Фитопланктон не может обитать на глубинах ниже 3000 метров потому что
Что такое фитопланктон: понятие, виды, распространение и среда обитания
Что такое фитопланктон? Большинство представителей фитопланктона слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Однако в достаточно высоких количествах некоторые разновидности могут быть заметны как цветные пятна на поверхности воды, из-за содержания хлорофилла внутри их клеток и вспомогательных пигментов, таких как фикобилипротеины или ксантофиллы.
Что такое фитопланктон
Вам будет интересно: Мультиагентные системы: структура, принципы построения, применение. Искусственный интеллект
Фотосинтез
Фитопланктон получает энергию в процессе фотосинтеза и поэтому должен жить в хорошо освещенном поверхностном слое (называемом эвфотической зоной) океана, моря, озера или другого водоема. Фитопланктон составляет около половины всей фотосинтетической активности на Земле. Его кумулятивная фиксация энергии в соединениях углерода (первичное производство) является основой для подавляющего большинства океанических и многих пресноводных пищевых цепей (заметным исключением является хемосинтез).
Вам будет интересно: Выдающийся кораблестроитель и академик Крылов Алексей Николаевич
Уникальные виды
Хотя почти все виды фитопланктона — исключительные фотоавтотрофы, есть некоторые из них — митотрофы. Обычно это непигментированные виды, которые на самом деле являются гетеротрофными (последние часто рассматриваются как зоопланктон). Наиболее известны динофлагеллярные роды, такие как Noctiluca и Dinophysis, которые получают органический углерод путем проглатывания других организмов или детритового материала.
Значение
Фитопланктон поглощает энергию солнца и питательные вещества из воды для производства собственной пищи. В процессе фотосинтеза в воду выделяется молекулярный кислород (O2). По оценкам, около 50 % или 85 % кислорода в мире образуется при фотосинтезе фитопланктона. Остальное производится путем фотосинтеза сухопутными растениями. Чтобы понять, что такое фитопланктон, необходимо осознавать его огромное значение для природы.
Связь с минералами
Фитопланктон в решающей степени зависит от минералов. Это прежде всего макроэлементы, такие как нитрат, фосфат или кремниевая кислота, доступность которых определяется балансом между так называемым биологическим насосом и подъемом глубоких, богатых питательными веществами вод. Однако в больших районах Мирового океана, таких как Южный океан, фитопланктон также ограничен отсутствием микронутриентного железа. Это привело к тому, что некоторые ученые выступали за оплодотворение железа, как средства противодействия накоплению углекислого газа (CO2), произведенного человеком в атмосфере.
Учеными проводились эксперименты по добавлению в воду железа (обычно в виде солей, таких как сульфат железа), чтобы способствовать росту фитопланктона и вывести атмосферный CO2 в океан. Однако споры об управлении экосистемой и эффективности внесения удобрений в железе замедлили такие эксперименты.
Разнообразие
Термин «фитопланктон» охватывает все фотоавтотрофные микроорганизмы в водных пищевых цепях. Однако, в отличие от земных сообществ, где большинство автотрофов являются растениями, фитопланктон представляет собой разнообразную группу, включающую простейших эукариот, таких как эубактериальные и архаэбактериальные прокариоты. Существует около 5000 известных видов морского фитопланктона. Как это разнообразие развивалось, несмотря на ограниченные пищевые ресурсы, пока неясно.
Наиболее важные группы фитопланктона включают в себя диатомовые водоросли, цианобактерии и динофлагелляты, хотя в этой крайне разнообразной группе представлены и многие другие группы водорослей. Одна группа, coccolithophorids, ответственна (частично) за выделение значительных количеств диметилсульфида (DMS) в атмосферу. DMS окисляется с образованием сульфата, который в районах с низкой концентрацией аэрозольных частиц может способствовать возникновению особых областей конденсации воздуха, что в основном приводит к увеличению облачности и тумана над водой. Это свойство также характерно для фитопланктона озер.
Все типы фитопланктона поддерживают различные трофические (т. е. пищевые) уровни в разных экосистемах. В олиготрофных океанических районах, таких как Саргассово море или Южный Тихий океан, среди фитопланктона чаще всего встречаются одноклеточные небольшого размера, называемые пикопланктоном и нанопланктоном (также называемые пикофлагеллатами и нанофлагеллятами). В основном под фитопланктоном понимают цианобактерий (Prochlorococcus, Synechococcus) и пикоэукариотов, таких как как Micromonas. В более продуктивных экосистемах крупные динофлагелляты являются основой биомассы фитопланктона.
Влияние на химический состав воды
В начале двадцатого века Альфред К. Редфилд нашел сходство элементарного состава фитопланктона с основными растворенными питательными веществами в глубоком океане. Редфилд предположил, что отношение углерода к азоту к фосфору (106 : 16 :1) в океане контролируется потребностями фитопланктона, так как фитопланктон впоследствии выделяет азот и фосфор, поскольку они реминерализуются. Это так называемое «соотношение Редфилда» при описании стехиометрии фитопланктона и морской воды стало фундаментальным принципом для понимания эволюции морской экологии, биогеохимии, а также того, что такое фитопланктон. Однако коэффициент Редфилда не является универсальной величиной и может расходиться из-за изменений в составе экзогенных питательных веществ и микробов в океане. Продукция фитопланктона, как уже должно быть, понял читатель, влияет не только на уровень кислорода, но и на химический состав океанической воды.
Биологические особенности
Динамическая стехиометрия, свойственная одноклеточным водорослям, отражает их способность хранить питательные вещества во внутреннем резервуаре и изменять состав осмолита. Различные клеточные компоненты имеют свои уникальные стехиометрические характеристики, например, ресурсные (легкие или питательные) устройства для сбора данных, такие как белки и хлорофилл, содержат высокую концентрацию азота, но с низким содержанием фосфора. Между тем, генетические механизмы роста, такие как рибосомальная РНК, содержат высокие концентрации азота и фосфора (N и P соответственно). Пищевая цепь фитопланктон-зоопланктон, невзирая на разницу между этими двумя типами существ, является основой экологии водных пространств по всей планете.
Жизненные циклы
Основываясь на распределении ресурсов, фитопланктон подразделяется на три стадии жизни: выживание, цветение и консолидация. Выживший фитопланктон имеет высокое соотношение N: P (азота и фосфора) (> 30) и содержит множество механизмов сбора ресурсов для поддержания роста при дефицитных ресурсах. Цветущий фитопланктон имеет низкое соотношение N : P ( Понравилась статья? Поделись с друзьями:
Кто живет и что растет на поверхности океана?
Солнечный свет проникает на глубину не более 100 метров от поверхности воды, поэтому растения, способные выжить в воде, могут произрастать только на поверхности. Ведь им необходим для фотосинтеза солнечный свет. Такая освещаемая зона океана называется фотической. Здесь свой особый животный и растительный мир.
Основа жизни в океане — фитопланктон. Он представляет собой мельчайшие одноклеточные водоросли — крошечные растения, плавающие в верхних слоях океанских вод. Фитопланктон дает пищу и мелким, и крупным океанским обитателям.
Фитопланктон создает питательные вещества с помощью фотосинтеза, используя минеральные соли морской воды и углекислый газ и превращая все это в свое живое вещество. Эти маленькие водоросли чрезвычайно быстро растут, порой даже удваивая за сутки свою биомассу.
Главные поедатели фитопланктона — зоопланктон. Это тоже микроскопические животные, которые плавают недалеко от поверхности, опускаясь днем глубже, а ночами поедая фитопланктон.
Эти два вида планктона — первичная форма жизни на Земле и основа питания преобладающего большинства океанских обитателей. Более того, некоторые виды рыбы нерестятся в этой планктонной массе, чтобы их икринки оставались там и поддерживались на плаву.
Планктон дает пищу также детенышам морской звезды. Крупные особи питаются моллюсками, морскими уточками и прочими обитателями океана. Молодь же морской звезды настолько мала, что употребляет в пищу только планктон. 
Морская звезда
Фото: Depositphotos
Сложно поверить, что самый крупный представитель млекопитающих на планете — голубой кит — питается крошечным планктоном. Он принадлежит к подвиду усатых китов и имеет на верхней челюсти необычные роговые пластины, называемые китовым усом. Через эти пластины кит заглатывает воду, а затем фильтрует ее. Мелкие животные отфильтровываются, и таким образом кит получает свою пищу. Профильтровывать пищу из воды могут также китовые акулы и крошечные анчоусы.
На поверхности воды живут и другие обитатели, к примеру, морские змеи. Они дышат атмосферным воздухом, поэтому вынуждены жить недалеко от поверхности, чтобы иметь возможность выплывать из воды и дышать. Эти змеи обладают удивительной способностью усваивать растворенный в воде кислород с помощью слизистой ротовой полости. Морские змеи держатся недалеко от берегов, где могут найти множество подводной добычи, но настолько привыкли к жизни в воде, что практически никогда не выходят на сушу. 
Кит
Фото: Depositphotos
Дельфины часто проводят время у поверхности, выпрыгивая из воды. Это они делают для экономии усилий, ведь сопротивление воздуха ниже, чем воды, поэтому животные могут так плыть быстрее. Кроме того, дельфины произошли от наземных животных, а значит, им также для выживания необходим атмосферный кислород. Спят дельфины на небольшой глубине, периодически всплывая, чтобы вдохнуть кислорода. А чтобы животное не отключилось и не утонуло, у него попеременно бодрствует то одно, то другое полушарие мозга.
Также на поверхности океана можно увидеть необычный вид медуз, называемый португальскими корабликами. Тело такой медузы состоит из длинных, до 20 метров, щупальцев и наполненной воздухом плавающей массы. Эту массу португальский кораблик использует как парус. Животное действительно похоже на плавающую на волнах каравеллу. Кораблики живут большими группами и издалека похожи на армаду кораблей. Эти интересные животные питаются мальками рыб, мелкими кальмарами и личинками. 
Морская змея
Фото: Depositphotos
Усоногие раки прикрепляются к кораблям или же к телу китов. Своими усиками они хватают планктон из воды и профильтровывают его.
Преобладающая поверхность Земли покрыта океанами, и на их поверхности есть своя особая экосистема. Питание живым организмам здесь дает чаще всего фитопланктон и зоопланктон, ставшие первой формой земной жизни. На поверхности океана живут также часто млекопитающие, которые дышат атмосферным воздухом.
Планктон, наверное, самый недооцененный обитатель водного мира. Даже простые вопросы, например, о том, что собой представляет планктон, что это, вообще такое, насколько он важен для человека, многих поставят в тупик. Говоря о морях, люди обычно восхищаются силой китов, красотой дельфинов, цветастым многообразием рыб, но практически не вспоминают о планктоне, без которого невозможна жизнь на планете. А ведь он появился на Земле примерно два миллиарда лет назад, когда океаны и континенты были полностью безжизненны. И первый начал выработку кислорода, положив начало образованию атмосферы, пригодной для дыхания человека.
Что это такое?
Планктон — совокупность растительных и животных организмов, живущих в воде и объединенных одним свойством. Они неспособны самостоятельно сопротивляться течениям, например, как это делают рыбы или морские млекопитающие. К планктону относятся диатомовые водоросли, отдельные бактерии, икринки рыб, ряд беспозвоночных животных и ракообразных.
Термин придумал в 1880-х годах немецкий ученый Виктор Хензен, предложивший использовать звучное греческое слово «πλανκτον», которое переводится как «блуждающий». И действительно, планктонные организмы, подхваченные течениями и волнами, блуждают по всему мировому океану, по всем водоемам Земли, выполняя незаметную, но важную роль. Всего на планете существует около миллиона разновидностей планктона, но изучена лишь четверть из них.
Где обитает?
Практически везде, где есть вода. Планктон – это огромное и многообразное сообщество организмов, способных жить в самых разных условиях и местах. Их можно найти в океанах и морях, прудах и озерах, ручьях и реках, фонтанах и аквариумах, цветочных вазах и бочках с дождевой водой. Планктон обжил океан на всю глубину, однако наиболее густо заселяет верхние водяные слои, богатые теплом, светом и едой.
Классификации
В литре морской воды могут обитать десятки миллионов планктонных организмов. Но большая их часть невидима для человека. Чтобы узнать, как выглядит планктон, обычно приходится вооружаться микроскопом. Однако некоторых представителей царства планктона можно увидеть без вспомогательных инструментов и даже потрогать руками. Это всевозможные гребневики и медузы, довольно крупные ракообразные, например, креветки и мизиды, а также личинки рыб.
Попадаются и настоящие гиганты. Причудливые животные-колонии огнетелки имеют длину до 4 метров. Тело громадной медузы цианеи достигает 2 метров в диаметре, а щупальца простираются на 30 метров вокруг животного. Сложно поверить, глядя на их фото, что это планктон. Планктонные организмы делятся по размеру:
Также планктон подразделяется на две группы по образу жизни:
Главная классификация, помогающая лучше понять, что такое планктон, разделяет все организмы на три обширные группы в зависимости от выполняемых ими функций.
Зоопланктон
Это планктон, включающий в себя животных, которые не могут противостоять течению. К нему относятся рыбья икра, личинки, иглокожие беспозвоночные, медузы, моллюски, крабы, криль и другие мелкие ракообразные. Многие представители умеют медленно перемещаться в воде или менять свое вертикальное положение с помощью различных природных механизмов: парусов, лапок, пористого скелета, уплощения тела, пузырей с воздухом или жиром. Однако они ничего не могут поделать с подводными течениями и волнами.
Всего насчитывают около 30 000 разновидностей зоопланктона, обитающего на разных глубинах в реках, озерах и океанах. Эти организмы не могут жить в загрязненной среде, поэтому их называют индикаторами чистоты водоемов. Зоопланктон питается в основном фитопланктоном и себе подобными. Сам является главной пищей для множества морских и речных обитателей.
Фитопланктон
Это планктон, обладающий фотосинтезирующими способностям. К нему относятся особые цианобактерии, а также диатомовые и протококковые водоросли, которые обитают в поверхностном слое водоемов, редко опускаясь до глубин более 50–100 метров в соленой воде и более 10–20 метров в пресной воде. Как и наземным растениям, фитопланктону жизненно необходимы минеральные вещества и солнечный свет, которые они превращают в органику и кислород.
Фитопланктон является кормовой базой для многих существ. Учитывая это, природа создает его в астрономических масштабах: более 500 миллиардов тонн фитопланктона в год, что примерно в 10 раз больше суммарной массы всех остальных живущих в океане животных. Причем процесс регулируется окружающей средой. Когда наступают холода и укорачиваются дни, развитие фитопланктона практически останавливается, но с приходом тепла и солнца возобновляется вновь.
Бактериопланктон
Как можно догадаться из названия, это планктон, который включает в себя все многообразие бактерий, живущих в воде или придонных отложениях. Несмотря на микроскопические размеры, водные бактерии во многом определяют равновесие экосистемы. Они активно участвуют в разложении и синтезе органических и неорганических соединений, которые используются и выделяются другими видами планктона в процессе жизнедеятельности. Бактериопланктон является пищей для зоо-0 и фитопланктонов. А также помогает очищать водоемы, загрязненные органическими веществами.
Значение планктона
К планктону замечательно подходит пословица «мал золотник, да дорог». Эти мизерные организмы необычайно важны для жизни Земли. Без них не было бы чистых водоемов и атмосферы, пригодной для дыхания, поэтому они обеспечивают существование животных и человека. Можно отметить три важнейших роли, которые играет планктон в планетарном биологическом круговороте.
Без этого мудрого механизма природы мировой океан давно бы превратился в студенистое место, состоящее из водорослей и органических загрязнений.
Глава 13. Биологические показатели качества
13.3. Зоопланктон
Основными факторами, лимитирующими развитие зоопланктона, являются температура воды, а также наличие пищи (бактериопланктон и органические вещества), движение воды и токсических соединений. Зимой при температуре воды до 10°С численность зоопланктона низкая; в весенне-летний период при температуре воды выше 10°С происходит интенсивное его развитие, которое достигает своего максимума при 20°С.
Развивается зоопланктон лишь при скорости течения воды не выше 1м/с. Нормально же развитие происходит при скоростях ниже 0,5 – 0,8м/с. Если скорость превышает 1 м/с, формирование планктонного комплекса как единого биоценотического комплекса невозможно [6.16].
Скорость течения, являясь регулирующим фактором развития жизни в реке, отрицательно воздействует на зоопланктон также посредством увеличения мутности и взвешенных наносов в толще воды. Кроме прямого воздействия взвешенных частиц на фильтрующий аппарат рачков, упомянутые частицы снижают прозрачность воды, ухудшают условия инсоляции, что отрицательно сказывается на развитии фитопланктона, а следовательно, ухудшает трофические условия существования зоопланктона.
В малых реках наблюдаются два основных, перекрывающих и дополняющих друг друга, типа организации зоопланктона. Первый – субституционный тип организации; при таком типе организации близкие виды выступают как экологическая сумма.
Основная биоценотическая функция каждого вида осуществляется прерывисто на основе функциональной субституции одного вида другим, более адаптированным к изменившимся параметрам среды. Например, в условиях влияния источника избыточного поступления органических, минеральных, биогенных веществ зоопланктон постоянно изменяется. Одни группы и виды зоопланктеров, характерные для данного сезона и достигающие максимального развития, сменяются нехарактерными и малочисленными в данный сезон. Так, обычные в меженный период кладоцеры заменяются коловратками, или в летний сезон представители семейств Daphniidae и Bosminidae заменяются представителями сем. Chydoridae, в то время, как «в норме» их массовое развитие приурочено к осеннему сезону. Происходит закономерное чередование определенных фазовых состояний биоценоза, одновременно допускающее возврат к исходному состоянию или более ранней сукцессионной стадии. Именно осуществление принципа субституции одних основных видов-функционеров другими обеспечивает устойчивость системы в изменяющихся в результате влияния различных нарушений в условиях природной среды. Этот механизм создает эффект «настройки» системы к изменяющейся «тональности» ведущего фактора среды не за счет мобилизации индивидуальных адаптационных реакций организмов, а путем поочередного выдвижения разных, наиболее подходящих моменту видов.
Второй тип организации зоопланктона малых рек – флуктуационный, характеризуется обратимыми периодическими сдвигами границ подсистем. Суть его в том, что система реки гетерогенна и включает одновременно несколько подсистем. При разных фазах флуктуации условий подсистемы обнаруживают способность расширять площадь одной за счет другой, изменяя при смене фазы флуктуации направление сезонной сукцессии зоопланктона. Это наблюдается при изменениях, связанных с увеличением или снижением скорости течения, вследствие чего регистрируется распространение загрязнения вниз по течению, либо его локализация, а также различия количественного обилия зоопланктона по продольному профилю бобровых прудов.
Зоопланктон отличается ещё большим разнообразием форм и видов, чем фитопланктон. В нанопланктоне зоопланктон представлен одноклеточными (или простейшими). В микропланктоне, помимо одноклеточных, содержится довольно большой процент многоклеточных организмов, таких как самые мелкие виды ракообразных и их личинки. К ним относятся, например, веслоногие ракообразные или копеподы («copepode» в переводе с греческого означает «нога, имеющая форму весла»), хорошо известные аквариумистам под названием «циклоп». Веслоногие играют фундаментальную роль в жизни озёр потому, что они многочисленнее всех остальных планктонных многоклеточных организмов, вместе взятых, и потому, что их скопления представляют собой самые большие скопления протеина в озёрах, и наконец потому, что, в основном, именно веслоногие являются основной пищей огромного количества цихлид в озёрах. Размеры веслоногих рачков колеблются от 0,5 до 12 мм, т.е. они входят в состав не только микропланктона, но также мезопланктона и макропланктона. Растительноядные веслоногие питаются, в основном, диатомеями и другими водорослями, а плотоядные рачки поедают личинок и своих более мелких собратьев. Почти все копеподы совершают вертикальные миграции. Одни виды проводят светлое время суток на больших глубинах, а к вечеру поднимаются к поверхности, другие – совершают перемещения в обратном порядке. К копеподам относятся множество видов из отряда «циклопов» (Cyclopoida). Так например, только в Танганьике их насчитывается 34 вида. Помимо циклопа (Cyclops) веслоногие также представлены видами Diaptomus и Heterocop.
Кроме копепод, к мезопланктонным ракообразным относятся ветвистоусые (Cladocera, Leptodora, Bythotrephes) и ракушковые (Ostracoda) рачки. Тело ветвистоусых рачков, за исключением головы, защищено полупрозрачной хитиновой раковинкой (панцирем). В озёрах они представлены дафниями, которых, например, в Танганьике насчитывается 12 видов. Зоопланктон озёр, помимо перечисленных ракообразных, содержит также: коловраток (Keratella cochlearis); щетинкочелюстных – кольчатые черви (полихеты); брюхоногих (похожих на креветок) моллюсков; киленогих (Gastropoda) и крылоногих (Pheropoda) моллюсков; простейших, таких как корненожки, солнечники и ресничковые инфузории. Нередко встречаются личинки насекомых (Corethra) и относящиеся к паукообразным клещи. Здесь можно встретить также медуз, личинок моллюсков и, наконец, похожих на инфузорий церкарий, которые представляют собой одну из личиночных стадий паразитических червей – сосальщиков (или трематод). К зоопланктону (макропланктону) относятся также мизиды (бокоплавы) и креветки.
Наиболее важным компонентом зоопланктона озёр как по численности, так и по той роли, которую они играют в питании цихлид, являются низшие ракообразные: веслоногие (например, циклоп) и ветвистоусые (например, дафния или водяная блоха). Взрослые рачки имеют крупные размеры, поэтому их включают в мезопланктон, куда входят организмы размером 1–5 мм. Низшие ракообразные представляют собой высококалорийную, богатую белками пищу для обитателей озёрных вод. Исследователи подсчитали, что слой планктона в сухой сезон года составляет 3000 организмов на одну тонну воды, а в сезон дождей – 350000 организмов на одну тонну воды.
В озёрах принято различать пелагический планктон, т.е. планктон центральной, открытой части водоёма, и планктон прибрежной части, или литоральный. Зоопланктон отнюдь не просто пассивно переносится течениями. Каждый день зоопланктон совершает вертикальные миграции, во время которых организмы перемещаются на десятки и сотни метров. С рассветом планктон постепенно мигрирует на глубину, при этом скорость движения обычно бывает больше, чем при подъёме. Эти вертикальные миграции играют ведущую роль в питании цихлид и других озёрных рыб. Цихлиды, поднимающиеся ночью к поверхности, находят здесь более обильную пищу, чем на глубине, где они находились в дневное время. Поэтому и создаётся впечатление, что днём поверхностные слои озёр, как будто «вымирают» и, наоборот, ночью «оживают» в полном смысле этого слова. Благодаря вертикальным миграциям, осуществляется «транспорт» органического вещества из поверхностной высокопродуктивной зоны в глубинные слои. Пространственное распределение планктона зависит от температуры воды, освещённости, содержания в воде кислорода, углекислого газа и ряда других веществ. Так, многие виды зоопланктона исчезают, как только содержание кислорода в воде падает ниже 0,2 мг/л, а вот веслоногий рачок циклоп (Cyclops cuspidatus) может жить в воде, содержащей вдвое меньше кислорода.