Mis on fütoplankton? Enamik fütoplanktonit on liiga väikesed, et neid palja silmaga näha. Kuid piisav alt suurtes kogustes võib mõnda liiki veepinnal näha värviliste laikudena, kuna nende rakkudes on klorofülli ja abipigmente, nagu fükobiliproteiinid või ksantofüllid.
Mis on fütoplankton
Fütoplankton on fotosünteetilised mikroskoopilised biootilised organismid, mis elavad peaaegu kõigi Maa ookeanide ja järvede ülemises veekihis. Nad on vees lahustunud süsinikdioksiidist orgaaniliste ühendite loojad – st vee toiduvõrku säilitava protsessi algatajad.
Fotosüntees
Fütoplankton saab energiat fotosünteesi teel ja peab seetõttu elama ookeani, mere, järve või muu veekogu hästi valgustatud pinnakihis (nimetatakse eufootiliseks tsooniks). Fütoplankton moodustab sellest umbes poolefotosünteesi aktiivsus maa peal. Selle energia kumulatiivne fikseerimine süsinikuühendites (esmane tootmine) on aluseks enamikule ookeani ja paljude magevee toiduahelatest (kemosüntees on märkimisväärne erand).
Ainulaadsed liigid
Kuigi peaaegu kõik fütoplanktoni liigid on erakordsed fotoautotroofid, on mõned, mis on mitotroofid. Need on tavaliselt mittepigmenteeritud liigid, mis on tegelikult heterotroofsed (viimaseid peetakse sageli zooplanktoniks). Tuntuimad on dinoflagellar-perekonnad, nagu Noctiluca ja Dinophysis, mis saavad orgaanilist süsinikku teiste organismide või jääkmaterjali allaneelamisel.
Tähendus
Fütoplankton neelab päikesest energiat ja veest toitaineid, et toota ise toitu. Fotosünteesi käigus eraldub vette molekulaarne hapnik (O2). Hinnanguliselt pärineb umbes 50% või 85% maailma hapnikust fütoplanktoni fotosünteesist. Ülejäänud osa toodetakse maismaataimede fotosünteesi teel. Et mõista, mis on fütoplankton, peate olema teadlik selle suurest tähtsusest loodusele.
Suhe mineraalidega
Fütoplankton on kriitiliselt sõltuv mineraalidest. Need on eelkõige makrotoitained nagu nitraat, fosfaat või ränihape, mille saadavuse määrab tasakaal nn bioloogilise pumba ja sügavate toitainerikaste vete kerkimise vahel. Küll aga suurtel aladelOokeanides, näiteks Lõuna-Ookeanis, piirab fütoplanktonit ka mikrotoitainete raua puudus. See on pannud mõned teadlased pooldama rauaga väetamist kui vahendit, mis takistab inimese toodetud süsinikdioksiidi (CO2) akumuleerumist atmosfääri.
Teadlased on katsetanud veele raua (tavaliselt soolade, näiteks raudsulfaadi kujul) lisamist, et soodustada fütoplanktoni kasvu ja viia atmosfääri CO2 ookeani. Vaidlused ökosüsteemi majandamise ja rauaväetamise tõhususe üle on aga selliseid katseid aeglustanud.
Valik
Mõiste "fütoplankton" hõlmab kõiki fotoautotroofseid mikroorganisme vee toiduahelates. Erinev alt maapealsetest kooslustest, kus enamik autotroofe on taimed, on fütoplankton mitmekesine rühm, sealhulgas algloomade eukarüoote, nagu eubakteriaalsed ja arhebakteriaalsed prokarüootid. Mere fütoplanktoni liike on teada umbes 5000. Kuidas see mitmekesisus piiratud toiduvarudest hoolimata arenes, pole veel selge.
Kõige olulisemate fütoplanktoni rühmade hulka kuuluvad ränivetikad, tsüanobakterid ja dinoflagellaadid, kuigi selles väga mitmekesises rühmas on esindatud ka paljud teised vetikarühmad. Üks rühm, kokkolitoforiidid, vastutavad (osaliselt) märkimisväärse koguse dimetüülsulfiidi (DMS) atmosfääri paiskamise eest. DMS oksüdeerub, moodustades sulfaadi, mis madala aerosooliosakeste kontsentratsiooniga piirkondades suudabaitavad kaasa spetsiaalsete õhukondensatsioonipiirkondade tekkele, mis põhjustab peamiselt pilvisuse ja udu suurenemist vee kohal. See omadus on iseloomulik ka järve fütoplanktonile.
Iga tüüpi fütoplankton säilitab erinevates ökosüsteemides erineva troofilise (st toidu) taseme. Oligotroofsetes ookeanipiirkondades, nagu Sargasso meri või Vaikse ookeani lõunaosa, on kõige levinumad fütoplanktonid väikesed üherakulised liigid, mida nimetatakse pikoplanktoniks ja nanoplanktoniks (nimetatakse ka pikoflagellaadideks ja nanoflagellaadideks). Fütoplanktoni all mõistetakse peamiselt tsüanobaktereid (Prochlorococcus, Synechococcus) ja pikoeukarüoote nagu Micromonas. Tootlikumates ökosüsteemides on fütoplanktoni biomassi aluseks suured dinoflagellaadid.
Mõju vee keemilisele koostisele
Kahekümnenda sajandi alguses leidis Alfred C. Redfield sarnasusi fütoplanktoni elementaarse koostise ja peamiste sügavas ookeanis lahustunud toitainete vahel. Redfield väitis, et süsiniku, lämmastiku ja fosfori suhet ookeanis (106:16:1) kontrollivad fütoplanktoni nõudmised, kuna fütoplankton vabastab seejärel remineraliseerumisel lämmastikku ja fosforit. See niinimetatud "Redfieldi suhe" fütoplanktoni ja merevee stöhhiomeetria kirjeldamisel on muutunud aluspõhimõtteks mereökoloogia, biogeokeemia ja fütoplanktoni evolutsiooni mõistmisel. Redfieldi koefitsient ei ole aga universaalne väärtus ja võib eksogeensete toitainete ja mikroobide koostise muutuste tõttu erineda.ookeanis. Fütoplanktoni tootmine, nagu lugeja peaks juba aru saama, ei mõjuta mitte ainult hapniku taset, vaid ka ookeanivee keemilist koostist.
Bioloogilised tunnused
Ainuraksetele vetikatele omane dünaamiline stöhhiomeetria peegeldab nende võimet säilitada toitaineid sisemises reservuaaris ja muuta osmoliidi koostist. Erinevatel rakukomponentidel on oma unikaalsed stöhhiomeetrilised omadused, näiteks ressursside (valguse või toitainete) andmete kogumise seadmed, nagu valgud ja klorofüll, sisaldavad suures kontsentratsioonis lämmastikku, kuid madalat fosforisisaldust. Samal ajal sisaldavad geneetilised kasvumehhanismid, nagu ribosomaalne RNA, kõrges kontsentratsioonis lämmastikku ja fosforit (vastav alt N ja P). Fütoplanktoni-zooplanktoni toiduahel on hoolimata nende kahe olenditüübi erinevusest kogu planeedi veekogude ökoloogia aluseks.
Elutsüklid
Ressursside jaotumise põhjal jaotatakse fütoplankton kolme eluetappi: ellujäämine, õitsemine ja konsolideerumine. Ellujäänud fütoplanktonil on kõrge N:P (lämmastiku ja fosfori) suhe (> 30) ja see sisaldab palju ressursside kogumise mehhanisme, et säilitada kasv, kui ressursse napib. Õitseval fütoplanktonil on madal N:P suhe (<10) ja nad on kohanenud eksponentsiaalseks kasvuks. Konsolideeritud fütoplanktonil on sarnane N: P ja Redfieldi suhe ning see sisaldab suhteliselt võrdset kasvu- ja ressursside akumulatsioonimehhanismide suhet.
Olevik ja tulevik
Ajakirjas Nature 2010. aastal avaldatud uuring näitas, et mere fütoplanktoni hulk on viimase sajandi jooksul maailma ookeanides oluliselt vähenenud. Arvatakse, et fütoplanktoni kontsentratsioon pinnavetes on alates 1950. aastast vähenenud ligikaudu 40%, kiirusega ligikaudu 1% aastas, tõenäoliselt vastusena ookeanide soojenemisele. Uuring tekitas teadlaste seas poleemikat ja tõi kaasa tuliseid vaidlusi. Järgmises 2014. aasta uuringus kasutasid autorid suurt mõõtmiste andmebaasi ja vaatasid läbi oma analüüsimeetodid, et vastata mitmele avaldatud kriitikale, kuid jõudsid sama häirivate järeldusteni: fütoplanktoni vetikate arv väheneb kiiresti.
