المتطرفة خصائص وأنواع وأمثلة

ال القاسية إنها كائنات حية تعيش في بيئات قاسية ، أي تلك التي تبتعد عن الظروف التي تعيش فيها معظم الكائنات الحية المعروفة للبشر..

إن المصطلحين "متطرفان" و "متطرفان" هما من مراكز الإنسان نسبيًا ، لأن البشر يقيمون الموائل وسكانها ، اعتمادًا على ما يمكن اعتباره متطرفًا لوجودنا..

لذلك ، فإن ما يميز البيئة القاسية هو أنه يقدم ظروفًا لا تطاق للبشر فيما يتعلق بدرجة الحرارة والرطوبة والملوحة والضوء ودرجة الحموضة وتوافر الأكسجين ومستويات السمية وغير ذلك..

من منظور غير مركز الإنسان ، يمكن أن يكون البشر كائنات متطرفة ، وهذا يتوقف على الكائن الحي الذي قام بتقييمها. على سبيل المثال ، من وجهة نظر الكائن اللاهوائي الصارم ، الذي يكون الأكسجين سامًا له ، فإن الكائنات الهوائية (مثل البشر) ستكون متطرفة. بالنسبة للإنسان ، على العكس من ذلك ، الكائنات اللاهوائية هي كائنات شاذة.

مؤشر

• 1 أصل مصطلح "متطرفون"
  • 1.1 R. D. Macelroy
• 2 خصائص البيئات القاسية
• 3 أنواع من المتطرفين على نطاق علم الحيوان
  • 3.1 كائنات وحيدة الخلية
  • 3.2 الكائنات متعددة الخلايا
  • 3.3 بولي المتطرفة
• 4 أكثر أنواع البيئات القاسية شيوعًا
  • 4.1 بيئات شديدة البرودة
  • 4.2 بيئات الحرارة الشديدة
  • 4.3 البيئات مع الضغط الشديد
  • 4.4 الحمض القاسي والبيئات القلوية
  • 4.5 هيبيرسالين وبيئات الأكسجين
  • 4.6 بيئات الإشعاع عالية
  • 4.7 ينتهي الإنسان
• 5 التحولات و ecotones
• 6 حيوانات ونباتات بعدة مراحل أو مراحل
  • 6.1 النباتات
  • 6.2 الحيوانات
• 7 المراجع

أصل مصطلح "متطرفون"

إننا نحدد حاليًا بيئات "متعددة" داخل وخارج كوكب الأرض ، ونكتشف باستمرار كائنات قادرة ، ليس فقط على قيد الحياة ، ولكن أيضًا على الازدهار على نطاق واسع في العديد منها.

R. D. Macelroy

في عام 1974 ، اقترح ر. د. ماكلروي مصطلح "الكائنات الشاذة" لتعريف هذه الكائنات الحية التي تقدم النمو والتطور الأمثل في ظل الظروف القاسية ، على عكس الكائنات الحية المتوسطة التي تنمو في بيئات الظروف المتوسطة.

وفقًا لماكلروي:

"Extremófilo عبارة عن وصف للكائنات القادرة على العيش في بيئات معادية للميزوفيل أو الكائنات الحية التي تنمو فقط في البيئات الوسيطة".

هناك درجتان أساسيتان من التطرف في الكائنات الحية: تلك التي يمكنها ذلك تحمل حالة بيئية قاسية وتصبح مهيمنة على الآخرين ؛ وتلك التي تنمو وتتطور على النحو الأمثل تحت الظروف القاسية.

خصائص البيئات القاسية

تستجيب فئة البيئة "المتطرفة" إلى بنية بشرية المنشأ ، بناءً على النظر في النهايات البعيدة لخط الأساس لحالة بيئية معينة (درجة الحرارة ، الملوحة ، الإشعاع ، من بين أمور أخرى) ، مما يسمح ببقاء الإنسان.

ومع ذلك ، يجب أن تستند هذه الفئة إلى خصائص معينة للبيئة ، من منظور الكائن الحي الذي يسكنها (بدلاً من المنظور الإنساني).

تشمل هذه الخصائص: الكتلة الحيوية ، والإنتاجية ، والتنوع البيولوجي (عدد الأنواع وتمثيل الأصناف الأعلى) ، وتنوع العمليات في النظم الإيكولوجية والتكيفات المحددة مع بيئة الكائن الحي المعني.

يشير مجموع كل هذه الخصائص إلى الحالة القصوى للبيئة. على سبيل المثال ، البيئة القاسية هي البيئة التي تقدم بشكل عام:

• انخفاض الكتلة الحيوية والإنتاجية
• غلبة أشكال الحياة القديمة
• غياب أشكال الحياة المتفوقة
• عدم وجود التمثيل الضوئي وتثبيت النيتروجين ولكن الاعتماد على مسارات التمثيل الغذائي الأخرى والتكيفات الفسيولوجية ، والتمثيل الغذائي ، والصرفي و / أو دورة حياة محددة.

أنواع المتطرفين على نطاق علم الحيوان

الكائنات أحادية الخلية

وغالبًا ما يشير مصطلح extremophile إلى بدائيات النوى ، مثل البكتيريا ، ويستخدم أحيانًا بالتبادل مع الأركيا..

ومع ذلك ، هناك مجموعة كبيرة ومتنوعة من الكائنات الحية البالغة الشدة وزيادة معرفتنا بالتنوع الوراثي في ​​الموائل المتطرفة يوميًا تقريبًا.

نحن نعلم ، على سبيل المثال ، أن جميع فرط الحرارة (المحبة للحرارة) أعضاء في الأركيا والبكتيريا. شائع النواة بين محبي النفس (عشاق البرد) ، الحمضية (عشاق انخفاض درجة الحموضة) ، القلويات (عشاق درجة الحموضة العالية) ، والزروفيل (عشاق البيئات الجافة) والهالوفيل (عشاق الملح).

كائنات متعددة الخلايا

الكائنات متعددة الخلايا ، مثل الحيوانات اللافقارية والفقاريات ، يمكن أن تكون أيضًا حيوانات شاذة.

على سبيل المثال ، تتضمن بعض الكائنات النفسية عددًا صغيرًا من الضفادع والسلاحف والثعابين ، والتي تتجنب خلال فصل الشتاء التجميد داخل الخلايا في أنسجتها وتراكم المواد الأسمولية في السيتوبلازم الخلوي وتسمح بتجميد الماء خارج الخلية فقط (خارج الخلايا).

مثال آخر هو حالة الديدان الخيطية في القطب الجنوبي Panagrolaimus davidi, التي يمكن أن تنجو من التجمد داخل الخلايا (تجميد الماء داخل خلاياك) ، يمكن أن تنمو وتتكاثر بعد ذوبان الجليد.

أيضا أسماك العائلة Channichthyidae ، سكان المياه الباردة في القطب الجنوبي وجنوب القارة الأمريكية ، تستخدم البروتينات المضادة للتجمد لحماية خلاياهم من تجميدها الكامل.

Polyextremophile

Poly-polyophilophy كائنات حية يمكن أن تعيش أكثر من حالة قصوى واحدة في نفس الوقت ، وبالتالي فهي شائعة في جميع البيئات القاسية.

على سبيل المثال ، النباتات الصحراوية التي تعيش على حد سواء الحرارة الشديدة ، ومحدودية توافر المياه ، وغالبا ، الملوحة العالية.

مثال آخر هو الحيوانات التي تعيش في قاع البحر ، والتي هي قادرة على تحمل ضغوط عالية للغاية ، مثل قلة الضوء ونقص المواد الغذائية ، من بين أمور أخرى..

معظم الأنواع الشائعة من البيئات القاسية

يتم تعريف الظروف البيئية المتطرفة على أساس العوامل اللاأحيائية ، مثل:

• درجة الحرارة.
• توافر المياه.
• الضغط.
• الرقم الهيدروجيني.
• ملوحة.
• تركيز الأكسجين.
• مستويات الإشعاع.

وبالمثل ، يتم وصف المتطرفة على أساس الظروف القاسية التي تدعم.

أهم البيئات القاسية التي يمكننا التعرف عليها وفقًا لظروفها غير الحيوية هي:

بيئات شديدة البرودة

البيئات الشديدة البرودة هي تلك التي يتم صيانتها أو سقوطها بشكل متكرر لفترات (قصيرة أو طويلة) من درجات الحرارة التي تقل عن 5 درجات مئوية. وتشمل هذه الأعمدة الأرضية والمناطق الجبلية وبعض موائل المحيطات العميقة. حتى بعض الصحارى الساخنة جدا خلال النهار تكون درجات الحرارة منخفضة للغاية خلال الليل.

هناك كائنات حية أخرى تعيش في الغلاف الجليدي (حيث الماء في حالة صلبة). على سبيل المثال ، يجب أن تتسامح الكائنات الحية التي تعيش في مصفوفات الجليد ، دائمة التجمد ، تحت الغطاء الثلجي الدائم أو الدوري ، في نهايات متعددة ، بما في ذلك البرد والجفاف ومستويات عالية من الإشعاع.

بيئات الحرارة الشديدة

الموائل الساخنة للغاية هي تلك التي تبقى أو تصل دوريا إلى درجات حرارة أعلى من 40 درجة مئوية. على سبيل المثال ، الصحاري الساخنة ، والمواقع الحرارية الأرضية وفتحات المياه الحرارية العميقة.

غالبًا ما ترتبط مع درجات الحرارة المرتفعة الشديدة ، والبيئات التي تكون فيها المياه المتاحة محدودة للغاية (باستمرار أو لفترات زمنية منتظمة) ، مثل الصحاري الباردة والساخنة ، وبعض الموائل الداخلية (التي تقع داخل الصخور).

البيئات ذات الضغط الشديد

تتعرض البيئات الأخرى لضغط هيدروستاتي عالٍ ، مثل المناطق القاعية للمحيطات والبحيرات العميقة. في هذه الأعماق ، يجب أن يتحمل سكانها الضغوط التي تتجاوز 1000 جو.

بدلاً من ذلك ، هناك درجات قصوى في الضغط (انخفاض الضغط الجوي) ، في الجبال وفي المناطق المرتفعة الأخرى من العالم.

حمض شديد والبيئات القلوية

بشكل عام ، البيئات الحمضية للغاية هي تلك التي تحافظ على القيم التي تقل عن درجة الحموضة أو تصل إليها بانتظام.

انخفاض الرقم الهيدروجيني ، على وجه الخصوص ، يزيد من الحالة "القصوى" للبيئة ، لأنه يزيد من قابلية الذوبان للمعادن الموجودة والكائنات الحية التي تعيش فيها يجب أن تتكيف لمواجهة التطرفات اللاأحيائية المتعددة.

على العكس ، البيئات القلوية للغاية هي تلك التي تبقى أو تسجل بانتظام قيم الأس الهيدروجيني أعلى من 9..

تتضمن أمثلة بيئات درجة الحموضة القصوى البحيرات والمياه الجوفية والتربة شديدة الحموضة أو القلوية.

هيبيرسالين وبيئات الأكسجين

تُعرَّف البيئات الفائقة الملوحة بأنها تلك التي تحتوي على تركيزات ملح أعلى من تلك الموجودة في مياه البحر ، والتي تحتوي على 35 جزءًا في الألف. وتشمل هذه البيئات البحيرات المالحة والمالحة.

مع "المالحة" ، لا نشير فقط إلى الملوحة بواسطة كلوريد الصوديوم ، حيث قد تكون هناك بيئات ملحية يكون فيها الملح الغالب مختلفًا.

كما أن الموائل ذات الأكسجين الحر المحدود (نقص الأكسجين) أو عدم وجود الأكسجين (الأكسجين) ، سواء بشكل مستمر أو على فترات منتظمة ، تعتبر أيضًا شديدة. على سبيل المثال ، ستكون البيئات ذات هذه الخصائص هي الأحواض الأكسجين في المحيطات والبحيرات ، وأعمق طبقات الرواسب.

بيئات عالية الإشعاع

الأشعة فوق البنفسجية (UV) أو الأشعة تحت الحمراء (IR) يمكن أن تفرض شروطًا قاسية على الكائنات الحية. البيئات القاسية في الإشعاع هي تلك التي تتعرض لإشعاعات أو إشعاعات عالية بشكل غير طبيعي خارج النطاق الطبيعي. على سبيل المثال ، البيئات القطبية والارتفاع العالي (الأرضية كما المائية).

Phaeocystis pouchetii

بعض الأنواع تظهر آليات مراوغة من الأشعة فوق البنفسجية عالية أو الأشعة تحت الحمراء. على سبيل المثال ، أنتاركتيكا الأعشاب البحرية Phaeocystis pouchetii تنتج "واقيات شمسية" قابلة للذوبان في الماء ، والتي تمتص بقوة أطوال موجات UV-B (280-320nm) وتحمي خلاياك من مستويات UV-B العالية للغاية في أعلى 10 أمتار من عمود الماء (بعد كسر الجليد البحري).

Deinococcus radiodurans

الكائنات الأخرى متسامحة للغاية مع الإشعاعات المؤينة. على سبيل المثال ، البكتيريا Deinococcus radiodurans يمكن الحفاظ على سلامته الوراثية عن طريق التعويض عن أضرار الحمض النووي واسعة النطاق بعد التعرض للإشعاع المؤين.

تستخدم هذه البكتيريا آليات بين الخلايا للحد من تدهور وتقييد انتشار شظايا الحمض النووي. بالإضافة إلى ذلك ، لديها بروتينات إصلاح الحمض النووي عالية الكفاءة.

أستياناكس هوبسي

حتى في البيئات ذات الإشعاع المنخفض أو عدم وجود إشعاع ، يتم تكييف الكائنات الحية الشديدة الحساسية للاستجابة للتغيرات في مستويات الإشعاع.

على سبيل المثال, أستياناكس هوبسي, سمكة مكسيكية عمياء تسكن الكهوف ، لا تقدم هياكل بصرية محسوسة ، ومع ذلك ، يمكنها التمييز بين الاختلافات الصغيرة في الضوء المحيط. يستخدمون مستقبِلات ضوئية خارج العين للكشف عن المؤثرات البصرية في الحركة والاستجابة لها.

ينتهي الإنسان

نحن نعيش حاليًا في بيئة تُفرض فيها ظروف بيئية قاسية ، تتولد بشكل مصطنع كنتيجة للأنشطة البشرية.

البيئات المزعومة ذات التأثير البشري المنشأ متنوعة للغاية ولديها نطاق عالمي ولم يعد بالإمكان تجاهلها عند تحديد بعض البيئات القاسية.

على سبيل المثال ، البيئات المتأثرة بالتلوث (في الغلاف الجوي والمياه والتربة) - مثل تغير المناخ والأمطار الحمضية - واستخراج الموارد الطبيعية والاضطرابات الجسدية والاستغلال المفرط.

التحولات و ecotones

بالإضافة إلى البيئات القاسية المذكورة أعلاه ، كان علماء البيئة الأرضية دائمًا على دراية بالطبيعة الخاصة للمناطق الانتقالية بين مجتمعين أو بيئات متنوعة أو أكثر تنوعًا ، مثل خط الأشجار في الجبال أو الحدود بين الغابات والأراضي العشبية. . وتسمى هذه أحزمة التوتر أو ecotones.

توجد الإيكوتونات أيضًا في البيئة البحرية ، على سبيل المثال ، الانتقال بين الجليد والماء الذي تمثله حافة الجليد البحري. تظهر مناطق الانتقال هذه عادةً تنوعًا أكبر في الأنواع وكثافة الكتلة الأحيائية مقارنة بالمجتمعات المجاورة ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى أن الكائنات الحية التي تعيش فيها يمكنها الاستفادة من موارد البيئات المجاورة ، والتي يمكن أن تمنحها ميزة.

ومع ذلك ، فإن المناطق الإيكولوجية تتغير باستمرار ودينامية المناطق ، والتي غالبا ما تظهر مجموعة واسعة من الاختلاف في الظروف اللاأحيائية والحيوية على مدى فترة سنوية من البيئات المجاورة.

يمكن اعتبار هذا الأمر "متطرفًا" بشكل معقول ، لأنه يتطلب أن تتكيف الكائنات بشكل مستمر مع سلوكها ، وعلم الفينولوجيا (الوقت الموسمي) والتفاعلات مع الأنواع الأخرى.

غالبًا ما تكون الأنواع التي تعيش على كلا جانبي ecotone أكثر تحملاً للديناميات ، في حين أن الأنواع التي يقتصر نطاقها على جانب واحد ، تواجه الجانب الآخر كأقصى.

بشكل عام ، غالبًا ما تكون هذه المناطق الانتقالية هي الأولى التي تتأثر بالتغيرات في المناخ و / أو التغيرات ، سواء الطبيعية أو البشرية..

الحيوانات والنباتات مع عدة مراحل أو مراحل

ليست البيئات ديناميكية فحسب ، بل يمكن أن تكون متطرفة أم لا ، ولكن الكائنات الحية أيضًا ديناميكية ولها دورات حياة بمراحل مختلفة ، تتكيف مع ظروف بيئية معينة.

يمكن أن يحدث أن البيئة التي تدعم إحدى مراحل دورة حياة الكائن الحي تكون متطرفة بالنسبة لمراحل أخرى.

النباتات

على سبيل المثال ، جوز الهند (كوكوس نوسيفيرا) ، يقدم بذرة تتكيف مع النقل عن طريق البحر ، ولكن الشجرة الناضجة تنمو على الأرض.

في النباتات الوعائية الحاملة للأبواغ ، مثل السرخس وأنواع مختلفة من الطحالب ، قد تكون خالية من المشيمة خالية من أصباغ التمثيل الضوئي ، وليس لها جذور وتعتمد على الرطوبة البيئية.

في حين أن البوغيات لها جذور و جذور و براعم تتحمل ظروف الحرارة و الجفاف في ضوء الشمس الكامل. الفرق بين sporophytes و gametophytes هو بنفس الترتيب مثل الاختلافات بين الأصناف.

الحيوانات

والمثال الوثيق للغاية هو مراحل الأحداث للعديد من الأنواع ، والتي عادةً ما تكون غير متسامحة مع البيئة التي تحيط عادةً بالبالغين ، لذلك عادة ما يحتاجون إلى الحماية والرعاية خلال الفترة التي يكتسبون خلالها المهارات والقوى التي يحتاجون إليها. السماح للتعامل مع هذه البيئات.

مراجع

1. كوهشيما ، س. (1984). حشرة جديدة متحملة البرد وجدت في أحد الأنهار الجليدية في الهيمالايا. الطبيعة 310 ، 225-227.
2. Macelroy، R. D. (1974). بعض التعليقات على تطور المتطرفين. النظم البيولوجية ، 6 (1) ، 74-75. Doi: 10.1016 / 0303-2647 (74) 90026-4
3. مارشانت ، هـ. ج. ، ديفيدسون ، إيه. و كيلي ، جي. (1991) الأشعة فوق البنفسجية باء حماية المركبات في الطحالب البحرية Phaeocystis pouchetti من القارة القطبية الجنوبية. علم الأحياء البحرية 109 ، 391-395.
4. أورين ، أ. (2005). مائة عام من دونالييلا (Dunaliella) البحث: 1905-2005. أنظمة المياه المالحة 1 ، دوي: 10.1186 / 1746-1448 -1 -2.
5. روتشيلد ، إل جي ومانسينيلي ، ر. (2001). الحياة في البيئات القاسية. Nature 409، 1092-1101.
6. Schleper، C.، Piihler، G.، Kuhlmorgen، B. and Zillig، W. (1995). لايت في درجة الحموضة منخفضة للغاية. الطبيعة 375 ، 741-742.
7. ستوري ، ك. وستوري ، جيه إم (1996). تجميد البقاء على قيد الحياة الطبيعية في الحيوانات. الاستعراض السنوي لعلم البيئة والنظاميات 27 ، 365-386.
8. Teyke، T. and Schaerer، S. (1994) Blind Mexican cave fish (أستياناكس هوبسي) استجاب لتحريك المؤثرات البصرية. مجلة البيولوجيا التجريبية 188 ، 89-1 () 1.
9. Yancey، P.I، Clark، M.L.، Eland، S.C، Bowlus R.D. و سوميرو ، جي. (1982). التعايش مع الإجهاد المائي: تطور أنظمة الأسموليت. العلم 217 ، 1214-1222.