Co to jest fitoplankton? Większość fitoplanktonu jest zbyt mała, aby można je było zobaczyć gołym okiem. Jednak w wystarczająco dużych ilościach niektóre gatunki mogą być widoczne jako kolorowe plamy na powierzchni wody, ze względu na zawartość chlorofilu w ich komórkach i pomocniczych barwników, takich jak fikobiliproteiny lub ksantofile.
Co to jest fitoplankton
Fitoplankton to fotosyntetyczne mikroskopijne organizmy biotyczne, które żyją w górnej warstwie wody prawie wszystkich oceanów i jezior na Ziemi. Są twórcami związków organicznych z rozpuszczonego w wodzie dwutlenku węgla – czyli inicjatorami procesu podtrzymującego wodną sieć pokarmową.
Fotosynteza
Fitoplankton pozyskuje energię poprzez fotosyntezę i dlatego musi żyć w dobrze oświetlonej warstwie powierzchniowej (zwanej strefą eufotyczną) oceanu, morza, jeziora lub innego akwenu. Około połowę stanowi fitoplanktonaktywność fotosyntezy na Ziemi. Jego skumulowane wiązanie energii w związkach węgla (produkcja pierwotna) jest podstawą ogromnej większości oceanicznych i wielu słodkowodnych łańcuchów pokarmowych (chemosynteza jest godnym uwagi wyjątkiem).
Unikalne gatunki
Chociaż prawie wszystkie gatunki fitoplanktonu są wyjątkowymi fotoautotrofami, niektóre są mitotrofami. Są to zazwyczaj gatunki bez pigmentu, które w rzeczywistości są heterotroficzne (te ostatnie są często uważane za zooplankton). Najbardziej znane są rodzaje wiciowców, takie jak Noctiluca i Dinophysis, które pozyskują węgiel organiczny poprzez spożywanie innych organizmów lub materiału detrytycznego.
Znaczenie
Fitoplankton absorbuje energię słoneczną i składniki odżywcze z wody do produkcji własnego pożywienia. Podczas fotosyntezy do wody uwalniany jest tlen cząsteczkowy (O2). Szacuje się, że około 50% lub 85% tlenu na świecie pochodzi z fotosyntezy fitoplanktonu. Reszta jest produkowana przez fotosyntezę roślin lądowych. Aby zrozumieć, czym jest fitoplankton, musisz zdawać sobie sprawę z jego ogromnego znaczenia dla przyrody.
Związek z minerałami
Fitoplankton jest krytycznie zależny od minerałów. Są to przede wszystkim makroelementy, takie jak azotany, fosforany czy kwas krzemowy, których dostępność determinowana jest równowagą pomiędzy tzw. Jednak na dużych obszarachW oceanach, takich jak Ocean Południowy, fitoplankton jest również ograniczony przez brak mikroelementów w postaci żelaza. Skłoniło to niektórych naukowców do popierania nawożenia żelazem jako środka przeciwdziałającego gromadzeniu się w atmosferze dwutlenku węgla (CO2) produkowanego przez człowieka.
Naukowcy eksperymentowali z dodawaniem żelaza (zwykle w postaci soli, takich jak siarczan żelazawy) do wody, aby pobudzić wzrost fitoplanktonu i usunąć atmosferyczny CO2 do oceanu. Jednak spory dotyczące zarządzania ekosystemem i wydajnością nawożenia żelazem spowolniły takie eksperymenty.
Odmiana
Termin „fitoplankton” obejmuje wszystkie fotoautotroficzne mikroorganizmy w wodnych łańcuchach pokarmowych. Jednak w przeciwieństwie do społeczności lądowych, w których większość autotrofów to rośliny, fitoplankton to zróżnicowana grupa obejmująca pierwotniaki eukariotyczne, takie jak prokariota eubakterii i archebakterii. Istnieje około 5000 znanych gatunków fitoplanktonu morskiego. Jak ta różnorodność ewoluowała pomimo ograniczonych zasobów żywności, nie jest jeszcze jasne.
Najważniejsze grupy fitoplanktonu obejmują okrzemki, sinice i bruzdnice, chociaż wiele innych grup alg jest reprezentowanych w tej bardzo zróżnicowanej grupie. Jedna grupa, kokolitoforydy, jest odpowiedzialna (częściowo) za uwalnianie znacznych ilości siarczku dimetylu (DMS) do atmosfery. DMS utlenia się do siarczanu, który w obszarach o niskim stężeniu cząstek aerozolu możeprzyczyniają się do powstawania specjalnych obszarów kondensacji powietrza, co głównie prowadzi do wzrostu zachmurzenia i mgły nad wodą. Ta właściwość jest również charakterystyczna dla fitoplanktonu jeziornego.
Wszystkie rodzaje fitoplanktonu utrzymują różne poziomy troficzne (tj. pożywienie) w różnych ekosystemach. W oligotroficznych regionach oceanicznych, takich jak Morze Sargassowe lub Południowy Pacyfik, najczęściej występującym fitoplanktonem są małe, jednokomórkowe gatunki zwane pikoplanktonem i nanoplanktonem (zwane również pikoflagellatami i nanowicicami). Fitoplankton rozumiany jest głównie jako cyjanobakterie (Prochlorococcus, Synechococcus) i pikoeukarionty, takie jak Micromonas. W bardziej produktywnych ekosystemach duże bruzdnice stanowią podstawę biomasy fitoplanktonu.
Wpływ na skład chemiczny wody
Na początku XX wieku Alfred C. Redfield odkrył podobieństwa między składem pierwiastkowym fitoplanktonu a głównymi składnikami odżywczymi rozpuszczonymi w głębokich oceanach. Redfield zasugerował, że stosunek węgla do azotu do fosforu (106:16:1) w oceanie jest kontrolowany przez zapotrzebowanie fitoplanktonu, ponieważ fitoplankton następnie uwalnia azot i fosfor podczas remineralizacji. Ten tak zwany „stosunek Redfielda” w opisie stechiometrii fitoplanktonu i wody morskiej stał się fundamentalną zasadą zrozumienia ewolucji ekologii morskiej, biogeochemii i tego, czym jest fitoplankton. Jednak współczynnik Redfielda nie jest wartością uniwersalną i może się różnić ze względu na zmiany w składzie egzogennych składników pokarmowych i drobnoustrojów.w oceanie. Produkcja fitoplanktonu, jak czytelnik powinien już zrozumieć, wpływa nie tylko na poziom tlenu, ale także na skład chemiczny wody oceanicznej.
Cechy biologiczne
Dynamiczna stechiometria charakterystyczna dla jednokomórkowych alg odzwierciedla ich zdolność do przechowywania składników odżywczych w wewnętrznym zbiorniku i zmiany składu osmolitu. Różne składniki komórkowe mają swoje własne unikalne cechy stechiometryczne, na przykład urządzenia do gromadzenia danych o zasobach (światło lub składniki odżywcze), takie jak białka i chlorofil, zawierają wysokie stężenie azotu, ale niską zawartość fosforu. Tymczasem genetyczne mechanizmy wzrostu, takie jak rybosomalne RNA, zawierają wysokie stężenia azotu i fosforu (odpowiednio N i P). Łańcuch pokarmowy fitoplankton-zooplankton, pomimo różnicy między tymi dwoma typami stworzeń, jest podstawą ekologii przestrzeni wodnych na całej planecie.
Cykle życia
Na podstawie rozmieszczenia zasobów fitoplankton dzieli się na trzy etapy życia: przeżycie, kwitnienie i konsolidację. Fitoplankton, który przeżył, ma wysoki stosunek N:P (azot i fosfor) (> 30) i zawiera wiele mechanizmów gromadzenia zasobów, które podtrzymują wzrost, gdy zasoby są ograniczone. Kwitnący fitoplankton ma niski stosunek N:P (<10) i jest przystosowany do wzrostu wykładniczego. Skonsolidowany fitoplankton ma podobny stosunek N:P do Redfield i zawiera względnie równy stosunek mechanizmów wzrostu i akumulacji zasobów.
Obecność i przyszłość
Badanie opublikowane w Nature w 2010 r. wykazało, że w ciągu ostatniego stulecia w oceanach na świecie znacznie spadł fitoplankton. Szacuje się, że stężenie fitoplanktonu w wodach powierzchniowych zmniejszyło się o około 40% od 1950 r. w tempie około 1% rocznie, prawdopodobnie w odpowiedzi na ocieplenie oceanu. Badanie wywołało kontrowersje wśród naukowców i wywołało gorące debaty. W kolejnym badaniu z 2014 r. autorzy wykorzystali dużą bazę danych pomiarów i zrewidowali swoje metody analizy, aby odpowiedzieć na kilka opublikowanych uwag krytycznych, ale doszli do podobnie niepokojących wniosków: liczba glonów fitoplanktonu gwałtownie spada.
