რა არის ფიტოპლანქტონი? ფიტოპლანქტონის უმეტესობა ძალიან პატარაა შეუიარაღებელი თვალით დასანახად. თუმცა, საკმარისად მაღალი რაოდენობით, ზოგიერთი სახეობა ჩანს, როგორც ფერადი ლაქები წყლის ზედაპირზე, მათი უჯრედების შიგნით ქლოროფილის და დამხმარე პიგმენტების შემცველობის გამო, როგორიცაა ფიკობილიპროტეინები ან ქსანთოფილები.
რა არის ფიტოპლანქტონი
ფიტოპლანქტონი არის ფოტოსინთეზური მიკროსკოპული ბიოტური ორგანიზმები, რომლებიც ცხოვრობენ დედამიწის თითქმის ყველა ოკეანისა და ტბის წყლის ზედა ფენაში. ისინი წყალში გახსნილი ნახშირორჟანგის ორგანული ნაერთების შემქმნელები არიან - ანუ წყლის საკვები ქსელის შენარჩუნების პროცესის ინიციატორები.
ფოტოსინთეზი
ფიტოპლანქტონი ენერგიას იძენს ფოტოსინთეზის გზით და ამიტომ უნდა იცხოვროს ოკეანის, ზღვის, ტბის ან წყლის სხვა სხეულის კარგად განათებულ ზედაპირულ ფენაში (ე. ევფოტურ ზონაში). ფიტოპლანქტონი შეადგენს დაახლოებით ნახევარსფოტოსინთეზური აქტივობა დედამიწაზე. ნახშირბადის ნაერთებში ენერგიის კუმულაციური ფიქსაცია (პირველადი წარმოება) არის საფუძველი ოკეანისა და მრავალი მტკნარი წყლის კვების ჯაჭვის უმრავლესობისთვის (ქიმიოსინთეზი არის გამონაკლისი).
უნიკალური სახეობები
მიუხედავად იმისა, რომ ფიტოპლანქტონის თითქმის ყველა სახეობა გამორჩეული ფოტოავტოტროფებია, არიან ისეთებიც, რომლებიც მიტოტროფები არიან. ეს ჩვეულებრივ არაპიგმენტური სახეობებია, რომლებიც რეალურად ჰეტეროტროფულია (ეს უკანასკნელი ხშირად ზოოპლანქტონად ითვლება). ყველაზე ცნობილი არის დინოფლაგელარული გვარები, როგორიცაა Noctiluca და Dinophysis, რომლებიც იღებენ ორგანულ ნახშირბადს სხვა ორგანიზმების ან მსხვილფეხა მასალის გადაყლაპვით.
მნიშვნელობა
ფიტოპლანქტონი შთანთქავს ენერგიას მზისგან და საკვებ ნივთიერებებს წყლიდან საკუთარი საკვების შესაქმნელად. ფოტოსინთეზის დროს მოლეკულური ჟანგბადი (O2) გამოიყოფა წყალში. დადგენილია, რომ მსოფლიოში ჟანგბადის დაახლოებით 50% ან 85% მოდის ფიტოპლანქტონის ფოტოსინთეზზე. დანარჩენი წარმოიქმნება მიწის მცენარეების მიერ ფოტოსინთეზის შედეგად. იმის გასაგებად, თუ რა არის ფიტოპლანქტონი, უნდა იცოდეთ მისი დიდი მნიშვნელობა ბუნებისთვის.
ურთიერთობა მინერალებთან
ფიტოპლანქტონი კრიტიკულად არის დამოკიდებული მინერალებზე. ეს არის, უპირველეს ყოვლისა, მაკროელემენტები, როგორიცაა ნიტრატი, ფოსფატი ან სილიციუმის მჟავა, რომელთა ხელმისაწვდომობა განისაზღვრება ეგრეთ წოდებული ბიოლოგიური ტუმბოსა და ღრმა, საკვები ნივთიერებებით მდიდარი წყლების ბალანსით. თუმცა დიდ ტერიტორიებზეისეთ ოკეანეებში, როგორიცაა სამხრეთ ოკეანე, ფიტოპლანქტონი ასევე შეზღუდულია მიკროელემენტების რკინის ნაკლებობით. ამან აიძულა ზოგიერთი მეცნიერი მხარი დაუჭიროს რკინის განაყოფიერებას, როგორც ადამიანის მიერ წარმოებული ნახშირორჟანგის (CO2) დაგროვების წინააღმდეგ ატმოსფეროში.
მეცნიერები ცდილობდნენ წყალში რკინის (ჩვეულებრივ მარილების სახით, როგორიცაა რკინის სულფატი) დამატება, რათა ხელი შეუწყონ ფიტოპლანქტონის ზრდას და ამოიღონ ატმოსფერული CO2 ოკეანეში. თუმცა, ეკოსისტემის მართვისა და რკინის განაყოფიერების ეფექტურობის შესახებ დავები შეანელა ასეთი ექსპერიმენტები.
ჯიში
ტერმინი "ფიტოპლანქტონი" მოიცავს ყველა ფოტოავტოტროფულ მიკროორგანიზმს წყლის კვების ჯაჭვებში. თუმცა, განსხვავებით ხმელეთის თემებისგან, სადაც ავტოტროფების უმეტესობა მცენარეებია, ფიტოპლანქტონი წარმოადგენს მრავალფეროვან ჯგუფს, მათ შორის პროტოზოულ ევკარიოტებს, როგორიცაა ევბაქტერიული და არქებაქტერიული პროკარიოტები. ცნობილია ზღვის ფიტოპლანქტონის დაახლოებით 5000 სახეობა. როგორ განვითარდა ეს მრავალფეროვნება საკვების შეზღუდული რესურსების მიუხედავად, ჯერჯერობით უცნობია.
ფიტოპლანქტონის ყველაზე მნიშვნელოვანი ჯგუფები მოიცავს დიატომებს, ციანობაქტერიებს და დინოფლაგელატებს, თუმცა წყალმცენარეების მრავალი სხვა ჯგუფი წარმოდგენილია ამ უაღრესად მრავალფეროვან ჯგუფში. ერთი ჯგუფი, კოკოლიტოფორიდები, პასუხისმგებელნი არიან (ნაწილობრივ) ატმოსფეროში დიმეთილ სულფიდის (DMS) მნიშვნელოვანი რაოდენობით გამოყოფაზე. DMS იჟანგება სულფატის წარმოქმნით, რაც აეროზოლის ნაწილაკების დაბალი კონცენტრაციის ადგილებში შეიძლებახელს უწყობს ჰაერის კონდენსაციის სპეციალური უბნების გაჩენას, რაც ძირითადად იწვევს მოღრუბლულობას და წყალზე ნისლის მატებას. ეს თვისება ასევე დამახასიათებელია ტბის ფიტოპლანქტონისთვის.
ყველა ტიპის ფიტოპლანქტონი ინარჩუნებს განსხვავებულ ტროფიკულ (ანუ საკვები) დონეს სხვადასხვა ეკოსისტემებში. ოლიგოტროფულ ოკეანურ რეგიონებში, როგორიცაა სარგასოს ზღვა ან სამხრეთ წყნარი ოკეანე, ყველაზე გავრცელებული ფიტოპლანქტონია პატარა, ერთუჯრედიანი სახეობები, რომლებსაც უწოდებენ პიკოპლანქტონს და ნანოპლანქტონს (ასევე უწოდებენ პიკოფლაგელატებს და ნანოფლაგელატებს). ფიტოპლანქტონს ძირითადად ესმით ციანობაქტერიები (Prochlorococcus, Synechococcus) და პიკოეკარიოტები, როგორიცაა Micromonas. უფრო პროდუქტიულ ეკოსისტემებში დიდი დინოფლაგელატები ფიტოპლანქტონის ბიომასის საფუძველია.
ზეგავლენა წყლის ქიმიურ შემადგენლობაზე
მეოცე საუკუნის დასაწყისში ალფრედ კ. რედფილდმა აღმოაჩინა მსგავსება ფიტოპლანქტონის ელემენტარულ შემადგენლობასა და ღრმა ოკეანეში გახსნილ ძირითად საკვებ ნივთიერებებს შორის. რედფილდმა თქვა, რომ ნახშირბადის და აზოტის თანაფარდობა ფოსფორთან (106:16:1) ოკეანეში კონტროლდება ფიტოპლანქტონის მოთხოვნილებებით, რადგან ფიტოპლანქტონი შემდგომში ათავისუფლებს აზოტს და ფოსფორს რემინერალიზაციისას. ეს ეგრეთ წოდებული "Redfield თანაფარდობა" ფიტოპლანქტონისა და ზღვის წყლის სტოიქიომეტრიის აღწერისას გახდა ფუნდამენტური პრინციპი ზღვის ეკოლოგიის, ბიოგეოქიმიის და ფიტოპლანქტონის ევოლუციის გასაგებად. თუმცა, Redfield კოეფიციენტი არ არის უნივერსალური მნიშვნელობა და შეიძლება განსხვავდებოდეს ეგზოგენური საკვები ნივთიერებებისა და მიკრობების შემადგენლობის ცვლილების გამო.ოკეანეში. ფიტოპლანქტონის წარმოება, როგორც მკითხველმა უკვე უნდა გაიგოს, გავლენას ახდენს არა მხოლოდ ჟანგბადის დონეზე, არამედ ოკეანის წყლის ქიმიურ შემადგენლობაზეც.
ბიოლოგიური მახასიათებლები
უჯრედოვანი წყალმცენარეების თანდაყოლილი დინამიური სტექიომეტრია ასახავს მათ უნარს შეინახონ საკვები ნივთიერებები შიდა რეზერვუარში და შეცვალონ ოსმოლიტის შემადგენლობა. სხვადასხვა ფიჭურ კომპონენტს აქვს თავისი უნიკალური სტექიომეტრიული მახასიათებლები, მაგალითად, რესურსების (მსუბუქი ან საკვები ნივთიერებების) მონაცემთა შეგროვების მოწყობილობები, როგორიცაა ცილები და ქლოროფილი, შეიცავს აზოტის მაღალ კონცენტრაციას, მაგრამ ფოსფორის დაბალ შემცველობას. იმავდროულად, გენეტიკური ზრდის მექანიზმები, როგორიცაა რიბოსომური რნმ, შეიცავს აზოტისა და ფოსფორის მაღალ კონცენტრაციებს (შესაბამისად, N და P). ფიტოპლანქტონი-ზოოპლანქტონის კვებითი ჯაჭვი, მიუხედავად ამ ორი ტიპის არსებათა შორის განსხვავებისა, წარმოადგენს მთელ პლანეტაზე წყლის სივრცეების ეკოლოგიის საფუძველს.
სიცოცხლის ციკლები
რესურსების განაწილების მიხედვით, ფიტოპლანქტონები კლასიფიცირდება სამ ცხოვრების ეტაპად: გადარჩენა, ყვავილობა და კონსოლიდაცია. გადარჩენილ ფიტოპლანქტონს აქვს მაღალი N:P (აზოტი და ფოსფორი) თანაფარდობა (> 30) და შეიცავს რესურსების შეგროვების ბევრ მექანიზმს ზრდის შესანარჩუნებლად, როდესაც რესურსები მწირია. აყვავებულ ფიტოპლანქტონს აქვს დაბალი N:P თანაფარდობა (<10) და ადაპტირებულია ექსპონენციალურ ზრდასთან. კონსოლიდირებულ ფიტოპლანქტონს აქვს მსგავსი N: P რედფილდის თანაფარდობა და შეიცავს ზრდისა და რესურსების დაგროვების მექანიზმების შედარებით თანაბარ თანაფარდობას.
აწმყო და მომავალი
2010 წელს Nature-ში გამოქვეყნებულმა კვლევამ აჩვენა, რომ საზღვაო ფიტოპლანქტონი არსებითად შემცირდა მსოფლიო ოკეანეებში გასული საუკუნის განმავლობაში. ფიტოპლანქტონის კონცენტრაცია ზედაპირულ წყლებში შემცირდა დაახლოებით 40%-ით 1950 წლიდან დაახლოებით 1%-ით წელიწადში, შესაძლოა ოკეანის დათბობის საპასუხოდ. კვლევამ მეცნიერთა შორის კამათი გამოიწვია და მწვავე დებატები გამოიწვია. 2014 წლის შემდგომ კვლევაში ავტორებმა გამოიყენეს გაზომვების დიდი მონაცემთა ბაზა და გადახედეს მათი ანალიზის მეთოდებს რამდენიმე გამოქვეყნებული კრიტიკისთვის, მაგრამ მიიღეს მსგავსი შემაშფოთებელი დასკვნები: ფიტოპლანქტონის წყალმცენარეების რიცხვი სწრაფად მცირდება.
