Thực vật phù du là gì? Hầu hết các loài thực vật phù du đều quá nhỏ để có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Tuy nhiên, với số lượng đủ cao, một số loài có thể được nhìn thấy như những đốm màu trên bề mặt nước, do hàm lượng chất diệp lục bên trong tế bào của chúng và các sắc tố phụ trợ như phycobiliprotein hoặc xanthophylls.
Thực vật phù du là gì
Thực vật phù du là những sinh vật vi mô quang hợp sống ở tầng nước trên của hầu hết các đại dương và hồ trên Trái đất. Họ là những người tạo ra các hợp chất hữu cơ từ carbon dioxide hòa tan trong nước - tức là những người khởi xướng quá trình duy trì mạng lưới thức ăn thủy sản.
Quang
Thực vật phù du thu được năng lượng thông qua quá trình quang hợp và do đó phải sống trong lớp bề mặt được chiếu sáng tốt (gọi là vùng hưng phấn) của đại dương, biển, hồ hoặc các vùng nước khác. Thực vật phù du chiếm khoảng một nửahoạt động quang hợp trên trái đất. Sự cố định năng lượng tích lũy của nó trong các hợp chất cacbon (sản xuất sơ cấp) là cơ sở cho phần lớn các chuỗi thức ăn nước ngọt và đại dương (quá trình tổng hợp hóa học là một ngoại lệ đáng chú ý).
Loài độc đáo
Mặc dù hầu hết tất cả các loài thực vật phù du đều là sinh vật quang dưỡng đặc biệt, nhưng vẫn có một số loài là sinh vật đơn dưỡng. Đây thường là những loài không có sắc tố thực sự là dị dưỡng (những loài sau này thường được coi là động vật phù du). Được biết đến nhiều nhất là các chi lưỡng tính như Noctiluca và Dinophysis, chúng thu được carbon hữu cơ bằng cách ăn các sinh vật khác hoặc vật liệu vụn.
Có nghĩa là
Thực vật phù du hấp thụ năng lượng từ mặt trời và chất dinh dưỡng từ nước để tự sản xuất thức ăn. Trong quá trình quang hợp, oxy phân tử (O2) được giải phóng vào nước. Người ta ước tính rằng khoảng 50% hoặc 85% lượng oxy trên thế giới đến từ quá trình quang hợp của thực vật phù du. Phần còn lại được tạo ra bởi quá trình quang hợp của thực vật trên cạn. Để hiểu thực vật phù du là gì, bạn cần nhận thức được tầm quan trọng to lớn của nó đối với tự nhiên.
Mối quan hệ với khoáng chất
Thực vật phù du phụ thuộc rất nhiều vào khoáng chất. Đây chủ yếu là các chất dinh dưỡng đa lượng như nitrat, photphat hoặc axit silicic, sự sẵn có của chúng được xác định bởi sự cân bằng giữa cái gọi là máy bơm sinh học và sự gia tăng của các vùng nước sâu, giàu chất dinh dưỡng. Tuy nhiên, ở những khu vực rộng lớnỞ các đại dương như Nam Đại Dương, thực vật phù du cũng bị hạn chế do thiếu vi chất sắt. Điều này đã khiến một số nhà khoa học ủng hộ việc bón phân sắt như một biện pháp chống lại sự tích tụ carbon dioxide (CO2) do con người tạo ra trong khí quyển.
Các nhà khoa học đã thử nghiệm thêm sắt (thường ở dạng muối như sunfat sắt) vào nước để khuyến khích sự phát triển của thực vật phù du và loại bỏ CO2 trong khí quyển vào đại dương. Tuy nhiên, các tranh chấp về quản lý hệ sinh thái và hiệu quả bón phân sắt đã làm chậm các thí nghiệm như vậy.
Đa dạng
Thuật ngữ "thực vật phù du" bao gồm tất cả các vi sinh vật quang dưỡng trong chuỗi thức ăn thủy sản. Tuy nhiên, không giống như các quần xã trên cạn nơi hầu hết các sinh vật tự dưỡng là thực vật, thực vật phù du là một nhóm đa dạng bao gồm các sinh vật nhân chuẩn nguyên sinh như sinh vật nhân sơ vi khuẩn và vi khuẩn. Có khoảng 5.000 loài thực vật phù du biển được biết đến. Sự đa dạng này phát triển như thế nào mặc dù nguồn thực phẩm hạn chế vẫn chưa được rõ ràng.
Các nhóm thực vật phù du quan trọng nhất bao gồm tảo cát, vi khuẩn lam và tảo hai lá, mặc dù nhiều nhóm tảo khác có mặt trong nhóm rất đa dạng này. Một nhóm, coccolithophorid, chịu trách nhiệm (một phần) trong việc giải phóng một lượng đáng kể dimethyl sulfide (DMS) vào khí quyển. DMS oxy hóa để tạo thành sulfat, mà ở những khu vực có nồng độ thấp các hạt sol khí có thểgóp phần làm xuất hiện các khu vực ngưng tụ không khí đặc biệt, chủ yếu dẫn đến sự gia tăng mây mù và sương mù trên mặt nước. Đặc tính này cũng là đặc điểm của thực vật phù du trong hồ.
Tất cả các loại thực vật phù du duy trì các mức độ dinh dưỡng khác nhau (tức là thức ăn) trong các hệ sinh thái khác nhau. Ở các vùng đại dương đa dưỡng như Biển Sargasso hoặc Nam Thái Bình Dương, thực vật phù du phổ biến nhất là các loài đơn bào nhỏ được gọi là picoplankton và sinh vật phù du nano (còn gọi là picoflagellates và nanoflagellates). Thực vật phù du chủ yếu được hiểu là vi khuẩn lam (Prochlorococcus, Synechococcus) và picoeukaryotes như Micromonas. Trong các hệ sinh thái năng suất hơn, các loài tảo hai lá lớn là cơ sở của sinh khối thực vật phù du.
Ảnh hưởng đến thành phần hóa học của nước
Vào đầu thế kỷ 20, Alfred C. Redfield đã tìm thấy điểm tương đồng giữa thành phần nguyên tố của thực vật phù du và các chất dinh dưỡng hòa tan chính trong đại dương sâu. Redfield gợi ý rằng tỷ lệ cacbon so với nitơ trên phốt pho (106: 16: 1) trong đại dương được kiểm soát bởi nhu cầu của thực vật phù du, vì thực vật phù du sau đó giải phóng nitơ và phốt pho khi chúng tái khoáng. Cái gọi là "tỷ lệ Redfield" trong việc mô tả phân tầng của thực vật phù du và nước biển đã trở thành nguyên tắc cơ bản để hiểu sự tiến hóa của sinh thái biển, địa sinh học và thực vật phù du là gì. Tuy nhiên, hệ số Redfield không phải là một giá trị phổ biến và có thể khác nhau do những thay đổi trong thành phần của các chất dinh dưỡng và vi sinh ngoại sinh.trong lòng đại dương. Việc sản sinh ra thực vật phù du, như người đọc đã hiểu, không chỉ ảnh hưởng đến mức độ oxy mà còn ảnh hưởng đến thành phần hóa học của nước đại dương.
Đặc điểm sinh học
Phép đo phân lớp năng động vốn có trong tảo đơn bào phản ánh khả năng lưu trữ chất dinh dưỡng của chúng trong một bể chứa bên trong và thay đổi thành phần của osmolite. Các thành phần tế bào khác nhau có các đặc điểm phân tích riêng biệt của chúng, ví dụ, các thiết bị thu thập dữ liệu tài nguyên (ánh sáng hoặc chất dinh dưỡng) như protein và chất diệp lục chứa hàm lượng nitơ cao nhưng hàm lượng phốt pho thấp. Trong khi đó, các cơ chế tăng trưởng di truyền như RNA ribosome chứa nồng độ cao của nitơ và phốt pho (N và P, tương ứng). Chuỗi thức ăn của thực vật phù du-động vật phù du, bất chấp sự khác biệt giữa hai loại sinh vật này, là cơ sở của hệ sinh thái của không gian nước trên khắp hành tinh.
Vòng đời
Dựa trên sự phân bố tài nguyên, thực vật phù du được phân thành ba giai đoạn sống: tồn tại, nở hoa và hợp nhất. Các thực vật phù du còn sống sót có tỷ lệ N: P (nitơ và phốt pho) cao (> 30) và chứa nhiều cơ chế thu thập tài nguyên để duy trì sự phát triển khi tài nguyên khan hiếm. Thực vật phù du đang nở có tỷ lệ N: P thấp (<10) và thích nghi với sự phát triển theo cấp số nhân. Thực vật phù du hợp nhất có tỷ lệ N: P so với Redfield tương tự và có tỷ lệ tương đối bằng nhau giữa các cơ chế tăng trưởng và tích lũy tài nguyên.
Hiện tại và tương lai
Một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature vào năm 2010 cho thấy thực vật phù du biển đã giảm đáng kể trong các đại dương trên thế giới trong thế kỷ qua. Nồng độ thực vật phù du trong các vùng nước bề mặt ước tính đã giảm khoảng 40% kể từ năm 1950 với tốc độ khoảng 1% mỗi năm, có thể là do phản ứng của sự ấm lên của đại dương. Nghiên cứu đã làm dấy lên tranh cãi giữa các nhà khoa học và dẫn đến những cuộc tranh luận nảy lửa. Trong một nghiên cứu sau đó vào năm 2014, các tác giả đã sử dụng một cơ sở dữ liệu lớn về các phép đo và sửa đổi phương pháp phân tích của họ để giải quyết một số chỉ trích đã được công bố, nhưng cuối cùng lại đưa ra kết luận đáng lo ngại tương tự: Số lượng tảo thực vật phù du đang giảm nhanh chóng.
