Wodorosty -Seaweed

Wodorost
Nieformalna grupa makroskopowych alg morskich
"Śmierczyk zębaty"
Fucus serratus
Klasyfikacja naukowa
Domena: Eukariota
Wodorosty można znaleźć w następujących grupach
Zdjęcie wodorostów z małymi spuchniętymi obszarami na końcu każdego liścia
Ascophyllum nodosum wystawiony na działanie słońca w Nowej Szkocji w Kanadzie
Zdjęcie oderwanego liścia wodorostów leżącego na piasku
Palce zmarłego ( Codium kruche ) u wybrzeży Massachusetts w Stanach Zjednoczonych
Zdjęcie wodorostów z końcówką unoszącą się na powierzchni
Szczyt lasu wodorostów w Otago w Nowej Zelandii

Wodorosty lub makroalgi odnoszą się do tysięcy gatunków makroskopowych , wielokomórkowych alg morskich . Termin obejmuje niektóre rodzaje makroglonów Rhodophyta (czerwone), Phaeophyta (brązowe) i Chlorophyta (zielone). Gatunki wodorostów, takie jak wodorosty morskie, zapewniają podstawowe siedlisko lęgowe dla rybołówstwa i innych gatunków morskich, a tym samym chronią źródła pożywienia; inne gatunki, takie jak glony planktonowe , odgrywają istotną rolę w wychwytywaniu węgla , wytwarzając co najmniej 50% tlenu na Ziemi.

Naturalne ekosystemy wodorostów są czasami zagrożone działalnością człowieka. Na przykład mechaniczne pogłębianie wodorostów niszczy zasoby i zależne łowiska. Inne siły również zagrażają niektórym ekosystemom wodorostów; wyniszczająca choroba drapieżników purpurowych jeżowców doprowadziła do gwałtownego wzrostu populacji jeżowców, który zniszczył duże obszary leśne wodorostów u wybrzeży Kalifornii.

Ludzie mają długą historię uprawy wodorostów na ich użytek. W ostatnich latach uprawa wodorostów morskich stała się globalną praktyką rolniczą, dostarczającą żywność, materiał źródłowy do różnych zastosowań chemicznych (takich jak karagenina ), pasze dla bydła i nawozy. Ze względu na ich znaczenie w ekologii morskiej i absorpcji dwutlenku węgla, ostatnio zwrócono uwagę na uprawę wodorostów morskich jako potencjalnej strategii łagodzenia zmian klimatu w zakresie biosekwestracji dwutlenku węgla , wraz z innymi korzyściami, takimi jak zmniejszenie zanieczyszczenia składnikami odżywczymi , zwiększenie siedlisk dla przybrzeżnych gatunków wodnych i zmniejszenie lokalne zakwaszenie oceanów . Raport specjalny IPCC na temat oceanu i kriosfery w zmieniającym się klimacie zaleca „dalszą uwagę badawczą” jako taktykę łagodzenia.

Taksonomia

„Wodorost” nie ma formalnej definicji, ale wodorosty generalnie żyją w oceanie i są widoczne gołym okiem. Termin ten odnosi się zarówno do roślin kwitnących zanurzonych w oceanie, takich jak trawa morska, jak i większych alg morskich. Generalnie jest to jedna z kilku grup glonów wielokomórkowych : czerwonych , zielonych i brązowych . Brakuje im wspólnego wielokomórkowego przodka, tworząc grupę polifiletyczną . Ponadto w literaturze dotyczącej wodorostów od czasu do czasu uwzględnia się niebieskozielone algi ( cyjanobakterie ).

Liczba gatunków wodorostów jest wciąż dyskutowana wśród naukowców, ale najprawdopodobniej istnieje kilka tysięcy gatunków wodorostów.

Generał

Claudea elegans tetrasporangia

W poniższej tabeli wymieniono bardzo nieliczne przykładowe rodzaje wodorostów.

Rodzaj
Gromada alg
Uwagi
Caulerpa Caulerpa prolifera.JPG Zielony Zanurzony
Morszczyn Fucus serratus2.jpg brązowy W strefach pływów na skalistych wybrzeżach
Gracilaria Gracilaria2.JPG Czerwony Uprawiane na żywność
Laminaria Laminaria hiperborea - Köhler-s Medizinal-Pflanzen-214.jpg brązowy Znany również jako wodorosty morskie
8–30 m pod wodą
uprawiane na żywność
Makrocysty Giantkelp2 300.jpg brązowy Olbrzymie wodorosty
tworzące pływające zadaszenia
Monostroma wodorosty-farmer.JPG Zielony
Porfira Porphyra yezoensis.jpg Czerwony Strefy pływów w klimacie umiarkowanym
Uprawiane na żywność
Sargassum Sargassum chwasty zbliżenie.jpg brązowy Pelagiczne, zwłaszcza na Morzu Sargassowym

Anatomia

Wygląd wodorostów przypomina niezdrewniałe rośliny lądowe . Jego anatomia obejmuje:

  • Plecha : ciało alg
    • Blaszka lub ostrze: spłaszczona struktura przypominająca nieco liść
      • Sorus : skupisko zarodników
      • pneumatocysta , pęcherz powietrzny: na ostrzu organ wspomagający flotację
      • Kelp , float: organ wspomagający unoszenie się między blaszką a trzonem
    • Trzpień : struktura przypominająca łodygę, może być nieobecny
    • Holdfast : podstawowa struktura zapewniająca przyczepność do podłoża
      • Haptera : palcowe przedłużenie docisku, który zakotwicza się w podłożu bentosowym

Trzon i ostrze są wspólnie określane jako liść .

Ekologia

Wodorosty pokrywają to skaliste dno morskie na wschodnim wybrzeżu Australii

W ekologii wodorostów dominują dwa wymagania środowiskowe . Są to woda morska (lub przynajmniej słonawa ) i światło wystarczające do podtrzymania fotosyntezy . Innym powszechnym wymogiem jest punkt zaczepienia, dlatego wodorosty najczęściej zasiedlają strefę litoralu (wody przybrzeżne) i w obrębie tej strefy na skalistych wybrzeżach częściej niż na piasku lub żwirze. Ponadto istnieje kilka rodzajów (np. Sargassum i Gracilaria ), które nie żyją przytwierdzone do dna morskiego, ale pływają swobodnie.

Wodorosty zajmują różne nisze ekologiczne. Na powierzchni są one zwilżane jedynie przez szczyty morskiego rozprysku, podczas gdy niektóre gatunki mogą przyczepiać się do podłoża na głębokości kilku metrów. Na niektórych obszarach kolonie wodorostów przybrzeżnych mogą rozciągać się na wiele mil w głąb morza. Najgłębsze żyjące wodorosty to niektóre gatunki krasnorostów . Inni przystosowali się do życia w pływowych basenach skalnych . W tym środowisku wodorosty muszą wytrzymać gwałtowne zmiany temperatury i zasolenia oraz sporadyczne wysychanie.

Wykazano, że makroalgi i detrytus makroglonów są ważnym źródłem pożywienia dla organizmów bentosowych, ponieważ makroalgi zrzucają stare liście . Te liście makroglonów są zwykle wykorzystywane przez bentos w strefie pływów blisko brzegu. Alternatywnie, pneumatocysty (pęcherzyki wypełnione gazem) mogą utrzymywać plechy makroglonów na powierzchni, które są przenoszone przez wiatr i prądy z wybrzeża do głębokich oceanów. Wykazano, że organizmy bentosowe również na kilku 100 m mają tendencję do wykorzystywania tych pozostałości makroglonów.

Ponieważ makroalgi pochłaniają dwutlenek węgla i uwalniają tlen w procesie fotosyntezy , ich liście mogą również przyczyniać się do sekwestracji węgla w oceanie, gdy liście makroglonów dryfują od brzegu do głębokich basenów oceanicznych i opadają na dno morskie bez remineralizacji przez organizmy. Znaczenie tego procesu dla składowania błękitnego węgla jest obecnie dyskutowane wśród naukowców.

Ekspansja biogeograficzna

Obecnie wiele wektorów — np. transport na kadłubach statków, wymiana między hodowcami skorupiaków, globalne ocieplenie, otwieranie kanałów transoceanicznych — łączy się w celu usprawnienia przenoszenia egzotycznych wodorostów do nowych środowisk. Od czasu przebicia Kanału Sueskiego sytuacja jest szczególnie dotkliwa na Morzu Śródziemnym, „gorącym punkcie morskiej bioróżnorodności”, który obecnie rejestruje ponad 120 nowo wprowadzonych gatunków wodorostów – najwięcej na świecie.

Produkcja

Według stanu na 2018 r. 10 największych krajów wyprodukowało 96% światowej sumy 2 165 675 ton metrycznych.

Produkcja wodorostów
Kraj ton metrycznych
rocznie ('000),
hodowlane+dzikie
Chiny 699
Francja 617
Zjednoczone Królestwo 205
Japonia 123
Chile 109
Filipiny 96
Korea Północna 71
Korea Południowa 67
Indonezja 47
Norwegia 41

Rolnictwo

Hodowla wodorostów lub wodorostów to praktyka uprawy i zbierania wodorostów. W najprostszej formie polega na zarządzaniu partiami naturalnie znalezionymi. W swojej najbardziej zaawansowanej formie polega na pełnej kontroli cyklu życiowego glonów .

Siedem najczęściej uprawianych taksonów wodorostów morskich to Eucheuma spp., Kappaphycus alvarezii , Gracilaria spp., Saccharina japonica , Undaria pinnatifida , Pyropia spp. i Sargassum fusiforme . Eucheuma i K. alvarezii są hodowane dla karageniny ( środka żelującego ); Gracilaria jest hodowana na agar ; podczas gdy reszta jest hodowana na żywność. Największe kraje produkujące wodorosty to Chiny, Indonezja i Filipiny. Inni ważni producenci to Korea Południowa, Korea Północna, Japonia, Malezja i Zanzibar ( Tanzania ). Hodowla wodorostów była często rozwijana jako alternatywa dla poprawy warunków ekonomicznych i zmniejszenia presji połowowej i nadmiernie eksploatowanych połowów.

Globalna produkcja hodowlanych roślin wodnych, w przeważającej mierze zdominowana przez wodorosty morskie, wzrosła z 13,5 × 106 t ( 13  300 000 długich ton; 14 900 000 krótkich ton) w 1995 r. do nieco ponad 30 × 106 t  (30 000 000 długich ton; 33 000 000 krótkich ton) w 2016 r. W 2014 r. wodorosty morskie stanowiły 27% całej akwakultury morskiej . Hodowla wodorostów jest uprawą ujemną pod względem emisji dwutlenku węgla , o dużym potencjale łagodzenia zmiany klimatu . Raport specjalny IPCC na temat oceanu i kriosfery w zmieniającym się klimacie zaleca „dalszą uwagę badawczą” jako taktykę łagodzenia.^^

Zastosowania

Wodorosty mają wiele zastosowań, do których są hodowane lub uprawiane na paszę.

Żywność

Wodorosty są spożywane na całym świecie, szczególnie w Azji Wschodniej , np. Japonii , Chinach , Korei , Tajwanie i Azji Południowo-Wschodniej , np. Brunei , Singapurze , Tajlandii , Birmie , Kambodży , Wietnamie , Indonezji , Filipinach i Malezji , a także na południu Afryka , Belize , Peru , Chile , Canadian Maritimes , Skandynawia , południowo - zachodnia Anglia , Irlandia , Walia , Hawaje i Kalifornia oraz Szkocja .

Gim (김, Korea), nori (海苔, Japonia) i zicai (紫菜, Chiny) to arkusze suszonej porfiry używane w zupach, sushi lub onigiri (kulki ryżowe). Chondrus crispus („mech irlandzki” lub mech karagenowy ) jest stosowany w dodatkach do żywności, wraz z wodorostami kappaphycus i gigartinoid . Porfira jest używana w Walii do robienia laverbread (czasami z mąki owsianej ). W północnym Belize wodorosty miesza się z mlekiem , gałką muszkatołową , cynamonem i wanilią , tworząc „ dulce ” („słodkie”).

Alginian , agar i karagenina to galaretowate produkty z wodorostów, znane wspólnie jako hydrokoloidy lub fikokoloidy . Hydrokoloidy to dodatki do żywności. Przemysł spożywczy wykorzystuje ich właściwości żelujące, zatrzymujące wodę, emulgujące i inne właściwości fizyczne. Agar jest stosowany w żywności, takiej jak wyroby cukiernicze, produkty mięsne i drobiowe, desery i napoje oraz żywność formowana. Karagenina jest stosowana w dressingach do sałatek i sosach, żywności dietetycznej oraz jako konserwant w mięsie i rybach, produktach mlecznych i wypiekach.

Medycyna i zioła

Zdjęcie skał pokrytych wysuszoną materią roślinną
Skały pokryte wodorostami w Wielkiej Brytanii
Zdjęcie pomostu skalnego pokrytego wodorostami
Wodorosty na skałach na Long Island

Alginiany są stosowane w opatrunkach na rany (patrz opatrunek alginianowy ) oraz w formach dentystycznych. W mikrobiologii jako podłoże hodowlane stosuje się agar . Karageny, alginiany i agarozy wraz z innymi polisacharydami makroglonów mają zastosowanie w biomedycynie . Delisea pulchra może zakłócać kolonizację bakterii. Siarczanowane sacharydy z czerwonych i zielonych alg hamują niektóre wirusy otoczone DNA i RNA .

Ekstrakt z wodorostów jest stosowany w niektórych tabletkach odchudzających. Inne pigułki z wodorostów wykorzystują ten sam efekt, co opaska żołądkowa , rozszerzając się w żołądku, aby żołądek był pełniejszy.

Zmiana klimatu

„Zalesianie oceanów” to propozycja hodowli wodorostów w celu usunięcia węgla. Po zbiorze wodorosty rozkładają się na biogaz (60% metan i 40% dwutlenek węgla ) w beztlenowej komorze fermentacyjnej . Metan może być wykorzystany jako biopaliwo, natomiast dwutlenek węgla może być przechowywany, aby chronić go przed atmosferą Wodorosty rosną szybko i nie zajmują miejsca na lądzie Zalesianie 9% oceanu może pochłaniać 53 miliardy ton dwutlenku węgla rocznie (roczna emisja wynosi około 40 miliardów ton).

Podejście to wymaga wydajnych technik uprawy i zbioru, wydajnej separacji gazów oraz wychwytywania i składowania dwutlenku węgla . Agencja ds. Zaawansowanych Projektów Badawczych ds. Energii prowadzi program o wartości 22 milionów dolarów o nazwie Macroalgae Research Inspiring Novel Energy Resources (MARINER) wspierający innowacje, które mogą wspomóc przemysł wodorostów.

Inne zastosowania

Inne wodorosty mogą być używane jako nawóz , kompost do kształtowania krajobrazu lub do zwalczania erozji plaży poprzez zakopywanie na wydmach plażowych.

Wodorosty morskie są rozważane jako potencjalne źródło bioetanolu .

Wodorosty są podnoszone z górnej części płuczki/kultywatora alg, w celu wyrzucenia lub wykorzystania jako żywność, nawóz lub środek do pielęgnacji skóry

Alginiany są wykorzystywane w produktach przemysłowych, takich jak powłoki papieru, kleje, barwniki, żele, materiały wybuchowe oraz w procesach takich jak zaklejanie papieru, drukowanie tekstyliów, hydromulczowanie i wiercenie. Wodorosty to składnik past do zębów, kosmetyków i farb. Do produkcji bioprzędzy (tekstylnej) wykorzystuje się wodorosty.

Kilka z tych zasobów można pozyskać z wodorostów poprzez biorafinację .

Zbieranie wodorostów to proces zbierania, suszenia i tłoczenia wodorostów. Była to popularna rozrywka w epoce wiktoriańskiej i do dziś pozostaje hobby. W niektórych krajach rozwijających się wodorosty są zbierane codziennie, aby wspierać społeczności.

Kobiety w Tanzanii uprawiają „Mwani” (wodorosty w języku suahili). Farmy składają się z małych patyczków w równych rzędach w ciepłej, płytkiej wodzie. Po zebraniu wodorostów wykorzystuje się je do wielu celów: żywności, kosmetyków, tkanin itp.

Wodorosty są czasami używane do budowy dachów domów na Læsø w Danii

Wodorosty morskie są wykorzystywane jako pasza dla zwierząt. Od dawna są wypasane przez owce, konie i bydło w Europie Północnej. Są cenione do produkcji ryb. Dodanie wodorostów do paszy dla zwierząt gospodarskich może znacznie zmniejszyć emisje metanu z bydła.

Zagrożenia dla zdrowia

Gnijące wodorosty są silnym źródłem siarkowodoru , wysoce toksycznego gazu, i zostały zamieszane w niektóre przypadki pozornego zatrucia siarkowodorem. Może powodować wymioty i biegunkę.

Tak zwane „kłucie wodorostów” Microcoleus lyngbyaceus to nitkowate cyjanobakterie , które zawierają toksyny, w tym lyngbyatoksynę-a i debromoaplysiatoxin . Bezpośredni kontakt ze skórą może powodować zapalenie skóry spowodowane wodorostami , charakteryzujące się bolesnymi, piekącymi zmianami, które utrzymują się przez kilka dni.

Zagrożenia

Choroba bakteryjna lód lód infekuje Kappaphycus (czerwone wodorosty), zmieniając jego gałęzie na biało. Choroba spowodowała duże straty w plonach na Filipinach, w Tanzanii i Mozambiku.

Jałowe jeżowce zastąpiły lasy wodorostów na wielu obszarach. Są „prawie odporni na głód”. Żywotność może przekraczać 50 lat. Pod wpływem głodu powiększają się ich szczęki i zęby, tworzą „fronty” i zbiorowo polują na pożywienie.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki