العوالق (Plankton)

تشير العوالق إلى الكائنات الحية التي تنجرف بشكل سلبي داخل البيئات المائية أو الجوية، وتفتقر إلى القدرة على الدفع الذاتي ضد التيارات أو الرياح السائدة. تشمل هذه الفئة العوالق البحرية، وهي كائنات حية منجرفة توجد في المياه المالحة المحيطية والمياه قليلة الملوحة في مصبات الأنهار. وعلى نحو مماثل، تظهر عوالق المياه العذبة خصائص مماثلة ولكنها تتواجد في أنظمة البحيرات والأنهار. ويطلق على كائن حي واحد داخل مجتمع العوالق اسم العوالق. وفي النظم البيئية البحرية، تشكل العوالق مصدرًا غذائيًا حيويًا، خاصة بالنسبة للأنواع الكبيرة التي تتغذى بالترشيح مثل ذوات الصدفتين، والإسفنج، والأسماك العلفية، وحيتان البالين.

العوالق هي كائنات حية تنجرف في الماء (أو الهواء) ولكنها غير قادرة على دفع نفسها بشكل فعال ضد التيارات (أو الرياح). تشمل العوالق البحرية الكائنات الحية العائمة التي تعيش في المياه المالحة للمحيطات والمياه قليلة الملوحة في مصبات الأنهار. تشبه العوالق الموجودة في المياه العذبة العوالق البحرية، ولكنها توجد في البحيرات والأنهار. يُطلق على كائن العوالق الفردي في العوالق اسم العوالق. توفر العوالق في المحيطات مصدرًا مهمًا للغذاء، خاصة بالنسبة للحيوانات الأكبر حجمًا التي تتغذى بالترشيح، مثل ذوات الصدفتين والإسفنج والأسماك العلفية والحيتان البالينية.

يتكون مجتمع العوالق من كائنات حية من أنواع متنوعة تغطي جميع الممالك البيولوجية الرئيسية، وتختلف في الحجم من الكيانات المجهرية (مثل البكتيريا والعتائق والأوالي والطحالب المجهرية والفطريات) إلى الأشكال العيانية (مثل قنديل البحر والفطريات). ctenophores). ينبع هذا التضمين الواسع من تصنيف العوالق بناءً على مكانتها البيئية وحركتها بدلاً من المعايير التطورية أو التصنيفية الصارمة. ويميز تصنيف العوالق بينها وبين الكائنات القادرة على السباحة ضد التيارات، والمعروفة باسم nekton، وعن تلك التي تعيش في قاع البحر العميق، والتي يشار إليها باسم benthos. يتم تصنيف الكائنات الحية التي تطفو على سطح الماء أو بالقرب منه على أنها نيوستون. تتكون مجموعة فرعية محددة من العوالق من نيوستون الذي ينجرف بشكل سلبي مع تيارات المياه أو الرياح، ويفتقر إلى القدرة على التحرك لمواجهة هذه القوى. في حين يتم نقل معظم العوالق في المقام الأول عن طريق التيارات، فإن بعضها، مثل قناديل البحر، يظهر حركات سباحة بطيئة غير كافية بشكل عام للتغلب على تأثير التيار.

تؤدي العوالق المجهرية، التي يقل حجمها عادةً عن ملليمتر واحد، وظائف مهمة داخل النظم البيئية البحرية. يشمل هذا التجمع المتنوع العوالق النباتية (على سبيل المثال، الدياتومات والدينوفلاجيلات) والعوالق الحيوانية (على سبيل المثال، الإشعاعات، المنخربات، وبعض مجدافيات الأرجل)، مما يشكل مجتمعة عنصرًا أساسيًا في الشبكة الغذائية البحرية. تلعب هذه الكائنات المجهرية غير المحسوسة في كثير من الأحيان دورًا أساسيًا في دفع الإنتاج الأولي، والحفاظ على الشبكات الغذائية المحلية، وتسهيل تدوير المغذيات، والتأثير على العمليات البيوجيوكيميائية العالمية. تعد مساهمتها الجماعية أمرًا أساسيًا في الحفاظ على صحة وتوازن النظم البيئية البحرية.

بينما ترتبط العوالق في المقام الأول بالبيئات المائية، توجد متغيرات محمولة جواً تقضي أجزاء من دورات حياتها تنجرف في الغلاف الجوي. قد تحتوي هذه العوالق الهوائية على أبواغ نباتية وحبوب لقاح وبذور متناثرة بواسطة الرياح. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تشمل الكائنات الحية الدقيقة المحبوسة في الغلاف الجوي من العواصف الترابية الأرضية والعوالق المحيطية التي تتطاير بفعل رذاذ البحر.

نظرة عامة

باستثناء العوالق الهوائية، توجد مجموعات العوالق في المحيطات والبحار ومصبات الأنهار والأنهار والبحيرات والبرك. تُظهر وفرتها المحلية تباينًا مكانيًا (أفقيًا وعموديًا) وزمانيًا (موسميًا). المحدد الرئيسي لهذا التباين هو توافر الضوء. يتم تنشيط معظم النظم البيئية للعوالق عن طريق الإشعاع الشمسي (مع استثناء التركيب الكيميائي)، وبالتالي يقتصر كل الإنتاج الأولي تقريبًا على المياه السطحية والمناطق الجغرافية والمواسم التي تتميز بوفرة الضوء.

يشكل توفر العناصر الغذائية عامل تأثير ثانوي. تعتمد الكتلة الحيوية والتوزيع المكاني للعوالق على توافر العناصر الغذائية، والخصائص الفيزيائية للمياه، ووجود كائنات العوالق الأخرى. يمكن أيضًا أن يتأثر توزيع العوالق المحلية بدورة لانجموير التي تحركها الرياح والتداعيات البيولوجية المرتبطة بهذه العملية الفيزيائية. على الرغم من وفرة الضوء في مساحات شاسعة من المحيطات الاستوائية وشبه الاستوائية، فإن هذه المناطق تظهر إنتاجًا أوليًا منخفضًا نسبيًا بسبب ندرة العناصر الغذائية الأساسية مثل النترات والفوسفات والسيليكات. تُعزى هذه الظاهرة إلى أنماط دوران المحيطات واسعة النطاق وطبقات عمود الماء. في هذه المناطق، يحدث الإنتاج الأولي عادةً على أعماق أكبر، وإن كان ذلك بمعدلات متناقصة بسبب انخفاض تغلغل الضوء.

على الرغم من أن تجمعات العوالق تتركز بشكل أكبر في المياه السطحية، إلا أنها تسكن عمود الماء بأكمله. وفي المناطق العميقة الخالية من الإنتاج الأولي، تستوعب العوالق الحيوانية والعوالق البكتيرية بدلاً من ذلك المواد العضوية التي تنحدر من المياه السطحية الأكثر إنتاجية. يمكن أن يكون هذا التدفق الهبوطي للمواد الجسيمية، والذي يشار إليه عادةً بالثلج البحري، واضحًا بشكل خاص بعد انتهاء أزهار الربيع.

على الرغم من التركيزات الكبيرة للمغذيات الكبيرة، فإن بعض المناطق المحيطية تظهر إنتاجية منخفضة، وتم تصنيفها على أنها مناطق ذات مغذيات عالية ومنخفضة الكلوروفيل (HNLC). تتميز هذه المناطق بنقص المغذيات الدقيقة في الحديد، والتي يمكن أن يؤدي إدخالها إلى تحفيز تكاثر العوالق النباتية والطحالب. يدخل الحديد في المقام الأول إلى المحيط من خلال ترسب الغبار الجوي على سطح البحر. ونتيجة لذلك، تحدث ظاهرة تبدو غير بديهية: فالبيئات البحرية القريبة من المناطق الأرضية القاحلة وغير المنتجة كثيرًا ما تحافظ على وفرة غنية من العوالق النباتية، والتي تتمثل في شرق المحيط الأطلسي، حيث تنقل الرياح التجارية الغبار من صحراء شمال إفريقيا الكبرى.

يتم تصنيف الكائنات العوالق إلى مجموعتين رئيسيتين: العوالق الحيوانية والعوالق البحرية. تظل أنواع العوالق الشاملة بلانكتونية طوال دورة حياتها بأكملها، وتشمل كائنات حية مثل معظم الطحالب ومجدافيات الأرجل والسلالب وبعض قناديل البحر. على العكس من ذلك، تظهر الكائنات العوالق البحرية وجودًا بلانكتيًا لجزء فقط من حياتها، عادةً خلال مرحلة اليرقات، ثم تنتقل بعد ذلك إما إلى نمط الحياة النكتوني (السباحة) أو القاعي (المسكن في قاع البحر). تشمل الأمثلة التوضيحية للعوالق البحرية الأشكال اليرقية لقنافذ البحر، ونجم البحر، والقشريات، والديدان البحرية، وأغلبية أنواع الأسماك.

العوالق المجهرية

تتكون غالبية العوالق من كائنات حية دقيقة من العوالق، وعادة ما يكون حجمها أقل من ملليمتر واحد ولا يمكن تمييزها في المقام الأول إلا تحت المراقبة المجهرية. وتشير التقديرات إلى أن هذه الكائنات الحية الدقيقة تشكل حوالي 70% إلى 90% من إجمالي الكتلة الحيوية للمحيطات. وهي تشكل بشكل جماعي الميكروبيوم البحري، الذي خضع، على مدى مليارات السنين، لتنوع تطوري واسع النطاق، مما أدى إلى تطوير العديد من أنماط الحياة والتكيفات، وبالتالي أصبح جزءًا لا يتجزأ من الدورة البيوجيوكيميائية العالمية لجميع العناصر الكيميائية تقريبًا.

تعمل العوالق الدقيقة بمثابة حجر الزاوية البيئي داخل الشبكة الغذائية البحرية. دورها كمحللات أمر أساسي لإعادة تدوير المواد الغذائية. علاوة على ذلك، فهي مسؤولة عن عملية التمثيل الضوئي بأكملها تقريبًا في المحيطات، إلى جانب الدورة الشاملة للكربون والنيتروجين والفوسفور ومختلف العناصر الغذائية الأساسية الأخرى والعناصر النزرة. تقوم هذه الكائنات بنشاط باحتجاز كميات كبيرة من الكربون وتوليد نسبة كبيرة من إمدادات الأكسجين في العالم.

وتقدر أن الفيروسات البحرية تقضي على 20% من الكتلة الحيوية للعوالق الدقيقة في المحيط يوميًا. تمثل هذه الفيروسات العوامل الأساسية التي تسهل الذوبان السريع لتكاثر الطحالب الضارة، والتي كثيرًا ما تسبب الوفيات بين الكائنات البحرية الأخرى. يتضاءل تركيز فيروسات العوالق تدريجيًا مع زيادة المسافة عن الشاطئ وزيادة عمق المياه، مما يرتبط بانخفاض توافر الكائنات المضيفة.

المصطلحات

تم تقديم مصطلح العوالق بواسطة عالم الأحياء البحرية الألماني فيكتور هنسن في عام 1887، وهو مشتق كاختصار لكلمة العوالق الهالية. ينشأ هذا المصطلح الأصلي من الكلمات اليونانية ἅлς háls، وتعني "البحر"، وπlectανάομαι planáomai، مما يدل على "(أنا) الانجراف" أو "(أنا) التجول". في حين أن بعض أشكال العوالق تظهر حركة رأسية مستقلة، قادرة على الصعود أو الهبوط لمئات الأمتار خلال يوم واحد - وهي ظاهرة تعرف باسم الهجرة العمودية ديل - فإن إزاحتها الأفقية تمليها في الغالب التيارات المائية المحيطة. تميز هذه الخاصية العوالق عن الكائنات الحية النكتونية، مثل الأسماك والحبار والثدييات البحرية، التي تمتلك القدرة على السباحة عكس التدفقات المحيطة وتنظيم وضعها البيئي بشكل فعال.

يُشار إلى النظام العلمي المخصص لدراسة العوالق على أنه علم العوالق، حيث يُشار إلى كائن العوالق الفردي باسم العوالق. على الرغم من أن الصفة العوالق مستخدمة على نطاق واسع ومقبولة على نطاق واسع في كل من الخطاب العلمي والشعبي، إلا أن القواعد النحوية تفرض أن المصطلح العوالق الأقل شيوعًا هو أكثر دقة من الناحية الفنية. ينشأ هذا التفضيل النحوي لأنه في اشتقاق الكلمات الإنجليزية من الجذور اليونانية أو اللاتينية، عادةً ما يتم حذف اللاحقة الخاصة بالجنس (على سبيل المثال، "-on"، التي تشير إلى جنس محايد في هذه الحالة)، مع استخدام شكل الجذر فقط في بناء الكلمة الجديدة.

حسب الموطن

العوالق الهوائية

تشير العوالق الهوائية إلى كائنات دقيقة تطفو وتنجرف بشكل سلبي داخل الغلاف الجوي، على غرار العوالق المحيطية. غالبًا ما يكون من الصعب التعرف على أشكال الحياة المجهرية هذه نظرًا لحجمها الصغير. يستخدم الباحثون مصائد متخصصة وشباك مسح من الطائرات أو الطائرات الورقية أو البالونات لجمع العوالق الهوائية لأغراض البحث العلمي. إن تكوين العوالق الهوائية متنوع للغاية، ويشمل عددًا كبيرًا من الميكروبات مثل الفيروسات، وما يقرب من 1000 نوع بكتيري، وحوالي 40000 نوع فطري، ومئات الأنواع من الطلائعيات والطحالب والطحالب والحشائش الكبدية التي تقضي جزءًا من دورة حياتها محمولة بالهواء، في كثير من الأحيان على شكل جراثيم أو حبوب لقاح أو بذور منتشرة بالرياح. علاوة على ذلك، تعمل العواصف الترابية الأرضية على تعبئة الكائنات الحية الدقيقة المتجولة في الهواء، بينما يدفع رذاذ البحر كمية كبيرة من الكائنات الحية الدقيقة البحرية المحمولة جواً إلى أعلى الغلاف الجوي. على الصعيد العالمي، تساهم العوالق الهوائية في الترسيب اليومي لمئات الملايين من الفيروسات المحمولة جواً وعشرات الملايين من البكتيريا لكل متر مربع. يشير هذا التوزيع الواسع النطاق إلى أنه يمكن ملاحظة مجموعات مماثلة من أنواع العوالق المجهرية في البيئات المائية في جميع أنحاء العالم.

تُظهر الطبقة الدقيقة لسطح البحر (SML) تركيزات أعلى بكثير من البكتيريا والفيروسات مقارنة بالمياه الجوفية. يمكن أن تنتقل هذه الكيانات البيولوجية من سطح البحر إلى الغلاف الجوي على شكل هباء مائي تولده الرياح، ويتم تسهيل ذلك من خلال توتر البخار العالي وعملية تسمى التطاير. وبمجرد انتقالها في الهواء، تصبح هذه الكائنات الحية الدقيقة قادرة على الانتقال لمسافات طويلة إلى المناطق الساحلية، مما قد يؤثر على صحة الحيوان والنبات والإنسان عند الترسيب. يمكن للهباء الجوي البحري الذي يحتوي على فيروسات أن يقطع مئات الكيلومترات من مصدره ويحافظ على حالته السائلة بشرط أن تظل الرطوبة عالية بما فيه الكفاية (تتجاوز 70٪). يمكن لمثل هذه الهباء الجوي أن تظل معلقة في الغلاف الجوي لمدة 31 يومًا تقريبًا. وتشير البيانات التجريبية إلى أن البكتيريا يمكن أن تحتفظ بقدرتها على البقاء بعد النقل الداخلي بواسطة الهباء الجوي، حيث لوحظ أن بعضها يصل إلى مسافات تصل إلى 200 متر على ارتفاع 30 مترًا فوق مستوى سطح البحر. تعمل عملية النقل الجوي نفسها على زيادة تركيزات كل من البكتيريا والفيروسات، متجاوزة المستويات الموجودة في SML أو المياه الجوفية بما يصل إلى ثلاثة أوامر من حيث الحجم في مناطق معينة.

عوالق المياه العذبة

تظهر عوالق المياه العذبة خصائص مشابهة للعوالق البحرية، ولكنها تعيش في البيئات المائية الداخلية مثل البحيرات والأنهار.

العوالق الأرضية

تعيش العديد من الأنواع الحيوانية في البيئات الأرضية من خلال الازدهار في المسطحات المائية والرطوبة سريعة الزوال، وغالبًا ما تكون مجهرية. تشمل الأمثلة الدوارات وطيور المعدة، والتي تنتج بيضًا مرنًا قادرًا على تحمل الجفاف لسنوات، مع دخول بعض البالغين أيضًا في مرحلة السكون. تتبنى الديدان الخيطية عادةً أسلوب حياة مجهري يتميز بهذا التكيف. تتميز بطيئات المشية، والمعروفة باسم الدببة المائية، بقدرتها على الدخول في حالة من الحياة المعلقة أثناء الظروف القاحلة أو المعاكسة، والبقاء على قيد الحياة لعقود من الزمن على الرغم من عمرها النموذجي الذي لا يتجاوز بضعة أشهر. يتيح هذا التكيف الرائع وجودها على نطاق واسع في الموائل الأرضية، على الرغم من احتياجها للمياه للنمو والتكاثر. من المعروف أيضًا أن مجموعات القشريات المجهرية المختلفة، مثل مجدافيات الأرجل، ومزدوجات الأرجل (بما في ذلك قافزات الرمل)، والصدفيات (جمبري البذور)، معروفة أيضًا بقدرتها على الدخول في مرحلة السكون عندما تجف وتعيش في بيئات مائية عابرة.

العوالق البحرية

تشمل العوالق البحرية مجموعة متنوعة من الكائنات الحية، بما في ذلك الطلائعيات البحرية (الطحالب والأوالي)، والحيوانات المنجرفة بشكل سلبي والحيوانات العائمة (خاصة الحيوانات الدقيقة)، بدائيات النوى البحرية (البكتيريا والعتائق)، والفيروسات البحرية. تعيش هذه الكائنات بشكل جماعي في بيئات المياه المالحة للمحيطات والمياه قليلة الملوحة في مصبات الأنهار.

على سطح المحيط

وتوجد الكائنات العوالق أيضًا على سطح المحيط. الكائنات الحية التي تعيش في الواجهة الجوية والبحرية أو تحتها مباشرة تسمى بشكل جماعي نيوستون. وتنقسم هذه المجموعة أيضًا إلى إبينوستون، الذي يطفو مباشرة على سطح الماء، وهيبونيوستون، الذي يسبح ضمن السنتيمترات العليا. يتم تصنيف نسبة كبيرة من النيوستون ضمن مجتمع العوالق الأوسع بسبب انجرافها السلبي السائد، الذي تمليه التيارات أو الرياح، حيث أنها تفتقر إلى قدرات السباحة الكافية لمواجهة هذه القوى.

تتكيف الحيوانات النيوستونية في المقام الأول للطفو المقلوب على سطح المحيط، مما يشبه مجتمعًا قاعيًا مقلوبًا، وتشكل عنصرًا متميزًا في مجتمع العوالق الحيوانية، مما يؤثر بشكل حاسم على ديناميكيات النظام البيئي البحري. تساهم العوالق الحيوانية النيستونية في نقل الطاقة النشطة بين الطبقات المحيطية السطحية والسحيقة. علاوة على ذلك، تعمل العوالق النيستونية كمورد غذائي للعوالق الحيوانية البحرية، وأسماك الأعماق، والطيور البحرية.

بيئات المحيطات السحيقة

حدد الباحثون المجتمعات الميكروبية التي تسكن الدورة الحرارية الملحية للمحيطات، وتمتد إلى المناطق السحيقة. تتأثر التيارات السطحية في المقام الأول بالرياح والعواصف، وتؤثر على أعماق تصل إلى حوالي 500 متر (1600 قدم). ومع ذلك، فإن متوسط ​​عمق المحيط يتجاوز ذلك بكثير، حيث يصل إلى حوالي 3.7 كم (2.3 ميل). وفي هذه المناطق العميقة، يتم دفع التيارات عن طريق التغيرات في كثافة الماء، والتي يتم تنظيمها من خلال الاختلافات في درجة الحرارة والملوحة. تنشئ هذه الآلية نمط دوران عالمي، يُطلق عليه غالبًا "الحزام الناقل للمحيطات"، والذي ينقل المياه والكائنات الحية الدقيقة في جميع أنحاء أعماق المحيط.

كشفت جهود أخذ العينات عبر عمود الماء بأكمله في جنوب المحيط الهادئ، الممتد من جزيرة إيستر إلى القارة القطبية الجنوبية، عن نتائج مهمة. لاحظ الباحثون زيادات ملحوظة في التنوع الميكروبي على عمق 300 متر (1000 قدم) تقريبًا، داخل طبقة تُعرف باسم الطبقة الميكروبية بدائية النواة. وتمثل هذه المنطقة، المشابهة لخط البيكنوكلين، الانتقال من المياه السطحية الأقل تنوعًا إلى النظم البيئية الميكروبية الغنية المميزة لأعماق المحيطات. على سبيل المثال، تُظهر المجتمعات الميكروبية المرتبطة بـ مياه قاع القطب الجنوبي تكيفات مع ظروف البرد والضغط العالي، في حين أن مجموعة المياه القديمة، الموجودة في المياه المنتشرة ببطء والمعزولة عن السطح لأكثر من ألف عام، تشتمل على ميكروبات تمتلك جينات تتكيف مع البيئات التي تعاني من نقص الأكسجين.

التصنيف التصنيفي

تضم الكائنات العوالق ممثلين من جميع مجالات الحياة الرئيسية. من الناحية التصنيفية، يمكن تصنيف العوالق على نطاق واسع إلى المجموعات التالية:

• حيوانات العوالق (الميتازوا): تتكون هذه الحيوانات بشكل أساسي من العوالق الحيوانية، وهي حيوانات مفترسة لكائنات العوالق الأصغر حجمًا. تشمل الأمثلة التوضيحية تشيتوجناث (ديدان السهم)، وجناحيات الأرجل (فراشات البحر)، والصدفيات، والسلبس. بالإضافة إلى ذلك، تشتمل الحيوانات الدقيقة العوالق، التي يقل حجمها عمومًا عن ملليمتر واحد، على مجدافيات الأرجل، والكلادوسيران (براغيث الماء)، والدوارات، والمراحل اليرقية للعديد من القشريات والشعاب المرجانية.
• الطلائعيات العوالق: هي كائنات حية دقيقة حقيقية النواة وحيدة الخلية، معظمها مجهرية، وتشمل الدياتومات، والدينوفلاجيلات، والمكورات الحجرية، والمنخربات، والأهداب الشعاعية، والأهداب. تتضمن هذه الفئة أشكالًا مختلفة مثل الطحالب (العوالق النباتية)، والأوالي (العوالق الحيوانية)، والعديد من أنواع العوالق المختلطة.
• فطريات العوالق: يشار إليها أيضًا باسم العوالق الفطرية، وتؤدي هذه الكائنات وظائف حاسمة في إعادة التمعدن ودورة المغذيات داخل البيئات البحرية. على سبيل المثال، ضمن مسار "mycoloop"، تتوسط الفطريات الطفيلية في نقل العناصر الغذائية من العوالق النباتية الكبيرة وغير المستساغة إلى العوالق الحيوانية.
• بدائيات النوى العوالق: تتكون هذه الكائنات من البكتيريا والعتائق (وتسمى بكتيريا العوالق أيضًا العوالق البكتيرية)، وهي منتجة أساسية حيوية وتساهم في إعادة تمعدن المواد العضوية في جميع أنحاء عمود الماء، على غرار العوالق الفطرية. تمثل البكتيريا الزرقاء الضوئية مكونات مهمة لمجتمع العوالق النباتية. تشكل بكتيريا Pelagibacter ubique الضئيلة بشكل استثنائي، والتي من المحتمل أن تكون أكثر الأنواع البكتيرية وفرة على مستوى العالم، ما يقرب من ثلث الخلايا الميكروبية الموجودة على سطح المحيط، وتلعب دورًا حاسمًا في إعادة تدوير المغذيات داخل الحلقة الميكروبية. يُظهر أعضاء فرع Roseobacter ارتباطات بيئية كبيرة بالعوالق النباتية.

• فيروسات العوالق: وتسمى أيضًا العوالق الفيروسية، على الرغم من عدم تصنيفها عالميًا على أنها كائنات حية، إلا أنها منتشرة بشكل كبير في مجتمعات العوالق وتمارس تأثيرًا كبيرًا على الديناميكيات الميكروبية. الفيروسات هي عوامل معدية دقيقة قادرة على التكاثر حصريًا داخل الخلايا الحية للكائن المضيف، لأنها تعتمد على آلية النسخ الخاصة بالمضيف. على الرغم من صغر حجم الفيروسات بشكل ملحوظ، إلا أنها أكثر وفرة عدديًا في العوالق من البكتيريا والعتائق. يمكن لهذه العوامل المنتشرة في كل مكان أن تصيب جميع أشكال الحياة، بدءًا من الحيوانات والنباتات وحتى الكائنات الحية الدقيقة المختلفة، بما في ذلك البكتيريا والعتائق. من خلال آلية "التحويلة الفيروسية"، تصيب الفيروسات البكتيريا وتتحللها، وبالتالي تطلق المغذيات الخلوية والمواد العضوية مرة أخرى إلى عمود الماء، بدلاً من السماح لكائنات أكبر حجمًا مثل العوالق الحيوانية باستهلاكها. تعمل هذه العملية على تحويل العناصر الغذائية بشكل فعال من المستويات الغذائية الأعلى، مع الاحتفاظ بها داخل الحلقة الميكروبية لاستخدامها لاحقًا بواسطة الكائنات الحية الدقيقة الأخرى.

التصنيف على أساس الحجم

يتم تصنيف العوالق في كثير من الأحيان حسب الحجم، وعادةً ما تستخدم الأقسام التالية:

ومع ذلك، فإن حدود بعض تصنيفات الحجم هذه يمكن أن تختلف بشكل كبير، خاصة بالنسبة للكائنات الأكبر حجمًا. أحيانًا يتم تطبيق التسمية العوالق الدقيقة بشكل أكثر اتساعًا لتشمل العوالق غير المحسوسة دون مساعدة مجهرية، وعادةً ما تكون تلك العوالق التي يقل حجمها عن ملليمتر واحد تقريبًا. إن اكتشاف العوالق النانوية وحتى العوالق الأصغر حجمًا، إلى جانب أهميتها البيئية، لم يحدث إلا في الثمانينيات؛ ومع ذلك، تعتبر هذه المجموعات الآن تشكل النسبة السائدة من جميع العوالق من حيث الوفرة والتنوع. تعمل هذه العوالق الدقيقة غير الملاحظة إلى حد كبير كمحركات أساسية لشبكة الأغذية البحرية.

تشتمل العوالق الدقيقة والمجموعات التصنيفية الأصغر على كائنات دقيقة تعمل داخل بيئات تتميز بأعداد رينولدز منخفضة، حيث تمارس الخصائص اللزجة للمياه تأثيرًا أكبر من كتلتها أو قوى القصور الذاتي.

التصنيف حسب الوضع الغذائي

يحدد الوضع الغذائي وظيفة الكائن الحي العوالق داخل الشبكة الغذائية، والتي تحددها اكتسابه للطاقة والمواد المغذية الضرورية للنمو والتكاثر والبقاء. استنادًا إلى الوضع الغذائي، يتم تصنيف العوالق على نطاق واسع إلى أربع فئات وظيفية: العوالق النباتية، والعوالق الحيوانية، والعوالق المختلطة، والمحللات.

العوالق النباتية

تتكون العوالق النباتية (مشتقة من الكلمة اليونانية phyton، والتي تعني نبات) من طحالب بدائية النواة أو حقيقية النواة ذاتية التغذية تسكن المنطقة الضوئية بالقرب من سطح الماء، حيث يتوفر الضوء الكافي لعملية التمثيل الضوئي. تشمل المجموعات البارزة داخل العوالق النباتية الدياتومات، والبكتيريا الزرقاء، والدينوفلاجيلات، والمكورات الحجرية.

العوالق الحيوانية

العوالق الحيوانية (من الكلمة اليونانية zoon، التي تعني الحيوان) هي كائنات أولية دقيقة أو كائنات أولية دقيقة (مثل القشريات والأنواع الحيوانية الأخرى) تستهلك كائنات العوالق الأخرى. تشمل هذه الفئة أيضًا البيض والمراحل اليرقية للحيوانات الأكبر حجمًا، مثل الأسماك والقشريات والحلقيات.

العوالق المختلطة

تستخدم العوالق المختلطة (المشتقة من الكلمة اليونانية mixis، والتي تعني الخليط) استراتيجية غذائية مركبة. تعترف الدراسات الحديثة بشكل متزايد بأن نسبة كبيرة، ربما الأغلبية، من الكائنات العوالق يمكن أن تظهر كلا السلوكين الغذائيين المذكورين أعلاه.

تاريخيًا، تم تصنيف العوالق إلى مجموعتين غذائيتين أساسيتين: العوالق النباتية ذاتية التغذية، الشبيهة بالنباتات التي تولد قوتها الخاصة، عادةً من خلال عملية التمثيل الضوئي، والعوالق الحيوانية غيرية التغذية، الشبيهة بالحيوانات والتي تستهلك عوالق أخرى. ومع ذلك، تشير الأبحاث المعاصرة إلى أن العديد من أنواع العوالق، التي من المحتمل أن تتجاوز النصف، هي مختلطة التغذية. في حين تم تصنيف العوالق تقليديًا على أنها منتجة ومستهلكة ومعيدة للتدوير، إلا أن بعض الأنواع يمكن أن تستفيد من مستويات غذائية متعددة. تتيح هذه الإستراتيجية الغذائية المزدوجة للعوالق المختلطة العمل كمنتجين ومستهلكين، إما بشكل متزامن أو من خلال أنماط غذائية بديلة استجابة للعوامل البيئية. وبالتالي، يمكن للعوالق المختلطة استخدام عملية التمثيل الضوئي للنمو خلال فترات وفرة العناصر الغذائية والضوء، مع الانتقال إلى استهلاك العوالق النباتية، أو العوالق الحيوانية، أو غيرها من العوالق المختلطة عندما تكون الظروف البيئية دون المستوى الأمثل لعملية التمثيل الضوئي.

وبناء على ذلك، لم تعد العديد من الكائنات الحية العوالق التي تم تصنيفها سابقًا على أنها عوالق نباتية حصريًا، مثل المكورات الحجرية والدينوفلاجيلات، تعتبر ذاتية التغذية بشكل صارم. تنبع عملية إعادة التصنيف هذه من قدرتها ليس فقط على إنتاج غذائها عن طريق التغذية الضوئية ولكن أيضًا على استيعاب الكائنات الحية الأخرى. يتم الآن تصنيف هذه الأنواع بشكل أكثر دقة على أنها عوالق مختلطة. يؤثر هذا الفهم المنقح بشكل كبير على تصور ديناميكيات الشبكة الغذائية للعوالق.

تنقسم الكائنات الحية المغذية أيضًا إلى فئتين: الكائنات الحية المغذية، والتي تمتلك بطبيعتها القدرة على إجراء عملية التمثيل الضوئي، والكائنات التغذية غير المكونة، والتي تستخدم البلعمة لابتلاع الفريسة ذاتية التغذية. إما أن يتم الحفاظ على هذه الفريسة على قيد الحياة داخل الخلية المضيفة، وبالتالي المساهمة في عملية التمثيل الضوئي للمضيف، أو يتم هضمها، باستثناء البلاستيدات، التي تواصل نشاط التمثيل الضوئي (kleptoplasty). يتم الاعتراف بشكل متزايد بالأهمية البيئية للخلطة كاستراتيجية للبقاء، إلى جانب آثارها الأوسع على الكيمياء الحيوية البحرية. تشير الأبحاث إلى أن العوالق المختلطة تلعب دورًا أكثر أهمية في البيئة البحرية مما كان يُفترض سابقًا. ويعمل وجودها كحاجز استقرار، مما يخفف من انهيار النظام البيئي خلال فترات انخفاض الضوء أو غيابه. على الرغم من أن العوالق المختلطة تمتلك أصولًا تطورية قديمة وقد حددها العلماء لأكثر من قرن من الزمان، إلا أن أهميتها الشاملة لم تحقق اعترافًا واسع النطاق إلا في الآونة الأخيرة في العلوم البحرية السائدة.

المحللون

تعمل المحللات، بدلاً من تصنيع الكتلة الحيوية بشكل مباشر، على تحويل العناصر الغذائية العضوية استقلابيًا إلى أشكال غير عضوية مناسبة لإعادة التدوير، وهي عملية يمكن أن تتكبد تكاليف طاقة كبيرة.

تسهل الفطريات، التي تتكون في المقام الأول من العوالق الفطرية الدقيقة (الفطريات الدقيقة)، والخمائر، والأبواغ الحيوانية المتحركة، إعادة تدوير المواد العضوية عبر "mycoloop"، وهي عملية تتميز بتفاعلها الطفيلي مع العوالق.

تقوم البكتيريا والعتائق، وهي بدائيات النوى المجهرية التي يقل حجمها عادة عن 0.001 ملم، باستعادة العناصر الغذائية العضوية إلى الحالات غير العضوية عن طريق تحلل كل من المواد العضوية الجزيئية والمذابة من خلال "الحلقة الميكروبية". تقوم مجموعات معينة بتحويل الأمونيوم من النفايات الحيوانية إلى نترات، بينما تقوم مجموعات أخرى بتحويل النترات إلى غاز النيتروجين. على الرغم من أنه من المحتمل القضاء على العديد منها عن طريق العدوى الفيروسية أو استهلاكها من قبل العوالق الحيوانية والعوالق المختلطة (التي تستخدم بعد ذلك مغذياتها في عملية التمثيل الضوئي)، إلا أن التفاصيل المعقدة لبيئتها والآليات التي تدعمها لا تزال غير مفهومة بشكل جيد.

تصيب الفيروسات، بشكل عام، أصغر من البكتيريا بـ 10 إلى 100 مرة وتتوافر بكثرة بشكل استثنائي (حوالي 100 مليار لكل لتر)، تصيب العديد من العوالق والكائنات الأكبر حجمًا. من المفترض أنها تقضي بشكل فعال على تكاثر العوالق على نطاق واسع في غضون أيام عن طريق تحويل الكتلة الحيوية إلى مادة عضوية مذابة، وبالتالي تعزيز تكاثر البكتيريا من خلال آلية تعرف باسم "التحويلة الفيروسية". ونظرًا لخصوصية مضيفها، فمن المفترض أيضًا أن تمارس الفيروسات تأثيرًا على مضخات الكربون البيولوجية والميكروبية.

مجموعات أخرى

العوالق الحيوانية الجيلاتينية

تشكل العوالق الحيوانية الجيلاتينية فئة من الحيوانات البحرية الحساسة التي تعيش في عمود الماء المحيطي. وتتميز هذه الحيوانات بافتقارها إلى الأجزاء الصلبة، مما يجعل أجسادها الهشة معرضة بشدة للتلف أو التدمير. تظهر هذه الكائنات في كثير من الأحيان الشفافية. في حين يتم تصنيف جميع قناديل البحر على أنها عوالق حيوانية هلامية، فإن العكس ليس صحيحا. في البيئات الساحلية، تشمل الأمثلة التي يتم ملاحظتها بشكل شائع ctenophores وmedusae وsalps وChaetognatha. ومع ذلك، فإن جميع الشعب البحرية تقريبًا، مثل Annelida، وMollusca، وArthropoda، تشمل أنواعًا هلامية؛ ومع ذلك، فإن العديد من هذه الأشكال الأقل شيوعًا تتواجد في المحيطات المفتوحة وأعماق البحار، مما يجعلها أقل سهولة للمراقبة العرضية.

العوالق السمكية

تشمل العوالق الإكثيوبلانية بيض ويرقات الأسماك. تعيش هذه الكائنات في الغالب في المنطقة المضاءة بنور الشمس من عمود الماء، وعادةً على أعماق أقل من 200 متر، وهي منطقة يشار إليها أيضًا باسم المنطقة فوق سطح البحر أو المنطقة الضوئية. وباعتبارها كائنات بلانكتونية، فإن العوالق الإكثيوبلانية غير قادرة على السباحة بفعالية ضد تيارات المحيط، وبالتالي تنجرف بشكل سلبي. بيض الأسماك غير قادر تمامًا على السباحة، مما يصنفه بشكل لا لبس فيه على أنه عوالق. في حين أن يرقات المرحلة المبكرة تظهر قدرات محدودة على السباحة، فإن يرقات المرحلة اللاحقة تظهر تحسنًا في كفاءة السباحة والانتقال من مرحلة العوالق أثناء تطورها إلى أحداث. تعمل يرقات الأسماك كالعوالق الحيوانية، حيث تستهلك العوالق الأصغر حجمًا، بينما يمتلك بيض الأسماك احتياطياتها الغذائية الداخلية الخاصة. يعمل كل من البيض واليرقات كمصدر غذائي للحيوانات البحرية الكبيرة. أنواع الأسماك قادرة على إنتاج كمية كبيرة من البيض، وغالبًا ما يتم إطلاقها في عمود المياه المفتوحة، بأقطار نموذجية تبلغ حوالي 1 ملم (0.039 بوصة). يُطلق على ذرية الأسماك البيوضة التي تم فقسها حديثًا اسم اليرقات؛ هذه بشكل عام متخلفة، وتمتلك كيسًا محيًا بارزًا من أجل القوت، وتختلف بشكل كبير في الشكل عن الأشكال اليافعة والبالغة. تكون مرحلة اليرقات في الأسماك البيوضة قصيرة نسبيًا، وعادةً ما تستمر عدة أسابيع فقط، تمر خلالها اليرقات بنمو سريع وتحول هيكلي (عملية تعرف باسم التحول) لتصبح يافعة. يستلزم هذا التحول التنموي التحول من الاعتماد على الكيس المحي إلى الافتراس على العوالق الحيوانية، وهي عملية غالبًا ما تعوقها كثافة العوالق الحيوانية غير الكافية، مما يؤدي إلى مجاعة العديد من اليرقات. وفي نهاية المطاف، تكتسب يرقات الأسماك القدرة على السباحة ضد التيارات، مما يشير إلى توقفها عن العوالق وظهورها كأسماك صغيرة.

العوالق الكاذبة

تشير العوالق الزائفة إلى الكائنات الحية التي تلتصق إما بالكيانات البلانكتونية أو غيرها من الأجسام الطافية، بما في ذلك الأخشاب الطافية، والأصداف الطافية للكائنات الحية مثل السبيرولا، أو الحطام البشري المنشأ. تشمل الأمثلة التوضيحية البرنقيل الإوز والبريوزوان الجيليلا. تفتقر هذه الحيوانات بطبيعتها إلى القدرة على الطفو، مما يميزها عن الكائنات الحية العوالق الحقيقية مثل فيليلا ورجل الحرب البرتغالي، التي تمتلك قدرات طفو جوهرية. يتم ملاحظة العوالق الزائفة بشكل متكرر داخل الجهاز الهضمي للعوالق الحيوانية التي تتغذى بالترشيح.

العوالق Tychoplankton

تشير العوالق Tychoplankton إلى الكائنات الحية، بما في ذلك الأنواع القاعية التي تعيش بحرية أو لاطئة وغيرها من الكيانات غير العوالق، التي تندمج في العوالق بسبب الاضطرابات في بيئتها القاعية أو من خلال عمل الرياح والتيارات. يمكن أن تنجم هذه الظاهرة عن الاضطراب الهيدروديناميكي المباشر أو إزاحة مادة الركيزة، مما يؤدي إلى احتجاز لاحق داخل عمود الماء. وبالتالي، تشكل العوالق Tychoplankton تصنيفًا أساسيًا للكائنات العوالق، حيث يتم تمييزها بناءً على نسبة دورة حياتها التي قضتها في حالة العوالق، نظرًا لأن وجودها الكامل أو مراحل تكاثرها المحددة لا تكون حصرية في أعالي البحار. يتم تصنيف هذه الكائنات أحيانًا على أنها عوالق عرضية.

العوالق المعدنية

تصنيف دورة الحياة

العوالق المجسمة

يتم تعريف العوالق الحيوانية على أنها كائنات حية تحافظ على وجود العوالق طوال دورة حياتها بأكملها. وتقف هذه المجموعة على النقيض من العوالق البحرية، وهي كائنات بلانكتونية تقضي جزءًا من دورة حياتها داخل المنطقة القاعية. تشمل الأمثلة التوضيحية للعوالق الهولوبلانكتونية بعض الدياتومات، والسوطيات الإشعاعية، ودينوفلاجيلات معينة، والمنخربات، ومزدوجات الأرجل، ومجدافيات الأرجل، والسلب، جنبًا إلى جنب مع أنواع معينة من الرخويات بطنيات الأقدام. تعيش العوالق الحيوانية حصريًا في المنطقة السطحية، وهي تختلف عن المنطقة القاعية. تضم هذه الفئة كلا من العوالق النباتية والعوالق الحيوانية، مما يظهر تباينًا كبيرًا في الحجم. تمثل الطلائعيات الأشكال الأكثر انتشارًا من العوالق.

العوالق البحرية

تشمل العوالق البحرية مجموعة متنوعة من الكائنات المائية التي تتميز بدورات حياة تتضمن كلا من مرحلتي العوالق والقاع. يتكون جزء كبير من العوالق البحرية من المراحل اليرقية للكائنات الأكبر حجمًا. تختلف هذه المجموعة عن العوالق الحيوانية، وهي كائنات بلانكتونية تعيش في منطقة السطح كعوالق طوال فترة حياتها. بعد فترة من وجود العوالق، تنتقل العديد من العوالق الميروبلانكتونية إلى النكتون أو تتبنى وجودًا قاعيًا، لاطئًا في كثير من الأحيان، في قاع البحر. تشكل الأشكال اليرقية لللافقاريات القاعية شريحة كبيرة من مجتمعات العوالق. تعتبر مرحلة يرقات العوالق حيوية بشكل خاص للعديد من اللافقاريات القاعية، مما يسهل تشتت نسلها. يمكن أن تختلف المدة التي تبقى فيها العوالق البحرية في مرحلة اليرقات أو اليافعة في منطقة السطح من ساعات إلى أشهر، اعتمادًا على الأنواع المحددة والظروف البيئية السائدة.

علم البيئة

الشبكات الغذائية

إلى جانب دورها كمكونات أساسية للسلاسل الغذائية التي تدعم مصايد الأسماك ذات الأهمية التجارية، تعد النظم البيئية للعوالق جزءًا لا يتجزأ من الدورة البيوجيوكيميائية للعديد من العناصر الكيميائية الأساسية، ولا سيما المساهمة في دورة الكربون في المحيطات. تستهلك يرقات الأسماك في المقام الأول العوالق الحيوانية، التي ترعى هي نفسها على العوالق النباتية.

تسلط الحلقة الميكروبية الضوء على الأدوار المحورية للبكتيريا داخل شبكات الغذاء المائية. تصف هذه العملية استهلاك البكتيريا للمواد العضوية الذائبة (DOM) في النظم البيئية المائية، يليه ابتلاعها لاحقًا بواسطة الكائنات الحية الدقيقة الأكبر حجمًا، وبالتالي إعادة تدوير العناصر الغذائية والطاقة بكفاءة في جميع أنحاء النظام البيئي.

تؤكد التحويلة الفيروسية على المساهمات الكبيرة للفيروسات في الشبكات الغذائية المائية. تتضمن هذه الآلية إصابة الخلايا المضيفة بالفيروسات وتمزقها، مما يؤدي لاحقًا إلى إطلاق المكونات الخلوية، بما في ذلك المواد العضوية الذائبة. تصبح هذه المواد المنطلقة متاحة بعد ذلك لاستيعاب العوالق الدقيقة الأخرى، مثل البكتيريا، وبالتالي التحايل على مسارات الشبكة الغذائية التقليدية. تعتبر هذه العملية ضرورية لدورة المغذيات وتدفق الكربون داخل النظم البيئية المائية.

تساهم الفطريات أيضًا في ديناميكيات الشبكة الغذائية المائية. يمثل الميكولوب مسارًا متميزًا لشبكة الغذاء المائية حيث تصيب الفطريات الشيتريد الطفيلية العوالق النباتية الكبيرة وغير المستساغة. تعمل الأبواغ الحيوانية (نوع من الجراثيم المتحركة) التي تنتجها هذه الفطريات كمصدر غذائي للعوالق الحيوانية. من خلال هذه الآلية، تسهل الفطريات الكيتريدية نقل العناصر الغذائية من العوالق النباتية التي يتعذر الوصول إليها إلى العوالق الحيوانية.

دورة الكربون

تُدخل العوالق الحيوانية الكربون في المقام الأول إلى الشبكة الغذائية للعوالق من خلال استهلاكها للعوالق النباتية، ثم تستخدمه لاحقًا للحصول على الطاقة الأيضية عن طريق التنفس أو المساهمة به ككتلة حيوية أو مخلفات عند الوفاة. ولأن المواد العضوية تمتلك عادة كثافة أعلى من كثافة مياه البحر، فإنها تميل إلى الغرق في النظم الإيكولوجية للمحيطات المفتوحة، بعيدا عن المناطق الساحلية، وبالتالي تسهيل نقل الكربون. وهذه الظاهرة، التي يطلق عليها اسم المضخة البيولوجية، هي عامل رئيسي في دور المحيطات باعتبارها بالوعة الكربون الأكثر شمولاً على كوكب الأرض. ومع ذلك، فقد ثبت أن هذه العملية عرضة لارتفاع درجات الحرارة. توقعت دراسة أجريت عام 2019 أنه في ظل المعدلات الحالية لتحمض مياه البحر، قد يتضاءل حجم العوالق النباتية في القطب الجنوبي وتظهر كفاءة منخفضة في احتجاز الكربون قبل نهاية القرن.

يمكن نظريًا تعزيز قدرة المحيطات على امتصاص ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الأنشطة البشرية (CO
§67§) من خلال تحفيز إنتاج العوالق من خلال تخصيب الحديد، والذي يتضمن إدخال الحديد في البيئات البحرية. ومع ذلك، فإن إمكانية تطبيق هذه التقنية على نطاق واسع لا تزال موضع شك. أحد المخاوف الكبيرة هو احتمال استنفاد الأكسجين في المحيطات وتوليد الميثان لاحقًا، الناتج عن إعادة تمعدن الكتلة الحيوية المفرطة في العمق.

حزام الكالسيت العظيم

يتميز حزام الكالسيت الكبير، الذي يقع في المحيط الجنوبي، بتركيزات مرتفعة من المكورات الحجرية، وهي أنواع من العوالق النباتية قادرة على إنتاج الكالسيت. تؤثر هذه المنطقة بشكل كبير على الكيمياء الحيوية للمحيطات ودورة الكربون العالمية. داخل هذا الحزام، تولد المكورات الحجرية صفائح من كربونات الكالسيوم (الكالسيت أو الطباشير)، تسمى المكورات الحجرية. تؤثر عملية التكلس هذه على دورة الكربون في المحيط عن طريق تقليل القلوية وإطلاق ثاني أكسيد الكربون (₂). على العكس من ذلك، عند موت المكورات الحجرية، تنحدر أصدافها الكالسيتية، مما يساهم في المضخة البيولوجية عن طريق نقل الكربون إلى أعماق المحيط، حيث يمكن عزله لعدة قرون أو أكثر، وبالتالي تحسين تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي (₂).

إنتاج الأكسجين

تقوم العوالق النباتية بتجميع طاقتها الخاصة عن طريق استيعاب الطاقة الشمسية والمغذيات المائية. أثناء عملية التمثيل الضوئي، تقوم هذه الكائنات بإطلاق الأكسجين الجزيئي (O
§67§) في الماء كمنتج ثانوي أيضي. يُعزى ما يقرب من نصف إمدادات الأكسجين العالمية إلى عملية التمثيل الضوئي للعوالق النباتية، وتمثل النباتات الأرضية الباقي. علاوة على ذلك، كان التمثيل الضوئي للعوالق النباتية فعالاً في تنظيم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي (CO
§1718§) إلى الأكسجين (O) style="font-size:inherit;line-height:inherit;vertical-align:baseline">
§2829§) منذ أوائل عصر ما قبل الكمبري.

كفاءة الامتصاص

تحدد كفاءة امتصاص العوالق (AE) كمية الطعام المبتلع الذي تستوعبه العوالق، مما يحدد مدى توفر المواد العضوية المستهلكة للمتطلبات الفسيولوجية. يمكن للتقلبات في AE، التي تتأثر بمعدلات التغذية وتكوين الفرائس، أن تغير إنتاج حبيبات البراز، وبالتالي تنظيم مدى إعادة تدوير المواد العضوية داخل النظام البيئي البحري. بشكل عام، ترتبط معدلات التغذية المنخفضة بارتفاع AE وإنتاج كريات صغيرة وكثيفة، في حين أن زيادة معدلات التغذية تؤدي عادةً إلى انخفاض AE وكريات أكبر تحتوي على محتوى عضوي أكبر. يشكل معدل التنفس عاملاً آخر يساهم في إطلاق المادة العضوية الذائبة (DOM). يمكن أن تؤثر العوامل البيئية، بما في ذلك توفر الأكسجين، ودرجة الحموضة، وكثافة الضوء، على إجمالي استهلاك الأكسجين وكمية الكربون المفقودة بواسطة العوالق الحيوانية في صورة ثاني أكسيد الكربون المستنشق (₂). علاوة على ذلك، فإن الأبعاد النسبية للعوالق الحيوانية وفرائسها تعدل إطلاق الكربون من خلال "التغذية غير الدقيقة". عادةً ما يتم ابتلاع الفرائس الصغيرة بالكامل، في حين قد يتم استهلاك الفرائس الأكبر بكفاءة أقل، مما يؤدي إلى إطلاق كمية أكبر من المادة الحيوية. تشير الأدلة أيضًا إلى أن التركيب الغذائي يؤثر على إطلاق العناصر الغذائية، حيث تنتج الأنظمة الغذائية آكلة اللحوم مستويات أعلى من الكربون العضوي المذاب (DOC) والأمونيوم مقارنة بالأنظمة الغذائية آكلة اللحوم.

تقلب الكتلة الحيوية

يعتمد نمو سكان العوالق النباتية على مستويات الإضاءة المحيطة وتوافر العناصر الغذائية. يُظهر العامل المحدد الرئيسي للنمو تباينًا إقليميًا عبر المحيطات العالمية. على نطاق واسع، عادة ما يكون تكاثر العوالق النباتية في الدوامات الاستوائية وشبه الاستوائية قليلة التغذية مقيدًا بإمدادات المغذيات، في حين أن الضوء كثيرًا ما يحد من النمو في الدوامات شبه القطبية. تؤثر التقلبات البيئية عبر مختلف المقاييس على توافر كل من العناصر الغذائية والضوء للعوالق النباتية. وبالنظر إلى أن هذه الكائنات تشكل أساس الشبكة الغذائية البحرية، فإن هذا التباين في نمو العوالق النباتية يؤثر بالتالي على المستويات الغذائية الأعلى. على سبيل المثال، على نطاق سنوي، تشهد الكتلة الحيوية للعوالق النباتية انخفاضًا مؤقتًا خلال أحداث النينيو، مما يؤثر لاحقًا على أعداد العوالق الحيوانية والأسماك والطيور البحرية والثدييات البحرية.

تبحث الأبحاث الحالية بشكل فعال في تداعيات الاحترار البشري المنشأ على مجموعات العوالق النباتية العالمية. من المتوقع أن تؤثر التغييرات المتوقعة في التقسيم الطبقي العمودي لعمود الماء، ومعدلات التفاعل البيولوجي المعتمدة على درجة الحرارة، وتوافر المغذيات في الغلاف الجوي بشكل كبير على إنتاجية العوالق النباتية في المستقبل. علاوة على ذلك، قد تكون التحولات في معدل وفيات العوالق النباتية التي تعزى إلى معدلات رعي العوالق الحيوانية كبيرة أيضًا.

علاقات العوالق

الأسماك والعوالق

تشكل العوالق الحيوانية المكون الغذائي الأساسي لجميع يرقات الأسماك تقريبًا التي تنتقل من تغذية كيس الصفار إلى التغذية الخارجية. يعتمد بقاء يرقات الأسماك حديثة الفقس على الكثافة المكانية وتوزيع العوالق الحيوانية، حيث أن عدم التطابق يمكن أن يؤدي إلى المجاعة. يمكن لكل من الظواهر الطبيعية، مثل التغيرات في التيارات وتقلبات درجات الحرارة، والتأثيرات البشرية، بما في ذلك بناء سدود الأنهار، وتحمض المحيطات، وزيادة درجات الحرارة، أن تؤثر بشكل عميق على مجموعات العوالق الحيوانية. وتؤثر هذه التأثيرات بدورها بشكل كبير على بقاء يرقات الأسماك، وبالتالي نجاح التكاثر.

وتشير الأبحاث إلى أن العوالق تظهر توزيعًا غير مكتمل في البيئات البحرية التي تتميز بانخفاض أعداد الأسماك. على العكس من ذلك، في المناطق ذات الأسماك الوفيرة، تتأثر ديناميكيات العوالق الحيوانية بشكل واضح بمعدلات افتراس الأسماك السائدة. يمكن أن تؤدي شدة الافتراس المحددة إلى أنماط سلوكية منتظمة أو فوضوية داخل مجتمعات العوالق الحيوانية.

ومن المفارقة أن يرقات الأسماك يمكن أن تمارس تأثيرًا ضارًا على تكاثر الطحالب العوالق من خلال إطالة مدتها. يحدث هذا لأن اليرقات تقلل من أعداد العوالق الحيوانية المتاحة، مما يقلل من الرعاة الأساسيين للعوالق النباتية. ويؤدي الانخفاض اللاحق في ضغط الرعي إلى تسهيل تكاثر العوالق النباتية بشكل مفرط، مما يسمح للازدهار بالتكثيف والاستمرار.

كما أن الدور الحاسم لكل من العوالق النباتية والعوالق الحيوانية معترف به على نطاق واسع في أنظمة تربية الأحياء المائية الموسعة وشبه المكثفة في الأحواض. على مدار عقود من الزمن، نفذ مزارعو الأسماك التقليديون استراتيجيات إدارة الأحواض بناءً على ديناميكيات تجمعات العوالق لتربية الأسماك، مما يؤكد الأهمية الدائمة للعوالق حتى في البيئات المائية المعدلة بفعل الإنسان.

الحيتان والعوالق

من بين جميع البراز الحيواني، يعتبر براز الحوت فعالًا بشكل استثنائي في تعزيز توافر العناصر الغذائية. العوالق النباتية، التي تعمل كمنتج رئيسي في المحيطات المفتوحة، يمكنها استيعاب العديد من العناصر الغذائية الأساسية من براز الحيتان. داخل الشبكة الغذائية البحرية، تشكل العوالق النباتية المستوى التأسيسي، الذي تستهلكه العوالق الحيوانية والكريل. وهذه بدورها تتعرض للهجوم من قبل كائنات بحرية أكبر حجمًا، بما في ذلك الحيتان. وبالتالي، من المفهوم أن براز الحيتان يساهم بشكل كبير في توفير الطاقة لشبكة الأغذية البحرية بأكملها.

البشر والعوالق

تمارس العوالق العديد من التأثيرات المباشرة وغير المباشرة على التجمعات البشرية.

ينشأ حوالي 70% من الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي من العوالق النباتية المحيطية من خلال عملية التمثيل الضوئي. يشير هذا إلى أن العوالق هي المسؤولة عن توليد الجزء السائد من الأكسجين الذي يمكن للبشر والكائنات الحية الأخرى التي تتنفس هوائيًا الوصول إليه.

علاوة على ذلك، تشكل العوالق المستوى الغذائي الأساسي لشبكة الأغذية البحرية، مما يوفر الغذاء لجميع الطبقات الغذائية اللاحقة. بحثت الأبحاث المعاصرة فيما إذا كانت ديناميكيات الشبكة الغذائية البحرية محكومة في المقام الأول بآليات "من أعلى إلى أسفل" (تحركها الحيوانات المفترسة) أو آليات "من أسفل إلى أعلى" (تحركها المغذيات). يسعى هذا التحقيق بشكل أساسي إلى التأكد مما إذا كانت التغييرات داخل الشبكة الغذائية يتم التحريض عليها عن طريق توافر المغذيات الأساسية أو الحيوانات المفترسة العليا. يشير الإجماع السائد إلى أن النهج "من القاعدة إلى القمة" يوفر قوة تنبؤية أكبر لسلوك الشبكة الغذائية. وهذا يعني أن العوالق تمارس تأثيرًا أكثر أهمية على النجاح الإنجابي للأنواع الاستهلاكية الأولية التي ترعى عليها، مقارنة بتأثير المستهلكين الثانويين الذين يفترسون المستهلكين الأساسيين.

في بعض الحالات، تعمل العوالق كمضيفات وسيطة للطفيليات البشرية القاتلة. ومن الأمثلة البارزة على ذلك الكوليرا، وهي عدوى تسببها سلالات ممرضة مختلفة من ضمة الكوليرا. تُظهر هذه الأنواع البكتيرية ارتباطًا تكافليًا مع العوالق الحيوانية الكيتينية، مثل مجدافيات الأرجل. تستمد البكتيريا فوائدها ليس فقط من العناصر الغذائية المشتقة من الكيتين التي توفرها العوالق الحيوانية، ولكن أيضًا من الحماية ضد البيئات الحمضية. عند ابتلاع مضيف بشري لمجدافيات الأرجل المصابة، يحمي الهيكل الخارجي الكيتيني البكتيريا من أحماض المعدة، مما يسمح لها بالوصول إلى الأمعاء. وبعد ذلك، تلتصق البكتيريا ببطانة الأمعاء الدقيقة، مما يؤدي إلى ظهور الأعراض، بما في ذلك الإسهال الشديد، عادةً خلال خمسة أيام.

بيان العوالق

في عام 2024، قدم ائتلاف رعاية المحيطات التابع للاتفاق العالمي للأمم المتحدة بيان العوالق، وهو وثيقة تمت صياغتها بشكل تعاوني من قبل أكثر من 30 متخصصًا دوليًا. يحدد هذا البيان التوصيات الإستراتيجية التي تهدف إلى توجيه المبادرات العالمية للحفاظ على العوالق والاستفادة من قدرتها على التخفيف من تغير المناخ الكوكبي والتلوث وتدهور التنوع البيولوجي. وهو يؤكد على الوظيفة المحورية للعوالق باعتبارها المكون الأساسي للنظم البيئية البحرية، والمسؤولة عن توليد ما يقرب من 50% من أكسجين الأرض واحتجاز ما يقدر بنحو 30-50 مليار طن متري من الكربون كل عام.

تتضمن التوصيات الرئيسية ما يلي:

• تعزيز البحث والرصد: يتضمن ذلك استخدام التقنيات المتقدمة مثل تسلسل الحمض النووي والمعلوماتية الحيوية ومراقبة الأقمار الصناعية وتحليل الصور المستندة إلى الذكاء الاصطناعي لتعميق فهم ديناميكيات العوالق وإنشاء أطلس عالمي شامل للعوالق.
• الحلول القائمة على العوالق: تدعو هذه التوصية إلى تطوير التطبيقات المبتكرة، بما في ذلك استخدام العوالق في تنقية المياه، وإنتاج البلاستيك الحيوي، والأسمدة، والأعلاف الحيوانية، وبالتالي تعزيز الممارسات الصناعية المستدامة.
• تكامل السياسات: يدعو هذا الحكومات ووكالات الأمم المتحدة وكيانات القطاع الخاص إلى دمج اعتبارات العوالق في أطر سياسات المناخ والتنوع البيولوجي، مع توقع الموافقات الرسمية في مؤتمر الأطراف التاسع والعشرين، ومؤتمر الأطراف السادس عشر، ومؤتمر الأمم المتحدة للمحيطات لعام 2025.
• الوعي العام: يتضمن ذلك تنمية "محو الأمية حول العوالق" من خلال البرامج التعليمية والمبادرات متعددة التخصصات للتأكيد على مساهمتها الأساسية في الأمن الغذائي العالمي وصحة النظام البيئي بشكل عام.
• التعاون: يشجع هذا على إقامة شراكات متعددة القطاعات بين المؤسسات الأكاديمية والكيانات الصناعية والهيئات الحكومية لتأمين التمويل للبحث وحماية العوالق من التهديدات المنتشرة مثل تلوث المغذيات وارتفاع درجة حرارة المحيطات.

• مفارقة العوالق
• فيليجر

المراجع

Dolan, J.R., Agatha, S., Coats, D.W., Montagnes, D.J.S., Stocker, D.K., eds. (2013). علم الأحياء وبيئة الشركات العملاقة Tintinnid: نماذج للعوالق البحرية. وايلي بلاكويل، أكسفورد، المملكة المتحدة. ردمك 978-0-470-67151-1.

• دولان، جي آر، أجاثا، إس، كوتس، دي دبليو، مونتاجنيس، دي جي إس، ستوكر، دي كيه، محررون. (2013).علم الأحياء وعلم البيئة للأهداب Tintinnid: نماذج للعوالق البحرية. وايلي بلاكويل، أكسفورد، المملكة المتحدة رقم ISBN 978-0-470-67151-1.
• دوسنبيري، ديفيد ب. (2009). العيش على نطاق صغير: الفيزياء غير المتوقعة لكونك صغيرًا. مطبعة جامعة هارفارد، كامبريدج، ماساتشوستس. رقم ISBN 978-0-674-03116-6.
• كيوربو، توماس (2008). نهج ميكانيكي لبيئة العوالق. مطبعة جامعة برينستون، برينستون، نيو جيرسي، رقم ISBN 978-0-691-13422-2.
• كيربي، ريتشارد ر. (2010). التائهون في المحيط: عالم سري تحت الأمواج. ستوديو كاكتوس المحدودة، المملكة المتحدة. رقم ISBN 978-1-904239-10-9.

• Ocean Drifters - فيلم قصير رواه ديفيد أتينبورو حول الأدوار المتنوعة للعوالق
• COPEPOD: قاعدة بيانات العوالق العالمية – قاعدة بيانات التغطية العالمية للكتلة الحيوية للعوالق الحيوانية وبيانات الوفرة
• دليل العوالق الحيوانية البحرية في جنوب شرق أستراليا – معهد تسمانيا لتربية الأحياء المائية ومصايد الأسماك
• مشروع تسجيل العوالق الأسترالي المستمر – نظام الرصد البحري المتكامل
• أكوابارادوكس: تنوع الكائنات الحية الدقيقة العوالق – صور الكائنات الحية الدقيقة العوالق
• مجلة أبحاث العوالق – دورية علمية مخصصة للعوالق