Какво е фитопланктон? Повечето фитопланктон са твърде малки, за да се видят с просто око. Въпреки това, в достатъчно големи количества, някои видове могат да се видят като цветни петна по повърхността на водата, поради съдържанието на хлорофил вътре в клетките им и помощни пигменти като фикобилипротеини или ксантофили.
Какво е фитопланктон
Фитопланктонът са фотосинтетични микроскопични биотични организми, които живеят в горния воден слой на почти всички океани и езера на Земята. Те са създателите на органични съединения от въглероден диоксид, разтворен във вода - тоест инициаторите на процеса, който поддържа водната хранителна мрежа.
Фотосинтеза
Фитопланктонът получава енергия чрез фотосинтеза и следователно трябва да живее в добре осветен повърхностен слой (наречен еуфотична зона) на океан, море, езеро или друго водно тяло. Фитопланктонът представлява около половината от всичкифотосинтетична активност на земята. Неговото кумулативно фиксиране на енергия във въглеродни съединения (първично производство) е основата за огромното мнозинство от океанските и много сладководни хранителни вериги (хемосинтезата е забележително изключение).
Уникални видове
Въпреки че почти всички видове фитопланктон са изключителни фотоавтотрофи, има някои, които са митотрофи. Обикновено това са непигментирани видове, които всъщност са хетеротрофни (последните често се считат за зоопланктон). Най-известните са динофлагеларните родове като Noctiluca и Dinophysis, които получават органичен въглерод чрез поглъщане на други организми или детритен материал.
Значение
Фитопланктонът абсорбира енергията от слънцето и хранителните вещества от водата, за да произвежда своя собствена храна. По време на фотосинтезата, молекулният кислород (O2) се отделя във водата. Смята се, че около 50% или 85% от кислорода в света идва от фотосинтезата на фитопланктона. Останалата част се произвежда чрез фотосинтеза от сухоземни растения. За да разберете какво представлява фитопланктонът, трябва да сте наясно с голямото му значение за природата.
Връзка с минерали
Фитопланктонът е критично зависим от минералите. Това са предимно макронутриенти като нитрати, фосфати или силициева киселина, чиято наличност се определя от баланса между така наречената биологична помпа и издигането на дълбоки, богати на хранителни вещества води. Въпреки това, на големи площиВ океани като Южния океан фитопланктонът също е ограничен от липсата на микроелементи желязо. Това накара някои учени да се застъпят за наторяването на желязо като средство за противодействие на натрупването на произведен от човека въглероден диоксид (CO2) в атмосферата.
Учените експериментират с добавяне на желязо (обикновено под формата на соли като железен сулфат) към водата, за да насърчат растежа на фитопланктона и да отстранят атмосферния CO2 в океана. Въпреки това, споровете относно управлението на екосистемите и ефективността на торенето с желязо забавиха подобни експерименти.
Разнообразие
Терминът "фитопланктон" обхваща всички фотоавтотрофни микроорганизми във водните хранителни вериги. Въпреки това, за разлика от земните общности, където повечето автотрофи са растения, фитопланктонът е разнообразна група, включително протозойни еукариоти като еубактериални и архебактериални прокариоти. Известни са около 5000 вида морски фитопланктон. Все още не е ясно как това разнообразие се е развило въпреки ограничените хранителни ресурси.
Най-важните групи фитопланктон включват диатоми, цианобактерии и динофлагелати, въпреки че много други групи водорасли са представени в тази изключително разнообразна група. Една група, коколитофоридите, са отговорни (отчасти) за освобождаването на значителни количества диметилсулфид (DMS) в атмосферата. DMS се окислява, за да образува сулфат, който в зони с ниска концентрация на аерозолни частици можедопринасят за появата на специални зони на въздушна кондензация, което води главно до увеличаване на облачността и мъглата над водата. Това свойство е характерно и за езерния фитопланктон.
Всички видове фитопланктон поддържат различни трофични (т.е. хранителни) нива в различните екосистеми. В олиготрофни океански региони като Саргасово море или Южния Тихи океан, най-разпространеният фитопланктон са малки, едноклетъчни видове, наречени пикопланктон и нанопланктон (наричани още пикофлагелати и нанофлагелати). Фитопланктонът се разбира главно като цианобактерии (Prochlorococcus, Synechococcus) и пикоеукариоти като Micromonas. В по-продуктивните екосистеми големите динофлагелати са в основата на биомасата на фитопланктона.
Влияние върху химическия състав на водата
В началото на двадесети век Алфред С. Редфийлд открива прилики между елементарния състав на фитопланктона и основните разтворени хранителни вещества в дълбокия океан. Редфийлд предполага, че съотношението на въглерод към азот към фосфор (106:16:1) в океана се контролира от нуждите на фитопланктона, тъй като фитопланктонът впоследствие освобождава азот и фосфор, докато се реминерализират. Това така наречено "коефициент на Редфийлд" при описанието на стехиометрията на фитопланктона и морската вода се превърна в основен принцип за разбиране на еволюцията на морската екология, биогеохимията и какво представлява фитопланктонът. Коефициентът на Редфийлд обаче не е универсална стойност и може да се различава поради промени в състава на екзогенни хранителни вещества и микроби.в океана. Производството на фитопланктон, както читателят вече трябва да разбере, влияе не само върху нивото на кислород, но и върху химическия състав на океанската вода.
Биологични характеристики
Динамичната стехиометрия, присъща на едноклетъчните водорасли, отразява способността им да съхраняват хранителни вещества във вътрешен резервоар и да променят състава на осмолита. Различните клетъчни компоненти имат свои собствени уникални стехиометрични характеристики, например устройствата за събиране на данни за ресурси (светлини или хранителни вещества), като протеини и хлорофил, съдържат висока концентрация на азот, но ниско съдържание на фосфор. Междувременно генетичните механизми на растеж като рибозомната РНК съдържат високи концентрации на азот и фосфор (съответно N и P). Хранителната верига фитопланктон-зоопланктон, въпреки разликата между тези два вида същества, е в основата на екологията на водните пространства на цялата планета.
Жизнени цикли
Въз основа на разпределението на ресурсите, фитопланктонът се класифицира в три етапа на живот: оцеляване, цъфтеж и консолидация. Оцелелият фитопланктон има високо съотношение N:P (азот и фосфор) (> 30) и съдържа много механизми за събиране на ресурси за поддържане на растежа, когато ресурсите са оскъдни. Цъфтящият фитопланктон има ниско съотношение N:P (<10) и е адаптиран към експоненциален растеж. Консолидираният фитопланктон има подобно съотношение N: P към Redfield и съдържа относително еднакво съотношение на механизмите за растеж и натрупване на ресурси.
Настояще и бъдеще
Проучване, публикувано в Nature през 2010 г., установи, че морският фитопланктон е намалял значително в световните океани през последния век. Смята се, че концентрациите на фитопланктона в повърхностните води са намалели с около 40% от 1950 г. със скорост от около 1% годишно, вероятно в отговор на затоплянето на океана. Изследването предизвика полемика сред учените и доведе до разгорещени дебати. В следващо проучване от 2014 г. авторите използваха голяма база данни от измервания и преразгледаха методите си за анализ, за да отговорят на няколко публикувани критики, но в крайна сметка стигнаха до подобни обезпокоителни заключения: броят на водораслите на фитопланктона бързо намалява.
