جلبک‌ها موجودات زنده با بیشترین کارایی
بخش سوم
استفاده از جلبک‌ها در کشاورزی
به‌منظور موفقیت در تولید محصولات کشاورزی، انتخاب مواد گیاهی مناسب و تأمین نیازهای آن ضروری است. درک صحیح از رشد گیاه، شناخت نیازهای گیاه و مدیریت در مصرف آن‌ها رمز موفقیت در تولید است. افزایش رشد جمعیت و نیاز به غذا باعث افزایش سطح زیر کشت و افزایش تولید در واحد سطح شده است. در این راستا بشر به دستاوردهای خوبی دست یافته است. یکی از این دستاوردها، جلبک‌ها هستند که در بخش‌های مختلف زندگی امروز بشر مثل صنایع غذایی، تغذیه‌ی دام، کشاورزی، داروسازی، رنگ‌سازی، تولید مواد شیمیایی و سوخت نقش بسیار مهمی دارند.
استفاده از جلبک‌ها به‌عنوان کود به قرن نوزده باز می‌گردد که برای اولین بار به‌وسیله ساحل‌نشینان مورد استفاده قرار گرفت. اهمیت جلبک‌های دریایی به علت دارا بودن عناصر مغذی از قبیل ازت، فسفر، پتاسیم و برخی از عناصر مورد نیاز گیاهان و همچنین به دلیل وجود میزان بالای فیبر در آن است که در بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی و بیولوژیکی خاک، از قبیل افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی و بهبود ظرفیت نگهداری آب، تعدیل pH و غیره نقش مهمی دارد.
جلبک‌ها به خاطر دارا بودن میزان بالای فیبر از یک طرف نقش مهمی در نرم کردن بافت خاک و حفظ رطوبت دارند و از طرف دیگر به‌علت دارا بودن مواد معدنی و عناصر کمیاب توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. مطالعات مختلف علمی ثابت کرده است که کارایی این محصولات به‌طور گسترده‌ای در علوم و صنعت باغبانی مورد استقبال قرار گرفته است، به‌طوری‌که بعد از استفاده از این فرآورده‌ها، افزایش محصول، افزایش جذب مواد غذایی خاک، افزایش مقاومت به آفات خاص، افزایش جوانه‌زنی بذر و مقاومت در مقابل یخ‌زدگی را در پی داشته است.
جلبک‌های دریایی به علت داشتن فسفر، پتاسیم و برخی از عناصر در بسیاری از مناطق ساحلی به‌عنوان کود بیولوژیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از این جلبک‌ها را با مواد آلی دیگر مخلوط می‌کنند و برای حاصل‌خیزی خاک به کار می‌برند و تعدادی دیگر را مستقیماً به زمین کشاورزی اضافه می‌نمایند و اجازه می‌دهند به‌مرور زمان پوسیده و مواد آن‌ها جذب خاک شود. برخی از موارد استفاده از جلبک‌ها به‌عنوان کود در موارد زیر آورده شده است.
در مزارع آزمایشی نشان داده شده است که افزودن جلبک‌های سبز آبی تثبیت کننده ازت هوا به مزارع برنج تا ۳۰ درصد محصول برنج را افزایش می‌دهند. این جلبک‌های سبز آبی دارای یاخته‌های ویژه‌ای برای تثبیت ازت هستند که هتروسیست نام دارند. هتروسیست‌ها عمل تبدیل ازت مولکولی هوا به نیتروژن آمونیاکی را انجام می‌دهند. مزارع برنج به‌طور طبیعی محیط مناسبی برای رشد انواع جلبک‌های سبز آبی هستند. امروزه این جلبک‌ها را به‌صورت انبوه کشت می‌دهند و از آن کود تهیه می‌کنند که اصطلاحاً به این نوع کودها، کود زیستی می‌گویند.
مزیت کودهای زیستی نسبت به کودهای حیوانی یا شیمیایی این است که این کودها به دلیل داشتن فعالیت‌های حیاتی و زنده بودن، از بین نمی‌روند و دائم در حال تکثیر و افزایش هستند و عوارض جانبی کودهای شیمیایی یا حیوانی را نیز ندارند. از برخی از جلبک‌ها مثل کارا برای جبران کمبود کلسیم در مزارع استفاده می‌شود.
در انگلستان از جلبک‌ها به‌عنوان کود برای محصولاتی چون سیبزمینی، کلم و سبزی‌ها استفاده می‌شود. همچنین گزارش شده است که دادن کود جلبکی به مزارع سیبزمینی باعث می‌شود قدرت مقابله این گیاه در مقابل بیماری قارچی افزایش‌یافته و نسبت به بیماری‌های ویروسی چون پیچ‌خوردگی برگ مقاومت پیدا کنند. در مورد گوجه‌فرنگی دادن کود جلبکی سبب افزایش دوره‌ی میوه‌دهی گوجه‌فرنگی شده است و زمین را از وجود شته‌ها عاری می‌سازد.
یکی دیگر از مزیت‌های مصرف کودهای جلبکی کاهش بیماری‌های ناشی از کمبود عناصر معدنی است که با مصرف کودهای جلبکی این بیماری‌ها قابل رفع بوده و برای نمونه می‌توان به کمبود عناصر منگنز، بور و باریم اشاره کرد. از خواص مفید کاربرد جلبک‌ها علاوه بر دارا بودن ازت و عناصر معدنی بالا، دارا بودن هورمون‌های تنظیم کننده رشد در این گیاهان است که برای نمونه می‌توان به افزایش مقاومت نسبت به سرما و آفات اشاره کرد.
وجود ترکیبات هورمونی چون اکسین، جیبرلین، فنیل استیک اسید و سیتوکینین در جلبک‌های قهوه‌ای به اثبات رسیده است. هورمون سیتوکنین در جلبک‌ها سبب تأثیرگذاری در افزایش میزان تولید سیبزمینی می‌شود. محتوای پروتئین علف‌های موجود در مراتع نیز با مصرف کودهای جلبکی تا ۷/۰ درصد افزایش می‌یابد. در مورد مرکبات مانند لیمو، با دادن کود جلبکی زمان باقی ماندن میوه را بر روی درخت افزایش داده و سبب رسیدگی کامل میوه می‌شود. همچنین وزن خوشه‌های موز با کاربرد کودهای جلبکی حدود ۵/۱۴ تا ۷/۱۷ درصد افزایش پیدا کرد و در مورد محصولاتی چون سیبزمینی، ذرت، فلفل، گوجه‌فرنگی، آناناس و پرتقال نیز تأثیر قابل توجه‌ای در میزان محصول گذاشته است.
مزیت و ویژگی دیگر کودهای جلبکی این است که این کودها عاری از بذر علف‌های هرز و قارچ‌ها هستند و دارای پتاس زیادی هستند. در مورد گیاه سویا افزایش کود جلبکی باعث افزایش مقدار پروتئین محصول می‌شود. در مورد محصول گوجه فرنگی نیز آزمایش‌هایی توسط Crouch و Vanstaden در سال ۱۹۹۷ صورت گرفته است که مشخص شده میزان گل‌دهی و میزان محصول گوجه فرنگی افزایش یافته و زمان رسیدن میوه نیز کاهش یافته است. میزان محصول شلغم نیز در خاک‌های ماسه‌ای با افزودن کود جلبکی در سال‌های اول و دوم افزایش قابل توجه‌ای نشان می‌دهد. در مورد محصولات باغی چون سیب، خیار و گل‌های زینتی نیز سبب کاهش میزان کرم خوردگی می‌شود. افزایش مقاومت سرمایی و عمر پوسته میوه‌جاتی مانند گوجه‌فرنگی، کرفس، مرکبات و هلو نیز از دیگر ویژگی‌ها و ارزش‌های کاربردی کودهای جلبکی است.
در مجموع افزایش کودهای جلبکی به خاک‌های ماسه‌ای و گچی به میزان زیاد، کیفیت و حاصل‌خیزی خاک را افزایش می‌دهند. در ایرلند از فوکوس (جلبک قهوه‌ای) به‌طور مستقیم به‌عنوان کود استفاده می‌شود. افزودن مستقیم برخی از جلبک‌ها به زمین کشاورزی به‌عنوان کود، نه‌تنها باعث افزایش محصول می‌شود، بلکه گیاه را از هجوم حشرات و بیماری‌ها نیز حفظ می‌کند.
برخی اثرات کاربرد عصاره جلبک دریایی در گیاهان
١-افزایش تحمل گیاهان به استرس
همانطوری که در بالا اشاره شد محصولاتی که از عصاره‌ی جلبک دریایی به دست می‌آیند باعث افزایش تحمل گیاهان به استرس و تنش‌های ناشی از عوامل محیطی (خشکی، شوری و افزایش دما) و فیزیولوژیکی می‌شوند. اثرات ضد استرسی مواد ارگانیک که از جلبک‌های دریایی مشتق می‌شوند به فعالیت سیتوکنین مربوط می‌باشند. سیتوکنین با تشکیل زانتین، آدنین و پورین، رادیکال‌های آزاد را که منجر به استرس می‌شوند، به طور مستقیم مهار می‌کند.
یکی از واکنش‌های معمول در سلول‌های گیاهی که در نتیجه‌ی افزایش تجمع مولکول‌های آلی در سیتوپلاسم روی می‌دهد تنظیم فشار اسمزی است که به‌منظور موازنه تعدیل فشار اسمزی انجام می‌گیرد. گلایسین بتائین و مانیتول و برخی دیگر از قندها از موادی می‌باشند که باعث ایجاد تعادل اسمزی سلول‌های گیاهی می‌شوند. استفاده از عصاره‌ی جلبک دریایی به علت حضور گلایسین، بتائین در سلول باعث کاهش اثرات سوء تنش‌های محیطی می‌شود و همچنین باعث افزایش تحمل گیاهان نسبت به سرما می‌شود. به‌علاوه موجب بقای گیاهان در زمان یخ‌زدگی و رشد مجدد در تمام گیاهان می‌شود.
مانیتول و بتائین هر دو باعث حفظ تعادل اسمزی سلول‌های گیاهی می‌شوند. این مواد همچنین باعث حفظ ساختار ظاهری سلول می‌شوند. این امر باعث می‌شود تا از دست دادن آب سلول به‌کندی صورت گیرد و در نهایت گیاه در برابر تنش‌های ناشی از خشکی و کم آبی تحمل بیشتری داشته باشد. نتایج بررسی‌های آزمایشگاهی نشان می‌دهد که گلایسین بتائین سبب محافظت از غشای سلول‌های ریشه در مقابل اثرات مخرب ناشی از تنش گرما می‌شود.
٢-تقویت سیستم دفاعی گیاهی
پلی‌ساکاریدهای سولفاته و الیگوساکاریدهای با وزن مولکولی کم در جلبک‌های دریایی دارای انواع فعالیت‌های بیولوژیکی هستند. برخی از گزارشات در مورد افزایش خواص ضد قارچی و آنتی اکسیدانی با استفاده از جلبک دریایی را نشان می‌دهند که به دلیل حضور طیف گسترده‌ای ترکیبات فعال بیولوژیکی از قبیل استرول‌ها، فنول‌ها و اسیدهای چرب است. مطالعات در طول چند سال گذشته نشان می‌دهد که پلی ساکاریدهای سولفاته در جلبک‌های دریایی قابلیت آنتی اکسیدانی قابل ملاحظه دارند.
٣-تأثیر بر میزان رشد ریشه
کاهش رشد ریشه در اثر کاهش دما باعث کم شدن ظرفیت جذب آب و مواد معدنی توسط ریشه و به دنبال آن ظهور اثرات ثانویه ناشی از کمبود مواد غذایی و اختلال در رشد گیاه می‌شود. در دمای پایین، انتقال مواد داخل گیاه، شکل و مقدار انتقال مواد دچار تغییر می‌شود و در نتیجه رشد ریشه و درنهایت میزان رشد گیاه کاهش می‌یابد. همچنین سرما باعث کاهش سنتز آدنوزین تری فسفات و بسیاری از ترکیبات دیگر از قبیل هورمون‌ها، اسیدهای آمینه و برخی از ویتامین‌ها در ریشه شده و سرعت انتقال این مواد به ساقه را کاهش می‌دهد. بتائین، مانیتول و غیره از تنش دمایی جلوگیری می‌کنند و اختلال در رشد ریشه و کاهش رشد گیاه را کاهش می‌دهند.
٤-افزایش میزان فتوسنتز کلروفیل و سبزینگی گیاهان
فتوسنتز یکی از فرآیندهای حساس به دما است. نخستین مکان دریافت تنش سرما مرحله فتوسیستم ۲ است که باعث کاهش عملکرد فتوسیستم ۲ و توقف فعالیت فتوسنتز بر اثر سرما می‌شود. تنش سرما همچنین سبب اختلال در تولید کلروفیل و بروز آسیب در واکنش‌های کلروپلاست‌ها می‌شود. با کاهش بیشتر دما، کل فرآیند کلروفیل‌سازی متوقف می‌شود و رنگ برگ‌ها به زردی می‌گراید که نشان‌دهنده‌ی کمبود کلروفیل است.
استفاده از جلبک‌ها در تهیه آگار
آگار عصاره‌ی خشک جلبک‌های قرمز از نوع GELIDIUM است که از نظر شیمیایی، استر سولفوریک گالاکتان است. این ماده به‌صورت پلی ساکاریدی ژله مانند است در تمام آزمایشگاه‌های میکروب به عنوان ماده‌ی زمینه به کار می رود. از دیگر استفاده‌های این ترکیب می‌توان به استفاده از آن در:
- ساخت پروتز دندان
- صنایع غذایی و شیرینی‌سازی
- چرم‌سازی و صنایع نساجی
- کاغذ سازی
- صنایع دارویی که از آگار به عنوان ملین و ترکیب ضد التهاب روده و روکش قرص استفاده می‌شود.
استفاده از جلبک‌های دریایی در دامداری‌ها
جلبک‌ها می‌توانند مکمل غذایی مفیدی برای دام، طیور و آبزیان به شمار روند. در آزمایش‌های به عمل آمده مشخص شده است که استفاده از جلبک‌ها به‌عنوان علوفه برای دام باعث افزایش ۱۰ درصدی شیر دام شده است و حتی کره و چربی شیر را افزایش داده است بدون اینکه طعم و مزه شیر را تغییر داده باشد. در جلبک‌های دریایی ویتامین‌ها و مواد معدنی فراوانی یافت می‌شود، به همین خاطر استفاده از جلبک‌های دریایی در صنعت مرغداری، اثرات چشم‌گیری داشته است. در آزمایش‌های نشان داده شده است که مرغ‌هایی که با جلبک‌های دریایی تغذیه می‌شوند بیشتر تخم‌گذاری می‌کنند و تخم‌های حاصل شده، ید و کاروتن بیشتری را دارا هستند.
استفاده از آرد جلبک در غذای دام و آبزیان، اولین بار در سال ۱۹۶۰ در کشور نروژ بوده است که از جلبک‌های قهوه‌ای خشک و آسیاب شده تهیه شده بود. در برخی از کشورهای آسیایی مثل ژاپن، چین و برخی از کشورهای اروپایی مثل فرانسه، فنلاند، اسکاتلند و نیوزلند، از جلبک‌های دریایی به‌ویژه جلبک‌های قهوه‌ای برای خوراک حیوانات اهلی استفاده می‌کنند. در اسکاتلند، جلبک‌های قهوه‌ای سارگاسوم، فوکوس و لارمینا بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. در فنلاند از لامیناریا و آلاریا استفاده می‌شود. از ماکروسیس تیس نیز برای تغذیه‌ی دام‌های اهلی استفاده می‌شود، زیرا سرشار از ویتامین A و E است.