Ce este fitoplanctonul? Majoritatea fitoplanctonului sunt prea mici pentru a fi văzute cu ochiul liber. Cu toate acestea, în cantități suficient de mari, unele specii pot fi văzute ca pete colorate la suprafața apei, datorită conținutului de clorofilă din interiorul celulelor și pigmenților auxiliari precum ficobiliproteinele sau xantofilele.
Ce este fitoplanctonul
Fitoplanctonul sunt organisme biotice microscopice fotosintetice care trăiesc în stratul de apă superior al aproape tuturor oceanelor și lacurilor de pe Pământ. Ei sunt creatorii compușilor organici din dioxidul de carbon dizolvat în apă - adică inițiatorii procesului de menținere a rețelei trofice acvatice.
fotosinteză
Fitoplanctonul obține energie prin fotosinteză și, prin urmare, trebuie să trăiască într-un strat de suprafață bine luminat (numit zonă eufotică) al unui ocean, mare, lac sau alt corp de apă. Fitoplanctonul reprezintă aproximativ jumătate din totalactivitatea fotosintetică pe pământ. Fixarea sa cumulativă a energiei în compușii de carbon (producția primară) este baza pentru marea majoritate a lanțurilor trofice oceanice și a multor lanțuri trofice de apă dulce (chimiosinteza fiind o excepție notabilă).
Specie unică
Deși aproape toate speciile de fitoplancton sunt fotoautotrofe excepționale, există unele care sunt mitotrofe. Acestea sunt de obicei specii nepigmentate care sunt de fapt heterotrofe (acestea din urmă sunt adesea considerate zooplancton). Cele mai cunoscute sunt genurile dinoflagelare precum Noctiluca și Dinophysis, care obțin carbon organic prin ingerarea altor organisme sau a materialului detritic.
Semnificat
Fitoplanctonul absorb energia de la soare și nutrienții din apă pentru a-și produce propria hrană. În timpul fotosintezei, oxigenul molecular (O2) este eliberat în apă. Se estimează că aproximativ 50% sau 85% din oxigenul lumii provine din fotosinteza fitoplanctonului. Restul este produs prin fotosinteză de către plante terestre. Pentru a înțelege ce este fitoplanctonul, trebuie să fii conștient de marea importanță a acestuia pentru natură.
Relația cu mineralele
Fitoplanctonul depinde în mod critic de minerale. Aceștia sunt în primul rând macronutrienți precum nitratul, fosfatul sau acidul silicic, a căror disponibilitate este determinată de echilibrul dintre așa-numita pompă biologică și creșterea apelor adânci, bogate în nutrienți. Cu toate acestea, în zone mariÎn oceane precum Oceanul de Sud, fitoplanctonul este, de asemenea, limitat de lipsa fierului cu micronutrienți. Acest lucru i-a determinat pe unii oameni de știință să susțină fertilizarea fierului ca mijloc de contracarare a acumulării de dioxid de carbon (CO2) produs de om în atmosferă.
Oamenii de știință au experimentat adăugarea de fier (de obicei sub formă de săruri, cum ar fi sulfatul feros) în apă pentru a încuraja creșterea fitoplanctonului și pentru a elimina CO2 din atmosferă în ocean. Cu toate acestea, disputele legate de managementul ecosistemului și eficiența fertilizării cu fier au încetinit astfel de experimente.
Varietate
Termenul „fitoplancton” acoperă toate microorganismele fotoautotrofe din lanțurile trofice acvatice. Cu toate acestea, spre deosebire de comunitățile terestre în care majoritatea autotrofelor sunt plante, fitoplanctonul este un grup divers, inclusiv eucariote protozoare, cum ar fi procariotele eubacteriene și arheobacteriene. Există aproximativ 5.000 de specii cunoscute de fitoplancton marin. Cum a evoluat această diversitate în ciuda resurselor alimentare limitate nu este încă clar.
Cele mai importante grupuri de fitoplancton includ diatomeele, cianobacteriile și dinoflagelatele, deși multe alte grupuri de alge sunt reprezentate în acest grup foarte divers. Un grup, cocolitoforidele, sunt responsabile (parțial) pentru eliberarea unor cantități semnificative de sulfură de dimetil (DMS) în atmosferă. DMS se oxidează pentru a forma sulfat, care în zonele cu concentrație scăzută de particule de aerosoli poatecontribuie la apariția unor zone speciale de condensare a aerului, ceea ce duce, în principal, la creșterea înnorării și a ceaței deasupra apei. Această proprietate este, de asemenea, caracteristică fitoplanctonului lacului.
Toate tipurile de fitoplancton mențin niveluri trofice diferite (adică alimente) în diferite ecosisteme. În regiunile oceanice oligotrofe precum Marea Sargasilor sau Oceanul Pacific de Sud, cele mai comune fitoplancton sunt speciile mici, unicelulare, numite picoplancton și nanoplancton (numite și picoflagelate și nanoflagelate). Fitoplanctonul este înțeles în principal ca cianobacterii (Prochlorococcus, Synechococcus) și picoeucariote precum Micromonas. În ecosistemele mai productive, dinoflagelatele mari stau la baza biomasei fitoplanctonului.
Influența asupra compoziției chimice a apei
La începutul secolului al XX-lea, Alfred C. Redfield a găsit asemănări între compoziția elementară a fitoplanctonului și substanțele nutritive majore dizolvate în oceanul adânc. Redfield a sugerat că raportul dintre carbon și azot și fosfor (106:16:1) în ocean este controlat de cerințele fitoplanctonului, deoarece fitoplanctonul eliberează ulterior azot și fosfor pe măsură ce se remineralizează. Acest așa-numit „raport Redfield” în descrierea stoichiometriei fitoplanctonului și apei de mare a devenit un principiu fundamental pentru înțelegerea evoluției ecologiei marine, biogeochimiei și a ceea ce sunt fitoplanctonul. Cu toate acestea, coeficientul Redfield nu este o valoare universală și poate diverge din cauza modificărilor în compoziția nutrienților și microbilor exogeni.in ocean. Producția de fitoplancton, așa cum cititorul ar trebui să înțeleagă deja, afectează nu numai nivelul de oxigen, ci și compoziția chimică a apei oceanului.
Caracteristici biologice
Steichiometria dinamică inerentă algelor unicelulare reflectă capacitatea acestora de a stoca nutrienți într-un rezervor intern și de a modifica compoziția osmolitului. Diferitele componente celulare au propriile lor caracteristici stoichiometrice unice, de exemplu, dispozitivele de colectare a datelor de resurse (lumină sau nutrienți), cum ar fi proteinele și clorofila, conțin o concentrație mare de azot, dar un conținut scăzut de fosfor. Între timp, mecanismele de creștere genetică, cum ar fi ARN-ul ribozomal, conțin concentrații mari de azot și fosfor (N și, respectiv, P). Lanțul trofic fitoplancton-zooplancton, în ciuda diferenței dintre aceste două tipuri de creaturi, stă la baza ecologiei spațiilor de apă din întreaga planetă.
Ciccuri de viață
Pe baza distribuției resurselor, fitoplanctonul este clasificat în trei etape de viață: supraviețuire, înflorire și consolidare. Fitoplanctonul supraviețuitor are un raport mare N:P (azot și fosfor) (> 30) și conține multe mecanisme de colectare a resurselor pentru a susține creșterea atunci când resursele sunt limitate. Fitoplanctonul înflorit are un raport N:P scăzut (<10) și este adaptat la creșterea exponențială. Fitoplanctonul consolidat are un raport N:P similar cu Redfield și conține un raport relativ egal de mecanisme de creștere și acumulare de resurse.
Prezent și viitor
Un studiu publicat în Nature în 2010 a constatat că fitoplanctonul marin a scăzut substanțial în oceanele lumii în ultimul secol. Se estimează că concentrațiile de fitoplancton din apele de suprafață au scăzut cu aproximativ 40% din 1950 la o rată de aproximativ 1% pe an, posibil ca răspuns la încălzirea oceanelor. Studiul a stârnit controverse în rândul oamenilor de știință și a dus la dezbateri aprinse. Într-un studiu ulterior din 2014, autorii au folosit o bază de date mare de măsurători și și-au revizuit metodele de analiză pentru a aborda mai multe critici publicate, dar au ajuns la concluzii la fel de tulburătoare: numărul algelor fitoplanctonului este în scădere rapidă.
