כיצד מתרבים הפיטופלנקטון?

פיטופלנקטון הם יצורים מיקרוסקופיים המתרבים באופן רב-אמצעי באמצעים לא-מיניים ומיניים. קצב הרבייה של פיטופלנקטון משפיע ישירות ומשקף את האיזון של המערכת האקולוגית.

לפי נשיונל גאוגרפיק, צמחים ימיים כמו פיטופלנקטון, אצות ואצות 70 אחוז מהחמצן האטמוספרי, שהוא אפילו יותר מה- יערות גשם. עם זאת, בתנאים סביבתיים מסוימים אוכלוסיות של פיטופלנקטון יכולות להתפוצץ וליצור פריחה רעילה ומרעישה.

הקטגוריות העיקריות של פלנקטון הן פיטופלנקטון ו זואופלנקטון. פלנקטון יכול להיות אוקריוטי אוֹ פרוקריוטי. פיטופלנקטון דמוי צמח כולל פלנקטון אצות ומיקרו אצות.

פיטופלנקטון יכול להיות צמחים חד תאיים, פרוטיסטים (אצות) או חיידקים:

• Dinoflagellates: אלה מובחנים בזנבות שוטים ובקליפה מורכבת. כמחצית מכלל הדינופלאגלטים אינם פוטוסינתטיים. מינים מסוימים הם פליטת אור זוהרים בלילה.

• דיאטומים: אלה אצות חסרות תנועה, פוטוסינתטיות, שצפות על פני מים מתוקים וימיים. דיאטומים קיימים גם באדמה לחה. שכבת הדיאטומים הייחודית מורכבת מסיליקון המשמש מסחרי.
  

• ציאנובקטריה: מדובר בחיידקים פרימיטיביים העלולים להוליד פריחה רעילה.
  

• קוקוליתופורים: אלה פלנקטון מכוסה בקשקשים הדומים לגיר. הם מקור חשוב לקלציט.
  

זואופלנקטון, הנקרא גם פלנקטון של בעלי חיים, כולל:

• פרוטוזואה
  
• זחלים
  
• copepods
  
• תולעים שטוחות

זואופלנקטון הם בין האורגניזמים הימיים הנמצאים בכל מקום וכוללים אורגניזמים ידועים כמו מדוזות. זואופלנקטון הם צרכנים ב שרשרת המזון.

פיטופלנקטון מייצר מזון ומשחרר חמצן כתוצר לוואי, ממש באותה צורה בה צמחים יבשתיים תומכים בכדור הארץ.

פיטופלנקטון מקבלים את שמם מהמילה היוונית פלנקטו, שפירושו נווד או דריפטר - תיאור הולם של איך פיטופלנקטון צף בחיים. חוקרים בינלאומיים עשויים להתייחס לאורגניזמים אלה כאל "fitoplankton" או "fitoplancton" בשפות אחרות.

הפיטופלנקטון נמנה עם האורגניזמים החשובים ביותר על פני כדור הארץ. מלבד אספקת אוכל לשאר חלקי העיר רשת מזון, פיטופלנקטון מחמצן את המים והאוויר.

פיטופלנקטון מקטין את השפעות ההתחממות הגלובלית על ידי ספיגה 33 אחוזים מפחמן דו חמצני ממקורות טבעיים ודלקים מאובנים, על פי מעבדת קודלה באוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז. עם המוות, פיטופלנקטון ופסולת אורגנית אחרת עשויים לשקוע לקרקעית האוקיאנוס ויום אחד להפוך לדלק מאובנים - גז, נפט ופחם.

נגר דשנים מבוסס חנקן משדות, פסולת בעלי חיים ממזון וביוב לא מטופל חודרים לנתיבי המים ומשבשים את האיזון האקולוגי. אזורים מתים בקנה מידה גדול באזורים כמו מפרץ מקסיקו נובעים מטמפרטורות עולמיות חמות יותר ומצמיחת יתר של פיטופלנקטון המחניקה את החיים הימיים. בקטריאלי פורקים השתמש בחמצן נוסף בעת צריכת חומר מתפורר מהפריחה.

מדענים עוקבים אחר תנודות אוכלוסיית האצות כדי להגן על מים נקיים - משאב טבע נדיר יותר ויותר. דוגמאות נלקחות בשטח באמצעות רשתות פלנקטון לאיסוף דגימות. רשתות רשת בדרך כלל עובדות טוב לכידת פיטופלנקטון, אך יש לסנן ננו-פלנקטון זעיר מדגימת מים.

כמות וסוג הפלנקטון מציינים את תנאי המים הכוללים ומראים שיעורי רבייה של פלנקטון.

אסטרטגיות רבייה יעילות הן סימן היכר לפיטופלנקטון. כאשר תנאי הגידול נכונים, הפיטופלנקטון מתרבה במהירות באמצעים שונים של רבייה מינית.

הפשטות של פלנקטון מאפשרת להם להתרבות בקלות:

• גדילה מהירה דינו-פלגים בדרך כלל מתחלקים דרך פיצול בינארי. תא אב מתחלק לשני תאים זהים שיתחלקו שוב ושוב. חוטים יכולים להיווצר אם התאים אינם נפרדים לחלוטין במהלך חלוקת התאים.

• פרוטיסטים יכול להתרבות באמצעות מין ביקוע מרובה. תאים מתכוננים להתחלק, לשכפל את הגרעין שלהם ואז להתפצל למספר תאים זהים לתא המקורי אלא אם כן התרחשו מוטציות.
  

• התאים המלבניים של ספירוגירה (פיטופלנקטון אצות) מצמידים קצה לקצה ויוצרים שרשראות ארוכות מאוד הנקראות חוטים. כאשר נימה מתחלקת, כל קטע שצף על המים יגדל לנימה חדשה באמצעות מיטוזה פשוטה. סוג זה של רבייה נקרא הִתנַפְּצוּת.

• זואופלנקטון כמו הידרה יכול להתרבות דרך נִבגִי. כמו שמרים, הידרה יכולה לגדל ניצן שיתבגר ויתנתק, ויהפוך לשבוט של ההורה.
  

אצות ירוקות וחיידקים יכולים לייצר נבגים שממשיכים להתחלק בתוך תא ההורים. בּוֹגֵר אנדוספורות משוחררים ליצירת צאצאים זהים.

רבייה מינית כוללת רקומבינציה של חומר גנטי לייצור צאצאים עם גנום ייחודי. המגוון הביולוגי בקרב אוכלוסייה מסייע למין להסתגל לתנאים קשים כמו חום או בצורת.

פיטופלנקטון כלשהו יכול להתרבות מינית:

• דיאטומים לייצר ולשחרר דיפלואידי משחקי זכר ונקבה - spermatogonia ו אוגוניה - שמחלקים לפי מיוזה להיות הפלואידיזֶרַע או ביצה. ביצית המופרית על ידי זרע מתפתחת ל זיגוטה נקרא auxospore שיכול להיכנס תרדמת. התא יגדל בתנאים הנכונים ואז ישחרר דיאטומים בגודל מלא.

• הרמפרודיטי חד חד פעמי מושבות של וולווקס מינים (אצות ירוקות) מייצרים גם חבילות זרע וגם ביצים. דו-יקרני מושבות מייצרות זרע או ביצים. במושבות וולוו נקבות, תאים בודדים גדלים והופכים להיות oogametes שנכנסים למנוחה זיגוטה דיפלואידית שלב לאחר נתיך ביצה וזרע (סינגאמי).
  

פיטופלנקטון נמצא בסמוך לחוף, במים פתוחים עומדים, על כיפות קרח ובקרבת פני האגמים שבהם חומרים מזינים חיוניים ואור שמש נגישים בקלות לגידול וחלוקה של תאים. פיטופלנקטון החי באוקיאנוס נמצא בדרך כלל באזור אזור אופוטי של עמוד המים החודר לאור השמש.

האזור האופוטי אינו עומק יותר מ -900 מטר; עומק האוקיאנוס הממוצע הוא סביב 13,000 רגל, כפי שמעריך ה- המוסד האוקיאנוגרפי של וודס הול.

מחזור החיים האופייני של פיטופלנקטון כולל צמיחה, רבייה ומוות. מחזור החיים יכול לכלול גם תקופת תרדמה המתרחשת באופן קבוע או רק כאשר התנאים אינם תורמים לצמיחה.

לדוגמה, חרצית יכול להיווצר ציסטות או נבגים שנותרים רדומים חודשים או עשרות שנים. חלק מהדיאטומים והדינו-פלגים יוצרים ציסטות מחורף לאביב.

מחזורי החיים של הפיטופלנקטון משתנים לפי המינים. לדוגמה, דגלים ימיים (Phaeocystis pouchetii) מייצרים תאים זעירים בעלי תנועה שממשיכים להתרבות עד שרמות התזונה יורדות. לאחר מכן, הם יוצרים מושבות המוקפות במעטה רירי דביק המכיל חומרים מזינים המאפשרים המשך רבייה.

אם חומרים מזינים נושרים לגמרי, הקרום מתפרק ונשטף על החוף כקצף לבן מסריח ונמלה.

גידול הפיטופלנקטון משתנה עם עונות השנה. רבייה מתפוצצת באזורי קוטב בכל אביב כאשר נסיגה של קרח מציגה חומרים מזינים עשירים על פני המים. מים צוננים הם אידיאליים להעתקת פיטופלנקטון. בשלהי הקיץ, אור שמש מוגבר מלהיב את הפיגמנטים בפיטופלנקטון צף, וכתוצאה מכך נפיץ צמיחה נוסף.

פיטופלנקטון נצרך על ידי דגים וקריל, אשר מספקים לאחר מכן ארוחה דשנה לפינגווינים, עופות ים וכלבי ים של אדלי. פינגווינים התאימו את מחזור הרבייה שלהם כך שיעלה בקנה אחד עם זמני השיא של רביית הפיטופלנקטון.

על פי מרכז הנתונים הלאומי לשלג וקרח, חלק מהדיג הגדול בעולם נמצאים בים ברינג, שם הפלנקטון פורח בשפע ומקיים אוכלוסיות דגים.

שפע של פיטופלנקטון מושך ציפורים, חרקים, דגים ובעלי חיים, ומשפר את המגוון הביולוגי בתוך ביום מים. עם זאת, רבייה מוגזמת של פיטופלנקטון לא רעיל עדיין יכולה להזיק בגלל דלדול חמצן וכתוצאה מכך סתימת זימי דגים.

מינים מסוימים של ציאנובקטריה מייצרים רעלים כגון מיקרוציסטין. ציאנובקטריה מכונים בדרך כלל "אצות כחולות-ירוקות" והופכים את המים לירוקים.

רעלים המייצרים פריחת אצות מזיקות (HAB) התרחשו בכל מדינת חוף, על פי ה- שירות האוקיינוס ​​הלאומי. HABs יכולים לחלות או להרוג בני אדם בנוסף לחיים הימיים. HABs במקומות כמו חוף מפרץ פלורידה נקראים בדרך כלל "גאות אדומה" מכיוון שהפריחה הופכת את המים לאדומים.

מי שתייה יכולים להיות מזוהמים ולסגור חופים בגלל ריחות מזיקים וסיכון לזיהום. HABs מתרחשים בעונה בסוף הקיץ כאשר הטמפרטורות וזיהום החנקן מדרבן את צמיחת הפיטופלנקטון.

אגמים ואוקיאנוסים עשירים בחנקן, ברזל ופוספט מספקים סמורבורג לאינספור מינים של פיטופלנקטון. פריחה נובעת לעיתים קרובות בעקבות הוריקנים מכיוון שהרכיבים התזונתיים נרקמים מלמטה. קצב הצמיחה מאט כאשר חומרים מזינים חסרים.

גורמים אחרים המשפיעים על הרבייה כוללים טמפרטורה, עומק, שונות אור וריכוז מי מלח (מְלִיחוּת). פלנקטון לא נמצא בחלקים רבים של האוקיאנוס בגלל מחסור בברזל באזורים אלה.

בהתאם למינים, הפיטופלנקטון עונה על כל צורכי האנרגיה שלהם באמצעות פוטוסינתזה, או שהם יכולים להשלים את התזונה שלהם על ידי צריכת אורגניזמים חיים או ריקבון אחרים. שני הסוגים העיקריים של פיטופלנקטון משתמשים באסטרטגיות שונות לרכישת מזון.

למשל, דינו-פלאגלטים צדים ועוברים דרך המים על ידי סיבוב זנבם; עם זאת, הם שחיינים חלשים ואינם יכולים לצאת נגד הזרם. דיאטומים אינם משתמשים flagella (זנבות) וסופגים חומרים מזינים הדרושים לחילוף חומרים ורבייה בזמן שהם רוכבים על הזרמים.

הפיטופלנקטון משמש כ בנק המזון של העולם הימי בגלל יכולתו הדומה לצמחים לספוג אור שמש ולהפיק אנרגיית מזון באמצעות פוטוסינתזה. שפע של יצורי ים, החל חלזונות ועד לווייתנים, חייבים את קיומם לתזונה קבועה של פיטופלנקטון. צרכנים ישירים של פיטופלנקטון כוללים זואופלנקטון, כלניות, שרימפס וצדפות.

בתורם, צמחים ובעלי חיים קטנים יותר נצרכים על ידי אוכלי כל, אשר נאכלים אז על ידי צרכנים שלישוניים או טורפי איפקס. ניתן לאתר מזון במזון האנושי לא מפיק ראשי כמו פיטופלנקטון.

על פי תמונות לוויין של נאס"א, עננים בהירים נוצרים מעל מקומות מסוימים כמו האוקיאנוס הדרומי בתקופות של רבייה גבוהה של פיטופלנקטון. הכפלת פיטופלנקטון במהירות כמו קוקוליתופורים לשחרר גזים וחומרים אורגניים לאוויר, הזורעים עננים.

עננים משקפים יותר אור שמש ונראים בהירים יותר כאשר פריחת פלנקטון מתרחשת מכיוון שההשתקפות תלויה בכמות המים התלויים בענן ובגודל החלקיקים של טיפות הענן.

חוקרים מצאו כי פיטופלנקטון יכול להשתמש בפוטוסינתזה כדי להמיר פחמן דו חמצני לביומסה ושמנים לייצור דלק ביולוגי. חוות אלגיות עשויות להועיל לכדור הארץ מכיוון שהפיטופלנקטון סופג (שוקע) יותר פחמן מכפי שהם משתחררים חזרה לסביבה.

יתרון נוסף הוא ייצור מהיר של יבולים. על פי מכון לימוד סביבתי ואנרגיה, מיקרו אצות כפולות במסה כל יום וגדלות עד פי 100 מהר יותר מאשר צמחים ביבשה.

יתר על כן, מינים רבים של אצות גדלים במי מלח, שהם זמינים יותר מאשר מים מתוקים. חוות אלגליות יכולות להיות ממוקמות באזורים בהם לא ניתן לגדל גידולים אחרים. אלגאל דלק ביולוגי יכול להפחית את התלות בדלק מאובנים מקומי ומיובא. אצות כבר שימשו לייצור מוצרי טיפוח, תרופות וקוסמטיקה.