Photosynthesis in Algae: Biochemical and Physiological Mechanisms

جلبک‌ها، از جمله سیانوباکتری‌ها، به دلایلی امروزه در کانون توجه قرار دارند. اولاً در سال‌های اخیر کاملاً مشخص شده است که جلبک‌ها از نظر تحقیقات اساسی نادیده گرفته شده‌اند و شکاف دانش به سرعت با ایجاد برخی اکتشافات شگفت‌انگیز، مانند وجود سیانوباکتری‌های جذب‌کننده نزدیک به فروسرخ و ثروت محصولات طبیعی؛ ثانیاً رویکردهای مولکولی بسیاری از رویکردها را برای اصلاح ژنتیکی جلبک ها و تولید محصولات با ارزش افزوده ارائه کرده است. ثالثاً مشخص شده است که فیتوپلانکتون های دریایی چقدر برای جذب کربن جهانی و تولید غذا در سطح جهانی اهمیت دارد. و چهارم، همچنین مشخص شده است که جلبک‌ها فرصت‌های بی‌نظیری برای تولید سوخت‌های زیستی به روشی پایدار و غیرآلاینده ارائه می‌دهند.

این جلد 15 فصل توسط متخصصان جهانی را در مورد موضوعات خود ارائه می‌کند، از بررسی تنوع جلبک‌ها. و ژنتیک تا بررسی های عمیق گروه های جلبکی خاص مانند دیاتوم ها (که بیش از 30 درصد جذب کربن دریایی را تشکیل می دهند). فصل‌های دیگر راه‌هایی را که در آن جذب کربن اتفاق می‌افتد یا روش‌های متعددی وجود دارد که جلبک‌ها نور خورشید را قطع می‌کنند و این انرژی را برای جذب کربن به کار می‌برند، نشان می‌دهند. یک جنبه جذاب در اینجا نحوه برداشت نور خورشید است. فصل ویژه‌ای به احتمال بسیار جدید و هیجان‌انگیز اختصاص داده شده است که جلبک‌ها از تبدیل انرژی نوری منسجم برای افزایش کارایی جذب نور استفاده می‌کنند، جنبه‌ای از فیزیک کوانتومی که پیامدهایی برای پیشرفت‌های آینده در سطوح مختلف و صنایع مختلف دارد. اینکه چگونه و چرا جلبک ها از کلروفیل a به عنوان رنگدانه اصلی جذب نور استفاده می کنند در چندین فصل مورد بحث قرار گرفته است. با این حال، توجه به آن دسته از سیانوباکتری ها نیز معطوف شده است، که مشخص شده است از کلروفیل های جذب کننده مادون قرمز نزدیک که در بالا ذکر شد استفاده می کنند. و همچنین توجه به جلبک هایی است که از فیکوبیلیپروتئین ها برای پر کردن "پنجره سبز" استفاده می کنند، یعنی منطقه طیفی از 400 تا 650 نانومتر، که به طور موثر توسط رنگدانه های کلروفیل و کاروتنوئید پوشانده نمی شود. مهار نوری و محافظت از نور موضوع چندین فصل است که درک آن ضروری است زیرا ما در جهت کارایی بیشتر فتوسنتز جلبکی کار می کنیم. فصل آخر به درک اساس مولکولی برای سفید کردن مرجان ها اختصاص دارد، منطقه ای که بسیار نادیده گرفته شده است و در تلاش برای یافتن راه حل هایی برای این پدیده بسیار نگران کننده، ناشی از گرم شدن کره زمین و اسیدی شدن اقیانوس ها ضروری است.

این کتاب برای دانشمندان محقق، محیط بانان، برنامه ریزان در طیف وسیعی از زمینه ها از جمله منابع دریایی، کنترل مواد مغذی و آلودگی بدنه های آبی و آن بدنه رو به رشد شهروندان نگران علاقه مند به کنترل انتشار کربن و گرمایش جهانی است. توجه ویژه ای به تولید مجموعه ای از مقالات شده است که توسط دانشجویان دانشگاه، افراد غیرمستقیم آگاه و همه کسانی که مایل به درک تغییرات سریعی هستند که در دانش ما از جلبک ها در دهه گذشته به وجود آمده است، خوانده شود.

Algae, including cyanobacteria, are in the spotlight today for a number of reasons; firstly it has become abundantly clear over recent years that algae have been neglected in terms of basic research and that knowledge gap is being rapidly closed with the establishment of some surprising discoveries, such as the presence of Near-Infra-Red-Absorbing cyanobacteria and a wealth of natural products; secondly molecular approaches have provided a wealth of approaches to genetically modify algae and produce value-added products; thirdly it has become clear just how important, marine phytoplankton is to global carbon capture and the production of food globally; and fourthly, it has also become clear that algae present unparalleled opportunities to generate biofuels in a sustainable and non-polluting way.

This volume presents 15 chapters by world experts on their subjects, ranging from reviews of algal diversity and genetics to in-depth reviews of special algal groups such as diatoms (which account for over 30% of marine carbon capture). Other chapters chart the ways in which this carbon capture occurs or how there are a multiplicity of ways in which algae intercept sun light and deploy this energy for carbon capture. A fascinating aspect here is the way in which sun light is harvested. A special chapter is devoted to the very recent and exciting possibility that algae use coherent light energy transformation to enhance the efficiency of light capture, an aspect of quantum physics that has implications for future developments at several levels and a variety of industries. Just how and why algae use Chlorophyll a as the major light capture pigment is discussed in several chapters. However, attention is also given to those cyanobacteria, which have been found to use the special Near-Infra Red absorbing chlorophylls mentioned above. And attention is also given to those algae that employ phycobiliproteins to fill in the “green window”, i.e., the spectral region from 400 – 650 nm, which is not efficiently covered by chlorophyll and carotenoid pigments. Photoinhibition and photoprotection is the subject area of several chapters and one which it is essential to understand a we work towards greater efficiency of algal photosynthesis. A final chapter is devoted to understanding the molecular basis for coral bleaching, a much-neglected area that is essential in trying to come up with solutions to this very worrying phenomenon, caused by global warming and ocean acidification.

This is a book for research scientists, environmentalists, planners in a range of areas including those of marine resources, nutrient control and pollution of water bodies and that growing body of concerned citizens interested in controlling carbon emissions and global warming. Special attention has been given to generating a set of articles that will be read by university students, informed laymen and all those whose wish to understand the rapid changes that have come about in our knowledge of algae over the past decade.