Пикопланктон - Picoplankton

Фотосинтетический пикопланктон вне Маркизские острова наблюдается эпифлуоресценция микроскопия (синий возбуждающий свет). Оранжевые флуоресцентные точки соответствуют Синехококок цианобактерии, красные флуоресцентные точки на пикоэукариоты.

Пикопланктон это доля планктон состоит из клетки от 0,2 до 2 мкм, которые могут быть прокариотическими и эукариотическими фототрофами и гетеротрофами:

Они распространены среди микробных планктонных сообществ как пресноводных, так и морских экосистем. Они играют важную роль в создании значительной части общей биомассы сообществ фитопланктона.

Классификация

Часть серии по
Планктон
Plankton collage.jpg
Размерные группы

В целом планктон можно разделить на категории на основе физиологических, таксономических или размерных характеристик. Впоследствии общая классификация планктона включает:

Однако существует более простая схема, которая классифицирует планктон на основе логарифмической шкалы размеров:

  • Макропланктон (200–2000 мкм)
  • Микропланктон (20–200 мкм)
  • Нанопланктон (2–20 мкм)

Это было еще более расширено, чтобы включить пикопланктон (0,2–2 мкм) и фемтопланктон (0,02–0,2 мкм), а также чистый планктон, ультрапланктон. Теперь, когда пикопланктон охарактеризован, у них есть свои собственные дополнительные подразделения, такие как прокариотические и эукариотические фототрофы и гетеротрофы, которые распространены по всему миру в различных типах озер и тропических государствах. Чтобы различать автотрофный пикопланктон и гетеротрофный пикопланктон, автотрофы могли иметь фотосинтетические пигменты и способность проявлять автофлуоресценцию, что позволило бы их подсчет с помощью эпифлуоресцентной микроскопии. Так впервые стали известны крошечные эукариоты.[1]

В целом, пикопланктон играет важную роль в олиготрофных димицитных озерах, потому что они способны производить, а затем, соответственно, перерабатывать растворенное органическое вещество (РОВ) очень эффективным образом в условиях, когда конкуренция других фитопланктонов нарушается такими факторами, как ограничение питательных веществ и хищников. Пикопланктон отвечает за основную продуктивность олиготрофных круговоротов и отличается от нанопланктон и микропланктон.[2] Поскольку они маленькие, у них большее соотношение поверхности к объему, что позволяет им получать дефицитные питательные вещества в этих экосистемах. Кроме того, некоторые виды также могут быть миксотрофный. Наименьшие из ячеек (200 нм) имеют размер порядка нанометров, а не пикометров. В SI префикс пико- используется здесь довольно свободно, поскольку нанопланктон и микропланктон только в 10 и 100 раз больше, соответственно, хотя это несколько более точно, если рассматривать объем, а не длину.

Роль в экосистемах

Пикопланктон вносит большой вклад в биомасса и основное производство в обоих морской и пресноводное озеро экосистемы. В океане концентрация пикопланктона 105–107 клеток на миллилитр океанской воды.[3] На пикопланктон водорослей приходится до 90 процентов от общего количества углерода, производимого ежедневно и ежегодно в олиготрофный морские экосистемы.[4] Количество общего производства углерода пикопланктоном в олиготрофных пресноводных системах также велико, составляя 70 процентов от общего годового производства углерода.[4] Морской пикопланктон составляет более высокий процент биомассы и производства углерода в олиготрофных зонах, таких как открытый океан, по сравнению с прибрежными регионами, которые более богаты питательными веществами.[4][5] Их биомасса и процент производства углерода также увеличивается с увеличением глубины залегания. эвфотическая зона увеличивается. Это связано с их использованием фотопигменты и эффективность использования сине-зеленого света на этих глубинах.[4] Плотность популяции пикопланктона не колеблется в течение года, за исключением нескольких случаев небольших озер, где их биомасса увеличивается по мере повышения температуры воды в озере.[5]

Пикопланктон также играет важную роль в микробная петля этих систем, помогая обеспечивать энергией более высокие трофические уровни.[4] Их пасут различные организмы, такие как жгутиконосцы, инфузории, коловратки и копеподы. Жгутиконосцы - их главный хищник из-за их способности плыть к пикопланктону, чтобы поедать их.[5]

Океанический пикопланктон

Пикопланктон играет важную роль в круговороте питательных веществ во всех основных океанах, где они существуют в наибольшей степени. изобилие. У них есть много особенностей, которые позволяют им выжить в этих олиготрофных (с низким содержанием питательных веществ) и слабом освещении, например, использование нескольких источников азота, включая нитрат, аммоний и мочевину.[6] Их небольшой размер и большая площадь поверхности обеспечивают эффективное усвоение питательных веществ, поглощение падающего света и рост организмов.[7] Небольшой размер также позволяет минимизировать метаболизм.[8]

Пикопланктон, особенно фототрофный пикопланктон, играет значительную роль в производстве углерода в открытых океанических средах, что в значительной степени способствует мировое производство углерода.[6] Их производство углерода составляет не менее 10% глобальной чистой первичной продуктивности водных ресурсов.[7] Вклад в высокую первичную продуктивность вносится как в олиготрофные, так и в глубоководные зоны океанов.[6] Пикопланктон преобладает в биомассе в районах открытого океана.[9]

Пикопланктон также составляет основу пищевых сетей водных микробов и является источником энергии в микробная петля. На все трофические уровни в морской пищевой сети влияет производство углерода пикопланктоном, а также прирост или потеря пикопланктона в окружающей среде, особенно в олиготрофных условиях.[8] Морские хищники пикопланктона включают гетеротрофных жгутиконосцы и инфузории.[6] Простейшие являются доминирующим хищником пикопланктона.[8] Пикопланктон часто теряется в результате таких процессов, как выпас скота, паразитизм и вирусные лизис.[8]

Измерение

За последние 10 или 15 лет морские ученые постепенно начали понимать важность даже самых мелких подразделений планктона и их роль в водных пищевых цепочках и в рециркуляции органических и неорганических питательных веществ. Таким образом, возможность точного измерения биомассы и распределения по размерам сообществ пикопланктона в настоящее время стала весьма важной. Два наиболее распространенных метода идентификации и подсчета пикопланктона: флуоресцентная микроскопия и визуальный счет. Однако оба метода устарели из-за их трудоемкости и неточности. В результате в последнее время появились более новые, быстрые и точные методы, в том числе проточной цитометрии и флуоресцентная микроскопия с анализом изображений. Оба метода эффективны для измерения нанопланктона и автофлуоресцентного фототрофного пикопланктона. Однако измерение очень мелких диапазонов размеров пикопланктона часто оказывается трудным для измерения, поэтому в настоящее время для измерения небольшого пикопланктона используются устройства с зарядовой связью (CCD) и видеокамеры, хотя камера на основе CCD с медленным сканированием является более эффективен при обнаружении и измерении крошечных частиц, таких как бактерии, окрашенные флуорохромом.[10]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Каллиери, Кристиана; Стокнер, Джон Г. (1 февраля 2002 г.). «Пресноводный автотрофный пикопланктон: обзор». Журнал лимнологии. 61 (1): 1–14. Дои:10.4081 / jlimnol.2002.1.
  2. ^ Вершинин, Александр. «Фитопланктон в Черном море». Российский федеральный детский центр Орленок.
  3. ^ Schmidt, T. M .; DeLong, E. F .; Пейс, Н. Р. (1991-07-01). «Анализ морского сообщества пикопланктона путем клонирования и секвенирования гена 16S рРНК». Журнал бактериологии. 173 (14): 4371–4378. Дои:10.1128 / jb.173.14.4371-4378.1991. ISSN  0021-9193. ЧВК  208098. PMID  2066334.
  4. ^ а б c d е Стокнер, Джон Дж .; Antia, Naval J. (14 апреля 1986 г.). «Пикопланктон водорослей из морских и пресноводных экосистем: мультидисциплинарная перспектива». Канадский журнал рыболовства и водных наук. 43 (12): 2472–2503. Дои:10.1139 / f86-307.
  5. ^ а б c Фогг, Г. (28 апреля 1995 г.). «Некоторые комментарии о пикопланктоне и его важности в пелагической экосистеме» (PDF). Aquat Microb Ecol. 9: 33–39. Дои:10.3354 / ame009033.
  6. ^ а б c d Стокнер, Джон Г. (1988). «Фототрофный пикопланктон: обзор морских и пресноводных экосистем». Лимнология и океанография. 4 (33): 765–775. Bibcode:1988LimOc..33..765S. Дои:10.4319 / lo.1988.33.4part2.0765.
  7. ^ а б Agawin, Nona S; Дуарте, Карлос М; Августи, Сусана (2000). «Питательные вещества и температурный контроль вклада пикопланктона в биомассу и продукцию фитопланктона». Лимнология и океанография. 3 (45): 591–600. Bibcode:2000LimOc..45..591A. Дои:10.4319 / lo.2000.45.3.0591.
  8. ^ а б c d Каллиери, Кристиана; Стокнер, Джон Г. (2002). «Пресноводный автотрофный пикопланктон: обзор». Журнал лимнологии. 1 (61): 1–14. CiteSeerX  10.1.1.472.3454. Дои:10.4081 / jlimnol.2002.1.
  9. ^ Мун-ван дер Стай, Сын Ё; Де Вахтер, Руперт; Воулот, Даниэль (февраль 2001 г.). «Последовательности океанической 18S рДНК из пикопланктона обнаруживают неожиданное эукариотическое разнообразие». Природа. 409 (6820): 607–610. Bibcode:2001Натура.409..607М. Дои:10.1038/35054541. PMID  11214317. S2CID  4362835.
  10. ^ Viles, C L; Зерацки, М. Э. (февраль 1992 г.). «Измерение размера клеток морского пикопланктона с помощью охлаждаемой камеры устройства с зарядовой связью и флуоресцентной микроскопии с анализом изображений». Прикладная и экологическая микробиология. 58 (2): 584–592. Дои:10.1128 / AEM.58.2.584-592.1992. ЧВК  195288. PMID  1610183.