Πώς αναπαράγεται το φυτοπλαγκτόν;

Το φυτοπλαγκτόν είναι μικροσκοπικά πλάσματα που πολλαπλασιάζονται πολλαπλασιαστικά με ασεξουαλικά και σεξουαλικά μέσα. Οι ρυθμοί αναπαραγωγής του φυτοπλαγκτού επηρεάζουν άμεσα και αντανακλούν την ισορροπία του οικοσυστήματος.

Σύμφωνα με National Geographic, θαλάσσια φυτά όπως φυτοπλαγκτόν, φύκια και φύκια 70 τοις εκατό του ατμοσφαιρικού οξυγόνου, το οποίο είναι ακόμη περισσότερο από το τροπικό δάσος. Ωστόσο, υπό ορισμένες περιβαλλοντικές συνθήκες, οι πληθυσμοί του φυτοπλαγκτού μπορούν να εκραγούν, δημιουργώντας δύσοσμες, τοξικές ανθίσεις.

Οι κύριες κατηγορίες του πλαγκτόν είναι φυτοπλαγκτόν και ζωοπλαγκτόν. Το Plankton μπορεί να είναι ευκαρυωτικός ή προκαρυωτικός. Το φυτοπλαγκτόν που μοιάζει με φυτά περιλαμβάνει πλαγκτόν φυκών και μικροφύκη.

Το φυτοπλαγκτόν μπορεί να είναι μονοκύτταρα φυτά, πρωταγωνιστές (φύκια) ή βακτήρια:

• Dinoflagellates: Αυτά διακρίνονται από μαστίγια ουρά και ένα περίπλοκο κέλυφος. Περίπου τα μισά από τα dinoflagellates είναι μη φωτοσυνθετικά. Μερικά είδη είναι βιοφωταύγειας και λάμπουν τη νύχτα.

• Διάτομα: Αυτά είναι ακίνητα, φωτοσυνθετικά φύκια που επιπλέουν στην επιφάνεια του γλυκού και θαλάσσιου νερού. Τα διατόματα υπάρχουν επίσης σε υγρό έδαφος. Το μοναδικό στρώμα διατόμων αποτελείται από πυρίτιο που χρησιμοποιείται στο εμπόριο.
  

• Κυανοβακτήρια: Αυτά είναι πρωτόγονα βακτήρια που μπορούν να προκαλέσουν τοξικές ανθίσεις.
  

• Κοκολιθοφόρα: Αυτά είναι πλαγκτόν καλυμμένα σε κλίμακες παρόμοιες με ασβεστόλιθο. Είναι μια σημαντική πηγή ασβεστίτη.
  

Το ζωοπλαγκτόν, που ονομάζεται επίσης ζωικό πλαγκτόν, περιλαμβάνει:

• πρωτόζωα
  
• προνύμφες
  
• copepods
  
• επίπεδες σκουλήκια

Το ζωοπλαγκτόν είναι από τους πιο πανταχού παρόντες θαλάσσιους οργανισμούς και περιλαμβάνει γνωστούς οργανισμούς όπως οι μέδουσες. Το Zooplankton είναι καταναλωτές στο τροφική αλυσίδα.

Το φυτοπλαγκτόν παράγει τροφή και απελευθερώνει οξυγόνο ως υποπροϊόν, όπως και τα επίγεια φυτά που υποστηρίζουν τη Γη.

Το φυτοπλαγκτόν παίρνει το όνομά τους από την ελληνική λέξη πλαγκττος, που σημαίνει περιπλανώμενος ή παρασυρόμενος - μια κατάλληλη περιγραφή για το πώς το φυτοπλαγκτόν επιπλέει στη ζωή. Οι διεθνείς ερευνητές μπορούν επίσης να αναφέρουν αυτούς τους οργανισμούς ως "fitoplankton" ή "fitoplancton" σε άλλες γλώσσες.

Το φυτοπλαγκτόν κατατάσσεται μεταξύ των σημαντικότερων οργανισμών στη Γη. Εκτός από την παροχή τροφής για το υπόλοιπο δίκτυο τροφίμων, το φυτοπλαγκτόν οξυγονώνει το νερό και τον αέρα.

Το φυτοπλαγκτόν μετριάζει τις επιπτώσεις της υπερθέρμανσης του πλανήτη απορροφώντας 33 τοις εκατό του διοξειδίου του άνθρακα από φυσικές πηγές και ορυκτά καύσιμα, σύμφωνα με το Kudela Lab του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, Santa Cruz. Μετά το θάνατο, το φυτοπλαγκτόν και άλλα οργανικά απόβλητα μπορεί να βυθιστούν στον πυθμένα του ωκεανού και μια μέρα να στραφούν σε ορυκτά καύσιμα - αέριο, πετρέλαιο και άνθρακας.

Η απορροή λιπασμάτων με βάση το άζωτο από χωράφια, ζωικά απόβλητα από χώρους τροφοδοσίας και ακατέργαστα λύματα εισέρχονται στις υδάτινες οδούς και διαταράσσουν την οικολογική ισορροπία. Οι νεκρές ζώνες μεγάλης κλίμακας σε περιοχές όπως ο Κόλπος του Μεξικού οφείλονται σε θερμότερες παγκόσμιες θερμοκρασίες και υπερανάπτυξη φυτοπλαγκτού που ασφυκτίζει τη θαλάσσια ζωή. Βακτηριακός αποσυνθέτες καταναλώστε επιπλέον οξυγόνο όταν καταναλώνετε αποσυντιθέμενη ύλη από την άνθιση.

Οι επιστήμονες παρακολουθούν τις διακυμάνσεις του πληθυσμού των φυκών για την προστασία του καθαρού νερού - έναν ολοένα και πιο σπάνιο φυσικό πόρο. Τα δείγματα λαμβάνονται στο χωράφι χρησιμοποιώντας δίχτυα πλαγκτόν για συλλογή δειγμάτων. Τα δίχτυα ματιών λειτουργούν συνήθως καλά για τη σύλληψη φυτοπλαγκτού, αλλά το μικροσκοπικό νανοπλαγκτόν πρέπει να φιλτράρεται από δείγμα νερού.

Η ποσότητα και ο τύπος του πλαγκτόν δείχνουν τις συνολικές συνθήκες του νερού και δείχνουν τα ποσοστά αναπαραγωγής του πλαγκτόν.

Οι αποτελεσματικές αναπαραγωγικές στρατηγικές αποτελούν σήμα κατατεθέν του φυτοπλαγκτού. Όταν οι συνθήκες καλλιέργειας είναι σωστές, το φυτοπλαγκτόν πολλαπλασιάζεται γρήγορα με διάφορα μέσα ασεξουαλική αναπαραγωγή.

Η απλότητα του πλαγκτόν τους επιτρέπει να αναπαράγονται με ευκολία:

• Ταχέως αναπτυσσόμενη dinoflagellates διαιρείται συνήθως δυαδική σχάση. Ένα γονικό κελί χωρίζεται σε δύο πανομοιότυπα κελιά που θα διαιρούνται ξανά και ξανά. Τα νημάτια μπορούν να σχηματιστούν εάν τα κελιά δεν διαχωρίζονται πλήρως κατά τη διάρκεια της διαίρεσης των κυττάρων.

• Προστάτες μπορεί να αναπαράγεται άσεξα πολλαπλή σχάση. Τα κύτταρα προετοιμάζονται να χωρίσουν, να αντιγράψουν τον πυρήνα τους και στη συνέχεια να χωριστούν σε πολλαπλά κύτταρα που είναι πανομοιότυπα με το αρχικό κελί, εκτός εάν σημειώθηκαν μεταλλάξεις.
  

• Τα ορθογώνια κύτταρα του σπιρογύρα (φυτοπλαγκτόν φυκών) προσκολλώνται από άκρο σε άκρο, σχηματίζοντας πολύ μεγάλες αλυσίδες που ονομάζονται νήματα. Όταν ένα νήμα διαιρείται, κάθε τμήμα που επιπλέει στο νερό θα εξελιχθεί σε ένα νέο νήμα μέσω απλής μίτωσης. Αυτός ο τύπος αναπαραγωγής ονομάζεται θρυμματισμός.

• Ζωοπλαγκτόν αρέσει Ύδρα μπορεί να αναπαραχθεί μέσω εκκολαπτόμενος. Όπως η μαγιά, μια Ύδρα μπορεί να μεγαλώσει ένα μπουμπούκι που θα ωριμάσει και θα σπάσει, θα γίνει κλώνος του γονέα.
  

Πράσινα φύκια και τα βακτήρια μπορούν να παράγουν σπόρια που συνεχίζουν να διαιρούνται εντός του γονικού κελιού. Ωριμος ενδοσπόρια απελευθερώνονται για να σχηματίσουν πανομοιότυπους απογόνους.

Η σεξουαλική αναπαραγωγή περιλαμβάνει ανασυνδυασμό γενετικού υλικού για την παραγωγή απογόνων με ένα μοναδικό γονιδίωμα. Η βιοποικιλότητα σε έναν πληθυσμό βοηθά ένα είδος να προσαρμοστεί σε αντίξοες συνθήκες όπως η θερμότητα ή η ξηρασία.

Κάποιο φυτοπλαγκτόν μπορεί να αναπαραγάγει σεξουαλικά:

• Διατόμων παράγουν και απελευθερώνουν διπλοειδής αρσενικά και θηλυκά γαμέτες - σπερματογονία και oogonia - που διαιρείται με meiosis για να γίνει απλοειδήςσπέρμα ή ένα αυγό. Ένα ωάριο γονιμοποιημένο από σπέρμα εξελίσσεται σε α ζυγώτης ονομάζεται auxospore που μπορεί να εισέλθει αδράνεια. Το κύτταρο θα αναπτυχθεί υπό τις σωστές συνθήκες και στη συνέχεια απελευθερώνει διατόμων πλήρους μεγέθους.

• Ερμαφροδιτική μονοφωνικός αποικίες του volvox (πράσινα φύκια) είδη παράγουν τόσο πακέτα σπέρματος όσο και αυγά. Διοκείος οι αποικίες παράγουν είτε σπέρμα είτε αυγά. Στις γυναικείες αποικίες volvox, μεμονωμένα κύτταρα μεγαλώνουν oogametes που μπαίνουν σε ανάπαυση διπλοειδές ζυγώτης στάδιο μετά από μια ασφάλεια αυγού και σπέρματος (συνέργεια).
  

Το φυτοπλαγκτόν βρίσκεται κοντά στην ακτή, σε όρθιο ανοιχτό νερό, σε παγάκια και κοντά στην επιφάνεια των λιμνών, όπου τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά και το φως του ήλιου είναι εύκολα προσβάσιμα για ανάπτυξη και διαίρεση των κυττάρων. Το φυτοπλαγκτόν που ζει στον ωκεανό είναι συνήθως στο ευφωτική ζώνη της στήλης νερού που μπορεί να διαπεραστεί από το φως του ήλιου.

Η ευφωτική ζώνη δεν είναι βαθύτερη από 900 πόδια. Το μέσο βάθος του ωκεανού είναι περίπου 13.000 πόδια, όπως εκτιμάται από το Ωκεανογραφικό Ίδρυμα Woods Hole.

Ο τυπικός κύκλος ζωής του φυτοπλαγκτού περιλαμβάνει ανάπτυξη, αναπαραγωγή και θάνατο. Ο κύκλος ζωής μπορεί επίσης να περιλαμβάνει μια περίοδο αδράνειας που συμβαίνει τακτικά ή μόνο όταν οι συνθήκες δεν ευνοούν την ανάπτυξη.

Για παράδειγμα, χρυσόφυτα μπορεί να σχηματιστεί κύστεις ή σπόρια που παραμένουν αδρανή για μήνες ή δεκαετίες. Μερικά διάτομα και δινιλοπλάτες σχηματίζουν κύστεις από το χειμώνα έως την άνοιξη.

Οι κύκλοι ζωής του φυτοπλαγκτού ποικίλλουν ανά είδος. Για παράδειγμα, θαλάσσια μαστίγια (Phaeocystis pouchetii) παράγουν μικροσκοπικά κινητικά κύτταρα που συνεχίζουν να πολλαπλασιάζονται έως ότου μειωθούν τα επίπεδα θρεπτικών ουσιών. Στη συνέχεια, σχηματίζουν αποικίες που περιβάλλονται από ένα κολλώδες βλεννογόνο παλτό που περιέχει θρεπτικά συστατικά που επιτρέπουν τη συνεχή αναπαραγωγή.

Εάν τα θρεπτικά συστατικά πέσουν τελείως, η μεμβράνη αποσυντίθεται και ξεπλένεται στην ακτή ως δύσοσμος, λευκός αφρός gooey.

Η ανάπτυξη του φυτοπλαγκτού κυμαίνεται με τις εποχές. Η αναπαραγωγή εκρήγνυται σε πολικές περιοχές κάθε άνοιξη όταν υποχωρεί ο πάγος εναποθέτει πλούσια θρεπτικά συστατικά στην επιφάνεια του νερού. Το δροσερό νερό είναι ιδανικό για αναπαραγωγή φυτοπλαγκτού. Στα τέλη του καλοκαιριού, η αυξημένη ηλιακή ακτινοβολία διεγείρει τις χρωστικές ουσίες στο κυμαινόμενο φυτοπλαγκτόν, με αποτέλεσμα μια άλλη ώθηση ανάπτυξης.

Το φυτοπλαγκτόν καταναλώνεται από ψάρια και κριλ, τα οποία στη συνέχεια παρέχουν ένα πλούσιο γεύμα για τους πιγκουίνους, τα θαλασσοπούλια και τις φώκιες της Adélie. Οι πιγκουίνοι έχουν προσαρμόσει τον κύκλο αναπαραγωγής τους ώστε να συμπίπτει με τους χρόνους αιχμής της αναπαραγωγής φυτοπλαγκτού.

Σύμφωνα με την Εθνικό κέντρο δεδομένων χιονιού και πάγου, μερικά από τα μεγαλύτερα είδη αλιείας στον κόσμο βρίσκονται στη θάλασσα Bering, όπου το πλαγκτόν ανθίζει άφθονα και διατηρεί πληθυσμούς ψαριών.

Μια αφθονία φυτοπλαγκτού προσελκύει πουλιά, έντομα, ψάρια και ζώα και ενισχύει τη βιοποικιλότητα σε υδρόβια βιομάζα. Ωστόσο, η υπερβολική αναπαραγωγή μη τοξικού φυτοπλαγκτού μπορεί να είναι επιβλαβής λόγω της εξάντλησης του οξυγόνου και της απόφραξης των βράγχων ψαριών.

Μερικά είδη κυανοβακτηρίων παράγουν τοξίνες όπως μικροκυστεΐνη. Κυανοβακτήρια ονομάζονται συνήθως «μπλε-πράσινα φύκια» και μετατρέπουν το νερό σε πράσινο.

Οι τοξίνες που παράγουν επιβλαβή φύκια (HAB) έχουν εμφανιστεί σε κάθε παράκτια πολιτεία, σύμφωνα με το Εθνική υπηρεσία ωκεανού. Τα HAB μπορούν να καταστρέψουν ή να σκοτώσουν ανθρώπους εκτός από τη θαλάσσια ζωή. Τα HAB σε μέρη όπως η ακτή του Κόλπου της Φλόριντα ονομάζονται συνήθως «κόκκινες παλίρροιες» επειδή η άνθιση μετατρέπει το νερό σε κόκκινο.

Το πόσιμο νερό μπορεί να μολυνθεί και οι παραλίες να κλείσουν λόγω των επιβλαβών οσμών και του κινδύνου μόλυνσης. Τα HAB εμφανίζονται εποχιακά στα τέλη του καλοκαιριού όταν οι θερμοκρασίες και η ρύπανση του αζώτου υποκινούν την ανάπτυξη του φυτοπλαγκτού.

Οι λίμνες και οι ωκεανοί που είναι πλούσιοι σε άζωτο, σίδηρο και φωσφορικά άλατα παρέχουν ένα smorgasbord για αμέτρητα είδη φυτοπλαγκτού. Οι ανθίσεις συχνά ακολουθούν μετά από τυφώνες, επειδή τα θρεπτικά συστατικά ανασηκώνονται από τον πυθμένα. Ο ρυθμός ανάπτυξης επιβραδύνεται όταν τα θρεπτικά συστατικά είναι ελλιπή.

Άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν την αναπαραγωγή περιλαμβάνουν θερμοκρασία, βάθος, μεταβλητότητα φωτός και συγκέντρωση θαλασσινού νερού (αλμυρότητα). Το Plankton δεν βρίσκεται σε πολλά μέρη του ωκεανού λόγω της έλλειψης σιδήρου σε αυτές τις περιοχές.

Ανάλογα με το είδος, το φυτοπλαγκτόν ικανοποιεί όλες τις ενεργειακές του ανάγκες μέσω της φωτοσύνθεσης ή μπορεί να συμπληρώσει τη διατροφή του καταναλώνοντας άλλους ζωντανούς ή αποσυντιθέμενους οργανισμούς. Οι δύο κύριοι τύποι φυτοπλαγκτού χρησιμοποιούν διαφορετικές στρατηγικές για την απόκτηση τροφής.

Για παράδειγμα, οι dinoflagellates κυνηγούν και κινούνται μέσα στο νερό μετατρέποντας τις ουρές τους. Ωστόσο, είναι αδύναμοι κολυμβητές και δεν μπορούν να αντισταθούν στο ρεύμα. Τα διατομικά δεν χρησιμοποιούν μαστίγια (ουρές) και απορροφούν θρεπτικά συστατικά που απαιτούνται για το μεταβολισμό και την αναπαραγωγή καθώς οδηγούν στα ρεύματα.

Το φυτοπλαγκτόν χρησιμεύει ως τράπεζα τροφίμων του υδάτινου κόσμου λόγω της ικανότητας των φυτών να απορροφούν το φως του ήλιου και να παράγουν τροφή ενέργεια μέσω της φωτοσύνθεσης. Μια πληθώρα θαλάσσιων πλασμάτων, από τα σαλιγκάρια έως τις φάλαινες, οφείλουν την ύπαρξή τους σε μια σταθερή διατροφή φυτοπλαγκτού. Οι άμεσοι καταναλωτές φυτοπλαγκτού περιλαμβάνουν ζωοπλαγκτόν, ανεμώνες, γαρίδες και μύδια.

Με τη σειρά τους, μικρότερα φυτά και ζώα καταναλώνονται από παμφάγορα, τα οποία στη συνέχεια τρώγονται από τριτογενείς καταναλωτές ή από κορυφαίους θηρευτές. Τα τρόφιμα στη διατροφή του ανθρώπου μπορούν να εντοπιστούν στο α πρωτογενής παραγωγός όπως το φυτοπλαγκτόν.

Σύμφωνα με δορυφορικές εικόνες της NASA, φωτεινότερα σύννεφα σχηματίζονται σε ορισμένα μέρη όπως ο Νότιος Ωκεανός σε περιόδους υψηλής αναπαραγωγής φυτοπλαγκτού. Πολλαπλασιάζοντας γρήγορα φυτοπλαγκτόν όπως κοκολιθοφόρα απελευθερώνουν αέρια και οργανικές ουσίες στον αέρα, που δημιουργεί σύννεφα.

Τα σύννεφα αντανακλούν περισσότερο ηλιακό φως και εμφανίζονται πιο φωτεινά όταν εμφανίζονται ανθίσεις πλαγκτόν, επειδή η αντανάκλαση εξαρτάται από την ποσότητα του αιωρούμενου νερού στο σύννεφο και το μέγεθος των σωματιδίων σταγονιδίων νέφους.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το φυτοπλαγκτόν μπορεί να χρησιμοποιήσει τη φωτοσύνθεση για να μετατρέψει το διοξείδιο του άνθρακα σε βιομάζα και έλαια για παραγωγή βιοκαυσίμων. Τα εκτροφεία φυκών θα μπορούσαν να ωφελήσουν τον πλανήτη επειδή το φυτοπλαγκτόν απορροφά (βυθίζει) περισσότερο άνθρακα από ότι απελευθερώνει πίσω στο περιβάλλον.

Ένα άλλο όφελος είναι η ταχεία παραγωγή καλλιεργειών. Σύμφωνα με την Ινστιτούτο Μελέτης Περιβάλλοντος και Ενέργειας, τα μικροφύκια διπλασιάζονται μάζα κάθε μέρα και μεγαλώνουν έως 100 φορές πιο γρήγορα από τα φυτά στην ξηρά.

Επιπλέον, πολλά είδη φυκών αναπτύσσονται σε θαλασσινό νερό, το οποίο είναι πιο εύκολα διαθέσιμο από το γλυκό νερό. Τα αγροκτήματα φυκών θα μπορούσαν να βρίσκονται σε περιοχές όπου δεν μπορούν να αναπτυχθούν άλλες καλλιέργειες. Άλγκαλ βιοκαύσιμο θα μπορούσε να μειώσει την εξάρτηση από τα εγχώρια και εισαγόμενα ορυκτά καύσιμα. Τα φύκια έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή προϊόντων περιποίησης δέρματος, φαρμακευτικών προϊόντων και καλλυντικών.