Mangrowe

W przypadku innych zastosowań zobacz Mangrove (ujednoznacznienie) .

Namorzyny to odporne krzewy i drzewa, które rozwijają się w słonej wodzie i mają specjalne przystosowania, dzięki którym mogą przetrwać niestabilne energie stref międzypływowych wzdłuż wybrzeży morskich.

Mangrowe to krzew lub drzewo, które rośnie w przybrzeżnej słonej lub słonawej wodzie . Termin ten jest również używany w odniesieniu do tropikalnej roślinności przybrzeżnej składającej się z takich gatunków. Namorzyny są zróżnicowane taksonomicznie w wyniku zbieżnej ewolucji kilku rodzin roślin. Występują na całym świecie w tropikach i subtropikach , a nawet na niektórych umiarkowanych obszarach przybrzeżnych, głównie między 30° N a 30° S, z największym obszarem namorzynowym w odległości 5° od równika . Rodziny roślin namorzynowych pojawiły się po raz pierwszy w od późnej kredy do paleocenu i stały się szeroko rozpowszechnione, częściowo z powodu ruchu płyt tektonicznych . Najstarsze znane skamieliny palmy namorzynowej pochodzą sprzed 75 milionów lat.

Namorzyny to drzewa tolerujące sól, zwane także halofitami , i są przystosowane do życia w trudnych warunkach przybrzeżnych. Zawierają złożony system filtracji soli i złożony system korzeni, aby poradzić sobie z zanurzeniem w słonej wodzie i działaniem fal. Są przystosowane do o niskiej zawartości tlenu w podmokłym błocie, ale najprawdopodobniej rozwijają się w górnej połowie strefy międzypływowej .

Biom namorzynowy , często nazywany lasem namorzynowym lub mangalem, jest odrębnym solankowym siedliskiem leśnym lub zaroślowym , charakteryzującym się osadami przybrzeżnymi , w których drobne osady (często o wysokiej zawartości substancji organicznych) gromadzą się na obszarach chronionych przed działaniem fal o wysokiej energii. Warunki zasolone tolerowane przez różne gatunki namorzynów wahają się od wody słonawej, poprzez czystą wodę morską (zasolenie od 3 do 4%), wodę zagęszczoną przez parowanie do ponad dwukrotnie zasolonej wody oceanicznej (do 9% zasolenia).

Począwszy od 2010 r. technologie teledetekcji i dane globalne są wykorzystywane do oceny obszarów, warunków i tempa wylesiania lasów namorzynowych na całym świecie. W 2018 roku Global Mangrove Watch Initiative opublikowała nową globalną linię bazową, która szacuje całkowity obszar lasów namorzynowych na świecie od 2010 roku na 137 600 km 2 (53 100 2), obejmujący 118 krajów i terytoriów. Badanie z 2022 r. dotyczące strat i zysków mokradeł pływowych szacuje spadek netto globalnego zasięgu namorzyn o 3700 km2 ( 1400 mil kwadratowych) w latach 1999-2019, który został tylko częściowo zrekompensowany przyrostem o 1800 km2 (690 2). Utrata lasów namorzynowych trwa nadal z powodu działalności człowieka, przy globalnym rocznym wskaźniku wylesiania szacowanym na 0,16%, aw poszczególnych krajach nawet na 0,70%. Ważnym problemem jest również degradacja jakości pozostałych lasów namorzynowych.

Istnieje zainteresowanie odbudową namorzyn z kilku powodów. Lasy namorzynowe wspierają zrównoważone ekosystemy przybrzeżne i morskie. Chronią pobliskie obszary przed tsunami i ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi. Lasy namorzynowe są również skuteczne w sekwestracji i składowaniu dwutlenku węgla oraz łagodzą zmiany klimatyczne . Ponieważ skutki zmian klimatu stają się coraz bardziej dotkliwe, oczekuje się, że ekosystemy namorzynowe pomogą lokalnym ekosystemom przystosować się i będą bardziej odporne na zmiany, takie jak ekstremalne warunki pogodowe i podnoszenie się poziomu mórz . Powodzenie odbudowy namorzyn może w dużej mierze zależeć od zaangażowania lokalnych interesariuszy oraz od starannej oceny, aby upewnić się, że warunki wzrostu będą odpowiednie dla wybranego gatunku.

Etymologia

Korzenie mangrowe podczas odpływu na Filipinach
Namorzyny są przystosowane do warunków zasolonych

Etymologia angielskiego terminu mangrowe może być jedynie spekulacyjna i jest kwestionowana. Termin ten mógł pochodzić z angielskiego od portugalskiego mangue lub hiszpańskiego mangle . Dalej wstecz można go prześledzić w Ameryce Południowej oraz językach kariban i arawakan, takich jak Taíno . Inne możliwości obejmują język malajski manggi-manggi. Angielskie użycie może odzwierciedlać zniekształcenie poprzez ludową etymologię słów namorzyn i gaj .

Słowo „namorzyny” jest używane w co najmniej trzech znaczeniach:

  • najogólniej odnosi się do siedliska i całego zespołu roślin lub mangalu , w odniesieniu do których stosuje się również terminy biom lasów namorzynowych i bagna namorzynowe ;
  • odnosić się do wszystkich drzew i dużych krzewów na bagnach namorzynowych ; I
  • wąsko odnosi się tylko do drzew namorzynowych z rodzaju Rhizophora z rodziny Rhizophoraceae .

Biologia

Spośród uznanych 110 gatunków namorzynów tylko około 54 gatunki z 20 rodzajów z 16 rodzin stanowią „prawdziwe namorzyny”, gatunki występujące prawie wyłącznie w siedliskach namorzynowych. Demonstrując zbieżną ewolucję , wiele z tych gatunków znalazło podobne rozwiązania dla tropikalnych warunków o zmiennym zasoleniu, zakresie pływów (wylewy), glebach beztlenowych i intensywnym nasłonecznieniu. Różnorodność biologiczna roślin jest na ogół niska w danym namorzynie. Największa bioróżnorodność lasów namorzynowych występuje w Azji Południowo-Wschodniej , zwłaszcza na archipelagu indonezyjskim .

Czerwone mangrowe

Adaptacje do niskiego poziomu tlenu

Czerwone namorzyny ( Rhizophora mangle ) przeżywają na najbardziej zalanych obszarach, podpierają się ponad poziom wody za pomocą korzeni na palach lub rekwizytach, a następnie wchłaniają powietrze przez przetchlinki w korze. Czarne namorzyny ( Avicennia germinans ) żyją na wyższych terenach i rozwijają wiele wyspecjalizowanych struktur przypominających korzenie, zwanych pneumatoforami , które wystają z ziemi jak słomki do oddychania. Te „rury oddechowe” zwykle osiągają wysokość do 30 cm (12 cali), a u niektórych gatunków ponad 3 m (9,8 stopy). Cztery typy pneumatoforów to szczudła lub rekwizyty, fajka lub kołek, kolano i wstążka lub deska. Typy kolanowe i wstęgowe można łączyć z korzeniami przyporowymi u podstawy drzewa. Korzenie zawierają również szeroką błonę śluzową , aby ułatwić transport w roślinach. [ potrzebne źródło ]

Pobieranie składników odżywczych

Ponieważ gleba jest stale podmokła, dostępna jest niewielka ilość wolnego tlenu. Bakterie beztlenowe uwalniają gazowy azot , rozpuszczalne żelazo (żelazo), nieorganiczne fosforany , siarczki i metan , które sprawiają, że gleba jest znacznie mniej odżywcza. [ potrzebne źródło ] Pneumatofory ( korzenie powietrzne ) pozwalają namorzynom absorbować gazy bezpośrednio z atmosfery i inne składniki odżywcze, takie jak żelazo, z niegościnnej gleby. Namorzyny magazynują gazy bezpośrednio w korzeniach, przetwarzając je nawet wtedy, gdy korzenie są zanurzone podczas przypływu.

Kryształy soli utworzyły się na liściu Avicennia marina

Ograniczenie spożycia soli

Czerwone namorzyny wykluczają sól, ponieważ mają znacznie nieprzepuszczalne korzenie, które są silnie suberyzowane (impregnowane suberyną ) , działając jako mechanizm ultrafiltracji w celu wykluczenia soli sodowych z reszty rośliny. Analiza wody w namorzynach wykazała, że ​​od 90% do 97% soli zostało wykluczonych z korzeni. W często cytowanej koncepcji, która stała się znana jako „liść ofiarny”, sól, która gromadzi się w pędzie (kiełku), następnie koncentruje się w starych liściach, które roślina następnie zrzuca. Jednak ostatnie badania sugerują, że starsze, pożółkłe liście nie mają bardziej mierzalnej zawartości soli niż inne, bardziej zielone liście. Czerwone namorzyny mogą również przechowywać sól w komórce wakuole . Białe i szare namorzyny mogą bezpośrednio wydzielać sole; mają dwa gruczoły solne u podstawy każdego liścia (co odpowiada ich nazwie - są pokryte białymi kryształkami soli).

Ograniczenie utraty wody

  • Seawater filtration in the root of the mangrove Rhizophora stylosa (a) Schematic of the root. The outermost layer is composed of three layers. The root is immersed in NaCl solution. (b) Water passes through the outermost layer when a negative suction pressure is applied across the outermost layer. The Donnan potential effect repels Cl− ions from the first sublayer of the outermost layer. Na+ ions attach to the first layer to satisfy the electro-neutrality requirement and salt retention eventually occurs.[24]

    Filtracja wody morskiej w korzeniu namorzynu Rhizophora stylosa

    (a) Schemat korzenia. Najbardziej zewnętrzna warstwa składa się z trzech warstw. Korzeń zanurza się w roztworze NaCl. (b) Woda przepływa przez najbardziej zewnętrzną warstwę, gdy na najbardziej zewnętrzną warstwę działa ujemne ciśnienie ssania. Potencjalny efekt Donnana odpycha jony Cl - z pierwszej podwarstwy najbardziej zewnętrznej warstwy. Jony Na + przyczepiają się do pierwszej warstwy, aby spełnić wymóg elektroobojętności i ostatecznie następuje retencja soli.

Ze względu na ograniczoną ilość słodkiej wody dostępnej w słonych glebach międzypływowych, namorzyny ograniczają ilość wody, którą tracą przez liście. Mogą ograniczać otwieranie aparatów szparkowych (porów na powierzchni liści, które wymieniają gazowy dwutlenek węgla i parę wodną podczas fotosyntezy). Zmieniają również orientację liści, aby uniknąć ostrego południowego słońca, a tym samym zmniejszyć parowanie z liści. Uwięziony czerwony mangrowiec rośnie tylko wtedy, gdy jego liście są kilka razy w tygodniu zraszane świeżą wodą, co symuluje częste tropikalne burze.

Filtracja wody morskiej

Badanie z 2016 roku przeprowadzone przez Kim i in. zbadali właściwości biofizyczne filtracji wody morskiej w korzeniach namorzynu Rhizophora stylosa z hydrodynamicznego punktu widzenia roślin. R. stylosa może rosnąć nawet w słonej wodzie, a poziom soli w jej korzeniach jest regulowany w ramach określonej wartości progowej poprzez filtrację. Korzeń ma hierarchiczną, trójwarstwową strukturę porów w naskórku , a większość jonów Na + jest filtrowana w pierwszej podwarstwie najbardziej zewnętrznej warstwy. Wysoka blokada Na + jonów przypisuje się wysokiemu potencjałowi zeta powierzchni pierwszej warstwy. Druga warstwa, złożona z makroporowatych struktur , również ułatwia filtrację jonów Na + . Badanie dostarcza wglądu w mechanizm leżący u podstaw filtracji wody przez korzenie halofitów i może służyć jako podstawa do opracowania inspirowanej biologią metody odsalania .

Pobieranie jonów Na + jest pożądane, aby halofity budowały potencjał osmotyczny , wchłaniały wodę i utrzymywały ciśnienie turgorowe . Jednak nadmiar jonów Na + może działać na pierwiastek toksyczny. Dlatego halofity próbują delikatnie dostosować zasolenie między strategiami wzrostu i przetrwania. Z tego punktu widzenia nowa zrównoważona metoda odsalania może zostać wyprowadzona z halofitów, które mają kontakt ze słoną wodą przez swoje korzenie. Halofity usuwają sól przez swoje korzenie, wydzielają nagromadzoną sól przez swoje naziemne części i sekwestrują sól w starzeniu liście i/lub kora. Namorzyny są fakultatywnymi halofitami, a Bruguiera znana jest ze specjalnego systemu ultrafiltracji, który może filtrować około 90% jonów Na + z otaczającej wody morskiej przez korzenie. Gatunek wykazuje również wysoki wskaźnik odrzucania soli. Procesowi filtrowania wody w korzeniach namorzynów od kilkudziesięciu lat poświęca się wiele uwagi. Struktury morfologiczne roślin i ich funkcje ewoluowały przez długą historię, aby przetrwać w trudnych warunkach środowiskowych.

Zwiększenie przeżywalności potomstwa

Kiełkujące ziarno Avicennia

W tym surowym środowisku namorzyny wykształciły specjalny mechanizm, który pomaga przetrwać ich potomstwu. Nasiona mangrowe są pływające i dlatego nadają się do rozpraszania wody. W przeciwieństwie do większości roślin, których nasiona kiełkują w glebie, wiele namorzynów (np. namorzyn czerwony ) jest żyworodnych , co oznacza, że ​​ich nasiona kiełkują, gdy są jeszcze przyczepione do drzewa macierzystego. Po wykiełkowaniu sadzonka rośnie albo w owocu (np. Aegialitis , Avicennia i Aegiceras ), albo na zewnątrz (np. Rhizophora , Ceriops) , Bruguiera i Nypa ) w celu utworzenia propaguli ( gotowej do spożycia sadzonki ), która może wytwarzać własne pożywienie w procesie fotosyntezy .

Dojrzała propagula wpada następnie do wody, która może przenosić ją na duże odległości. Propagule mogą przetrwać wysychanie i pozostawać w stanie uśpienia przez ponad rok, zanim dotrą do odpowiedniego środowiska. Gdy propagula jest gotowa do ukorzenienia, jej gęstość zmienia się, tak że wydłużony kształt unosi się teraz w pionie, a nie w poziomie. W tej pozycji jest bardziej prawdopodobne, że utknie w błocie i korzeniach. Jeśli się nie zakorzeni, może zmienić swoją gęstość i ponownie dryfować w poszukiwaniu korzystniejszych warunków.

Taksonomia i ewolucja

Poniższe zestawienia, oparte na Tomlinson, 2016, podają gatunki namorzynów w każdym wymienionym rodzaju i rodzinie roślin. Środowiska namorzynowe na półkuli wschodniej są siedliskiem sześciokrotnie większej liczby gatunków drzew i krzewów niż namorzyny w Nowym Świecie. Genetyczna rozbieżność linii namorzynowych od ziemskich krewnych, w połączeniu z dowodami kopalnymi, sugeruje, że różnorodność namorzynów jest ograniczona ewolucyjnym przejściem do stresującego środowiska morskiego, a liczba linii namorzynowych stale rosła w trzeciorzędzie, przy niewielkim globalnym wymieraniu.

Prawdziwe namorzyny

Prawdziwe namorzyny (główne składniki lub ścisłe namorzyny)

Zgodnie z Tomlinsonem, 2016, następujące 35 gatunków to prawdziwe namorzyny, należące do 5 rodzin i 9 rodzajów Na zielonym tle znajdują się adnotacje dotyczące rodzajów wykonane przez Tomlinsona
Rodzina Rodzaj Gatunki namorzynowe Nazwa zwyczajowa
Arecaceae Podrodzina monotypowa w rodzinie
Nypa Nypa fruticans Palma namorzynowa Nypa fruticans - Taki - North 24 Parganas 2015-01-13 4729.JPG

Avicenniaceae (sporne) 		Stara rodzina monogeneryczna, obecnie zaliczana do Acanthaceae, ale wyraźnie odizolowana
Awicennia Avicennia alba Avicennia alba.jpg
Avicennia balanophora
Avicennia bicolor
Avicennia integra
Przystań w Avicenni
mangrowe szare
(podgatunki: australasica , eucalyptifolia , rumphiana ) 		Mangroves at Muzhappilangad101 (11).jpg
Avicennia officinalis mangrowe indyjskie Avicennia officinalis (2682502984).jpg
kiełki Avicennia czarny namorzyn Avicennia germinans-flowers2.jpg
Avicennia schaueriana Avicennia cf. schaueriana mangue-preto.jpg
Avicennia tonduzii
Combretaceae Plemię Lagunculariae (w tym Macropteranthes = nie-namorzyny)
Lagunkularia Laguncularia racemosa biały namorzyn Laguncularia racemosa flowers.jpg
Lumnitzera Lumnitzera racemosa czarne mangrowe o białych kwiatach Lumnitzera racemosa (11544407974).jpg
Lumnitzera littorea Lumnitzera littorea.jpg
Rhizophoraceae Rhizophoraceae wspólnie tworzą plemię Rhizophorae, grupę monotypową, należącą do rodziny ziemskiej
Bruguiera Bruguiera cylindryczna Mangroves at Muzhappilangad004.jpg
Bruguiera exaristata mangrowe żebrowe Flowers of Bruguiera exaristata.png
Bruguiera gymnorhiza mangrowe orientalne Bruguiera gymnorrhiza.jpg
Bruguiera hainesii
Bruguiera parviflora Brugu parvi 111021-18862 Fl kbu.jpg
Bruguiera sexangula pomarańczowe mangrowe w górze rzeki Bruguiera sexangula.jpg
Ceriops Ceriops australijski żółty namorzyn Yellow mangrove.jpg
Ceriops tagal pobudzony mangrowe Rhizophoreae sp Blanco2.415-cropped.jpg
Kandelia Świecznik kandelii Kandelia candel 9429.jpg
Kandelia obowata 秋茄樹(水筆仔) Kandelia obovata -香港大埔滘白鷺湖 Lake Egret Park, Hong Kong- (9240150714).jpg
Ryzofora Rhizophora apiculata
Rhizophora harrisonii
Magiel Rhizophora czerwony namorzyn
Rhizophora mucronata azjatycki mangrowe Rhizophora mucronata Propagules.jpg
Rhizophora racemosa
Rhizophora samoensis Samoańskie mangrowe
Rhizophora stylosa mangrowe cętkowane,
Rhizophora x lamarckii
Lythraceae Sonneratia Sonneratia alba Sonneratia alba - fruit (8349980264).jpg
Sonneratia apetala
Sonneratia caseolaris
Sonneratia ovata
Sonneratia griffithii

Drobne komponenty

Drobne składniki

Tomlinson, 2016, wymienia około 19 gatunków jako pomniejsze składniki namorzynowe, zawarte w 10 rodzinach i 11 rodzajach Na zielonym tle znajdują się adnotacje dotyczące rodzajów wykonane przez Tomlinsona
Rodzina Rodzaj Gatunek Nazwa zwyczajowa
Euphorbiaceae Ten rodzaj obejmuje około 35 taksonów innych niż namorzynowe
Excoecaria Excoecaria agallocha mleczne namorzyny, ślepe namorzyny i zatrute drzewo rzeczne Excoecaria agallocha (Blind Your Eye) W IMG 6929.jpg
Lythraceae Rodzaj odrębny w rodzinie
Pemfis Pemfis acidula bantigue czy mentigi Pemphis acidula.jpg
Malvaceae Dawniej w Bombacaceae , obecnie izolowany rodzaj w podrodzinie Bombacoideeae
Kamptostemon Camptostemon schultzii mangrowe kapok Camptostemon schultzii.png
Camptostemon philippinense Camptostemon philippinense.jpg
Meliaceae Rodzaj 3 gatunków, jeden nienamorzynowy, tworzy plemię Xylocarpaeae z Carapa, nienamorzynowym
ksylokarpus Xylocarpus granatum Xylocarpus granatum.jpg
Xylocarpus moluccensis Xyloc moluc 191103-2935 skd.jpg
Mirtowate Izolowany rodzaj w rodzinie
Osbornia Osbornia octodonta mirt namorzynowy Osbor octod 110319-13636 sagt.jpg
Pellicieraceae Monotypowy rodzaj i rodzina o niepewnej pozycji filogenetycznej
Pelliciera Pelliciera rhizophorae herbata namorzynowa Pelliciera rhizophorae.jpg
Plumbaginaceae Izolowany rodzaj, czasami segregowany jako rodzina Aegialitidaceae
zapalenie egialu Aegialitis annulata klub namorzynowy Aegialitis annulata 30694138.jpg
Aegialitis rotundifolia Aegialitis rotundifolia 2.jpg
Pierwiosnkowate Dawniej izolowany rodzaj w Myrsinaceae
egiceras Aegiceras corniculatum czarne mangrowe, rzeczne namorzyny lub khalsi Aegiceras corniculatum at Muzhappilangad, Kannur 3.jpg
Aegiceras floridum
Pteridaceae Paproć nieco odizolowana w swojej rodzinie
Akrostychum Acrostichum aureum złota paproć skórzana, paproć bagienna lub paproć namorzynowa Acrostichum-aureum.jpg
Acrostichum speciosum paproć namorzynowa Acrostichum speciosum RBG Sydney.jpg
Rubiaceae Rodzaj izolowany w rodzinie
Scyfifora Scyphiphora hydrophylacea nilad Scyphip hydrop 111021-19089 kbu.jpg

Rozmieszczenie gatunków

Zobacz także: Rozmieszczenie drzew namorzynowych
Globalne rozmieszczenie rodzimych gatunków namorzynowych, 2010 
Nie przedstawiono wprowadzonych zasięgów: Rhizophora stylosa w Polinezji Francuskiej, Bruguiera sexangula , Conocarpus erectus i Rhizophora mangle na Hawajach, Sonneratia apelata w Chinach i Nypa fruticans w Kamerunie i Nigerii.

Namorzyny to rodzaj tropikalnej roślinności z pewnymi odstającymi roślinami występującymi na subtropikalnych szerokościach geograficznych, zwłaszcza w południowej Florydzie i południowej Japonii, a także w Afryce Południowej, Nowej Zelandii i Wiktorii (Australia). Te wartości odstające wynikają albo z nieprzerwanych linii brzegowych i łańcuchów wysp, albo z niezawodnych dostaw propagul unoszących się na ciepłych prądach oceanicznych z bogatych regionów namorzynowych.

Lokalizacja i względna gęstość namorzynów w Azji Południowo-Wschodniej i Australazji - na podstawie zdjęć satelitarnych Landsat, 2010
Globalne rozmieszczenie zagrożonych gatunków namorzynów, 2010 

„Na granicach występowania formacja jest reprezentowana przez karłowatą, zwykle monotypową roślinność zdominowaną przez Awicennię, jak w Westonport Bay i Corner Inlet w stanie Wiktoria w Australii. To ostatnie miejsce jest najwyższą szerokością geograficzną (38° 45'S), na której naturalnie występują namorzyny Namorzyny w Nowej Zelandii, które rozciągają się na południe aż do 37°, są tego samego typu: zaczynają się jako niskie lasy w północnej części Wyspy Północnej, a następnie stają się niskimi zaroślami w kierunku południowej granicy. jest określana jako Avicennia marina var. australis , chociaż porównanie genetyczne jest wyraźnie potrzebne. W Australii Zachodniej A. marina rozciąga się na południe aż do Bunbury (33° 19'S). Na półkuli północnej zarośla Avicennia gerrninans na Florydzie występują tak daleko na północ, jak St. Augustine na wschodnim wybrzeżu i Cedar Point na zachodzie. Istnieją zapisy dotyczące A. germinans i Rhizophora magle dla Bermudów, przypuszczalnie dostarczane przez Prąd Zatokowy. W południowej Japonii Kandelia obovata występuje na około 31 ° N (Tagawa w Hosakawa i in., 1977, ale początkowo określany jako K. candel ).”

Lasy namorzynowe

Globalne rozmieszczenie lasów namorzynowych, 2011 (kliknij, aby powiększyć)
Główny artykuł: las namorzynowy

Lasy namorzynowe , zwane także bagnami namorzynowymi lub mangalami , występują w tropikalnych i subtropikalnych obszarach pływowych . Obszary, na których występują namorzyny, obejmują ujścia rzek i morskie linie brzegowe.

Życie międzypływowe , do którego te drzewa są przystosowane, stanowi główne ograniczenie liczby gatunków zdolnych do rozwoju w ich środowisku. Przypływ przynosi słoną wodę, a gdy przypływ się cofa, parowanie słoneczne wody morskiej w glebie prowadzi do dalszego wzrostu zasolenia. Powrót przypływu może wypłukać te gleby, przywracając ich poziom zasolenia porównywalny z wodą morską.

Podczas odpływu organizmy są również narażone na wzrost temperatury i zmniejszoną wilgotność, zanim zostaną ochłodzone i zalane przez przypływ. Tak więc, aby roślina mogła przetrwać w tym środowisku, musi tolerować szerokie zakresy zasolenia, temperatury i wilgoci, a także kilka innych kluczowych czynników środowiskowych - dlatego tylko kilka wybranych gatunków tworzy społeczność drzew namorzynowych.

Około 110 gatunków jest uważanych za namorzyny, w tym sensie, że są drzewami rosnącymi na takich słonych bagnach, chociaż tylko nieliczne należą do rodzaju roślin namorzynowych Rhizophora . Jednak na danym bagnie namorzynowym występuje zwykle tylko niewielka liczba gatunków drzew. Nierzadko w lasach namorzynowych na Karaibach występują tylko trzy lub cztery gatunki drzew. Dla porównania biom tropikalnych lasów deszczowych zawiera tysiące gatunków drzew, ale nie oznacza to, że lasy namorzynowe są pozbawione różnorodności. Chociaż samych drzew jest niewiele gatunków, ekosystem, który tworzą te drzewa, zapewnia dom (siedlisko) dla wielu innych gatunków, w tym aż 174 gatunków morskich megafauna .

Korzenie namorzynowe nad i pod wodą

Rośliny namorzynowe wymagają szeregu adaptacji fizjologicznych, aby przezwyciężyć problemy związane z niskim poziomem tlenu w środowisku, wysokim zasoleniem i częstymi powodziami pływowymi . Każdy gatunek ma własne rozwiązania tych problemów; może to być główny powód, dla którego na niektórych liniach brzegowych gatunki drzew namorzynowych wykazują wyraźne podziały na strefy. Małe różnice środowiskowe w mangalu mogą prowadzić do bardzo różnych metod radzenia sobie ze środowiskiem. Dlatego mieszanka gatunków jest częściowo zdeterminowana tolerancją poszczególnych gatunków na warunki fizyczne, takie jak powodzie pływowe i zasolenie, ale mogą na nią wpływać również inne czynniki, takie jak kraby żerujące na sadzonkach roślin.

Palmy Nipa, Nypa fruticans , jedyne gatunki palm w pełni przystosowane do biomu namorzynowego

Po zadomowieniu korzenie namorzynów zapewniają siedlisko ostryg i spowalniają przepływ wody, zwiększając w ten sposób osadzanie się osadów na obszarach, na których już występuje. Drobne, beztlenowe osady pod namorzynami działają jak pochłaniacze różnych metali ciężkich (śladowych) , które cząstki koloidalne w osadach skoncentrowały się w wodzie. Usuwanie namorzynów narusza te leżące poniżej osady, często stwarzając problemy związane ze śladowym zanieczyszczeniem wody morskiej i organizmami organizmami na tym obszarze metalami śladowymi.

Bagna namorzynowe chronią obszary przybrzeżne przed erozją , falami sztormowymi (zwłaszcza podczas cyklonów tropikalnych ) i tsunami . Ograniczają erozję fal wysokoenergetycznych głównie podczas zdarzeń takich jak fale sztormowe i tsunami. Masywne systemy korzeniowe namorzynów skutecznie rozpraszają energię fal. Podobnie spowalniają wodę pływową, tak że jej osad osadza się podczas przypływu, pozostawiając wszystko oprócz drobnych cząstek, gdy przypływ odpływa. W ten sposób namorzyny budują swoje środowisko. Ze względu na wyjątkowość ekosystemów namorzynowych i zapewnianą przez nie ochronę przed erozją są one często przedmiotem programów ochrony, w tym krajowych planów działania na rzecz różnorodności biologicznej .

Unikalny ekosystem znajdujący się w skomplikowanej siatce korzeni namorzynowych oferuje ciche siedlisko morskie dla młodych organizmów. Na obszarach, gdzie korzenie są stale zanurzone, żyjące w nich organizmy obejmują glony , pąkle , ostrygi , gąbki i mszywioły , które wymagają twardej powierzchni do zakotwiczenia podczas filtrowania pokarmu. Krewetki i homary błotne wykorzystują błotniste dno jako swój dom. Kraby namorzynowe jedz liście namorzynowe, dodając składniki odżywcze do błota mangalowego dla innych dennych karmników. Przynajmniej w niektórych przypadkach eksport węgla związanego w namorzynach jest ważny w przybrzeżnych sieciach pokarmowych.

Na plantacjach namorzynowych w Wietnamie, Tajlandii, Filipinach i Indiach występuje kilka gatunków ryb i skorupiaków o znaczeniu handlowym.

Lasy namorzynowe mogą rozkładać się w złoża torfu z powodu procesów grzybowych i bakteryjnych, a także w wyniku działania termitów . W dobrych warunkach geochemicznych , sedymentacyjnych i tektonicznych staje się torfem . Charakter tych złóż zależy od środowiska i rodzajów namorzynów. W Puerto Rico czerwone , białe i czarne namorzyny zajmują różne nisze ekologiczne i mają nieco inny skład chemiczny, więc zawartość węgla różni się między gatunkami, a także między różnymi tkankami rośliny (np. materia liści a korzenie).

W Puerto Rico istnieje wyraźna sukcesja tych trzech drzew od niższych wzniesień, na których dominują czerwone namorzyny, do położonych dalej w głąb lądu z większą koncentracją białych namorzynów. Lasy namorzynowe są ważną częścią obiegu i magazynowania węgla w tropikalnych ekosystemach przybrzeżnych. Wiedząc o tym, naukowcy starają się zrekonstruować środowisko i zbadać zmiany w ekosystemie przybrzeżnym na przestrzeni tysięcy lat, korzystając z rdzeni osadów. Jednak dodatkową komplikacją jest importowana morska materia organiczna, która również osadza się w osadach w wyniku wypłukiwania lasów namorzynowych przez pływy. Termity odgrywają ważną rolę w tworzeniu torfu z materiałów namorzynowych. Przetwarzają ściółkę z opadłych liści, systemy korzeniowe i drewno z namorzynów na torf, aby budować swoje gniazda, i stabilizują chemię tego torfu, który stanowi około 2% naziemnego magazynowania węgla w namorzynach. Ponieważ gniazda są z czasem zakopywane, węgiel ten jest magazynowany w osadach, a obieg węgla trwa.

Namorzyny są ważnym źródłem niebieskiego węgla . Na całym świecie namorzyny zgromadziły 4,19 Gt (9,2 × 10 12 funtów) węgla w 2012 r. Dwa procent globalnego węgla namorzynowego zostało utracone w latach 2000–2012, co odpowiada maksymalnemu potencjałowi 0,316996250 Gt (6,9885710 × 10 11 funtów) emisji węgla dwutlenek w ziemskiej atmosferze .

Wykazano, że na całym świecie lasy namorzynowe zapewniają wymierną ochronę ekonomiczną społecznościom przybrzeżnym dotkniętym burzami tropikalnymi.

Mikrobiom namorzynowy

Zobacz też: Mikrobiom roślinny

Mikrobiomy roślin odgrywają kluczową rolę w ich zdrowiu i produktywności namorzynów. Wielu badaczy z powodzeniem zastosowało wiedzę zdobytą na temat mikrobiomów roślinnych do wytworzenia specyficznego inokulum do ochrony upraw. Taka szczepionka może stymulować wzrost roślin poprzez uwalnianie fitohormonów i zwiększanie pobierania niektórych składników mineralnych (zwłaszcza fosforu i azotu). Jednak większość badań mikrobiomu roślin koncentrowała się na modelowej roślinie Arabidopsis thaliana i ważnych gospodarczo roślinach uprawnych, takich jak ryż , jęczmień , pszenica , kukurydza i soja . Mniej jest informacji na temat mikrobiomów gatunków drzew. Mikrobiomy roślin są określane przez czynniki związane z roślinami (np. genotyp , narządy, gatunki i stan zdrowia) oraz czynniki środowiskowe (np. użytkowanie gruntów, klimat i dostępność składników odżywczych). Wykazano, że dwa czynniki związane z roślinami, gatunki i genotypy roślin, odgrywają znaczącą rolę w kształtowaniu ryzosfery i mikrobiomu roślinnego, ponieważ genotypy i gatunki drzew są powiązane z określonymi zbiorowiskami drobnoustrojów . Różne narządy roślin mają również określone społeczności drobnoustrojów w zależności od czynników związanych z roślinami (genotyp roślin, dostępne składniki odżywcze i warunki fizykochemiczne specyficzne dla narządu) i / lub warunków środowiskowych (związanych z powierzchniami nadziemnymi i podziemnymi oraz zaburzeniami).

Mikrobiom korzeniowy

Społeczność bakterii i grzybów w drzewie namorzynowym 
Skład zbiorowisk taksonomicznych bakterii w glebie ryzosfery i skład zbiorowisk taksonomicznych grzybów we wszystkich czterech kompartmentach glebowych i roślinnych ryzosfery. Podano również informacje na temat ekologicznych grup funkcyjnych grzybów. Proporcje grzybowych OTU (przybliżonych gatunków), które mogą skolonizować co najmniej dwa przedziały, pokazano na lewym panelu.
Zobacz też: Mikrobiom korzeniowy

Korzenie namorzynowe zawierają repertuar taksonów drobnoustrojów , które przyczyniają się do ważnych funkcji ekologicznych w ekosystemach namorzynowych. Podobnie jak typowe rośliny lądowe, namorzyny zależą od wzajemnie korzystnych interakcji ze społecznościami drobnoustrojów. W szczególności drobnoustroje bytujące w rozwiniętych korzeniach mogłyby pomóc namorzynom w przekształcaniu składników odżywczych w formy użytkowe przed asymilacją roślin. Te drobnoustroje dostarczają również fitohormonów namorzynowych do tłumienia fitopatogenów lub pomagania namorzynom wytrzymać ciepło i zasolenie. Z kolei drobnoustroje związane z korzeniami otrzymują metabolity węgla z rośliny poprzez wydzieliny z korzeni , w ten sposób ustanawia się bliskie powiązania między rośliną a drobnoustrojami dla ich wzajemnych korzyści.

Poziom klasy taksonomicznej pokazuje, że większość Proteobacteria pochodziła z Gammaproteobacterial, a następnie Deltaproteobacteria i Alphaproteobacteria. Zróżnicowana funkcja i zmienność filogenetyczna Gammaproteobacteria, która składała się z rzędów takich jak Alteromonadales i Vibrionales, występuje w regionach morskich i przybrzeżnych i jest bogata w osady namorzynowe funkcjonujące jako recyklery składników odżywczych. Członkowie Deltaproteobacteria występujący w glebie namorzynowej są głównie spokrewnieni z siarką i składają się z Desulfobacterales , Desulfuromonadales , Desulfovibrionales i Desulfarculales między innymi. Stwierdzono, że bardzo zróżnicowane społeczności drobnoustrojów (głównie bakterie i grzyby ) zamieszkują i funkcjonują w korzeniach namorzynów. Na przykład bakterie diazotroficzne w pobliżu korzeni namorzynów mogą przeprowadzać biologiczne wiązanie azotu , co zapewnia 40–60% całkowitego azotu wymaganego przez namorzyny; gleba przyczepiona do korzeni namorzynowych jest pozbawiona tlenu, ale bogata w materię organiczną, zapewniając optymalne mikrośrodowisko dla bakterii redukujących siarczany i metanogenów , ligninolitycznych , celulolityczne i amylolityczne są powszechne w środowisku korzeni namorzynów; grzyby ryzosferowe mogą pomóc namorzynom przetrwać w podmokłych i ubogich w składniki odżywcze środowiskach. Badania te dostarczyły coraz większej liczby dowodów na poparcie znaczenia bakterii i grzybów związanych z korzeniami dla wzrostu i zdrowia namorzynów.

Niedawne badania zbadały szczegółową strukturę zbiorowisk drobnoustrojów związanych z korzeniami w ciągłej drobnej skali w innych roślinach, gdzie mikrosiedlisko zostało podzielone na cztery przedziały korzeniowe: endosferę, episferę, ryzosferę i nieryzosferę. Ponadto zgłoszono, że społeczności drobnoustrojów w każdym przedziale mają unikalne cechy. Ryzosfera może emitować wydzieliny z korzeni, które selektywnie wzbogacają określone populacje drobnoustrojów; jednakże stwierdzono, że te wysięki wywierają jedynie marginalny wpływ na drobnoustroje w glebie bez ryzosfery. Ponadto zauważono, że episfera korzenia, a nie ryzosfera, była przede wszystkim odpowiedzialna za kontrolowanie wejścia określonych populacji drobnoustrojów do korzenia, co skutkowało selektywnym wzbogaceniem proteobakterii w endosferze. Odkrycia te dostarczają nowych informacji na temat niszowego różnicowania społeczności drobnoustrojów związanych z korzeniami. Niemniej jednak profilowanie społeczności oparte na amplikonie może nie zapewniać funkcjonalnych cech społeczności drobnoustrojów związanych z korzeniami we wzroście roślin i cyklach biogeochemicznych. Rozwikłanie wzorców funkcjonalnych w czterech przedziałach korzeniowych ma ogromny potencjał do zrozumienia mechanizmów funkcjonalnych odpowiedzialnych za pośrednictwo w interakcjach między korzeniami a drobnoustrojami w celu wsparcia poprawy funkcjonowania ekosystemu namorzynowego.

Zgłasza się, że różnorodność bakterii w namorzynach naruszonych jest większa niż w dobrze zachowanych namorzynach Badania porównujące namorzyny w różnych stanach ochrony pokazują, że skład bakterii w osadach namorzynowych zmienia swoją strukturę, prowadząc do równowagi funkcjonalnej, w której dynamika chemikaliów w glebach namorzynowych prowadzi do przebudowy jego struktury mikrobiologicznej.

Sugestie dotyczące przyszłych badań nad różnorodnością drobnoustrojów namorzynowych

Pomimo wielu postępów w badaniach nad osadami namorzynowymi różnorodność metagenomiki bakteryjnej w różnych warunkach w ciągu ostatnich kilku lat, wypełnianie luki badawczej i poszerzanie naszej wiedzy w kierunku związku między drobnoustrojami składającymi się głównie z bakterii i ich cykli odżywczych w osadach namorzynowych oraz bezpośredniego i pośredniego wpływu na wzrost namorzynów i struktury drzewostanów jako bariery przybrzeżne i inni dostawcy usług ekologicznych. Tak więc, w oparciu o badania przeprowadzone przez przegląd systematyczny Lai i wsp., sugerują tutaj ulepszenia w zakresie pobierania próbek i podstawowy indeks środowiskowy do wykorzystania w przyszłości.

Wirus namorzynowy

Fagi to wirusy infekujące bakterie, takie jak cyjanobakterie. Pokazano wiriony różnych rodzin fagów ogoniastych : Myoviridae , Podoviridae i Siphoviridae
Zobacz także: Wirusy wirusowe i morskie

Drzewo filogenetyczne ogoniastych fagów znalezionych w wiromie namorzynowym
Sekwencje referencyjne są zabarwione na czarno, a kontigi wiromu są oznaczone różnymi kolorami. Pasek skali przedstawia podstawienie połowy aminokwasu na miejsce.

Lasy namorzynowe są jednymi z najbardziej bogatych w węgiel biomów, stanowiąc 11% całkowitego wkładu węgla lądowego do oceanów. Uważa się, że wirusy znacząco wpływają na lokalne i globalne cykle biogeochemiczne , chociaż od 2019 r. dostępnych było niewiele informacji na temat struktury społeczności, różnorodności genetycznej i roli ekologicznej wirusów w ekosystemach namorzynowych.

Wirusy to najobficiej występujące organizmy biologiczne na ziemi, obecne praktycznie we wszystkich ekosystemach. Poprzez lizę swoich gospodarzy, czyli rozrywanie ich błon komórkowych, wirusy kontrolują obfitość żywicieli i wpływają na strukturę społeczności żywicieli. Wirusy wpływają również na różnorodność i ewolucję swoich gospodarzy poprzez horyzontalny transfer genów , selekcję pod kątem oporności i manipulację metabolizmem bakteryjnym . Co ważne, wirusy morskie wpływają na lokalne i globalne cykle biogeochemiczne poprzez uwalnianie znacznych ilości węgiel organiczny i składniki odżywcze od żywicieli oraz wspomagają drobnoustroje w kierowaniu cyklami biogeochemicznymi za pomocą pomocniczych genów metabolicznych (AMG).

Przypuszcza się, że AMG zwiększają metabolizm żywiciela zakażonego wirusem i ułatwiają produkcję nowych wirusów. AMG były szeroko badane w cyjanofagach morskich i obejmują geny zaangażowane w fotosyntezę, obrót węgla, pobieranie fosforanów i reakcję na stres. Niezależna od uprawy analiza metagenomiczna społeczności wirusowych zidentyfikowała dodatkowe AMG, które biorą udział w ruchliwości, centralnym metabolizmie węgla, fotosystemie I, metabolizmie energetycznym, klastrach żelazowo-siarkowych, przeciwutlenianiu oraz obiegu siarki i azotu. Co ciekawe, niedawna analiza danych Pacific Ocean Virome pozwoliła zidentyfikować wyspecjalizowane w niszach AMG, które przyczyniają się do adaptacji żywiciela z podziałem na głębokość. Biorąc pod uwagę, że drobnoustroje napędzają globalne cykle biogeochemiczne, a duża część drobnoustrojów jest w dowolnym momencie zakażona wirusami, AMG kodowane przez wirusy muszą odgrywać ważną rolę w globalnej biogeochemii i ewolucji metabolicznej drobnoustrojów.

Jedynymi zdrewniałymi halofitami są lasy namorzynowe żyjących w słonej wodzie wzdłuż subtropikalnych i tropikalnych wybrzeży świata. Namorzyny są jednym z najbardziej produktywnych i ważnych ekologicznie ekosystemów na ziemi. Tempo produkcji pierwotnej lasów namorzynowych jest równe tempu produkcji lasów tropikalnych, wilgotnych, wiecznie zielonych i raf koralowych. Jako globalnie istotny składnik obiegu węgla, namorzyny pochłaniają rocznie około 24 milionów ton metrycznych węgla. Większość węgla namorzynowego jest magazynowana w glebie i sporych podziemnych basenach martwych korzeni, pomagając w ochronie i recyklingu składników odżywczych pod lasami. Chociaż namorzyny pokrywają tylko 0,5% powierzchni przybrzeżnej Ziemi, odpowiadają za 10–15% magazynowania węgla w osadach przybrzeżnych i 10–11% całkowitego wkładu węgla lądowego do oceanów. Nieproporcjonalny wkład lasów namorzynowych w sekwestrację dwutlenku węgla jest obecnie postrzegany jako ważny środek do zrównoważenia emisji gazów cieplarnianych.


Okrągłe przedstawienie genomu chloroplastu szarego namorzynu, Avicennia marina  

Pomimo ekologicznego znaczenia ekosystemu namorzynowego, wiedza na temat różnorodności biologicznej namorzyn jest wyraźnie ograniczona. Poprzednie doniesienia dotyczyły głównie bioróżnorodności fauny, flory i zbiorowisk bakterii namorzynowych. W szczególności dostępnych jest niewiele informacji na temat społeczności wirusów i ich roli w ekosystemach gleby namorzynowej. Ze względu na znaczenie wirusów w kształtowaniu i regulowaniu społeczności gospodarzy oraz pośredniczeniu w cyklach biogeochemicznych elementów, badanie społeczności wirusów w ekosystemach namorzynowych jest niezbędne. Ponadto okresowe powodzie wody morskiej i wynikające z nich gwałtowne zmiany środowisk namorzynowych mogą skutkować zasadniczo odmienną różnorodnością genetyczną i funkcjonalną zbiorowisk bakterii i wirusów w glebach namorzynowych w porównaniu z innymi systemami.

Sekwencjonowanie genomu

Zobacz też

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Mangrove&oldid=1142782847 ”