Dumbliai: kas tai? Apibrėžimas, fotosintezė, tipai ir reikšmė

Dumbliai: sužinokite, kas tai, kaip vyksta fotosintezė, pagrindiniai tipai ir jų ekologinė bei ekonominė reikšmė — aiškus apibrėžimas ir praktiniai pavyzdžiai.

Dumbliai (vienas dumblis, bet keli dumbliai) yra į augalus panašių gyvų būtybių rūšis, kurios fotosintezės būdu iš saulės šviesos gali pasigaminti maisto. Dumblių tyrinėjimas vadinamas fitologija arba algologija.

Šis terminas apima daugybę fotosintetinančių organizmų, ir daugelis jų nėra glaudžiai susiję. Jie yra polifiletinė grupė.

Šis terminas apima daugybę skirtingų rūšių organizmų. Jiems bendra tik tai, kad jie yra autotrofiniai: savo formoms kurti naudoja natūralius energijos šaltinius ir paprastas neorganines medžiagas. Kaip nekraujagysliniai augalai jie neturi sausumos augalams būdingos ląstelių ir audinių struktūros. Tai patogus, bet labai laisvas terminas. Tik pastaraisiais metais tapo aišku, kaip skiriasi daugybė dumblių rūšių.

Fotosintezė ir pigmentai

Dumbliai fotosintezei naudoja šviesą energijai transformuoti ir anglies dioksidą paversti organinėmis medžiagomis. Visuose fotosintetiniuose dumbliuose randamas chlorofilis a, tačiau skirtingos grupės turi ir papildomus pigmentus:

• chlorofilis b — dažnas žaliuosiuose dumbliauose (Chlorophyta);
• chlorofilis c bei fucoxantinas — būdingi rudiesiems dumbliais (pvz., diatomėms, Phaeophyceae), suteikiantys gelsvai-rudą atspalvį;
• ficobiliproteinai (pvz., fikoeritrinas) — pasitaiko raudonuosiuose dumbliuose (Rhodophyta) ir cianobakterijose, suteikiantys raudoną arba mėlynai-žalią spalvą.

Be to, kai kurie dumbliai yra mixotrofiški — jie derina fotosintezę su organinių medžiagų vartojimu ar fagocitoze.

Tipai ir rūšių įvairovė

Dumbliai apima labai įvairias grupes: nuo mikroskopinių vienaląsčių fitoplanktono organizmų iki didžiulių makrodumblių (pvz., jūros dumblių, tūkstančius tonų sveriančios ruduosios jūros dumblių raudonosios ar rudųjų rūšys). Svarbesnės grupės:

• Cyanobacteria (mėlynžaliai) — prokariotai, anksčiau vadinti mėlynosiomis dumbliais;
• Chlorophyta (žalieji dumbliai);
• Rhodophyta (raudonieji dumbliai);
• Ochrophyta (įvairios grupės, įskaitant diatomas ir ruduosius dumblius);
• Dinoflagellatai ir kitos protistų grupės, svarbios jūriniam planktonui.

Taksonomiškai daugelis šių grupių priklauso skirtingoms evoliucinėms eilėms — todėl terminas „dumbliai“ apibrėžia funkciją (fotosintezė) ir ekologinę nišą, o ne vieną evoliucinį vienetą.

Sandara ir ląstelės ypatumai

Dumblių ląstelių sienelės cheminė sudėtis skiriasi: kai kurių dumblių sieneles sudaro celiuliozė, kitų — silika (pvz., diatomėse) arba kalcio karbonatas (kai kuriose mikrodumblių grupėse). Daugelis turi vieną arba kelis chloroplastus, o kai kurių chloroplastai atsirado endosimbiotinėmis sąveikomis (angl. endosymbiosis) tarp skirtingų organizmų, todėl pigmentų ir organelių įvairovė yra didelė.

Reprodukcija ir gyvenimo ciklai

Dumbliai dauginasi įvairiai:

• vegetatyviškai (fragmentacija, skilimas);
• asexualiai — dalijimusi arba sporomis;
• seksualiai — daugelis daugialąsčių dumbllių turi sudėtingus ciklus su keičiantis kartoms (alteracija generacijų), kuriose būna haploidinė ir diploidinė stadijos.

Buveinės ir ekologinė reikšmė

Dumbliai gyvena beveik visuose aplinkos kampeliuose: atviruose vandenynuose, ežeruose, upėse, pelkėse, drėgnuose dirvožemiuose, ant akmenų, ant medžių žievės, kaip simbiontai (pvz., ličiuose arba koraluose) ir net ant sniego (sniego dumblių sukeliamos raudonos dėmės). Jie yra pagrindiniai primariniai gamintojai daugelyje ekosistemų ir palaiko maisto grandines.

Smulkusis fitoplanktonas pasaulio vandenynuose gamina didelę dalį atmosferos deguonies ir yra svarbus anglies ciklo komponentas. Tačiau kai kuriais atvejais intensyvus dumblių augimas sukelia žalingas dumblų žydėjimo (HAB — harmful algal blooms) bangas, kurios gali išskirti toksinus ar sukelti deguonies trūkumą vandenyje, žudant žuvį ir kitus organizmus.

Žmogaus naudojimas ir reikšmė

• maistas: nori, wakame, agar-agar, kai kurios kultūros vartoja šviežius arba džiovintus makrodumblius;
• maisto priedai ir technologijos: agaras, karagenanas, alginatai — tirštikliai ir želatinuojančios medžiagos maisto bei biotechnologijose;
• žemės ūkyje ir sodininkystėje — kaip trąšos ar dirvožemio gerintojai;
• biotechnologijos — biodujų ir biodyzelino gamyba, biologinis vandens valymas, bioplastikai ir farmacijos tyrimai;
• moksle — modeliniai organizmai fotosintezės, ląstelių biologijos ir evoliucijos tyrimams.

Tyrimai ir iššūkiai

Mokslininkai tiria dumblius dėl jų vaidmens klimato kaitoje (anglies sekvestracija), galimybių tvariai energetikai ir bioekonomikai, bei dėl pavojų — toksinių žydėjimų. Taksonomija ir genetiniai tyrimai nuolat atnaujina šių grupių supratimą, nes molekuliniai duomenys dažnai rodo netikėtus artimumus ar atskirtumus tarp klasikinių morfologinių grupių.

Santrauka

Dumbliai — labai įvairi ir ekologiniu požiūriu svarbi organizmų grupė. Nors šis terminas nėra griežtai taksonominis, jis apibrėžia plačią fotosintezei gebančių organizmų sankaupą, nuo mikroskopinių cianobakterijų ir fitoplanktono iki didžiulių jūrinių makrodumblių. Jie yra pagrindiniai pirminiai gamintojai, turi didelę ekonominę vertę ir kelia tiek galimybes (biotechnologijos, maistas), tiek rizikas (toksiški žydėjimai) žmogui ir gamtai.

Gyvenimo būdas

Ekologija

Dumbliai paprastai aptinkami drėgnose vietose arba vandenyje, jie paplitę sausumoje ir vandenyje. Tačiau sausumoje esantys dumbliai paprastai yra nepastebimi ir daug dažniau paplitę drėgnuose tropiniuose regionuose nei sausuose. Dumbliai neturi kraujagyslių audinių ir kitų prisitaikymų gyventi sausumoje, tačiau simbiozėje su grybais kaip kerpės jie gali ištverti sausrą ir kitas sąlygas.

Įvairios dumblių rūšys atlieka svarbų vaidmenį vandens ekologijoje. Mikroskopinės formos, kurios gyvena pakibusios vandens storymėje, vadinamos fitoplanktonu. Jie sudaro daugumos jūrų mitybos grandinių maisto pagrindą. Dumbliai dažniausiai auga sekliuose jūros vandenyse. Kai kurios jų naudojamos kaip žmonių maistas arba renkamos agarui ar trąšoms gaminti. Kelpės gali augti dideliais medynais, vadinamais kelpių miškais. Šie miškai apsaugo nuo dalies bangų daromos žalos. Juose gyvena daug įvairių rūšių, įskaitant jūrų ežius, jūrų ūdras ir abalonus.

Kai kurie dumbliai gali pakenkti kitoms rūšims. Kai kurie dumbliai gali daugintis ir sukelti dumblių žydėjimą. Šie dumbliai gali gaminti apsauginius toksinus, nuo kurių žūsta vandenyje esančios žuvys. Dinoflagelatai gamina junginį, kuris žuvų mėsą paverčia gleivėmis. Tada dumbliai minta šiuo maistingu skysčiu.

Simbiozė

Dumbliai yra sukūrę daugybę simbiotinių partnerysčių su kitais organizmais. Žinomiausias iš jų - į augalus panašios kerpės, kurių kiekvieną sudaro grybas su dumblu. Tai labai sėkminga gyvybės forma, žinoma dvidešimt tūkstančių "rūšių". Visais atvejais kerpės savo išvaizda ir gyvenimo būdu labai skiriasi nuo bet kurios iš jų sudedamųjų dalių; tai, ko gero, pati išsamiausia žinoma simbiozė. Abi sudedamosios dalys gauna naudos iš to, kad patenka į mažai maistinių medžiagų turinčias nišas, kuriose randamos kerpės.

Mažiau žinomi dumblių santykiai su gyvūnais. Rifus statantys koralai iš esmės yra socialūs Cnidarian polipai. Koralai yra priklausomi nuo šviesos, nes dumbliai yra svarbūs partneriai, o jiems reikia šviesos. Koralai išvystė struktūras, dažnai panašias į medžius, kurios suteikia dumbliams maksimalų priėjimą prie šviesos. Koralai susilpnina dumblių ląstelių sieneles ir suvirškina apie 80 % dumblių sintetinamo maisto. Koralų atliekos yra maistinės medžiagos dumbliams, todėl, kaip ir kerpių atveju, abu partneriai gauna naudos. Dumbliai yra aukso rudos spalvos bičių dumbliai, dažnai priklausantys Symbiodinium genčiai. Įdomi partnerystės ypatybė yra ta, kad sunkmečiu koralas gali išmesti dumblius, o vėliau juos susigrąžinti. Dumblių partnerio išmetimas vadinamas balinimu, nes koralas praranda spalvą. ^p200

Kitose Cnideria rūšyse, pavyzdžiui, jūrų anemonėse ir medūzose, taip pat yra dumblių. Medūzos su dumbliais elgiasi taip, kad jų partneriai dieną gautų geriausią šviesą, o naktį nusileistų į gilumą, kur vandenyje gausu nitratų ir jis rudas nuo puvimo. Jūrų šliužai ir moliuskai taip pat gerai žinomi dėl to, kad juose veisiasi dumbliai. Abi grupės yra moliuskai. Jūrų šliužai minta koralais ir yra tokios pat spalvos, kaip ir koralai, kuriais minta. Jie sugeba atskirti dumblius nuo virškinamų polipų audinių. Dumblių ląstelės perkeliamos į jų čiuptuvus, kur toliau gyvena. Kitaip bejėgis šliužas įgyja ir maskuotės, ir maisto medžiagų.^p204 Milžiniškas moliuskas dumblius laiko savo mantijoje, kuri atsiveria moliuskui atsivėrus. Spalvotoje mantijoje yra vietų, kur oda yra permatoma, ir ji veikia kaip lęšis, sukoncentruojantis šviesą į po ja esančius dumblius. Kai dumblių per daug, moliuskas juos suvirškina. ^p203

Įvairių kitų jūrų bestuburių grupių atstovai simbiozuoja su dumbliais. Dvi tokios grupės yra plokščiosios kirmėlės (Platyhelminths) ir daugialąsčiai kirminai (Annelids).

Nudibranšas Pteraeolidia ianthina turi dumblių, kurie fotosintetinasi ir teikia maistą moliuskams.

Klausimai ir atsakymai

Klausimas: Kaip vadinamas dumblių tyrimas?

K: Ar visos dumblių rūšys yra glaudžiai susijusios?

K: Kiek metų yra dumbliams?

K: Ar visų rūšių dumbliai naudoja plastidus?

K: Kaip dumbliai gamina maistą?

K: Kas bendra visoms dumblių rūšims?

K: Kuo sausumos augalai skiriasi nuo nekraujagyslinių augalų, pavyzdžiui, dumblių?

Paieška pagal raidę