Ի՞նչ է ֆիտոպլանկտոնը: Ֆիտոպլանկտոնների մեծ մասը չափազանց փոքր է անզեն աչքով տեսնելու համար: Այնուամենայնիվ, բավականաչափ մեծ քանակությամբ որոշ տեսակներ կարող են դիտվել որպես գունավոր բծեր ջրի մակերևույթի վրա՝ շնորհիվ իրենց բջիջների ներսում քլորոֆիլի և օժանդակ պիգմենտների, ինչպիսիք են ֆիկոբիլիպրոտեինները կամ քսանթոֆիլները::
Ի՞նչ է ֆիտոպլանկտոնը
Ֆիտոպլանկտոնը ֆոտոսինթետիկ միկրոսկոպիկ կենսաբանական օրգանիզմներ են, որոնք ապրում են Երկրի գրեթե բոլոր օվկիանոսների և լճերի վերին ջրային շերտում: Նրանք ջրում լուծված ածխածնի երկօքսիդի օրգանական միացությունների ստեղծողներն են, այսինքն՝ ջրի սննդային ցանցը պահպանող գործընթացի նախաձեռնողներ։
ֆոտոսինթեզ
Ֆիտոպլանկտոնը էներգիա է ստանում ֆոտոսինթեզի միջոցով և, հետևաբար, պետք է ապրի օվկիանոսի, ծովի, լճի կամ այլ ջրային մարմնի լավ լուսավորված մակերեսային շերտում (կոչվում է էֆոտիկ գոտի): Ֆիտոպլանկտոնը կազմում է բոլորի մոտ կեսըԵրկրի վրա ֆոտոսինթետիկ գործունեություն. Ածխածնի միացություններում էներգիայի կուտակային ամրագրումը (առաջնային արտադրությունը) օվկիանոսային և քաղցրահամ ջրերի շատ սննդային շղթաների ճնշող մեծամասնության հիմքն է (քիմիոսինթեզը նշանակալի բացառություն է):
Յուրահատուկ տեսակ
Չնայած ֆիտոպլանկտոնի գրեթե բոլոր տեսակները բացառիկ ֆոտոավտոտրոֆներ են, կան միտոտրոֆներ: Սրանք սովորաբար ոչ պիգմենտային տեսակներ են, որոնք իրականում հետերոտրոֆ են (վերջիններս հաճախ համարվում են զոոպլանկտոն)։ Առավել հայտնի են դինոֆլագելլյար ցեղերը, ինչպիսիք են Noctiluca-ն և Dinophysis-ը, որոնք օրգանական ածխածին են ստանում՝ այլ օրգանիզմներ կամ դետրիտային նյութեր ընդունելով:
Իմաստ
Ֆիտոպլանկտոնը կլանում է էներգիան արևից և սնուցիչները ջրից՝ սեփական սնունդ արտադրելու համար: Ֆոտոսինթեզի ընթացքում մոլեկուլային թթվածինը (O2) արտազատվում է ջրի մեջ։ Ենթադրվում է, որ աշխարհի թթվածնի մոտ 50%-ը կամ 85%-ը ստացվում է ֆիտոպլանկտոնի ֆոտոսինթեզից։ Մնացածն արտադրվում է ցամաքային բույսերի ֆոտոսինթեզի արդյունքում։ Հասկանալու համար, թե ինչ է ֆիտոպլանկտոնը, դուք պետք է իմանաք նրա մեծ նշանակությունը բնության համար:
Հարաբերություն հանքանյութերի հետ
Ֆիտոպլանկտոնները խիստ կախված են հանքանյութերից: Սրանք հիմնականում այնպիսի մակրոէլեմենտներ են, ինչպիսիք են նիտրատը, ֆոսֆատը կամ սիլիցիաթթուն, որոնց հասանելիությունը որոշվում է այսպես կոչված կենսաբանական պոմպի և խորը, սննդանյութերով հարուստ ջրերի բարձրացման միջև: Այնուամենայնիվ, մեծ տարածքներումՕվկիանոսներում, ինչպիսին է Հարավային օվկիանոսը, ֆիտոպլանկտոնը նույնպես սահմանափակված է միկրոէլեմենտների երկաթի պակասով: Սա ստիպել է որոշ գիտնականների պաշտպանել երկաթի բեղմնավորումը՝ որպես մթնոլորտում մարդու կողմից արտադրված ածխաթթու գազի (CO2) կուտակմանը հակազդելու միջոց։
Գիտնականները փորձեր են արել ջրի մեջ երկաթ ավելացնելով (սովորաբար աղերի տեսքով, ինչպիսին է երկաթի սուլֆատը), որպեսզի խրախուսեն ֆիտոպլանկտոնի աճը և մթնոլորտի CO2-ը օվկիանոս դուրս բերել: Այնուամենայնիվ, էկոհամակարգի կառավարման և երկաթի պարարտացման արդյունավետության շուրջ վեճերը դանդաղեցրել են նման փորձերը։
Տարբերակ
«Ֆիտոպլանկտոն» տերմինը ներառում է ջրային սննդի շղթաներում առկա բոլոր ֆոտոավտոտրոֆ միկրոօրգանիզմները: Այնուամենայնիվ, ի տարբերություն ցամաքային համայնքների, որտեղ ավտոտրոֆների մեծ մասը բույսեր են, ֆիտոպլանկտոնները բազմազան խումբ են, ներառյալ նախակենդանիների էուկարիոտները, ինչպիսիք են էվբակտերիալ և արխեբակտերիալ պրոկարիոտները: Հայտնի է ծովային ֆիտոպլանկտոնի մոտ 5000 տեսակ։ Թե ինչպես է այս բազմազանությունը զարգացել՝ չնայած սննդի սահմանափակ ռեսուրսներին, դեռ պարզ չէ:
Ֆիտոպլանկտոնի ամենակարևոր խմբերը ներառում են դիատոմները, ցիանոբակտերիաները և դինոֆլագելատները, չնայած ջրիմուռների շատ այլ խմբեր ներկայացված են այս խիստ բազմազան խմբում: Մի խումբը՝ կոկոլիտոֆորիդները, պատասխանատու են (մասամբ) զգալի քանակությամբ դիմեթիլ սուլֆիդի (DMS) մթնոլորտ արտանետելու համար։ DMS-ը օքսիդանում է՝ առաջացնելով սուլֆատ, որը կարող է աերոզոլային մասնիկների ցածր կոնցենտրացիայի վայրերումնպաստում են օդի խտացման հատուկ տարածքների առաջացմանը, ինչը հիմնականում հանգեցնում է ամպամածության և ջրի վրա մառախուղի ավելացմանը: Այս հատկությունը բնորոշ է նաև լճի ֆիտոպլանկտոնին։
Բոլոր տեսակի ֆիտոպլանկտոնները տարբեր էկոհամակարգերում պահպանում են տարբեր տրոֆիկ (այսինքն՝ սննդի) մակարդակներ: Օլիգոտրոֆ օվկիանոսային շրջաններում, ինչպիսիք են Սարգասոյի ծովը կամ Հարավային Խաղաղ օվկիանոսը, ամենատարածված ֆիտոպլանկտոնները փոքր, միաբջիջ տեսակներն են, որոնք կոչվում են պիկոպլանկտոն և նանոպլանկտոն (նաև կոչվում են պիկոֆլագելատներ և նանոֆլագելատներ): Ֆիտոպլանկտոնը հիմնականում հասկացվում է որպես ցիանոբակտերիաներ (Prochlorococcus, Synechococcus) և պիկոէուկարիոտներ, ինչպիսիք են Micromonas-ը: Ավելի արդյունավետ էկոհամակարգերում խոշոր դինոֆլագելատները ֆիտոպլանկտոնային կենսազանգվածի հիմքն են:
Ազդեցությունը ջրի քիմիական կազմի վրա
Քսաներորդ դարասկզբին Ալֆրեդ Ք. Ռեդֆիլդը նմանություններ գտավ ֆիտոպլանկտոնի տարերային բաղադրության և օվկիանոսի խորքում լուծված հիմնական սննդանյութերի միջև: Ռեդֆիլդը ենթադրեց, որ օվկիանոսում ածխածնի և ազոտի և ֆոսֆորի (106:16:1) հարաբերակցությունը վերահսկվում է ֆիտոպլանկտոնի պահանջներով, քանի որ ֆիտոպլանկտոնը հետագայում ազատում է ազոտ և ֆոսֆոր, երբ դրանք վերահանվում են: Այս, այսպես կոչված, «Կարմիր դաշտի հարաբերակցությունը» ֆիտոպլանկտոնի և ծովի ջրի ստոյքիոմետրիան նկարագրելիս դարձել է ծովային էկոլոգիայի, կենսաերկրաքիմիայի և ֆիտոպլանկտոնի էվոլյուցիան հասկանալու հիմնարար սկզբունք: Այնուամենայնիվ, Redfield գործակիցը համընդհանուր արժեք չէ և կարող է շեղվել էկզոգեն սննդանյութերի և մանրէների կազմի փոփոխությունների պատճառով:օվկիանոսում։ Ֆիտոպլանկտոնի արտադրությունը, ինչպես ընթերցողն արդեն պետք է հասկանա, ազդում է ոչ միայն թթվածնի մակարդակի, այլև օվկիանոսի ջրի քիմիական կազմի վրա։
Կենսաբանական առանձնահատկություններ
Միաբջջային ջրիմուռներին բնորոշ դինամիկ ստոյքիոմետրիան արտացոլում է նրանց կարողությունը՝ սննդանյութերը ներքին ջրամբարում պահելու և օսմոլիտի բաղադրությունը փոխելու: Բջջային տարբեր բաղադրիչներ ունեն իրենց ուրույն ստոյխիոմետրիկ բնութագրերը, օրինակ՝ ռեսուրսների (թեթև կամ սննդարար) տվյալների հավաքագրման սարքերը, ինչպիսիք են սպիտակուցները և քլորոֆիլը, պարունակում են ազոտի բարձր խտություն, բայց ֆոսֆորի ցածր պարունակություն: Մինչդեռ, գենետիկական աճի մեխանիզմները, ինչպիսիք են ռիբոսոմային ՌՆԹ-ն, պարունակում են ազոտի և ֆոսֆորի բարձր կոնցենտրացիաներ (համապատասխանաբար N և P): Ֆիտոպլանկտոն-զոոպլանկտոն սննդային շղթան, չնայած այս երկու տեսակի արարածների միջև եղած տարբերությանը, ամբողջ մոլորակի ջրային տարածությունների էկոլոգիայի հիմքն է:
Կյանքի ցիկլեր
Հիմք ընդունելով ռեսուրսների բաշխվածությունը՝ ֆիտոպլանկտոնները դասակարգվում են կյանքի երեք փուլերի՝ գոյատևման, ծաղկման և համախմբման: Փրկված ֆիտոպլանկտոնն ունի բարձր N:P (ազոտ և ֆոսֆոր) հարաբերակցություն (> 30) և պարունակում է բազմաթիվ ռեսուրսների հավաքման մեխանիզմներ՝ աճը պահպանելու համար, երբ ռեսուրսները սուղ են: Ծաղկող ֆիտոպլանկտոնները ունեն ցածր N:P հարաբերակցություն (<10) և հարմարեցված են էքսպոնենցիալ աճին: Համախմբված ֆիտոպլանկտոնն ունի N:P և Redfield հարաբերակցությունը և պարունակում է աճի և ռեսուրսների կուտակման մեխանիզմների համեմատաբար հավասար հարաբերակցություն:
Ներկա և ապագա
2010 թվականին Nature-ում հրապարակված ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ ծովային ֆիտոպլանկտոնը էապես նվազել է համաշխարհային օվկիանոսներում վերջին հարյուրամյակի ընթացքում: Ենթադրվում է, որ մակերևութային ջրերում ֆիտոպլանկտոնների կոնցենտրացիաները նվազել են մոտ 40%-ով 1950 թվականից ի վեր տարեկան մոտ 1%-ով, հնարավոր է, ի պատասխան օվկիանոսի տաքացման: Հետազոտությունը գիտնականների շրջանում հակասությունների տեղիք տվեց և բուռն բանավեճերի պատճառ դարձավ: 2014 թվականի հետագա ուսումնասիրության ժամանակ հեղինակները օգտագործել են չափումների մեծ տվյալների բազա և վերանայել են իրենց վերլուծության մեթոդները՝ մի քանի հրապարակված քննադատություններին անդրադառնալու համար, սակայն հանգել են նմանատիպ անհանգստացնող եզրակացությունների. ֆիտոպլանկտոնային ջրիմուռների թիվը արագորեն նվազում է:
