Jak rozmnaża się fitoplankton?

Fitoplankton to mikroskopijne stworzenia, które rozmnażają się obficie drogą bezpłciową i seksualną. Tempo reprodukcji fitoplanktonu bezpośrednio wpływa i odzwierciedla równowagę ekosystemu.

Według National Geographic, rośliny morskie, takie jak fitoplankton, glony i wodorosty morskie 70 procent tlenu atmosferycznego, czyli nawet więcej niż Las deszczowy. Jednak w pewnych warunkach środowiskowych populacje fitoplanktonu mogą eksplodować, tworząc cuchnące, toksyczne zakwity.

Główne kategorie planktonu to fitoplankton i zooplankton. Plankton może być eukariotyczny lub prokariotyczny. Fitoplankton roślinopodobny obejmuje plankton z alg i mikroalgi.

Fitoplankton może być rośliną jednokomórkową, protisty (glony) lub bakterie:

• Dinoflagellaty: Wyróżniają się one biczowatymi ogonami i złożoną muszlą. Około połowa wszystkich bruzdnic nie jest fotosyntetyczna. Niektóre gatunki są bioluminescencyjne i świecą w nocy.

• Okrzemki: Są to nieruchome, fotosyntetyczne glony, które unoszą się na powierzchni wody słodkiej i morskiej. Okrzemki występują również w wilgotnej glebie. Unikalna powłoka okrzemek składa się z krzemu, który jest wykorzystywany komercyjnie.
  instagram story viewer
  
  

• Cyjanobakteria: Są to prymitywne bakterie, które mogą powodować toksyczne zakwity.
  

• Kokolitofory: Są to plankton pokryty łuskami podobnymi do wapienia. Są ważnym źródłem kalcytu.
  

Zooplankton, zwany również planktonem zwierzęcym, obejmuje:

• pierwotniaki
  
• larwy
  
• widłonogi
  
• płazińce

Zooplankton należy do najbardziej wszechobecnych organizmów morskich i obejmuje dobrze znane organizmy, takie jak meduzy. Zooplankton to konsumenci w łańcuch pokarmowy.

Fitoplankton produkuje żywność i uwalnia tlen jako produkt uboczny, podobnie jak rośliny lądowe wspierają Ziemię.

Fitoplankton wziął swoją nazwę od greckiego słowa planktos, co oznacza wędrowiec lub włóczęga – trafny opis tego, jak fitoplankton unosi się przez życie. Międzynarodowi badacze mogą również odnosić się do tych organizmów jako „fitoplankton” lub „fitoplankton” w innych językach.

Fitoplankton zaliczany jest do najważniejszych organizmów na Ziemi. Poza zapewnieniem jedzenia dla reszty sieć żywności, fitoplankton natlenia wodę i powietrze.

Fitoplankton łagodzi skutki globalnego ocieplenia poprzez wchłanianie 33 procent dwutlenku węgla ze źródeł naturalnych i paliw kopalnych, zgodnie z Kudela Lab na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz. Po śmierci fitoplankton i inne odpady organiczne mogą opaść na dno oceanu i pewnego dnia zamienić się w paliwo kopalne – gaz, ropę i węgiel.

Nawozy azotowe spływające z pól, odchody zwierzęce z pastwisk i nieoczyszczone ścieki przedostają się do cieków wodnych i zakłócają równowagę ekologiczną. Martwe strefy na dużą skalę w obszarach takich jak Zatoka Meksykańska wynikają z cieplejszych globalnych temperatur i przerostu fitoplanktonu, który dusi życie morskie. Bakteryjny rozkładający się zużywają dodatkowy tlen podczas zużywania rozkładającej się materii z kwitnienia.

Naukowcy monitorują wahania populacji glonów, aby chronić czystą wodę – coraz rzadszy zasób naturalny. Próbki są pobierane w terenie za pomocą siatek planktonowych do zbierania okazów. Siatki siatkowe zazwyczaj dobrze sprawdzają się w wychwytywaniu fitoplanktonu, ale maleńki nanoplankton należy odfiltrować z próbki wody.

Ilość i rodzaj planktonu wskazują na ogólne warunki wodne i wskaźniki reprodukcji planktonu.

Skuteczne strategie reprodukcyjne są cechą charakterystyczną fitoplanktonu. W odpowiednich warunkach wzrostu fitoplankton szybko się rozmnaża na różne sposoby: rozmnażanie bezpłciowe.

Prostota planktonu umożliwia im łatwe rozmnażanie:

• Szybko rosnący bruzdnice zazwyczaj dzielić przez binarne rozczepienie. Komórka rodzicielska dzieli się na dwie identyczne komórki, które będą się dzielić wielokrotnie. Włókna mogą tworzyć się, jeśli komórki nie rozdzielą się całkowicie podczas podziału komórki.

• Protisty może rozmnażać się bezpłciowo przez wielokrotne rozszczepienie. Komórki przygotowują się do podziału, replikują swoje jądro, a następnie dzielą się na wiele komórek, które są identyczne z oryginalną komórką, chyba że wystąpią mutacje.
  

• Prostokątne komórki spirogyra (fitoplankton z alg) łączą się końcami, tworząc bardzo długie łańcuchy zwane long żarniki. Kiedy włókno się dzieli, każda sekcja unosząca się na wodzie wyrośnie w nowe włókno poprzez prostą mitozę. Ten rodzaj reprodukcji nazywa się podział.

• Zooplankton jak hydra może się rozmnażać początkujący. Podobnie jak drożdże, hydra może wyhodować pączek, który dojrzeje i zerwie się, stając się klonem rodzica.
  

Zielone algi i bakterie mogą produkować zarodniki które nadal dzielą się wewnątrz komórki nadrzędnej. Dojrzały endospory są wypuszczane, aby utworzyć identyczne potomstwo.

Rozmnażanie płciowe polega na rekombinacji materiału genetycznego w celu uzyskania potomstwa o unikalnym genomie. Bioróżnorodność w obrębie populacji pomaga gatunkowi przystosować się do niekorzystnych warunków, takich jak upał czy susza.

Niektóre fitoplankton mogą rozmnażać się płciowo:

• Okrzemki produkować i wypuszczać diploidalny gamety męskie i żeńskie – spermatogonia i oogonia – które dzielą przez mejozę, by stać się haploidalnysperma lub jajko. Jajo zapłodnione przez plemniki rozwija się w zygota zwany an auksospor które mogą wejść spoczynek. Komórka będzie rosła w odpowiednich warunkach, a następnie uwalnia pełnowymiarowe okrzemki.

• Hermafrodytyzm jednopienny kolonie volox (zielone algi) produkują zarówno pakiety plemników, jak i jajeczka. Rozdzielnopłciowy kolonie produkują plemniki lub komórki jajowe. W koloniach żeńskich volvox poszczególne komórki rosną, aby stać się oogamet które wchodzą w odpoczynek diploidalna zygota etap po fuzji jaja i plemnika (syngamia).
  

Fitoplankton znajduje się w pobliżu brzegów, w otwartych wodach stojących, na czapach lodowych i w pobliżu powierzchni jezior, gdzie niezbędne składniki odżywcze i światło słoneczne są łatwo dostępne dla wzrostu i podziału komórek. Fitoplankton żyjący w oceanie zwykle znajduje się w strefa eufotyczna słupa wody, który jest przepuszczalny przez światło słoneczne.

Strefa eufotyczna nie jest głębsza niż 900 stóp; średnia głębokość oceanu wynosi około 13 000 stóp, jak szacuje Instytucja Oceanograficzna Woods Hole.

Typowy cykl życiowy fitoplanktonu obejmuje wzrost, reprodukcję i śmierć. Cykl życiowy może również obejmować okres spoczynku, który występuje regularnie lub tylko wtedy, gdy warunki nie sprzyjają wzrostowi.

Na przykład, chryzofity może tworzyć cysty lub zarodniki, które pozostają uśpione przez miesiące lub dekady. Niektóre okrzemki i bruzdnice tworzą cysty od zimy do wiosny.

Cykle życiowe fitoplanktonu różnią się w zależności od gatunku. Na przykład, wiciowce morskie (Phaeocystis pouchetii) wytwarzają maleńkie ruchliwe komórki, które namnażają się, aż do spadku poziomu składników odżywczych. Następnie tworzą kolonie otoczone lepką błoną śluzową zawierającą składniki odżywcze, które pozwalają na dalszą reprodukcję.

Jeśli składniki odżywcze całkowicie opadną, błona rozpada się i wyrzuca na brzeg jako śmierdząca, lepka biała piana.

Wzrost fitoplanktonu zmienia się wraz z porami roku. Rozmnażanie eksploduje w regionach polarnych każdej wiosny, gdy lód osadza się bogatymi składnikami odżywczymi na powierzchni wody. Chłodna woda jest idealna do rozmnażania fitoplanktonu. Późnym latem zwiększone nasłonecznienie pobudza pigmenty w pływającym fitoplanktonie, powodując kolejny gwałtowny wzrost.

Fitoplankton jest spożywany przez ryby i kryla, które następnie stanowią obfity posiłek dla pingwinów Adélie, ptaków morskich i fok. Pingwiny dostosowały swój cykl lęgowy do szczytowych okresów reprodukcji fitoplanktonu.

Według Narodowe Centrum Danych o Śniegu i Lodzie, niektóre z największych łowisk na świecie znajdują się na Morzu Beringa, gdzie plankton kwitnie obficie i utrzymuje populacje ryb.

Obfitość fitoplanktonu przyciąga ptaki, owady, ryby i zwierzęta oraz zwiększa bioróżnorodność w biom wodny. Jednak nadmierne rozmnażanie nietoksycznego fitoplanktonu może nadal być szkodliwe z powodu wynikającego z tego niedoboru tlenu i zatykania skrzeli ryb.

Niektóre gatunki sinic wytwarzają toksyny, takie jak mikrocystyna. Cyjanobakteria są powszechnie nazywane „sin-zielonymi algami” i zmieniają kolor wody na zielony.

Według naukowców w każdym stanie przybrzeżnym wystąpiły szkodliwe zakwity glonów (HAB) wytwarzające toksyny Krajowa Służba Oceaniczna. HABs mogą powodować choroby lub zabijać ludzi oprócz życia morskiego. HAB w miejscach takich jak Florida Gulf Coast są powszechnie nazywane „czerwonymi przypływami”, ponieważ zakwity zmieniają kolor wody na czerwony.

Woda pitna może być zanieczyszczona, a plaże zamknięte z powodu uciążliwych zapachów i ryzyka infekcji. HAB występują sezonowo późnym latem, kiedy temperatury i zanieczyszczenie azotem pobudzają wzrost fitoplanktonu.

Jeziora i oceany bogate w azot, żelazo i fosforany stanowią szwedzki stół dla niezliczonych gatunków fitoplanktonu. Zakwity często następują w następstwie huraganów, ponieważ składniki odżywcze wzbijają się z dna. Tempo wzrostu spowalnia, gdy brakuje składników odżywczych.

Inne czynniki wpływające na reprodukcję to temperatura, głębokość, zmienność światła i stężenie słonej wody (zasolenie). Plankton nie występuje w wielu częściach oceanu z powodu niedoboru żelaza w tych regionach.

W zależności od gatunku fitoplankton zaspokaja wszystkie swoje potrzeby energetyczne poprzez fotosyntezę lub może uzupełniać dietę poprzez spożywanie innych żywych lub rozkładających się organizmów. Dwa główne typy fitoplanktonu wykorzystują różne strategie pozyskiwania pożywienia.

Na przykład bruzdnice polują i poruszają się w wodzie, machając ogonami; są jednak słabymi pływakami i nie mogą płynąć pod prąd. Okrzemki nie używają wici (ogony) i absorbują składniki odżywcze potrzebne do metabolizmu i reprodukcji podczas jazdy z prądami.

Fitoplankton służy jako bank żywności w świecie wodnym ze względu na swoją podobną do roślin zdolność do pochłaniania światła słonecznego i wytwarzania energii żywnościowej poprzez fotosyntezę. Mnóstwo morskich stworzeń, od ślimaków po wieloryby, zawdzięcza swoje istnienie stałej diecie fitoplanktonu. Bezpośrednimi konsumentami fitoplanktonu są zooplankton, ukwiały, krewetki i małże.

Z kolei mniejsze rośliny i zwierzęta są konsumowane przez wszystkożerne, które są następnie zjadane przez trzeciorzędowych konsumentów lub drapieżników wierzchołkowych. Środki spożywcze w diecie człowieka można prześledzić od: główny producent jak fitoplankton.

Według zdjęć satelitarnych NASA jaśniejsze chmury tworzą się nad niektórymi miejscami, takimi jak Ocean Południowy, w okresach wysokiej reprodukcji fitoplanktonu. Szybko namnażający się fitoplankton, taki jak kokolitofory uwalniają do powietrza gazy i substancje organiczne, które powodują powstawanie chmur.

Chmury odbijają więcej światła słonecznego i wydają się jaśniejsze, gdy pojawiają się zakwity planktonu, ponieważ odbicie zależy od ilości wody zawieszonej w chmurze i wielkości cząstek kropelek chmur.

Naukowcy odkryli, że fitoplankton może wykorzystywać fotosyntezę do przekształcania dwutlenku węgla w biomasę i oleje do produkcji biopaliw. Farmy alg mogą przynieść korzyści planecie, ponieważ fitoplankton absorbuje (pochłania) więcej węgla niż uwalnia z powrotem do środowiska.

Kolejną korzyścią jest szybka produkcja roślin. Według Instytut Studiów Środowiskowych i Energetycznychmikroalgi każdego dnia podwajają masę i dorastają do 100 razy szybciej niż rośliny na lądzie.

Co więcej, wiele gatunków glonów rośnie w wodzie słonej, która jest łatwiej dostępna niż woda słodka. Farmy glonów mogą znajdować się na obszarach, na których inne uprawy nie mogą rosnąć. Algal biopaliwo może zmniejszyć zależność od krajowych i importowanych paliw kopalnych. Algi są już wykorzystywane w produkcji środków do pielęgnacji skóry, farmaceutyków i kosmetyków.