مفارقة العوالق

في علم الأحياء المائية ، تصف مفارقة العوالق الحالة التي تدعم فيها مجموعة محدودة من الموارد مجموعة واسعة بشكل غير متوقع من أنواع العوالق ، مما يتجاهل على ما يبدو مبدأ الاستبعاد التنافسي ، الذي ينص على أنه عندما يتنافس نوعان على نفس المورد، فإن أحدهما سيدفع إلى الانقراض.

تنشأ مفارقة العوالق من التناقض بين التنوع الملحوظ للعوالق ومبدأ الاستبعاد التنافسي ، ^{[ 1 ]} المعروف أيضًا بقانون جاوس ، ^{[ 2 ]} الذي ينص على أنه عندما يتنافس نوعان على نفس المورد، فإن أحدهما فقط سيبقى في النهاية بينما ينقرض الآخر . يستحيل التعايش بين هذين النوعين لأن النوع المهيمن سيستنزف حتمًا الموارد المشتركة، مما يؤدي إلى إبادة النوع الأقل هيمنة. ^{[ 3 ]} تتميز حياة العوالق النباتية بتنوعها على جميع المستويات التطورية على الرغم من محدودية نطاق الموارد (مثل الضوء، والنترات، والفوسفات، وحمض السيليسيك، والحديد) التي تتنافس عليها فيما بينها. تم وصف مفارقة العوالق لأول مرة في عام 1961 من قبل جي. إيفلين هاتشينسون ، الذي اقترح أن المفارقة يمكن حلها من خلال عوامل مثل التدرجات الرأسية للضوء أو الاضطراب ، أو التكافل أو التعايش ، أو الافتراس التفاضلي ، أو الظروف البيئية المتغيرة باستمرار. ^{[ 4 ]}

أظهرت دراسات لاحقة أن هذه المفارقة يمكن حلها بعوامل مثل: ضغط رعي العوالق الحيوانية ؛ ^{[ 5 ]} حركة السوائل الفوضوية ؛ ^{[ 6 ]} الرعي الانتقائي حسب الحجم؛ ^{[ 7 ]} التباين المكاني والزماني؛ ^{[ 8 ]} الوساطة البكتيرية؛ ^{[ 9 ]} أو التقلبات البيئية. ^{[ 10 ]} وبشكل عام، يشير الباحثون إلى أن العوامل البيئية والإيكولوجية تتفاعل باستمرار بحيث لا يصل موطن العوالق إلى حالة توازن تُفضّل فيها فصيلة واحدة. ^{[ 11 ]}

بينما كان يُفترض لفترة طويلة أن الاضطراب يُزعزع تجمعات العوالق على نطاقات مكانية تقل عن بضعة أمتار، وجد الباحثون الذين استخدموا تحليلًا صغير النطاق لتوزيع العوالق أن هذه التجمعات أظهرت بقعًا من التجمعات (في حدود 10  سم) ذات أعمار كافية (أكثر من 10 دقائق) لتمكين العوالق من الرعي والتنافس والعدوى. ^{[ 12 ]}

أحد الحلول المحتملة لهذه المفارقة هو التحكم في تجمعات العوالق بواسطة الفيروسات المحللة البحرية . تلعب الفيروسات البحرية دورًا هامًا في بيئة البكتيريا والعوالق، فهي عنصر أساسي في الدورة البيوجيوكيميائية ^{[ 13 ]} ونقل الجينات الأفقي في كل من مجتمعات البكتيريا والعوالق. تُعد الفيروسات أكثر الكائنات وفرةً في المحيط، ولديها القدرة على استنزاف تجمعات العوائل بسرعة كبيرة. تُصيب الفيروسات البحرية أنواعًا محددة من العوائل، ولذلك فإن وفرة الفيروس قادرة على تغيير بنية مجتمعات العوالق النباتية والبكتيرية بسرعة وفعالية. من خلال الدورة المحللة ، يصادف الفيروس عائلًا ويتكاثر حتى تنفجر الخلية، مطلقةً الفيروسات. يمكن للفيروسات أيضًا أن تدخل في دورة اندماجية ، حيث يكتب الفيروس حمضه النووي في جينوم العائل. عندما يدخل نوع من العوالق النباتية في فترة ازدهار، يزداد تركيز الخلايا وتصبح العديد من الأهداف الفيروسية متاحة فجأة ^{[ 14 ] .}

أحد تفسيرات مفارقة العوالق النباتية هو فرضية "الازدهار والانهيار"، أو ما يُعرف أيضًا بـ"القضاء على المنتصر". ففي حالة ازدهار العوالق النباتية ، يتكاثر نوعٌ واحدٌ بسرعة في الظروف المثالية، مما يزيد من تركيز خلاياه في منطقةٍ ما، متفوقًا بذلك على أنواع العوالق النباتية الأخرى. هذا "الازدهار" في الخلايا المضيفة يُهيئ فرصةً لانتشار العدوى الفيروسية بسرعة، مما يؤدي إلى "انهيار" تتناقص فيه أعداد العوالق النباتية بسرعة. يُحدث هذا فجوةً كبيرةً في بيئة العوالق النباتية المحلية، ويسمح لأنواعٍ أخرى بالنمو والانتشار. يُسهم هذا التحكم الفيروسي في أعداد العوالق النباتية في خلق تنوعٍ زمني ومكاني في مجتمعاتها. وينتج عن ذلك تحكمٌ طويل الأمد، حيث يمنع الفيروس الأنواع المهيمنة سابقًا من الازدهار خلال حالات الازدهار اللاحقة. ^{[ 15 ]}

• النظرية المحايدة الموحدة للتنوع البيولوجي

• مفارقة العوالق بقلم كلاوس رود