Кислород – важнейший химический элемент, необходимый сложноорганизованным организмам для получения энергии и поддержания своей жизнедеятельности. Он появился на Земле, как побочный продукт фотосинтеза и способствовал образованию сложных форм жизни. Сегодня многие люди полагают, что основной выработкой кислорода занимаются сухопутные растения, но это не так. Тогда кому же мы обязаны своим существованием и возможностью делать вдох каждые несколько секунд? Как условия в океане влияют на данный процесс и почему это так важно для всей биосферы нашей планеты?
1. Генераторы кислорода.
В верхнем слое океанических и пресных вод безмятежно дрейфует фитопланктон. Именно эти микроскопические одноклеточные водоросли, а также цианобактерии производят до 70% кислорода на нашей планете! Встречаются они во всех водоёмах богатых азотом, фосфором и кремнием.
Фитопланктон использует солнечный свет и углекислый газ для преобразования неорганических соединений в органические вещества, которые он может использовать. Зависимость от солнца обуславливает его зону обитания в пределах фотической зоны (около 100 метров).
Питательные вещества фитопланктон получает из более глубоких холодных вод. Миллионы лет они накапливались в глубинах океанов в результате разложения и минерализации органических веществ, оседавших с верхних водных слоёв. При встрече тёплых океанических течений с холодными, образуются вертикальные потоки воды (термохолинная циркуляция), увлекающие со дна необходимые питательные вещества к поверхности. Наличие пищи и солнечного света способствует бурному росту фитопланктона. Его некоторые виды способны удвоить свою массу всего лишь за один день!
Фитопланктон насыщен разнообразными питательными веществами и микроэлементами, поэтому обладает огромной питательной ценностью. Им питается зоопланктон, который в свою очередь употребляют рыбы и морские животные. Таким образом, фитопланктон является основой всех пищевых цепочек в океане! Океанические течения, переносящие эти питательные массы в различных направлениях, определяют пути миграции многих обитателей морей.
2. Виды.
К представителям фитопланктона относятся:
– Диатомовые водоросли (диатомеи). Одноклеточные водоросли, клетки которых имеют защитную оболочку из диоксида кремния. Иногда образуют колонии в виде различных форм (обычно: ленты, веера, звезды или трубочки). Размножаются преимущественно вегетативно, путём деления. Синтезируют четверть всего органического вещества планеты;
– Динофитовые водоросли (динофлагелляты). Одноклеточные водоросли, насчитывающие более 2500 видов. Обитают преимущественно в морях. Обладают двумя неравными жгутиками. Поскольку помимо зелёных хлорофиллов они имеют другие пигменты, их окрас обычно жёлто-бурый.
Размножение происходит зооспорами (бесполое) или продольным делением клетки. Способны к биолюминесценции (производить свет), а также образовывать в своих клетках токсины. Животные, употребившие в пищу динофлагелляты, накапливают вредное вещество в своих тканях, что приводит к отравлению организма. У человека данные токсины могут вызывать сердечную аритмию, снижение артериального давления и тахикардию. Массовая вспышка численности данного типа водорослей приводит масштабному цветению воды с характерным красным оттенком (красный прилив). Паразитические виды динофитовых водорослей в редких случаях могут вызывать эпидемии у животных;
– Кокколитофориды. Одноклеточные водоросли, образующие на поверхности своих клеток известковые пластины (кокколиты). Кокколиты входят в состав донных отложений и хорошо сохраняются в ископаемом состоянии, поэтому их часто используют для определения возраста горных пород. Вызывают цветение вод в полярных широтах. Являются одними из основных производителей известняка в океанах;
– Цианобактерии. Одноклеточные, колониальные микроорганизмы. Имеют некоторое сходство с водорослями. Единственный вид бактерий на Земле способный к фотосинтезу. По общепринятой версии являются создателями современной кислородосодержащей атмосферы.
Окрас варьируется от светло-зелёного до тёмно-синего. Насчитывают около 400 видов. Размножаются при помощи бинарного деления.
3. Значение.
Роль фитопланктона в поддержании жизни и регулировании многих процессов, протекающих на нашей планете, трудно переоценить. Его представители не только производят кислород, но и поглощают углекислый газ, а также участвуют в углеродном обмене между океаном, биосферой и атмосферой Земли.
Фитопланктон лежит в основе всех пищевых цепей в океане.
Человек научился извлекать пользу из одноклеточных водорослей. Сегодня культивирование фитопланктона является одним из перспективнейших направлений в области получения биотоплива. Для этих целей водоросли выращивают в специальных искусственных водоёмах.
Ещё одним направлением использования фитопланктона является фармакология. Благодаря содержанию антиоксидантов микроорганизмы могут использоваться в борьбе с раковыми клетками.
Проблема выбросов СО2 в городах, а также нехватка в них лесных насаждений может быть частично решена благодаря специальным установкам. Подобное сооружение представляет собой высокую стеклянную колбу, заполненную водой и колониями фитопланктона. По словам специалистов всего 1 кубический метр микроводорослей в воде поглощает диоксида углерода эквивалентно 100 деревьям!
Размер данной установки не превышает одного крупного дерева. В рамках эксперимента два подобных сооружения были установлены во Франции в 2017 году и зарекомендовали себя с положительной стороны. Сейчас специалисты трудятся над удешевлением технологии производства таких установок, чтобы в будущем сделать их более доступными.
Сегодня мы с вами познакомились с удивительными микроскопическими организмами, не видимые невооружённым глазом, но тем не менее, обладающие огромной значимостью для всех сложноустроенных обитателей Земли.
В водах океана сокрыто ещё множество тайн и удивительных процессов, влияющих на нашу повседневную жизнь, и вовсе неважно насколько сильно вы удалены от его бескрайних пределов. Мировой океан – индикатор здоровья планеты. Поэтому люди должны сосредоточить свои усилия на его дальнейшем изучении, ведь от данной сложной системы зависит не только наше благополучие, но и жизнь.
Автор: Сергей Чмутов