Jégalgák és hómoszatok — meghatározás és ökológiai szerep

Jégalgák és hómoszatok: meghatározás, pigmentálódás és túlélés a jégen, szerep a sarkvidéki táplálékláncban (krill), és hatásuk az ökoszisztémara és klímára.

A jégalgák és hómoszatok olyan algák és cianobaktériumok, amelyek a gleccserekhez hasonló, hosszú ideig tartó hó- és jégmezőkön növekednek. Ha a hó- és jégkristályok között folyékony víz áll rendelkezésre, a nyári hónapokban zöldre, sárgára vagy vörösre színezhetik a felszínt. Egyes fajok vörös pigmentje intracelluláris védelmet jelent a túlzott vizuális fény és a nap ultraibolya sugárzása ellen, amely egyébként a fotoszintézis fotogátlását vagy mutációkat okozhat. Enélkül a felszínen lévő algák kromoszómatöréseket és DNS-mutációkat szenvednének el. Gyakori pigmentek közé tartoznak a karotinoidok (például az astaxantin), amelyek nemcsak védenek, hanem a jellegzetes vörös foltokat is létrehozzák (a köznapi elnevezés: "vizesdinnye-hó" vagy "watermelon snow").

A tengeri jégen is vannak jégalga-közösségek. Ezek az algák (főként a diatómák) fontosak a sarkvidéki ökoszisztémákban (különösen az Antarktiszon), mivel táplálékul szolgálnak a krilleknek. A krillek lekaparják az algákat a jég aljáról, amelyet az algák barnára színeznek. Az algák a jégkristályok között vagy azokhoz tapadva, a jégkristályok közötti vízben vagy sósvízi csatornákban találhatók. A tengeri jég algái fontosak a primer termelésben: fotoszintézisük révén organikus anyagot és oxigént állítanak elő, amely alapot ad a magasabb trofikus szinteknek.

Fiziológia és túlélési stratégiák

A jégalgák és hómoszatok extrém körülményekhez alkalmazkodtak. Néhány fontos túlélési mechanizmus:

• Pigmentálódás: Karotinoidok és más pigmentek védik a fotoszintetikus apparátust az intenzív fénytől és UV-sugárzástól.
• Kriosztabilizáló anyagok: Cukrok, poliszacharidok és speciális fehérjék (pl. antifreeze-szerű fehérjék) akadályozzák a sejtek károsodását fagypont alatti hőmérsékleten.
• Alacsony hőmérsékleti fotoszintézis: Enzimrendszereik képesek működni hideg körülmények között, bár az anyagcsere lassú.
• Sejtfal- és extracelluláris mátrix: Védelmet nyújtanak a mechanikai sérülések és a gyors vízveszteség ellen; az extracelluláris poliszacharidok segítenek a hóban való rögzülésben is.

Ökológiai szerep és hatások

Jelentésük túlmutat pusztán az adott mikroélőhelyen:

• Primer termelés: Az algák fotoszintézissel szerves anyagot hoznak létre, amely a helyi táplálékhálózat alapját képezi.
• Élelemforrás: A jégen és hóban élő mikroalgák fontos táplálékot jelentenek kis rákoknak, zooplanktonnak és más mikroorganizmusoknak; a tengeri jégen élő diatomák különösen fontosak a krill számára.
• Albedó hatás: A sötétebb algás foltok csökkentik a felszín visszaverőképességét (albedó), gyorsíthatják a hó és jég olvadását és helyileg befolyásolhatják a helyi mikroklímát.
• Biogeokémiai ciklusok: Részt vesznek a szén- és tápanyagkörforgásban, és befolyásolják a tápanyagok helyi eloszlását.

Előfordulás és szezonális jelenségek

A hómoszatok általában a tavaszi és nyári olvadási időszakban aktívak, amikor a felület fölött átmenetileg folyékony víz jelenik meg. A színes hófoltok gyakran helyi tömeges elszaporodások (bloomok) eredményei. A tengeri jégen a közösségek strukturáltak: a jég belsejében és alján lévő brine csatornákban, a jég alatti határfelületen és a pillérekhez tapadó rétegekben élnek.

Kutatás, megfigyelés és alkalmazások

A jégalgák tanulmányozása mikroszkópiával, laboratóriumi tenyésztéssel és molekuláris módszerekkel történik. A modern kutatások:

• DNS-alapú azonosítást és közösség-összetétel elemzést végeznek.
• műholdas és légi távérzékelési technikákkal próbálják feltérképezni az algásodás kiterjedését, mivel a színes foltok optikailag jól érzékelhetők.
• Érdeklődés mutatkozik biotechnológiai alkalmazások iránt: antioxidáns pigmentek (pl. astaxantin) és hideg-adaptált enzimek hasznosíthatók ipari vagy táplálkozási célokra.

Klímaváltozás és jövőbeni kihívások

A felmelegedés és a jégtakarók olvadása kettős hatást gyakorol: egyrészt meghosszabbíthatja az aktív növekedési időszakot és növelheti a bloomok gyakoribbá válását, másrészt átalakíthatja az élőhelyeket, csökkentve a hosszú távon stabil jégmezők kiterjedését, amelyekhez sok faj specializálódott. A megváltozott algásodás hatással lehet a helyi vízvisszatartásra, a tápanyagforgalomra és a globális szénkörforgásra.

Összegzés

A jégalgák és hómoszatok kis lények, de fontos szerepet töltenek be a hideg élőhelyek ökoszisztémáiban: primer termelők, táplálékforrások és a felszín energiabemenetelét befolyásoló tényezők. Kutatásuk segít megérteni a sarkvidéki és hegyi rendszerek működését, valamint azt, hogyan reagálhatnak ezek a rendszerek a gyors környezeti változásokra.

Chlamydomonas nivalis

A Chlamydomonas nivalis egy zöld mikroalga, amely más, közeli rokon fajok mellett a görögdinnye havat okozza.

A görögdinnye hó olyan hó, amely vöröses vagy rózsaszínű, és amelynek illata a friss görögdinnyéhez hasonló lehet. Ez a fajta hó nyáron gyakori az alpesi és a tengerparti sarkvidékeken, például a kaliforniai Sierra Nevadában. Itt, 10 000-12 000 láb (3 000-3 600 m) magasságban egész évben hideg van, így a hó a téli viharokból megmarad. Amikor valaki az algás hóra lép, a lábnyomok vörösnek tűnnek.

A Chlamydomonas nivalis egy zöld alga, amely piros színét egy élénkvörös karotinoid pigmentnek (astaxantin) köszönheti. Ez védi a kloroplasztiszokat és a sejtmagot az erős látható és ultraibolya sugárzástól. A zöld és vörös pigmentek elnyelik a fényt és a hőt, ami folyékony vizet ad az algának, miközben a hó elolvad körülötte. Az algavirágzás 25 cm (10 hüvelyk) mélységig is elmehet. Mivel minden egyes sejt 20-30 mikrométer átmérőjű, egy teáskanálnyi olvadt hó egymillió vagy annál is több sejtet tartalmaz. Az algák a hóban lévő sekély mélyedésekben, a "napkelyhekben" gyűlnek össze. A karotinoid pigment elnyeli a hőt, ami elmélyíti a napkelyheket, és gyorsabbá teszi a gleccserek és hótorlaszok olvadását.

A téli hónapokban, amikor fehér hó fedi őket, az algák nyugalmi állapotba kerülnek. Tavasszal a tápanyagok, a megnövekedett fény és az olvadékvíz serkenti a csírázást. Miután kicsíráznak, a nyugvó sejtek kisebb zöld zászlós sejteket bocsátanak ki, amelyek a hó felszíne felé haladnak. Amint a zászlósejtek a felszín közelébe érnek, elveszíthetik zászlósejtjeiket, és vastag falú nyugalmi sejteket alkotnak, vagy ivarsejtként működhetnek, és párban egyesülve zigótákat alkotnak.

Néhány specializált faj a C. nivalis fajjal táplálkozik, beleértve az olyan protozoonokat, mint a ciliáták, a rotifióták, a fonálférgek, a jégférgek és a rugófarkúak.

Történelem

A görögdinnye hóról szóló első beszámolók Arisztotelész írásaiban találhatók. A görögdinnyehó évezredek óta fejtörést okoz a hegymászóknak, felfedezőknek és természettudósoknak.

1818 májusában négy hajó indult útnak Angliából, hogy felkutassák az északnyugati átjárót és feltérképezzék Észak-Amerika sarkvidéki partvidékét. A rossz időjárás miatt végül visszafordultak a hajók, de az expedíció fontos tudományos eredményeket ért el. John Ross kapitány észrevette a bíborvörös havat, amely vérpatakként vonta be a fehér sziklákat, amikor Grönland északnyugati partjainál a York-fokot megkerülték. Egy partraszálló csapat megállt, és mintákat vitt vissza Angliába. A The Times 1818. december 4-én írt erről a felfedezésről:

“

Sir John Ross kapitány a Baffin-öbölből hozott egy mennyiségű vörös havat, vagy inkább hóvizet, amelyet ebben az országban kémiai elemzésnek vetettek alá, hogy felfedezzék a színezőanyag természetét. Szavahihetőségünket ez alkalommal rendkívüli próbatétel elé állították, de nem tudhatjuk meg, hogy bármi okunk lenne kételkedni a tényben, ahogyan azt állították. Sir John Ross nem látott vörös hóesést; de nagy területeket látott vele borítva. A hómezők színe nem volt egységes, hanem éppen ellenkezőleg, többé-kevésbé vörös és különböző mélységű foltok vagy csíkok voltak. A szesz vagy a feloldott hó olyan sötétvörös, hogy a vörös portói borhoz hasonlít. Megállapították, hogy a folyadékban üledék rakódik le; és nem válaszolták meg a kérdést, hogy ez az üledék állati vagy növényi természetű-e. Felvetik, hogy a szín a talajból származik, amelyre a hó esik: ebben az esetben a jégen nem lehetett vörös havat látni.

”

Amikor Ross 1818-ban kiadta az utazásról szóló történetét, a történethez Robert Brown egy növényeket tartalmazó mellékletet is mellékelt. Ebben Brown a vörös havat egy algához hasonlította.

Görögdinnye hócsíkok.


Szokatlan görögdinnye hógödrök, narancssárgás csizmanyomattal fedve.

Kérdések és válaszok

K: Mik azok a jégmoszatok és hómoszatok?

K: Mi okozza a jég és a hó színeződését a nyári hónapokban?

K: Mi a célja a vörös pigmentnek egyes jég- és hómoszatokban?

K: A gleccsereken kívül hol találhatók még jégalga-közösségek?

K: Miért fontosak a jégalga-közösségek a sarki ökoszisztémákban?

K: Hogyan jutnak a krillek táplálékhoz a jégalga-közösségekből a tengeri jégen?

K: Hol találhatók a jégalga a jégkristályokhoz képest?

Keresés betűvel