Mi az a fitoplankton? A legtöbb fitoplankton túl kicsi ahhoz, hogy szabad szemmel látható legyen. Azonban elég nagy mennyiségben egyes fajok színes foltokként láthatók a víz felszínén a sejtjeikben található klorofill és a segédpigmentek, például a fikobiliproteinek vagy xantofillok miatt.
Mi az a fitoplankton
A fitoplankton fotoszintetikus mikroszkopikus biotikus organizmus, amely a Föld szinte valamennyi óceánjának és tavajának felső vízrétegében él. Ők a vízben oldott szén-dioxidból szerves vegyületek alkotói – vagyis elindítói a vízi táplálékhálót fenntartó folyamatnak.
Fotószintézis
A fitoplanktonok fotoszintézis útján nyernek energiát, ezért egy óceán, tenger, tó vagy más víztest jól megvilágított felszíni rétegében (az úgynevezett eufotikus zónában) kell élniük. A fitoplankton az összes mennyiség körülbelül felét teszi kifotoszintetikus tevékenység a földön. Az energiának a szénvegyületekben való halmozott rögzítése (elsődleges termelés) az óceáni és sok édesvízi tápláléklánc túlnyomó többségének alapja (a kemoszintézis figyelemre méltó kivétel).
Egyedi fajok
Bár szinte minden fitoplanktonfaj kivételes fotoautotróf, vannak olyanok is, amelyek mitotrófok. Ezek általában nem pigmentált fajok, amelyek valójában heterotrófok (ez utóbbiakat gyakran zooplanktonnak tekintik). A legismertebbek a dinoflagellar nemzetségek, például a Noctiluca és a Dinophysis, amelyek szerves szenet nyernek más élőlények vagy törmelékanyag lenyelésével.
Jelentés
A fitoplankton energiát vesz fel a napból és tápanyagokat a vízből, hogy saját táplálékát állítsa elő. A fotoszintézis során molekuláris oxigén (O2) szabadul fel a vízbe. Becslések szerint a világ oxigénjének körülbelül 50%-a vagy 85%-a a fitoplankton fotoszintéziséből származik. A többit a szárazföldi növények fotoszintézisével állítják elő. Ahhoz, hogy megértsük, mi az a fitoplankton, tisztában kell lennie a természet szempontjából nagy jelentőséggel.
Kapcsolat az ásványokkal
A fitoplankton kritikusan függ az ásványi anyagoktól. Ezek elsősorban olyan makroelemek, mint a nitrát, foszfát vagy kovasav, amelyek elérhetőségét az úgynevezett biológiai pumpa és a mély, tápanyagban gazdag vizek felemelkedése közötti egyensúly határozza meg. Nagy területeken azonbanAz óceánokban, például a déli óceánban, a fitoplanktont is korlátozza a mikrotápanyag vas hiánya. Ez arra késztetett néhány tudóst, hogy a vas műtrágyázását szorgalmazza, mint az ember által termelt szén-dioxid (CO2) légkörben való felhalmozódása elleni küzdelem eszközét.
A tudósok azzal kísérleteztek, hogy vasat (általában sók, például vas-szulfát formájában) adnak a vízhez, hogy ösztönözzék a fitoplankton növekedését és eltávolítsák a légköri CO2-t az óceánba. Az ökoszisztéma kezelésével és a vastrágyázás hatékonyságával kapcsolatos viták azonban lelassították az ilyen kísérleteket.
Változatos
A "fitoplankton" kifejezés a vízi táplálékláncban található összes fotoautotróf mikroorganizmust magában foglalja. Azonban a szárazföldi közösségekkel ellentétben, ahol a legtöbb autotróf növény, a fitoplanktonok változatos csoportot alkotnak, beleértve a protozoon eukarióták, például az eubakteriális és archaebakteriális prokarióták csoportját. A tengeri fitoplanktonnak körülbelül 5000 faja ismert. Még nem világos, hogy ez a sokféleség hogyan fejlődött a korlátozott élelmiszerforrások ellenére.
A fitoplankton legfontosabb csoportjai közé tartoznak a kovamoszatok, a cianobaktériumok és a dinoflagellaták, bár sok más algacsoport is képviselteti magát ebben a rendkívül változatos csoportban. Az egyik csoport, a kokkolitoforidok felelősek (részben) jelentős mennyiségű dimetil-szulfid (DMS) légkörbe való kibocsátásáért. A DMS oxidálódik szulfáttá, amely alacsony aeroszol-részecskék koncentrációjú területeken képeshozzájárulnak a speciális légkondenzációs területek kialakulásához, ami főként a felhőzet és a víz feletti köd növekedéséhez vezet. Ez a tulajdonság a tavi fitoplanktonra is jellemző.
Minden típusú fitoplankton különböző trofikus (azaz táplálék) szintet tart fenn a különböző ökoszisztémákban. Az olyan oligotróf óceáni régiókban, mint a Sargasso-tenger vagy a Csendes-óceán déli része, a leggyakoribb fitoplanktonok a pikoplanktonnak és nanoplanktonnak nevezett kis egysejtű fajok (pikoplanktonoknak és nanoflagellátoknak is nevezik). A fitoplankton főként cianobaktériumokat (Prochlorococcus, Synechococcus) és pikoeukariótákként, például Micromonasként értendő. A termelékenyebb ökoszisztémákban a nagyméretű dinoflagellaták képezik a fitoplankton biomassza alapját.
A víz kémiai összetételére gyakorolt hatás
A huszadik század elején Alfred C. Redfield hasonlóságokat talált a fitoplankton elemi összetétele és az óceán mélyén lévő főbb oldott tápanyagok között. Redfield azt javasolta, hogy az óceánban a szén/nitrogén/foszfor arányát (106:16:1) a fitoplankton igényei szabályozzák, mivel a fitoplankton ezt követően nitrogént és foszfort szabadít fel, miközben remineralizálódik. Ez az úgynevezett "Redfield-arány" a fitoplankton és a tengervíz sztöchiometriájának leírásában alapvető elvvé vált a tengeri ökológia, a biogeokémia és a fitoplankton evolúciójának megértésében. A Redfield együttható azonban nem univerzális érték, és az exogén tápanyagok és mikrobák összetételének változásai miatt eltérhet.az óceánban. A fitoplankton termelése, amint azt az olvasónak már tudnia kell, nemcsak az oxigénszintre van hatással, hanem az óceánvíz kémiai összetételére is.
Biológiai jellemzők
Az egysejtű algákban rejlő dinamikus sztöchiometria azt tükrözi, hogy képesek tápanyagokat raktározni egy belső tartályban, és megváltoztatják az ozmolit összetételét. A különböző sejtösszetevőknek saját egyedi sztöchiometrikus jellemzőik vannak, például az erőforrás- (fény- vagy tápanyag-) adatgyűjtő eszközök, mint például a fehérjék és a klorofill magas nitrogénkoncentrációt, de alacsony foszfortartalmat tartalmaznak. Eközben a genetikai növekedési mechanizmusok, mint például a riboszómális RNS, nagy koncentrációban tartalmaznak nitrogént és foszfort (N és P). A fitoplankton-zooplankton tápláléklánc a kétféle lény közötti különbség ellenére a vízterek ökológiájának alapja az egész bolygón.
Életciklusok
Az erőforrások megoszlása alapján a fitoplankton három életszakaszra osztható: túlélés, virágzás és konszolidáció. A túlélő fitoplankton N:P (nitrogén és foszfor) aránya magas (> 30), és számos erőforrás-gyűjtő mechanizmust tartalmaz a növekedés fenntartása érdekében, amikor az erőforrások szűkösek. A virágzó fitoplankton alacsony N:P arányú (<10), és alkalmazkodott az exponenciális növekedéshez. A konszolidált fitoplanktonok N: P/Redfield aránya hasonló, és viszonylag egyenlő arányban tartalmazzák a növekedési és erőforrás-felhalmozási mechanizmusokat.
Jelen és jövő
A Nature-ben 2010-ben megjelent tanulmány megállapította, hogy a tengeri fitoplanktonok száma jelentősen csökkent a világ óceánjaiban az elmúlt évszázad során. A becslések szerint a felszíni vizek fitoplanktonkoncentrációja 1950 óta körülbelül 40%-kal csökkent, évente körülbelül 1%-kal, valószínűleg az óceánok felmelegedésének hatására. A tanulmány vitákat váltott ki a tudósok körében, és heves vitákhoz vezetett. Egy későbbi, 2014-es tanulmányban a szerzők egy nagy mérési adatbázist használtak, és felülvizsgálták elemzési módszereiket, hogy több publikált kritikát is megválaszoljanak, de hasonlóan zavaró következtetésekre jutottak: a fitoplankton algák száma gyorsan csökken.
