יסודות האצות

algaeurope.org     חקלאות ימית 2022 האיחוד האירופי

פרק 1
הצמח הזעיר שהציל את הפלנטה שלנו

פרק 2
מה הכל אצות?

פרק 3
היסטוריה של אצות ופוליטיקה

פרק 4
מהם היתרונות התחרותיים של אצות?

פרק 5
סיווג אלגלי

פרק 6
בחירת מינים אלגלית

פרק 7
טיפוח אלגלי

פרק 8
האם אצות הפכו אותנו לבני אדם?

אצות ממירות CO2

אצות ממירות CO2 לאג"ח צמחי ומשחררות O2

יסודות האצות מאת ד"ר מארק אדוארדס

פרק 1: הצמח הזעיר שהציל את הפלנטה שלנו

Aאצות הצילו את כדור הארץ שלנו בכך שהפכו את האטמוספירה שלנו לחמצן ואיפשרו לחיים להתקיים. אצות הצילו אותנו שוב בכך שסיפקו את המזון הראשון של כדור הארץ. האם אצות יכולות להציל את כדור הארץ שלנו שוב?

כדור הארץ הקדום לא תמך ביצורים חיים ולא במזון. לפני כ-3.7 מיליארד שנים לא היו חיים מכיוון שפני כדור הארץ היו חמים מדי ולא היה חמצן. האטמוספירה של כדור הארץ הייתה מורכבת משמיכה של גז CO₂ ומתאן קטלני ולכידת חום.

תיעוד מאובנים מראים שצמח זעיר הגיח במרק הקדמון ועשה דבר יוצא דופן. הצמח ספג את אנרגיית השמש והשתמש בתגובה כימית, פוטוסינתזה, כדי לפצל CO₂ ומולקולת מים. הצמח הזעיר המיר את אטום הפחמן לקשר צמחי ירוק עתיר אנרגיה, פחמימן, על ידי לקיחת שני אטומי מימן מ-H₂O ושחרר את מולקולת החמצן לאטמוספירה. אצות החלו בעבודתה לשנות את האווירה.

אביוגנזה, המחקר כיצד הופיעו החיים על פני כדור הארץ, משתמש בתורת מרק ראשונית ומציע כי התנאים הכימיים על פני כדור הארץ יצרו את אבני הבניין החיוניות של החיים. בעוד הוויכוח נמשך בדיוק על אופן סינתזת החיים הראשונים, מאובנים מצביעים על כך שתא הצמח הראשון, ציאנובקטריה, הידוע גם בשם אצות כחולות-ירוקות, היה בגודל של חלקיק ננו, 5 µ (מיקרון). התקופה בסוף משפט זה היא כ 500 µ.

אצות אספו באופן שיטתי אנרגיה סולארית, סידרו אטומי פחמן ושחררו חמצן. נעים בקצב איטי להפליא של מולקולה זעירה אחת בכל פעם, ואצות הפכו את אטמוספרת הפחמן הדו-חמצני הקשה שלא הייתה מסוגלת לקיים את החיים לאווירת חמצן שתומכת בחיים. לאצות לקח עוד 3 מיליארד שנים כדי ליצור מספיק חמצן כדי לתמוך בצורות חיים אחרות מכיוון שצמחי היבשה התפתחו מאצות רק לפני כ -500 מיליון שנה.

התמרה האטמוספירה של אצות אפשרה התפתחות של צמחי מים אחרים, דגים, חרקים, צמחי קרקע, דו-חיים, זוחלים ובסופו של דבר בעלי חיים יבשתיים. אף על פי שמיקרו אצות הם הצמחים הזעירים ביותר על פני כדור הארץ שלנו, בכל יום אצות יוצרות 70% מהחמצן האטמוספרי, יותר מכל היער והשדות ביחד.

המתנה השנייה של אצות - אוכל
התרומה של אצות לאטמוספירה העשירה בחמצן שלנו תואמת למתנה אחרת של הצמח הזעיר הזה - המשמשת כבסיס שרשרת המזון. רבים מהצמחים ויצורי המים המוקדמים ביותר היו תלויים באצות כמקור מזון. אצות משמשות כמזון מזין לכל דבר, החל מהפיטופלנקטון הזעיר ביותר ועד ליונק הגדול ביותר על פני כדור הארץ, הלוויתן הכחול הגדול, מכיוון שהצמח מציע קבוצה מצוינת של חלבונים, מינרלים וויטמינים. מדי יום, בעוד שאצות לוכדות CO₂ ומשחררות חמצן טהור, הביומסה הירוקה מספקת מזון לפי 100 יותר אורגניזמים מכל מקור מזון אחר על פני כדור הארץ.

התנאים האכזריים על פני כדור הארץ הביאו לכך שתאי האצות הראשונים נאלצו להתפתח ולהתפתח מחדש מיליוני פעמים כאשר סביבות המיקרו שלהם התרסקו עם סערות חשמל וחום קשה ואחריו קיפאון ומטר מטאורים של סלעים מחוממים במיוחד. אצות הפגינו התמדה מדהימה ופיתחו מגוון רחב של מנגנוני הגנה שאפשרו לצמחים לשרוד ולהתרבות. יכולתם של אצות להסתגל במהירות על מנת לשרוד הובילה להערכה של כ -10 מיליון מינים של אצות, כל אחד עם יכולות גדילה ייחודיות והרכב ביומסה.

מכיוון שאצות היוו את המדרגה הנמוכה ביותר בשרשרת המזון, הם פיתחו אסטרטגיית הישרדות מבריקה - היכולת לצמוח מהר יותר מכפי שטורפיה יכלו לאכול. אוכלי העשב שניזונו מאצות אכלו צמחים רבים אך לא את כולם. היכולת להתפשט מהר יותר מטורפיה יכולה לטרוף אותם יצרה יתרון תחרותי אדיר והבטיחה את הישרדות האצות. ייתכן שאצות היו ארוחת הצהריים החינמית הראשונה מכיוון שמינים רבים פיתחו את היכולת להכפיל את הביומסה שלהם לפני הצהריים. תא אצות יחיד עשוי ליצור מיליון צאצאים ביום.

פריחת אצות הייתה שכיחה באוקיאנוסים עתיקים, אגמים ובריכות. הדלקים המאובנים שאנו שורפים כיום מורכבים ברובם מאצות מאובנות. ילדים מלמדים בבית הספר שנפט גולמי מגיע מדינוזאורים, אך דינוזאורים הסתובבו על פני האדמה כ- 200 מיליון שנה מאוחר מכדי להפוך לביומסה הנבחרת של דלקים מאובנים.

רוב מיני האצות הם כה זעירים שהם נראים רק במיקרוסקופ. עם זאת, אצות עשויות להתקבץ, להתרכז, להתקבץ או לצמוח בתצורות גלויות ואכילות. אצות בדרך כלל כבדות יותר ממים ומתיישבות, ויוצרות שכבת שלג ירוק על קרקעית הבריכה. האנרגיה הסולארית הירוקה של האצות מביאה לצמיחה של טריליוני אורגניזמים מדי יום כאשר האנרגיה המאוחסנת של האצות נעה בשרשרת המזון.

אצות ימיות הנקראות אצות ים או מקרואלות גדלות לעיתים קרובות לצורות בעלות מראה צמחי יבשה עם שורשי פסאודו, גזעים ועלים. התפתחות מקבילה זו מאפשרת לאצות ימיות לגדול לגדלים גדולים כמו עצים. מקרוגלים נאכלים לעיתים קרובות ישירות על ידי דגים ויונקים כמו לוטרות ים, צמח ים, דולפינים ולווייתנים. מקרוגלים מספקים מגוון צבעים בהירים לאוקיאנוסים וביומסה הרבה יותר מכפי שאוכלי העשב יכולים לאכול.

אצות גדלות ביערות מתחת לכיפות הקרח הקוטביות, בקרקעות מתחת לקרחונים, במדבריות החמים והיבשים ביותר, כמו גם בבריכות, באקווריומים ובדרכי מים. הפשטות של האצות מאפשרת לצמחים אלה להיות חזקים להפליא; הם לא רק שורדים אלא מייצרים ביומסה בעלת ערך גבוה בסביבות קשות במיוחד. הסביבות הקשות ביותר שקיימות היום על פני כדור הארץ נראות כנראה מאולפות לצמח ששרד את התנאים הסביבתיים הקשים לפני מיליארדי שנים.

תשומות בשפע
אצות משתמשות בתשומות רבות ולעתים קרובות עודפות, כולל שמש, CO₂ ופסולת, מי מלח או אוקיינוס. פוטוסינתזה של אצות מפרישה CO₂ וחומרים מזינים מהמים שמסביב ומייצרת ביומסה צמחים המורכבת מצורות שונות של שומנים (שמנים), חלבון ופחמימות. התהליך משחרר לאטמוספירה חמצן טהור ניכר.

אצות משתמשות בכניסות שופעות וזולות

אצות משתמשות בכניסות שופעות וזולות

אצות משמשות מקור מזון עיקרי עבור אורגניזמים רבים בסביבות טבעיות ללא גידול אנושי. אצות בר הגדלות בסביבות טבעיות מייצרות צמיחה ביומסית מהירה להפליא אך אינן אמינות ואינן בר קיימא מכיוון שהייצור בדרך כלל מתרסק בגלל מגבלת תזונה או התקף טורף. טיפוח אצות בבריכות, שוקתות או מכולות מאפשר שיפורים משמעותיים בפרודוקטיביות על פני אצות בר מכיוון שניתן לספק חומרים מזינים מספיקים ולנהל או להימנע מטורפים.

המגבלה התזונתית הנפוצה ביותר בסביבות טבעיות מתרחשת מפחמן, חנקן או זרחן. חומרים מזינים אנאורגניים, כמו חנקן, זמינים רק במידה שהם זמינים כיונים חופשיים, מדוללים במים. עם זאת, אצות יכולות לצרוך במהירות את היונים הזמינות בהגדרות טבעיות כגון לגונות. שוב, אצות מותאמות אסטרטגית, ולמינים רבים יש את היכולת לצרוך חומרים מזינים אורגניים מביומסה ביולוגית או מפסולת אחרת.

האם אצות יכולות להציל אותנו שוב?
אצות צנועות הצילו את כוכב הלכת שלנו על ידי סילוק שני קילו של CO₂ בכל קילו של ביומסה של אצות. כיום, האטמוספירה והאוקיינוסים שלנו נושאים כמויות אדירות של CO₂ מזיהום דלק מאובנים שנגרם על ידי אדם. אצות עשויות למלא תפקיד בהצלת כוכב הלכת שלנו שוב על ידי הפחתת עומס הפחמן האטמוספרי. אצות יכולות גם להפחית את גזי החממה על ידי ייצור דלקים נוזליים ניטרליים בפחמן הממחזרים פחמן אטמוספרי תוך עקירת דלקים לתחבורה מאובנים. דלקים ניטרליים פחמניים מיוצרים עם חומרי מזון לאצות כאשר גידול, קציר וזיקוק האנרגיה מגיעים ממקורות מתחדשים כגון שמש, רוח, גלים, שמן גיאותרמי או אצות.

דלקים אלגיים מציעים יתרון משמעותי בכך שהם נשרפים בצורה נקייה, ללא חלקיקי פיח שחור. זיהום הפיח השחור הגורם למחלות ריאה, מחלות בדרכי הנשימה וסרטן נבע מאובנות אצות לנפט גולמי, פחם ומפצלי במשך 400 מיליון שנה. דלקים אלגאליים מיוצרים תוך מספר שבועות ואינם מאובנים, ולכן הם נשרפים נקיים בדומה לבני דודיהם היבשתיים - שמן צמחי.

אצות מבטיחות לספק פתרונות נחוצים לחברות שלנו ההולכות וגדלות, צפופות, רעבות וצורכות אנרגיה. ההזדמנות העומדת לפנינו היא טיפוח אצות באופן המעסיק אנשים ברחבי העולם לייצר מזון אנרגיה בר קיימא ובמחיר סביר עבור צרכיהם המשפחתיים והקהילתיים באופן מקומי.

פרק 2: מה הכל אצות?

עוגיות ספירולינה

עוגיות ספירולינה. באדיבות התמונה: thedorkyfrench.com

שרשרת הערך של אצות.
A אצות יכולות להיות החבר הכי טוב של האנושות. אצות יכולות לספק מזון ודלק בר קיימא ובמחיר סביר, כמו גם פתרונות אקולוגיים וחדשים. כל מזון, סיבים או חומרים שניתן לייצר מגידולים יבשתיים יכולים להיות מיוצרים מאצות מכיוון שצמחי היבשה התפתחו מאצות לפני 500 מיליון שנה. אצות מציעות מגוון רחב הרבה יותר של צבעים, מרקמים, טעמים ותרכובות מאשר צמחים יבשתיים. כל דלק, פלסטיק או כל חומר אחר המיוצר מדלקים מאובנים יכול להיות עשוי מאצות מכיוון שדלקים מאובנים הם פשוט אצות מאובנות או האורגניזמים שאכלו אצות.

תכונת האצות השימושית ביותר היא לא שאנחנו יכולים לעשות כמעט כל דבר מאצות. מה שמייחד אצות מצמחים יבשתיים ודלקים מאובנים הוא האופן שבו נוצרים המזון, האנרגיה והתוצרים המשותפים של האצות. האטמוספירה שלנו עמוסה ב-CO₂, שממוחזר באופן טבעי או נסגר עם ייצור אצות. גידולי מזון ייכשלו עם ההתחממות הגלובלית, אבל האצות פורחות בחום. בעולם שלנו אין מספיק שטחי גידול לגידולי מזון, ובכל זאת אצות יכולות לייצר מזון ואנרגיה משלימים בשטחים שאינם גידולים.

בעולם, חברות חוות מחסור במים מתוקים, אך אצות פורחות בפסולת, במי מלח או באוקיאנוס. עברנו כבר שיא נפט ואצות יכולות לספק דלקי תחבורה נוזליים בעלות נמוכה יותר מכריית נפט גולמי. חקלאים מתמודדים עם מחסור חמור במשאבי טבע כמו זרחן שאצות יכולות להתאושש בו, כמו גם למחזר ולהשתמש בו מחדש בחומרים מזינים מזרמי פסולת מן החי והאדם.

גידול אצות יכול לייצר ביומסה רבת ערך תוך שימוש במשאבים מאובנים חסרים או מינימליים, המתחרים בגידולי מזון מבוססי קרקע, ואינם דורשים קרקעות פוריות, מים מתוקים, דלקים מאובנים, דשנים וכימיקלים חקלאיים מאובנים. מיקום משותף של ייצור אצות בחוות או באתרי פסולת עירוניים מאפשר לאצות להפוך את זרמי הפסולת היקרים הללו ממרכז עלות לרווח המספק אנרגיה, מזון לבעלי חיים ודשן אורגני עשיר. מיקום משותף של ייצור אצות ליד מקורות פחמן כמו מפעלי כוח או מלט או מבשלות בירה מציע פתרונות זיהום פוטנציאליים בנוסף לייצור ביומסה לדלק ביולוגי ולתוצרים משותפים בעלי ערך. בעוד האצות מנקות אוויר ומים, הביומסה הירוקה הופכת CO₂ ובזבוז חומרים מזינים לסוכרים יקרים, חלבונים, שומנים, פחמימות ותרכובות אורגניות אחרות.

O מערכות המזון והתחבורה הנוכחיות שלך מזהמות באופן מסיבי את האוויר, הקרקעות והמים. אצות יכולות לייצר מזון דלק ניטרלי ופחמן עם טביעת רגל אקולוגית חיובית. הדלקים הנוכחיים שלנו נשרפים ומוציאים חלקיקי פיח שחורים מלוכלכים, אך אצות נשרפות בצורה נקייה. דלקים אלגאליים מיוצרים תוך מספר שבועות ולא סבלו 300 מיליון שנה מאובנים עמוקים ומלוכלכים. דלקים אלגלים נשרפים בצורה נקייה מכיוון שהם בעצם שמן צמחי.

אצות עושות מחקר מרתק כי על פי ספר הלימוד המוביל אַצוֹת מאת ג'יימס גרהם, לי ווילקוקס ולינדה גרהאם, לפי הערכות, קיימים 10 מיליון מיני אצות. ככל הנראה 90% מכל התרכובות המיוחדות שלהם נותרו לגלות, לתאר ולטפח. אצות מייצרות הרבה יותר תרכובות ממה שנמצא בצמחי יבשה או בבעלי חיים מכיוון שיש הרבה יותר מינים של אצות מאשר אורגניזמים אחרים. אצות מרוויחות יותר משלושה מיליארד שנות התאמה והתפתחות רבות יותר מצמחי היבשה והן יצרו אסטרטגיות הישרדות גאוניות כדי למקסם את צמיחתן וחיוניותן ולהדוף טורפים.

רכיבים אלגריים כבר משולבים בכל המזון, המזון, הקוסמטיקה והתרופות שלנו. בבדיקת סל סל באוניברסיטת מדינת אריזונה נמצא כי כמעט 70% מהמוצרים שנרכשים בדרך כלל בסופר מכילים רכיבי אצות. רוב האנשים אינם אוכלים אצות באופן ישיר אלא נהנים מהמוצרים העשויים ממרכיבי אצות הכוללים: קמח אצות במקום חיטה, תירס או קמח סויה; שמני אצות בריאים ופחות משמינים משמן תירס, וחומרים מזינים של אצות כגון אומגה 3.

שוקולד אצות דל קלוריות וטעים יאפשר לצרכנים לקבל את העוגה שלהם ולאכול אותה ללא אשמה בגלל קלוריות גבוהות. בנוסף לשומן נמוך יותר ולחומרים מזינים גבוהים יותר מאשר במזונות יבשתיים, מחקר שנערך ברוסיה וביפן מציע כי האצות עשויות לשנות את פעילות האנזים בכבד השולט על חילוף החומרים של חומצות שומן, וכתוצאה מכך לרמות נמוכות יותר של שומן, כולסטרול וטריגליצרידים בדם. .

עוגיית אצות שוקולד
אצות ממוקמות באופן ייחודי לספק שרשרת ערך של מוצרים ופתרונות לצרכים אנושיים קריטיים. שרשרת הערך כוללת מזון בר-קיימא, דלקים, פתרונות אקולוגיים וחדשים המיוצגים בהבטחה הירוקה של האצות.

ההבטחה הירוקה של האצות

מזון

  • מזון. אצות מספקות מזון אנושי עתיר חלבונים, דל שומן, מזין, בריא וטעים. אצות מספקות יותר ויטמינים, מינרלים וחומרי תזונה מאשר צמחים יבשתיים והן מזון בריאות טבעי. אצות אינן נותנות מענה מלא לתת תזונה בשל מעט הקלוריות שלהן.
  • הערה: ערך המזון של אצות יהיה לא אופטימלי עד שיימצאו פתרונות לכמה נושאים מרכזיים; מה שהופך את דפנות התאים הקשים לעיכול ומייצר פחות חומצות גרעין. כל שאר ההבטחות הירוקות ממתינות רק למערכות ייצור אצות מעובדות במאקרו ובמיקרו בקנה מידה.
  • מרכיבי מזון. רכיבי אצות משפרים כ -70% מהמוצרים בסופרמרקטים מודרניים כולל מוצרי חלב, בירה, שתייה קלה, ריבות, מוצרי מאפה, מרקים, רטבים, מילוי פשטידות, עוגות, כוסות, צבעים, תרופות כיב, עזרי עיכול, טיפות עיניים, קרמים דנטליים. , קרמי עור ושמפו.
  • מִסְפּוֹא. אצות מייצרות מזון בעלי חיים עתיר חלבון, בעלות נמוכה ומזינה עם ויטמינים, מינרלים וחומרי תזונה רבים. החלפת מחצית מדגני המזון המוזנים לבעלי חיים הנמכרים לייצוא ארה"ב תחסוך 20 מיליון דונם של אדמות אדמות וכמה טריליון ליטרים של מים מתוקים. ייצור אצות מקומי בכפרים יאכיל מיליוני בעלי חיים ויחסוך 20 מיליון דונם בשנה של יערות ושטחי עשב מדבורים בגלל מספוא של בעלי חיים.
  • דיג. אצות מספקות חלבון עתיר; מזין דגים מזין, ויטמינים וחומרים מזינים בעלות נמוכה. ניתן לגדל אצות במקום, במים עם דגי הסנפיר ודגי הקליפה. דגים נוטים לצמוח מהר יותר ובחיוניות רבה יותר על אצות מאשר דגנים יבשתיים מכיוון שדגים אוכלים אצות בסביבתם הטבעית.

לתדלק

  • דלקים - ביו דיזל. שמנים אלגיים הנלחצים ישירות מביומסה של אצות מייצרים דלק ביולוגי מתחדש ובעל אנרגיה גבוהה מאור השמש, C02 ושפכים. החלפת ייצור האתנול בארה"ב תדרוש 2 מיליון דונם מדבר, מחצית ממחוז אריזונה אחד. החלפת תירס באצות כמוצא דלק ביולוגי תחסוך מדי שנה 40 מיליון דונם של אדמות עשב, 2 טריליון ליטרים של מים, 240 מיליון טונות של שחיקת אדמה וזיהום מים נרחב.
  • דלקים - דלק סילוני, אתנול ומימן. אצות יכולות לייצר מגוון דלקי תחבורה נוזליים בעלי אנרגיה גבוהה כולל בנזין. בעוד שבכלל זיקוק דורש יותר קלט אנרגיה מאשר סחיטת שמן אצות, סביר להניח שלארצות הברית יהיה עודף של יכולת זיקוק אתנול. ניתן לזקק אצות בבתי זיקוק לדלק מאובנים לאותם מוצרים המיוצרים מדלקים מאובנים מכיוון שדלקים מאובנים הם פשוט אצות מאובנות.
  • דלקים מאובנים. החלפת ייצור אתנול בארה"ב תחסוך 7 מיליארד ליטרים של דלק מאובנים המשמש לייצור אתנול. העברת 1/10 מהייצור החקלאי בארה"ב מסולר מלוכלך לדיזל אצות נקי, תנקה את הסביבה ותחסוך 20 מיליארד ליטרים של דלקים מאובנים מדי שנה. חיסכון גדול עוד יותר של דלק מאובנים היה נובע משימוש בשמנים אצותיים כדי להחליף חלק מהדיזל המשמש משאיות, רכבות, ספינות ומטוסים.
  • אש - בישול. עשן שחור מאש בישול והתחממות בעץ, עשבים שוטים וגללים גורם למוות עשן של 1.6 מיליון ונכות ל -10 מיליון בעיקר נשים וילדים מדי שנה. שמן אצות בעל צריבה נקייה ואנרגיה גבוהה יכול לסיים את מוות העשן ואת ליקויי העשן הרבים. החלפת שמן אצות לעץ, גללים וחומרים חקלאיים תחסוך כמות אדירה של עבודה מאיסוף עצים להסקה ותאפשר שתילת יערות מחדש.

פתרונות אקולוגיים

  • מים מתוקים. הזרמת שפכים דרך גידול תרבות מאכיל את הצמחים ומנקה את המים. ייצור דלק, מספוא או דשן באמצעות מי שפכים או מים מלוחים חוסך במים ששימשו אחרת לגידולים יבשתיים. החלפת מחצית מייצוא המזון האמריקני במזונות אלגקולטוריים תחסוך 30 מיליון דונם של אדמות עשב, 2 טריליון ליטר מים ו -5 מיליארד ליטרים של דלק מאובנים.
  • אוויר צח. פליטת גזי ערימת עשן דרך חקלאות האלג'ה מסירה CO₂, תחמוצות חנקן, גופרית ומתכות כבדות כגון כספית מתחנת כוח או ממפעלי תעשייה, מסירה גזי חממה ומנקה את האוויר. אצות מייצגות פתרון חלקי בלבד מכיוון שהצמח גדל רק עם שמש ותחנות כוח פועלות 24 שעות ביממה. כמה יצרנים דיווחו על הצלחה עם אורות גידול לייצור לילה.
  • דשן. אצות מקבעות חנקן עשויות לספק דשני חנקן גבוהים בעלות נמוכה מאוד הן בתפוקת הייצור והן בתשומות האנרגיה. המוצר טבעי, תומך בייצור מזון אורגני ויכול לספק דשן מקומי זול לחקלאי קיום ברחבי העולם. אפר האצות שומר על ערך הדשן לאחר שנשרף באש בישול.
  • יערות. דלק שמן אצות בעל אנרגיה גבוהה יכול לסיים את הצורך בהונעת יערות וכרי דשא לבישול וחימום דלק. תושבי הכפר עשויים לשתול מחדש את יערותיהם בעצי אגוזים או קטניות למאכל כדי לקזז את הקלוריות הנמוכות שמספקים מזונות האצות.

פתרונות רומן

  • בדים. פחמימות אלגליות דומות לעץ ועלולות להפוך אותן לטקסטיל, נייר וחומרי בניין. נייר אלגלי וחומרי בניין מצילים יערות. בדים חוסכים אדמות לגידולי מזון ומספקים חום. ניתן לייצר אצות מפלסטיק מתכלה, דלק ביולוגי או מוצרים מזוקקים אחרים.
  • עזרה חיצונית. סיוע חוץ אמריקאי מספק מזון מסובסד בארה"ב, מערער או הורס את ייצור המזון המקומי מכיוון שחקלאים אינם יכולים להתחרות עם מזון מסובסד בארה"ב. מתן מזון אינו מצליח לטפל בסיבת השורש של רעב ועוני - שליטה מקומית על משאבי מזון ומעורבות קהילתית. הסיוע הזר של אלגולטור היה מעביר ידע וכמה חומרי הזנק לגידול מזונות אצות, דלקים, מספוא, דשן ותרופות באופן מקומי.
  • רעב והקלה באסון. אצות, על מכלול הוויטמינים והמינרלים העשירים שלה, מפעילות את המערכת החיסונית ומונעות רעב תוך מתן דלק, מספוא, בדים, דשנים ותרופות משובחות. הקלה על אסונות עם ייצור אלגול-תרבות מקומי עשויה למנוע רעב קהילתי עבור מיליונים. ייצור אצות מקומי פותר את הבעיה הקריטית של חלוקת המזון.
  • תרופות משובחות. תרופות, חיסונים ותרופות איכותיים ובמחיר סביר עשויים להיות מיוצרים ממוצרי שיתוף של אצות או מגדלים באצות מהונדסים ביולוגיים כדי לייצר תרכובות מתקדמות כגון אנטיביוטיקה, ויטמינים, חומרים תזונתיים וחיסונים. תרכובות אלו גדלים כיום בצמחים יבשתיים ובעלי חיים ולכן אצות מציעות ייצור מהיר יותר ועלות נמוכה משמעותית. אצות מעצבים שגדלו במקום בכפרים עשויים להציל מיליוני חיים על ידי מתן חיסונים בעלות נמוכה או תרופות אחרות שאינן זקוקות לאריזה או להפצה. תרופות משובחות, במיוחד תרופות מותאמות אישית המותאמות לאדם, עשויות להציע ערך רב יותר מכל שאר תוצרי המשותף של האצות יחד.

מערכת ייצור המזון הראשונה של הטבע בכדור הארץ, אלגקולטור, מציעה יתרונות יוצאי דופן. פתרונות למערכות גידול מסחריות וקטנות בקנה מידה קטן יציתו חיפזון זהב ירוק לייצור מזון יקר ערך, דלקים, מספוא, דשנים ותרופות מאצות.

מוצרי מזון אלגיים יכולים ליצור שפע של מזון ואנרגיה תוך צמצום הביקוש למוצרי מזון הדורשים אדמות אדמות נרחבות, מים מתוקים, דשנים ודלקים מאובנים. ייצור מזון שמוסיף אך ורק חמצן לאטמוספירה ואינו מזהם מערכות אקולוגיות מקומיות יספק תשואה חיובית מאוד לסביבה.

הותאם מ: גנים סולאריים ירוקים: ההבטחה של האצות לסיים את הרעב 2009.

ספירולינה שנקצרה

ספירולינה שנקצרה לאוכל.

פרק 3: היסטוריה של אצות ופוליטיקה

Nבתחילת דרכה כל חברה אנושית שהתגוררה בסמוך לאוקיאנוס, שפך או אגם השתמשה באצות למאכל, מספוא לבעלי החיים שלהם, דשן לשדותיהם ותרופות לחתכים, חבורות ומחלות קיבה. אצות מיובשות סיפקו את אוכל הנוחות הנייד הראשון וכנראה שימשו כוומפום במסחר, יחד עם חרוזי קליפה לבנים. עדויות ארכיאולוגיות מראות כי ניאנדרטלים מוקדמים סביב הים התיכון אכלו אצות יחד עם רכיכות.

יכולת הפריון יוצאת הדופן של אצות הוכרה כפתרון פוטנציאלי לרעב עולמי כבר למעלה ממאה שנה. ההתרגשות לאצות כפתרון מזון עולמי בועה מספר פעמים וכל פעם פרצה בצורה לא יפה. בשנות ה -1890 של המאה העשרים דאגו המומחים לחיזויו של תומאס מלתוס כי גידול האוכלוסייה יעלה על המזון והמליצו על מקורות מזון לא מסורתיים, כולל שמרים, פטריות ואצות.

יוזמה דומה באה והתרחשה לאחר מלחמת העולם הראשונה. מדענים המשיכו בחיפושים אחר מקורות מזון ברי קיימא. לאחר מלחמת העולם השנייה, למעלה ממחצית אוכלוסיית העולם הייתה מרוששת ורעבה ומומחים המליצו על חקלאות לא קונבנציונאלית כדרך לצאת מהמלכודת המלתוסית. אצות התגלו כנוגד הזמין הטוב ביותר ופרויקטים ניסיוניים רבים ניסו לייצר אצות.

חוקרים הודיעו שהם מסוגלים לגדל אצות מזינות תוך שימוש בחומרים זולים בתנאי מעבדה מבוקרים בשנת 1948. כאשר גדלו בתנאים אופטימליים - בריכות שטופות שמש, חמות ורדודות הניזונות מ-CO₂ פשוט - כלורלה המירה כ-20% מהאנרגיה הסולארית הזמינה לביומסה צמחית המכילה מעל 50% חלבון כשהוא מיובש. בניגוד לרוב הצמחים, החלבון של כלורלה היה שלם עם 10 חומצות האמינו שנחשבו אז חיוניות והוא היה עמוס בקלוריות, שומן וויטמינים.

כלורלה עם מיקרוסקופ אור

כלורלה עם מיקרוסקופ אור. צילום: ד"ר בארי ה 'רוזן

העיתונות הפכה לשקיעה על פוטנציאל האצות ועל מגזין קוליירס שרטט חוות עתיד שבה סלילי שומן של צינור זכוכית ייצרו אלפי טונות של חלבון בחוות אוטומטיות. מומחים, שלא יעלו על ידי עיתונאים, יצרו תרחישים סבירים שבהם אצות יפתרו את אספקת המזון העולמית בעלות כמעט אפסית.

לרוע המזל החוקרים הכשילו את חוק מרפי וכל מה שיכול להשתבש עשה. במקום להיות חזקה, כלורלה התבררה כאורגניזם מזג מאוד ופשוט הפסיקה לצמוח עם שינויים קטנים בטמפרטורה, בצפיפות, באור, ב- pH ובחומרים המזינים. הצמח היה שברירי כל כך, עד שקציר בצנטריפוגות פגע בביומסה, כמו גם בחום הדרוש להפחתת לחות. קירות התא הקשים של כלורלה הפכו אותו לעיכול, מה שהוסיף את עלות ואנרגיה של חום או עיבוד מכני נוסף.

בעוד שרוב החוקרים ויתרו על מסעם לפתור רעב עולמי באצות, נאס"א חקרה את השימוש באצות בשנות החמישים כדרך להאכיל אסטרונאוטים במהלך טיסות חלל ארוכות. במה שכונה "מרוץ האצות", פרויקטים סובייטים ואמריקאים התחרו בפיתוח מערכת תומכת חיים עצמאית בחלל שתשתמש באצות כדי להמיר פסולת של אסטרונאוטים לאוויר נקי, מים ואולי מזון. מדענים לא הצליחו לפתור את בעיות הזיהום והמשקל והתוכנית נגנזה.

כחלק ממאמץ זה, לפחות מאמר מחקר אחד פורסם בשנת 1961 ב Journal of Nutrition שכותרתו "אצות האכלה בבני אדם." זה מסכם את המחקר הדליל על אצות כמזון אנושי. צוות המחקר של צבא ארה"ב בחן את כלורלה מיפן שגדלה בבריכות, נקצרה, צנטריפוגה, שטפה, מחוממת ואובקה ואקום לאבקה ירוקה. הניתוח שלהם הראה שההרכב הוא: חלבון: 59%, שומן (שמנים): 19%, פחמימות: 13%, לחות: 3% ואפר: 6%.

החוקרים מצאו שתוספי מזון של אצות של עד 100 גרם ליום נסבלים על ידי חמשת הנבדקים האנושיים שלהם. האצות הירוקות המשמשות, כלורלה, נתנו טעם דמוי תרד חזק למזון המוסף. ההכנות המקובלות ביותר היו עוגיות, עוגת שוקולד, זנגוויל וחלב קר. תוספי מזון גדולים יותר יצרו בעיות בקיבה, אך התסמינים נעלמו לאחר הפסקת התוספים. הצוות הגיע למסקנה כי ניתן לסבול אצות מיובשות כתוסף מזון, אולם יהיה צורך לעבד המשך לפני שיהפוך למקור מזון עיקרי. ממצאים אלה העבירו אצות למגזר קטן בשוק מזונות הבריאות. מחקר אמריקני על אצות כמקור מזון התאדה כמעט.

למרבה המזל של האנושות, המהפכה הירוקה החלה בשנות החמישים ומזונות האצות שגשגו שוב בשל שלושה גורמים התורמים כמעט באותה מידה:

  • המצאת משאבות חזקות יותר להשקיה
  • טכנולוגיות חדשות לייצור דשנים סינתטיים
  • התקדמות בגנטיקה מולקולרית שיצרה זרעים בעלי תפוקה גבוהה

משאבות חזקות יותר וצינורות גדולים יותר איפשרו לחקלאים לספוג יתר על המידה מי תהום להשקיה. החקלאים גישו גם דשנים נוספים, חומרי הדברה וקוטלי עשבים על שדותיהם. המהפכה הירוקה החלה ותשואות דגני המזון הוכפלו על בסיס נשחק של דלקים מאובנים זולים ומים מתוקים.

מקורות מזון שאינם חקלאיים היו מיותרים עקב ההתקדמות בייצור דגני המזון. הצרכנים הותנו על ידי מדע בדיוני, עיתונאים וסרטים כדי לא לחזק את מקורות המזון הלא מסורתיים.

מחברי מדע בדיוני הפופולריזו הן על מושג המזונות הסינתטיים והן צפו לתגובות צרכניות לא טובות ולהשלכות לא מכוונות כמו עגבניות הרוצח ופרנקנפודס. HG Wells מכונת הזמן, 1895, מלחמת העולמות, 1898 ו אוכל האלים, 1905, אלדוס האקסלי עולם חדש מופלא, 1932 ושל ורד מור ירוק ממה שאתה חושב, 1947, כולם הזהירו מפני תרופת פלא ביוטכנולוגית.

Hשל ארי הריסון תפנו מקום! תפנו מקום! בשנת 1966 ושל פול ארליך פצצת אוכלוסייה, בשנת 1968 תיאר את התוצאות המחרידות של גידול אוכלוסין בלתי מוגבל. התרחיש האפוקליפטי של הריסון כלל פלנקטון, שמרים ואצות כמזון בסיס להמונים הרעבים. לכלורלה היה טעם דגי ולכן המשווקים החליטו לייצר גרסה משופרת שהם מיתגו כ- Soylent Green. זה הוביל לעיבוד הסרט משנת 1973 לספרו של הריסון, שמש ירוקה, מה שמרמז על כך שתרבות הביומסה של האצות משתמשת לא רק בפסולת אנושית אלא בבני אדם ממוחזרים. גם בקניבליזם ההמצאה לא יכלה להאכיל את כולם. מחסור במים ובדשנים, מגיפה, מגפות והרעלות הדברה הרסו יבולים ומים מזוהמים. אפקט החממה התעצם, והצפה הולכת וגוברת, סופות אלימות ובצורת. אמנות אכן חיקה את החיים.

גרסה מחודשת של שמש ירוקה היה מחזיר את ענף האצות לעשור לפחות. בעוד מחברי מדע בדיוני גרמו לפחדים הציבוריים מפני מזון פרנקן, אנשים חוו רפש ירוק ממקור ראשון באקווריומים, בבריכות ובנתיבי המים הפנאי שלהם. העיתונות הייתה להוטה להעביר את הסכנות המרעישות של אצות שיצרו רעלים קטלניים, גאות אדומה הרוצחת ואזורים מתים שהרגו אורגניזמים חיים רבים.

הנשיא ג'ימי קרטר יזם כמה פרויקטים של אצות כדי להניע את ארה"ב לעצמאות אנרגיה, אך המוקד הפך להפקת ייצור רשת החשמל מנפט לפחם. השריד האחרון ממחקר האצות של קרטר, תכנית המינים המימיים ל -18 שנים, הופסק על ידי ממשל קלינטון כאשר קיבלו את ההחלטה הפוליטית להעביר מו"פ ממשלתי מדלקים ביולוגיים לאצות אתול. התוצאה המצערת של מדיניות זו הייתה שאוניברסיטאות ופקולטה שלהם לא הצליחו לקבל מענקים במימון לחקר אצות במשך למעלה מעשור.

מחקר אצות קיבל מכה נוק-אאוט בשנות התשעים כאשר הקונגרס התעלם מהמדע והמר על עתיד הדלק הביולוגי האמריקני על אתנול תירס. תירס קיבל סבסוד ותמריצים בגל הבטחות לשטיפה ירוקה כי אתנול יהיה בר קיימא, מתחדש, נקי ועקור יבוא נפט. מחקרים קיימים הראו שאתנול תירס הוא ההפך מהטענות הללו. כל דונם של ייצור תירס שוחק שש טונות של אדמה, מזהם מי תהום ומשחרר 1990 טון COXNUMX בתוספת תחמוצות חנקן, חלקיקים וערפיח. 9 מיליארד הגלונים של אתנול שהופק בשנת 2008 קיזזו פחות מ -3% מייבוא ​​הנפט האמריקני במחיר של סובסידיות וזיהום סביבתי במיליארדים. חוק מדיניות האנרגיה משנת 2005 קבע תקן דלקים מתחדשים המחייב ייצור מתחדש יותר אך הותיר חומרי הזנה לאצות מחוץ למדיניות האנרגיה המתחדשת.

אצות הופיעו מחדש כפתרון דלק ביולוגי בשנת 2008 כששני אגודות תעשייה קמו ואחריו כתב עת סחר בתעשייה, מגזין תעשיית האצות. מפגשי התעשייה הראשונים של ארגון הביומסה האלגית ושל איגוד האצות הלאומי בשנת 2007 משכו מספר מצומצם של מדענים וכמה יזמים של דלק ביולוגי. פסגת ארגון הביומסה האלגלית בשנת 2009 בסן דייגו משכה למעלה מ 800 וקיבלה סיקור עיתונאי בינלאומי.

הפוליטיקה של האצות מתמודדת עם עתיד מאתגר מכיוון שאצות חייבות להתחרות כלכלית כמו גם אקולוגית עם פתרונות אנרגיה ירוקה אחרים. פתרונות אנרגיה מתחדשת אחרים מייצרים חשמל אך לא בנזין, סולר או דלק סילוני. אצות עומדות לבדן כפתרון בר-קיימא למהלך לקראת עצמאות אנרגטית עם דלקי תחבורה נוזליים הדרושים לספינות, מטוסים, משאיות ומטוסים למשך 50 השנים הבאות.

פרק 4: מהם היתרונות התחרותיים של אצות?

Nאצות חד-תאיות בגודל אנוני הן בין צורות החיים המוקדמות ביותר של כדור הארץ. הם שורדים ברבות מהסביבות הקשות ביותר של כדור הארץ מזה 3.7 מיליארד שנים. הפשטות של אצות מאפשרת לצמחים אלה להיות חזקים להפליא - הם לא רק שורדים אלא מייצרים ביומסה בעלת ערך גבוה בסביבות קשות. בתנאי גידול טובים, אצות מייצרות חלבון וביומסה אנרגטית עם תשואות שהן פרודוקטיביות פי 30 עד 100 לדונם מצמחי יבשה.

אצות הן קריטיות לחיים על פני כדור הארץ מכיוון שהם מייצרים את החומר האורגני בבסיס שרשרת המזון. הביומסה נאכלת על ידי כל מהקריל הזעיר ביותר ועד לוויתנים הכחולים הגדולים. אצות מייצרות גם את רוב החמצן הדרוש לחיים ימיים אחרים ומספקות כ -70% מהחמצן האטמוספרי היומי שלנו.

אצות, השם הלטיני לאצות ים, מציגות את עצמן בכל הצורות והגדלים. מיקרואלים הם אורגניזמים חד-תאיים, מיקרוסקופיים, לרוב קטנים מ- 5 מיקרומטר (מיקרון). התקופה בסוף משפט זה היא כ- 100µ.

אצות צומחות בכל רחבי כדור הארץ, כולל מתחת לשתי כיפות הקרח. הסביבות המועדפות עליהם הן במקומות לחים או במים, אך אצות נפוצות ביבשה, כמו גם בסביבות מים. אדמות, סלעים, עצים וקרח מכילים תאי אצות יבשים ורבים מהם עדיין קיימים. מיני אצות שונים צומחים בכל מיני מים, מה שהופך אותם למצויינים לבקרת זיהום.

אצות ים מהוות כ -10% מהאצות ויש מינים גדולים יותר החיים בסביבות ימיות כמו אצות ים: אצות חומות שעשויות לגדול עד 180 מטר. נראה כי לאצות הים יש גזעים ועלים הדומים לצמחי יבשה, אך מבנים אלו הם למעשה תאים שאינם מובחנים הנקראים עלי פסאודו. באזורים טרופיים, אצות אלמוגים מסייעות בבניית אלמוגים ותומכות ביצירת שוניות אלמוגים ומינים אחרים החיים בסימביוזה עם ספוגים.

אצות ים, דיאטום ואצות ירוקות סיביות

אצות ים, דיאטום ואצות ירוקות סיביות

הרחק מהאוקיאנוסים, רוב האצות חיים לא בנתיבי מים, אלא בקרקעות. אצות חיות באופן סימביוטי בשורשי צמחי היבשה, שם הם מפרקים תרכובות אדמה והופכים את חומרי המזון לביולוגיים עבור הצמחים. האצות הכחולות-ירוקות, הידועות גם בשם ציאנובקטריות, משרתות גם יבולים על ידי קיבוע חנקן מהאטמוספרה בגושים שורשיים או ישירות על משטחי הצמח. מישורים, הרים ומדבריות רבים מכוסים בקרומי אצות המחזיקים את האדמה במקום, מהווים בסיס לצמחים בעלי שורשים ומחזיקים בלחות קרקעית קריטית. חומרי בניין של אצות ביו-מהנדס כמו אבן גיר, שהוא החומר בו השתמשו המצרים לבניית הפירמידות הגדולות.

קרום אלגלי

קרום אלגלי

אצות שונות ממקסמות רכיבים שונים. מינים מסוימים מציעים מעל 50% שומנים (שמן), אחרים 60% חלבון ואחרים 90% פחמימות. למוצר המזון, לחלבון, מינים מסוימים יש מעט ריח או טעם טבעי ולכן המוצר עשוי לקבל את המאפיינים הרצויים כמו כל ריח, צבע, מרקם, צפיפות או טעם. מבחני טעם עיוורים בין אצות לפולי סויה מעדיפים אצות מכיוון שלאצות אין טעם מריר ועמילני של סויה לא מעובדת. כמו דגני מזון, ביומסה של אצות מרוויחה מעיבוד מזון כדי למקסם את הטעם, המרקם, הצבע והפה.

אצות יעילות מאוד בהמרת אור, מים ופחמן לביומסה המכילה תרכובות שמנות (ליפידים) העלולות להישלח ולעבד לבנזין, סולר ירוק או דלק סילוני. את הביומסה הנותרת, בעיקר חלבונים ופחמימות, ניתן להכין למזונות, תרופות, חיסונים, מינרלים, מזון לבעלי חיים, דשנים, פיגמנטים, רטבים לסלט, גלידה, פודינגים, משלשלים וקרמים לעור. דוגמא להרכב אצות מראה זן אצות שבו 40% מהביומסה הצמחית היא נפט.

הרכב אצות
אצות שומן, הנקראות גם אצות שמן, הן מינים המייצרות כמויות גדולות של ליפידים. אצות ירוקות אולי לא נראות כמו חומרי מזון לשמן ביו-נפט, אך הנפט המשמש ברכבים של ימינו נגזר מביומסה פרהיסטורית שהגיעה בעיקר מפריחת אצות בשטחי מים רטובים ואוקיאנוסים עתיקים.

פירוק הביומסה של הטבע החל לפני למעלה מ- 200 מיליון שנה בתקופת הפחמן בתנאים של חום ולחץ אדירים. שמן הנשאב מהים הצפוני מורכב מאצות הפטופיטים מפורקות הנקראות קוקוליתופורידים. אצות מהוות גם את המרכיבים העיקריים של כדור הארץ הדיאטומי, פצלי פחם ופחם. המצרים בנו את הפירמידות שלהם באבן גיר שנוצרה מאצות.

יתרונות אצות
התשואה השנתית פי 30-100 לכל יתרון פרודוקטיביות דונם לאצות מתרחשת בעיקר בגלל ההבדלים בין צמחים יבשתיים לבין מים. אצות מבטאות את עצמן במספר כמעט בלתי מוגבל של מינים וזנים, מה שהופך אותם לאורגניזם ייחודי. כמה מאפיינים מרכזיים מבדילים אצות מצמחים יבשתיים.

אצות הן אורגניזמים על בסיס מים הגדלים במי מים טריים, מלוחים, מליחים או מי שפכים. צמחי היבשה דורשים מים מתוקים לגידול מכיוון שיוני מלח גדולים סותמים את צנרתם, את מערכת השורשים שלהם, ומורעבים את צמח המים וחומרי ההזנה שלהם. אצות פורחות במים מלוחים משום שהתפתחו באוקיאנוסים עתיקים מלוחים מאוד. יונים מלוחים אינם מהווים בעיה עבור אצות מכיוון שלאצות אין שורשים.

אצות פיתחו אסטרטגיות צמיחה, התפשטות והישרדות קריטיות בכמה מיליארדי שנותיהן על כדור הארץ. צמחי היבשה התפתחו מאצות רק לפני 500 מיליון שנה ודורשים עונת גידול שלמה, 120-140 יום לייצור זרעים לדור חדש. בזמן שצמחי היבשה גדלים דרך דור אחד, אצות עשויות להתפשט במיליוני דורות מכיוון שלאצות אין עונת גידול. אצות שונות מצמחי יבשה במובנים רבים.

היתרונות התחרותיים של אצות

  • מִבנֶה עִילִי. צמחי קרקע משקיעים חלק גדול מהאנרגיה שלהם בבניית מבנה תאית, כולל גזע, עלים וגבעולים כדי לעמוד בפני רוח ומזג אוויר. לאצות אין דרישה כזו. אצות תומכות במים כמו רחם טבעי.
  • סקס. צמחי קרקע משקיעים 35% מהאנרגיה שלהם בבנייה ותמיכה במנגנון המיני שלהם. אצות הן אורגניזמים פשוטים, חד תאיים, שאינם צריכים להתעסק במבנים מיניים. כאשר התנאים טובים, אצות מתפשטות מינית. כאשר מתעורר לחץ, התאים יכולים להתרבות ללא מין.
  • שורשים. צמחי קרקע משקיעים 25% מהאנרגיה שלהם בשורשים אשר נועלים אותם במקומם והופכים את הצמחים לתלויים בלחות אדמה במקום ובחומרים מזינים ביולוגיים, המסופקים בדרך כלל על ידי חיידקי אדמה כגון אצות. לאצות אין שורשים וכמה מינים מגדלים דגלים, שאותם הם יכולים לנענע כדי לעבור לחומרים מזינים, לחות או אנרגיית שמש.
  • מהירות צמיחה. צמחי אדמה כגון גרגרי מזון דורשים עונת גידול מלאה מהאביב עד הסתיו - לעתים קרובות 140 ימים או יותר כדי לייצר יבול בודד. אצות למדו לפרוח כשהן מוזנות ויכולות לצמוח לבגרות במהירות. תא אצה עשוי להוליד יותר ממיליון צאצאים ביום אחד.
  • כיוון. צמחי היבשה צומחים לאט בכיוון אחד, לכיוון השמש ועשויים להכפיל את הביומסה שלהם תוך 10 ימים. ואז הם מאיטים בהדרגה את הצמיחה לבגרות. אצות גדלות לכל הכיוונים, 360 מעלות, ועלולות לשלש או להכפיל את הביומסה שלה מדי יום.
  • קציר מתמשך. אצות גדלות כל כך מהר, מחצית מהביומסה של האצות עשויה להיקצור מדי יום. קציר עשוי להתרחש בכל יום בו השמש זורחת, אשר עשויה להיות 360 יום בשנה במקומות כמו אריזונה, ניו מקסיקו, קולורדו וטקסס.
  • עונת גידול מתמשכת. חלק מיצרני האצות מגדלים אצות כל השנה באמצעות מינים המותאמים לכל עונה. חלק מהיצרנים משתמשים באורות גידול להגברת אנרגיית השמש. כמה מפיקים מתנסים עם נוריות LED וצורות אחרות כדי להאריך את הצמיחה מעבר לשעות האור.
  • ייצור חזק. אירוע בודד במהלך עונת גידול שלמה כמו עליית טמפרטורה, בצורת, חרקים, רוח או ברד עלולה להרוס יבול תבואה שלם של מזון. כאשר מתרחש מזג אוויר גרוע, אצות נחים ומאטים את קצב הצמיחה או נכנסים לתרדמה. כאשר מזג האוויר משתפר, האצות מחדשות את צמיחתן המהירה.
  • קיבוע חנקן. אצות כחולות-ירוקות המכונות ציאנובקטריה מסוגלות לקבע חמצן מהאטמוספירה, מה שמקדם צמיחה מכיוון שחנקן הוא לעתים קרובות החומר המזין המגביל במים נייחים.
  • הרכב. ביומסה ירוקה של צמחי אדמה כגון תירס עשויה להיות 80% שאינם נפט או פסולת מכיוון שרוב הרכב הצמחים הוא מבנה תאית ולא חלבון למאכלים או שמני ייצור אנרגיה. זנים מסוימים של אצות מייצרים 50% ליפידים - שמנים הניתנים להמרה ישירות לדלק סילוני או סולר ירוק.
  • אנרגיה מאוחסנת. ניתן להמיר צמחים יבשתיים כמו תירס לאתנול שנשרף בפחות חום ומספק רק 64% מה- MPG של בנזין. אצות ממירות שמש, CO2 וחומרים מזינים אחרים לשרשראות פחמן ארוכות הניתנות להמרה לדלקים תחבורתיים נוזליים חזקים יותר כמו JP-8, דלק סילוני וסולר ירוק העשויים להיות בעלי אנרגיה של 30 עד 50% יותר לליטר מאשר בנזין.
  • אנרגטית חיובית. ייצור אתנול עם תירס הוא כיור אנרגיה מכיוון שהוא צורך יותר אנרגיה, בעיקר סולר וחשמל, שמספק הדלק. אצות יכולות לייצר דלקים תוך שימוש בדלק מאובנים מינימלי או ללא.
  • יציב. גידולי אדמה צורכים כמויות אדירות של משאבי מאובנים שייגמרו - אדמה פורייה, מים מתוקים, דלקים מאובנים, דשנים וכימיקלים חקלאיים מאובנים. אצות אינן מתחרות עם גידולי אדמה על משאבים ויכולות לצמוח עם משאבים בשפע שלא ייגמרו כולל שמש, מי שפכים ועודפי CO₂.
  • חיובי מבחינה אקולוגית. ייצור דגנים מודרני מוסיף 2.5 טון CO₂ לדונם בתוספת תחמוצות חנקן, חלקיקים וערפיח. כל דונם של יבול שוחק שישה טונות של אדמה, הנושאת חומרים מזינים וכימיקלים המזהמים אדמות ביצות, נהרות ואגמים. גידול אצות פולט רק חמצן לאטמוספירה תוך סגירת CO₂ ונמנע משחיקת קרקע וזיהום מערכות אקולוגיות.
  • עצמאות גיאוגרפית. שלא כמו יבולים יבשתיים, מינים רבים של אצות גדלים בסביבות הקשות ביותר על פני כדור הארץ. במערכות גידול סגורות וסגורות למחצה, ניתן לגדל אצות כמעט בכל גובה, קו רוחב, קו אורך או גיאוגרפיה.

אצות הן אורגניזמים חזקים המציעים יתרונות רבים בהשוואה לגידולים יבשתיים. אצות נותרות האורגניזם הלא מפותח ביותר על פני כדור הארץ. אימות אצות כדי להשיג את היתרונות הרבים שלה מהווה את אחד האתגרים המרתקים ביותר במאה ה -21.

פרק 5: סיווג אלגי

Algae הם צמחים חיים המפרים את הכללים לסיווג הצמחים מכיוון שהם התפתחו בצורות רבות ושונות - תאים, צמחים רב תאיים, חיידקים ובצירופים כמעט אינסופיים. בעוד שהמינים השונים חולקים מאפיינים מסוימים, אצות שונות, אפילו מאותו מין, מציגות מגוון יוצא דופן בצורה, גודל, מבנה, הרכב וצבע.

זן אצות יחיד עשוי לשנות צורה, הרכב וצבע ביום אחד בהתבסס על משתני תרבית כגון אנרגיית אור זמינה, חומרים מזינים, טמפרטורה וחומציות, pH. בדומה לכל האורגניזמים החיים, כאשר אצות נלחצות, הן עוברות למצב הישרדותי, מה שמשנה את המהירות וההרכב של חילוף החומרים בתאים. גורמי לחץ עשויים לגרום לאצות לאגור יותר שמן על חשבון חלבונים או פחמימות, לשימוש באנרגיה במועד מאוחר יותר. נראה כי אצות מסוימות צוברות יותר שמן על מנת לעלות לראש עמוד המים שם הן יכולות לקצור יותר אנרגיה סולארית.

סיווג האצות לקבוצות טקסונומיות עוקב אחר אותם כללים המשמשים לסיווג צמחי קרקע. סיווג צמחי היבשה הגיע לפני אצות מכיוון שלא ניתן היה לראות מיני אצות בגודל ננו לפני מיקרוסקופים מתקדמים. קבוצות האצות העיקריות נבדלות על בסיס פיגמנטציה, צורה, מבנה, הרכב דופן התא, מאפייני הדגל, מוצרים המאוחסנים ושיטת התפשטותם.

אצות מציגות וריאציות כה רבות, אפילו בתוך כל מין, עד שהן מבטאות חריגים כמעט לכל כלל סיווג. מעניין שמינים רבים יכולים לשנות את אופן התפשטותם על סמך תנאי הסביבה. כאשר התנאים טובים, הם מתפשטים מינית. כאשר התנאים מתדרדרים, הם מסוגלים להשתמש בשיטה אחת או יותר מינית כגון חלוקת תאים, פיצול או נבגים.

היכולת לראות הבדלים זעירים בתאי האצות באמצעות מיקרוסקופ האלקטרונים שינתה את הסיווגים באופן משמעותי מאז שנות השישים. שינויי הסיווג נמשכים עם התגלות מובחנים חדשים.

אצות נבדלות מצמחים אחרים מכיוון שהם בדרך כלל:

  • הציגו את היכולת לבצע פוטוסינתזה עם ייצור חמצן מולקולרי, הקשור לנוכחות כלורופיל א, ב or c;
  • אין ברקמות תחבורה מיוחדות או איברים המורכבים מתאים מחוברים זה לזה המעבירים חומרים מזינים ומטבוליטים בין אתרים שונים בתוך האורגניזם;
  • להתרבות מינית או מינית כדי לייצר מימרות שבדרך כלל אינן מוקפות ברקמת הורים רב תאית.

צמחי היבשה התפתחו מאצות לפני כ -500 מיליון שנה והתפתחו תאים מיוחדים לספיגת תזונה ולהעברתם ולהעתקה. אצות נבדלות מהצמחים הגבוהים על ידי היעדר שורשים, גבעולים או עלים אמיתיים. נראה כי לחלק מהאצות, כמו אצות ים, יש עלים, אך הם עלי פסאודו המורכבים מאותו מבנה סלולרי כמו שאר חלקי הצמח. מדענים מאמינים שמאקרואים - אצות ים - התפתחו בהתפתחות מקבילה לצמחי היבשה.

אוספי תרבות מינים אלגיים זמינים באוניברסיטת טורונטו, באוניברסיטת ברקלי, באוניברסיטת טקסס, באוניברסיטת קופנהגן, במכון הימי הסקוטי, באקדמיה הסינית למדעים, באוניברסיטת פראג ובאוספי הפדרציה העולמית לתרבות. רוב האוספים מספקים מידע על קומפוזיציה ותרבית, מכירות תרבות, פרטים תיאוריים ותמונות. האוסף המצוין באוניברסיטת טקסס מציע מגוון רחב של פרמטרים הניתנים לחיפוש. ה מעבדת תדמית אלגלית ב- Bowling Green מספק תמונות דיגיטליות של אצות ללא עלות למטרות חינוכיות.

מינים רבים הם חד תאיים ומיקרוסקופיים, כולל פיטופלנקטון ומיקרו אצות אחרות, בעוד שאחרים הם רב תאיים ועשויים לגדול כמו עצים כמו אצות ים. הפיקולוגיה, חקר האצות, כוללת חקר צורות פרוקריוטיות המכונות אצות כחולות-ירוקות או ציאנובקטריות. חלק מהאצות חיות גם בסימביוזה עם חזזיות, אלמוגים וספוגים. לאורגניזם הבסיסי של תא אחד, האצות, המראה הכללי שמודגם באיור.

תא אצות

תא אצות

אצות ירוקות אוקריוטיות (ביוונית "אגוז אמיתי") בנויות כמו אגוז עם קליפה המגנה על החומר הגנטי שלהן, המסודר באברונים. אצות ירוקות יוצרות מבנים נפרדים עם פונקציות ספציפיות ויש להם גרעין או גרעינים הקשורים לקרום כפול. התאים הפרוקריוטים של אצות כחולות-ירוקות, ציאנובקטריות, אינם מכילים גרעין או אברונים אחרים הקשורים לקרום.

אצות יכולות להיות יצורים קטנים ומלאי חיים למרות שהם לא חיות. רבים יכולים לשחות, כמו למשל דינו-פלגים שיש להם מבנים דמויי שוט קטנים הנקראים פלאגלה, אשר מושכים אותם או דוחפים אותם דרך המים. חלק מהאצות לוחצות חלק מגופן קדימה וזוחלות לאורך משטחים מוצקים. כמה אצות יכולות אפילו ליצור ניצני עיניים שיכולים לזהות אור, וזה קריטי לאספקת האנרגיה שלהם.

מינים אחרים עשויים חוטים משובחים עם תאים המחוברים מקצה לקצה. חלקם מתקבצים יחד כדי ליצור מושבות ואילו אחרים צפים באופן עצמאי. אצות ים יכולות לצמוח כמעט בכל צורה כמו קונוסים, צינורות, חוטים או עיגולים. אצות יוצרות הרבה יותר צורות מאשר צמחי יבשה ועשויות לשנות את הצורה או המבנה כדי להתאים אותן לתנאים המקומיים. השלבים העיקריים במורכבות התאים התרחשו עם התקדמות האבולוציה מנגיף לחיידק ואז מהתאים הפרוקריוטיים של החיידקים לתאים האאוקריוטים של האצות. קירות התא מאפשרים לאצות להגן על עצמן מפני הסביבה הסובבת, בדרך כלל מים ולחץ, הנקראים לחץ אוסמוטי.

קירות התא האלגאליים

קירות התא האלגאליים

קירות התא מווסתים את הלחץ האוסמוטי המיוצר על ידי מים המנסים לזרום לתא או לצאתו דרך הממברנות החדירות למחצה שלו בגלל הפרש בריכוזי התמיסה. לאצות יש בדרך כלל קירות תאים הבנויים מתאית, גליקופרוטאינים ופוליסכרידים. למינים מסוימים יש דופן תא המורכב מסיליק (סיליקון) או חומצה אלגינית.

אצות אדומות, למשל, הן קבוצה גדולה של כ -10,000 מינים של אצות ימיות לרוב, כולל אצות. אלה כוללים אצות אלמוגים, שחיות באופן סימביוטי עם אלמוגים, מפרישות סידן פחמתי וממלאות תפקיד מרכזי בבניית שוניות האלמוגים. אצות אדומות כגון דולס (פלמריה פאלמטה) ומרחץ (נורי או ג'ים) הם חלק מסורתי מהמטבח האירופאי והאסייתי ומשמשים לייצור מוצרים אחרים כמו אגר, קרגואנים ותוספי מזון אחרים.

סיווג האצות הרחב כולל:

  • Bacillariophyta - דיאטומים
  • Charophyta - stoneworts
  • כלורופיטה - אצות ירוקות
  • כריסופיטה - אצות זהב
  • ציאנובקטריה - כחול-ירוק
  • דינופיטה - דינו-פלגים
  • Phaeophyta - אצות חומות
  • רודופיטה - אצות אדומות
דיאטומים, אבן חרס ודינו-פלגים

דיאטומים, אבן חרס ודינו-פלגים

אצות ירוקות התפתחו עם כלורופלסטים, מה שמאפשר פוטוסינתזה ומשפר מאוד את O הזמיןXNUMX. אצות כחולות-ירוקות קיבלו את רוב המחקרים האחרונים מכיוון שמדענים רבים שהוכשרו לחקר חיידקים החלו ללמוד את ערכו המסחרי של צמח זה, המסווג כאצות כחולות-ירוקות וגם כחיידקים; ציאנובקטריה.

פרוכלורוקוקוס, אצות כחולות-ירוקות יכולות להיות האורגניזם הקטן ביותר על פני כדור הארץ, רק 0.6 מיקרון (מיליונית המטר), אך זהו אחד האורגניזמים הנפוצים ביותר על פני כדור הארץ. טיפה אחת של מים עשויה להכיל יותר מ -100,000 אורגניזמים חד תאיים אלה. Sallie Chisholm ב- MIT חוקר את Prochlorococcus ואומר כי טריליוני תאים זעירים אלה מהווים יערות בלתי נראים ומספקים כמחצית מהפוטוסינתזה באוקיאנוסים.

סיווג אצות

קבוצה טקסונומית כלורופיל קרוטנואידים מוצרי אחסון
Bacilariophyta א, ג β- קרוטן, ± קרוטן לעיתים רחוקות פוקוקסנטין שמני כריסולמינרין
Chloro phycophyta (אצות ירוקות) א, ב β- קרוטן, ± קרוטן לעיתים נדירות קרוטן וליקופן, לוטאין עמילן, שמנים
Chrysophycophyta (אצות זהב) א, ג β- קרוטן, פוקוקסנטין שמני כריסולמינרין
ציאנובקטריה (אצות ירוקות כחולות) א, ג β- קרוטן, phycobilins
Phaeco phycophyta (אצות חומות) א, ג β- קרוטן, ± פוקוקסנטין, ויולהקסנטין למינרין, פחמימות מסיסות, שמנים
דינופיטה (דינו-פלגים) א, ג β-קרוטן, פרידינין, neoperididnin, dinoxanthin, neodinoxanthin. עמילן, שמנים
Rhodo phycophyta (אצות אדומות) א, לעיתים רחוקות ד β- קרוטן, זאקסנטין, ± β קרוטן עמילן פלורידני, שמנים

 

צבעים
הירוק המשויך לעיתים קרובות לאצות מקורו בכלורופיל אך אצות מכילות גם פיגמנטים בצבעים רבים, במיוחד ציאן, אדום, כתום, צהוב, כחול וחום. ישנם זנים חסרי צבע. אצות ירוקות נראות ירוקות מכיוון שירוק הוא צבע האור היחיד שהוא אינו סופג. אצות אדומות סופגות ספקטרום מלא של צבעים ומשקפות אדום. אצות אדומות יכולות לצמוח עמוק יותר באוקיינוסים מאשר לרוב המינים האחרים מכיוון שהן מצוידות לספוג את האור הכחול החודר עמוק באוקיאנוס.

אצות משתמשות בפיגמנטים כדי ללכוד את אור השמש לצורך פוטוסינתזה, אך כל פיגמנט מגיב בטווח צר בלבד של הספקטרום. לכן, אצות מייצרות מגוון של פיגמנטים בצבעים שונים כדי לתפוס יותר מאנרגיית השמש. אצות מתעלות אור לכלורופיל a, הממיר אנרגיית אור לקשרים בעלי אנרגיה גבוהה של מולקולות אורגניות.

אצות ירוקות, כחולות ואדומות

אצות ירוקות, כחולות ואדומות

אצות מספקות צבע לעשבוני העשבים הסועדים בהן. אצות נותנות את הגבס הירקרק לפרווה הלבנה של עצלן הענק הידוע. אצות חיות בשערות החלולות של דובי הקוטב ומספקות את הפיגמנט הוורוד לפלמינגו, אותו הן צורכות הן בשרימפס והן באצות. קרוטנואידים אצות דומים מעניקים את הפיגמנטציה הוורודה לסלמון.

תחנת הכוח הגרעינית פאלו ורדה באריזונה משכה לפני כמה שנים פלמינגו ורוד לבריכות הקירור שלה. הציפור המסכנה הפכה לבנה ויצרה ספקולציות עיתונאיות ברחבי העולם בנוגע לדליפות קרינה אפשריות. למרבה המזל, ביולוג הבין שלבריכות חסר בטא-קרוטן באצות כדי לשמור על צבעו הוורוד של הציפור. הפלמינגו טס לבריכה אחרת עם אצות והחזיר במהירות את ורודו.

אצות עשויות לצמוח בסימביוזה עם פטריות ליצירת חזזיות - החומר הגס והצבעוני בצד שטוף השמש של סלעים ועצים. לאצות ולפטרייה יש תלות הדדית שכן האצה מייצרת מזון הן לצמחים ובתמורה, מקבלת מים ומינרלים מהפטרייה. הפטרייה מספקת גם הגנה קריטית מפני ייבוש - ייבוש וגסיסה בשמש.

השימוש בצמחי אצות חזזית לפיגמנטים וצבעים עוד לפני תאריך יוליוס קיסר. הצבע האדום הקלאסי של הטוניקות הרומיות הגיע מפיגמנטים המופקים מחזזיות המכונות אורצ'ילים. נשים רומיות העריכו את הצמח והשתמשו בו כסמלת רוח כדי להעניק לפנים יותר צבע. כמעט כל מוצרי הקוסמטיקה המודרניים מכילים רכיבי אצות לשיפור צבע, תחליב ו / או שמירת לחות.

פרק 6: בחירת מינים אלגלית

Aיצרני אצות בוחרים זני אצות ספציפיים לתרכובות יקרות ערך הגדלות בביומסה של האצות. ביומסה אלגית כוללת בעיקר ליפידים, המשמשים לייצור דלק ביולוגי, חלבונים למזון, מזון ותרופות תזונתיים ועמילנים ופחמימות שניתן להפוך אותם למדינת מוצרים.

ליפידים הם מולקולות שרשרת פחמן ארוכות המאחסנות אנרגיה לצמח ומשמשות כמרכיבים המבניים של ממברנות התאים. ליפידים הם שמנים שהופכים את הצמח ליותר צף כך שהוא נע במעלה עמוד המים לעבר אנרגיית השמש. יש מינים של אצות שמייצרים באופן טבעי מאוד ייצור שומנים, למשל 80% לפי משקל יבש, אך הם גדלים לאט מאוד. מינים אחרים גדלים מהר מאוד ומאחסנים באופן טבעי כ -20% שומנים אך כאשר הם לחוצים עם הגבלת תזונה, יש לאחסן כ- 40% שומנים.

חלבונים הם תרכובות אורגניות גדולות העשויות מחומצות אמינו, המסודרות בשרשרת ליניארית המחוברת בקשרים פפטידיים. הקוד הגנטי של הצמח קובע את רצף חומצות האמינו אך מגבלות התזונה עשויות לגרום לשינויים בייצור חומצות אמינו. מרבית החלבונים הם אנזימים המזרזים תגובות ביוכימיות וחילוף חומרים בצמחים. חלבונים אחרים שומרים על צורת התא ומספקים פונקציות איתות בתוך הצמח.

אצות משתמשות בפוטוסינתזה ובאנרגיה סולארית כדי לייצר גלוקוז מפחמן דו חמצני. הגלוקוז מאוחסן בעיקר בצורה של גרגירי עמילן, בפלסטידים כמו כלורופלסטים ואמילופלסטים. אצות יכולות להפוך גלוקוז מסיס במים, סוכר מהצומח, אך הוא גוזל מקום ניכר. אצות התאימו את היכולת לייצר גלוקוז בצורת עמילן, פחמימות מורכבות שאינן מסיסות ונאגרות בקומפקטיות. עמילן הוא הפחמימה החשובה ביותר בתזונה האנושית ופחמימות אצות יכולות להחליף את קמח התבואה של מזון כמו תירס, חיטה, תפוחי אדמה או אורז. עמילן עשוי להיות מותסס למגוון רחב של אלכוהולים או דלקים ביולוגיים.

הדרך קדימה מבוססת על תוכנית מינים מימיים וניסיונם של מחקרים אחרים בייצור אצות מראה כי מיני אצות חזקים לייצור דלק ביולוגי זקוקים למאפיינים הבאים:

  • מייצר תכולת שומנים גבוהה וקבועה.
  • גדל ברציפות מה שמצריך התגברות על בעיית היציבות המשותפת לתרבויות אצות.
  • מפגין יעילות פוטוסינתטית גבוהה.
  • גדל עם הבדלי אקלים עונתיים ושינויים יומיים בטמפרטורות.
  • יוצר עכירות מינימלית מחיבור לצדדים או לתחתית המכולות.
  • קל לקציר ולמיצוי ליפידים עם קירות תאים רכים או גמישים.

מגדלי אצות עשויים לבחור ולקנות מינים מאוספי תרבות הזמינים באוניברסיטת טקסס, אוניברסיטת טורונטו, אוניברסיטת ברקלי, אוניברסיטת קופנהגן, המכון הימי הסקוטי, האקדמיה הסינית למדעים, אוניברסיטת פראג והפדרציה העולמית לאוספי תרבות. . רוב האוספים מספקים מכירות תרבות, קומפוזיציה ותמונות. גלריית האצות במוזיאון הלאומי להיסטוריה של סמית'סוניאן כולל מידע רב על אצות וקישורים לאתרי אצות.

שונות ההרכב בין המינים משתנה מאוד. יש אצות המחזיקים 80% שומנים בעוד שאחרים מייצרים 60% חלבון ועוד אחרים הם 92% פחמימות. בחירת המינים היא קריטית לא רק עבור ההרכב הרצוי אלא עבור שורה של משתני מבנה וצמיחה המשתנים מאוד בין מינים וזנים.

וריאציה בהרכב בין מינים אלגאליים

וריאציה בהרכב בין מינים אלגאליים

כאשר אצות מוגבלות בחומרים מזינים, כגון חנקן, זרחן או גופרית, הן מפחיתות את ייצורן של חומצות שומן רב בלתי רוויות חיוניות ועשויות להניב חלבון באיכות נמוכה יותר עם פחות חומצות אמינו. מחסור בחומרים מזינים עלול לגרום לאצות להגביר את ייצור השומנים אך בדרך כלל מאט או מפסיק את התפשטותם וגדילתם. מהנדסים ביולוגיים עובדים על אצות המגבירות את השומנים בלי חסר חומרים מזינים. כמה מעבדות מחקר יצרו זני אצות GM שהפרישו שמן ללא קציר, מה שמאפשר ייצור רציף. הימנעות מקציר ומיצוי נפט מבטלת גורמי זמן ועלות עצומים.

זנים אלגיים מציעים שילוב כמעט בלתי מוגבל של תכונות. תכונות מיוחדות משופרות באמצעות מסכי בחירה לאורגניזמים המופיעים באופן טבעי, ביו-הנדסה והכלאה. מומחים לאצות כמו ד"ר. מילטון זומרפלד וג'רי ברנד השקיעו עשורים רבים בחיפושי ביצות, אגמים ומדבריות אחר אצות המופיעות באופן טבעי המדגימות תכונות רצויות. ד"ר ברוס ריטמן עבד על שינוי גנטי באצות כדי לייצר עוד שמן או תרכובות מתקדמות אחרות. יצרני אצות רבים פעלו להכיל זני אצות על ידי הפרייה צולבת על מנת למקסם את מאפייני הגידול הרצויים, קלות הקציר והמיצוי ותרכובות רצויות.

כל זן אצות מציע שיעור שונה של שומנים, עמילנים וחלבונים, טבלה 1. יש אצות עשירות בחלבון ואחרים הם בעיקר עמילנים או שומנים. שינויים בתרבית עשויים לשנות באופן מהותי את הרכב הביומסה של האצות.

לוח 1. הרכב אצות שונות (% חומר יבש)

אַצוֹת שומנים חֶלְבּוֹן פחמימות
Anabaena צילינדריקה 4-7 43-56 25-30
Aphanizomenon flos-aqua 3 62 23
ארתרוספירה מקסימה 6-7 60-71 13-16
בוטריוקוקוס בראוני 86 4 20
Chlamydomonas rheinhar. 21 48 17
כלורלה אליפסואידאה 84 5 16
כלורלה פירנואידוזה 2 57 26
Chlorella וולגאריס 14-22 51-58 12-17
דלינאלינה סלינה 6 57 32
יוג'לנה גריליס 14-20 39-61 14-18
פרמניום פרווום 22-38 30-45 25-33
פורפירידיום קרונטום 9-14 28-39 40-57
אלכסונית של סצנדזמוס 12-14 50-56 10-17
Spirulina platensis 4-6 46-630 8-14
ספירולינה מקסימה 6-7 60-71 13-16
Spirogyra sp. 11-21 6-20 33-64
Spirulina platensis 4-9 46-63 8-14
Synechococcus sp. 11 63 15

 

שמנים של אצות הם עשירים ביותר בחומצות שומן בלתי רוויות ומיני אצות שונים מספקים:

  • חומצה לינולאית, חומצת שומן אומגה 6 בלתי רוויה המשמשת לסבונים, מתחלבים, שמנים לייבוש מהיר ומגוון רחב של עזרי יופי. תכונות שמירת הלחות הן תרופות עור מוערכות המשמשות להחלקה ולחות, כנוגדות דלקת ולהפחתת אקנה.
  • חומצה ארכידונית, חומצת שומן אומגה 6 המצויה גם בשמן בוטנים. מוצר זה ממתן דלקת ומשחק תפקיד חשוב בתפעול מערכת העצבים המרכזית.
  • חומצה איקוספנטאנואית, חומצת שומן אומגה 3 ומעניקה את אותם היתרונות כמו שמן דגים, המגיעים כמובן מאצות. מחקרים מראים כי EPA עשוי לשפר את פעילות המוח, להפחית דיכאון ולהתנהגות אובדנית מתונה.
  • חומצה דוקאסהקסאנואית, חומצת שומן אומגה 3 המצויה בדרך כלל בשמן דגים והיא חומצת השומן הנפוצה ביותר הנמצאת במוח וברשתית העין. מחסור ב- DHA קשור לירידה קוגניטיבית ולהגדלת מוות של תאים עצביים. DHA מדולדל בקליפת המוח של חולים בדיכאון קשה.
  • חומצה גמא-לינולנית, חומצת שומן אומגה 6 שנמצאה בשמן צמחי והופקה לראשונה מחומר הלילה. הוא נמכר כתוסף תזונה לטיפול בבעיות בדלקת ומחלות אוטו-חיסוניות. המחקר נמשך על ערכו הטיפולי לסרטן לדיכוי צמיחת הגידול וגרורות.

רכיבים אלגיים נמצאים בדרך כלל במרכיבי המזון. משפחה רגילה המשתמשת במוצרי חלב רגילים עשויה למצוא 70% מהפריטים בסל הקניות שלהם מכילים מרכיבי אצות. זרעונים המרכיבים את דפנות התא של כמה מינים של אצות ים אדומות וחומות הם משפחה של רב-סוכרים ליניאריים. חומר דופן התא של הקרארינן הוא קולואיד, המשמש כמייצב או מתחלב ונמצא לרוב במוצרי חלב ומאפיות.

אגר. חומר זה, פוליסכריד, מתמצק כמעט כל דבר שהוא נוזלי. אגר הוא חומר קולואיד המשמש לעיבוי, השעיה וייצוב. עם זאת, כדאי לציין את יכולתו הייחודית ליצור ג'לים הפיכים תרמית בטמפרטורות נמוכות. אגר שימש בסין מאז המאה ה -17 והוא מיוצר כיום ביפן, קוריאה, אוסטרליה, ניו זילנד ומרוקו.

כי

כי

כיום אגר משמש למדענים ברחבי העולם כמדיום דמוי ג'לטין לגידול אורגניזמים במחקרים מדעיים ורפואיים. באגר נעשה שימוש נרחב בתעשיית התרופות כחומר משלשל או כמוביל אינרטי למוצרי תרופות בו נדרש שחרור איטי של התרופה. בקטריולוגיה ומיקולוגיה משתמשים באגר כחומר מקשיח בתקשורת גדילה.

אגר משמש גם כמייצב לתחליבים וכמרכיב של תכשירי עור קוסמטיים, משחות ותחליבים. הוא משמש בסרט צילום, ליטוש נעליים, תבניות רושם שיניים, סבוני גילוח, קרמי ידיים ובתעשיית השיזוף. במזון, אגר משמש כתחליף לג'לטין, כחומר נוגד ייבוש בלחמים ומאפים וגם לכיסוי ועיבוי. אגר משמש לייצור גבינה מעובדת, מיונז, פודינגים, קרמים, ג'לי ובייצור מוצרי חלב קפואים.

נורי, המילה היפנית לאצות ים, פופולרית ברחבי העולם אך בעיקר באסיה שם היא מוגשת עם מגוון שמות כמו קומבו, וואקמה, היי דאי, למינריה ולימו. טבחים סקוטים קוראים לזה דולס והאירים קוראים למוצר שלהם דיליסק. אמנורי הוא במיוחד אותם מזונות המיוצרים ממין פורפירה מכיוון שהוא מכיל חומצות אמינו חיוניות, ויטמינים ומינרלים. בקוריאה, פורפירה, ידועה בשם kim או lavor. הוא מספק מזון בריא נטול סוכרים ושומנים הקשורים לתזונה המערבית.

אוכלוסיות פרא של אצות מים מתוקים בפנים היבשה נאספו ונצרכו מאז תקופות פרהיסטוריות בשל טעמן הטרי וערכן התזונתי. אחד הנפוצים ביותר, הנוסטוק מורכב משרשראות חרוזים ארוכים ויוצר צבירה של ג'לטין של חוטים. החוטים הבודדים הם מיקרוסקופיים אך צבירות מתרחשות ככדורים בכל הגדלים ונראים דומים לענבים.

נוסטוק

נוסטוק

החוטים המיקרוסקופיים של ספירולינה אינם יוצרים כדורים אליפסה אלא לעיתים קרובות מסתדרים לגושים צפים שנדחפים אל החוף ברוח. מיני אצות אחרים נראים כחוטים של מסות צפות חופשיות או חוטים הנצמדים לסלעים במים הנעים במהירות. ספירולינה, בצורת אבקה, מובילה את המזונות הקונבנציונליים ביותר בחלבון כולל ובשימוש. רק עופות ודגים עדיפים עם יותר מ 45% חלבון שמיש. ספירולינה תואמת בשר ומוצרי חלב עם 30% עד 45% חלבון. ספירולינה ונוסטוק מציעים יותר חלבון לפי משקל מכל ירק אחר. תזונה תזונתית מייצרת 500 טונות של ספירולינה למאכל מדי שנה בחוות של 100 דונם בדרום קליפורניה.

חוות אדמה

חוות אדמה

בחירת מינים של אצות תמשיך להיות נושא קריטי עבור יצרני האצות מכיוון שבחירת המינים הנכונה משפרת את הגידול, הקציר, ההפקה ואת ערך המוצרים המיוצרים. למרבה המזל, אוספי מיני האצות מציעים מידע נרחב על מינים באוספים שלהם והופכים מינים אלה לזמינים באופן מהימן בעלות צנועה.

הותאם מ: אסטרטגיית אצות ירוקות: סיום יבוא נפט ומהנדס מזון ודלק בר קיימא, 2008.

פרק 7: טיפוח אלגלי

Aאצות גדלות במערכות פתוחות, סגורות או סגורות למחצה במיכלים עגולים, ארוכים או צינוריים, שמקסמים את הגישה של הביומסה כולה לאור השמש. הצמיחה מתרחשת רק בשכבה העליונה, כשני סנטימטרים, של מצע הגידול אלא אם כן מתרחש ערבוב. גידול תאים חדש חוסם את אור השמש לצמחים שמתחת. ערבוב חצי רציף נחוץ בכדי לתת לכל האצות מספיק אור. מערכות ייצור מסוימות מציבות מקורות אור בקרבתם או במים כדי להגביר את אור השמש.

הצמיחה מתרחשת על בסיס שלל משתנים שלא רק מגבילים את הצמיחה, אלא עשויים לשנות את הרכב האצות. המשתנים העיקריים כוללים את הדברים הבאים.

אוֹר. בדרך כלל אור השמש מספק מספיק אור, אך גם אור מלאכותי עובד גם כן - במיוחד עבור מערכות גידול בתוך הבית. מערכות גידול מסוימות עשויות להיות מוטות כדי לייעל את האוריינטציה לשמש ולאור מוחזר. כמה מפיקים מתנסים באור כפוף באמצעות מראות או כבלים מזכוכית ואחרים משתמשים בנורות לד שמצמצמות את צריכת האנרגיה.

ערבוב. מכיוון שרוב הצמיחה מתרחשת בשכבה העליונה של המשטח הפונה למקור האור, ערבוב הוא הכרחי. כל תא צריך לנוע פנימה והחוצה מהאור למשך תקופות הצמיחה הבהירות והכהות שלהם כאשר הם קולטים CO2 ונשפים O2. אצות כבדות יותר ממים והיו שוקעות ממקור האור שלהן ללא ערבוב.

אצות גדלות כל כך מהר שהן נעשות מוגבלות בחומרי הזנה במהירות במים שקטים. הם לא יכולים לנוע ולרעות לאוכל כי לרוב אין להם הנעה. ערבוב מביא חומרים מזינים ו-CO₂ לכל תא אצות ומספק חשיפה לאור לסירוגין. ערבוב גם עוזר לשחרר O2 מהמים לאטמוספירה. יותר מדי או מעט מדי ערבוב מונע צמיחה ושיטות ערבוב גסות עלולות ליצור נזק לתאים כתוצאה מלחץ גזירה.

כמה אצות התפתחו בשני מאפיינים מובחנים מעניינים: דגלים וכתמי עיניים. בשלב צמיחה ספציפי, כמה אצות מגדלות דגלים, השלכות דקות מהגוף כמו זנבות זרע שנעים בתנועה דמוית שוט כדי להניע את האצות. נקודת העין מזהה אור והדגל מניע את הצמח לעבר האור. התנועה איטית מאוד, אולי סנטימטר לשעה.

מים. אצות גדלות היטב כמעט בכל סוג של מים. הם טובים במיוחד בשימוש בפוטוסינתזה כדי להמיר חומרים מזינים מומסים ומתכות בשפכים לביומסה ירוקה, שם ניתן להסיר ולהחזיר את המתכות. מערכות ייצור יכולות להשתמש בשפכים, מים אפורים ובמי מלח או אוקיינוס, תלוי במינים הגדלים. מערכות גידול יכולות למחזר את המים כך שההפסד היחיד נובע מאידוי.

CO₂. כמחצית ממשקל הביומסה היבשה של מיקרו-אצות הוא פחמן, המופק בדרך כלל מ-CO₂ או קרבונטים, והוא מוזן ללא הרף במהלך אור היום. כל 100 טון ביומסה של אצות מתקן בערך 183 טון CO₂. יש להוסיף את המזון האהוב על האצות, CO₂, כגז או בצורת ביקרבונט, מכיוון שאצות תרבותיות גדלות מהר מדי מכדי להיות מסוגלות לקחת מספיק CO₂ מהמים. רוב המים מדוללים מדי ב- CO₂ לייצור גבוה. אוויר דחוס מעורבב עם CO₂ עד 20%, מספק בדרך כלל פחמן לפוטוסינתזה של אצות. גזי CO Industrial תעשייתיים או גזי פסולת הם מקורות אופייניים, אך כמה תחנות כוח הפחמיות מייצרות יותר מדי גופרית, מה שעלול לעכב את צמיחת האצות. חלק מהיצרנים כמו Solazyme משתמשים במקור פחמן אורגני בצורה של חומצה אצטית או גלוקוז.

חומרים מזינים. אצות מאכילות את צמיחתן באותם דשנים המשמשים לצמחי יבשה אך הדשנים יכולים להגיע מזרמי פסולת מלוחים מדי לצמחי יבשה. צמיחה אלגית צורכת הרבה פחות חנקן ודשנים אחרים לקילו ביומסה מאשר דגני מזון כמו תירס וחומרי המזון קלים יותר ופחות יקרים ליישום. דשן כימי מומס או חומרים מזינים מזרם פסולת מנוצלים על ידי אצות ביעילות רבה בהרבה מצמחי היבשה מכיוון שאצות זעירות של תאים בודדים צורכות את החומרים המזינים ישירות ואינן צריכות להעביר את החומרים המזינים למרחקים ארוכים. ניתן לעשות שימוש חוזר בדשן שאינו בשימוש עם המים הממוחזרים.

pH. החומציות של המים עשויה להיות ספציפית לסוג האצות המיוצרות. שליטה ב-pH של המים מייצגת אסטרטגיה טובה לעיכוב הצמיחה של אצות מתחרות. סביר להניח שה- pH במים יהיה הגבוה ביותר בצהריים בשל הפעילות הפוטוסינתטית הגבוהה, הצורכת CO₂ מרבי.

יַצִיבוּת. שמירה על סביבת צמיחה יציבה מהווה קשיים במהירות הצמיחה הגבוהה. מצע הגידול עשוי לשמור יותר מדי מכל חומר מזין או O2, מה שעלול ליצור מתח ו / או שינויים בהרכב בצמחים. חלק מהיצרנים תופסים O2 משוחרר ומוכרים את הגז הטהור כמוצר בעל ערך מוסף.

ייצור אלגקולטור
ביומסה של אצות גדלה בבריכות או מיכלים הנקראים ביו-פקטורי או מערכות ייצור אצות תרבותיות, (CAPS). מים, חומרים מזינים אנאורגניים, CO₂ ואור מסופקים לתרבות האצות כדי לקדם צמיחה ביומסה. אצות מעדיפות אור מפוזר שאינו בהיר מדי ולכן חלק מהמערכות משתמשות בהצללה המגבילה את האור ומפיצה אותו. מינים שונים מייצרים בצורה הטובה ביותר בטמפרטורות ספציפיות, כך שמערכות מסוימות משתמשות במים ממוחזרים בצד החיצוני של המפעל הביולוגי כדי לשמור על טמפרטורה אופטימלית.

למרות ש-CO₂ עשוי להיות כ-5% מעלות הייצור, ניתן למזער עלות זו על ידי מיקום המפעל הביולוגי ליד מפעל כוח או ייצור המייצר CO₂. ניתן לספק חומרים מזינים ממי שפכים, להחלים ממיכל האצות או מדשן שנקטף. לאחר הסרת שמן האצות, ביומסה שנותרה מכילה חומרים מזינים ניכרים.

גידול ביומסה

גידול ביומסה

מערכות סגורות מציעות את היתרון בכך שמים מזינים גבוהים עשויים להיות ממוחזרים באמצעות המערכת. נוהג זה מוריד משמעותית את עלות התוספים המזינים. זה גם ממזער את אובדן המים להתאדות. מערכות אלקולטוריות המשתמשות במים מלוחים עשירים, כגון זרמי פסולת חקלאית או מי מלח, מייצרות ביומסה עם מלח ניכר שיש להסיר במהלך מיצוי של תוצר משותף. כמה מודלים עסקיים מצביעים על שימוש באצות לקציר מתכות כבדות ממי שפכים תעשייתיים, אשר מופקים ונמכרים בשוק כימיקלים.

קציר עלול להתרחש מדי יום על ידי סינון, צנטריפוגה או פלוקולציה. התאים התלויים במרק מופרדים מהמים ושאר חומרי המזון ממוחזרים לייצור ביומסה. שמן אלגלי מופק מהביומסה המוחזרת ומומר לביו דיזל. חלק מהביומסה שאיננה נפט עשויה לשמש כמזון לבעלי חיים, דשן ולמוצרים נלווים אחרים.

חלק מהביומסה המשומשת עובר עיכול אנאירובי כדי לייצר ביוגז המייצר חשמל, שמניע את ערבוב הביומסה והובלת מים. שפכים מעיכול אנאירובי עשויים לשמש לייצור יותר של אצות או כמי השקיה עשירים בחומרים מזינים. מרבית הכוח הנוצר מהביוגז נצרך בייצור ביומסה וכל אנרגיה עודפת עשויה להימכר לרשת. מערכות מסוימות משתמשות בפאנלים סולאריים עם תאים פוטו-וולטאיים להמרת אנרגיה סולארית ישירות לחשמל, שמשמש בדרך כלל ישירות או מאוחסן בסוללות.

מערכת ייצור אלגקולטור

מערכת ייצור אלגקולטור

בתרבית רציפה מוזרמים מדיום תרבית טרי בקצב קבוע ומוציאים את אותה כמות של מרק מיקרוגלג. האכלה נעצרת במהלך הלילה אך הערבוב ממשיך למנוע שקיעת ביומסה. עד 20% מהביומסה, המיוצרת באור יום, עשויה להיצרך במהלך הלילה כדי לקיים את התאים עד הזריחה. אובדן ביומסה לילי תלוי ברמת אור הצמיחה, בטמפרטורת הצמיחה ובטמפרטורה בלילה. מערכות ייצור מסוימות מתנסות באורות לילה בכדי להגביר את התפוקה.

מיקרו-אצות מכילות אחוזים גבוהים אך משתנים של מרכיבי המזון העיקריים: בדרך כלל 20-50% חלבון, 5-30% פחמימות ו-10-30% שומנים, עם כ -10% אפר או פסולת. ניתן לשנות את הפרופורציות של כל חומר מזין על ידי בחירת מינים, תנאי גידול משתנים או על ידי קצירת האצות בשלבי גידול שונים. מרבית המינים עשירים בחומצות אמינו ומציעים מגוון של פיגמנטים. הרכב הסוכר של פוליסכרידים משתנה מאוד, אך ברוב המינים יש פרופורציות גבוהות של גלוקוז, 20-87%. מיקרו-אצות מכילות כמויות משמעותיות של מרכיבי תזונה נוגדי חמצון כגון ויטמינים, חומצה אסקורבית, ריבופלאבין, קרוטנואידים ומגוון שומנים חדשים.

לאחר שימוש ברכיב השמן לדלק ביולוגי, ניתן להסיר את לחות הביומסה העשירה בחלבון, ולאחסן אותו בצורה נוחה כמו עוגה, שאינה מצריכה קירור ומחזיקה חיי מדף של כשנתיים. ניתן להפריד את עוגת האצות למזון, מרכיבי מזון שונים, מספוא, דשן, תרופות משובחות או רכיבים אחרים.

רכיבים, מוצרים ושימושים אלגאליים

רכיבים, מוצרים ושימושים אלגאליים

ייצור אצות למזון, דלק, תרופות או תוצרת משותפת אחרת יכול להיות ניטרלי מפחמן מכיוון שהכוח הדרוש לייצור ולעיבוד האצות יכול להגיע מהמתאן המיוצר על ידי עיכול אנאירובי של שאריות הביומסה שנותרו לאחר מיצוי הנפט. דרישת האנרגיה הצנועה לערבוב וקציר עשויה להגיע גם ממקורות אחרים שאינם פחמנים, כגון רוח, גיאותרמית או שמש.

הביומסה שנקטפה ניתנת לגמישות מאוד במובן זה שניתן לאחסן באותה צורה כמו תירס, חיטה, אורז או מוצרי סויה. אלה כוללים חלב עשיר בחלבון, מחית רכה בכל גודל, צורה ומרקם, טורטיה, קרקר או קמח. ניתן להכין את הביומסה לחלבון צמחי בעל מרקם בתוספת סיבים או להכניס אותו לתוספים לבשרים המשפרים את החזקת הלחות ומגדילים את החלבון תוך הורדת שומנים.

המזונות העתידיים שלנו עשויים להיות מועשרים באצות ובתרכובות מתקדמות מאצות.

הותאם מ: אסטרטגיית אצות ירוקות: סיום יבוא נפט ומהנדס מזון ודלק בר קיימא, 2008.

פרק 8: האם אצות הפכו אותנו לבני אדם?

Aאצות הצילו את כוכב הלכת שלנו לפני 3.5 מיליארד שנה על ידי הפיכתם של ה- CO החם והקטלני2 ואטמוספירה של מתאן למספיק חמצן כדי לתמוך בחיים. רק לפני 2 מיליון שנה יתכן שאצות ביצעו הישג מדהים נוסף בכך שסיפקו את חומרי המזון המפעילים את הגדלת המוח האנושי. מוח שהתרחב פי שלושה משימפנזים, הבחין בינינו הומו אבותיהם מבני דודים טרום אנושיים וראשונים.

מקור תזונתי מסתורי גרם להגדלת המוח, אנצפלציה, לפני כשני מיליון שנה. מדענים מסכימים כי הומינואידים המוקדמים נאלצו למצוא תזונה אנרגטית יותר עשירה יותר מתזונת הפרימטים הקודמת שלהם של אגוזים, עלים, קליפות, יורה, שורשים וחרקים. התזונה החדשה הייתה צריכה להיות עשירה בחומרים מזינים חיוניים, במיוחד חלבונים ואומגה 2 כדי לתמוך בהרחבת המוח. ספרי לימוד מציעים זאת מוקדם הומו עברו מסלול צעד אחד אל אנצפלציה על ידי הרחבת התזונה שלהם לכלול בשר ציר סוואנה, שהיה מספק את האנרגיה והחומרים המזינים הדרושים לפיתוח ולתמיכה במוחות גדולים יותר.

עם זאת, רכישת בשר הייתה מחייבת מוחות קטנים במוח (מעט גדול ממוח השימפנזים) והומינואידים המוקדמים המפחידים כדי להתחרות בחיות הבר בכדי לרכוש בשר. מוקדם הומו הקריב את מסת השריר, הגודל והמהירות להליכה זקופה ועלייה קלה בגודל המוח. תרחיש בשר המשחק מתעלם מהסיכון האנרגטי וההישרדותי המשמעותי הקשור בתחרות עם חיות בר גדולות, מהירות וחזקות יותר עם כישורי נבלות וציד מיוחדים. טורפים אפריקאים לפני 2 מיליון שנה היו בגודל כפול ממה שהם היום.

המוח האנושי התרחב מיליון שנה לפני שהומצא ציד נשק או שריפות בישול. היה מוקדם הומו צדו בשר ללא נשק, קרוב לוודאי שהם היו הופכים לשרשרת המזון. אפילו שמצאו בשר, חסרו להם השיניים לקרוע או ללעוס בשר נא. הבטן שלהם לא הצליחה לעכל בשר נא, מה שככל הנראה היה נותן להם שלשול משתולל. מקור מזון מזין, בטוח, נוח לעיכול ועשיר באומגה 3 בוודאי הקדים את צריכת בשר המשחק כדי לאפשר את השלבים הראשוניים של הגדלת המוח.

הומו קטן עם מוח מוקדם

משמאל: הומו מוח מוקדם קטן. מימין: נמרים בעלי שיניים חרבות חזקות.

חומצות שומן אומגה 3
DHA מהווה 27% מהשומן הרב בלתי רווי, ו- 97% מחומצות השומן אומגה 3 במוח. חומצה ארכידונית (ARA), שומן רב בלתי רווי רב-אומגה 6, מכיל 35% מהשומן הרב-בלתי-רווי, ו -48% מחומצות השומן אומגה 6 במוח. יחד DHA ו- ARA מהווים כמעט שני שלישים מהשומן המבני במוח. הם חיוניים להתפתחות תפקודית תקינה של המוח וכן לפעולות העיניים והלב. חומצות שומן אלה מרוכזות באזור המוח האחראי על מיומנויות חשיבה מורכבות - קריטיות לרכישת מזון.

ליונקים יש יכולת מוגבלת לסנתז DHA ו- ARA ממבשרים תזונתיים, ולכן חומצות שומן היו ככל הנראה החומרים המזינים המגבילים שהגבילו את התפתחות גודל המוח הגדול יותר ברוב שושלות היונקים. מזון צמחי בר הזמין על הסוואנה האפריקאית, עשבים, דגנים, פקעות ואגוזים מכילים ARA ו- DHA זניחים. רקמת שריר ואיברים של גידולי ברים אפריקאים היו מספקים רק רמות מתונות של חומצות שומן מרכזיות אלה.

במורד שרשרת המזון
במקום לעבור במעלה שרשרת המזון לבשר ציד, ייתכן שהצעד הראשון של ההומינואידים היה במורד שרשרת המזון כאשר הם בלעו אצות במי השתייה שלהם. צריכת אצות אולי הייתה מכוונת אך סביר יותר להניח שהיא הייתה מקרית מכיוון שתאי האצות הזעירים נראו רק במובן שהם הפכו את המים לירוקים מעט. האגמים והשטחים בעמק השבר, שם פיתחו בני אדם מוחות גדולים יותר, הם ביתם של כמה מהאגמים והשטחים העתיקים ביותר על פני כדור הארץ המייצרים דוכנים טבעיים בשפע של אצות ספירולינה עשירות בחלבונים ובעלי תזונה. ספירולינה הוא תוסף התזונה האצות הנמכר ביותר בשוק כיום מכיוון שהוא מספק סט שלם של חומרים מזינים חיוניים. שבט הומינואידי בצד החופשי של אגם האצות יכול לבלוע כמה גרם אצות מדי יום במי השתייה שלהם. הגרמים המעטים האלה של אצות לא היו מספקים מספיק חומרי גלם או חלבון לתזונה מלאה. אצות היו משמשות כתוסף מזון טבעי בכדי לספק את החומרים המזינים החיוניים, הוויטמינים ונוגדי החמצון שסיפקו את הניצוץ הירוק לאינצפלציה.

מוקדם הומו יתכן ונמשכה למים המתוקים הירוקים מכיוון שתזונתם התפלחת, היבשה והגרגרית כמעט נטולת מתיקות. אצות מושכות אליהן מגוון רחב של מיקרואורגניזמים מזינים אחרים כולל שמרים, פטריות, חיידקים, נגיפים ומיקרואורגניזמים אחרים שהיו מספקים ערך תזונתי נוסף. כאשר הם נבלעים, אצות יוצרות תחושת שובע משחרור גלוקוז מתון, שהיה מהווה מתת אל לאמהות עם תינוקות רעבים. אצות גם מקלות על העיכול, כך שאמהות אולי דאגו לצאצאיהן לשתות מים מתוקים ירוקים עמוסים באצות לאחר הארוחות. בצד הרחצה של אגמים ושטחים, הרוח מכה אצות לתוך מחצלות שניתן היה לקצור אותן בקלות בעזרת טאטא היד. אצות מרוכזות אלה אולי היו מושכות לטעמן המתוק, כמו גם לערך החלבון.

כשמוחם התרחב, מוקדם הומו יתכן והרחיבו את תזונם על ידי ניצול המערכת האקולוגית במים עבור מאכלי אצות עמוסים בחלבון אצות וחומרים מזינים כגון חסרי חוליות, דגי קליפה וסנפיר, חרקים ודו-חיים. חומרים מזינים אלגיים היו זמינים באופן מקומי, כל השנה והיו קלים למסיק ומוכנים לאכילה או לייבוש ולאחסון לצריכה מאוחרת יותר. ייתכן שאצות שימשו כמזון הנוחות הטעים המקורי וסיפקו לחלבון בריא סט מלא של חומצות אמינו קריטיות, חומצות שומן חיוניות שתמכו בהתפתחות המוח והגוף, כמו גם ויטמינים ומינרלים קריטיים. אוכלוסיות ילידים באפריקה ממשיכות לקצור אצות מחצלות שצפות על המים כדי להשתמש בהן כתוספי תזונה.

נשים המסיקות אצות

נשים המסיקות אצות. ציור בטבע האדם, מרץ 1978, מאת פיטר פירסט.

בְּרִיאוּת
מוח אנושי מוקדם לא היה חלק הגוף היחיד שנהנה מאצות. כיום ארבע מחלות המחסור הנפוצות בעולם בבריאות הציבור הן: תת תזונה, אנמיה תזונתית (מחסור בברזל ו- B12), קסרופתלמיה (מחסור בוויטמין A) וזפק אנדמי (מחסור ביוד). כל אחד מהליקויים התזונתיים הללו היה קורא תיגר על בני אדם טרם בני אדם שלא היו להם נשק ציד ולא כישורי ציד, והם חסרים גם שריפות בישול. מזון צמחי יער וסוואנה, במיוחד בחורף ובאביב, היה מטיל חסרים תזונתיים חמורים על ההומינואידים המוקדמים. ללא בישול שריפות לריכוך דפנות התאים ולשחרור חומרים מזינים במזונות כמו אגוזים, דגנים, יורה ושורשים, הרבה מערך התזונה היה הולך לאיבוד מוקדם הומו.

זה עשוי להיראות בלתי סביר שתוסף אצות זעיר יכול לספק מספיק ויטמין A, יוד, ברזל, אבץ וחומרים מזינים אחרים גם כאשר התזונה המקומית אינה עושה זאת. בדרך כלל, יסודות קורט קריטיים אלה קיימים במים המקומיים אך בדילול חלש ביותר. אנשים, במיוחד ילדים, אינם מסוגלים לשתות מספיק מים כדי להשיג מספיק יוד. במערכות אקולוגיות רבות מעט מים מתוקים זמינים לשתייה. סוד האצות לערך התזונתי הגבוה נובע מיכולתו לצבור ביולוגי חומרים מזינים במים ברמות הסביבה פי פי. משמעות הדבר היא שגם כאשר חסרים תזונה, מינרלים או ויטמינים מסוימים בתזונה אנושית, אצות יכולות לרכז חומרים מזינים אלה בביומסה הירוקה..

לאחר שהמוח והגופים ההומינואידים הגיעו למסה קריטית, הומו סאפיינס הרחיבו את הדיאטות שלהם ובסופו של דבר הפכו לציידים. התיעוד המאובן הראשון של נשק ציד הוא בן 400,000 שנה בלבד. הוספת נשק הציד ושריפות בישול אפשרה אז תזונה מגוונת יותר ופיתוח מוח אנושי מודרני, תקשורת ושיתוף פעולה.

הדרך התזונתית להפוך לאנושית אולי לא הייתה צעד אחד במעלה שרשרת המזון לקצור בשר ציד סוואנה. סביר יותר להניח כי אבותינו התנשאו תחילה שתי מדרגות בשרשרת המזון הימית, מהן היתרונות התזונתיים של אצות, במיוחד אומגה 3. לאחר שהמוח שלהם התרחב בזכות חומרי הזנה לאצות, אבותינו היו מוכנים לעשות את הצעד הגדול במעלה מזון המזון היבשתי כדי לקצור בשר ציד.

כל הזכויות שמורות. נדרש הרשאה להדפסת מאמרים בשלמותם. חייב לכלול הצהרת זכויות יוצרים והיפר-קישורים חיים. איש קשר david@algaeplanet.com. Algae Planet מקבלת כתבי יד בלתי רצויים לעיון, ואינה לוקחת אחריות על תוקפן של טענות שהועלו במאמר המערכת שהוגש.

חקלאות ים ארה"ב 2022
מודעת אלגמטריה

הירשם

מועצת המשרות בתעשיית האצות

ארכיון