Особенности, виды, питание и размножение зоопланктона. Что за странное существо такое – планктон. Планктон: что это и зачем

Купаясь в море или океане, в воде случайно можно наступить на рыбу или водоросль, что не вызывает очень неприятные ощущения, но к счастью такое происходит крайне редко. На самом деле, большинство из нас не подозревает, что находясь в солёной воде, человек каждую секунду контактирует с сотнями и тысячами организмов, которых он не видит и не чувствует, но они при этом испытывают на себе его присутствие. Эти невидимые обитатели морей и океанов составляют планктон – огромное количество животных и растительных организмов, которые дрейфуют по течению и не способны выбирать направление своего перемещения в пространстве. Редко среди них встречаются и представители покрупнее, но таковых среди всего планктона очень мало.

История изучения

Несмотря на то, что данная группа живых организмов по большей части невидима для человеческих глаз без применения специальной техники, о её существовании биологи догадывались давно. Официально термин «планктон» был введён немецким океанографом Виктором Гензеном, который всю свою жизнь посвятил изучению многообразия природы океана. Слово было введено в официальный словарь терминов почти 130 лет тому назад – в 1887 году.

Слово заимствовано с греческого языка, с которого переводится как «блуждающий» или «странствующий». Это метко отражает способ существования мельчайших морских обитателей, поэтому термин прекрасно прижился и никогда не оспаривался.

На данный момент планктонные организмы являются группой, в которой учёные ежегодно делают самое большое количество открытий новых видов, ранее никем не описанных.

Сейчас из более миллиона различных видов описано всего 250 тыс., остальные предстоит описать будущим поколениям океанографов.

Из чего состоит

Состав планктона очень разнообразный, тут можно встретить много видов бактерий, водорослей, кишечнополостных, простейших, рачков и ракообразных, моллюсков, икру и личинок рыб, личинок беспозвоночных и т.д.

Под микроскопом микромир морей и океанов выглядит фантастически: большинство микроорганизмов напоминают уменьшенных представителей фильмов о будущем или инопланетян. Многие из них имеют яркую окраску, интересную форму и необычную геометрию покровов. Некоторые довольно сложно устроены, обладают кровеносной и нервной системой высших животных, поэтому называть их безликой массой было бы неправильно.

Всех представителей делят на две большие группы:

– растительные организмы, которые нуждаются в солнечном свете для того, чтобы фотосинтезировать. Сюда входят диатомовые, зелёные и синезелёные водоросли. Именно фитопланктон вырабатывает огромное количество органики, которая обеспечивает пропитание для подавляющего большинства водных обитателей. Обилие фитопланктона зависит от того, как много в воде необходимых ему веществ: азота, фосфора или кремния. При просматривании капельки морской воды в микроскопе учёные могут по внешнему виду планктонных организмов делать вывод о наличии каждого из этих веществ. При активном развитии фитопланктона водные толщи могут менять свой цвет, именно это явление обусловливает летнее «цветение» воды.

– живые организмы, которые не могут перемещаться или очень ограничены в этом отношении. Видовое разнообразие довольно большое, тут можно встретить рачков и коловраток, ракообразных, простейших, кишечнополостных, крылоногих моллюсков, мальков рыб, личинок насекомых и пр. Зоопланктон не так сильно зависит от попадания в толщу солнечных лучей, как фитопланктон, поэтому его представителей можно встретить не только в поверхностных слоях, но и ближе ко дну.

Различают также планктонные организмы в зависимости от того, как долго они находятся в данной группе:

Голопланктон – эти представители от рождения до смерти являются планктонными и ведут соответственное существование.
Меропланктон – проводят в форме планктонных организмов лишь часть жизни, чаще всего – первый её период, позже превращаясь в существ, которые увеличивают свой вес и свободно перемещаются в воде. К таким представителям относятся рыбы, морские черви и пр.

Размеры

Принято считать, что планктон – это исключительно микроскопические микроорганизмы, которые нельзя рассмотреть невооружённым взглядом. Именно об этом сообщают ученики на уроках географии и биологии, делая доклады и зачитывая рефераты. На самом деле, это не совсем так. Подавляющее большинство представителей этой группы действительно очень малы, но есть и такие, которые значительно превышают размеры тела человека.

фемтопланктон – представлен мельчайшими вирусами, размером до 0,2 мкм;
пикопланктон – в него входят крупные бактерии и одноклеточные водоросли размером от 0,2 до 2 мкм;
нанопланктон – крупные одноклеточные водоросли и колонии бактерий размером 2-20 мкм;
микропланктон – сюда относят коловраток, простейших и большинство водорослей размером от0,02 до 0,2 см;
мезопланктон – к этой группе относятся рачки и морские животные до 2 см;
макропланктон – медузы, креветки и прочие животные от 2 до 20 см;
мегапланктон – самые крупные представители с размером от 20 см до 2 м.

Самыми большими в планктоне являются медузы цианеи с телом диаметром 2 м и щупальцами, простирающимися на 30 м вокруг, а также колонии пиросом, которые образуют ленту шириной 1 м и 30 м в длину.

Наиболее многочисленную группу представляют собой организмы в диапазоне 0,2-2 мкм, именно они по биомассе значительно превосходят остальных, даже наиболее крупных представителей.

Интересна картина зависимости веса и размера этих микроорганизмов. Далеко не всегда большие экземпляры весят много. Для того, чтобы быстрее дрейфовать, в процессе эволюции выработалось много приспособлений, которые не увеличивают массу тела, но повышают способность к парению к воде: включения газа или капель лёгкого жира, внутренние камеры с морской водой, выросты, тонкое и плоское тело, поры внутри скелета и пр.

Биологические сезоны

Как большинство видов живой природы, планктон имеет сезонные колебания численности, которые обусловлены температурой среды обитания и длиной светового дня. Во время хороших погодных условий, тепла и достаточного количества света наблюдается всплеск размножения, а при неблагоприятных факторах развитие замедляется. В течение каждого сезона изменяются состав, количество и возрастные показатели представителей фитопланктона и зоопланктона.

Годовой цикл выглядит так:

Весной со значительным потеплением начинают бурно размножаться водоросли, поэтому фитопланктон стремительно развивается, часто вызывая цветение воды. Поскольку фитопланктон служит пищей для многих видов зоопланктона, то увеличение водорослей неизменно влечёт за собой бурный всплеск активного размножения мельчайших живых планктонных организмов.
К лету рост численности останавливается и замирает на одном уровне.
Осенью количество фитопланктона и зоопланктона начинает уменьшаться, особенно рано этот процесс стартует в северных акваториях. В южных широтах осень опять провоцирует вспышку размножения, как и весной.
Зимой количество снижается, большинство экземпляров переходят к состоянию покоя.

Длительность каждого сезона связана с географическим расположением, поэтому для представителей, дрейфующих на севере, период покоя может занимать девять месяцев в году, тогда как в южных регионах сводиться к нескольким неделям. В тропиках состояние и количество фитопланктона и зоопланктона весь год находится в уравновешенном состоянии.

Где обитает

Идеальными условиями для этой группы считаются те же, что и для всех остальных живых существ: тепло и свет солнца. Такие условия есть в верхнем слое воды, который хорошо прогревается и пропускает через себя солнечные лучи в достаточном количестве. Особенно это важно для фитопланктона, процессы жизнедеятельности которого напрямую зависят от солнечного света. Больше всего его можно обнаружить в поверхностном слое морей и океанов, имеющем название эвфотический слой. На глубине 50 м плотность населения начинает уменьшаться, а после 100 м встретить планктонного представителя можно лишь изредка.

Раем для планктона являются тропические акватории океана, поэтому огромное видовое разнообразие и численность сосредоточены в тёплых волнах Индийского океана. Чаще всего состав разнообразен и намешан, но некоторые экземпляры живут без соседей. К таким относятся рачки артемии, обитающие в водах с настолько высокой солёностью, что её не выносят больше ни одни планктонные организмы.

Но чаще всего видовое разнообразие в море очень обширно. Средние данные по численности показывают, что в одном стакане морской воды находится 200 млн вирусов, которые заражают 20 млн бактерий, тоже находящихся в этом же стакане. Поэтому можно только представить, сколько планктона мы «расталкиваем» своим телом, заходя в морскую воду.

Раньше в северных частях Атлантического океана планктон не выживал из-за низких температур, но сейчас, спустя 800 тыс. лет, он опять вернулся в эти области. Причиной тому стало таяние полярных ледников, которое происходит более интенсивно в связи с глобальным потеплением. Наличие в этих акваториях пищи привлекло сюда серых китов. Какие ещё изменения в природе способно вызвать расселение этих морских микроорганизмов, можно только предполагать.

Встретить планктон возможно не только в экзотических местах: он живёт в любых водоёмах, даже в небольшом ведре с водой, которое несколько дней простояло дома. В аквариуме его с удовольствием поедают рыбы, разнообразя свой рацион и приближая его к природному. Встретить зоопланктон можно и в супермаркете, здесь он будет продаваться под названием «криль», который является довольно вкусным деликатесом, высоко ценимым не только китами, но и людьми.

Экологическая роль

Значение фитопланктона и зоопланктона в жизни планеты сложно переоценить. Именно эти микроорганизмы были первыми на Земле, начавшими продуцировать кислород. Даже сейчас 50% кислорода вырабатывается планктоном, а в связи с быстрой вырубкой лесов этот процент ежегодно увеличивается, поэтому титул «лёгкие планеты» смело можно передавать океаническим обитателям.

Планктон потребляет органику, которая поступает в мировой океан, и если бы не эти неутомимые «очистители», вода давно стала бы непригодной для жизни. Они являются начальным элементом пищевой цепочки, круглый год насыщая морских обитателей и птиц. Интересен тот факт, что самые большие млекопитающие планеты – синие киты – питаются наименьшими представителями глубин океана – планктоном. Многие киты плывут вслед за течениями, в которых присутствует большое скопление планктонных микроорганизмов, чтобы всегда оставаться возле кормушки.

Учёные используют эту группу для косвенной оценки чистоты водоёмов, поскольку в загрязнённой воде её представители быстро вымирают.

Светящееся чудо

Всем известно прекрасное явление свечения моря, которое можно наблюдать в ночное время, происходящее благодаря присутствию в нём планктонных фотосинтезирующих бактерий. Активнее всего этот процесс наблюдается в тёплое время года, в моменты активного размножения фитопланктона. Яркое свечение туристы могут наблюдать в прибрежных зонах Черноморских акваторий, в Азовском море, перенасыщенном удобрениями, и на Мальдивах.

Основным источником свечения являются цианобактерии и динофлагелляты. Они способны вырабатывать столько света, что его видят даже космонавты в виде голубой пелены, находясь на орбите. Огромное количество фотографов стремятся в такое время на побережье, чтобы сделать свои лучшие фотоснимки.

Эти бактерии способны к биолюминисценции – явлению, во время котором вырабатывается электрический импульс, усиливающийся при механическом воздействии. Именно поэтому во время движения в ночных волнах свечение становится заметным и окружает силуэт тела или руки, которая плещется в волнах.

Нередко во времена чрезмерного размножения фитопланктона морская вода меняет свой цвет, иногда она становится зеленоватой, белёсой или красноватой. Именно по этой причине Красное море получило когда-то своё название.

Планктон

В состав планктона входят самые разнообразные организмы. Некоторые из них - личиночные формы бентосных видов, у других жизненный цикл проходит полностью в толще воды, вдали от твердого субстрата. Часть планктона представлена одноклеточными водорослями, способными к фотосинтезу, т.е. превращению диоксида углерода и воды в простые сахара и свободный кислород. Поскольку для осуществления фотосинтеза необходим свет, большинство этих организмов сосредоточено в верхнем слое воды.

Планктонные водоросли относятся к нескольким крупным таксономическим группам, основные из которых - диатомовые водоросли (диатомеи) и динофлагеллаты. Клетки первых покрыты кремнеземным панцирем. В некоторых местах диатомей настолько много, что их мертвые остатки, оседая на дно, образуют особые диатомовые илы, которые за миллионы лет местами превратились в мощные пласты горной породы - диатомита.

Фитопланктон

Диатомеи, динофлагеллаты и другие планктонные водоросли вместе составляют фитопланктон. Как и другие организмы, способные превращать неорганические вещества в органические, т.е. в собственную пищу, они называются автотрофами, что в переводе с греческого значит «самокормящиеся». Вместе с прочими автотрофами, например сухопутными растениями, они объединяются в экологическую группу продуцентов, поскольку являются первым звеном различных пищевых цепей.

Водорослевое цветение. Во многих морях, особенно в умеренной климатической зоне, в определенные сезоны, обычно зимой, вода обогащается минеральными солями, необходимыми для размножения фитопланктона. Когда весной вода прогревается, микроскопические водоросли начинают бурно делиться, взрывообразно увеличивая свою численность, и море становится мутным, а иногда даже окрашивается в несвойственный ему цвет. Это явление называют водорослевым цветением воды. Обычно оно идет на убыль и прекращается по мере истощения запасов необходимых солей: фитопланктонные организмы в массе гибнут и поедаются зоопланктоном, пока вновь не установится временное популяционное равновесие.

Красные приливы. Обычно водорослевое цветение сопровождается возрастанием численности зоопланктона, который, питаясь фитопланктоном, в определенной степени сдерживает рост его массы. Однако временами она увеличивается так быстро, что процесс выходит из-под контроля. Особенно часто это наблюдается при бурном размножении одного из видов динофлагеллат. Морская вода у побережья приобретает окраску и консистенцию томатного супа - отсюда и название «красный прилив». Главное же, что «цветущая» водоросль содержит токсин, опасный для многих рыб и моллюсков. Красные приливы во Флориде, Африке и других регионах приводили к гибели многих сотен тысяч этих животных.

Отравление моллюсками. Некоторые виды фитопланктона содержат нервно-паралитический яд. Двустворчатые моллюски, в частности мидии, питаются фитопланктоном, поэтому в определенные сезоны, как правило в теплые месяцы, поедают и огромные количества «цветущих» токсичных водорослей, накапливая в тканях их яд без видимого вреда для себя. Однако употребление в пищу таких моллюсков может вызвать тяжелое отравление.

Продуктивность. Фитопланктон активно размножается главным образом в прибрежных водах, а чем дальше от берега, тем ниже его продуктивность. Вот почему в открытом океане, особенно в тропиках, вода очень прозрачная и голубая, а у берегов, прежде всего в умеренном поясе, часто желтоватая, зеленоватая или бурого оттенка.

Резкое увеличение концентрации растворенных в воде минеральных солей, необходимых для развития фитопланктона, бывает связано с течениями, которые поднимают эти вещества из придонных слоев или выносят их из эстуариев, где накапливается много остатков мертвых организмов, минерализуемых бактериями. В некоторых участках океана существуют т.н. подъемы воды, или апвеллинги, - своеобразные течения, несущие богатую питательными (биогенными) элементами холодную океаническую воду с огромных глубин к прибрежному мелководью. Апвеллинговые зоны связаны с высокой продуктивностью фито- и зоопланктона, поэтому привлекают большое количество рыбы.

Зоопланктон

Непрерывно делящиеся планктонные водоросли с не меньшей интенсивностью поедаются зоопланктоном, который поддерживает их численность на примерно постоянном уровне. К планктонным животным относятся в основном крошечные рачки, медузы и личинки тысяч видов других морских животных. В зоопланктоне представлено большинство таксономических типов беспозвоночных.

Биоиндикаторы. Как и бентосные животные, зоопланктонные формы могут существовать лишь при определенных уровнях температуры, солености, освещенности и скорости движения воды. Требования некоторых из них к окружающим условиям настолько специфичны, что по присутствию данных организмов можно судить об особенностях морской среды в целом. Такие организмы обычно называют биоиндикаторами.

Хотя большинство зоопланктонных форм в какой-то мере способно активно передвигаться, в целом эти животные пассивно дрейфуют по течению. Однако многие из них при этом совершают ежедневные вертикальные миграции, иногда на расстояние до нескольких сот метров, реагируя на суточные изменения освещенности. Некоторые виды приспособлены к жизни в приповерхностном слое, где освещенность циклически меняется, тогда как другие предпочитают более или менее постоянный полумрак, который находят в дневное время на больших глубинах.

Глубоководный рассеивающий слой. Многие планктонные животные образуют плотные скопления на средних глубинах. Такие скопления впервые были выявлены приборами для измерения глубины - эхолотами: посылаемые ими звуковые волны, явно не дойдя до дна, рассеивались каким-то препятствием. Отсюда возник термин - глубоководный рассеивающий слой (ГРС). Наличие его свидетельствует о том, что большие количества организмов могут жить вдали от фитопланктонных продуцентов.

Зоопланктон вслед за фитопланктоном концентрируется в богатых биогенными веществами прибрежных апвеллинговых зонах. Повышенная численность здесь морских животных, несомненно, является следствием активного размножения водорослей.

Нектон

Нектон - группа активно плавающих организмов, способных противостоять силе течения и перемещаться на значительные расстояния. К Н. относятся рыбы, кальмары, китообразные, ластоногие, водные змеи, черепахи, пингвины. Для нектонных животных характерны обтекаемая форма тела и хорошо развитые органы движения. Н. противопоставляют планктону; промежуточное положение между ними занимает микронектон, представленный животными, способными к ограниченным активным перемещениям: молодь и мелкие виды рыб и кальмаров, крупные креветки, эвфаузиевые рачки и др.

Представители группы нектон обитают в толще воды и способны передвигаться независимо от течения. К ним относится водный клещ. Вообще все водяные клещи отличаются красивой, часто пестрой или яркой окраской. Тело водяных клещей укороченное, не членистое, голова, грудь и брюшко слиты вместе. У предельного края головного конца помещаются расположенные попарно глаза, заключенные в хитиновые капсулы. Ноги у водяных клещей плавательные, покрытые многочисленными волосками.

Фитопланктон - это класс организмов, встречающийся в больших водоемах и включающий в себя широкий ряд различных подвидов. Это чрезвычайно разнообразная группа, и многообразие этих организмов бросает вызов эволюции и естественному отбору. Согласно общим принципам нехватка ресурсов делает невозможным выживание в экосистеме такого большого количества разных организмов без уничтожения друг друга.

Но так или иначе они существуют. Вот такая загадка.

Микроскопический фитопланктон живет по всему морю, в его освещенной, фотической зоне - до 100 метров в глубину. Кроме того, микроскопические водоросли могут очень быстро расти и размножаться - некоторые виды способны удваивать свою биомассу за день! Поэтому, они - главная морская растительность, основа жизни в море: улавливая солнечный свет, они превращают воду, углекислый газ, и соли морской воды - в свое живое вещество - растут.

На языке экологии это процесс называется первичной продукцией. Зоопланктон поедает фитопланктон - и тоже растет и размножается, это уже вторичная продукция. А затем наступает черед редукции - разложения: все, рождается и живет - умирает, и останки всех планктеров, и вообще всего живого в море - достаются бактериям, населяющим водную толщу.Бактериопланктон разлагает эти останки, возвращая вещество в неорганическое состояние. Это - круговорот веществ в море.

К фитопланктону относятся не только водоросли, но и планктонные фотосинтезирующие бактерии. Это цианобактерии (раньше их еще называли сине-зелеными водорослями, но это настоящие бактерии - прокариоты - в их клетках нет ядер). В Черном море они встречаются, в основном, в прибрежных водах, особенно, в опресненных районах - рядом с устьями рек, много их опресненном и переудобренном Азовском море; многие цианобактерии выделяют токсины.

Все планктонные растения - одноклеточные, вокруг них плавает столько быстрых и ловких хищников - как же им удается уцелеть? Ответ на этот вопрос таков: уцелеть не удается, но продлить существование получается.

Во-первых , большинство растений планктона - подвижны: у них есть жгутики, у кого один, у кого - пара, а у зеленых празинофитов Prasinophyceae - целых четыре (или даже восемь!), и носятся они по своему маленькому миру - не менее шустро, чем простейшие животные.

Во-вторых, очень многие планктонные водоросли имеют внешний скелет - панцирь. Он защитит от мелких инфузорий, но будет бесполезен против челюстей крупных личинок раков. Церациум, например, такой большой - до 400 микрон, его панцирь такой крепкий, что почти никто из зоопланктеров с ним не справится, но планктоядные рыбы съедят и его.

Морской фитопланктон - первичная форма жизни на Земле. Он является основой водной пищевой цепи и присутствует в рационе всех обитателей моря: от зоопланктона до китов. Фитопланктон является идеальной пищей для живых организмов и обладает колоссальной питательной ценностью. В нем содержатся все питательные вещества и микроэлементы, необходимые клеткам организма для нормального протекания обменных процессов. Хорошим доказательством уникальных свойств морского фитопланктона могут служить синие киты. Эти морские гиганты, обладающие огромной силой и выносливостью, живут более ста лет и до последнего дня сохраняют способность размножаться. Рацион китов полностью состоит из планктона, который они поглощают в огромном количестве: от 3 до 8 тонн в день.

Учеными доказано, что морской фитопланктон насыщен витаминами, аминокислотами, антиоксидантами и может использоваться в пищу как богатейший источник минералов, таких как селен, цинк, магний, хром, стронций и др. Он может заменить многие лекарственные препараты и предотвратить множество заболеваний: от диабета до болезни Альцгеймера. Важным преимуществом перед другими биологически активными добавками является микроскопический размер полезных веществ и органическая форма, благодаря чему организм усваивает их быстро и легко.

Однако, при всех неоспоримых достоинствах морского фитопланктона существует одно «но» - он заключен в плотную защитную оболочку, как ядрышко ореха заключено в скорлупу. В процессе эволюции человеческий организм утратил способность расщеплять эту оболочку, поэтому морской фитопланктон не усваивается человеком.

Чтобы человек мог усваивать полезные вещества, содержащиеся в морском фитопланктоне, необходимо было решить непростую задачу: каким-то образом разрушить защитную оболочку, сохранив при этом питательную ценность микроэлементов. С этой задачей блестяще справился Том Харпер, владелец морской фермы по выращиванию моллюсков из Канады. В 2005 году он изобрел новую технологию, позволяющую раскрывать оболочку фитопланктона без использования тепловой обработки, замораживания или применения химикатов. Этот технологический процесс, названный Alpha 3 CMP, был запатентован, но история на этом не закончилась.

Какое-то время спустя основатель компании Forever Green Рон Уильямс вышел на Тома Харпера с предложением о сотрудничестве. Был подписан контракт, согласно которому компания ForeverGreen получила эксклюзивное право на использование в своих продуктах морского фитопланктона, обработанного по технологии Alpha 3 CMP. Таким образом, она является единственной в мире компанией, которая производит продукты, содержащие 100% натуральный и усвояемый человеком морской фитопланктон.

Мальдивы прекрасны сами по себе. Жаркое солнце, ласковое море и бескрайняя береговая линия. Но есть еще одна достопримечательность Мальдив - биолюминесцентный фитопланктон. Уникальные водоросли известны также под названием «красный прилив». Местные жители утверждают, что купание в подобных водах вызывает небольшой дискомфорт, поэтому такая береговая линия чаще всего является безлюдной. С наступлением темноты биолюминесцентный фитопланктон начинает светиться, освещая побережье фантастическим голубым светом. Тайваньский фотограф Will Ho запечатлел это явление.

Светящиеся одноклеточные динофлагелляты запускают свою иллюминацию от движения в толще воды: электрический импульс, возникающий в результате механического стимула, открывает ионные каналы, работа которых и активирует «светящийся» фермент.

Учёным удалось окончательно раскрыть загадку свечения динофлагеллят - морских простейших, составляющих значительную часть пелагического планктона. Некоторые группы этих одноклеточных, такие как ночесветки, обладают способностью к биолюминесценции. Собираясь вместе, они могут быть замечены даже из космоса: огромная океаническая поверхность испускает голубоватый свет.

По мнению учёных, биолюминесцентный аппарат этих простейших работает так. При движении в толще воды механические силы вызывают электроимпульс, который устремляется внутрь клетки, к специальной вакуоли. Эта вакуоль, полый мембранный пузырёк, наполнена протонами. С ней соединены сцинтоллоны - мембранные пузырьки со «светящимся» ферментом люциферазой. Когда к вакуоли приходит электрический импульс, между ней и сцинтиллоном открываются протонные ворота. Ионы водорода перетекают в сцинтиллон и закисляют среду в нём, что делает возможным протекание биолюминесцентной реакции.

Лучше всего свечение этих простейших можно наблюдать в период размножения: число одноклеточных становится таким, что морская вода напоминает молоко - правда, уж слишком ярко-голубого цвета. Впрочем, любоваться динофлагеллятами следует с осторожностью: многие из них вырабатывают опасные для человека и животных токсины, поэтому, когда их становится слишком много, получать эстетическое удовольствие от светящегося прилива будет безопаснее на берегу.«Я работаю в этой области почти 30 лет, и я думал, что меня ничем не удивишь», говорит Кевин Арриго, океанограф-биолог из Стэнфордского университета. Лед плохо пропускает свет, особенно если он лежит толстым слоем, как это и было в Арктике. Снежный покров делает доступ света в глубь невозможным. В этом и состоит парадокс существования фитопланктона в толще льда, поскольку этим микроорганизмам необходим солнечный свет, без которого невозможен фотосинтез.

Теплый воздух способствует таянию снега. Когда снег начинает таять, ледяной покров начинает темнеть, позволяя льду поглощать больше света. Благодаря специальным камерам, опущенным под лед, исследователи обнаружили, что фитопланктон развивается чрезвычайно быстро. Благодаря солнечному свету и постоянному притоку питательных веществ от Берингова пролива, организмы могут процветать на глубине более 50 метров.

Чем это процветание обернется для остальных обитателей подводного мира, пока не ясно. Но Арриго опасается, что, находясь подо льдом, эти микроорганизмы могут усложнить жизнь другим подводным обитателям в этом районе. Чтобы подтвердить или опровергнуть эти опасения, потребуется долго и кропотливо работать, поскольку спутники не могут видеть сквозь лед.

«Нам очень повезло, что мы обнаружили фитопланктон, но мы не знаем, насколько далеко он распространится, и какие последствия это за собой повлечет», говорит Жан-Эрик Тремблей, океанограф-биолог из Университета Лаваля в Квебеке, Канада.

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

Фитопланктон представляет собой фотосинтезирующие микроскопические биотические организмы, обитающие в верхнем слое воды почти всех океанов и озер на Земле. Они являются создателями органических соединений из двуокиси углерода, растворенных в воде - т. е. инициаторами процесса, который поддерживает водную пищевую сеть.

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).

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 (<10) и адаптирован к экспоненциальному росту. Консолидированный фитопланктон имеет аналогичный N: P к коэффициенту Редфилда и содержит относительно равное соотношение механизмов роста и накопления ресурсов.

Настоящее и будущее

Исследование, опубликованное в Nature в 2010 году, показало, что морской фитопланктон в течение прошлого столетия существенно снизился в Мировом океане. По оценкам, концентрации фитопланктона в поверхностных водах уменьшились примерно на 40 % с 1950 года со скоростью около 1 % в год, возможно, в ответ на потепление океана. Исследование вызвало споры между учеными и привело к горячим дебатам. В последующем исследовании 2014 года авторы использовали большую базу данных измерений и пересмотрели свои методы анализа, чтобы учесть несколько опубликованных критических замечаний, но в итоге пришли к аналогичным тревожным выводам: число водорослей фитопланктона стремительно сокращается.

Отряд - Разные

Семейство - Разные

Род/Вид - Разные

Основные данные:

РАЗМЕРЫ ЗООПЛАНКТОНА

Длина: от невидимых маленьких простых одноклеточных до крупных медуз, длина которых может превышать 1 м.

ОБРАЗ ЖИЗНИ ЗООПЛАНКТОНА

Привычки: плохо плавает, передвигается под влиянием океанических течений.

Чем питается зоопланктон: микроскопические растения (фитопланктон). Некоторые хищные виды питаются своими "соседями".

ВИДЫ ЗООПЛАНКТОНА

Огромную долю множества взрослого зоопланктона составляют небольшие ракообразные, к примеру, веслоногие моллюски, креветки и крабы. К зоопланктону относятся также личинки моллюсков,рыб, иглокожих (в частности, и звёзд) и прочих ракообразных.

Зоопланктон состоит из колоссального числа всевозможных миниатюрных организмов, каковые без затруднений переносятся океанскими течениями и которые питаются исключительно растительной пищей. Зоопланктон представляет собой один из имеющих наибольшее значение источников еды для морских обитателей, от которого напрямую зависит существование жизни в океане. Если бы не зоопланктон, океан являлсся бы безжизненной пустыней.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗООПЛАНКТОНА

Зоопланктон (смотри фото) обычно обитает на глубинах до 150 метров. Это такой слой воды, куда проникают солнечные лучи. Зоопланктон также случается в мелких морях, в которых волнами на нагретую поверхность выносится донный осадок, насыщенный минеральными и питательными веществами. В такой среде, нагретой лучами солнца, происходит особенно бурное развитие фитопланктона - бактерий и растений, которыми и питаются организмы, составляющие зоопланктон. Имея достаточное количество еды, они вскоре начинают быстро размножаться. Насыщенные питательными веществами воды под воздействием течений особенно интенсивно перемещаются вблизи берегов и в местах встречи двух течений. Воды течения нередко выносят зоопланктон даже в центральную часть океана. Особенно бурное развитие фитопланктона в прибрежной зоне наблюдается весной и осенью, поскольку здесь под влиянием разницы температур начинают смешиваться водные слои. Далеко от берега циркуляция воды ослабевает, здесь немного корма, фитопланктона, следовательно, отсутствует и зоопланктон. Вода в ненаселенных районах очень прозрачная, стерильно-голубая.

ОСОБЕННОСТИ ЗООПЛАНКТОНА

Известно несколько видов зоопланктона. Основным считается растительный планктон, или фитопланктон, который состоит из мельчайших растений и бактерий. Другой вид планктона - животный, или зоопланктон, который питается растительным планктоном. Поскольку планктон присутствует в морях и океанах, это вызывает некоторое помутнение воды. Некоторые животные, входящие в состав зоопланктона, всю жизнь путешествуют вместе с морскими течениями, питаясь фитопланктоном и другими мелкими организмами. К числу таких животных можно отнести ракообразных (например, криль, что собирается в огромные стаи). Так же ведут себя икринки и личинки рыб, актиний, моллюсков, иглокожих и медуз. Личинки появляются на свет обычно весной и летом, когда есть большое количество фитопланктона. Морские течения относят новорождённых далеко от места их появления на свет. Личиночная стадия в цикле развития моллюсков и морских желудей занимает важное место, поскольку, созрев, они превращаются в оседлых животных.

ВРАГИ ЗООПЛАНКТОНА

Некоторые животные, питающиеся зоопланктоном, являются его составной частью. Их, вместе с планктоном, свободно переносят морские течения; а питаются они "соседями". С зоопланктоном плавают медузы и щетинкочелюстные, или морские стрелки, охотятся на мелких животных. Менее подвижные , которые прикрепляются ко дну, оседлые асцидии и моллюски сидят на скалах или на мелководье и ловят зоопланктон, что проплывает мимо них. Существуют активные планктонофаги. Например, огромные манты плывут с открытым ртом, собирая планктон, а воду выкачивают через жабры. Так же питаются зоопланктоном и другие рыбы, например, сардины и . Млекопитающие, которые относятся к подотряду усатых китов (среди них серый и голубой киты, сейвал и финвал), процеживают воду с зоопланктоном сквозь плотные ряды усовых пластин.

Многие моря населяют крошечные примитивные животные фораминиферы с наружным известковым скелетом представляющем собой ракушку. Умирая, фораминиферы оседают на дне морей и океанов, а их скелеты формируют пласт, который под воздействием давления воды за миллионы лет преобразуется в осадочные породы, к примеру, мел. Для всякого доисторического периода характерны только ему свойственные фораминиферы в осадочных породах.
В Атлантическом океане был зафиксирован косяк криля, который занимал область площадью 450 км2 и глубиной до 200 м - это почти что 2 000 000 тонн биомассы.
Большая часть живых организмов, которые входят в состав зоопланктона, днём спускаются в глубину моря, а к ночи всплывают к поверхности. За планктоном всегда следуют косяки рыб, которые питаются им, например, сельди.

КАК ОБРАЗУЕТСЯ ЗООПЛАНКТОН В ОКЕАНЕ

1. Верхний слой воды относится от берега морской течением и ветром. На его место поднимаются нижние слои моря.

2. В открытом море мёртвые организмы оседают на дно, где превращаются в насыщенный минеральными веществами ил.

3. Минеральные вещества выносятся водным течением на поверхность. Таким образом, верхние слои воды смешиваются с нижними, насыщаясь минеральными веществами.

4. Поверхность воды нагревается солнечными лучами. Фитопланктон начинает бурно развиваться, что, в свою очередь, вызывает усиленный рост зоопланктона. Зоопланктоном питаются киты, рыбы и другие морские обитатели.

МЕСТА ЖИТЕЛЬСТВА ЗООПЛАНКТОНА

Зоопланктон есть во всех океанах. Огромные запасы зоопланктона имеются в прибрежных, богатых растительной пищей водах, а также в холодных полярных районах.

СОХРАНЕНИЕ ЗООПЛАНКТОНА

Большинство видов беспозвоночных, входящих в состав зоопланктона, не нуждаются в охране. Однако неумеренный отлов криля в арктических морях может вызвать спад численности животных, которые им питаются.