الدياتومات: الخصائص والتغذية والتكاثر - مادة الاحياء - 2026

و الدياتومات (المشطورة) هي مجموعة من الطحالب، وخاصة المياه وحيدة الخلية. يمكن أن تكون حرة (مثل بلانتونيك) أو تشكل مستعمرات (مثل تلك التي تشكل جزءًا من القاع). وهي تتميز بالتوزيع العالمي. وهذا يعني أنه يمكن العثور عليها في جميع أنحاء الكوكب.

جنبا إلى جنب مع مجموعات أخرى من الطحالب الدقيقة ، فهي جزء من النتوءات الكبيرة للعوالق النباتية الموجودة في المياه الاستوائية وشبه الاستوائية والقطب الشمالي والقطب الجنوبي. تعود أصولهم إلى العصر الجوراسي ، وهم يمثلون اليوم واحدة من أكبر مجموعات الطحالب الدقيقة المعروفة للإنسان ، مع أكثر من مائة ألف نوع موصوف بين الكائنات الحية والمنقرضة.

تنوع الدياتوم. مأخوذة وتحرير من: Wipeter، from Wikimedia Commons.

من الناحية البيئية ، فهي جزء مهم من الشبكات الغذائية للعديد من النظم البيولوجية. تعتبر ترسيبات الدياتوم مصدرًا مهمًا جدًا للمواد العضوية المتراكمة في قاع البحر.

بعد عمليات طويلة من الترسيب وضغط المواد العضوية وملايين السنين ، أصبحت هذه الرواسب الزيت الذي يحرك الكثير من حضارتنا الحالية.

في العصور القديمة ، غطى البحر مناطق الأرض التي ظهرت حاليًا ؛ بقيت الرواسب الدياتومية في بعض هذه المناطق ، والتي تعرف باسم التراب الدياتومي. تراب الدياتومي له استخدامات متعددة في صناعة المواد الغذائية والبناء وحتى المستحضرات الصيدلانية.

مميزات

هم كائنات حقيقية النواة وكائنات ضوئية ، مع مرحلة خلية ثنائية الصبغيات. جميع أنواع هذه الطحالب الدقيقة أحادية الخلية ، ولها أشكال تعيش بحرية. في بعض الحالات تشكل مستعمرات (كروية) وسلاسل طويلة ومراوح وحلزونات.

السمة الأساسية للدياتومات هي أن لديهم فروستول. إن frustule عبارة عن جدار خلوي يتكون أساسًا من السيليكا التي تحيط بالخلية في هيكل مشابه لطبق أو طبق بتري.

يُطلق على الجزء العلوي من هذه الكبسولة اسم الاسم المستعار ، ويسمى الجزء السفلي بالرهن العقاري. تختلف Frustules في الزخرفة ، اعتمادًا على الأنواع.

شكل

شكل الدياتومات متغير وله أهمية تصنيفية. بعضها من التناظر المشع (مركزي) والبعض الآخر يمكن أن يكون له أشكال مختلفة ، لكنها دائمًا متناظرة ثنائية الأطراف (بينال).

تنتشر الدياتومات على نطاق واسع في جميع أنحاء المسطحات المائية للكوكب. هم في الأساس البحرية. ومع ذلك ، تم العثور على بعض الأنواع في أجسام المياه العذبة والبرك والبيئات الرطبة.

هذه الكائنات ذاتية التغذية تقدم الكلوروفيل أ ، سي 1 ، سي 2 ، ولها أصباغ مثل دياتوكسانثين ، ديادينوكسانثين ، بيتا كاروتين وفوكوكسانثين. توفر لهم هذه الأصباغ لونًا ذهبيًا يسمح لهم بالتقاط أشعة الشمس بشكل أفضل.

التصنيف والتصنيف

حاليًا ، الترتيب التصنيفي للدياتومات مثير للجدل وخاضع للمراجعة. يضع معظم علماء التصنيف وعلماء التصنيف هذه المجموعة الكبيرة من الطحالب الدقيقة داخل قسم Heterokontophyta (أحيانًا باسم Bacillariophyta). يصنفها باحثون آخرون على أنها شعبة وحتى تصنيفات أعلى.

التصنيف التقليدي

وفقًا للترتيب التصنيفي الكلاسيكي ، توجد الدياتومات في فئة Bacillariophyceae (وتسمى أيضًا Diatomophyceae). تنقسم هذه الفئة إلى رتبتين: المركزية و Pennales.

سينترال

هم الدياتومات التي يعطيها فروستول التماثل الشعاعي. بعض الأنواع لها زخرفة شائكة وليس بها شق يسمى الرفاء على سطحها.

يتكون هذا الطلب من فرعين على الأقل (حسب المؤلف) وخمس عائلات على الأقل. هم في الأساس البحرية. ومع ذلك ، هناك ممثلون عن هؤلاء في مسطحات المياه العذبة.

الدياتوم المركزي. مأخوذة وتحرير من ديريك كيتس من جوهانسبرج ، جنوب إفريقيا ، عبر ويكيميديا ​​كومنز.

بيناليس

هذه الدياتومات لها شكل مستطيل ، بيضاوي و / أو خطي ، مع تناظر ثنائي القطب. لديهم زخارف متناثرة تشبه السطور وبعضها لها رف على طول المحور الطولي.

اعتمادًا على عالم التصنيف ، يتكون هذا الترتيب من رتبتين فرعيتين على الأقل وسبع عائلات. معظمها من المياه العذبة ، على الرغم من وصف الأنواع أيضًا في البيئات البحرية.

الترتيب الأخير

ما سبق هو التصنيف التصنيفي الكلاسيكي وترتيب أوامر المشطورة ؛ إنها الطريقة الأكثر استخدامًا للتمييز بينها. ومع ذلك ، فقد ظهرت العديد من الترتيبات التصنيفية بمرور الوقت.

في التسعينيات ، ساهم علماء Round & Crawford في تصنيف تصنيفي جديد يتكون من 3 فئات: Coscinodiscophyceae و Bacillariophyceae و Fragilariophyceae.

Coscinodiscophyceae

في السابق كانوا جزءًا من دياتومات النظام المركزي. في الوقت الحاضر يتم تمثيل هذه الفئة بما لا يقل عن 22 طلبًا و 1174 نوعًا.

العصوية

هم دياتومات التناظر الثنائي مع الرفاء. أعضاء هذه الفئة كانوا يشكلون في السابق ترتيب Pennales.

في وقت لاحق تم تقسيمهم إلى دياتومات مع الرفاعة وبدون رفاء (بطريقة عامة جدا). من المعروف أن هذه الفئة من الطحالب الدقيقة يتم تمثيلها بـ 11 رتبة وحوالي 12 ألف نوع.

Fragilariophyceae

إنها فئة من الدياتومات التي كان أعضاؤها سابقًا أيضًا جزءًا من رتبة Pennales. هذه الطحالب الدقيقة لها تناظر ثنائي ولكنها لا تقدم رقة. ويتم تمثيلهم بـ 12 رتبة وحوالي 898 نوعًا.

لا يعتبر بعض علماء التصنيف هذا التصنيف صالحًا ويضعون Fragilariophyceae كفئة فرعية ضمن فئة Bacillariophyceae.

التغذية

الدياتومات هي كائنات حية ضوئية: فهي تستخدم الطاقة الضوئية (الشمسية) لتحويلها إلى مركبات عضوية. هذه المركبات العضوية ضرورية لتلبية احتياجاتك البيولوجية والتمثيل الغذائي.

لتجميع هذه المركبات العضوية ، تتطلب الدياتومات مغذيات ؛ هذه العناصر الغذائية هي أساسا النيتروجين والفوسفور والسيليكون. يعمل هذا العنصر الأخير كمغذٍ مقيد ، حيث إنه مطلوب لتشكيل الحشوة.

بالنسبة لعملية التمثيل الضوئي ، تستخدم هذه الكائنات الدقيقة أصباغ مثل الكلوروفيل والكاروتينيود.

الكلوروفيل

الكلوروفيل هو صبغة خضراء تعمل بالضوء توجد في البلاستيدات الخضراء. يُعرف نوعان فقط في الدياتومات: الكلوروفيل أ (كلوروفيل أ) والكلوروفيل ج (كلوروفيل ج).

Chl a لها مشاركة أساسية في عملية التمثيل الضوئي ؛ بدلا من ذلك ، Chl c هو صبغة ملحقة. أكثر أنواع الكلوريد متعدد الكلور شيوعًا في الدياتومات هي c1 و c2.

الكاروتينات

الكاروتينات هي مجموعة أصباغ تنتمي إلى عائلة الأيزوبرينويدات. في الدياتومات ، تم تحديد ما لا يقل عن سبعة أنواع من الكاروتينات.

مثل الكلوروفيل ، فهي تساعد الدياتومات على التقاط الضوء لتحويله إلى مركبات عضوية غذائية للخلية.

التكاثر

تتكاثر الدياتومات اللاجنسي والجنس ، من خلال عمليات الانقسام والانقسام الاختزالي على التوالي.

عديم الجنس

تخضع كل خلية جذعية لعملية انقسام انقسامي. نتيجة للانقسام الفتيلي ، يتم تكرار المادة الوراثية ونواة الخلية والسيتوبلازم ، من أجل إنتاج خليتين ابنتيتين متطابقتين مع الخلية الأم.

تأخذ كل خلية تم إنشاؤها حديثًا نشرة من الخلية الجذعية ، ثم تبني أو تشكل رهنًا خاصًا بها. يمكن أن تحدث هذه العملية التناسلية بين مرة وثماني مرات في فترة 24 ساعة ، حسب النوع.

بما أن كل خلية ابنة ستشكل رهنًا عقاريًا جديدًا ، فإن تلك التي ورثت رهن الأم ستكون أصغر من أختها. مع تكرار عملية الانقسام الفتيلي ، يكون الانخفاض في الخلايا الوليدة تدريجيًا حتى يتم الوصول إلى الحد الأدنى المستدام.

جنسي

تتكون عملية التكاثر الجنسي للخلية من تقسيم خلية ثنائية الصبغيات (بمجموعتين من الكروموسومات) إلى خلايا أحادية العدد. تحتوي خلايا Haploid على نصف التركيب الجيني للخلية السلفية.

بمجرد أن تصل الدياتومات المتكاثرة لاجنسيًا إلى الحجم الأدنى ، يبدأ نوع من التكاثر الجنسي يسبقه الانقسام الاختزالي. يؤدي هذا الانقسام الاختزالي إلى ظهور الأمشاج أحادية العدد والعارية أو الحمضية ؛ تندمج الأمشاج لتشكيل جراثيم تسمى auxospores.

تسمح Auxospores للدياتومات باستعادة ثنائية الصبغيات والحجم الأقصى للأنواع. كما أنها تسمح للدياتومات بالبقاء على قيد الحياة في أوقات الظروف البيئية القاسية.

هذه الأبواغ شديدة المقاومة ، ولن تنمو وتشكل فقاعاتها إلا عندما تكون الظروف مواتية.

علم البيئة

للدياتومات جدار خلوي غني بأكسيد السيليكون ، المعروف باسم السيليكا. نتيجة لهذا ، فإن نموهم محدود بسبب توفر هذا المركب في البيئات التي يتطورون فيها.

كما ذكر أعلاه ، فإن هذه الطحالب الدقيقة عالمية في التوزيع. وهي موجودة في المسطحات المائية العذبة والبحرية وحتى في البيئات ذات توافر المياه المنخفضة أو بدرجة معينة من الرطوبة.

في عمود الماء ، يسكنون بشكل أساسي منطقة السطح (المياه المفتوحة) ، وتشكل بعض الأنواع مستعمرات وتسكن الركائز القاعية.

مجموعات الدياتوم عمومًا ليست ذات حجم ثابت: تختلف أعدادها بشكل كبير مع بعض التواتر. يرتبط هذا التواتر بتوافر العناصر الغذائية ، ويعتمد أيضًا على عوامل فيزيائية كيميائية أخرى ، مثل الأس الهيدروجيني والملوحة والرياح والضوء ، من بين عوامل أخرى.

المزهرة

عندما تكون الظروف مثالية لتطور ونمو الدياتومات ، تحدث ظاهرة تسمى الإزهار أو التفتح.

أثناء صعود المياه إلى السطح ، يمكن أن تهيمن مجموعات الدياتوم على البنية المجتمعية للعوالق النباتية ، وتشارك بعض الأنواع في تكاثر الطحالب الضارة أو المد الأحمر.

الدياتومات قادرة على إنتاج مواد ضارة ، بما في ذلك حمض الدومويك. يمكن أن تتراكم هذه السموم في سلاسل الغذاء ويمكن أن تؤثر في النهاية على البشر. يمكن أن يسبب التسمم البشري الإغماء ومشاكل في الذاكرة إلى الغيبوبة أو حتى الموت.

يُعتقد أن هناك أكثر من 100000 نوع من الدياتومات (يعتقد بعض المؤلفين أن هناك أكثر من 200000) بين الأحياء (أكثر من 20000) والانقراض.

يساهم سكانها بنحو 45 ٪ من الإنتاج الأولي للمحيطات. وبالمثل ، فإن هذه الكائنات الحية الدقيقة ضرورية في دورة السيليكون المحيطية بسبب محتواها من السيليكا في فروستول.

التطبيقات

علم الحفريات القديمة

يجعل مكون السيليكا في فروستول من الدياتومات أهمية كبيرة في علم الحفريات. تحتل هذه الطحالب الدقيقة بيئات محددة ومتنوعة للغاية منذ العصر الطباشيري تقريبًا.

تساعد أحافير هذه الطحالب العلماء على إعادة بناء التوزيع الجغرافي للبحار والقارات عبر العصور الجيولوجية.

علم الطبقية الحيوية

تسمح أحافير الدياتوم الموجودة في الرواسب البحرية للباحثين بفهم التغيرات البيئية المختلفة التي حدثت منذ عصور ما قبل التاريخ وحتى يومنا هذا.

تسمح هذه الأحافير بتحديد أعمار نسبية للطبقات التي توجد فيها وتعمل أيضًا على ربط طبقات المواقع المختلفة.

الأرض دياتومي

يُعرف التراب الدياتومي بأنه رواسب كبيرة من الطحالب الدقيقة المتحجرة التي توجد بشكل أساسي على الأرض. وأهم رواسب هذه الأراضي في ليبيا وأيرلندا والدنمارك.

ويسمى أيضًا الدياتومايت ، وهي مادة غنية بالسيليكا والمعادن والعناصر النزرة ، ولها استخدامات متعددة. ومن أبرز الاستخدامات ما يلي:

الزراعة

يتم استخدامه كمبيد حشري في المحاصيل ؛ ينتشر على النباتات كنوع من واقي الشمس. كما أنها تستخدم على نطاق واسع كسماد.

تربية الأحياء المائية

في استزراع الجمبري ، تم استخدام التراب الدياتومي في إنتاج الغذاء. وقد ثبت أن هذه المادة المضافة تعزز نمو واستيعاب الأعلاف التجارية.

في مزارع الطحالب الدقيقة ، يتم استخدامه كمرشح في نظام التهوية وفي المرشحات الرملية.

البيولوجيا الجزيئية

تم استخدام التراب الدياتومي لاستخراج وتنقية الحمض النووي ؛ لهذا يتم استخدامه بالاقتران مع المواد القادرة على تشويه التركيب الجزيئي للماء. ومن أمثلة هذه المواد غوانيدين هيدروكلوريد وثيوسيانات.

الطعام و الشراب

يتم استخدامه للتصفية في إنتاج أنواع مختلفة من المشروبات مثل النبيذ والبيرة والعصائر الطبيعية. بمجرد حصاد بعض المنتجات مثل الحبوب ، يتم غسلها في التراب الدياتومي لتجنب هجمات السوس والآفات الأخرى.

الحيوانات الأليفة

وهي جزء من مكونات القمامة الصحية (الحصى الصحية) التي يشيع استخدامها في صناديق القطط والحيوانات الأليفة الأخرى.

طبيب بيطري - بيطري

في بعض الأماكن يتم استخدامه كعلاج فعال لجروح الحيوانات. كما أنها تستخدم في السيطرة على المفصليات الطفيليات الخارجية في الحيوانات الأليفة والمزرعة.

الدهانات

يتم استخدامه كمادة مانعة للتسرب أو طلاء بالمينا.

محيط ب

يستخدم التراب الدياتومي لإصلاح المناطق الملوثة بالمعادن الثقيلة. تشمل تطبيقاته في هذا السياق حقيقة أنه يستعيد التربة المتدهورة ويقلل من سمية الألومنيوم في التربة المحمضة.

الأرض دياتومي. عرض تحت طور التباين في مجهر ضوئي. مأخوذة وتحرير من: Zephyris، from Wikimedia Commons.

علم الطب الشرعي

في حالات الوفاة بالغرق (الغرق) ، كان أحد التحليلات التي تم إجراؤها هو وجود الدياتومات في جسم الضحايا. بسبب تكوين الهيكل العظمي للسيليكا من الدياتومات ، فإنها تبقى في الجسم حتى لو وجدت بدرجة معينة من التحلل.

يستخدم العلماء الأنواع لمعرفة ما إذا كان الحادث قد وقع ، على سبيل المثال ، في مستنقع أو في البحر أو في بحيرة ؛ هذا ممكن لأن الدياتومات لديها درجة معينة من الخصوصية البيئية. تم حل العديد من قضايا القتل بفضل وجود الدياتومات في أجساد الضحايا.

تقنية النانو

لا يزال استخدام الدياتومات في تكنولوجيا النانو في مراحله الأولى. ومع ذلك ، أصبحت الدراسات والاستخدامات في هذا المجال أكثر تكرارا. تُستخدم الاختبارات حاليًا لتحويل فروستيلات السيليكا إلى سيليكون وإنتاجها باستخدام هذه المكونات الكهربائية.

هناك العديد من التوقعات والاستخدامات المحتملة للدياتومات في تكنولوجيا النانو. تشير الدراسات إلى أنه يمكن استخدامها في المعالجة الجينية ، لبناء مكونات إلكترونية دقيقة معقدة ، وكخلايا حيوية ضوئية.

المراجع

1. أ.كانيزال سيلاوا (2009). كتالوج مصور من دياتومات المياه العذبة المكسيكية. I. عائلة Naviculaceae. تقرير بحثي للحصول على لقب: عالم أحياء. جامعة المكسيك الوطنية المستقلة. 64 ص.
2. في كاسي (1959). دياتومات العوالق البحرية. تواتارا.
3. الطحالب المشطورة. Encyclopædia Britannica. تعافى من britannica.com.
4. MD Guiry & GM Guiry (2019). الطحالب. منشور إلكتروني عالمي ، جامعة أيرلندا الوطنية ، غالواي. تعافى من algaebase.org.
5. تحديد العوالق النباتية الدياتومات والدينوفلاجيلات. تعافى من ucsc.edu.
6. دياتوم. موسوعة العالم الجديد. تعافى من newworldencyclopedia.org.
7. P. Kuczynska ، M. Jemiola-Rzeminska & K. Strzalka (2015). أصباغ التمثيل الضوئي في الدياتومات. الأدوية البحرية.
8. دياتوم. معجزة. تعافى من ucl.ac.uk.
9. الأرض دياتومي. تعافى من diatomea.cl.
10. السيليكا ، التراب الدياتومي والروبيان. تعافى من balnova.com.
11. L. Baglione. استخدامات التراب الدياتومي. تعافى من tecnicana.org
12. دياتوم. تعافى من en.wikipedia.org.
13. أ.جاي (2012). دياتومات تكنولوجيا النانو. تعافى من nextnature.net.