Подавляющее большинство растений в океане представляют собой различные виды планктонных одноклеточных водорослей, которые в совокупности называются фитопланктон. Хотя некоторые фитопланктоны достаточно велики, чтобы собираться в мелкомешковые сетки, многие из этих микроскопических растений могут собираться только путем фильтрации или центрифугирования значительных объемов морской воды.
В некоторых океанических районах также имеются макроскопические плавучие водоросли, хорошо известным примером которых является Саргассум в море Саргассо, но они относительно ограничены в данном районе. Аналогичным образом, бентические виды водорослей, включая прикрепленные макроскопические водоросли, ограничены по распространению в прибрежных мелководных районах из-за быстрого затухания света с глубиной. В противоположность этому фитопланктон присутствует во всех осветительных районах всех морей, в том числе подо льдом в полярных районах.
Описано около 4000 видов морского фитопланктона, и к ним постоянно добавляются новые виды.
Диатомы
Диатом относится к классу водорослей, называемому бациллариофицеями. Они относятся к числу наиболее изученных планктонных водорослей и часто являются доминирующим фитопланктоном в умеренных и высоких широтах. Диатомы одноклеточные, с размерами клеток от 2 футов до более 1000 /xm, и некоторые виды образуют более крупные цепи или другие формы агрегатов, в которых отдельные клетки удерживаются слизистыми нитями или шипами.
Все виды имеют внешний скелет, или фрустулу, изготовленный из кварца и состоящий из двух клапанов. Кремнезем в каркасе составляет 4-50% сухого веса элемента. Фрустула обычно состоит из позвоночника, пор, каналов или ребер, характерных для отдельных видов. Диатом был изобилием в морях со времен мелового периода (около 100 миллионов лет назад), и за это время осажденные фруктовые отложения, называемые диатомическим илом, образовали осадочные отложения на морском дне.
Распознаются два типа диатомов: вымпельная и центрическая формы. Диатом карандаша имеет удлиненную форму и в основном бентосный, но в некоторых регионах встречаются несколько планктонных родов, таких как Nitzschia. Центрические диатомы имеют клапаны, расположенные радиально или концентрически вокруг одной точки, и они гораздо более распространены в планктоне, в котором насчитывается чуть более 1000 видов. Хаетоцерос, Косцинодискус, Скелетонема и Талассиосира - все они общие централизованные роды.
Планктонические диатомы не имеют опорно-двигательного аппарата и, как правило, неспособны самостоятельно передвигаться. Поскольку диатомам и другим фитопланктонам необходимо оставаться в освещенных поверхностных водах для осуществления фотосинтеза, эти водоросли обладают разнообразными механизмами, которые замедляют затопление. К ним относятся их небольшие размеры и общая морфология, поскольку отношение площади поверхности клеток к объему определяет фрикционное сопротивление в воде.
Образование колоний или цепей также увеличивает площадь поверхности и замедляет затопление. Большинство видов осуществляют ионное регулирование, при котором внутренняя концентрация ионов снижается относительно их концентрации в морской воде.
Диатом также производит и хранит масло, и этот побочный продукт метаболизма дополнительно снижает плотность клеток. В экспериментальных условиях живые клетки, как правило, опускаются со скоростью от 0 до 30 м в день, но мертвые клетки могут опускаться более чем в два раза быстрее. В природе турбулентность поверхностных вод также важна для поддержания фитопланктона вблизи поверхности, где он получает обильный солнечный свет.
Обычный метод размножения в диатомах заключается в простом асексуальном делении, при котором клетка образует два ядра, две половины фрустулы отделены, и каждая полученная дочерняя клетка выращивает новый внутренний клапан фрустулы. Это может привести к тому, что две новые ячейки будут иметь незначительно неравномерный размер, одна из которых получит внутреннюю половину исходной фрустулы и будет немного меньше, чем ячейка, сформированная из внешнего клапана.
Асексуальное разделение может привести к очень быстрому росту населения при оптимальных условиях. Однако, при повторяющихся разделениях, размер некоторых потомков может уменьшиться. Когда диатом достигает определенного критического минимального размера, он подвергается половому размножению, образуя клетку, в которой отсутствует кремнистый скелет и содержится только половина генетического материала.
Такие клетки сливаются, образуя зиготу, и она распухает, образуя вспомогательную спору. Затем образуется более крупная ячейка, которая в конечном итоге образует фрустулу нормальной формы и размера. Однако половое размножение в диатомах не обязательно требует уменьшения размера клетки. Некоторые диатомы, особенно неориты, живущие на относительно мелководье, образуют споры для отдыха в неблагоприятных условиях окружающей среды. Они образуются, когда протоплазма нормальной клетки концентрируется и окружена твердой оболочкой.
Эта тяжелая спора опускается на дно и остается бездействующей до тех пор, пока не будут восстановлены благоприятные условия, и в этом случае она способна превратиться в нормальную планктонную клетку.