چگونه فیتوپلانکتون‌ها در دنیای مدرن ما نقش‌آفرینی می‌کنند؟

مجموعه: گیاهان،حیوانات و آکواریوم

فیتوپلانکتون‌ها

فیتوپلانکتون‌ها: از عوامل تغییر اقلیم تا منابع تغذیه‌ای

فیتوپلانکتون‌ها نقش حیاتی در اکوسیستم‌های دریایی و چرخه‌های زیستی دارند. این ارگانیزم‌های میکروسکوپی قادر به تثبیت کربن دی‌اکسید و تولید اکسیژن هستند. در این مقاله از بیتوته به بررسی جزئیات این موجودات مهم و تأثیرات آن‌ها بر محیط زیست پرداخته شده است.

فیتوپلانکتون‌ها
فیتوپلانکتون‌ها بخش اساسی اکوسیستم‌های آبی و اقیانوسی هستند و انرژی خود را از طریق فتوسنتز تأمین می‌کنند، مشابه آنچه که درختان و گیاهان بر روی خشکی انجام می‌دهند. این نام از کلمات یونانی φυτόν (phyton)، به معنی “گیاه”، و πλαγκτός (planktos)، به معنی “پرتاب‌شده” یا “پراکنده”، گرفته شده است.

فیتوپلانکتون‌ها در لایه‌های سطحی آب‌ها، جایی که نور خورشید به خوبی نفوذ می‌کند، زندگی می‌کنند. این موجودات به سرعت به تغییرات آب و هوا پاسخ می‌دهند و در مقایسه با گیاهان خشکی، در سطح وسیع‌تری توزیع شده و دچار تغییرات فصلی کمتری هستند. این ویژگی‌ها به فیتوپلانکتون‌ها اجازه می‌دهد که در مقیاس جهانی تأثیرگذار باشند.

فیتوپلانکتون‌ها به عنوان پایه‌گذار زنجیره‌های غذایی دریایی و آب شیرین، نقشی کلیدی در چرخه جهانی کربن دارند. آنها مسئول حدود نیمی از فعالیت فتوسنتزی جهانی و نیمی از تولید اکسیژن هستند، در حالی که تنها حدود 1٪ از زیست توده گیاهی جهانی را تشکیل می‌دهند. تنوع این موجودات شامل دیاتوم‌ها، سیانوباکتری‌ها و دینوفلاژلات‌ها است، و برخی از آنها با رنگ‌های متفاوتی که از کلروفیل و رنگدانه‌های جانبی ناشی می‌شود، می‌توانند سطح آب را به صورت لکه‌های رنگی نمایان سازند.

تصاویرفیتوپلانکتون‌ها

فیتوپلانکتون‌ها و تغییرات اقلیمی

انواع فیتوپلانکتون‌ها
فیتوپلانکتون‌ها شامل انواع مختلفی از پروتیست‌ها و باکتری‌های میکروسکوپی فتوسنتزکننده هستند که در لایه‌های بالایی روشن آب‌های دریا و آب شیرین زندگی می‌کنند. این موجودات مشابه گیاهان خشکی، وظیفه تولید اولیه در محیط آبی را به عهده دارند و ترکیبات آلی را از دی‌اکسید کربن حل‌شده در آب تولید می‌کنند. فیتوپلانکتون‌ها به عنوان پایه‌گذار زنجیره غذایی آبزی و همچنین بازیکنان اصلی در چرخه کربن جهانی شناخته می‌شوند.

فیتوپلانکتون‌ها از تنوع زیادی برخوردارند و شامل گروه‌های مختلفی هستند:

سیانوباکتری‌ها: باکتری‌های فتوسنتزکننده‌ای که به صورت میکروسکوپی مشاهده می‌شوند.

دیاتوم‌ها: جلبک‌های میکروسکوپی که دارای پوسته‌های سیلیکاتی هستند.

دینوفلاژلات‌ها: جلبک‌های میکروسکوپی که می‌توانند در برخی شرایط نورافشانی کنند.

جلبک‌های سبز: جلبک‌های میکروسکوپی که به رنگ سبز و فتوسنتز کننده هستند.

کوکولیتوفورها: جلبک‌های زره‌پوشی که در لایه‌های سطحی آب‌ها یافت می‌شوند.

این گروه‌ها با هم، تنوع و عملکرد فیتوپلانکتون‌ها را در اکوسیستم‌های آبی مشخص می‌کنند و نقش مهمی در تولید اولیه و چرخه کربن ایفا می‌کنند.

فیتوپلانکتون‌ها در اقیانوس‌ها

اکولوژی فیتوپلانکتون‌ها
فیتوپلانکتون‌ها انرژی خود را از طریق فتوسنتز تأمین می‌کنند و به همین دلیل باید در لایه سطحی روشن اقیانوس، دریا، دریاچه یا سایر اجسام آبی زندگی کنند. آن‌ها تقریباً نیمی از کل فعالیت فتوسنتزی روی زمین را به عهده دارند و تثبیت انرژی تجمعی‌شان در ترکیبات کربن اساس بسیاری از زنجیره‌های غذایی دریایی و آب شیرین است.

بیشتر گونه‌های فیتوپلانکتون فتواتوتروف‌های اجباری هستند، اما برخی از آن‌ها میکسوتروفیک یا هتروتروف هستند، مانند دینوفلاژلات‌ها که کربن آلی را از بلعیدن ارگانیسم‌های دیگر به دست می‌آورند.

فیتوپلانکتون‌ها در منطقه فوتیک اقیانوس زندگی می‌کنند، جایی که فتوسنتز امکان‌پذیر است. آن‌ها دی‌اکسید کربن را جذب و اکسیژن آزاد می‌کنند. اگر تابش خورشیدی زیاد باشد، فیتوپلانکتون‌ها ممکن است دچار فتوتجزیه شوند. گونه‌های مختلف فیتوپلانکتون از رنگدانه‌های مختلفی برای جذب طول موج‌های متفاوت نور زیر آب استفاده می‌کنند.

رشد فیتوپلانکتون‌ها به مواد مغذی مانند نیترات، فسفات و اسید سیلیسیک وابسته است که از طریق رودخانه‌ها، هوازدگی قاره‌ای و آب شدن یخ‌های قطبی به اقیانوس‌ها وارد می‌شوند. فیتوپلانکتون‌ها همچنین کربن آلی محلول را آزاد می‌کنند و به عنوان طعمه برای زئوپلانکتون‌ها و لارو ماهی‌ها عمل می‌کنند. آن‌ها ممکن است توسط باکتری‌ها یا لیز ویروسی تجزیه شوند و در نهایت با بقایای آلی کف دریا را بارور کنند.

فیتوپلانکتون‌ها به ویتامین‌های B نیز وابسته‌اند و مناطق کمبود ویتامین B در اقیانوس‌ها شناسایی شده‌اند که بر روی فیتوپلانکتون‌ها تأثیر می‌گذارد.

تغییرات اقلیمی مانند گرمایش جهانی و اسیدی شدن اقیانوس‌ها می‌تواند تأثیرات قابل توجهی بر روی فیتوپلانکتون‌ها داشته باشد. فیتوپلانکتون‌ها به عنوان پایه زنجیره غذایی آبزی، عملکرد اکولوژیکی ضروری را برای تمامی حیات آبزی فراهم می‌کنند. تغییرات در مرگ و میر فیتوپلانکتون‌ها به دلیل تغییرات در میزان چرا زئوپلانکتون‌ها می‌تواند قابل توجه باشد.

چرخه‌های نوسان جنوبی ال نینو (ENSO) نیز بر فیتوپلانکتون‌ها تأثیر می‌گذارد و تغییرات بیوشیمیایی و فیزیکی در طول این چرخه‌ها می‌تواند ساختار جامعه فیتوپلانکتون‌ها را تغییر دهد. مشاهدات رنگ اقیانوس ماهواره‌ای برای بررسی این تغییرات استفاده می‌شود.

تنوع زیستی فیتوپلانکتون‌ها
وقتی دو جریان با هم برخورد می‌کنند (مانند جریان‌های Oyashio و Kuroshio)، گرداب‌هایی ایجاد می‌شود که فیتوپلانکتون‌ها در امتداد مرزهای این گرداب‌ها متمرکز شده و حرکت آب را دنبال می‌کنند.

اصطلاح “فیتوپلانکتون” شامل تمام میکروارگانیسم‌های فتوسنتزکننده در شبکه‌های غذایی آبزی است. برخلاف جوامع زمینی که در آن بیشتر اتوتروف‌ها گیاهان هستند، فیتوپلانکتون‌ها گروهی متنوع از یوکاریوت‌های پروتیستی و پروکاریوت‌های باکتریایی را شامل می‌شوند. حدود 5000 گونه فیتوپلانکتون دریایی شناخته شده است و چگونگی تکامل این تنوع با وجود منابع محدود، همچنان معماست.

گروه‌های اصلی فیتوپلانکتون شامل:
دیاتوم‌ها
سیانوباکتری‌ها
دینوفلاژلات‌ها
علاوه بر این، گروه‌های دیگری از جلبک‌ها نیز شناسایی شده‌اند. به عنوان مثال، کوکولیتوفوریدها مقادیر قابل توجهی دی متیل سولفید (DMS) به جو منتشر می‌کنند. DMS اکسید شده و سولفات تشکیل می‌دهد که می‌تواند به جمعیت هسته‌های تراکم ابر کمک کند، به ویژه در مناطقی که غلظت ذرات آئروسل محیطی کم است. این پدیده می‌تواند به افزایش پوشش ابر و بازتابندگی آن منجر شود طبق فرضیه CLAW.

فیتوپلانکتون‌ها از سطوح تغذیه‌ای مختلف در اکوسیستم‌های مختلف پشتیبانی می‌کنند. در مناطق اقیانوسی الیگوتروفیک مانند دریای سارگاسو یا چرخش جنوب اقیانوس آرام، فیتوپلانکتون‌ها عمدتاً شامل سلول‌های کوچک، به نام پیکوپلانکتون و نانوپلانکتون هستند که به طور عمده از سیانوباکتری‌ها (مانند پروکلروکوکوس و سینکوکوکوس) و پیکوکاریوت‌ها (مانند میکروموناس) تشکیل شده‌اند. در اکوسیستم‌های مولدتر که تحت تأثیر بالا آمدن یا ورودی‌های زمینی بالا هستند، دینوفلاژلات‌های بزرگ‌تر غالب بوده و بخش بزرگی از زیست‌توده را تشکیل می‌دهند.

استراتژی‌های رشد
در اوایل قرن بیستم، آلفرد سی ردفیلد شباهت ترکیب عنصری فیتوپلانکتون‌ها را با مواد مغذی محلول اصلی در اقیانوس‌های عمیق کشف کرد. ردفیلد پیشنهاد کرد که نسبت کربن به نیتروژن به فسفر (106:16:1) در اقیانوس به وسیله نیازهای فیتوپلانکتون‌ها کنترل می‌شود، زیرا فیتوپلانکتون‌ها در هنگام بازسازی نیتروژن و فسفر، این عناصر را آزاد می‌کنند. این نسبت به اصطلاح “نسبت ردفیلد” در توصیف استوکیومتری فیتوپلانکتون‌ها و آب دریا به یک اصل اساسی برای درک اکولوژی دریایی، بیوژئوشیمی و تکامل فیتوپلانکتون تبدیل شده است. با این حال، نسبت ردفیلد یک مقدار جهانی نیست و ممکن است به دلیل تغییرات در عرضه مواد مغذی برون‌زا و متابولیسم میکروبی در اقیانوس، مانند تثبیت نیتروژن، دنیتریفیکاسیون و آناموکس متفاوت باشد.

استوکیومتری پویا که در جلبک‌های تک‌سلولی مشاهده شده، نشان‌دهنده توانایی آنها در ذخیره مواد مغذی در یک استخر داخلی، جابه‌جایی بین آنزیم‌ها با نیازهای مختلف مواد مغذی و تغییر ترکیب اسمولیت‌ها است. اجزای سلولی مختلف ویژگی‌های استوکیومتری منحصر به فرد خود را دارند؛ برای مثال، ماشین‌آلات کسب منابع (نور یا مواد مغذی) مانند پروتئین‌ها و کلروفیل حاوی غلظت بالای نیتروژن اما فسفر کم هستند. در عین حال، ماشین‌آلات رشد مانند RNA ریبوزومی حاوی غلظت بالای نیتروژن و فسفر است.

بر اساس تخصیص منابع، فیتوپلانکتون‌ها به سه استراتژی رشد مختلف طبقه‌بندی می‌شوند:

بقا
فیتوپلانکتون‌های بقا دارای نسبت N
بالا (>30) هستند و مقدار زیادی ماشین‌آلات کسب منابع برای حفظ رشد در شرایط کمبود منابع دارند.

شکوفایی
فیتوپلانکتون‌های شکوفا دارای نسبت N
پایین (

💬 نظرات خود را با ما در میان بگذارید

📜 قوانین ارسال نظرات کاربران

دیدگاه های ارسال شده شما، پس از بررسی توسط تیم ایران مدیکال منتشر خواهد شد.
پیام هایی که حاوی توهین، افترا و یا خلاف قوانین جمهوری اسلامی ایران باشد منتشر نخواهد شد.
لازم به یادآوری است که آی پی شخص نظر دهنده ثبت می شود و کلیه مسئولیت های حقوقی نظرات بر عهده شخص نظر بوده و قابل پیگیری قضایی می باشد که در صورت هر گونه شکایت مسئولیت بر عهده شخص نظر دهنده خواهد بود.