Cos'è il fitoplancton? La maggior parte del fitoplancton è troppo piccola per essere vista ad occhio nudo. Tuttavia, in quantità sufficientemente elevate, alcune specie possono essere viste come macchie colorate sulla superficie dell'acqua, a causa del contenuto di clorofilla all'interno delle loro cellule e di pigmenti ausiliari come ficobiliproteine o xantofille.
Cos'è il fitoplancton
Il fitoplancton sono organismi biotici microscopici fotosintetici che vivono nello strato d'acqua superiore di quasi tutti gli oceani e laghi sulla Terra. Sono i creatori dei composti organici dell'anidride carbonica disciolta nell'acqua, cioè gli iniziatori del processo che mantiene la rete alimentare acquatica.
Fotosintesi
Il fitoplancton ottiene energia attraverso la fotosintesi e quindi deve vivere in uno strato superficiale ben illuminato (chiamato zona eufotica) di un oceano, mare, lago o altro specchio d'acqua. Il fitoplancton costituisce circa la metà di tuttoattività fotosintetica sulla terra. La sua fissazione cumulativa dell'energia nei composti del carbonio (produzione primaria) è la base per la stragrande maggioranza delle catene alimentari oceaniche e di molte acque dolci (la chemiosintesi è una notevole eccezione).
Specie uniche
Sebbene quasi tutte le specie di fitoplancton siano fotoautotrofi eccezionali, ce ne sono alcune che sono mitotropi. Si tratta solitamente di specie non pigmentate che in re altà sono eterotrofe (queste ultime sono spesso considerate zooplancton). I più noti sono i generi dinoflagellari come Noctiluca e Dinophysis, che ottengono carbonio organico ingerendo altri organismi o materiale detritico.
Significato
Il fitoplancton assorbe energia dal sole e nutrienti dall'acqua per produrre il proprio cibo. Durante la fotosintesi, l'ossigeno molecolare (O2) viene rilasciato nell'acqua. Si stima che circa il 50% o l'85% dell'ossigeno mondiale provenga dalla fotosintesi del fitoplancton. Il resto è prodotto dalla fotosintesi delle piante terrestri. Per capire cos'è il fitoplancton, devi essere consapevole della sua grande importanza per la natura.
Rapporto con i minerali
Il fitoplancton dipende in modo critico dai minerali. Si tratta principalmente di macronutrienti come nitrati, fosfati o acido silicico, la cui disponibilità è determinata dall'equilibrio tra la cosiddetta pompa biologica e la risalita di acque profonde e ricche di nutrienti. Tuttavia, in vaste areeNegli oceani come l'Oceano Antartico, il fitoplancton è limitato anche dalla mancanza di micronutrienti di ferro. Ciò ha portato alcuni scienziati a sostenere la fertilizzazione del ferro come mezzo per contrastare l'accumulo di anidride carbonica (CO2) prodotta dall'uomo nell'atmosfera.
Gli scienziati hanno sperimentato l'aggiunta di ferro (di solito sotto forma di sali come il solfato ferroso) all'acqua per incoraggiare la crescita del fitoplancton e rimuovere la CO2 atmosferica nell'oceano. Tuttavia, le controversie sulla gestione dell'ecosistema e sull'efficienza della fertilizzazione del ferro hanno rallentato tali esperimenti.
Varietà
Il termine "fitoplancton" copre tutti i microrganismi fotoautotrofi nelle catene alimentari acquatiche. Tuttavia, a differenza delle comunità terrestri in cui la maggior parte degli autotrofi sono piante, il fitoplancton è un gruppo eterogeneo che include eucarioti protozoi come i procarioti eubatteri e archebatteri. Ci sono circa 5.000 specie conosciute di fitoplancton marino. Non è ancora chiaro come questa diversità si sia evoluta nonostante le limitate risorse alimentari.
I gruppi più importanti di fitoplancton includono diatomee, cianobatteri e dinoflagellati, sebbene molti altri gruppi di alghe siano rappresentati in questo gruppo altamente diversificato. Un gruppo, i coccolitoforidi, sono responsabili (in parte) del rilascio nell'atmosfera di quantità significative di dimetilsolfuro (DMS). Il DMS si ossida per formare solfato, che nelle aree a bassa concentrazione di particelle di aerosol puòcontribuiscono all'emergere di aree speciali di condensazione dell'aria, che porta principalmente ad un aumento della nuvolosità e della nebbia sull'acqua. Questa proprietà è anche caratteristica del fitoplancton lacustre.
Tutti i tipi di fitoplancton mantengono diversi livelli trofici (cioè alimentari) in diversi ecosistemi. Nelle regioni oceaniche oligotrofiche come il Mar dei Sargassi o l'Oceano Pacifico meridionale, il fitoplancton più comune sono piccole specie unicellulari chiamate picoplancton e nanoplancton (chiamati anche picoflagellati e nanoflagellati). Il fitoplancton è principalmente inteso come cianobatteri (Prochlorococcus, Synechococcus) e picoeucarioti come Micromonas. Negli ecosistemi più produttivi, i grandi dinoflagellati sono alla base della biomassa del fitoplancton.
Influenza sulla composizione chimica dell'acqua
All'inizio del ventesimo secolo, Alfred C. Redfield trovò delle somiglianze tra la composizione elementare del fitoplancton ei principali nutrienti disciolti nelle profondità oceaniche. Redfield ha suggerito che il rapporto tra carbonio, azoto e fosforo (106:16:1) nell'oceano è controllato dalle richieste di fitoplancton, poiché il fitoplancton rilascia successivamente azoto e fosforo mentre si rimineralizza. Questo cosiddetto "rapporto Redfield" nel descrivere la stechiometria del fitoplancton e dell'acqua di mare è diventato un principio fondamentale per comprendere l'evoluzione dell'ecologia marina, della biogeochimica e di cosa siano il fitoplancton. Tuttavia, il coefficiente di Redfield non è un valore universale e può divergere a causa dei cambiamenti nella composizione di nutrienti e microbi esogeni.nell'oceano. La produzione di fitoplancton, come il lettore dovrebbe già capire, influisce non solo sul livello di ossigeno, ma anche sulla composizione chimica dell'acqua oceanica.
Caratteristiche biologiche
La stechiometria dinamica inerente alle alghe unicellulari riflette la loro capacità di immagazzinare i nutrienti in un serbatoio interno e cambiare la composizione dell'osmolite. Diversi componenti cellulari hanno le proprie caratteristiche stechiometriche uniche, ad esempio, i dispositivi di raccolta dati di risorse (luce o nutrienti) come le proteine e la clorofilla contengono un' alta concentrazione di azoto ma un basso contenuto di fosforo. Nel frattempo, i meccanismi di crescita genetica come l'RNA ribosomiale contengono alte concentrazioni di azoto e fosforo (N e P, rispettivamente). La catena alimentare fitoplancton-zooplancton, nonostante la differenza tra questi due tipi di creature, è alla base dell'ecologia degli spazi acquatici in tutto il pianeta.
Cicli di vita
In base alla distribuzione delle risorse, il fitoplancton è classificato in tre fasi della vita: sopravvivenza, fioritura e consolidamento. Il fitoplancton sopravvissuto ha un elevato rapporto N:P (azoto e fosforo) (> 30) e contiene molti meccanismi di raccolta delle risorse per sostenere la crescita quando le risorse sono scarse. Il fitoplancton in fiore ha un basso rapporto N:P (<10) e si adatta alla crescita esponenziale. Il fitoplancton consolidato ha un rapporto N: P e Redfield simile e contiene un rapporto relativamente uguale di meccanismi di crescita e accumulo di risorse.
Presente e futuro
Uno studio pubblicato su Nature nel 2010 ha rilevato che il fitoplancton marino è diminuito sostanzialmente negli oceani del mondo nell'ultimo secolo. Si stima che le concentrazioni di fitoplancton nelle acque superficiali siano diminuite di circa il 40% dal 1950 a un tasso di circa l'1% all'anno, forse in risposta al riscaldamento degli oceani. Lo studio ha suscitato polemiche tra gli scienziati e ha portato ad accesi dibattiti. In uno studio successivo del 2014, gli autori hanno utilizzato un ampio database di misurazioni e hanno rivisto i loro metodi di analisi per affrontare diverse critiche pubblicate, ma sono giunti a conclusioni altrettanto inquietanti: il numero di alghe di fitoplancton sta diminuendo rapidamente.
