فیتوپلانکتون چیست؟ بیشتر فیتوپلانکتون ها بسیار کوچک هستند که با چشم غیر مسلح دیده نمی شوند. با این حال، در مقادیر کافی، برخی از گونه ها به دلیل محتوای کلروفیل در داخل سلول ها و رنگدانه های کمکی مانند فیکوبیلیپروتئین ها یا زانتوفیل ها به صورت لکه های رنگی روی سطح آب دیده می شوند..
فیتوپلانکتون چیست
فیتوپلانکتون ها موجودات زنده میکروسکوپی فتوسنتزی هستند که در لایه بالایی آب تقریباً تمام اقیانوس ها و دریاچه های روی زمین زندگی می کنند. آنها خالق ترکیبات آلی از دی اکسید کربن محلول در آب هستند - یعنی آغازگر فرآیندی که شبکه غذایی آبزیان را حفظ می کند.
فتوسنتز
فیتوپلانکتون ها از طریق فتوسنتز انرژی به دست می آورند و بنابراین باید در یک لایه سطحی به خوبی روشن (به نام منطقه سرخوشی) اقیانوس، دریا، دریاچه یا سایر بدنه های آبی زندگی کنند. فیتوپلانکتون حدود نیمی از کل را تشکیل می دهدفعالیت فتوسنتزی روی زمین تثبیت انباشته انرژی آن در ترکیبات کربن (تولید اولیه) مبنای اکثر زنجیره های غذایی اقیانوسی و بسیاری از آب شیرین است (شیموسنتز یک استثنا قابل توجه است).
گونه منحصر به فرد
اگرچه تقریباً همه گونه‌های فیتوپلانکتونها فوتواتوتروف‌های استثنایی هستند، برخی از آنها میتوتروف هستند. اینها معمولاً گونه های غیر رنگدانه ای هستند که در واقع هتروتروف هستند (این دومی اغلب زئوپلانکتون در نظر گرفته می شود). شناخته شده ترین آنها جنسهای داینوفلاژلار مانند Noctiluca و Dinophysis هستند که کربن آلی را از طریق بلع موجودات دیگر یا مواد ریز بدست می آورند.
معنا
فیتوپلانکتون ها انرژی خورشید و مواد مغذی را از آب جذب می کنند تا غذای خود را تولید کنند. در طول فتوسنتز، اکسیژن مولکولی (O2) در آب آزاد می شود. تخمین زده می شود که حدود 50٪ یا 85٪ از اکسیژن جهان از فتوسنتز فیتوپلانکتون ها تامین می شود. بقیه از طریق فتوسنتز توسط گیاهان زمینی تولید می شود. برای درک اینکه فیتوپلانکتون چیست، باید از اهمیت بسیار زیاد آن برای طبیعت آگاه باشید.
ارتباط با مواد معدنی
فیتوپلانکتون ها به شدت به مواد معدنی وابسته هستند. اینها عمدتاً درشت مغذی‌هایی مانند نیترات، فسفات یا اسید سیلیسیک هستند که در دسترس بودن آنها با تعادل بین پمپ بیولوژیکی و افزایش آبهای عمیق و غنی از مواد مغذی تعیین می‌شود. با این حال، در مناطق بزرگدر اقیانوس‌هایی مانند اقیانوس جنوبی، فیتوپلانکتونها نیز به دلیل کمبود آهن ریزمغذی محدود شده‌اند. این امر باعث شده است که برخی از دانشمندان از لقاح آهن به عنوان وسیله ای برای مقابله با تجمع دی اکسید کربن تولید شده توسط انسان (CO2) در جو حمایت کنند.
دانشمندان با افزودن آهن (معمولاً به شکل نمک هایی مانند سولفات آهن) به آب برای تشویق رشد فیتوپلانکتون ها و حذف CO2 اتمسفر در اقیانوس آزمایش کرده اند. با این حال، مناقشات بر سر مدیریت اکوسیستم و کارآیی لقاح آهن، چنین آزمایش‌هایی را کند کرده است.
تنوع
اصطلاح "فیتوپلانکتون" همه میکروارگانیسم های فوتواتوتروفیک در زنجیره های غذایی آبزی را پوشش می دهد. با این حال، بر خلاف جوامع زمینی که بیشتر اتوتروف ها گیاهان هستند، فیتوپلانکتون ها گروه متنوعی از جمله یوکاریوت های تک یاخته ای مانند پروکاریوت های یوباکتری و باستانی هستند. حدود 5000 گونه فیتوپلانکتون دریایی شناخته شده است. چگونگی تکامل این تنوع با وجود منابع غذایی محدود هنوز مشخص نیست.
مهمترین گروههای فیتوپلانکتونها شامل دیاتومها، سیانوباکترها و داینوفلاژلها هستند، اگرچه بسیاری از گروههای دیگر جلبکها در این گروه بسیار متنوع هستند. یک گروه، کوکولیتوفوریدها، مسئول (تا حدی) انتشار مقادیر قابل توجهی دی متیل سولفید (DMS) در جو هستند. DMS اکسید می شود و سولفات تشکیل می دهد که در مناطقی با غلظت کم ذرات آئروسل می تواندبه ظهور مناطق خاصی از تراکم هوا کمک می کند، که عمدتا منجر به افزایش ابر و مه روی آب می شود. این خاصیت همچنین مشخصه فیتوپلانکتون دریاچه است.
همه انواع فیتوپلانکتون ها سطوح مختلف تغذیه ای (یعنی غذا) را در اکوسیستم های مختلف حفظ می کنند. در مناطق اقیانوسی الیگوتروف مانند دریای سارگاسو یا اقیانوس آرام جنوبی، رایج ترین فیتوپلانکتون ها گونه های کوچک و تک سلولی به نام های پیکوپلانکتون و نانوپلانکتون (همچنین پیکوفلاژله ها و نانوفلاژله ها نیز نامیده می شوند) هستند. فیتوپلانکتون ها عمدتاً به عنوان سیانوباکترها (پروکلروکوکوس، سینکوکوکوس) و پیکوئوکاریوت هایی مانند میکروموناس شناخته می شوند. در اکوسیستم های مولدتر، داینوفلاژلات های بزرگ اساس زیست توده فیتوپلانکتون هستند.
تاثیر بر ترکیب شیمیایی آب
در اوایل قرن بیستم، آلفرد سی. ردفیلد شباهت هایی بین ترکیب عنصری فیتوپلانکتون و مواد مغذی اصلی محلول در اعماق اقیانوس پیدا کرد. ردفیلد پیشنهاد کرد که نسبت کربن به نیتروژن به فسفر (106:16:1) در اقیانوس توسط نیازهای فیتوپلانکتون کنترل می شود، زیرا فیتوپلانکتون ها متعاقباً نیتروژن و فسفر را هنگام معدنی شدن مجدد آزاد می کنند. این به اصطلاح "نسبت ردفیلد" در توصیف استوکیومتری فیتوپلانکتون و آب دریا به یک اصل اساسی برای درک تکامل اکولوژی دریایی، بیوژئوشیمی و چیستی فیتوپلانکتون تبدیل شده است. با این حال، ضریب ردفیلد یک مقدار جهانی نیست و ممکن است به دلیل تغییر در ترکیب مواد مغذی و میکروب های برون زا از هم جدا شود.در اقیانوس. تولید فیتوپلانکتون، همانطور که خواننده از قبل باید بداند، نه تنها بر سطح اکسیژن، بلکه بر ترکیب شیمیایی آب اقیانوس نیز تأثیر می گذارد.
ویژگی های بیولوژیکی
استوکیومتری دینامیکی ذاتی جلبک های تک سلولی نشان دهنده توانایی آنها برای ذخیره مواد مغذی در یک مخزن داخلی و تغییر ترکیب اسمولیت است. اجزای مختلف سلولی ویژگی‌های استوکیومتری منحصر به فرد خود را دارند، به عنوان مثال، دستگاه‌های جمع‌آوری اطلاعات منابع (نور یا مواد مغذی) مانند پروتئین‌ها و کلروفیل حاوی غلظت بالایی از نیتروژن اما محتوای کم فسفر هستند. در همین حال مکانیسم های رشد ژنتیکی مانند RNA ریبوزومی حاوی غلظت بالایی از نیتروژن و فسفر (به ترتیب N و P) هستند. زنجیره غذایی فیتوپلانکتون - زئوپلانکتون، با وجود تفاوت بین این دو نوع موجود، اساس اکولوژی فضاهای آبی در سراسر سیاره است.
چرخه های زندگی
بر اساس توزیع منابع، فیتوپلانکتون ها به سه مرحله زندگی طبقه بندی می شوند: بقا، گلدهی و تثبیت. فیتوپلانکتون‌های باقی‌مانده دارای نسبت N:P (نیتروژن و فسفر) بالایی هستند (> 30) و دارای مکانیسم‌های جمع‌آوری منابع زیادی برای حفظ رشد در زمانی که منابع کمیاب هستند. فیتوپلانکتون های شکوفه دار نسبت N:P کم (<10) دارند و با رشد نمایی سازگار هستند. فیتوپلانکتون های تلفیقی دارای نسبت N: P به ردفیلد مشابه هستند و دارای نسبت نسبتاً مساوی از مکانیسم های رشد و تجمع منابع هستند.
حال و آینده
مطالعه ای که در سال 2010 در Nature منتشر شد نشان داد که فیتوپلانکتون های دریایی در طول قرن گذشته به طور قابل توجهی در اقیانوس های جهان کاهش یافته است. تخمین زده می‌شود که غلظت فیتوپلانکتونها در آبهای سطحی حدود 40 درصد از سال 1950 به میزان حدود 1 درصد در سال کاهش یافته است، احتمالاً در پاسخ به گرم شدن اقیانوس‌ها. این مطالعه جنجال در میان دانشمندان برانگیخت و به بحث های داغ منجر شد. در مطالعه بعدی در سال 2014، نویسندگان از پایگاه داده بزرگی از اندازه‌گیری‌ها استفاده کردند و روش‌های تجزیه و تحلیل خود را برای رسیدگی به چندین انتقاد منتشر شده تجدید نظر کردند، اما در نهایت به نتایج نگران‌کننده‌ای رسیدند: تعداد جلبک‌های فیتوپلانکتون به سرعت در حال کاهش است.
