساسية ، يساهم مهندسو النظام الإيكولوجي في الجغرافيا الطبيعية لموائلهم. يقوم مهندسو النظم البيئية بتعديل الموائل وإنشاءها وصيانتها.

يقوم مهندسو النظم البيئية بتعديل موائلهم من خلال علم الأحياء الخاص بهم أو عن طريق التغيير المادي للعوامل الحيوية وغير الحيوية في البيئة.

يقوم مهندسو التوليد الذاتي بتعديل بيئتهم عن طريق تعديل بيولوجيتهم الخاصة. الشعاب المرجانية والأشجار مهندسون ذاتي التولد. أثناء نموهم ، يصبحون جزءًا حيًا من البيئة ، ويوفرون الطعام والمأوى للكائنات الأخرى. (تستمر الهياكل الخارجية الصلبة التي تُترك مع موت الشعاب المرجانية في تحديد وتعديل النظام البيئي).

يغير المهندسون الخيفيون بيئتهم جسديًا من حالة إلى أخرى. القنادس هي مثال كلاسيكي للمهندسين الخيفيي المنشأ. تساعد القنادس في الحفاظ على النظم البيئية للغابات عن طريق ترقق الأشجار القديمة والسماح للشتلات الصغيرة بالنمو. يؤدي تحويل هذه الأشجار إلى أخشاب لبناء السدود إلى تغيير جذري في مروج وجداول الغابات ، وتحويلها إلى موائل في الأراضي الرطبة.

الأنواع الغازية غالبًا ما تكون مهندسي النظام الإيكولوجي. تفتقر هذه الأنواع المدخلة إلى الحيوانات المفترسة الطبيعية أو العوامل اللاأحيائية لتقييدها ، وتعديل البيئة الحالية بطرق تمنع نمو النظام البيئي المحلي.

Kudzu ، ما يسمى بـ & ldquovine الذي أكل الجنوب ، & rdquo هو نوع من النباتات الغازية التي غيرت بيئة جنوب شرق الولايات المتحدة. يتفوق كودزو بانتظام على الأنواع المحلية من حيث المساحة والمغذيات. نظرًا لأنه يزاحم الأنواع المحلية ، يحد كودزو من الملقحات والحشرات وأنواع الطيور التي تعيش في منطقة ما.

يصف مؤشر الأنواع كائنًا حساسًا جدًا للتغيرات البيئية في نظامه البيئي. تتأثر أنواع المؤشرات على الفور تقريبًا بالتغيرات التي تطرأ على النظام البيئي ويمكن أن تعطي إنذارًا مبكرًا بأن الموطن يعاني.

تظهر التغييرات المرتبطة بالتأثيرات الخارجية مثل تلوث المياه أو تلوث الهواء أو تغير المناخ أولاً في الأنواع المؤشر. لهذا السبب ، تُعرف أنواع المؤشر أحيانًا بأنواع ldquosentinel & ldquosentinel. & rdquo

في مصب & ldquonation & rsquos & rdquo لخليج تشيسابيك ، يعد المحار من الأنواع المؤشرة. المحار وذوات الصدفتين الأخرى عبارة عن مغذيات ترشيح ، مما يعني أنها تقوم بتصفية المياه أثناء تصريفها لجزيئات الطعام. يقوم المحار بترشيح العناصر الغذائية والرواسب والملوثات التي تدخل الخليج من خلال مصادر طبيعية أو بشرية المنشأ. تساعد أحواض المحار في حماية مصايد الأسماك والموائل الساحلية وحتى النظم البيئية القاعية. لذلك ، يتم استخدام صحة تجمعات المحار في تشيسابيك للإشارة إلى صحة النظام البيئي بأكمله.

تعمل الأنواع الرئيسية كرمز لموئل بيئي أو حركة أو حملة أو قضية. يمكن أن تكون تمائم للنظم البيئية بأكملها.

يعتمد تحديد النوع الرئيسي بشكل كبير على القيمة الاجتماعية والثقافية والاقتصادية للأنواع. غالبًا ما تكون & ldquocharismatic megafauna ، و rdquo و mdashlarge من الحيوانات ذات الجاذبية الشعبية نظرًا لمظهرها أو أهميتها الثقافية. قد تكون الأنواع الرئيسية أو لا تكون حجر الأساس أو الأنواع المؤشرة.

يمكن أن تكون الأنواع الرئيسية أحيانًا رموزًا لأفكار عامة حول الحفظ ، وليست ممثلة لأنظمة إيكولوجية معينة. ومع ذلك ، غالبًا ما ترتبط قضايا محددة بحيوان معين. وجدت حركة إنهاء صيد الفقمات في القطب الشمالي أنواعها الرئيسية في فقمة القيثارة اليافعة. الدببة القطبية هي الأنواع الرئيسية المرتبطة بتغير المناخ بلا منازع.

ربما يكون الباندا العملاق هو أكثر الأنواع الرئيسية شهرة. الباندا هي الرمز العالمي للأنواع المهددة بالانقراض وقيمة التربية الأسيرة.


قسم علم الأحياء

HGT بين بدائيات النوى هي ظاهرة دائمة لها تأثير عميق على تطور البكتيريا. ولعل أبرز مثال على ذلك هو ظهور وانتشار مقاومة المضادات الحيوية بين مسببات الأمراض البكتيرية البشرية على مدى العقود السبعة الماضية. من الواضح الآن أن اكتساب الجين من مصدر خارجي يمنح المقاومة هو الحل الأكثر شيوعًا الذي تتبناه البكتيريا للهروب من النشاط المضاد للميكروبات ، وليس الطفرة في الجين المقيم. Integrons هي أنظمة وراثية متخصصة تلتقط الجينات الوظيفية ، والمعروفة باسم أشرطة الجينات ، عن طريق إعادة التركيب الخاص بالموقع (الشكل 1) وهي الآلية الأساسية لالتقاط الجينات المقاومة للمضادات الحيوية ونشرها بين البكتيريا سالبة الجرام. تم تنظيم أكثر من 100 جين مختلف من الجينات المقاومة للمضادات الحيوية ، والتي تغطي معظم فئات مضادات الميكروبات المستخدمة حاليًا ، على هيئة أشرطة جينية في الإنتريونات. لقد ساهم تخزين هذه الكاسيتات في الإنتركونات بشكل كبير في المعضلة الحالية في علاج الأمراض المعدية ، حيث تم العثور على الإنتجرونات التي تحتوي على ما يصل إلى 8 أشرطة مقاومة في عزلات إكلينيكية متعددة المقاومة. يسهّل ارتباط الإنتغريتونات بعناصر الحمض النووي المتنقلة مثل الينقولات والبلازميدات عبورها عبر حدود النشوء والتطور ويزيد من تأثير الإنتغريونات على التطور البكتيري.

إن اكتشافنا لإصدارات ضخمة من الأسلاف تسمى الإنتجون الفائق (SI) في جينومات الأنواع البكتيرية المتنوعة (الشكل 2) قد وسعت دور الإنتجرونات في تطور الجينوم. تحتوي على أكثر من 200 شريط كاسيت ، تعتبر SIs الخاصة بـ Vibrionacea هي الأكبر التي تم تحديدها حتى الآن. على الرغم من أن الغالبية العظمى من شرائط الجينات SI ذات وظيفة غير معروفة ، إلا أن بعض الجينات التي تحملها ترتبط بالفوعة ومحددات مقاومة المضادات الحيوية المميزة في العزلات السريرية. علاوة على ذلك ، فقد أظهرنا أن العديد من أشرطة الجينات ترمز لوظائف تكيفية إضافية مثل السموم والإنزيمات المقيدة والإنزيمات الأيضية. يشير هذا إلى أن نشاط الإنترونات يسمح للبكتيريا بالتكيف بسرعة مع التغيرات البيئية عن طريق مسح الجينات الأجنبية التي قد تمنح البكتيريا في نهاية المطاف ميزة تكيفية. علم الأوبئة والتسبب في العدوى التي تسببها فيبريو الأنواع تختلف اختلافا كبيرا. يقوم مختبرنا بتوصيف SIs الخاصة بـ Vibrionaceae باستخدام مزيج من التسلسل ، والتحليل الكيميائي الحيوي في المختبر ، والمعالجة الوراثية في الجسم الحي ، ومجموعة الحمض النووي وتحليل التعبير. ستسمح لنا هذه الدراسات بالبدء في معالجة الأسئلة حول دور الأنظمة الدولية في تطور Vibrionaceae إلى كائنات بيئية بشرية قوية وناجحة. يجب أن تكشف مقارنة SIs من هذه الأنواع أيضًا عن كل من أشرطة الكاسيت الشائعة والفريدة التي قد تقدم أدلة حول وظيفتها المشتركة أو الفريدة في تكيف وتطور هذه العائلة البكتيرية.

علم البيئة

Vibrio vulnificus (الشكل 3) هي بكتيريا بحرية مسببة للأمراض لكل من الإنسان والحيوان. هذه البكتيريا شديدة التوغل ، وتسبب الإنتان الأولي والتهابات الجروح في جميع أنحاء العالم. يمكن أن يصل معدل وفيات المرضى المعرضين للإصابة بالتسمم الأولي إلى 75٪ ، وغالبًا ما تحدث الوفاة في غضون ساعات من دخول المستشفى. إنها وحدها مسؤولة عن 95 ٪ من جميع الوفيات المرتبطة بالمأكولات البحرية في الولايات المتحدة ، كما أنها تحمل أعلى معدل وفيات بين أي عامل من عوامل الأمراض التي تنقلها الأغذية. V. فولنيفيكوس تشكل أغشية حيوية على سطح وتستعمر العوالق والطحالب والأسماك والثعابين والبشر. كما أنه يعرض النمط الظاهري للرجوز وهذه المتغيرات تشكل أغشية حيوية أفضل وتكون أكثر مقاومة للضغوط البيئية من المتغيرات غير الوردية ، مما يشير إلى أن هذا النمط الظاهري يساهم في استمرار البكتيريا في النظم البيئية المائية. يمكن أن يوفر الفهم الأكبر لتكوين الأغشية الحيوية والبُسُطة نظرة ثاقبة على الأساليب لتقليل حمل Vibrio في مغذيات المرشح وعلى الأسطح الحيوية ، والتحكم في حدوث الأمراض الغازية. لقد ظهر مؤخرًا أن المرسال الثاني c-di-GMP (الشكل 4) ينظم مجموعة متنوعة من العمليات الخلوية المرتبطة بالانتقال بين أنماط الحياة العوالقية وأنماط الحياة اللاطئة في العديد من البكتيريا. تقوم السيكلازات بالديجوانيلات بتجميع جزيء الإشارة وتؤدي إلى تحلل الفوسفوديستيراز ويتم تنظيم نشاط هذه الإنزيمات بواسطة إشارات بيئية محددة. ترتبط بروتينات المستقبلات بـ c-di-GMP وتؤثر على الاستجابة الخلوية. بشكل عام ، تعمل التركيزات العالية داخل الخلايا من c-di-GMP على تعزيز تكوين الأغشية الحيوية والصلابة مع قمع الحركة والتعبير الجيني الضار. نحن نصنف كيف ينظم c-di-GMP ، بالإضافة إلى العوامل الأخرى ، أنماط البقاء على قيد الحياة في V. فولنيفيكوس. توصيف تكوين الأغشية الحيوية والنمط الظاهري للرجوز في V. فولنيفيكوس يجب أن يعزز فهمنا لكيفية بقاء البكتيريا في البيئة وكيف تتحول من كائن حي يسبح حر إلى محار مستعمر إلى غزو الأنسجة البشرية.


الانتماءات

قسم علوم البحار ، كلية العلوم ، جامعة البوليتكنيك في ماركي ، عبر بريشي بيانش ، 60131 أنكونا ، إيطاليا

روبرتو دانوفارو وأنطونيو ديل آنو وسينزيا كورينالديزي وأمبير ميركو ماجانيني

معهد العلوم البحرية ، جامعة نورث كارولينا في تشابل هيل ، 3431 شارع أرينديل ، مورهيد سيتي ، نورث كارولينا 28557 ، الولايات المتحدة الأمريكية

Université de la Méditerranée، Centre d'Océanologie de Marseille، UMR 6117-CNRS، Campus de Luminy، Case 901، 163 Avenue de Luminy، 13288 Marseille، Cedex 9، France

مجموعة علم البيئة الميكروبية والكيمياء الحيوية ، لابوراتوار دي أوسيانوجرافي دي فيلفرانش ، 06234 فيلفرانش سور مير ، فرنسا ، جامعة بيير وماري كوري - باريس 6 ، لابوراتوري دي أوكيانوغرافي دي فيلفرانش ، 06234 فيلفرانش سور مير ، فرنسا


محتوى الكربون.

يمكن تقدير كمية الكربون في بدائيات النوى من أعداد الخلايا في التربة والأنظمة المائية وتحت السطح. في التربة وتحت السطح ، يُفترض أن يكون الكربون الخلوي نصف الوزن الجاف. في التربة ، متوسط ​​الوزن الجاف لخلية بدائية النواة هو 2 × 10 13 جم أو 200 fg (18). وبالتالي ، فإن إجمالي الكربون الخلوي بدائية النواة في التربة هو 26 × 10 15 جم من C أو 26 Pg من C (الجدول 5). في باطن الأرض ، يوجد قياس واحد فقط لمتوسط ​​الوزن الجاف للخلايا ، وهو 172 fg للخلايا من طبقة المياه الجوفية الأرضية (36). تنتج هذه القيمة تقديرًا للكربون الخلوي بدائية النواة الأرضية من 22-215 Pg of C (الجدول 5). يمكن مقارنة تقدير السطح البحري ، 303 Pg of C (الجدول 5) ، بـ 56 Pg of C ، وهي القيمة التي حصل عليها Parkes وآخرون. (33). يرجع الاختلاف ، 5.4 ضعفًا ، جزئيًا إلى كيفية حساب تكاملات العمق. باركس وآخرون. (33) استخدم الاستقراء اللوغاريتمي بدلاً من المتوسطات الحسابية ، مما أدى إلى خفض عدد الخلايا المقدر بثلاثة أضعاف. وقدروا أيضًا كمية الكربون لكل خلية عند 65 fg من C بدلاً من 86 fg من C المستخدمة هنا. يحدث الفرق المتبقي لأن التقدير الحالي يعتمد جزئيًا على بيانات بحرية وأرضية إضافية.

عدد والكتلة الحيوية من بدائيات النوى في العالم

بالنسبة للأنظمة المائية ، كان متوسط ​​الكربون الخلوي وحجمه موضوع نقاش كبير ، وكان النطاق في متوسط ​​الكربون الخلوي المبلغ عنه هو 5-20 زغ من الكربون / الخلية (5 ، 17 ، 70-72). للحصول على تقدير 2.2 Pg من C (الجدول 5) ، تم افتراض أن متوسط ​​الكربون الخلوي لدائيات النوى الرسوبية (9) والعوالق (17 ، 70-72) هو 10 و 20 fg من C / الخلية ، على التوالي. إذا افترض أن متوسط ​​الكربون الخلوي هو 5 fg من C / خلية ، فإن الكمية الإجمالية للكربون الخلوي بدائية النواة ستكون 0.6 Pg من C.


وصف البرنامج

مختبرات موس لاندينج البحرية (MLML) في موس لاندينج ، كاليفورنيا ، تديرها جامعة ولاية كاليفورنيا على مدار السنة. يعمل هذا المرفق البحري كامتداد لسبع جامعات حكومية مشاركة (فريسنو ، هايوارد ، خليج مونتيري ، ساكرامنتو ، سان فرانسيسكو ، سان خوسيه ، ستانيسلاوس) ويقدم دورات دراسية بدوام كامل في علم الأحياء البحرية ، وعلم المحيطات ، والجيولوجيا البحرية ، والعلوم البحرية الأخرى.

التسجيل مفتوح للقسم العلوي المؤهلين بشكل مناسب وطلاب الدراسات العليا من كل من الكليات المشاركة. قد يتأهل الطلاب الجدد من خلال إجراءات التسجيل العادية في أحد الحرم الجامعية. بموافقة المستشارين الأكاديميين ، يمكن للطلاب تلبية جزء من متطلباتهم في العلوم البيولوجية من خلال الدورات المقدمة في Moss Landing Laboratories. يتم تقديم درجة الماجستير في العلوم البحرية كدرجة مشتركة بين الأقسام من خلال العلوم البيولوجية بالتعاون مع Moss Landing Marine Laboratories.


كيف تستفيد Monerans الكائنات الحية الأخرى

تثري البكتيريا التربة ، وهي مهمة جدًا في دورة النيتروجين ، وهو أمر ضروري لبقاء النباتات. كما أنها مفيدة لنا من حيث أهميتها في إنتاج بعض الأطعمة مثل الجبن والخل ، وتستخدم في إنتاج بعض المضادات الحيوية.

تلعب الميثانوجينات أيضًا دورًا مهمًا في حياتنا ، حيث يتم استخدامها في معالجة مياه الصرف الصحي. أخيرًا ، تدعم البكتيريا البدائية كمجموعة كاملة النظم البيئية في الموائل ذات الظروف القاسية ، نظرًا لأن العديد من الكائنات الحية تعتمد عليها كمصدر للغذاء.


الانتماءات

قسم الأحياء ، علم الأحياء الدقيقة ، جامعة كونستانس ، كونستانس ، ألمانيا

قسم الكيمياء ، التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي ، جامعة كونستانز ، كونستانس ، ألمانيا

كريستينا إيه ووكر وأنك فريميل وأمبير هيكو مولر

قسم الأحياء ، علم الأعصاب ، جامعة كونستانس ، كونستانس ، ألمانيا

كلوديا إيه أو ستويرمر وألكسندر رويتر

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

المؤلف المراسل


داستن دبليو كيمب

أنا أصلاً من ولاية ميسوري. خلال المدرسة الثانوية ، أتيحت لي الفرصة للسفر إلى أستراليا والغوص في الحاجز المرجاني العظيم. لقد انبهرت بوفرة الحيوانات والتفاعلات المعقدة التي تحدث. واصلت تطوير اهتمامي القوي بالبيولوجيا البحرية أثناء العمل الجامعي في جامعة تكساس إيه آند إيه بي إم في جالفيستون ، وقررت أنني أرغب في الحصول على وظيفة في دراسة النظم البيئية البحرية.

أثناء عملي في جامعة فلوريدا أتلانتيك ومعهد هاربور برانش لعلوم المحيطات ، بدأت العمل مع العلاقات التكافلية اللافقارية. تم تطوير هذا البحث بشكل أكبر خلال عملي للدكتوراه وما بعد الدكتوراه في جامعة جورجيا وجامعة ولاية بنسلفانيا حيث درست فسيولوجيا الشعاب المرجانية والتنوع الميكروبي من بدائيات النوى وحقيقيات النوى المرتبطة بالشعاب المرجانية وتأثيرات تغير المناخ على النظم البيئية للشعاب المرجانية. لقد عملت على الشعاب المرجانية في جميع أنحاء منطقة البحر الكاريبي والمحيط الهادئ واستمر في دراسة علم البيئة وعلم وظائف الأعضاء وتطور هذه النظم البيئية الهامة.

يدرس مختبري فيزيولوجيا اللافقاريات والعلاقات التكافلية التي يمكن أن يكون لها في النهاية تأثيرات على النظام البيئي. يستخدم بحثنا التقنيات الفسيولوجية والجزيئية لتحديد الأنماط البيئية المرتبطة باللافقاريات والطحالب البحرية. تركز المشاريع الحالية على ثلاثة محاور رئيسية:

  • علم وظائف الأعضاء وعلم البيئة اللافقاريات البحرية أثناء الاضطرابات البيئية ،
  • نقل الكربون والمغذيات في الكائنات البحرية
  • تنوع ووظيفة المتعايشين الميكروبيين.

علم بيئة اللافقاريات وعلم وظائف الأعضاء أثناء الاضطراب البيئي

أنا عالم أحياء تكاملي يدرس البيئة القريبة من الشاطئ وعلم وظائف الأعضاء الإيكولوجي. أسعى جاهداً لدفع فهمنا الأساسي للإيكولوجيا البحرية والتطور والتكافل بين اللافقاريات وشركائها من الميكروبات. لقد ركزت على تفكيك الآليات التي تسمح للكائنات البحرية بتحمل الاضطرابات البيئية وربما تؤدي إلى التأقلم والتكيف مع تغير المناخ العالمي. للتحقيق في السمات العضوية التي تؤدي إلى اختلال وظائف الأعضاء وعدم التوازن التكافلي ، أجريت تجارب ميدانية ومعالجات معملية تجمع بين الملاحظات البيئية والأساليب الجزيئية والفسيولوجية على اللافقاريات البحرية من فلوريدا ، وجزر الباهاما ، وبليز ، والمكسيك ، وكوراساو ، وبنما ، وجزر فيرجن ، والفلبين. وأستراليا وبالاو.

تحليل النظائر المستقرة

عند دمجها مع الدراسات الفسيولوجية ، تكون النظائر المستقرة ذات قيمة للتحقيق في الآثار الفسيولوجية المحتملة للتقسيم المتخصص والاضطراب البيئي. الاختلافات في قيم δ 13 درجة مئوية بين الأنسجة المرجانية والمتعايشين مع الطحالب تُشخص على نطاق واسع الكميات النسبية لعملية التمثيل الضوئي والتغذية غير المتجانسة التي تساهم في تجمع الكربون في الشعاب المرجانية. لقد قمت بتطوير بروتوكولات تجريبية بعناية باستخدام 13 درجة مئوية من مياه البحر المخصبة للتحقيق في امتصاص الكربون غير العضوي والنقل البيولوجي للكربون العضوي إلى ثلاث حجرات بيولوجية من الشعاب المرجانية التي تبني الشعاب المرجانية (Symbiodiniumوالأنسجة المضيفة وكربونات الكالسيوم3 إيداع).

يساهم التخصيب بالمغذيات (الناجم عن تلوث مياه الصرف الصحي) في انهيار النظم البيئية للشعاب المرجانية وقد ارتبط بتكاثر الطحالب وأمراض المرجان. تم استخدام نسب النظائر المستقرة N (15 N) بنجاح في دراسات النظام البيئي لرصد مصادر النيتروجين البشرية المنشأ. حتى الآن ، هناك القليل من التنظيمات الخاصة بمياه الصرف الصحي الناتجة عن السائحين ، لذلك تستخدم المنتجعات عادةً الحقن تحت الأرض في الخزان الجوفي الساحلي للتخلص من مياه الصرف الصحي. نشعر أن هذا الضغط الإضافي قد يشكل عواقب تنذر بالخطر على النظم البيئية للشعاب المرجانية المهددة بالفعل بشكل خطير من قبل العديد من الضغوطات البيئية (مثل تبييض المياه الدافئة ، وأمراض المرجان ، وإزالة الرعي ، وتحمض المحيطات).

تنوع المتعايشين الميكروبيين المرتبط باللافقاريات

Symbiodinium النيابة. متنوعة للغاية ويمكن أن تحدث في تعايش مع الرخويات ، والإسفنج ، والديدان المفلطحة ، والطلائعيات ، وبعض الأهداب ، والحيوانات اللعابية (بما في ذلك الشعاب المرجانية التي تبني الشعاب المرجانية). فهم البيئة وتطور Symbiodinium التنوع مهم للتنبؤ بقابلية المرجان البيئية للاضطراب.

تقوم الشعاب المرجانية باستقلاب السكريات البسيطة التي يتم توفيرها بواسطة Symbiodinium ويتم تحويلها إلى كربوهيدرات معقدة ودهون ويتم إطلاقها كمخاط خارجي. يخلق هذا المخاط طبقة "غنية بالكربون" بين الشعاب المرجانية والمياه المحيطة بها ، ويحتلها مئات الملايين من الميكروبات لكل سنتيمتر مربع. أظهرت الأبحاث التي تبحث في المجتمعات الميكروبية لطبقة المخاط المرجانية طبيعة خاصة بالأنواع للتجمعات الميكروبية المرجانية. علاوة على ذلك ، فقد تبين أن الاضطراب (الطبيعي أو التجريبي) للميكروبات المرتبطة بالمخاط يؤدي إلى موت الشعاب المرجانية. يفتقر المرجان إلى جهاز مناعة تكيفي ، وتلعب الجراثيم المرتبطة بالمخاط دورًا مهمًا في مناعة المرجان ومقاومة الأمراض. أنا مهتم بربط الروابط بين علم وظائف الأعضاء والبيئة والاضطراب البيئي الذي يؤثر على الجمعيات الميكروبية على مستويات وظيفية مختلفة.


شاهد الفيديو: لن تصدق ماذا يحدث داخل المدارس الجزائرية (قد 2022).