Kas yra fitoplanktonas? Dauguma fitoplanktono yra per maži, kad juos būtų galima pamatyti plika akimi. Tačiau esant pakankamai dideliam kiekiui, kai kurios rūšys gali būti matomos kaip spalvotos dėmės vandens paviršiuje, nes jų ląstelėse yra chlorofilo ir pagalbinių pigmentų, tokių kaip fikobiliproteinai ar ksantofilai.
Kas yra fitoplanktonas
Fitoplanktonas yra fotosintetiniai mikroskopiniai biotiniai organizmai, gyvenantys beveik visų Žemės vandenynų ir ežerų viršutiniame vandens sluoksnyje. Jie yra organinių junginių iš vandenyje ištirpusio anglies dioksido kūrėjai – tai yra proceso, palaikančio vandens maisto tinklą, iniciatoriai.
Fotosintezė
Fitoplanktonas energiją gauna fotosintezės būdu, todėl turi gyventi gerai apšviestame vandenyno, jūros, ežero ar kito vandens telkinio paviršiniame sluoksnyje (vadinamame eufotine zona). Fitoplanktonas sudaro apie pusę visofotosintezės veikla žemėje. Jo kaupiamasis energijos fiksavimas anglies junginiuose (pirminė gamyba) yra daugumos vandenynų ir daugelio gėlavandenių maisto grandinių pagrindas (chemosintezė yra išskirtinė išimtis).
Unikalios rūšys
Nors beveik visos fitoplanktono rūšys yra išskirtiniai fotoautotrofai, kai kurios yra mitotrofai. Paprastai tai yra nepigmentinės rūšys, kurios iš tikrųjų yra heterotrofinės (pastarosios dažnai laikomos zooplanktonu). Žinomiausios yra dinoflagelių gentys, tokios kaip Noctiluca ir Dinophysis, kurios organinę anglį gauna prarydamos kitus organizmus arba nuolaužas.
Reikšmė
Fitoplanktonas sugeria energiją iš saulės ir maistines medžiagas iš vandens, kad galėtų gaminti maistą. Fotosintezės metu į vandenį išsiskiria molekulinis deguonis (O2). Apskaičiuota, kad apie 50 % arba 85 % pasaulio deguonies gaunama fitoplanktono fotosintezės būdu. Likusią dalį gamina sausumos augalų fotosintezė. Norėdami suprasti, kas yra fitoplanktonas, turite žinoti jo didelę reikšmę gamtai.
Santykis su mineralais
Fitoplanktonas yra labai priklausomas nuo mineralų. Tai visų pirma makroelementai, tokie kaip nitratas, fosfatas ar silicio rūgštis, kurių prieinamumą lemia pusiausvyra tarp vadinamojo biologinio siurblio ir gilių, maistinių medžiagų turtingų vandenų pakilimo. Tačiau dideliuose plotuoseVandenynuose, tokiuose kaip pietinis vandenynas, fitoplanktoną taip pat riboja mikroelementų geležies trūkumas. Dėl to kai kurie mokslininkai pasisako už tręšimą geležimi kaip priemonę, neleidžiančią atmosferoje kauptis žmogaus gaminamam anglies dioksidui (CO2).
Mokslininkai eksperimentavo į vandenį įpildami geležies (dažniausiai druskų, pvz., geležies sulfato) pavidalu, kad paskatintų fitoplanktono augimą ir pašalintų atmosferos CO2 į vandenyną. Tačiau ginčai dėl ekosistemų valdymo ir geležies tręšimo efektyvumo pristabdė tokius eksperimentus.
Įvairovė
Sąvoka „fitoplanktonas“apima visus fotoautotrofinius mikroorganizmus vandens mitybos grandinėse. Tačiau, skirtingai nuo sausumos bendruomenių, kuriose dauguma autotrofų yra augalai, fitoplanktonas yra įvairi grupė, įskaitant pirmuonius eukariotus, tokius kaip eubakteriniai ir archebakteriniai prokariotai. Yra žinoma apie 5000 jūrinio fitoplanktono rūšių. Kaip ši įvairovė išsivystė nepaisant ribotų maisto išteklių, dar neaišku.
Svarbiausios fitoplanktono grupės yra diatomės, cianobakterijos ir dinoflagellatai, nors šioje labai įvairioje grupėje yra ir daug kitų dumblių grupių. Viena grupė, kokolitoforidai, yra atsakinga (iš dalies) už didelio dimetilsulfido (DMS) išmetimą į atmosferą. DMS oksiduojasi ir susidaro sulfatas, kuris mažos aerozolio dalelių koncentracijos vietose galiprisideda prie ypatingų oro kondensacijos zonų atsiradimo, o tai daugiausia lemia debesuotumą ir rūką virš vandens. Ši savybė būdinga ir ežero fitoplanktonui.
Visų tipų fitoplanktonas skirtingose ekosistemose išlaiko skirtingą trofinį (t. y. maisto) lygį. Oligotrofiniuose okeaniniuose regionuose, tokiuose kaip Sargaso jūra arba Ramiojo vandenyno pietuose, labiausiai paplitę fitoplanktonai yra mažos vienaląstės rūšys, vadinamos pikoplanktonu ir nanoplanktonu (taip pat vadinami pikoflagelatais ir nanoflagelatais). Fitoplanktonas daugiausia suprantamas kaip cianobakterijos (Prochlorococcus, Synechococcus) ir pikoeukariotai, tokie kaip Micromonas. Produktyvesnėse ekosistemose fitoplanktono biomasės pagrindas yra dideli dinoflagellatai.
Įtaka vandens cheminei sudėčiai
Dvidešimtojo amžiaus pradžioje Alfredas C. Redfieldas aptiko panašumų tarp elementinės fitoplanktono sudėties ir pagrindinių vandenyno gelmių ištirpusių maistinių medžiagų. Redfieldas teigė, kad anglies, azoto ir fosforo santykį (106:16:1) vandenyne kontroliuoja fitoplanktono poreikiai, nes vėliau fitoplanktonas išskiria azotą ir fosforą remineralizuodamas. Šis vadinamasis „Redfield“koeficientas, apibūdinantis fitoplanktono ir jūros vandens stechiometriją, tapo pagrindiniu principu, leidžiančiu suprasti jūrų ekologijos, biogeochemijos raidą ir tai, kas yra fitoplanktonas. Tačiau Redfieldo koeficientas nėra universali reikšmė ir gali skirtis dėl išorinių maistinių medžiagų ir mikrobų sudėties pokyčių.vandenyne. Fitoplanktono gamyba, kaip skaitytojas jau turėtų suprasti, turi įtakos ne tik deguonies lygiui, bet ir vandenyno vandens cheminei sudėčiai.
Biologinės savybės
Dinaminė stechiometrija, būdinga vienaląsčiams dumbliams, atspindi jų gebėjimą kaupti maistines medžiagas vidiniame rezervuare ir pakeisti osmolito sudėtį. Skirtingi ląstelių komponentai turi savo unikalias stechiometrines charakteristikas, pavyzdžiui, išteklių (šviesos ar maistinių medžiagų) duomenų rinkimo įrenginiuose, tokiuose kaip b altymai ir chlorofilas, yra didelė azoto koncentracija, bet mažas fosforo kiekis. Tuo tarpu genetiniuose augimo mechanizmuose, tokiuose kaip ribosominė RNR, yra didelė azoto ir fosforo koncentracija (atitinkamai N ir P). Fitoplanktono-zooplanktono mitybos grandinė, nepaisant šių dviejų rūšių būtybių skirtumo, yra visos planetos vandens erdvių ekologijos pagrindas.
Gyvenimo ciklai
Remiantis išteklių pasiskirstymu, fitoplanktonas skirstomas į tris gyvenimo etapus: išlikimą, žydėjimą ir konsolidaciją. Išlikęs fitoplanktonas turi aukštą N:P (azoto ir fosforo) santykį (> 30) ir turi daug išteklių rinkimo mechanizmų, padedančių palaikyti augimą, kai išteklių trūksta. Žydintis fitoplanktonas turi mažą N:P santykį (<10) ir yra prisitaikęs prie eksponentinio augimo. Konsoliduoto fitoplanktono N: P ir Redfieldo santykis yra panašus ir augimo bei išteklių kaupimo mechanizmų santykis yra gana vienodas.
Dabartis ir ateitis
2010 m. Nature paskelbtame tyrime nustatyta, kad jūrų fitoplanktono kiekis pasaulio vandenynuose per pastarąjį šimtmetį labai sumažėjo. Apskaičiuota, kad fitoplanktono koncentracija paviršiniuose vandenyse nuo 1950 m. sumažėjo maždaug 40 % maždaug 1 % per metus, galbūt dėl vandenyno atšilimo. Tyrimas sukėlė ginčus tarp mokslininkų ir sukėlė karštas diskusijas. Vėlesniame 2014 m. tyrime autoriai naudojo didelę matavimų duomenų bazę ir peržiūrėjo savo analizės metodus, kad atsižvelgtų į keletą paskelbtų kritikų, tačiau priėjo prie panašių nerimą keliančių išvadų: fitoplanktono dumblių skaičius sparčiai mažėja.
