Что такое фитопланктон океана

Что такое фитопланктон: понятие, виды, распространение и среда обитания

Что такое фитопланктон? Большинство представителей фитопланктона слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Однако в достаточно высоких количествах некоторые разновидности могут быть заметны как цветные пятна на поверхности воды, из-за содержания хлорофилла внутри их клеток и вспомогательных пигментов, таких как фикобилипротеины или ксантофиллы.

Что такое фитопланктон

Фитопланктон представляет собой фотосинтезирующие микроскопические биотические организмы, обитающие в верхнем слое воды почти всех океанов и озер на Земле. Они являются создателями органических соединений из двуокиси углерода, растворенных в воде — т. е. инициаторами процесса, который поддерживает водную пищевую сеть.

Фотосинтез

Фитопланктон получает энергию в процессе фотосинтеза и поэтому должен жить в хорошо освещенном поверхностном слое (называемом эвфотической зоной) океана, моря, озера или другого водоема. Фитопланктон составляет около половины всей фотосинтетической активности на Земле. Его кумулятивная фиксация энергии в соединениях углерода (первичное производство) является основой для подавляющего большинства океанических и многих пресноводных пищевых цепей (заметным исключением является хемосинтез).

Уникальные виды

Хотя почти все виды фитопланктона — исключительные фотоавтотрофы, есть некоторые из них — митотрофы. Обычно это непигментированные виды, которые на самом деле являются гетеротрофными (последние часто рассматриваются как зоопланктон). Наиболее известны динофлагеллярные роды, такие как Noctiluca и Dinophysis, которые получают органический углерод путем проглатывания других организмов или детритового материала.

Значение

Фитопланктон поглощает энергию солнца и питательные вещества из воды для производства собственной пищи. В процессе фотосинтеза в воду выделяется молекулярный кислород (O2). По оценкам, около 50 % или 85 % кислорода в мире образуется при фотосинтезе фитопланктона. Остальное производится путем фотосинтеза сухопутными растениями. Чтобы понять, что такое фитопланктон, необходимо осознавать его огромное значение для природы.

Связь с минералами

Фитопланктон в решающей степени зависит от минералов. Это прежде всего макроэлементы, такие как нитрат, фосфат или кремниевая кислота, доступность которых определяется балансом между так называемым биологическим насосом и подъемом глубоких, богатых питательными веществами вод. Однако в больших районах Мирового океана, таких как Южный океан, фитопланктон также ограничен отсутствием микронутриентного железа. Это привело к тому, что некоторые ученые выступали за оплодотворение железа, как средства противодействия накоплению углекислого газа (CO2), произведенного человеком в атмосфере.

Учеными проводились эксперименты по добавлению в воду железа (обычно в виде солей, таких как сульфат железа), чтобы способствовать росту фитопланктона и вывести атмосферный CO2 в океан. Однако споры об управлении экосистемой и эффективности внесения удобрений в железе замедлили такие эксперименты.

Разнообразие

Термин «фитопланктон» охватывает все фотоавтотрофные микроорганизмы в водных пищевых цепях. Однако, в отличие от земных сообществ, где большинство автотрофов являются растениями, фитопланктон представляет собой разнообразную группу, включающую простейших эукариот, таких как эубактериальные и архаэбактериальные прокариоты. Существует около 5000 известных видов морского фитопланктона. Как это разнообразие развивалось, несмотря на ограниченные пищевые ресурсы, пока неясно.

Наиболее важные группы фитопланктона включают в себя диатомовые водоросли, цианобактерии и динофлагелляты, хотя в этой крайне разнообразной группе представлены и многие другие группы водорослей. Одна группа, coccolithophorids, ответственна (частично) за выделение значительных количеств диметилсульфида (DMS) в атмосферу. DMS окисляется с образованием сульфата, который в районах с низкой концентрацией аэрозольных частиц может способствовать возникновению особых областей конденсации воздуха, что в основном приводит к увеличению облачности и тумана над водой. Это свойство также характерно для фитопланктона озер.

Все типы фитопланктона поддерживают различные трофические (т. е. пищевые) уровни в разных экосистемах. В олиготрофных океанических районах, таких как Саргассово море или Южный Тихий океан, среди фитопланктона чаще всего встречаются одноклеточные небольшого размера, называемые пикопланктоном и нанопланктоном (также называемые пикофлагеллатами и нанофлагеллятами). В основном под фитопланктоном понимают цианобактерий (Prochlorococcus, Synechococcus) и пикоэукариотов, таких как как Micromonas. В более продуктивных экосистемах крупные динофлагелляты являются основой биомассы фитопланктона.

Влияние на химический состав воды

В начале двадцатого века Альфред К. Редфилд нашел сходство элементарного состава фитопланктона с основными растворенными питательными веществами в глубоком океане. Редфилд предположил, что отношение углерода к азоту к фосфору (106 : 16 :1) в океане контролируется потребностями фитопланктона, так как фитопланктон впоследствии выделяет азот и фосфор, поскольку они реминерализуются. Это так называемое «соотношение Редфилда» при описании стехиометрии фитопланктона и морской воды стало фундаментальным принципом для понимания эволюции морской экологии, биогеохимии, а также того, что такое фитопланктон. Однако коэффициент Редфилда не является универсальной величиной и может расходиться из-за изменений в составе экзогенных питательных веществ и микробов в океане. Продукция фитопланктона, как уже должно быть, понял читатель, влияет не только на уровень кислорода, но и на химический состав океанической воды.

Биологические особенности

Динамическая стехиометрия, свойственная одноклеточным водорослям, отражает их способность хранить питательные вещества во внутреннем резервуаре и изменять состав осмолита. Различные клеточные компоненты имеют свои уникальные стехиометрические характеристики, например, ресурсные (легкие или питательные) устройства для сбора данных, такие как белки и хлорофилл, содержат высокую концентрацию азота, но с низким содержанием фосфора. Между тем, генетические механизмы роста, такие как рибосомальная РНК, содержат высокие концентрации азота и фосфора (N и P соответственно). Пищевая цепь фитопланктон-зоопланктон, невзирая на разницу между этими двумя типами существ, является основой экологии водных пространств по всей планете.

Жизненные циклы

Основываясь на распределении ресурсов, фитопланктон подразделяется на три стадии жизни: выживание, цветение и консолидация. Выживший фитопланктон имеет высокое соотношение N: P (азота и фосфора) (> 30) и содержит множество механизмов сбора ресурсов для поддержания роста при дефицитных ресурсах. Цветущий фитопланктон имеет низкое соотношение N : P ( 30 ноября, 2018

Источник

Фитопланктон

Фитопланкто́н (от греч. φυτóν — растение и πλανκτον — блуждающий, странствующий) — часть планктона, которая может производить процесс фотосинтеза.

К фитопланктону относятся протококковые водоросли, диатомовые водоросли, динофлагелляты, кокколитофориды, и другие одноклеточные водоросли (часто колониальные), а также цианобактерии.

Обитает в фотической зоне водоёмов, населяя толщу воды. Фитопланктон является первичным продуцентом органического вещества в водоёме и служит пищей для зоопланктона и зообентоса.

Бурное размножение фитопланктона вызывает «цветение воды».

Промышленное культивирование и биотехнологическая конверсия морского фитопланктона рассматривается как одно из наиболее перспективных направлений в области получения биотоплива [1] . Первичное производство биомассы осуществляется путем культивирования фитопланктона в искусственных водоемах, создаваемых на морском побережье. Вторичные процессы представляют собой метановое брожение биомассы и последующее гидроксилирование метана с получением метанола.

Примечания

1. ↑ Waganer K. Mariculture on land. — Biomass, 1981

См. также

Ссылки

	Фитопланктон на Викискладе ?

• Озерный фитопланктон. Архивировано из первоисточника 3 декабря 2012.
• Фитопланктон и экологический мониторинг. Архивировано из первоисточника 3 декабря 2012.
• Фитопланктон. (недоступная ссылка — история)

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Фитопланктон» в других словарях:

фитопланктон — фитопланктон … Орфографический словарь-справочник

ФИТОПЛАНКТОН — растительная часть планктона, распространенного в слое воды (в Мировом океане составляет в среднем 200 м), получающем солнечную энергию (эвфотическая зона). Фитопланктон основной первичный продуцент органические вещества в водоемах, за счет… … Экологический словарь

фитопланктон — Часть планктона, представленная растениями. [ГОСТ 30813 2002] фитопланктон Одноклеточные водоросли, обитающие в верхнем освещённом слое воды. [Словарь геологических терминов и понятий. Томский Государственный Университет] Тематики водоснабжение и … Справочник технического переводчика

ФИТОПЛАНКТОН — (от фито. и планктон) совокупность микроскопических растений (главным образом водорослей), обитающих в толще морских и пресных вод и пассивно передвигающихся под влиянием водных течений. Источник органических веществ в водоеме пищи для др.… … Большой Энциклопедический словарь

ФИТОПЛАНКТОН — ФИТОПЛАНКТОН, совокупность мелких дрейфующих по течению океанических растений, в противоположность ЗООПЛАНКТОНУ совокупности мелких дрейфующих по течению животных организмов. Большая часть фитопланктона микроскопического размера, например,… … Научно-технический энциклопедический словарь

фитопланктон — сущ., кол во синонимов: 1 • микрофитопланктон (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

ФИТОПЛАНКТОН — совокупность водорослей, обитающих в верхнем освещенном слое воды. Ф. образуют одноклеточные водоросли разл. систематической принадлежности золотистые, перидиниевые, диатомовые, синезеленые, разножгутиковые, эвгленовые и др., имеющие ряд… … Геологическая энциклопедия

Фитопланктон — совокупность одноклеточных растений, обитающих в фотическом слое океана. Является основным источником новообразования органического вещества в океане. Затрудняет обнаружение подводных лодок. EdwART. Толковый Военно морской Словарь, 2010 … Морской словарь

фитопланктон — Совокупность растительных организмов, входящих в состав планктона (диатомовые, зеленые и синезеленые водоросли) … Словарь по географии

ФИТОПЛАНКТОН — свободноплавающие растительные организмы (водоросли), населяющие поверхностные слои воды. Массовое развитие Ф. в прудах придает воде определенную окраску. Ф. является источником первичной продукции (органического вещества) и источником кислорода… … Прудовое рыбоводство

Источник

Фитопланктон

Из Википедии — свободной энциклопедии

Фитопланкто́н (от греч. φυτóν — растение и πλανκτον — блуждающий, странствующий) — часть планктона, которая может осуществлять процесс фотосинтеза.

К фитопланктону относятся протококковые водоросли, диатомовые водоросли, динофлагелляты, кокколитофориды, и другие одноклеточные водоросли (часто колониальные), а также цианобактерии.

Обитает в фотической зоне водоёмов, населяя толщу воды. Фитопланктон является первичным продуцентом органического вещества в водоёме и служит пищей для зоопланктона и зообентоса.

Бурное размножение фитопланктона вызывает «цветение воды».

Промышленное культивирование и биотехнологическая конверсия морского фитопланктона рассматривается как одно из наиболее перспективных направлений в области получения биотоплива [1] . Первичное производство биомассы осуществляется путём культивирования фитопланктона в искусственных водоёмах, создаваемых на морском побережье. Вторичные процессы представляют собой метановое брожение биомассы и последующее гидроксилирование метана с получением метанола.

Источник

Фитопланктон — Phytoplankton

Фитопланктон ( / ˌ х aɪ т oʊ р л æ ŋ к т ə п / ) является автотрофной (самоподача) компонента планктона сообщества и ключевой частью океана и пресноводных экосистем . Название происходит от греческих слов φυτόν ( фитон ), что означает « растение », и πλαγκτός ( планктос ), что означает «странник» или «бродяга».

Фитопланктон получает энергию посредством фотосинтеза , как и деревья и другие растения на суше. Это означает, что фитопланктон должен иметь солнечный свет, поэтому он живет в хорошо освещенных поверхностных слоях ( эвфотической зоне ) океанов и озер. По сравнению с наземными растениями фитопланктон распределен на большей площади поверхности, подвержен меньшим сезонным колебаниям и имеет значительно более высокую скорость обновления, чем деревья (дни по сравнению с десятилетиями). В результате фитопланктон в глобальном масштабе быстро реагирует на изменения климата.

Фитопланктон составляет основу морских и пресноводных пищевых сетей и играет ключевую роль в глобальном углеродном цикле . На их долю приходится около половины глобальной фотосинтетической активности и около половины производства кислорода, несмотря на то, что они составляют всего около 1% мировой биомассы растений. Фитопланктон очень разнообразен: от фотосинтезирующих бактерий до растительных водорослей и панцирных кокколитофорид . Важные группы фитопланктона включают диатомовые водоросли , цианобактерии и динофлагелляты , хотя представлены многие другие группы.

Большинство фитопланктона слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом . Однако, когда они присутствуют в достаточно большом количестве, некоторые разновидности могут быть заметны в виде цветных пятен на поверхности воды из-за присутствия хлорофилла в их клетках и дополнительных пигментов (таких как фикобилипротеины или ксантофиллы ) у некоторых видов.

СОДЕРЖАНИЕ

Фитопланктон — это фотосинтезирующие микроскопические биотические организмы, населяющие верхний залитый солнцем слой почти всех океанов и пресных водоемов на Земле. Они являются агентами для первичного производства , создания органических соединений из углекислого газа, растворенного в воде, процесса, который поддерживает водную пищевую сеть . Фитопланктон составляет основу морской пищевой сети и играет важную роль в углеродном цикле Земли .

Фитопланктон чрезвычайно разнообразен: от фотосинтезирующих бактерий (цианобактерий) до диатомовых водорослей, напоминающих растения, и панцирных кокколитофорид.

Экология

Фитопланктон получить энергию через процесс от фотосинтеза и должны , следовательно , живут в хорошо освещенном поверхностном слое (называется эвфотической зоны ) из океана , моря , озера или другого водоема. Фитопланктон составляет около половины всей фотосинтетической активности на Земле. Их совокупная фиксация энергии в углеродных соединениях ( первичная продукция ) является основой для подавляющего большинства океанических, а также многих пресноводных пищевых сетей ( заметным исключением является хемосинтез ).

Хотя почти все виды фитопланктона являются облигатными фотоавтотрофами , некоторые из них являются миксотрофными, а другие непигментированные виды на самом деле являются гетеротрофными (последние часто рассматриваются как зоопланктон ). Из них самыми известными являются роды динофлагеллят, такие как Noctiluca и Dinophysis , которые получают органический углерод , поглощая другие организмы или обломочные материалы.

Фитопланктон обитает в фотической зоне океана, где возможен фотосинтез . Во время фотосинтеза они ассимилируют углекислый газ и выделяют кислород. Если солнечная радиация слишком высока, фитопланктон может стать жертвой фотодеградации . Для роста клетки фитопланктона зависят от питательных веществ, которые попадают в океан реками, континентального выветривания и талой воды ледников на полюсах. Фитопланктон выделяет растворенный органический углерод (DOC) в океан. Поскольку фитопланктон является основой морских пищевых сетей , они служат добычей для зоопланктона , личинок рыб и других гетеротрофных организмов. Они также могут разлагаться бактериями или вирусным лизисом . Хотя некоторые клетки фитопланктона, такие как динофлагелляты , могут перемещаться вертикально, они все еще неспособны активно двигаться против течений, поэтому они медленно тонут и в конечном итоге удобряют морское дно мертвыми клетками и детритом .

Фитопланктон в решающей степени зависит от минералов . В первую очередь это макроэлементы, такие как нитрат , фосфат или кремниевая кислота , доступность которых регулируется балансом между так называемым биологическим насосом и подъемом глубоких, богатых питательными веществами вод. Состав питательных веществ фитопланктона определяет и определяется соотношением Редфилда макроэлементов, обычно доступных на поверхности океана. Однако на обширных территориях океанов, таких как Южный океан , фитопланктон ограничен недостатком железа, содержащего микроэлементы . Это привело к тому, что некоторые ученые выступили в защиту железных удобрений как средства противодействия накоплению в атмосфере двуокиси углерода (CO ₂ ), производимой человеком . В крупномасштабных экспериментах в океаны добавляли железо (обычно в виде солей, таких как сульфат железа ), чтобы способствовать росту фитопланктона и вывозить атмосферный CO ₂ в океан. Споры по поводу управления экосистемой и эффективности удобрения железом замедлили такие эксперименты.

Фитопланктон зависит от витаминов группы B для выживания. Было выявлено, что районы в океане испытывают серьезную нехватку некоторых витаминов группы В и, соответственно, фитопланктона.

Влияние антропогенного потепления на глобальную популяцию фитопланктона является областью активных исследований. Ожидается, что изменения в вертикальной стратификации водной толщи, скорости биологических реакций, зависящих от температуры, и атмосферного поступления питательных веществ окажут важное влияние на будущую продуктивность фитопланктона.

Большое внимание уделяется также влиянию антропогенного подкисления океана на рост фитопланктона и структуру сообществ. Фитопланктон, такой как кокколитофориды, содержит клеточные стенки карбоната кальция, которые чувствительны к подкислению океана. Данные свидетельствуют о том, что из-за их короткого времени генерации некоторые фитопланктоны могут адаптироваться к изменениям pH, вызванным повышением содержания углекислого газа в быстрых временных масштабах (от месяцев до лет).

Фитопланктон служит основой водной пищевой сети, выполняя важную экологическую функцию для всей водной флоры и фауны. В будущих условиях антропогенного потепления и закисления океана изменения в смертности фитопланктона из-за изменений в темпах выпаса зоопланктона могут быть значительными. Одна из многих пищевых цепей в океане — замечательная из-за небольшого количества звеньев — это фитопланктон, поддерживающий криль ( ракообразное, похожее на крошечную креветку), который, в свою очередь, поддерживает усатых китов .

Разнообразие

Термин «фитопланктон» охватывает все фотоавтотрофные микроорганизмы в водных пищевых сетях . Однако, в отличие от наземных сообществ , где большинство автотрофов являются растениями , фитопланктон представляет собой разнообразную группу, включающую простейшие эукариоты, а также эубактериальные и архебактериальные прокариоты . Известно около 5000 видов морского фитопланктона. Как такое разнообразие эволюционировало, несмотря на ограниченные ресурсы (ограничивающие дифференциацию ниш ), неясно.

С точки зрения численности наиболее важные группы фитопланктона включают диатомовые водоросли , цианобактерии и динофлагелляты , хотя представлены многие другие группы водорослей . Одна группа, кокколитофориды , ответственна (частично) за выброс значительных количеств диметилсульфида (ДМС) в атмосферу . DMS окисляется с образованием сульфата, который в областях с низкой концентрацией аэрозольных частиц в окружающей среде может способствовать популяции ядер конденсации облаков , что в основном приводит к увеличению облачного покрова и альбедо облаков в соответствии с так называемой гипотезой CLAW . Различные типы фитопланктона поддерживают разные трофические уровни в разных экосистемах. В олиготрофных океанических регионах, таких как Саргассово море или Южно-Тихоокеанский круговорот , в фитопланктоне преобладают клетки небольшого размера, называемые пикопланктоном и нанопланктоном (также называемые пикофлагеллятами и нанофлагеллятами), в основном состоящими из цианобактерий ( Prochlorococcus , Synechococcus ) и таких как Micromonas . В более продуктивных экосистемах, где преобладают апвеллинг или высокие земные поступления, более крупные динофлагелляты являются более доминирующим фитопланктоном и отражают большую часть биомассы .

Стратегии роста

В начале двадцатого века Альфред К. Редфилд обнаружил сходство элементного состава фитопланктона с основными растворенными питательными веществами в глубинах океана. Редфилд предположил, что соотношение углерода, азота и фосфора (106: 16: 1) в океане контролировалось потребностями фитопланктона, поскольку фитопланктон впоследствии выделяет азот и фосфор по мере их реминерализации. Это так называемое « соотношение Редфилда » при описании стехиометрии фитопланктона и морской воды стало фундаментальным принципом для понимания морской экологии, биогеохимии и эволюции фитопланктона. Однако коэффициент Редфилда не является универсальной величиной и может отличаться из-за изменений в доставке экзогенных питательных веществ и микробного метаболизма в океане, таких как фиксация азота , денитрификация и анаммокс .

Динамическая стехиометрия, показанная у одноклеточных водорослей, отражает их способность накапливать питательные вещества во внутреннем пуле, переключаться между ферментами с различными потребностями в питательных веществах и изменять состав осмолита. Различные клеточные компоненты имеют свои собственные уникальные стехиометрические характеристики, например, механизмы сбора ресурсов (света или питательных веществ), такие как белки и хлорофилл, содержат высокую концентрацию азота, но низкое содержание фосфора. Между тем, механизмы роста, такие как рибосомная РНК, содержат высокие концентрации азота и фосфора.

В зависимости от распределения ресурсов фитопланктон подразделяется на три различных стратегии роста: выживающий, цветущий и универсальный. Фитопланктон, занимающийся выживанием, имеет высокое соотношение N: P (> 30) и содержит множество механизмов сбора ресурсов для поддержания роста в условиях ограниченных ресурсов. Цветущий фитопланктон имеет низкое соотношение N: P ( Факторы, влияющие на изобилие

Исследование NAAMES представляло собой пятилетнюю программу научных исследований, проводимых между 2015 и 2019 годами учеными из Университета штата Орегон и НАСА для изучения аспектов динамики фитопланктона в экосистемах океана и того, как такая динамика влияет на атмосферные аэрозоли , облака и климат (NAAMES означает Исследование аэрозолей и морских экосистем Северной Атлантики). Исследование было сосредоточено на субарктическом регионе северной части Атлантического океана, который является местом одного из крупнейших на Земле периодических цветений фитопланктона. Долгая история исследований в этом месте, а также относительная легкость доступа сделали Северную Атлантику идеальным местом для проверки преобладающих научных гипотез, чтобы лучше понять роль выбросов аэрозолей фитопланктона в энергетическом балансе Земли.

NAAMES была разработана для конкретных фаз годового цикла фитопланктона: минимума, кульминации и промежуточного уменьшения и увеличения биомассы, чтобы разрешить споры о сроках формирования цветения и закономерностях, управляющих ежегодным воссозданием цветения. В рамках проекта NAAMES также исследовалось количество, размер и состав аэрозолей, образующихся в результате первичной продукции , чтобы понять, как циклы цветения фитопланктона влияют на формирование облаков и климат.

Источник