Fitoplanktonok és tápanyagok

A fitoplanktonok egysejtû növények (phyto = növény, planktos = vándorolni), melyek az óceánok felszíni vizeiben élnek. Legtöbbjük egyszerûen sodródik az óceáni áramlatokkal, de sok közülük egy kis mozogásra is képes. A fotoszintézis folyamatában napfényt, széndioxidot (CO2) és vizet használnak a szerves anyag elõállításához, mellyel táplálkoznak, és a sejtjüket építik. Egyik melléktermékük az oxigén, és ez teszi lehetõvé az állatoknak az életet a Földön. A fitopanktonok majdnem annyi széndioxidot vonnak ki a légkörbõl, mint a szárazföldi növények, ezáltal segítenek az éghajlat szabályozásában.

1. A fotoszintézisben a klorofill, a zöld színtest a növényekben, felfogja a Napból érkezõ energiát. Mivel a fitoplanktonoknak szükségük van a napenergiára, a fotoszintézis csak az óceán felsõbb rétegeiben tud lejátszódni. A szabad óceánban ez a réteg körülbelül 100 méter mélységû, ami egy akár 3000 m mélységû vízoszlop felett lehet. A napenergia egy része a víz oxigénre és hidrogénre való bontására fordítódik. Az oxigén nem szükséges, ezért távozik a sejtbõl. A hidrogén hátramarad, amikor a víz szétbomlik, és kölcsönhatásba lép a széndioxiddal, és további napenergiát felhasználva, egyszerû szerves molekulákat, mint a glükóz, alakít ki. Ezek a nagyobb szerves összetevõk építõkövei. Szerzõ: Lucinda Spokes.

A fitoplanktonoknak is kell tápanyag a növekedéshez. Sokféle vegyi anyag szükséges számukra, de kettõ, a nitrogén és a foszfor a kritikus, mivel ezek elég nagy mennyiségben kellenek nekik, de a tengervízben alacsony koncentrációban vannak jelen. A nitrogén és a foszfor olyan, mint amikor a szárazföldi növényeket mûtrágyázzuk, és ezeket protein, nukleinsav és más sejtrészek elõállítására használják a fitoplanktonok, azaz olyan anyagok készítéséhez, amelyek az életükhöz és a szaporodásukhoz szükséges. A fitoplanktonoknak jól meghatározott arányban szükségesek a tápanyagok. Minden 106 szénatomhoz, amibõl szerves anyag készül, 16 nitrogén és 1 foszfor atom is szükséges. A legtöbbjük nem képes használni közvetlenül a légkörben található nitrogén gázt (N2) ezért a nitrogén kémiailag reaktív formáját igénylik, mint a nitrát (NO3-) vagy az ammónium (NH4+). Nagy mennyiségû széndioxid mindig rendelkezésre áll, így a fitoplankton addig képes növekedni, amíg fel nem használja az összes hasznosítható nitrogént és foszfort, ami legelõször szokott elfogyni. A legtöbb óceánban a nitrogén fogy el elõször, ezért mondhatjuk, hogy a növekedést a nitrogén korlátozza. A Földközi-tenger keleti részén a foszfor a korlátozó, itt a növekedés akkor áll meg, amikor a fitoplanktonok felhasználták az összes foszfort, még ha nitrogén van is a vízben.

Tápanyagforrások

A tápanyagok természetes forrásból a sziklák mállásából és a légköri nitrogén gáz (N2) biológiailag használható formába való átalakulásából származnak. Az emberi tevékenység drasztikusan megnövelte ezeket a forrásokat.

Foszfor

A fõ emberi foszforforrás mosóporok és a szennyvíz. A fejlettebb technológiájú szennyvízkezelés és a foszformentes mosószerek használata csökkenti a folyók és a tengerek foszfor bevételét.

2. A fõ foszfor források. Képek: Rachel Cave és freefoto.com

Nitrogén

A folyókban lévõ nitrogén vegyületeket fõleg az intenzív mezõgazdasági tevékenység eredményezi, és (NO3-) alapú mûtrágyák túlzott használatából és felszántott földekrõl származnak. Mind a nitrát, mind az ammónium megtalálható a légkörben. A nitrátok a nitrogének magas hõmérsékleten történõ égéskor keletkeznek az autók motorjaiban és energiaiparban. Az ammónium (NH4+) a tárolt és szétszórt állati trágyából származik. Mindegyik kihullik a légkörbõl és az esõvel, vagy mint gáz, vagy mint részecske bekerül a folyókba és az óceánokba.

3. Fõ nitrogén források. kép: freefoto.com

Szilícium

Másik fontos tápanyag, ami a sziklák mállásakor keletkezik, a szilícium. Ennek hiánya meggátolja bizonyos fitoplanktonok, a diatómák, növekedését, amik ebbõl készítik héjazatukat.
Ha a nitrogén, vagy a foszfor elfogy, a fitoplanktonok növekedése megáll. Ha a szilícium fogy el, a fitoplankton még növekszik, de a típusa megváltozik.

Fémek mint nyomelemek

A fitoplanktonoknak kis mennyiségben több fémre is szükségük van, úgymint vasra, rézre, cinkre és kobaltra. Nagy területek vannak az óceánon, ahol a fitoplanktonok növekedéséhez nincsen elegendõ vas. Ez fontos az éghajlat szempontjából, és a Haladó rész Óceáni tápanyagok fejezetben olvashatsz róla.

Remineralizáció

A fitoplanktonok nagyon gyorsan nõnek, és csak körülbelül egy napig élnek. Amikor elpusztulnak, a baktériumok, vagy a zooplanktonok (kicsi állatkák) megeszik õket, amik szerves anyagjukat visszaalakítják széndioxiddá, a felhasznált tápanyagokat visszabocsátva a vízbe és eközben oxigént felhasználva. Ez a folyamat a remineralizáció, és fõleg a felszíni vizekben játszódik le. A széndioxid vagy visszajut a légkörbe vagy újra hasznosul az újra kibocsátott tápanyagokkal együtt, a fotoszintézisben. Ha ez történik, a légköri széndioxid szintben nem történik változás.
Azonban, ha a fitoplanktonok lesüllyednek a felszíni rétegbõl és a mély óceánban remineralizálódnak, akkor a tápanyagok és a széndioxid az óceán alsóbb rétegeiben eltározódik, és így a széndioxid nem tud visszatérni a légkörbe. Így a felszíni vizek széndioxid tartalma alacsonyabb lesz. ami több széndioxid belépését engedi meg a légkörbõl, így segíti a légköri széndioxid koncentrációjának csökkentését.

4. Nagyon egyszerû vázlat mutatja a remineralizáció folyamatát. szerzõ: Lucinda Spokes. Látható, hogy a világoskék felszíni vizekben kialakul egy ciklus, ami a fitoplanktonok fotoszintézisébõl indul ki, a baktériumok remineralizációjával folytatódik, aminek az eredményeképpen keletkezõ tápanyagok és széndioxid a fitoplanktonok fotoszintéziséhez kell, lezárva a ciklust, de kikerülhet a légkörbe is. A mélytengeri vizekben a ciklus nem zárul, a remineralizáció eredménye hosszú idõkre az mélyebb rétegekben marad.

A széndioxid csak akkor tér vissza a légkörbe, amikor az óceáni cirkuláció felhozza a mélytengeri vizet a felszínre, ez a folyamat körülbelül 1000 évig tart. Ez a biológiai szivattyú, és errõl részletesebben a „Víz az óceánokban” Alap fejezetében olvashatsz.
A fotoszintézis által felvett széndioxid 15 %-a a mély óceánokban tárolódik. Ennek csak nagyon kis része ülepszik le és válik üledékké. Még kisebb része válik olajjá és szénné. A fosszilis energiahordozók égetésével mintegy milliószor gyorsabban bocsátjuk ki ezt az eltározott széndioxidot,, mint az a természetes biológiai körfolyamatban történne. Az erdõk és a fitoplanktonok nem tudják elég gyorsan felvenni a széndioxidot, hogy lépést tartsanak a növekvõ kibocsátással és fenntartsák a légköri széndioxid szintet, ennek következtében az elmúlt pár évtizedben az drámai növekedésnek indult.


Az oldalról:
szerzõ: Lucinda Spokes - Environmental Sciences, Kelet Angliai Egyetem, Norwich - Anglia
1. tudományos lektor: Prof. Tim Jickells - Environmental Sciences, Kelet Angliai Egyetem, Norwich - Anglia
2. tudományos lektor: Dr. Keith Weston - Environmental Sciences, Kelet Angliai Egyetem, Norwich - Anglia
pedagógiai lektor:
utolsó módosítás: 2003-10-16

Last modified: Tuesday, 25 September 2018, 6:25 PM