Фитопланктон — микроскопические организмы размером от 0,2 до 200 микрометров, обитающие в верхних слоях океанов и пресных водоемов. Эти невидимые невооруженным глазом существа являются одним из фундаментальных элементов жизни на нашей планете.
Подобно наземным растениям, фитопланктон получает энергию через фотосинтез, а потому обитает преимущественно в эвфотической зоне — верхнем слое воды глубиной до 100-200 метров, куда еще проникают солнечные лучи. Здесь, улавливая солнечный свет с помощью хлорофилла, фитопланктон преобразует углекислый газ и воду в органические соединения, выделяя кислород — крайне важный элемент для большинства живых существ на Земле — как побочный продукт этой биохимической реакции.
Давайте же познакомимся ближе с этими удивительными организмами и узнаем, почему они имеют такое огромное значение для нашей планеты.
Кислородная "фабрика" планетарного масштаба
Фитопланктон генерирует от 50% до 85% атмосферного кислорода Земли. Для сравнения: все тропические леса Амазонии, которые пафосно называют "легкими планеты", производят около 20% мирового кислорода. Самые продуктивные виды, такие как прохлорококк (лат. Prochlorococcus), считаются абсолютными рекордсменами по производству кислорода среди всех фотосинтезирующих организмов. Один кубический метр воды, насыщенный прохлорококком, производит больше кислорода, чем несколько взрослых деревьев за тот же период.
Разнообразие форм и видов
Фитопланктон представляет собой поразительно разнообразное сообщество организмов. Диатомовые водоросли, или диатомеи (лат. Diatomeae), обладают "панцирями" замысловатых геометрических форм из диоксида кремния. Динофлагелляты (лат. Dinoflagellata) обладают двумя жгутиками для быстрого передвижения в водной среде и способны к биолюминесценции — явлению, при котором энергия химических реакций преобразуется в световое излучение, что проявляется как характерное голубоватое свечение морской воды в ночное время.
Цианобактерии (лат. Cyanobacteria), существующие на Земле уже более 3,5 миллиарда лет, являются одними из древнейших фотосинтезирующих организмов на планете. А кокколитофориды (лат. Coccolithophorea), покрытые известковыми пластинками, формируют белые меловые отложения, которые можно наблюдать, например, в виде знаменитых белых скал Дувра, обрамляющих английскую береговую линию пролива Па-де-Кале. Склон скалы достигает 110 метров в высоту!
Эти и многие другие группы планктонных организмов объединены способностью к фотосинтезу и преимущественно пассивным образом жизни — они перемещаются в основном под воздействием океанических течений, подобно космической пыли, дрейфующей в потоках солнечного ветра.
Архитекторы облаков и климата
Одна из важнейших функций фитопланктона — участие в формировании облаков и регулировании климата планеты. В процессе жизнедеятельности фитопланктон выделяет органическое соединение диметилсульфонийпропионат (ДМСП), которое затем преобразуется в диметилсульфид (ДМС). Попадая в атмосферу, ДМС окисляется, образуя сульфатные аэрозоли. Вокруг этих микроскопических частиц происходит конденсация водяного пара, что приводит к формированию капель воды и, как следствие, образованию облаков.
Таким образом, фитопланктон влияет на формирование облачного покрова планеты, контролируя естественную систему регуляции климата. Когда численность фитопланктона растет, увеличивается и интенсивность образования облаков. Это приводит к уменьшению количества солнечного света, достигающего поверхности океана, что снижает температуру воды и препятствует взрывному росту популяции фитопланктона. Это прекрасный пример саморегулирующегося механизма обратной связи, который доказывает удивительную сбалансированность природных систем Земли.
Основа морской пищевой пирамиды
В морской экосистеме фитопланктон играет роль первичного продуцента, формируя фундамент, на котором базируется вся пищевая цепь Мирового океана. Микроскопический зоопланктон питается фитопланктоном, становясь добычей для мелких рыб и моллюсков. Те, в свою очередь, служат пищей для более крупных хищников, и так далее.
Стоит упомянуть и впечатляющую связь между самыми маленькими и самыми большими обитателями океана: гигантские усатые киты, такие как синий кит (крупнейшее животное на планете, длина тела которого может достигать 33 метров), питаются преимущественно крилем — мелкими рачками, которые в свою очередь поедают фитопланктон. Так что качество жизни и численность популяций самых больших существ на Земле напрямую зависят от микроскопических водорослей.
Чувствительные индикаторы изменения климата
Фитопланктон обладает высокой чувствительностью к изменениям окружающей среды. Температура воды, ее кислотность, доступность питательных веществ — все эти факторы напрямую влияют на процветание этих крошечных созданий. Спутниковые наблюдения последних десятилетий позволили выявить тревожную тенденцию: за полвека глобальная биомасса фитопланктона сократилась в среднем на 40% в некоторых регионах Мирового океана. Это опасное изменение связано с потеплением океанических вод и изменением характера их циркуляции.
Сложившаяся ситуация вызывает серьезную обеспокоенность, учитывая, что фитопланктон не только производит кислород, но и активно поглощает углекислый газ. По оценкам исследователей, фитопланктон, составляющий всего 1-2% от глобальной биомассы первичных продуцентов, обеспечивает около 40% глобального улавливания и хранения углерода. Следовательно, эти организмы являются одними из самых эффективных природных регуляторов климата на планете.
Наблюдение из космоса
Семейство спутников Sentinel-3, запускаемых Европейским космическим агентством с 16 февраля 2016 года в рамках программы GMES (Глобальный мониторинг в интересах охраны окружающей среды и безопасности), оснащены инструментами для измерения концентрации хлорофилла в поверхностных водах морей и океанов Земли. Получаемые данные позволяют создавать детальные "карты цветения" фитопланктона, отслеживать сезонные изменения и долгосрочные тенденции в распределении этих критически важных организмов.
Фитопланктон ежедневно влияет на земную жизнь, обеспечивая ее кислородом, формируя климат и поддерживая биоразнообразие. В ответ на этот неоценимый вклад человечество должно активизировать усилия по очистке Мирового океана и борьбе с климатическими изменениями. От благополучия этих крошечных, но по-настоящему могущественных существ зависит обитаемость нашей планеты.
