Fitoplancton: Definición. Ecología, Controversia Ambiental Y Mas.

El fitoplancton, también conocido como microalga, es similar a las plantas terrestres en que contienen clorofila y requieren luz solar para vivir y crecer. La mayoría flota en la parte superior del océano, donde la luz del sol penetra en el agua.

¿Que es el fitoplancton?

Es el componente autotrófico (autoalimentación) de la comunidad de plancton y una parte clave de los ecosistemas de cuencas de océanos, mares y agua dulce. La mayoría es demasiado pequeño para ser visto individualmente a simple vista.  Sin embargo, cuando se presentan en cantidades suficientemente altas, algunas variedades pueden notarse como parches de color en la superficie del agua debido a la presencia de clorofila dentro de sus células y pigmentos accesorios (tales como ficobiliproteínas o xantofilas) en algunas especies. También requieren nutrientes inorgánicos como nitratos, fosfatos y azufre que convierten en proteínas, grasas y carbohidratos.

Que es el fitoplancton

Las dos clases principales de fitoplancton son dinoflagelados y diatomeas. Los dinoflagelados usan una cola similar a un látigo, o flagelos, para moverse a través del agua y sus cuerpos están cubiertos con conchas complejas. Las diatomeas también tienen conchas, pero están hechas de una sustancia diferente y su estructura es rígida y está hecha de partes entrelazadas. Las diatomeas no dependen de los flagelos para moverse a través del agua y dependen de las corrientes oceánicas para viajar a través del agua.

Ecología

El fitoplancton es la fotosíntesis de organismos microscópicos que habitan en la capa superior iluminada por el sol de casi todos los océanos y cuerpos de agua dulce en la Tierra. Son agentes de “producción primaria”, la creación de compuestos orgánicos a partir del dióxido de carbono disuelto en el agua, un proceso que sostiene la red alimentaria acuática.Este obtiene energía a través del proceso de fotosíntesis y, por lo tanto, debe vivir en la capa de superficie bien iluminada (denominada zona eufótica) de un océano, mar, lago u otro cuerpo de agua. Representa aproximadamente la mitad de toda la actividad fotosintética en la Tierra.

Su fijación acumulativa de energía en compuestos de carbono (producción primaria) es la base de la gran mayoría de las redes alimentarias oceánicas y también de muchas aguas dulces (la quimiosíntesis es una excepción notable). Los efectos del calentamiento antropogénico en la población mundial de son un área de investigación activa. Se espera que los cambios en la estratificación vertical de la columna de agua, la tasa de reacciones biológicas dependientes de la temperatura y el suministro atmosférico de nutrientes tengan efectos importantes sobre la futura productividad del fitoplancton.

Además, los cambios en la mortalidad debido a las tasas de pastoreo de zooplancton pueden ser significativos. Como nota al margen, una de las cadenas alimentarias más notables en el océano, notable por la escasa cantidad de enlaces, es la del krill que se alimenta de fitoplancton (un crustáceo similar a un diminuto camarón) que alimenta a las ballenas barbadas.

Si bien casi todas las especies de fitoplancton son fotoautótrofos obligados, hay algunas que son mixotróficas y otras especies no pigmentadas que en realidad son heterótrofas (estas últimas a menudo se consideran zooplancton). De estos, los más conocidos son los dinoflagelados, como Noctiluca y Dinophysis, que obtienen carbono orgánico al ingerir otros organismos o material detrítico.

Este término abarca todos los microorganismos fotoautótrofos en las redes alimentarias acuáticas. Sirve como la base de la red alimentaria acuática, proporcionando una función ecológica esencial para toda la vida acuática. Sin embargo, a diferencia de las comunidades terrestres, donde la mayoría de los autótrofos son plantas, es un grupo diverso que incorpora eucariotas protistas y procariotas eubacteriales y arqueobacteriales. Hay cerca de 5,000 especies conocidas de fitoplancton marino. No está claro cómo evolucionó tal diversidad a pesar de los recursos escasos (restringir la diferenciación de nicho).

En términos de números, los grupos más importantes incluyen las diatomeas, las cianobacterias y los dinoflagelados, aunque se representan muchos otros grupos de algas. Un grupo, los coccolithophorids, es responsable (en parte) de la liberación de cantidades significativas de sulfuro de dimetilo (DMS) a la atmósfera. El DMS se oxida para formar sulfato que, en áreas donde las concentraciones ambientales de partículas de aerosol son bajas, puede contribuir a la población de núcleos de condensación de nubes, lo que en su mayoría conduce a una mayor nubosidad y albedo nuboso de acuerdo con la llamada Hipótesis CLAW.

Los diferentes tipos de fitoplancton llenan diferentes niveles tróficos dentro de ecosistemas variables. En regiones oceánicas oligotróficas como el Mar de los Sargazos o el Giro del Pacífico Sur, está dominado por células pequeñas, llamadas picoplancton y nanoplancton (también conocidos como picoflagelados y nanoflagelados), compuestos en su mayoría de cianobacterias (Prochlorococcus, Synechococcus) y picoeucaryotes como Micromonas. Dentro de ecosistemas más productivos, dominados por afloramientos o entradas terrestres altas, los dinoflagelados más grandes son el fitoplancton más dominante y reflejan una mayor porción de la biomasa.

Minerales

El fitoplancton depende crucialmente de los minerales. Estos son principalmente macronutrientes tales como nitrato, fosfato o ácido silícico, cuya disponibilidad se rige por el equilibrio entre la llamada bomba biológica y la surgencia de aguas profundas y ricas en nutrientes. Sin embargo, a través de grandes regiones del Océano Mundial como el Océano Austral, también está limitado por la falta de hierro micronutriente.

Esto ha llevado a algunos científicos a abogar por la fertilización con hierro como un medio para contrarrestar la acumulación de dióxido de carbono (CO2) producido por el hombre en la atmósfera. Los experimentos a gran escala han agregado hierro (generalmente como sales como el sulfato de hierro) a los océanos para promover el crecimiento y atraer el CO2 atmosférico al océano. Sin embargo, la controversia sobre la manipulación del ecosistema y la eficacia de la fertilización con hierro ha ralentizado tales experimentos.

Vitamina B

El fitoplancton depende de la vitamina B para sobrevivir. Se ha identificado que las áreas en el océano tienen una gran falta de vitamina B.

Producción de oxígeno

Esta planta absorbe la energía del sol y los nutrientes del agua para producir su propia comida. En el proceso de fotosíntesis, libera oxígeno molecular (O2) en el agua. Se estima que entre el 50% y el 85% del oxígeno del mundo se produce a través de la fotosíntesis. El resto se produce a través de la fotosíntesis en tierra por las plantas. Además, la fotosíntesis ha controlado el equilibrio atmosférico de CO2 / O2 desde el Ecón precámbrico temprano.

Estrategia de crecimiento

A principios del siglo XX, Alfred C. Redfield descubrió la similitud de la composición elemental del fitoplancton con los principales nutrientes disueltos en el océano profundo. Redfield propuso que la proporción de nitrógeno a fósforo (16: 1) en el océano estaba controlada por los requisitos del fitoplancton, que posteriormente liberan nitrógeno y fósforo a medida que se remineralizan.

Esta llamada “proporción de Redfield” al describir la estequiometría del fitoplancton y el agua de mar se ha convertido en un principio fundamental para comprender la ecología marina, la biogeoquímica y la evolución del fitoplancton. Sin embargo, la relación de Redfield no es un valor universal y puede divergir debido a los cambios en la entrega de nutrientes exógenos y los metabolismos microbianos en el océano, como la fijación de nitrógeno, la desnitrificación y anammox.

La estequiometría dinámica que se muestra en las algas unicelulares refleja su capacidad para acumular nutrientes en el conjunto interno, cambiar entre las enzimas con diversos requisitos de nutrientes y alterar la composición de osmolitos. Los diferentes componentes celulares tienen sus propias características únicas de estequiometría, por ejemplo, la maquinaria de adquisición de recursos (luz o nutrientes) como las proteínas y la clorofila contienen una alta concentración de nitrógeno pero baja en fósforo. Mientras tanto, la maquinaria de crecimiento como el ARN ribosomal contiene una alta concentración de nitrógeno y fósforo.

Con base en la asignación de recursos, se clasifica en tres estrategias de crecimiento diferentes, a saber, de supervivencia, bloomer y generalista. El fitoplancton superviviente tiene una alta proporción de N: P (> 30) y contiene numerosas máquinas de adquisición de recursos para mantener el crecimiento con escasos recursos. El fitoplancton Bloomer tiene una baja proporción de N: P (<10), contiene una alta proporción de maquinaria de crecimiento y se adapta al crecimiento exponencial. El fitoplancton generalista tiene una proporción similar de N: P a Redfield y contiene maquinaria de crecimiento y adquisición de recursos relativamente igual.

Controversia ambiental

fitoplancton

Un estudio de 2010 publicado en Nature informó que el fitoplancton marino había disminuido sustancialmente en los océanos del mundo durante el siglo pasado. Se estimó que las concentraciones de fitoplancton en las aguas superficiales disminuyeron alrededor de un 40% desde 1950, a una tasa de alrededor del 1% por año, posiblemente en respuesta al calentamiento oceánico. El estudio generó debate entre los científicos y dio lugar a varias comunicaciones y críticas, también publicadas en Nature.

En un estudio de seguimiento de 2014, los autores utilizaron una base de datos de mediciones más grande y revisaron sus métodos de análisis para dar cuenta de varias de las críticas publicadas, pero finalmente llegaron a conclusiones similares al estudio original de Nature. Estos estudios y la necesidad de comprender el fitoplancton en el océano llevaron a la creación del estudio Secchi Disk Citizen Science en 2013.

El estudio Secchi Disk es un estudio global realizado por gente de mar (marineros, pescadores, buceadores) que utiliza un disco Secchi y una aplicación para teléfonos inteligentes. Un estudio global de productividad primaria oceánica encontró un aumento neto, a juzgar por la medición de la clorofila, cuando se compararon las observaciones en 1998-2002 con las realizadas durante una misión anterior en 1979-1986. Sin embargo, utilizando la misma base de datos de mediciones, otros estudios concluyeron que tanto la producción de clorofila como la producción primaria habían disminuido durante este mismo intervalo de tiempo.

La fracción aerotransportada de CO2 de las emisiones humanas, el porcentaje no secuestrado por la vida fotosintética en tierra y mar ni absorbido abióticamente en los océanos, ha sido casi constante durante el siglo pasado, y eso sugiere un límite superior moderado de cuánto un componente del el ciclo del carbono tan grande como el fitoplancton ha disminuido. En el Atlántico nororiental, donde hay disponible una serie de datos de clorofila relativamente larga, y el sitio de la encuesta del registrador de plancton continuo (CPR), se encontró un aumento neto desde 1948 hasta 2002.

Durante 1998-2005, la productividad primaria neta global oceánica aumentó en 1998, seguida de una disminución durante el resto de ese período, lo que arrojó un pequeño aumento neto. Utilizando seis simulaciones de modelos climáticos, un gran estudio multiuniversitario de los ecosistemas oceánicos predijo que “un aumento mundial de la producción primaria del 0,7% en el extremo inferior al 8,1% en el extremo superior” para 2050, aunque con “diferencias regionales muy grandes” incluyendo “una contracción del bioma marino altamente productivo de hielo marino en un 42% en el Hemisferio Norte y un 17% en el Hemisferio Sur”.

Un estudio multimodelo más reciente estimó que la producción primaria disminuiría en un 2-20% para 2100 DC A pesar de la variación sustancial tanto en la magnitud como en el patrón espacial de cambio, la mayoría de los estudios publicados predicen que la biomasa del fitoplancton y / o la producción primaria disminuirán. durante el próximo siglo. Investigadores de la Institución Oceanográfica Woods Hole han descubierto que es una fuente importante de metanol (CH3OH) en el océano en cantidades que pueden rivalizar o superar a las producidas en tierra.

Acuicultura

El fitoplancton es un alimento clave en acuicultura y maricultura. Ambos lo utilizan como alimento para los animales que se cultivan. En maricultura, es natural y se introduce en recintos con la circulación normal de agua de mar. En acuicultura, debe obtenerse e introducirse directamente.

El plancton puede ser recolectado de un cuerpo de agua o cultivado, aunque el método anterior rara vez se usa. El fitoplancton se utiliza como alimento para la producción de rotíferos, que a su vez se utilizan para alimentar a otros organismos. También se usa para alimentar a muchas variedades de moluscos acuícolas, incluidas ostras perlíferas y almejas gigantes.

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Un estudio de 2018 estimó que el valor nutricional de esta planta u organismo natural en términos de carbohidratos, proteínas y lípidos a través de los océanos del mundo a partir de datos del color del océano de los satélites, y encontró el valor calorífico a variar considerablemente entre diferentes regiones oceánicas y entre diferentes momento de la año.

La producción en condiciones artificiales es en sí misma una forma de acuicultura ya que se cultiva con una variedad de propósitos, incluido el alimento para otros organismos acuícolas, un suplemento nutricional para invertebrados en cautiverio en acuarios. Los tamaños de cultivo van desde cultivos de laboratorio a pequeña escala de menos de 1 litro hasta varias decenas de miles de litros para acuicultura comercial. Independientemente del tamaño de la cultura, se deben proporcionar ciertas condiciones para un crecimiento eficiente del plancton.

La mayoría del plancton cultivado es marino, y se puede usar agua de mar con una gravedad específica de 1.010 a 1.026 como medio de cultivo. Esta agua debe esterilizarse, generalmente mediante altas temperaturas en un autoclave o mediante exposición a radiación ultravioleta, para evitar la contaminación biológica del cultivo. Se agregan varios fertilizantes al medio de cultivo para facilitar el crecimiento del plancton. Una cultura debe airearse o agitarse de alguna manera para mantener el plancton suspendido, así como para proporcionar dióxido de carbono disuelto para la fotosíntesis.

Además de la aireación constante, la mayoría de los cultivos se mezclan manualmente o se agitan de forma regular. Se debe proporcionar luz para el crecimiento de este organismo. La temperatura de color de la iluminación debe ser de aproximadamente 6.500 K, pero los valores de 4.000 K a más de 20.000 K se han utilizado con éxito. La duración de la exposición a la luz debe ser de aproximadamente 16 horas diarias; esta es la duración del día artificial más eficiente.

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