Пикопланктон
Пикопланктон — это фракция планктона, состоящая из клеток размером от 0,2 до 2 мкм, которые могут быть как прокариотическими, так и эукариотическими фототрофами и гетеротрофами:
Они широко распространены среди микробно-планктонных сообществ как пресноводных, так и морских экосистем. Им принадлежит важная роль в составлении значительной части общей биомассы фитопланктонных сообществ.
Классификация
[ редактировать ]| Часть серии о |
| Планктон |
|---|
 |
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 больше расширено за счет включения пикопланктона (0,2–2 мкм) и фемтопланктона (0,02–0,2 мкм), а также чистого планктона, ультрапланктона. Теперь, когда пикопланктон охарактеризован, у него есть свои дополнительные подразделения, такие как прокариотические и эукариотические фототрофы и гетеротрофы, которые распространены по всему миру в различных типах озер и трофических состояниях. Чтобы различать автотрофный пикопланктон и гетеротрофный пикопланктон, автотрофы могли бы иметь фотосинтетические пигменты и способность проявлять автофлуоресценцию, что позволило бы их подсчитывать под эпифлуоресцентной микроскопией. Так впервые стали известны мелкие эукариоты. [1]
В целом, пикопланктон играет важную роль в олиготрофных димицитовых озерах, поскольку они способны производить, а затем, соответственно, очень эффективно перерабатывать растворенное органическое вещество (РОВ) в условиях, когда конкуренция других фитопланктеров нарушается такими факторами, как ограничение питательных веществ и хищники. Пикопланктон отвечает за основную продуктивность олиготрофных круговоротов и отличается от нанопланктона и микропланктона . [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 могут быть миксотрофами . Размер самых маленьких ячеек (200 нм) составляет порядка нанометров, а не пикометров. Префикс SI здесь используется довольно свободно, поскольку нанопланктон пико- и микропланктон крупнее только в 10 и 100 раз соответственно, хотя он несколько более точен, если учитывать объем, а не длину.
Роль в экосистемах
[ редактировать ]Пикопланктон вносит большой вклад в биомассу и первичную продукцию как в морских , так и в пресноводных озерных экосистемах. В океане концентрация пикопланктона составляет 10 5 –10 7 клеток на миллилитр океанской воды. [3] Пикопланктон водорослей отвечает за до 90 процентов общего производства углерода ежедневно и ежегодно в олиготрофных морских экосистемах. [4] Объем общего производства углерода пикопланктоном в олиготрофных пресноводных системах также высок и составляет 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 увеличиваются по мере увеличения глубины эвфотической зоны . Это связано с использованием фотопигментов и эффективностью использования сине-зеленого света на этих глубинах. [4] Плотность популяции пикопланктона не колеблется в течение года, за исключением нескольких небольших озер, где их биомасса увеличивается по мере повышения температуры воды в озере. [5]
Пикопланктон также играет важную роль в микробном цикле этих систем, помогая обеспечивать энергией более высокие трофические уровни . [4] Их поедают различные организмы, такие как жгутиковые , инфузории , коловратки и копеподы . Жгутиконосцы — их главный хищник из-за их способности подплывать к пикопланктону, чтобы съесть его. [5]
Океанический пикопланктон
[ редактировать ]Пикопланктон играет важную роль в круговороте питательных веществ во всех основных океанах, где они существуют в наибольшей численности . У них есть много особенностей, которые позволяют им выживать в этих олиготрофных (с низким содержанием питательных веществ) и слабых освещенных регионах, например, использование нескольких источников азота, включая нитрат, аммоний и мочевину. [6] Их небольшой размер и большая площадь поверхности обеспечивают эффективное поглощение питательных веществ, поглощение падающего света и рост организма. [7] Небольшой размер также позволяет минимально поддерживать обмен веществ. [8]
Пикопланктон, особенно фототрофный пикопланктон, играют значительную роль в производстве углерода в открытой океанической среде, что в значительной степени способствует глобальному производству углерода . [6] Производство ими углерода обеспечивает как минимум 10% глобальной чистой первичной продуктивности водных ресурсов. [7] Высокий вклад первичной продуктивности вносится как в олиготрофные, так и в глубоководные зоны океанов. [6] Пикопланктон доминирует по биомассе в районах открытого океана. [9]
Пикопланктон также составляет основу водных микробных пищевых сетей и является источником энергии в микробном цикле . На все трофические уровни морской пищевой сети влияет производство углерода пикопланктоном, а также прирост или потеря пикопланктона в окружающей среде, особенно в олиготрофных условиях. [8] К морским хищникам пикопланктона относятся гетеротрофные жгутиконосцы и инфузории . [6] Простейшие — доминирующие хищники пикопланктона. [8] Пикопланктон часто теряется в результате таких процессов, как выпас, паразитизм и вирусный лизис . [8]
Измерение
[ редактировать ]За последние 10–15 лет морские ученые постепенно начали понимать важность даже самых мелких подразделений планктона и их роль в водных пищевых цепях, а также в переработке органических и неорганических питательных веществ. Поэтому возможность точного измерения биомассы и распределения сообществ пикопланктона по размерам в настоящее время стала весьма важной. Двумя распространенными методами, используемыми для идентификации и подсчета пикопланктона, являются флуоресцентная микроскопия и визуальный подсчет . Однако оба метода устарели из-за их трудоемкости и неточной природы. В результате в последнее время появились новые, более быстрые и точные методы, включая проточную цитометрию и флуоресцентную микроскопию с анализом изображений . Оба метода эффективны при измерении нанопланктона и автофлуоресцирующего фототрофного пикопланктона. Однако измерение очень мелких размеров пикопланктона часто оказывается трудным для измерения, поэтому для измерения мелкого пикопланктона в настоящее время используются устройства с зарядовой связью (ПЗС) и видеокамеры, хотя камера на основе ПЗС-матрицы с медленным сканированием более эффективен при обнаружении и определении размера крошечных частиц, таких как бактерии, окрашенные флуорохромом. [10]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ 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 .
- ^ Вершинин, Александр. «Фитопланктон Черного моря» . Российский федеральный детский центр «Орленок».
- ^ Шмидт, ТМ; Делонг, EF; Пейс, Северная Каролина (1 июля 1991 г.). «Анализ сообщества морского 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 . ПМК 208098 . ПМИД 2066334 .
- ^ Jump up to: а б с д и Стокнер, Джон Г.; Антиа, военно-морской судья (14 апреля 1986 г.). «Водорослевой пикопланктон из морских и пресноводных экосистем: междисциплинарная перспектива». Канадский журнал рыболовства и водных наук . 43 (12): 2472–2503. дои : 10.1139/f86-307 .
- ^ Jump up to: а б с Фогг, GE (28 апреля 1995 г.). «Некоторые комментарии о пикопланктоне и его значении в пелагической экосистеме» (PDF) . Акват Микроб Экол . 9 : 33–39. дои : 10.3354/ame009033 .
- ^ Jump up to: а б с д Стокнер, Джон Дж. (1988). «Фототрофный пикопланктон: обзор морских и пресноводных экосистем». Лимнология и океанография . 4 (33): 765–775. Бибкод : 1988LimOc..33..765S . дои : 10.4319/lo.1988.33.4part2.0765 .
- ^ Jump up to: а б Агавин, Нона С; Дуарте, Карлос М; Аугусти, Сусана (2000). «Питательный и температурный контроль вклада пикопланктона в биомассу и производство фитопланктона» . Лимнология и океанография . 3 (45): 591–600. Бибкод : 2000LimOc..45..591A . дои : 10.4319/lo.2000.45.3.0591 .
- ^ Jump up to: а б с д Каллиери, Кристиана; Стокнер, Джон Дж. (2002). «Пресноводный автотрофный пикопланктон: обзор». Журнал лимнологии . 1 (61): 1–14. CiteSeerX 10.1.1.472.3454 . дои : 10.4081/jlimnol.2002.1 .
- ^ Мун-ван дер Стаай, Сын Йео; Де Вахтер, Руперт; Воло, Дэниел (февраль 2001 г.). «Последовательности океанической 18S рДНК пикопланктона обнаруживают непредвиденное эукариотическое разнообразие». Природа . 409 (6820): 607–610. Бибкод : 2001Natur.409..607M . дои : 10.1038/35054541 . ПМИД 11214317 . S2CID 4362835 .
- ^ Вайлз, CL; Серацкий, Мэн (февраль 1992 г.). «Измерение размера клеток морского пикопланктона с использованием охлаждаемой камеры устройства с зарядовой связью и флуоресцентной микроскопии с анализом изображений» . Прикладная и экологическая микробиология . 58 (2): 584–592. Бибкод : 1992АпЭнМ..58..584В . дои : 10.1128/АЕМ.58.2.584-592.1992 . ЧВК 195288 . ПМИД 1610183 .
