מיקרו-אצות
מיקרו-אצות הן אצות חד-תאיות או מושבתיות, שגודלן נע בדרך כלל ממיקרומטרים בודדים עד מאות מיקרומטרים. אין להן שורש, גבעול או עלים, והן חיות במים מתוקים ובימים.[1][2] יחד עם החיידקים הכחולים הן מהוות את עיקר הפיטופלנקטון, בסיס מארג המזון הימי, ומקור חשוב לחמצן ולקיבוע פחמן.[1][3]
מאפיינים
[עריכת קוד מקור | עריכה]
רוב המיקרו-אצות הן תא בודד, ולעיתים הן מושבתיות: כמה תאים המחוברים זה לזה. גודלן קטן בהרבה מזה של אצות רב-תאיות כגון קלפ: מיקרומטרים בודדים, בעוד שעובי שערה אנושית הוא כ-40 עד 50 מיקרומטר.[1][4]
כמו צמחי יבשה, מיקרו-אצות מכילות כלורופיל ומבצעות פוטוסינתזה: הן קולטות אור, מים ופחמן דו-חמצני ומייצרות סוכרים וחמצן. רובן צפות בשכבה העליונה של המים, שאליה חודר האור. הן זקוקות גם לחומרי הזנה אנאורגניים, ובהם חנקות, זרחות וגופרית, ומהם בונות חלבונים, שומנים ופחמימות.[2] ההרכב הכימי אינו קבוע: הוא משתנה לפי המין ולפי תנאי הגידול, כגון אור, טמפרטורה ואספקת חומרי הזנה.[5][6]
יש מינים שמכפילים את מסתם תוך שעות, ולכן אפשר לגדל ביומסה במהירות יחסית.[1] בניגוד לגידולי שדה, המיקרו-אצות אינן זקוקות לקרקע חקלאית: אפשר לגדל אותן במים מליחים, במי ים ובשטחים שאינם ראויים לחקלאות.[1][6]
מגוון
[עריכת קוד מקור | עריכה]מיקרו-אצות אינן קבוצה טקסונומית אחת אלא כינוי אקולוגי ליצורים פוטוסינתטיים זעירים ממערכות שונות. בין הקבוצות הנפוצות: צורניות, דינופלגלטים וירוקיות. בדיון האקולוגי והיישומי נכללים לעיתים גם החיידקים הכחולים, אף שאינם אאוקריוטים; בעבר כונו אצות כחוליות.[3][2] לפי סקירה מ-2022 סווגו יותר מ-50,000 מיני מיקרו-אצות.[6]
שתי הקבוצות העיקריות בפיטופלנקטון הימי הן הצורניות והדינופלגלטים. לדינופלגלטים יש שוטונים והם נעים במים; לצורניות שלד צורני קשיח, והן נישאות בעיקר עם הזרמים.[2]
תפקיד אקולוגי
[עריכת קוד מקור | עריכה]המיקרו-אצות והחיידקים הכחולים הם יצרנים ראשוניים: הם מקבעים פחמן דו-חמצני, משחררים חמצן ועומדים בבסיס מארג המזון בים ובמים מתוקים. כ-45% מהיצרנות הראשונית העולמית מתבצעת בים.[3] האצות החד-תאיות מספקות כמחצית מהחמצן באטמוספירה, ויחד עם חיידקים אחראיות לכ-40% מקיבוע הפחמן בעולם.[1]
הן מהוות מזון למגוון יצורים, מזואופלנקטון ועד חסרי חוליות ודגים. עודף חומרי הזנה עלול לגרום לגידול בלתי מבוקר, כלומר לפריחת אצות. חלק מהפריחות מייצרות רעלנים ופוגעות בדגים, בצדפות, בעופות, ביונקים וגם באדם.[2][3]
פריחות
[עריכת קוד מקור | עריכה]פריחה היא עלייה מהירה בריכוז של מין אחד או של כמה מינים. פריחה מזיקה עלולה להקריס מערכת אקולוגית מימית: היא מעכירה את המים, מפחיתה את האור המגיע ליצורים בקרקעית, מורידה את ריכוז החמצן בלילה, ועלולה לחסום זימים של דגים וצדפות. כ-300 מיני פיטופלנקטון ידועים כיוצרי פריחות, וכרבע מהם רעילים; רוב המינים המזיקים הם דינופלגלטים, צורניות וחיידקים כחולים.[3]
גורמים לפריחה כוללים העשרה בחנקן ובזרחן (למשל משפכים ומחקלאות), שינויי טמפרטורה ומליחות, ושינוי בלחץ הטריפה.[א] בים הפתוח החנקן הוא לרוב הגורם המגביל את הפריחה; במים מתוקים לרוב הזרחן.[3]
מיקרו-אצות וחיידקים כחולים רעילים מצויים בגופי המים של ישראל, ופריחות נצפו בים התיכון, במפרץ אילת, בכנרת ובנחלים.[3]
שימושים
[עריכת קוד מקור | עריכה]רק מיעוט המינים ראוי למאכל אדם. השימושים המסחריים כוללים מזון ומספוא, פיגמנטים ותוספי תזונה, קוסמטיקה, דשנים, וכן מחקר בדלק ביולוגי ובטיהור שפכים.[4][5] נכון ל-2023 יוצרו בעולם יותר מ-7,000 טונות מיקרו-אצות (משקל יבש) בשנה, בעיקר למזון ולמספוא.[5]
מזון ומספוא
[עריכת קוד מקור | עריכה]ספירולינה (Arthrospira) וכלורלה מהוות זה עשרות שנים גידול למזון ולתוסף תזונה. באיחוד האירופי מותרים למאכל מספר מצומצם של מינים; לפי EUFIC, נכון ל-2023 אושרו למאכל כעשרה מינים.[4][5] הביומסה עשירה בחלבון, ובחלק מן המינים גם בחומצות שומן רב-בלתי-רוויות כגון EPA ו-DHA (אנג'), הנחקרות כתחליף לשמן דגים.[6][5]
השילוב של מיקרו-אצות כמזון יומיומי נתקל בקשיים בשל טעם וריח המזכיר דגים, שונות גדולה בין מינים ובין תנאי גידול, וסוגיות של זמינות ביולוגית ובטיחות.[6]
חקלאות ימית
[עריכת קוד מקור | עריכה]בחקלאות ימית משמשות מיקרו-אצות במספוא לפגיות של דגים ולצדפות, כמקור לחלבון, לפיגמנטים ולחומצות שומן.[5]
פיגמנטים ותוספים
[עריכת קוד מקור | עריכה]
מינים אחדים צוברים קרוטנואידים בריכוז גבוה במצבי עקה (סטרס).[ב] מהאצה H. pluvialis מפיקים אסטקסנתין, פיגמנט אדום המשמש בגידול סלמון להענקת הצבע הוורוד לבשר, וכן כתוסף תזונה; בארצות הברית הוא מאושר לשימוש בידי מנהל המזון והתרופות האמריקאי.[1][5] מדונליאלה מפיקים בטא-קרוטן, שממנו נוצר ויטמין A בגוף.[1] מספירולינה מפיקים גם את הפיגמנט הכחול פיקוציאנין (אנג').[5]
דלק ביולוגי וטיפול סביבתי
[עריכת קוד מקור | עריכה]מיקרו-אצות נבחנות כחומר גלם לדלק ביולוגי, בעיקר לביו דיזל, משום שהן עשירות בשומנים ואינן מתחרות על קרקע חקלאית. הקמת בריכות, אספקת אור וחומרי הזנה, וזיהום תרביות העלו את העלות והפחיתו השקעות של חברות אנרגיה גדולות.[1]
מערכות גידול יכולות לקלוט חנקן וזרחן משפכים ומפסולת חקלאית או תעשייתית, ולשמש אחר כך דשן או ביומסה. הגידול על זרמי פסולת מגביל את השימוש במזון וברוקחות, מחשש לזיהום.[1][5]
גידול
[עריכת קוד מקור | עריכה]גידול מסחרי נעשה בבריכות פתוחות ובפוטוביוריאקטורים (אנג'), מכלים שקופים סגורים. בריכות פתוחות זולות יותר להקמה, אך חשופות לזיהום ולתנודות מזג אוויר; בחוץ קצב הגידול נמוך בדרך כלל מזה שבמעבדה. בפוטוביוריאקטור התאים מקבלים אור, פחמן דו-חמצני וחומרי הזנה בסביבה מבוקרת יותר.[4][5]
מינים שונים דורשים מים שונים: ספירולינה וכלורלה גדלות במים מתוקים, ואחרות רק במים מלוחים.[4] המגבלה העיקרית בייצור המסחרי היא ריכוז תאים נמוך ועלויות הקציר והייבוש, בעיקר במוצרים זולים.[5]
מחקר ופיתוח בישראל
[עריכת קוד מקור | עריכה]מרדכי אברון ממכון ויצמן למדע בודד וחקר את Dunaliella bardawil, המייצרת בטא-קרוטן בעקה; התהליך יושם במפעל ליד אילת. שוש ארד מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב פיתחה הפקת רב-סוכר מ-Porphyridium (אנג') לשימוש בקוסמטיקה; השיטה נמכרה לפרוטרום. בקטורה מגדלים H. pluvialis להפקת אסטקסנתין.[1]
ראו גם
[עריכת קוד מקור | עריכה]קישורים חיצוניים
[עריכת קוד מקור | עריכה]
- יעל ארליך, בתי החרושת הירוקים, במדור "מדע במבט-על" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 20 באפריל 2017
- נגה סטמבלר, עדי לוי, גד וייס, גידי לוי, דן-רובין מילר, טל קדוש, תומר בורובסקי ואלה אלסטר, פריחות של מיקרו-אצות וחיידקים כחולים בסביבה המימית והסיכונים מהן, באתר "אקולוגיה וסביבה", 30 באפריל 2018
- What are phytoplankton?, National Ocean Service, NOAA (באנגלית)
ביאורים
[עריכת קוד מקור | עריכה]הערות שוליים
[עריכת קוד מקור | עריכה]- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 יעל ארליך, בתי החרושת הירוקים, במדור "מדע במבט-על" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 20 באפריל 2017
- 1 2 3 4 5 What are phytoplankton?, National Ocean Service, NOAA, 16 ביוני 2024 (באנגלית)
- 1 2 3 4 5 6 7 נגה סטמבלר, עדי לוי, גד וייס, גידי לוי, דן-רובין מילר, טל קדוש, תומר בורובסקי ואלה אלסטר, פריחות של מיקרו-אצות וחיידקים כחולים בסביבה המימית והסיכונים מהן, באתר "אקולוגיה וסביבה", 30 באפריל 2018
- 1 2 3 4 5 Microalgae: what are they and how to grow and use them, EUFIC, 2 בפברואר 2023 (באנגלית)
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Min Su, Leen Bastiaens, Joran Verspreet and Maria Hayes, Applications of Microalgae in Foods, Pharma and Feeds and Their Use as Fertilizers and Biostimulants: Legislation and Regulatory Aspects for Consideration, Foods 12(20), 2023 doi: 10.3390/foods12203878 (באנגלית)
- 1 2 3 4 5 Josephine Ampofo and Lord Abbey, Microalgae: Bioactive Composition, Health Benefits, Safety and Prospects as Potential High-Value Ingredients for the Functional Food Industry, Foods 11(12), 2022 doi: 10.3390/foods11121744 (באנגלית)