ازدهار الطحالب

ازدهار الطحالب أو ازدهار الطحالب هو زيادة سريعة أو تراكم في أعداد الطحالب في أنظمة المياه العذبة أو المياه البحرية . غالبًا ما يتم التعرف عليه من خلال تغير لون الماء بسبب أصباغ الطحالب. ^[1] يشمل مصطلح الطحالب العديد من أنواع الكائنات الحية الضوئية المائية ، سواء الكائنات متعددة الخلايا مثل الأعشاب البحرية أو الكائنات الحية وحيدة الخلية المجهرية مثل البكتيريا الزرقاء . ^{[2] يشير}   ازدهار الطحالب عادةً إلى النمو السريع للطحالب وحيدة الخلية المجهرية، وليس الطحالب العيانية. ^[3] ومن الأمثلة على ازدهار الطحالب العيانية غابة عشب البحر . ^[2]

تنتج ازدهار الطحالب عن دخول مادة مغذية، مثل النيتروجين أو الفوسفور من مصادر مختلفة (على سبيل المثال جريان الأسمدة أو أشكال أخرى من تلوث المغذيات )، إلى النظام المائي وتسبب نموًا مفرطًا للطحالب. يؤثر ازدهار الطحالب على النظام البيئي بأكمله .

تتراوح العواقب من التغذية الحميدة لمستويات غذائية أعلى إلى تأثيرات أكثر ضررًا مثل منع ضوء الشمس من الوصول إلى الكائنات الحية الأخرى، مما يتسبب في استنزاف مستويات الأكسجين في الماء، واعتمادًا على الكائن الحي، إفراز السموم في الماء. تسمى عادةً الطحالب التي يمكن أن تؤذي الحيوانات أو البيئة، وخاصة تلك التي تفرز السموم من الطحالب، " الطحالب الضارة " (HAB)، ويمكن أن تؤدي إلى نفوق الأسماك، وقطع المياه عن المدن للسكان، أو اضطرار الولايات إلى إغلاق مصايد الأسماك. تسمى عملية الإفراط في الإمداد بالمغذيات التي تؤدي إلى نمو الطحالب واستنزاف الأكسجين بالتغذية الزائدة .

ساهمت الطحالب والبكتيريا المزدهرة باستمرار في الانقراضات الجماعية الناجمة عن الانحباس الحراري العالمي في الماضي الجيولوجي، كما حدث أثناء انقراض نهاية العصر البرمي الناجم عن النشاط البركاني في مصائد سيبيريا والتعافي الحيوي بعد الانقراض الجماعي. ^[4]

يتم تعريف مصطلح ازدهار الطحالب بشكل غير متسق اعتمادًا على المجال العلمي ويمكن أن يتراوح من "ازدهار صغير" ^{[ عندما يتم تعريفه على أنه؟ ]} للطحالب غير الضارة إلى حدث ازدهار كبير ضار. ^[5] نظرًا لأن الطحالب مصطلح واسع يشمل الكائنات الحية ذات الأحجام المختلفة على نطاق واسع ومعدلات النمو ومتطلبات المغذيات، فلا يوجد مستوى عتبة معترف به رسميًا فيما يتعلق بما يُعرَّف بأنه ازدهار. نظرًا لعدم وجود إجماع علمي، يمكن وصف الطحالب وتحديد كميتها بعدة طرق: قياس الكتلة الحيوية للطحالب الجديدة، وتركيز الصبغة الضوئية، وتحديد كمية التأثير السلبي للازدهار، أو التركيز النسبي للطحالب مقارنة ببقية المجتمع الميكروبي. ^[5] على سبيل المثال، تضمنت تعريفات الإزهار عندما يتجاوز تركيز الكلوروفيل 100 ميكروغرام/لتر، ^[6] عندما يتجاوز تركيز الكلوروفيل 5 ميكروغرام/لتر، ^[7] عندما يتجاوز النوع المعتبر مزدهرًا تركيزات 1000 خلية/مل، ^[8] وعندما ينحرف تركيز أنواع الطحالب ببساطة عن نموها الطبيعي. ^{[9] [10]}

تُعد الإزهار نتيجة لمادة غذائية تحتاجها الطحالب المعينة التي يتم إدخالها إلى النظام المائي المحلي. عادةً ما تكون هذه المادة الغذائية التي تحد من النمو عبارة عن النيتروجين أو الفوسفور، ولكن يمكن أن تكون أيضًا حديدًا أو فيتامينات أو أحماض أمينية. ^[2] هناك العديد من الآليات لإضافة هذه العناصر الغذائية في الماء. في المحيط المفتوح وعلى طول السواحل، يمكن أن يؤدي ارتفاع المياه من الرياح وخصائص قاع المحيط الطبوغرافية إلى جذب العناصر الغذائية إلى المنطقة الضوئية أو المضاءة بأشعة الشمس في المحيط. ^[11] على طول المناطق الساحلية وفي أنظمة المياه العذبة، يمكن أن يتسبب الجريان السطحي الزراعي والحضري ومياه الصرف الصحي في ازدهار الطحالب. ^[12]

يمكن أن تؤدي أزهار الطحالب، وخاصةً أزهار الطحالب الكبيرة، إلى تقليل شفافية الماء وقد تؤدي إلى تغيير لونه. ^[2] تحدد الصبغات الضوئية في خلايا الطحالب، مثل الكلوروفيل والأصباغ الواقية من الضوء، لون أزهار الطحالب. اعتمادًا على الكائن الحي وأصباغه وعمق عمود الماء، يمكن أن تكون أزهار الطحالب خضراء وحمراء وبنية وذهبية وأرجوانية. ^[2] غالبًا ما تكون الأزهار الخضراء الزاهية في أنظمة المياه العذبة نتيجة للبكتيريا الزرقاء (المعروفة بالعامية باسم "الطحالب الخضراء المزرقة") مثل Microcystis . ^{[2] [13]} قد تتكون الأزهار أيضًا من أنواع الطحالب الكبيرة (غير النباتية ). يمكن التعرف على هذه الأزهار من خلال شفرات الطحالب الكبيرة التي قد تنجرف إلى الشاطئ. ^[14]

بمجرد وجود المغذيات في الماء، تبدأ الطحالب في النمو بمعدل أسرع كثيرًا من المعتاد. وفي حالة التكاثر الصغير، يفيد هذا النمو السريع النظام البيئي بأكمله من خلال توفير الغذاء والمغذيات للكائنات الحية الأخرى. ^[10]

من الأمور الجديرة بالملاحظة بشكل خاص الطحالب الضارة (HABs)، وهي أحداث تكاثر الطحالب التي تنطوي على العوالق النباتية السامة أو الضارة. يمكن للعديد من الأنواع أن تسبب تكاثر الطحالب الضارة. على سبيل المثال، يمكن أن تسبب Gymnodinium nagasakiense مدًا أحمرًا ضارًا ، ويمكن أن تسبب الدياتومات Gonyaulax polygramma نقص الأكسجين وتؤدي إلى نفوق أعداد كبيرة من الأسماك، ويمكن أن تنتج البكتيريا الزرقاء Microcystis aeruginosa سمومًا سامة، ويمكن أن تتسبب الدياتوم Chaetoceros convolutus في إتلاف خياشيم الأسماك. ^[15]

• 
  تنقل الأنهار، مثل نهر الأمازون، العناصر الغذائية من الأرض إلى مياه المحيطات الاستوائية في أمريكا الجنوبية، مما يؤدي إلى ازدهار كثيف على طول الساحل.  ^[16]
• 
  تزدهر الأزهار في عمود داكن من المياه الغنية بالمغذيات المتدفقة من مصب نهر الأمازون، كما يظهر من خلال القمر الصناعي أكوا التابع لوكالة ناسا. ^[16]
• 
  تغير ازدهار العوالق النباتية الساحلية 2003-2020 ^{[17] [18]}

تنتج أزهار الطحالب في المياه العذبة عن زيادة في العناصر الغذائية ، وخاصة بعض الفوسفات . ^{[19] [20]} وقد تنشأ العناصر الغذائية الزائدة من الأسمدة التي يتم تطبيقها على الأرض لأغراض زراعية أو ترفيهية وقد تنشأ أيضًا من منتجات التنظيف المنزلية التي تحتوي على الفوسفور . ^[21]

إن تقليل مدخلات الفسفور مطلوب للتخفيف من التكاثر الذي يحتوي على البكتيريا الزرقاء. ^[22] في البحيرات التي يتم تقسيمها إلى طبقات في الصيف، يمكن أن يؤدي دوران الخريف إلى إطلاق كميات كبيرة من الفسفور المتاح بيولوجيًا مما قد يؤدي إلى تكاثر الطحالب بمجرد توفر ضوء التمثيل الضوئي الكافي. [ ^23] يمكن أن تدخل العناصر الغذائية الزائدة إلى مستجمعات المياه من خلال جريان المياه. ^{[24] كما يُشتبه في أن} الكربون والنيتروجين الزائدين من الأسباب. يعمل وجود كربونات الصوديوم المتبقية كمحفز لازدهار الطحالب من خلال توفير ثاني أكسيد الكربون المذاب لتعزيز التمثيل الضوئي في وجود العناصر الغذائية. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

عندما يتم إدخال الفوسفات في أنظمة المياه، فإن التركيزات الأعلى تسبب زيادة نمو الطحالب والنباتات. تميل الطحالب إلى النمو بسرعة كبيرة في ظل توفر المغذيات العالية، ولكن كل طحلب قصير العمر، والنتيجة هي تركيز عالٍ من المواد العضوية الميتة التي تبدأ في التحلل. تبدأ المحللات الطبيعية الموجودة في الماء في تحلل الطحالب الميتة، وتستهلك الأكسجين المذاب الموجود في الماء أثناء العملية. يمكن أن يؤدي هذا إلى انخفاض حاد في الأكسجين المذاب المتاح للحياة المائية الأخرى. بدون وجود كمية كافية من الأكسجين المذاب في الماء، قد تموت الحيوانات والنباتات بأعداد كبيرة. قد يُعرف هذا أيضًا باسم المنطقة الميتة . ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يمكن ملاحظة التزهير في أحواض المياه العذبة عندما يتم إطعام الأسماك بشكل مفرط ولا يتم امتصاص العناصر الغذائية الزائدة بواسطة النباتات. وهذا يضر بالأسماك بشكل عام، ويمكن تصحيح الوضع عن طريق تغيير الماء في الحوض ثم تقليل كمية الطعام المقدمة. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

تتسبب العواصف المضطربة في إثارة المحيط في الصيف، مما يضيف العناصر الغذائية إلى المياه المضاءة بأشعة الشمس بالقرب من السطح. ويؤدي هذا إلى إثارة جنون التغذية كل ربيع مما يؤدي إلى ظهور أزهار ضخمة من العوالق النباتية. تحصد الجزيئات الصغيرة الموجودة داخل هذه النباتات المجهرية الطاقة الحيوية من ضوء الشمس من خلال التمثيل الضوئي. تسمح الصبغات الطبيعية، المسماة الكلوروفيل، للعوالق النباتية بالازدهار في محيطات الأرض وتمكن العلماء من مراقبة البراعم من الفضاء. تكشف الأقمار الصناعية عن موقع ووفرة العوالق النباتية من خلال الكشف عن كمية الكلوروفيل الموجودة في المياه الساحلية والمفتوحة - فكلما زاد التركيز، زاد البراعم. تُظهر الملاحظات أن البراعم تستمر عادةً حتى أواخر الربيع أو أوائل الصيف، عندما تنخفض مخزونات المغذيات وتبدأ العوالق الحيوانية المفترسة في الرعي. يستخدم التصور الموجود على اليسار أدناه مباشرة بيانات NASA SeaWiFS لرسم خريطة لتجمعات البراعم. ^[16]

أجرت دراسة NAAMES بين عامي 2015 و2019 تحقيقًا حول جوانب ديناميكيات العوالق النباتية في النظم البيئية للمحيطات، وكيف تؤثر هذه الديناميكيات على الهباء الجوي والسحب والمناخ. ^[26]

في فرنسا، يُطلب من المواطنين الإبلاغ عن المياه الملونة من خلال مشروع PHENOMER. ^[27] وهذا يساعد على فهم حدوث الطحالب البحرية. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يمكن أن تتسبب حرائق الغابات في ازدهار العوالق النباتية من خلال الترسيب المحيطي للهباء الجوي الناجم عن حرائق الغابات. ^[28]

الطحالب الضارة هي طحالب تسبب تأثيرات سلبية على الكائنات الحية الأخرى من خلال إنتاج السموم الطبيعية، أو التلف الميكانيكي للكائنات الحية الأخرى، أو بوسائل أخرى. إن تنوع هذه الطحالب الضارة يجعل إدارتها أكثر صعوبة، وتطرح العديد من القضايا، وخاصة في المناطق الساحلية المهددة. ^[29] غالبًا ما ترتبط الطحالب الضارة بأحداث نفوق بحرية واسعة النطاق وقد ارتبطت بأنواع مختلفة من تسمم المحار . ^[30] ونظرًا لتأثيراتها الاقتصادية والصحية السلبية، غالبًا ما تتم مراقبة الطحالب الضارة بعناية. ^{[31] [32]}

لقد ثبت أن الطحالب السامة ضارة للإنسان. قد يتعرض البشر للطحالب السامة عن طريق الاستهلاك المباشر للمأكولات البحرية التي تحتوي على سموم، أو السباحة أو الأنشطة الأخرى في الماء، واستنشاق قطرات صغيرة في الهواء تحتوي على سموم. ^[33] نظرًا لأن التعرض البشري يمكن أن يحدث عن طريق استهلاك منتجات المأكولات البحرية التي تحتوي على السموم التي تطردها الطحالب السامة، فإن الأمراض المنقولة عن طريق الغذاء موجودة ويمكن أن تؤثر على الجهاز العصبي والجهاز الهضمي والجهاز التنفسي والكبد والجلد والقلب في الجسم. ^[34] غالبًا ما يعاني مستخدمو الشاطئ من أمراض الجهاز التنفسي العلوي وتهيج العين والأنف والحمى، وغالبًا ما يحتاجون إلى رعاية طبية من أجل العلاج. تسمم أسماك سيجواتيرا (CFP) شائع جدًا من التعرض لتكاثر الطحالب. الأمراض المنقولة بالمياه موجودة أيضًا حيث يمكن أن تكون مياه الشرب لدينا ملوثة بالسموم الزرقاء.

إذا أدى حدث تكاثر الطحالب الضارة إلى تركيز عالٍ من الطحالب، فقد يصبح الماء متغير اللون أو عكرًا، ويتراوح لونه من الأرجواني إلى الوردي تقريبًا، وعادة ما يكون أحمر أو أخضر. ليست كل الطحالب المزهرة كثيفة بما يكفي للتسبب في تغير لون الماء. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

الدياتومات هي كائنات حقيقية النواة تربط بين التلألؤ الحيوي وإنتاج السموم في ازدهار الطحالب. ^[35] تستخدم تفاعل لوسيفيرين-لوسيفيراز لإنشاء توهج انبعاث الضوء الأزرق. ^[36] هناك سبعة عشر نوعًا رئيسيًا من سموم الدياتومات ، حيث تكون السلالات، ساكسيتوكسين ويسوتوكسين، مضيئة حيويًا وسامة. وجد أن هاتين السلالتين لهما منافذ مماثلة في المناطق الساحلية. يخلق فائض الدياتومات في الليل توهجًا أزرق-أخضر، ومع ذلك، في النهار، يظهر كلون بني أحمر يسمى ازدهار الطحالب، المد الأحمر. تم الإبلاغ عن أن الدياتومات هي سبب تسمم المأكولات البحرية من السموم العصبية. ^[37]

هناك ثلاث فئات رئيسية لإدارة ازدهار الطحالب تتكون من التخفيف والوقاية والسيطرة. ^[38] في إطار التخفيف، يتم تنفيذ برامج مراقبة روتينية للسموم في المحار ومراقبة شاملة للمنطقة. سيتم تحديد مستويات HAB في المحار ويمكن إدارة القيود لإبقاء المحار الملوث بعيدًا عن سوق الغذاء. يعد نقل أقلام الأسماك بعيدًا عن ازدهار الطحالب أيضًا شكلًا آخر من أشكال التخفيف. في إطار الوقاية، هذه الفئة أقل شهرة ولكن يتم تنفيذ تغييرات السياسة للسيطرة على مياه الصرف الصحي والنفايات. في إطار السيطرة، هناك ضوابط ميكانيكية وبيولوجية وكيميائية وجينية وبيئية. تتضمن السيطرة الميكانيكية نشر الطين في الماء للتجمع مع HAB مما يؤدي إلى تقليل هذه HABs للخضوع لعملية الترسيب. تتنوع السيطرة البيولوجية إلى حد كبير ويمكن استخدامها من خلال الفيرومونات أو إطلاق ذكور عقيمة لتقليل التكاثر. تستخدم السيطرة الكيميائية إطلاق المواد الكيميائية السامة. ومع ذلك، فقد تسبب مشاكل في وفيات الكائنات الحية الأخرى غير المستهدفة. تتضمن السيطرة الوراثية الهندسة الوراثية للأنواع في تحملها البيئي وعمليات التكاثر. ومع ذلك، هناك مشاكل في إيذاء الكائنات الحية الأصلية. للتحكم البيئي، يمكن استخدام دوران المياه والتهوية.

• الأسئلة الشائعة حول الطحالب الضارة (NOAA)