Plankton - Plankton

En del af indholdet i en dukkert af et håndnet. Billedet indeholder diverse planktoniske organismer, der spænder fra fotosyntetiske cyanobakterier og kiselalger til mange forskellige typer af dyreplankton , herunder både holoplankton (fast bosiddende i plankton) og meroplankton (midlertidige beboere i plankton, fx fiskeæg , krabber larver, orm larver)

Plankton er den mangfoldige samling af organismer, der findes i vand (eller luft ), som ikke er i stand til at drive sig selv mod en strøm (eller vind). De enkelte organismer, der udgør plankton, kaldes planker . I havet giver de en afgørende fødekilde til mange små og store vandlevende organismer, såsom toskaller , fisk og hvaler .

Marine plankton omfatter bakterier , archaea , alger , protozoer og drivende eller flydende dyr , som bebor saltvand af havene og brakvand vande flodmundinger . Ferskvandsplankton ligner havplankton, men findes i ferskvand i søer og floder. Plankton betragtes normalt som beboende vand, men der er også airbourne -versioner, aeroplanktonet , der lever en del af deres liv og driver i atmosfæren. Disse omfatter plantesporer , pollen og vindspredte frø samt mikroorganismer, der fejes ind i luften fra terrestriske støvstorme og oceanisk plankton, der fejes i luften med havspray .

Selvom mange planktoniske arter er mikroskopiske i størrelse, omfatter plankton organismer over en lang række størrelser, herunder store organismer som vandmænd . Plankton er defineret ved deres økologiske niche og motilitetsniveau frem for ved nogen fylogenetisk eller taksonomisk klassificering. Teknisk set omfatter udtrykket ikke organismer på vandoverfladen, som kaldes pleuston - eller dem, der svømmer aktivt i vandet, som kaldes nekton .

Terminologi

Foto af hovedsageligt gennemsigtige diatomer i forskellige former: den ene ligner en bagel, den anden en kort tape, andre ligner små kajakker
Nogle marine kiselalger -en nøgle fytoplankton gruppe

Navnet plankton er afledt af det græske adjektiv πλαγκτός ( planktos ), der betyder fejl , og i forlængelse heraf vandrer eller drifter , og blev opfundet af Victor Hensen i 1887. Mens nogle former er i stand til uafhængig bevægelse og kan svømme hundredvis af meter lodret ind en enkelt dag (en adfærd kaldet diel vertikal migration ), bestemmes deres vandrette position primært af den omgivende vandbevægelse, og plankton strømmer typisk med havstrømme . Dette er i modsætning til nektonorganismer , såsom fisk , blæksprutter og havpattedyr , som kan svømme mod den omgivende strøm og kontrollere deres position i miljøet.

Inden for planktonet bruger holoplankton hele deres livscyklus som plankton (f.eks. De fleste alger , copepoder , salpe og nogle vandmænd ). I modsætning hertil er meroplankton kun planktisk i en del af deres liv (normalt larvestadiet ) og graduerer derefter til enten en nektisk (svømning) eller benthisk (havbund) eksistens. Eksempler på meroplankton omfatter larver af søpindsvin , søstjerner , krebsdyr , marine orme , og de fleste fisk .

Den mængde og fordelingen af plankton afhænger af tilgængelige næringsstoffer, den tilstand af vand og en stor mængde andre plankton.

Studiet af plankton kaldes planktologi, og et planktonisk individ omtales som en planker. Adjektivet planktonisk bruges meget i både den videnskabelige og populære litteratur og er et generelt accepteret udtryk. Set fra den foreskrivende grammatiks synspunkt er den mindre almindeligt anvendte planktik imidlertid mere strengt det korrekte adjektiv. Når de engelske ord stammer fra deres græske eller latinske rødder, falder den kønsspecifikke slutning (i dette tilfælde "-on", der angiver ordet er neutral), kun ved at bruge ordets rod i afledningen.

Trofiske grupper

Foto af det meste gennemskinnelige, mangebenede, insektlignende væsen
En amphipoden ( Hyperia macrocephale )

Plankton er primært opdelt i brede funktionelle (eller trofiske niveau ) grupper:

Blandingsplankton

  • Mixotrofer . Plankton er traditionelt blevet kategoriseret som producent-, forbruger- og genbrugsgrupper, men nogle plankton kan drage fordel af mere end kun et trofisk niveau. I denne blandede trofiske strategi - kendt som mixotrofi - fungerer organismer som både producenter og forbrugere, enten på samme tid eller skifter mellem ernæringsmåder som reaktion på omgivende forhold. Dette gør det muligt at bruge fotosyntese til vækst, når næringsstoffer og lys er rigeligt, men skifte til at spise planteplankton, zooplankton eller hinanden, når vækstbetingelserne er dårlige. Mixotrofer er opdelt i to grupper; konstitutive mixotrofer, CM'er, der er i stand til at udføre fotosyntese på egen hånd, og ikke-konstitutive mixotrofer, NCM'er, der bruger fagocytose til at opsluge fototrofiske byttedyr, der enten holdes i live inde i værtscellen, der nyder godt af dets fotosyntese, eller de fordøjer deres bytte bortset fra plastiderne, der fortsætter med at udføre fotosyntese ( kleptoplastik ).

Anerkendelsen af ​​betydningen af ​​mixotrofi som en økologisk strategi er stigende, såvel som den bredere rolle dette kan spille i marin biogeokemi . Undersøgelser har vist, at mixotrofer er meget vigtigere for den marine økologi end tidligere antaget, og udgør mere end halvdelen af ​​alt mikroskopisk plankton. Deres tilstedeværelse fungerer som en buffer, der forhindrer sammenbrud af økosystemer i tider med lidt eller intet lys.

Størrelsesgrupper

Planktons art mangfoldighed
Diverse samlinger består af encellede og flercellede organismer med forskellige størrelser, former, fodringsstrategier, økologiske funktioner, livscyklusegenskaber og miljøfølsomheder.
Hilsen af ​​Christian Sardet/ CNRS/ Tara ekspeditioner

Plankton beskrives også ofte med hensyn til størrelse. Normalt bruges følgende opdelinger: 

Gruppe Størrelsesområde
    ( ESD )
Eksempler
Megaplankton > 20 cm metazoans ; f.eks. vandmænd ; ctenoforer ; salte og pyrosomer (pelagiske Tunicata ); Cephalopoda ; Amphipoda
Makroplankton 2 → 20 cm metazoans ; fx Pteropods ; Chaetognaths ; Euphausiacea ( krill ); Medusae ; ctenoforer ; salps , doliolids og pyrosomes (pelagiske Tunicata ); Cephalopoda ; Janthina og Recluzia (to slægter af gastropoder); Amphipoda
Mesoplankton 0,2 → 20 mm metazoans ; fx copepoder ; Medusae ; Cladocera ; Ostracoda ; Chaetognaths ; Pteropods ; Tunicata
Mikroplankton 20 → 200 µm store eukaryote protister ; mest planteplankton ; Protozoa Foraminifera ; tintinnids ; andre ciliater ; Rotifera ; juvenile metazoans - Crustacea ( copepod nauplii)
Nanoplankton 2 → 20 µm små eukaryote protister ; Små diatomer ; Små flagellater ; Pyrrophyta ; Chrysophyta ; Chlorophyta ; Xanthophyta
Picoplankton 0,2 → 2 µm små eukaryote protister ; bakterier ; Chrysophyta
Femtoplankton <0,2 µm marine vira

Nogle af disse udtryk kan dog bruges med meget forskellige grænser, især i den større ende. Eksistensen og betydningen af ​​nano- og endnu mindre plankton blev først opdaget i løbet af 1980'erne, men de menes at udgøre den største andel af alt plankton i antal og mangfoldighed.

Mikroplankton og mindre grupper er mikroorganismer og fungerer ved lave Reynolds -tal , hvor vandets viskositet er vigtigere end dens masse eller inerti.

Habitatgrupper

Marine plankton

Havplankton omfatter marine bakterier og archaea , alger , protozoer og drivende eller flydende dyr, der bebor havets saltvand og flodmundings brakvand.

Ferskvandsplankton

Ferskvandsplankton ligner havplankton, men findes inde i ferskvand i søer og floder.

Aeroplankton

Havspray, der indeholder marine mikroorganismer, kan fejes højt ind i atmosfæren og kan rejse jorden rundt som aeroplankton, før det falder tilbage til jorden.

Aeroplankton er bittesmå livsformer at flyde og afdrift i luften, der bæres af strømmen af vinden ; de er den atmosfæriske analog til oceanisk plankton. De fleste af de levende ting, der udgør aeroplankton, er meget små til mikroskopiske i størrelse, og mange kan være svære at identificere på grund af deres lille størrelse. Forskere kan samle dem til undersøgelse i fælder og feje net fra fly , drager eller balloner. Aeroplankton består af talrige mikrober , herunder vira , omkring 1000 forskellige bakteriearter , omkring 40.000 svampesorter og hundredvis af arter af protister , alger , moser og levervorter, der lever en del af deres livscyklus som aeroplankton, ofte som sporer , pollen og vindspredte frø . Derudover fejes peripatetiske mikroorganismer op i luften fra terrestriske støvstorme, og en endnu større mængde luftbårne marine mikroorganismer drives højt op i atmosfæren i søsprøjt. Aeroplankton deponerer hundredvis af millioner af luftbårne vira og titusinder af bakterier hver dag på hver kvadratmeter rundt om planeten.

Geoplankton

Mange dyr lever i terrestriske miljøer ved at trives i forbigående ofte mikroskopiske vand- og fugtlegemer , disse inkluderer rotifere og Gastrotrichs, der lægger fjedrende æg, der er i stand til at overleve år i tørre miljøer, og nogle af dem kan gå i dvale selv. Nematoder er normalt mikroskopiske med denne livsstil. Vandbjørne, selvom det kun har en levetid på et par måneder, kan berømt gå ind i suspenderet animation under tørre eller fjendtlige forhold og overleve i årtier, det giver dem mulighed for at være allestedsnærværende i terrestriske miljøer på trods af at de har brug for vand til at vokse og reproducere. Mange mikroskopiske krebsdyr grupper som vandlopper og tanglopper (hvoraf Sandhoppers er medlemmer) og Seed Rejer er kendt for at gå i dvale, når tørre og bor i forbigående vandmasser også

Andre grupper

Gelatinøst zooplankton

Vandmænd er gelatinøse zooplankton.

Gelatinøs zooplankton er skrøbelige dyr, der lever i vandsøjlen i havet. Deres sarte kroppe har ingen hårde dele og bliver let beskadiget eller ødelagt. Gelatinøst zooplankton er ofte gennemsigtigt. Alle vandmænd er geléagtige zooplankton, men ikke alle gelatinøse zooplankton er vandmænd. De mest almindeligt forekommende organismer omfatter ribbegopler , medusae , salps og Chaetognatha i kystfarvande. Men næsten alle marine phyla, herunder Annelida , Mollusca og Arthropoda , indeholder gelatinøse arter, men mange af disse ulige arter lever i det åbne hav og dybhavet og er mindre tilgængelige for den tilfældige havobservatør.

Ichthyoplankton

Laksæg klækker ud i en sæk yngel . Om et par dage vil sac ynglen absorbere blommesækken og begynde at fodre med mindre plankton

Ichthyoplankton er de æg og larver af fisk. De findes for det meste i den solbelyste zone i vandsøjlen , mindre end 200 meter dyb, som undertiden kaldes epipelagisk eller fotisk zone . Ichthyoplankton er planktoniske , hvilket betyder, at de ikke kan svømme effektivt under egen kraft, men må drive med havstrømmene. Fiskeæg kan slet ikke svømme og er utvetydigt planktoniske. Larver på et tidligt stadium svømmer dårligt, men senere stadielarver svømmer bedre og ophører med at være planktoniske, når de vokser til unge . Fiskelarver er en del af zooplankton, der spiser mindre plankton, mens fiskeæg bærer deres egen madforsyning. Både æg og larver spises selv af større dyr. Fisk kan producere et stort antal æg, som ofte frigives til den åbne vandsøjle. Fiskeæg har typisk en diameter på ca. 1 millimeter (0,039 in). De nyudklækkede unger af oviparous fisk kaldes larver . De er normalt dårligt dannede, bærer en stor æggeblomme (til næring) og er meget forskellige i udseende fra unge og voksne prøver. Larveperioden hos oviparous fisk er relativt kort (normalt kun flere uger), og larver vokser hurtigt og ændrer udseende og struktur (en proces kaldet metamorfose ) for at blive unge. Under denne overgang skal larverne skifte fra deres æggeblommesæk til at fodre med zooplanktonbytte , en proces, der afhænger af typisk utilstrækkelig zooplanktontæthed, og sulter mange larver. Med tiden bliver fiskelarver i stand til at svømme mod strømme, hvorefter de ophører med at være plankton og bliver ungfisk .

Holoplankton

Tomopteris , en holoplanktisk bioluminescens polychaete orm

Holoplankton er organismer, der er planktiske i hele deres livscyklus. Holoplankton kan stå i kontrast til meroplankton , som er planktiske organismer, der tilbringer en del af deres livscyklus i den bentiske zone . Eksempler på holoplankton omfatter nogle kiselalger , radiolarer , nogle dinoflagellater , foraminifera , amfipoder , krill , copepoder og salpe samt nogle gastropodbløddyrarter . Holoplankton bor i den pelagiske zone i modsætning til den bentiske zone . Holoplankton omfatter både planteplankton og zooplankton og varierer i størrelse. Det mest almindelige plankton er protister .

Meroplankton

Larvestadiet af en stikkende hummer

Meroplankton er en lang række vandlevende organismer, der har både planktoniske og bentiske stadier i deres livscyklus. Meget af meroplankton består af larvestadier af større organisme. Meroplankton kan stå i kontrast til holoplankton , som er planktoniske organismer, der forbliver i den pelagiske zone som plankton gennem hele deres livscyklus. Efter en periode i plankton graduerer mange meroplankton sig til nektonet eller vedtager en bentisk (ofte siddende ) livsstil på havbunden . Larvestadierne for bentiske hvirvelløse dyr udgør en betydelig andel af planktonsamfund. Det planktoniske larvestadium er særlig afgørende for mange bentiske hvirvelløse dyr for at sprede deres unger. Afhængigt af den særlige art og miljøforholdene kan larve- eller ungdomsstadie-meroplankton forblive i den pelagiske zone i varigheder fra time til måneder.

Pseudoplankton

Pseudoplankton er organismer, der lægger sig til planktoniske organismer eller andre flydende genstande, såsom drivende træ, med opdrift skaller af organismer såsom Spirula eller menneskeskabte vraggods . Som eksempler kan nævnes goose rurer og bryozoan Jellyella . I sig selv kan disse dyr ikke flyde , hvilket kontrasterer dem med sande planktoniske organismer, såsom Velella og den portugisiske Man o 'War , som er livlige. Pseudoplankton findes ofte i tarmene til filtrering af zooplanter .

Tychoplankton

Tychoplankton er organismer, såsom fritlevende eller vedhæftede bentiske organismer og andre ikke-planktoniske organismer, der transporteres ind i planktonet gennem en forstyrrelse af deres bentiske levesteder eller af vind og strøm. Dette kan ske ved direkte turbulens eller ved afbrydelse af substratet og efterfølgende medføring i vandsøjlen. Tychoplankton er derfor en primær underafdeling til sortering af planktoniske organismer efter varighed af livscyklus brugt i planktonet, da hverken deres liv eller særlige reproduktive dele er begrænset til planktonisk eksistens. Tychoplankton kaldes undertiden utilsigtet plankton .

Mineraliseret plankton

Fordeling

Verdens koncentrationer af overfladehavsklorofyl set med satellit i det nordlige forår, i gennemsnit fra 1998 til 2004. Klorofyl er en markør for distribution og overflod af fytoplankton.

Bortset fra aeroplankton bebor plankton oceaner, have, søer og damme. Lokal overflod varierer vandret, lodret og sæsonbestemt. Den primære årsag til denne variation er tilgængeligheden af ​​lys. Alle planktonøkosystemer drives af input fra solenergi (men se kemosyntese ), der begrænser primærproduktion til overfladevand og til geografiske områder og årstider, der har rigeligt lys.

En sekundær variabel er tilgængelighed af næringsstoffer. Selvom store områder i de tropiske og subtropiske oceaner har rigeligt lys, oplever de relativt lav primærproduktion, fordi de tilbyder begrænsede næringsstoffer som nitrat , fosfat og silikat . Dette skyldes storskala havcirkulation og stratificering af vandsøjle . I sådanne regioner sker primærproduktion normalt på større dybde, selvom det er på et reduceret niveau (på grund af reduceret lys).

På trods af betydelige makronæringsstofkoncentrationer er nogle havområder uproduktive (såkaldte HNLC-regioner ). Den mikronæringsstoffer jern er mangelfuld i disse regioner, og tilsætte det kan føre til dannelsen af phytoplankton algevækst . Jern når primært havet gennem aflejring af støv på havoverfladen. Paradoksalt nok har oceaniske områder, der støder op til uproduktivt, tørt land, således typisk rigeligt med planteplankton (f.eks. Det østlige Atlanterhav , hvor passatvindene bringer støv fra Sahara -ørkenen i Nordafrika ).

Mens plankton er mest udbredt i overfladevand, lever de i hele vandsøjlen. På dybder, hvor der ikke sker nogen primærproduktion, forbruger zooplankton og bakterioplankton i stedet organisk materiale, der synker fra mere produktivt overfladevand ovenfor. Denne strøm af synkende materiale, såkaldt marin sne , kan være særlig høj efter afslutningen af forårsblomstringen .

Den lokale distribution af plankton kan påvirkes af vinddrevet Langmuir-cirkulation og de biologiske virkninger af denne fysiske proces.

Økologisk betydning

Fødekæde

Ekstern video
videoikon Planktons hemmelige liv - YouTube

Bortset fra repræsenterer de nederste par niveauer af et fødekæde at understøtninger kommercielt vigtige fiskeri , plankton økosystemer spiller en rolle i de biogeokemiske kredsløb af mange vigtige grundstoffer , herunder havets kulstofkredsløb .

Kulstofcyklus

Primært ved at græsse på fytoplankton, giver zooplankton kulstof til det planktiske fødevæv , enten ved at respire det for at levere metabolisk energi eller ved døden som biomasse eller detritus . Organisk materiale har en tendens til at være tættere end havvand , så det synker ned i åbne havøkosystemer væk fra kystlinjerne og transporterer kulstof sammen med det. Denne proces, kaldet den biologiske pumpe , er en af ​​grundene til, at oceaner udgør den største carbon sinkJorden . Det har imidlertid vist sig at være påvirket af temperaturstigninger. I 2019 viste en undersøgelse, at ved løbende hastigheder ved forsuring af havvand kunne Antarktis planteplanktoner blive mindre og mindre effektive til at lagre kulstof inden slutningen af ​​århundredet.

Det kan være muligt at øge havets optagelse af kuldioxid ( CO
2
) genereret gennem menneskelige aktiviteter ved at øge planktonproduktionen gennem jernbefrugtning - indføre mængder jern i havet. Denne teknik er dog muligvis ikke praktisk i stor skala. Havets iltforringelse og resulterende metanproduktion (forårsaget af den overskydende produktion, der remineraliserer i dybden) er en potentiel ulempe.

Oxygenproduktion

Planteplankton absorberer energi fra solen og næringsstoffer fra vandet for at producere deres egen næring eller energi. I fotosynteseprocessen frigiver planteplankton molekylært ilt ( O
2
) i vandet som et affaldsbiprodukt. Det anslås, at omkring 50% af verdens ilt produceres via fytoplankton -fotosyntese. Resten produceres via fotosyntese på land af planter . Desuden har fytoplankton -fotosyntese styret det atmosfæriske CO
2
/ O
2
balance siden den tidlige prækambriske Eon.

Absorptionseffektivitet

Den Absorptionseffektiviteten (AE) af plankton er andelen af fødevarer absorberes af plankton, der bestemmer, hvor tilgængelig de forbrugte organiske materialer er at opfylde de krævede fysiologiske krav. Afhængigt af fodringshastigheden og byttesammensætningen kan variationer i absorptionseffektivitet føre til variationer i fækal pilleproduktion og dermed regulere, hvor meget organisk materiale der genbruges tilbage til havmiljøet. Lave fodringshastigheder fører typisk til høj absorptionseffektivitet og små, tætte piller, mens høje fodringshastigheder typisk fører til lav absorptionseffektivitet og større piller med mere organisk indhold. En anden medvirkende faktor til frigivet opløst organisk stof (DOM) er respirationshastigheden. Fysiske faktorer som ilttilgængelighed, pH og lysforhold kan påvirke det samlede iltforbrug og hvor meget kulstof der tabes fra zooplankton i form af respireret CO2. De relative størrelser af zooplankton og bytte medierer også, hvor meget kulstof der frigives via sjusket fodring . Mindre bytte indtages hele, hvorimod større bytte kan fodres med mere "sjusk", det vil sige mere biomateriale frigives gennem ineffektivt forbrug. Der er også tegn på, at dietsammensætning kan påvirke næringsstoffers frigivelse, idet kødædende kost frigiver mere opløst organisk kulstof (DOC) og ammonium end altædende kost.

Variabilitet i biomasse

Amphipod med buet eksoskelet og to lange og to korte antenner

Væksten af ​​planteplanktonpopulationer er afhængig af lysniveauer og tilgængelighed af næringsstoffer. Den vigtigste faktor, der begrænser væksten, varierer fra region til region i verdenshavene. På en bred skala er vækst af fytoplankton i de oligotrofiske tropiske og subtropiske gyrer generelt begrænset af næringstilførsel, mens lys ofte begrænser fytoplanktonvækst i subarktiske gyrer. Miljøvariationer på flere skalaer påvirker næringsstoffet og lyset, der er tilgængeligt for planteplankton, og da disse organismer danner grundlaget for det marine fødevæv, påvirker denne variation i fytoplanktonvæksten højere trofiske niveauer. For eksempel styrker fytoplanktonniveauer ved mellemårige skalaer midlertidigt i El Niño -perioder, hvilket påvirker populationer af zooplankton, fisk, havfugle og havpattedyr .

Virkningerne af menneskeskabt opvarmning på fytoplanktons globale befolkning er et område med aktiv forskning. Ændringer i vandsøjlens lodrette stratificering, hastigheden af ​​temperaturafhængige biologiske reaktioner og den atmosfæriske tilførsel af næringsstoffer forventes at have væsentlig indflydelse på fremtidens planteplanktonproduktivitet. Endvidere kan ændringer i fytoplanktons dødelighed på grund af zooplanktongræsningshastigheder være betydelige.

Plankton mangfoldighed

Betydning for fisk

Zooplankton er det første byttedyr for næsten alle fiskelarver, da de skifter fra deres æggeblomme til ekstern fodring. Fisk er afhængige af zooplanktons tæthed og fordeling for at matche den for nye larver, som ellers kan sulte. Naturlige faktorer (f.eks. Aktuelle variationer) og menneskeskabte faktorer (f.eks. Floddæmninger, forsuring af havet , stigende temperaturer) kan i høj grad påvirke zooplankton, hvilket igen kan påvirke larvernes overlevelse stærkt og dermed ynglesucces.

Betydningen af ​​både planteplankton og zooplankton er også velkendt i omfattende og semi-intensive damfiskeri. Plankton-befolkningsbaserede damhåndteringsstrategier til fiskeopdræt er blevet praktiseret af traditionelle fiskeopdrættere i årtier, hvilket illustrerer planktons betydning selv i menneskeskabte miljøer.

Se også

Referencer

Yderligere læsning

  • Kirby, Richard R. (2010). Ocean Drifters: En hemmelig verden under bølgerne . Studio Cactus Ltd, Storbritannien. ISBN  978-1-904239-10-9 .
  • Dusenbery, David B. (2009). At leve i mikroskala: Den uventede fysik ved at være lille . Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts ISBN  978-0-674-03116-6 .
  • Kiørboe, Thomas (2008). En mekanisk tilgang til planktonøkologi . Princeton University Press, Princeton, NJ ISBN  978-0-691-13422-2 .
  • Dolan, JR, Agatha, S., Coats, DW, Montagnes, DJS, Stocker, DK, red. (2013). Biology and Ecology of Tintinnid Ciliates: Modeller for Marine Plankton . Wiley-Blackwell, Oxford, Storbritannien ISBN  978-0-470-67151-1 .

eksterne links