Was ist Phytoplankton? Das meiste Phytoplankton ist zu klein, um es mit bloßem Auge zu sehen. Einige Arten können jedoch in ausreichend hohen Mengen aufgrund des Geh alts an Chlorophyll in ihren Zellen und Hilfspigmenten wie Phycobiliproteinen oder Xanthophyllen als farbige Flecken auf der Wasseroberfläche gesehen werden.
Was ist Phytoplankton
Phytoplankton sind photosynthetische mikroskopisch kleine biotische Organismen, die in der oberen Wasserschicht fast aller Ozeane und Seen der Erde leben. Sie sind die Erzeuger organischer Verbindungen aus in Wasser gelöstem Kohlendioxid – also die Initiatoren des Prozesses, der das aquatische Nahrungsnetz aufrechterhält.
Photosynthese
Phytoplankton erhält Energie durch Photosynthese und muss daher in einer gut beleuchteten Oberflächenschicht (als euphotische Zone bezeichnet) eines Ozeans, Meeres, Sees oder eines anderen Gewässers leben. Phytoplankton macht etwa die Hälfte davon ausphotosynthetische Aktivität auf der Erde. Seine kumulative Fixierung von Energie in Kohlenstoffverbindungen (Primärproduktion) ist die Grundlage für die überwiegende Mehrheit der ozeanischen und vielen Süßwasser-Nahrungsketten (die Chemosynthese ist eine bemerkenswerte Ausnahme).
Einzigartige Arten
Obwohl fast alle Arten von Phytoplankton außergewöhnliche Photoautotrophe sind, gibt es einige, die Mitotrophe sind. Dies sind normalerweise nicht pigmentierte Arten, die eigentlich heterotroph sind (letztere werden oft als Zooplankton bezeichnet). Die bekanntesten sind die Dinoflagellar-Gattungen wie Noctiluca und Dinophysis, die organischen Kohlenstoff durch die Aufnahme anderer Organismen oder Detritmaterial gewinnen.
Bedeutung
Phytoplankton nimmt Sonnenenergie und Nährstoffe aus dem Wasser auf, um seine eigene Nahrung zu produzieren. Bei der Photosynthese wird molekularer Sauerstoff (O2) an das Wasser abgegeben. Es wird geschätzt, dass etwa 50 % oder 85 % des weltweiten Sauerstoffs aus der Photosynthese von Phytoplankton stammen. Der Rest wird durch Photosynthese von Landpflanzen produziert. Um zu verstehen, was Phytoplankton ist, muss man sich seiner großen Bedeutung für die Natur bewusst sein.
Beziehung zu Mineralien
Phytoplankton ist stark von Mineralien abhängig. Dies sind in erster Linie Makronährstoffe wie Nitrat, Phosphat oder Kieselsäure, deren Verfügbarkeit durch das Gleichgewicht zwischen der sogenannten biologischen Pumpe und dem Aufstieg tiefer, nährstoffreicher Gewässer bestimmt wird. Allerdings auf großen FlächenIn Ozeanen wie dem Südpolarmeer ist Phytoplankton auch durch den Mangel an Mikronährstoff Eisen begrenzt. Dies hat einige Wissenschaftler dazu veranlasst, die Düngung von Eisen als Mittel zu befürworten, um der Ansammlung von menschengemachtem Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre entgegenzuwirken.
Wissenschaftler haben damit experimentiert, dem Wasser Eisen (normalerweise in Form von Salzen wie Eisensulfat) hinzuzufügen, um das Wachstum von Phytoplankton zu fördern und atmosphärisches CO2 in den Ozean zu entfernen. Allerdings haben Streitigkeiten über das Ökosystemmanagement und die Effizienz der Eisendüngung solche Experimente verlangsamt.
Vielf alt
Der Begriff "Phytoplankton" umfasst alle photoautotrophen Mikroorganismen in aquatischen Nahrungsketten. Im Gegensatz zu terrestrischen Gemeinschaften, in denen die meisten Autotrophen Pflanzen sind, ist Phytoplankton jedoch eine vielfältige Gruppe, einschließlich protozoischer Eukaryoten wie eubakterieller und archaebakterieller Prokaryoten. Es gibt ungefähr 5.000 bekannte Arten von marinem Phytoplankton. Wie sich diese Vielf alt trotz begrenzter Nahrungsressourcen entwickelt hat, ist noch nicht klar.
Zu den wichtigsten Gruppen des Phytoplanktons gehören Kieselalgen, Cyanobakterien und Dinoflagellaten, obwohl viele andere Algengruppen in dieser sehr vielfältigen Gruppe vertreten sind. Eine Gruppe, die Coccolithophoriden, sind (teilweise) für die Freisetzung erheblicher Mengen von Dimethylsulfid (DMS) in die Atmosphäre verantwortlich. DMS oxidiert zu Sulfat, das in Bereichen mit geringer Konzentration von Aerosolpartikeln entstehen kanntragen zur Entstehung spezieller Bereiche der Luftkondensation bei, was vor allem zu einer Zunahme von Bewölkung und Nebel über Wasser führt. Diese Eigenschaft ist auch charakteristisch für See-Phytoplankton.
Alle Arten von Phytoplankton h alten in verschiedenen Ökosystemen unterschiedliche trophische (d. h. Nahrungs-) Niveaus aufrecht. In oligotrophen Ozeanregionen wie der Sargassosee oder dem Südpazifik sind kleine, einzellige Arten namens Picoplankton und Nanoplankton (auch Picoflagellaten und Nanoflagellaten genannt) das häufigste Phytoplankton. Unter Phytoplankton versteht man vor allem Cyanobakterien (Prochlorococcus, Synechococcus) und Picoeukaryoten wie Micromonas. In produktiveren Ökosystemen sind große Dinoflagellaten die Grundlage der Phytoplankton-Biomasse.
Einfluss auf die chemische Zusammensetzung von Wasser
Im frühen zwanzigsten Jahrhundert fand Alfred C. Redfield Ähnlichkeiten zwischen der elementaren Zusammensetzung von Phytoplankton und den wichtigsten gelösten Nährstoffen in der Tiefsee. Redfield schlug vor, dass das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff zu Phosphor (106:16:1) im Ozean durch die Anforderungen des Phytoplanktons gesteuert wird, da das Phytoplankton anschließend Stickstoff und Phosphor freisetzt, wenn es remineralisiert. Dieses sogenannte „Redfield-Verhältnis“zur Beschreibung der Stöchiometrie von Phytoplankton und Meerwasser ist zu einem grundlegenden Prinzip für das Verständnis der Evolution der Meeresökologie, der Biogeochemie und dessen, was Phytoplankton ist, geworden. Der Redfield-Koeffizient ist jedoch kein universeller Wert und kann aufgrund von Änderungen in der Zusammensetzung von exogenen Nährstoffen und Mikroben abweichen.im Ozean. Wie der Leser bereits verstehen sollte, beeinflusst die Produktion von Phytoplankton nicht nur den Sauerstoffgeh alt, sondern auch die chemische Zusammensetzung des Meerwassers.
Biologische Merkmale
Die den einzelligen Algen innewohnende dynamische Stöchiometrie spiegelt ihre Fähigkeit wider, Nährstoffe in einem internen Reservoir zu speichern und die Zusammensetzung des Osmolits zu verändern. Verschiedene zelluläre Komponenten haben ihre eigenen einzigartigen stöchiometrischen Eigenschaften, zum Beispiel enth alten Ressourcen (Licht oder Nährstoffe) Datenerfassungsgeräte wie Proteine und Chlorophyll eine hohe Konzentration an Stickstoff, aber einen niedrigen Geh alt an Phosphor. Unterdessen enth alten genetische Wachstumsmechanismen wie ribosomale RNA hohe Konzentrationen an Stickstoff und Phosphor (N bzw. P). Die Phytoplankton-Zooplankton-Nahrungskette ist trotz des Unterschieds zwischen diesen beiden Arten von Lebewesen die Grundlage der Ökologie der Wasserräume auf dem ganzen Planeten.
Lebenszyklen
Basierend auf der Verteilung der Ressourcen wird Phytoplankton in drei Lebensstadien eingeteilt: Überleben, Blüte und Konsolidierung. Das überlebende Phytoplankton hat ein hohes N:P-Verhältnis (Stickstoff und Phosphor) (> 30) und enthält viele Ressourcensammelmechanismen, um das Wachstum aufrechtzuerh alten, wenn die Ressourcen knapp sind. Blühendes Phytoplankton hat ein niedriges N:P-Verhältnis (<10) und ist an exponentielles Wachstum angepasst. Konsolidiertes Phytoplankton hat ein ähnliches Verhältnis von N: P zu Redfield und enthält ein relativ gleiches Verhältnis von Wachstums- und Ressourcenakkumulationsmechanismen.
Gegenwart und Zukunft
Eine 2010 in Nature veröffentlichte Studie ergab, dass das marine Phytoplankton in den Weltmeeren im vergangenen Jahrhundert erheblich zurückgegangen ist. Schätzungen zufolge sind die Phytoplanktonkonzentrationen in Oberflächengewässern seit 1950 um etwa 40 % mit einer Rate von etwa 1 % pro Jahr zurückgegangen, möglicherweise als Reaktion auf die Erwärmung der Ozeane. Die Studie löste Kontroversen unter Wissenschaftlern aus und führte zu heftigen Debatten. In einer nachfolgenden Studie aus dem Jahr 2014 verwendeten die Autoren eine große Datenbank mit Messungen und überarbeiteten ihre Analysemethoden, um mehreren veröffentlichten Kritikpunkten Rechnung zu tragen, kamen jedoch zu ähnlich beunruhigenden Schlussfolgerungen: Die Anzahl der Phytoplanktonalgen nimmt rapide ab.
