Kā fitoplanktons vairojas?

Fitoplanktons ir mikroskopiskas radības, kas ar aseksuālu un seksuālu līdzekļu palīdzību vairojas. Fitoplanktona reproduktīvie ātrumi tieši ietekmē un atspoguļo ekosistēmas līdzsvaru.

Pēc National Geographic, jūras augi, piemēram, fitoplanktons, aļģes un brūnaļģes 70 procenti no atmosfēras skābekļa, kas ir pat vairāk nekā lietus mežs. Tomēr noteiktos vides apstākļos fitoplanktona populācijas var eksplodēt, radot nepatīkamu, toksisku ziedēšanu.

Galvenās planktona kategorijas ir fitoplanktons un zooplanktons. Planktons var būt eikariots vai prokariots. Augu veida fitoplanktons satur aļģu planktonu un mikro aļģes.

Fitoplanktons var būt vienšūnu augi, protisti (aļģes) vai baktērijas:

• Dinoflagelāti: Tās atšķiras ar whiplike astēm un sarežģītu apvalku. Apmēram puse no visiem dinoflagelātiem nav fotosintētiski. Dažas sugas ir bioluminiscējošas un naktīs spīd.

• Diatomi: Tās ir nekustīgas, fotosintētiskas aļģes, kas peld uz saldūdens un jūras ūdens virsmas. Diatomi ir arī mitrā augsnē. Unikālo diatomu pārklājumu veido silīcija, ko izmanto komerciāli.
  

• Cianobaktērijas: Tās ir primitīvas baktērijas, kas var izraisīt toksisku ziedēšanu.
  

• Cokolithophores: Tie ir planktons, kas pārklāts ar kaļķakmenim līdzīgām skalām. Tie ir svarīgs kalcīta avots.
  

Zooplanktons, saukts arī par dzīvnieku planktonu, ietver:

• vienšūņi
  
• kāpuri
  
• copepods
  
• plakanie tārpi

Zooplanktons ir vieni no visuresošākajiem jūras organismiem, un tajā ietilpst tādi pazīstami organismi kā medūzas. Zooplanktons ir ES patērētāji barības ķēde.

Fitoplanktons ražo pārtiku un atbrīvo skābekli kā blakusproduktu, līdzīgi kā sauszemes augi atbalsta Zemi.

Fitoplanktons iegūst savu vārdu no grieķu vārda planktos, kas nozīmē klaidonis vai drifteris - trāpīgs apraksts par to, kā fitoplanktons peld pa dzīvi. Starptautiskie pētnieki citās organizācijās var minēt šos organismus arī kā “fitoplanktonu” vai “fitoplanctonu”.

Fitoplanktons ietilpst starp svarīgākajiem organismiem uz Zemes. Papildus ēdiena nodrošināšanai pārējai vietai pārtikas tīkls, fitoplanktons oksidē ūdeni un gaisu.

Fitoplanktons mazina globālās sasilšanas sekas, absorbējot to 33 procenti oglekļa dioksīda no dabīgiem avotiem un fosilā kurināmā, norāda Kudela laboratorija no Kalifornijas universitātes, Santakrusa. Pēc nāves fitoplanktons un citi organiskie atkritumi var nogrimt okeāna dibenā un kādu dienu pievērsties fosilajai degvielai - gāzei, eļļai un akmeņoglēm.

Mēslošanas līdzekļu notece no slāpekļa bāzes no laukiem, dzīvnieku atkritumi no barības vietām un neapstrādāti notekūdeņi nonāk ūdensceļos un izjauc ekoloģisko līdzsvaru. Liela apjoma mirušās zonas tādās teritorijās kā Meksikas līcis rodas siltākas globālās temperatūras un fitoplanktona aizaugšanas dēļ, kas noslāpē jūras dzīvi. Baktēriju sadalītāji patērē papildu skābekli, ja patērē sabrukušās vielas no ziedēšanas.

Zinātnieki uzrauga aļģu populācijas svārstības, lai aizsargātu tīru ūdeni - arvien retāku dabas resursu. Paraugi tiek ņemti laukā, izmantojot planktona tīklus paraugu savākšanai. Acu tīkli parasti labi darbojas fitoplanktona uztveršanā, bet niecīgais nanoplanktons jāfiltrē no ūdens parauga.

Planktona daudzums un veids norāda vispārējos ūdens apstākļus un parāda planktona reprodukcijas ātrumu.

Efektīvas reproduktīvās stratēģijas ir fitoplanktona pazīme. Kad augšanas apstākļi ir pareizi, fitoplanktons ātri vairojas, izmantojot dažādus līdzekļus bezdzimuma reprodukcija.

Planktona vienkāršība ļauj viņiem viegli pavairot:

• Ātri augošs dinoflagelāti parasti sadalīt cauri binārā skaldīšana. Vecāku šūna sadalās divās identiskās šūnās, kas dalīsies atkal un atkal. Kvēldiegi var veidoties, ja šūnu dalīšanās laikā šūnas pilnībā neatdalās.

• Protists var vairoties bezdzimuma caur daudzkārtēja skaldīšana. Šūnas gatavojas dalīties, atkārtot to kodolu un pēc tam sadalīties vairākās šūnās, kas ir identiskas sākotnējai šūnai, ja vien nav notikušas mutācijas.
  

• Taisnstūra formas šūnas spirogyra (aļģu fitoplanktons) piestiprina galu līdz galam, veidojot ļoti garas ķēdes, ko sauc kvēldiegi. Kad kvēldiegs sadalās, katra daļa, kas peld uz ūdens, ar vienkāršu mitozi pāraugs jaunā kvēldiegā. Šo reprodukcijas veidu sauc sadrumstalotība.

• Zooplanktonam patīk hidra var pavairot caur topošs. Tāpat kā raugs, arī hidra var izaugt pumpuru, kas nobriedīs un atdalīsies, kļūstot par vecāku klonu.
  

Zaļās aļģes un baktērijas var ražot sporas kas turpina dalīties vecāku šūnas iekšienē. Nobriedis endosporas tiek atbrīvoti, lai izveidotu identiskus pēcnācējus.

Seksuālā reprodukcija ietver ģenētiskā materiāla rekombināciju, lai iegūtu pēcnācējus ar unikālu genomu. Bioloģiskā daudzveidība populācijā palīdz sugai pielāgoties nelabvēlīgiem apstākļiem, piemēram, karstumam vai sausumam.

Daži fitoplanktons var seksuāli vairoties:

• Diatomi ražot un atbrīvot diploīds vīriešu un sieviešu gametas - spermatogonija un oogonia - ka dalīt ar mejozi, lai kļūtu haploīdssperma vai olu. Ar spermu apaugļota olšūna attīstās a zigota sauc an auksospora kas var ienākt miera stāvoklī. Šūna pieaugs pareizos apstākļos un pēc tam atbrīvo pilna izmēra diatomus.

• Hermaphroditic vienmāju Kolonijas kolonijas volvox (zaļās aļģes) sugas ražo gan spermas paciņas, gan olšūnas. Divmāju kolonijas ražo spermu vai olšūnas. Sieviešu volvox kolonijās atsevišķas šūnas aug, lai kļūtu oogametes kas ienāk atpūtas stāvoklī diploīdā zigota stadijā pēc olšūnu un spermas drošinātāju (singāmija).
  

Fitoplanktons atrodas krasta tuvumā, stāvošā atklātā ūdenī, uz ledus cepurēm un netālu no ezeru virsmas, kur būtiskas uzturvielas un saules gaisma ir viegli pieejama šūnu augšanai un dalīšanai. Fitoplanktons, kas dzīvo okeānā, parasti atrodas eifotiskā zona no ūdens kolonnas, kurā iekļūst saules gaisma.

Eifotiskā zona nav dziļāka par 900 pēdām; vidējais okeāna dziļums ir aptuveni 13 000 pēdu, kā aprēķinājis Woods Hole okeanogrāfijas institūcija.

Fitoplanktona tipiskais dzīves cikls ietver augšanu, vairošanos un nāvi. Dzīves cikls var ietvert arī miera periodu, kas notiek regulāri vai tikai tad, ja apstākļi nav labvēlīgi izaugsmei.

Piemēram, krizofīti var veidoties cistas vai sporas, kas paliek neaktīvas mēnešus vai gadu desmitus. Daži diatomi un dinoflagelāti veido cistas no ziemas līdz pavasarim.

Fitoplanktona dzīves cikli dažādās sugās ir atšķirīgi. Piemēram, jūras flagellates (Phaeocystis pouchetii) ražo sīkas kustīgas šūnas, kas turpina vairoties, līdz barības vielu līmenis samazinās. Pēc tam tie veido kolonijas, ko ieskauj lipīgs gļotādas apvalks, kas satur barības vielas, kas ļauj turpināt reprodukciju.

Ja barības vielas vispār nokrīt, membrāna sadalās un krastā izskalo kā smirdošas, zosu baltas putas.

Fitoplanktona augšana svārstās atkarībā no gadalaika. Reprodukcija katru pavasari polārajos apgabalos eksplodē, kad ledus atkāpjoties uz ūdens virsmas nogulsnē bagātīgas barības vielas. Vēss ūdens ir ideāls fitoplanktona reprodukcijai. Vasaras beigās palielināta saules gaisma uzbudina pigmentus peldošajā fitoplanktonā, kā rezultātā rodas vēl viena augšanas spurta.

Fitoplanktonu lieto zivis un krils, kas pēc tam nodrošina sātīgu maltīti Adēlie pingvīniem, jūras putniem un roņiem. Pingvīni ir pielāgojuši savu vairošanās ciklu, lai tas sakristu ar fitoplanktona reprodukcijas maksimuma laikiem.

Saskaņā ar Nacionālais sniega un ledus datu centrs, dažas no lielākajām zivsaimniecībām pasaulē atrodas Beringa jūrā, kur planktons bagātīgi zied un uztur zivju populācijas.

Fitoplanktona pārpilnība piesaista putnus, kukaiņus, zivis un dzīvniekus un uzlabo bioloģisko daudzveidību ūdens bioms. Tomēr pārmērīga netoksiskā fitoplanktona reprodukcija joprojām var būt kaitīga, jo rodas skābekļa deficīts un zivju žaunu aizsērēšana.

Dažas cianobaktēriju sugas rada toksīnus, piemēram, mikrocistīns. Cianobaktērijas parasti sauc par “zilaļģēm” un ūdens kļūst zaļš.

Katrā piekrastes valstī ir novēroti toksīni, kas rada kaitīgu aļģu ziedēšanu (HAB) Nacionālais okeāna dienests. HAB var kaitēt vai nogalināt cilvēkus papildus jūras dzīvībai. HAB tādās vietās kā Floridas līča piekraste parasti sauc par “sarkanajām plūdmaiņām”, jo ziedēšana ūdens kļūst sarkans.

Dzeramais ūdens var būt piesārņots un pludmales slēgtas kaitīgu smaku un infekcijas riska dēļ. HAB sezonāli notiek vasaras beigās, kad temperatūra un slāpekļa piesārņojums stimulē fitoplanktona augšanu.

Ezeri un okeāni, kas bagāti ar slāpekli, dzelzi un fosfātu, nodrošina smorgasbordu neskaitāmām fitoplanktona sugām. Ziedi bieži seko viesuļvētru dēļ, jo barības vielas tiek sasmalcinātas no apakšas. Augšanas ātrums palēninās, ja barības vielu ir maz.

Citi reprodukciju ietekmējošie faktori ir temperatūra, dziļums, gaismas mainīgums un sālsūdens koncentrācija (sāļums). Planktons nav sastopams daudzās okeāna daļās dzelzs trūkuma dēļ šajos reģionos.

Atkarībā no sugas fitoplanktons fotosintēzes ceļā apmierina visas enerģijas vajadzības vai arī var papildināt savu uzturu, lietojot citus dzīvus vai bojājošus organismus. Divos galvenajos fitoplanktona veidos tiek izmantotas dažādas pārtikas iegūšanas stratēģijas.

Piemēram, dinoflagelāti medī un pārvietojas pa ūdeni, vicinot astes; tomēr viņi ir vāji peldētāji un nevar iet pret straumi. Diatomas nelieto flagella (astes) un absorbē barības vielas, kas nepieciešamas vielmaiņai un reprodukcijai, braucot pa straumi.

Fitoplanktons kalpo kā ūdens pasaules pārtikas banka, jo tiem ir augu veida spēja absorbēt saules gaismu un fotosintēzes ceļā radīt pārtikas enerģiju. Jūras radību pārpilnība, sākot no gliemežiem un beidzot ar vaļiem, ir parādā pastāvīgai fitoplanktona diētai. Fitoplanktona tiešie patērētāji ir zooplanktons, anemones, garneles un gliemenes.

Savukārt mazākus augus un dzīvniekus patērē visēdāji, kurus pēc tam ēd terciārie patērētāji vai virsotnes plēsēji. Pārtikas produktus cilvēku uzturā var izsekot līdz a primārais ražotājs kā fitoplanktons.

Saskaņā ar NASA satelītattēlu augstākas fitoplanktona reprodukcijas periodos virs noteiktām vietām, piemēram, Dienvidu okeāna, veidojas gaišāki mākoņi. Ātri pavairojot fitoplanktonu, piemēram, kokolitofori izplūst gaisā gāzes un organiskās vielas, kas sēklas mākoņus.

Mākoņi atspoguļo vairāk saules gaismas un šķiet gaišāki, kad notiek planktona ziedēšana, jo atstarošana ir atkarīga no suspendētā ūdens daudzuma mākonī un mākoņu pilienu daļiņu lieluma.

Pētnieki ir atklājuši, ka fitoplanktons var izmantot fotosintēzi, lai oglekļa dioksīdu pārveidotu par biomasu un eļļu biodegvielas ražošanai. Aļģu fermas varētu nākt par labu planētai, jo fitoplanktons absorbē (nogremdē) vairāk oglekļa, nekā tie atkal nonāk vidē.

Vēl viens ieguvums ir strauja augkopība. Saskaņā ar Vides un enerģētikas studiju institūts, mikroaļģes katru dienu dubultojas masā un izaug līdz 100 reizes ātrāk nekā augi uz zemes.

Turklāt daudzas aļģu sugas aug sālsūdenī, kas ir vieglāk pieejams nekā saldūdens. Aļģu fermas varētu atrasties vietās, kur nevar augt citas kultūras. Aļģes biodegviela varētu samazināt atkarību no vietējās un importētās fosilās degvielas. Aļģes jau ir izmantotas ādas kopšanas līdzekļu, farmaceitisko līdzekļu un kosmētikas ražošanā.