Мир крошечного фитопланктона: Микроскопические водоросли, производящие большую часть нашего кислорода
Фитопланктон — это микроскопические водоросли, обитающие в поверхностных водах океана. Они не умеют плавать и находятся во власти течений и приливов. Несмотря на малый размер, фитопланктон делает возможной жизнь в океанах и на всей планете.
Существует два типа планктона: зоопланктон (животные) и фитопланктон (водоросли). Фитопланктон содержит хлорофилл, который придает ему зеленый цвет, как и наземным растениям. Как и растения, фитопланктон играет критическую роль, преобразуя углекислый газ и энергию солнца в пищу посредством фотосинтеза и производя кислород.
Эти крошечные организмы производят кислород для мира сотни миллионов лет. Но большинство людей мало знают о них, их роли для мира и угрозах, с которыми они сталкиваются.
Считается, что фитопланктон упоминается в библейской Книге Откровения: «...и третья часть моря сделалась кровью, и умерла третья часть одушевленных тварей, живущих в море, и третья часть судов погибла». Современные ученые полагают, что это описание вредоносного цветения водорослей, или «красного прилива», вызванного фитопланктоном, которое может окрашивать воду. Такое цветение также может производить токсины, вызывая болезни и даже гибель животных (рыб, китов, ламантинов, птиц, слонов) и людей.
Фитопланктон проник и в современную культуру. Фильм Альфреда Хичкока «Птицы», где птицы атакуют жителей калифорнийского городка, был вдохновлен неадекватным поведением птиц из-за токсичного фитопланктона.
Несмотря на культурное влияние, о фитопланктоне известно мало. Например, его можно увидеть из космоса. В отличие от наземных растений, которые могут достигать 100 метров в высоту, фитопланктон состоит из одной клетки. Отдельную клетку обычно видно только под микроскопом, но во время цветения скопления фитопланктона настолько велики, что их фиксируют спутники.
Хотя они микроскопичны, фитопланктон невероятно разнообразен: тысячи (или даже миллионы) видов и сотни форм. У одних есть шипы или они образуют цепочки для поддержания плавучести, у других — жгутики, чтобы ориентироваться в воде. Некоторые покрыты пластинами CaCO₃ (кокколитами), придающими им вид крошечных футбольных мячей; они играют важную роль в секвестрации углерода.
Легкие моря
Тропические леса получают много славы за производство кислорода, но фитопланктон производит не менее 50% кислорода Земли. Это легкие моря — кислород из каждого второго нашего вдоха происходит от планктона.
Без фитопланктона изменение климата было бы гораздо более экстремальным. Они используют CO₂ из атмосферы для фотосинтеза. Погибая, они опускаются на дно, унося с собой углерод. Фитопланктон поглощает до 50% антропогенного CO₂, который без них повысил бы уровень CO₂ в атмосфере.
Однако изменение климата меняет сообщества фитопланктона. В некоторых регионах, например в Северной Атлантике, происходит тропикализация океанов: теплые воды позволяют теплолюбивым видам планктона смещаться на север, а холодноводные виды вытесняются к полюсу.
За последние 50 лет некоторые виды планктона в Северной Атлантике сместились на север более чем на 1000 км. Потепление вод может изменить сроки цветения фитопланктона. Эти изменения влияют на пищевые сети, так как цветение может начаться слишком рано или поздно для зоопланктона, который им питается.
Поэтому важно их мониторить. Методов много: отбор проб бутылками или сетями, оценка биомассы со спутников. Программа Continuous Plankton Recorder Survey наблюдает за планктоном в Северной Атлантике с 1931 года, используя коммерческие суда (паромы, грузовые корабли), которые буксируют за собой одометровый регистрирующий прибор.
Прибор фильтрует морскую воду через движущуюся шелковую ленту, задерживая планктон. Затем ленты отправляют в лабораторию в Плимуте (Великобритания) для идентификации и подсчета планктона. Программа зарегистрировала почти 800 таксонов планктона, около 300 из которых — фитопланктон. Создан 90-летний архив данных, позволяющий лучше понимать морскую пищевую сеть и фиксировать изменения в морской среде, вызванные загрязнением, рыболовством и изменением климата.