แพลงก์ตอนพืชคืออะไร? แพลงก์ตอนพืชส่วนใหญ่มีขนาดเล็กเกินกว่าจะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า อย่างไรก็ตาม ในปริมาณที่สูงพอ บางชนิดสามารถมองเห็นเป็นจุดสีบนผิวน้ำ เนื่องจากมีคลอโรฟิลล์อยู่ภายในเซลล์และสารสีเสริม เช่น ไฟโคบิลิโปรตีนหรือแซนโทฟิลล์
แพลงก์ตอนพืชคืออะไร
แพลงก์ตอนพืชเป็นสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์แสงด้วยกล้องจุลทรรศน์ซึ่งอาศัยอยู่ในชั้นน้ำตอนบนของมหาสมุทรและทะเลสาบเกือบทั้งหมดบนโลก พวกเขาคือผู้สร้างสารประกอบอินทรีย์จากคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายในน้ำ นั่นคือผู้ริเริ่มกระบวนการที่ดูแลใยอาหารสัตว์น้ำ
สังเคราะห์แสง
แพลงก์ตอนพืชได้รับพลังงานจากการสังเคราะห์ด้วยแสง ดังนั้นจึงต้องอาศัยอยู่ในชั้นผิวที่มีแสงสว่างเพียงพอ (เรียกว่าโซนยูโฟติก) ของมหาสมุทร ทะเล ทะเลสาบ หรือแหล่งน้ำอื่นๆ แพลงก์ตอนพืชคิดเป็นครึ่งหนึ่งของทั้งหมดกิจกรรมสังเคราะห์แสงบนโลก การตรึงพลังงานสะสมในสารประกอบคาร์บอน (การผลิตขั้นต้น) เป็นพื้นฐานสำหรับห่วงโซ่อาหารในมหาสมุทรและน้ำจืดส่วนใหญ่ (การสังเคราะห์ทางเคมีเป็นข้อยกเว้นที่โดดเด่น)
สปีชีส์เฉพาะ
แม้ว่าแพลงก์ตอนพืชเกือบทุกสายพันธุ์จะเป็นโฟโตออโตโทรฟที่พิเศษ แต่ก็มีบางชนิดที่เป็นไมโตโทรฟ เหล่านี้มักจะเป็นสปีชีส์ที่ไม่มีสีซึ่งจริง ๆ แล้วเป็น heterotrophic (ชนิดหลังมักถูกพิจารณาว่าเป็นแพลงก์ตอนสัตว์) ที่รู้จักกันดีที่สุดคือสกุลไดโนแฟลเจลลาร์ เช่น Noctiluca และ Dinophysis ซึ่งได้รับคาร์บอนอินทรีย์จากการบริโภคสิ่งมีชีวิตอื่นหรือวัสดุที่เป็นอันตราย
ความหมาย
แพลงก์ตอนพืชดูดซับพลังงานจากแสงแดดและสารอาหารจากน้ำเพื่อผลิตอาหารของตัวเอง ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง โมเลกุลออกซิเจน (O2) จะถูกปล่อยลงไปในน้ำ ประมาณว่าออกซิเจนประมาณ 50% หรือ 85% ของโลกมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสงของแพลงก์ตอนพืช ส่วนที่เหลือเกิดจากการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยพืชบก เพื่อให้เข้าใจว่าแพลงก์ตอนพืชคืออะไร คุณต้องตระหนักถึงความสำคัญอย่างยิ่งต่อธรรมชาติของแพลงก์ตอน
ความสัมพันธ์กับแร่ธาตุ
แพลงก์ตอนพืชขึ้นอยู่กับแร่ธาตุอย่างยิ่งยวด เหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นธาตุอาหารหลัก เช่น ไนเตรต ฟอสเฟต หรือกรดซิลิซิก ซึ่งพิจารณาจากความสมดุลระหว่างสิ่งที่เรียกว่าปั๊มชีวภาพกับการเพิ่มขึ้นของน้ำลึกที่อุดมด้วยสารอาหาร อย่างไรก็ตามในพื้นที่ขนาดใหญ่ในมหาสมุทร เช่น มหาสมุทรใต้ แพลงก์ตอนพืชยังถูกจำกัดด้วยการขาดธาตุเหล็ก สิ่งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์บางคนสนับสนุนการปฏิสนธิธาตุเหล็กเพื่อต่อต้านการสะสมของคาร์บอนไดออกไซด์ที่มนุษย์สร้างขึ้น (CO2) ในชั้นบรรยากาศ
นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการทดลองโดยการเติมธาตุเหล็ก (ปกติจะอยู่ในรูปของเกลือ เช่น เฟอรัสซัลเฟต) ในน้ำเพื่อกระตุ้นการเติบโตของแพลงก์ตอนพืชและกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศออกสู่มหาสมุทร อย่างไรก็ตาม ข้อพิพาทเกี่ยวกับการจัดการระบบนิเวศและประสิทธิภาพการปฏิสนธิธาตุเหล็กได้ชะลอการทดลองดังกล่าว
วาไรตี้
คำว่า "แพลงก์ตอนพืช" ครอบคลุมจุลินทรีย์ที่มีแสงอัตโนมัติทั้งหมดในห่วงโซ่อาหารสัตว์น้ำ อย่างไรก็ตาม แพลงก์ตอนพืชเป็นกลุ่มที่มีความหลากหลาย ซึ่งแตกต่างจากชุมชนบนบกที่ออโตโทรฟส่วนใหญ่เป็นพืช แพลงก์ตอนพืชเป็นกลุ่มที่มีความหลากหลาย รวมถึงยูคาริโอตโปรโตซัว เช่น โปรคาริโอตยูคาริโอตจากแบคทีเรียและอาร์คีแบคทีเรีย มีแพลงก์ตอนพืชทะเลที่รู้จักประมาณ 5,000 สายพันธุ์ ความหลากหลายนี้มีวิวัฒนาการมาอย่างไรทั้งๆ ที่มีแหล่งอาหารจำกัดยังไม่ชัดเจน
กลุ่มที่สำคัญที่สุดของแพลงก์ตอนพืชได้แก่ ไดอะตอม ไซยาโนแบคทีเรีย และไดโนแฟลเจลเลต ถึงแม้ว่าสาหร่ายกลุ่มอื่นๆ จำนวนมากจะแสดงอยู่ในกลุ่มที่มีความหลากหลายสูงนี้ กลุ่มหนึ่ง coccolithophorids มีหน้าที่ (บางส่วน) ในการปล่อยไดเมทิลซัลไฟด์ (DMS) จำนวนมากสู่ชั้นบรรยากาศ DMS ออกซิไดซ์เพื่อสร้างซัลเฟต ซึ่งในพื้นที่ที่มีความเข้มข้นต่ำของอนุภาคละอองสามารถมีส่วนทำให้เกิดพื้นที่พิเศษของการควบแน่นของอากาศซึ่งส่วนใหญ่นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของเมฆมากและหมอกเหนือน้ำ คุณสมบัตินี้เป็นลักษณะของแพลงก์ตอนพืชในทะเลสาบด้วย
แพลงก์ตอนพืชทุกชนิดรักษาระดับโภชนาการ (เช่น อาหาร) ที่แตกต่างกันในระบบนิเวศที่แตกต่างกัน ในบริเวณมหาสมุทร oligotrophic เช่น ทะเลซาร์กัสโซหรือมหาสมุทรแปซิฟิกใต้ แพลงก์ตอนพืชที่พบมากที่สุดคือสปีชีส์เซลล์เดียวขนาดเล็กที่เรียกว่าพิโคแพลงก์ตอนและแพลงก์ตอนนาโน (เรียกอีกอย่างว่าพิโกแฟลเจลเลตและนาโนฟลาเจลเลต) แพลงก์ตอนพืชเป็นที่เข้าใจกันโดยทั่วไปว่าเป็นไซยาโนแบคทีเรีย (Prochlorococcus, Synechococcus) และ picoeukaryotes เช่น Micromonas ในระบบนิเวศที่มีประสิทธิผลมากขึ้น ไดโนแฟลเจลเลตขนาดใหญ่เป็นพื้นฐานของชีวมวลของแพลงก์ตอนพืช
อิทธิพลต่อองค์ประกอบทางเคมีของน้ำ
ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 Alfred C. Redfield พบความคล้ายคลึงกันระหว่างองค์ประกอบพื้นฐานของแพลงก์ตอนพืชกับสารอาหารหลักที่ละลายในมหาสมุทรลึก เรดฟิลด์แนะนำว่าอัตราส่วนของคาร์บอนต่อไนโตรเจนต่อฟอสฟอรัส (106:16:1) ในมหาสมุทรนั้นถูกควบคุมโดยความต้องการของแพลงก์ตอนพืช เนื่องจากแพลงก์ตอนพืชจะปล่อยไนโตรเจนและฟอสฟอรัสในเวลาต่อมาเมื่อมีการเพิ่มแร่ธาตุ ที่เรียกว่า "อัตราส่วนเรดฟิลด์" ในการอธิบายปริมาณสัมพันธ์ของแพลงก์ตอนพืชและน้ำทะเลได้กลายเป็นหลักการพื้นฐานสำหรับการทำความเข้าใจวิวัฒนาการของนิเวศวิทยาทางทะเล ชีวธรณีเคมี และแพลงก์ตอนพืชคืออะไร อย่างไรก็ตาม ค่าสัมประสิทธิ์เรดฟิลด์ไม่ใช่ค่าสากลและอาจแตกต่างออกไปเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบของสารอาหารและจุลินทรีย์จากภายนอกในมหาสมุทร การผลิตแพลงก์ตอนพืชตามที่ผู้อ่านควรเข้าใจแล้ว ไม่เพียงส่งผลต่อระดับออกซิเจนเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อองค์ประกอบทางเคมีของน้ำทะเลด้วย
ลักษณะทางชีวภาพ
ปริมาณสารสัมพันธ์แบบไดนามิกที่มีอยู่ในสาหร่ายเซลล์เดียวสะท้อนให้เห็นถึงความสามารถในการเก็บสารอาหารในอ่างเก็บน้ำภายในและเปลี่ยนองค์ประกอบของออสโมไลต์ ส่วนประกอบของเซลล์ที่แตกต่างกันมีลักษณะเฉพาะของปริมาณสารสัมพันธ์ ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์รวบรวมข้อมูล (แสงหรือสารอาหาร) เช่น โปรตีนและคลอโรฟิลล์มีไนโตรเจนเข้มข้นสูง แต่มีฟอสฟอรัสในปริมาณต่ำ ในขณะเดียวกัน กลไกการเจริญเติบโตทางพันธุกรรม เช่น ไรโบโซมอาร์เอ็นเอมีความเข้มข้นสูงของไนโตรเจนและฟอสฟอรัส (N และ P ตามลำดับ) ห่วงโซ่อาหารของแพลงก์ตอนพืช-แพลงก์ตอนสัตว์ แม้ว่าจะมีความแตกต่างระหว่างสิ่งมีชีวิตทั้งสองประเภทนี้ แต่ก็เป็นพื้นฐานของนิเวศวิทยาของพื้นที่น้ำทั่วโลก
วงจรชีวิต
ตามการกระจายของทรัพยากร แพลงก์ตอนพืชแบ่งออกเป็นสามช่วงชีวิต: การอยู่รอด การออกดอก และการรวมตัว แพลงก์ตอนพืชที่รอดตายมีอัตราส่วน N:P (ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส) สูง (> 30) และมีกลไกการรวบรวมทรัพยากรหลายอย่างเพื่อรักษาการเติบโตเมื่อทรัพยากรขาดแคลน แพลงก์ตอนพืชกำลังบานมีอัตราส่วน N:P ต่ำ (<10) และปรับให้เข้ากับการเติบโตแบบทวีคูณ แพลงก์ตอนพืชรวมมีอัตราส่วน N: P ต่อ Redfield ใกล้เคียงกัน และมีอัตราส่วนการเติบโตและกลไกการสะสมทรัพยากรที่ค่อนข้างเท่ากัน
ปัจจุบันและอนาคต
การศึกษาที่ตีพิมพ์ใน Nature ในปี 2010 พบว่าแพลงก์ตอนพืชในทะเลได้ลดลงอย่างมากในมหาสมุทรโลกตลอดศตวรรษที่ผ่านมา ความเข้มข้นของแพลงก์ตอนพืชในน้ำผิวดินคาดว่าจะลดลงประมาณ 40% ตั้งแต่ปี 1950 ในอัตราประมาณ 1% ต่อปี ซึ่งอาจเป็นผลจากภาวะโลกร้อน การศึกษาดังกล่าวจุดชนวนให้เกิดความขัดแย้งในหมู่นักวิทยาศาสตร์และนำไปสู่การโต้เถียงกันอย่างดุเดือด ในการศึกษาปี 2014 ต่อมา ผู้เขียนใช้ฐานข้อมูลขนาดใหญ่ของการวัดและแก้ไขวิธีการวิเคราะห์เพื่อจัดการกับคำวิพากษ์วิจารณ์ที่ตีพิมพ์หลายฉบับ แต่ลงเอยด้วยข้อสรุปที่น่ารำคาญในทำนองเดียวกัน: ตัวเลขสาหร่ายแพลงก์ตอนพืชลดลงอย่างรวดเร็ว
