מהו פיטופלנקטון? רוב הפיטופלנקטון קטן מכדי שניתן יהיה לראות אותם בעין בלתי מזוינת. עם זאת, בכמויות מספיק גבוהות, ניתן לראות מינים מסוימים ככתמים צבעוניים על פני המים, בשל תכולת הכלורופיל בתוך התאים שלהם ופיגמנטים עזר כגון phycobiliproteins או xanthophylls.
מהו פיטופלנקטון
פיטופלנקטון הם אורגניזמים ביוטיים מיקרוסקופיים פוטוסינתטיים החיים בשכבת המים העליונה של כמעט כל האוקיינוסים והאגמים על פני כדור הארץ. הם היוצרים של תרכובות אורגניות מפחמן דו חמצני המומס במים - כלומר יוזמי התהליך השומר על מארג המזון המימי.
פוטוסינתזה
פיטופלנקטון משיג אנרגיה באמצעות פוטוסינתזה ולכן הוא חייב לחיות בשכבת פנים מוארת היטב (הנקראת אזור האופוטי) של אוקיינוס, ים, אגם או גוף מים אחר. פיטופלנקטון מהווה כמחצית מכולםפעילות פוטוסינתטית על פני כדור הארץ. קיבועו המצטבר של אנרגיה בתרכובות פחמן (ייצור ראשוני) הוא הבסיס לרוב המכריע של שרשראות המזון האוקיינוסיות ורבות של מים מתוקים (כימוסינתזה היא חריג בולט).
מין ייחודי
למרות שכמעט כל מיני הפיטופלנקטון הם פוטואוטוטרופים יוצאי דופן, ישנם כאלה שהם מיטוטרופים. לרוב מדובר במינים ללא פיגמנטים שהם למעשה הטרוטרופיים (האחרונים נחשבים לרוב זואופלנקטון). הידועים ביותר הם הסוגים הדינופלגלריים כגון Noctiluca ו- Dinophysis, המשיגים פחמן אורגני על ידי בליעת אורגניזמים אחרים או חומר מזיקים.
משמעות
פיטופלנקטון סופג אנרגיה מהשמש וחומרי הזנה מהמים כדי לייצר את המזון שלהם. במהלך הפוטוסינתזה, חמצן מולקולרי (O2) משתחרר למים. ההערכה היא שכ-50% או 85% מהחמצן בעולם מגיע מהפוטוסינתזה של פיטופלנקטון. השאר מיוצר על ידי פוטוסינתזה על ידי צמחי אדמה. כדי להבין מהו פיטופלנקטון, עליך להיות מודע לחשיבותו הרבה עבור הטבע.
קשר עם מינרלים
פיטופלנקטון תלוי באופן קריטי במינרלים. אלה הם בעיקר מאקרו-נוטריינטים כמו חנקה, פוספט או חומצה סיליקית, שזמינותם נקבעת על פי האיזון בין המשאבה הביולוגית כביכול לבין עליית מים עמוקים ועשירים בחומרי מזון. עם זאת, בשטחים גדוליםבאוקיינוסים כמו האוקיינוס הדרומי, פיטופלנקטון מוגבל גם על ידי היעדר ברזל מיקרו-נוטריינט. זה הוביל כמה מדענים לתמוך בהפריה של ברזל כאמצעי לנטרול הצטברות של פחמן דו חמצני (CO2) המיוצר על ידי האדם באטמוספרה.
מדענים ערכו ניסויים בהוספת ברזל (בדרך כלל בצורה של מלחים כמו סולפט ברזל) למים כדי לעודד צמיחה של פיטופלנקטון ולהסיר CO2 אטמוספרי לאוקיינוס. עם זאת, מחלוקות על ניהול מערכות אקולוגיות ויעילות הפריית ברזל האטו את הניסויים האלה.
מגוון
המונח "פיטופלנקטון" מכסה את כל המיקרואורגניזמים הפוטו-אוטוטרופיים בשרשרות מזון מימיות. עם זאת, בניגוד לקהילות יבשתיות שבהן רוב האוטוטרופים הם צמחים, פיטופלנקטון הוא קבוצה מגוונת הכוללת אאוקריוטים פרוטוזואים כמו פרוקריוטים אובקטריאליים וארכיבקטריאליים. ידועים כ-5,000 מינים של פיטופלנקטון ימי. איך המגוון הזה התפתח למרות משאבי מזון מוגבלים עדיין לא ברור.
הקבוצות החשובות ביותר של פיטופלנקטון כוללות דיאטומים, ציאנובקטריות ודינופלגלטים, אם כי קבוצות רבות אחרות של אצות מיוצגות בקבוצה מגוונת זו. קבוצה אחת, הקוקוליטיפורידים, אחראים (בחלקם) לשחרור כמויות משמעותיות של דימתיל גופרתי (DMS) לאטמוספירה. DMS מתחמצן ליצירת סולפט, שבאזורים עם ריכוז נמוך של חלקיקי אירוסול יכולתורמים להופעתם של אזורים מיוחדים של עיבוי אוויר, אשר מוביל בעיקר לעלייה בעננות וערפל מעל המים. מאפיין זה אופייני גם לפיטופלנקטון באגם.
כל סוגי הפיטופלנקטון שומרים על רמות טרופיות שונות (כלומר מזון) במערכות אקולוגיות שונות. באזורים אוקיאניים אוליגוטרופיים כמו ים סרגסו או דרום האוקיינוס השקט, הפיטופלנקטון הנפוץ ביותר הם מינים חד-תאיים קטנים הנקראים פיקופלנקטון וננופלנקטון (הנקראים גם פיקופלנקטונים וננופלגלטונים). פיטופלנקטון מובן בעיקר כציאנובקטריה (פרוכלורוקוקוס, סינקוקוקוס) ופיקואוקריוטים כגון מיקרומונה. במערכות אקולוגיות פרודוקטיביות יותר, דינופלגלטים גדולים הם הבסיס לביומסה של פיטופלנקטון.
השפעה על ההרכב הכימי של המים
בתחילת המאה העשרים, אלפרד סי רדפילד מצא קווי דמיון בין ההרכב היסודי של פיטופלנקטון לבין חומרי המזון המומסים העיקריים באוקיינוס העמוק. רדפילד הציע כי היחס בין פחמן לחנקן לזרחן (106:16:1) באוקיינוס נשלט על ידי הדרישות של פיטופלנקטון, שכן הפיטופלנקטון משחרר חנקן וזרחן לאחר מכן תוך כדי מינרלציה מחדש. מה שנקרא "יחס רדפילד" בתיאור הסטוכיומטריה של פיטופלנקטון ומי ים הפך לעיקרון בסיסי להבנת האבולוציה של האקולוגיה הימית, ביוגיאוכימיה ומה זה פיטופלנקטון. עם זאת, מקדם רדפילד אינו ערך אוניברסלי ועשוי להתפצל עקב שינויים בהרכבם של חומרים מזינים וחיידקים אקסוגניים.באוקיינוס. ייצור פיטופלנקטון, כפי שהקורא כבר אמור להבין, משפיע לא רק על רמת החמצן, אלא גם על ההרכב הכימי של מי האוקיינוס.
תכונות ביולוגיות
הסטוכיומטריה הדינמית הטבועה באצות חד-תאיות משקפת את יכולתן לאגור חומרים מזינים במאגר פנימי ולשנות את הרכב האוסמוליט. לרכיבים תאיים שונים יש מאפיינים סטוכיומטריים ייחודיים משלהם, למשל, התקני איסוף נתונים של משאבים (קל או חומרי הזנה) כגון חלבונים וכלורופיל מכילים ריכוז גבוה של חנקן אך תכולה נמוכה של זרחן. בינתיים, מנגנוני צמיחה גנטיים כגון RNA ריבוזומי מכילים ריכוזים גבוהים של חנקן וזרחן (N ו-P, בהתאמה). שרשרת המזון פיטופלנקטון-זופלנקטון, למרות ההבדל בין שני סוגי היצורים הללו, היא הבסיס לאקולוגיה של מרחבי המים ברחבי כדור הארץ.
מחזורי חיים
בהתבסס על חלוקת המשאבים, פיטופלנקטון מסווג לשלושה שלבי חיים: הישרדות, פריחה והתגבשות. לפיטופלנקטון ששרד יש יחס N:P (חנקן וזרחן) גבוה (> 30) והוא מכיל מנגנוני איסוף משאבים רבים לשמירה על צמיחה כאשר המשאבים דלים. לפיטופלנקטון פורח יש יחס N:P נמוך (<10) והם מותאמים לצמיחה אקספוננציאלית. לפיטופלנקטון מאוחד יש יחס דומה של N:P ל-Redfield ומכילים יחס שווה יחסית של מנגנוני צמיחה וצבירת משאבים.
הווה ועתיד
מחקר שפורסם ב-Nature בשנת 2010 מצא שפיטופלנקטון ימי ירד בצורה משמעותית באוקיינוסים בעולם במאה האחרונה. לפי הערכות, ריכוזי הפיטופלנקטון במים עיליים ירדו בכ-40% מאז 1950 בקצב של כ-1% בשנה, אולי בתגובה להתחממות האוקיינוסים. המחקר עורר מחלוקת בקרב מדענים והוביל לוויכוחים סוערים. במחקר שלאחר מכן משנת 2014, המחברים השתמשו במסד נתונים גדול של מדידות ושינו את שיטות הניתוח שלהם כדי לתת מענה למספר ביקורות שפורסמו, אך בסופו של דבר הגיעו למסקנות מטרידות דומות: מספר אצות הפיטופלנקטון יורד במהירות.
