Wat is fytoplankton? Het meeste fytoplankton is te klein om met het blote oog te zien. In voldoende grote hoeveelheden kunnen sommige soorten echter worden gezien als gekleurde vlekken op het wateroppervlak, vanwege het geh alte aan chlorofyl in hun cellen en hulppigmenten zoals fycobiliproteïnen of xanthofylen.
Wat is fytoplankton
Fytoplankton zijn fotosynthetische microscopisch kleine biotische organismen die in de bovenste waterlaag van bijna alle oceanen en meren op aarde leven. Zij zijn de makers van organische verbindingen uit koolstofdioxide opgelost in water - dat wil zeggen, de initiatiefnemers van het proces dat het aquatische voedselweb in stand houdt.
Fotosynthese
Fytoplankton verkrijgt energie door fotosynthese en moet daarom leven in een goed verlichte oppervlaktelaag (de eufotische zone genoemd) van een oceaan, zee, meer of ander waterlichaam. Fytoplankton vormt ongeveer de helft van allesfotosynthetische activiteit op aarde. De cumulatieve fixatie van energie in koolstofverbindingen (primaire productie) is de basis voor de overgrote meerderheid van oceanische en vele zoetwatervoedselketens (chemosynthese is een opmerkelijke uitzondering).
Unieke soort
Hoewel bijna alle soorten fytoplankton uitzonderlijke foto-autotrofen zijn, zijn er enkele die mitotrofen zijn. Dit zijn meestal niet-gepigmenteerde soorten die eigenlijk heterotroof zijn (de laatste worden vaak als zoöplankton beschouwd). De bekendste zijn de dinoflagellar-geslachten zoals Noctiluca en Dinophysis, die organische koolstof verkrijgen door andere organismen of afvalmateriaal op te nemen.
Betekenis
Fytoplankton absorbeert energie van de zon en voedingsstoffen uit het water om hun eigen voedsel te produceren. Tijdens de fotosynthese komt moleculaire zuurstof (O2) vrij in het water. Geschat wordt dat ongeveer 50% of 85% van de zuurstof in de wereld afkomstig is van de fotosynthese van fytoplankton. De rest wordt geproduceerd door fotosynthese door landplanten. Om te begrijpen wat fytoplankton is, moet je je bewust zijn van het grote belang ervan voor de natuur.
Relatie met mineralen
Fytoplankton is in grote mate afhankelijk van mineralen. Dit zijn voornamelijk macronutriënten zoals nitraat, fosfaat of kiezelzuur, waarvan de beschikbaarheid wordt bepaald door de balans tussen de zogenaamde biologische pomp en de opkomst van diepe, voedselrijke wateren. Echter, in grote gebiedenIn oceanen zoals de Zuidelijke Oceaan wordt fytoplankton ook beperkt door het gebrek aan ijzer met micronutriënten. Dit heeft ertoe geleid dat sommige wetenschappers pleiten voor bemesting van ijzer als middel om de ophoping van door de mens geproduceerde koolstofdioxide (CO2) in de atmosfeer tegen te gaan.
Wetenschappers hebben geëxperimenteerd met het toevoegen van ijzer (meestal in de vorm van zouten zoals ferrosulfaat) aan water om de groei van fytoplankton te stimuleren en atmosferische CO2 in de oceaan te verwijderen. Geschillen over ecosysteembeheer en de efficiëntie van ijzerbemesting hebben dergelijke experimenten echter vertraagd.
Verscheidenheid
De term "fytoplankton" omvat alle foto-autotrofe micro-organismen in aquatische voedselketens. In tegenstelling tot terrestrische gemeenschappen waar de meeste autotrofen planten zijn, is fytoplankton echter een diverse groep, waaronder protozoaire eukaryoten zoals eubacteriële en archaebacteriële prokaryoten. Er zijn ongeveer 5.000 soorten marien fytoplankton bekend. Hoe deze diversiteit is geëvolueerd ondanks beperkte voedselbronnen is nog niet duidelijk.
De belangrijkste groepen fytoplankton zijn onder meer diatomeeën, cyanobacteriën en dinoflagellaten, hoewel veel andere groepen algen in deze zeer diverse groep vertegenwoordigd zijn. Eén groep, de coccolithophoriden, is (gedeeltelijk) verantwoordelijk voor het vrijgeven van aanzienlijke hoeveelheden dimethylsulfide (DMS) in de atmosfeer. DMS oxideert om sulfaat te vormen, wat in gebieden met een lage concentratie aerosoldeeltjes kandragen bij aan het ontstaan van speciale gebieden van luchtcondensatie, wat voornamelijk leidt tot een toename van bewolking en mist boven water. Deze eigenschap is ook kenmerkend voor het fytoplankton uit het meer.
Alle soorten fytoplankton hebben verschillende trofische (d.w.z. voedsel) niveaus in verschillende ecosystemen. In oligotrofe oceanische regio's zoals de Sargassozee of de Stille Zuidzee, zijn de meest voorkomende fytoplankton kleine, eencellige soorten die picoplankton en nanoplankton worden genoemd (ook wel picoflagellates en nanoflagellaten genoemd). Onder fytoplankton worden voornamelijk cyanobacteriën (Prochlorococcus, Synechococcus) en picoeukaryoten zoals Micromonas verstaan. In productievere ecosystemen vormen grote dinoflagellaten de basis van de fytoplanktonbiomassa.
Invloed op de chemische samenstelling van water
In het begin van de twintigste eeuw vond Alfred C. Redfield overeenkomsten tussen de elementaire samenstelling van fytoplankton en de belangrijkste opgeloste voedingsstoffen in de diepe oceaan. Redfield suggereerde dat de verhouding van koolstof tot stikstof tot fosfor (106:16:1) in de oceaan wordt bepaald door de eisen van fytoplankton, aangezien het fytoplankton vervolgens stikstof en fosfor afgeeft als ze remineraliseren. Deze zogenaamde "Redfield-ratio" bij het beschrijven van de stoichiometrie van fytoplankton en zeewater is een fundamenteel principe geworden voor het begrijpen van de evolutie van mariene ecologie, biogeochemie en wat fytoplankton is. De Redfield-coëfficiënt is echter geen universele waarde en kan afwijken als gevolg van veranderingen in de samenstelling van exogene voedingsstoffen en microben.in de oceaan. De productie van fytoplankton heeft, zoals de lezer al zou moeten begrijpen, niet alleen invloed op het zuurstofgeh alte, maar ook op de chemische samenstelling van het oceaanwater.
Biologische kenmerken
De dynamische stoichiometrie die inherent is aan eencellige algen weerspiegelt hun vermogen om voedingsstoffen op te slaan in een intern reservoir en de samenstelling van de osmoliet te veranderen. Verschillende cellulaire componenten hebben hun eigen unieke stoichiometrische kenmerken. Apparaten voor het verzamelen van hulpbronnen (licht of nutriënten) zoals eiwitten en chlorofyl bevatten bijvoorbeeld een hoge concentratie stikstof maar een laag fosforgeh alte. Ondertussen bevatten genetische groeimechanismen zoals ribosomaal RNA hoge concentraties stikstof en fosfor (respectievelijk N en P). De voedselketen van fytoplankton-zoöplankton vormt, ondanks het verschil tussen deze twee soorten wezens, de basis van de ecologie van waterruimten over de hele planeet.
Levenscycli
Op basis van de verdeling van hulpbronnen wordt fytoplankton ingedeeld in drie levensfasen: overleven, bloeien en consolideren. Het overlevende fytoplankton heeft een hoge N:P-verhouding (stikstof en fosfor) (> 30) en bevat veel mechanismen voor het verzamelen van hulpbronnen om de groei te ondersteunen wanneer hulpbronnen schaars zijn. Bloeiend fytoplankton heeft een lage N:P-verhouding (<10) en is aangepast aan exponentiële groei. Geconsolideerd fytoplankton heeft een vergelijkbare N:P tot Redfield-verhouding en bevat een relatief gelijke verhouding van groei- en hulpbronnenaccumulatiemechanismen.
Heden en toekomst
Een studie gepubliceerd in Nature in 2010 wees uit dat marien fytoplankton de afgelopen eeuw aanzienlijk is afgenomen in de oceanen van de wereld. De concentraties fytoplankton in oppervlaktewateren zijn naar schatting sinds 1950 met ongeveer 40% afgenomen met een snelheid van ongeveer 1% per jaar, mogelijk als reactie op de opwarming van de oceaan. De studie leidde tot controverse onder wetenschappers en leidde tot verhitte debatten. In een daaropvolgend onderzoek uit 2014 gebruikten de auteurs een grote database met metingen en herzagen ze hun analysemethoden om verschillende gepubliceerde kritieken aan te pakken, maar eindigden met vergelijkbare verontrustende conclusies: het aantal fytoplanktonalgen neemt snel af.
