Фитопланктон (от старогръцки φυτόν (phyton) – растение, и πλαγκτός (planktos) – блуждаещ) се нарича група микроводорасли, живеещи (суспендирани) във водните басейни (океани, морета, езера, реки и др.). Те принадлежат към различни таксономични отдели. Фитопланктонът е автотрофния (продуциращ) елемент от планктона. Срещат се известен процент от видове хранещи се миксотрофно и хетеротрофно, но „изключението не отменя правилото“.
Определение Планктонът е биоценоза обитаваща пелагиала (основната част от водния слой). (Пелагиала е един от трите основни биотопа в хидросферата, другите два са бентал и плеустал). Бентала е биотоп, намиращ се на границата вода – грунт (на дъното), а плеустала е биотоп разположен на границата вода – въздух (повърхност). В бентала живеят голям брой водни организми, като най-характерни са миди, корали, морски звезди, водни охлюви, големи прикрепени водорасли (макрофити). Плеусталът включва, както големи плаващи с въздушни камери организми (Nautilus spp., Sargasum и др.), така и микроскопични, живеещи над или под повърхностната ципа на водата (микроводорасли, бактерии, първаци и ларви на насекоми)).
Основни организми в планктона са малки до милиметър организми: бактерии, едноклетъчни и колониални водорасли, първаци, дребни ракообразни, ларви на бентосни организми, червеи и др. организми, които не могат да се противопоставят на водните теченията самостоятелно и достатъчно малки, за да се задържат по-дълго време (1-3 дена) във водния слой без да потънат.
Фитопланктонът има типове устройство на телата най-стар в еволюционно отношение. Tелата на фитопланктонните видове са съставени от единично живеещи микроскопични клетки, или свързани помежду си в колонии – чрез отделяне на слузести вещества, или чрез различни видове израстъци (в колониите за разлика от тъканите, клетките запазват самостоятелността си). Колониите са начин за увеличаване на плаваемостта и преживяемостта на организмите.
Фитопланктонните организми фотосинтезират и живеят основно в добре осветения горен повърхностен воден слой на водните басейни т. нар. епипелагиал (фотична зона (слоя от 0 м до около 200 – 500 м дълбочина в океански води, в сладководни басейни, много по-малко), за разлика от дисфотичната, неосветената зона). В крайбрежната акватория на Черно море фотичната зона е дебела средно 10-11 м. Тя е най-широка през зимата и есента, достига до 18 м, а най-тънка през пролетта и лятото, достига до 1,50 м. Фитопланктона е отговорен и за 50 % от фотосинтетичната активност на Земята, и за 80% от произведения кислород т.е. по-голяма част от въздуха, който вдишваме е произведен от миниатюрните микроводорасли. "NASA Satellite Detects Red Glow to Map Global Ocean Plant Health" NASA, 28 май 2009.
Фитопланктонните съобщества доминират в пелагичните екосистеми, които покриват 70% от повърхността на Земното кълбо. В открито море и в най-големите езера (по-големи от 500 кв. км) те са единствения фотоавтотрофен, първичен производител и служат като основен хранителен компонент Reynolds CS, 2006. The Ecology of Phytoplankton, Cambridge University Press, p. 535.. Фитопланктонът има важна роля в биогеохимичните процеси, глобалния цикъл на въглерода и трансформацията на енергията по хранителните вериги в моретата и океаните. Състоянието на морския фитопланктон оказва влияние върху комерсиалния риболов, човешкото здраве (токсични видове), усвояването на въглероден диоксид и начина, по който моретата и океаните реагират на климатичните колебания. Фитопланктона има и значение като ключов Биологичен елемент за качество (БЕК) при екологични оценки на качеството на водите (РДВ на ЕС, 2000).
Биоразнообразие на фитопланктона Общият брой на фитопланктонните видове в хидросферата надхвърля 5000 Sournia, A., M.-J. Chrétiennot-Dinet, M. Ricard, 1991. Marine plankton: how many species in the world oceans? Journal of Plankton Research, 13, 1093–9. . Kрайбрежната зона на океаните и моретата (понякога наричана и неритична) е значително по-богата на видове от океаничната (разположена над дълбоката част на водните басейни). Основната разлика между двете зони е, че в неритичната достъпът на биогенни вещества от дъното е по-лесен, заради малката дълбочина, а в океаничната зона достъпът на биогенни вещества е затруднен, океаничната зона понякога се нарича и „морска пустиня“. Към днешно време науката е открила общо над 35 000 вида микроводорасли (според някой над 75 000Темнискова, Д., М., Стойнева, 2011. Алгология, I и II том, Издателство Pensoft, София, 1117.), които освен в планктона могат да живеят и в други разнообразни по своята природа биотопи, общото между които е присъствието на вода (например бентос, епифити и др.).
Към фитопланктона принадлежат микроводорасли от отделите: Euglenophyta, Chrysophyta, Pyrrophyta, Cyanophyta, Bacillariophyta, Chlorophyta, Coccolithophoridae, Silicophlagellata. В състава на фитопланктона не участват представителите на големите систематични групи растения Charophyta, Phaeophyta и Rhodophyta.Ангелов, А., 1971. „Обща Хидробиология“, Наука и Изкуство, София, 327Воденичаров, Д., 1975. Ботаника 2 част, Систематика на растенията, Издателство Наука и Изкуство, София, 786.
Фитопланктонът в сладководни басейни (езера, реки и др.) и морски води (океани и морета) се различава по състав – процент на участие на различните таксономични отдели.
Фитопланктон на моретата и океаните Океанският и морският фитопланктон обикновено се обединяват под името „морски фитопланктон“. Той се състои предимно от кремъчни водорасли, и то главно от центричните кремъчни (Chaetoceros, Coretron, Coscinodiscus, Planktoniella, Stephanopyxis, Thalassiosira и др.). На второ място са подвижните пирофитови водорасли, популярни и под името динофлагелати (Ceratium, Gonyaulax, Peridinium, Protoperidinium и др.). С малко на брой видове са представени хаптофитовите (предимно коколитофориди), златистокафявите, силикофлагелатите и зелените празинови водорасли. Цианопрокариотите участват с малко на брой видове в морския фитопланктон, но някои от тях имат обилно развитие в тропически води или през топли периоди на годината. В Червено море масовото развитие на нишковидната цианофита – „Trichodesmium erythraeum“ предизвиква характерно почервеняване на водата (червени цъфтежи), чието постоянство във времето довежда на свой ред и до съвременното наименование на самото море (Червено море).Темнискова, Д., М., Стойнева, 2011. Алгология, I и II том, Издателство Pensoft, София, 1117.
Една група, на коколитофоридите (клас Primnesiophyceae) е отговорна (частично) за освобождаването на значителни количества от диметилсулфид (DMS) в атмосферата. DMS се окислява до сулфат, който в области, където концентрациите на атмосферни аерозолни частици е ниска, може да допринесе за увеличаване на популацията от облачни кондензационни ядра, което води до увеличено покритие с облаци и облачно албедо според т.нар CLAW хипотезаJ. Charlson, Robert. "Oceanic phytoplankton, atmospheric sulphur, cloud albedo and climate". Journal On Oceanic Phytoplankton: 655 – 661. "The case against climate regulation via oceanic phytoplankton sulphur emissions".. В олиготрофните региони на океана, като Саргасово море или Системата на Южно-тихоокеанските течения, фитопланктона е доминиран от малки по размери клетки, наречени picoplankton, който се състои най-вече от цианобактерии (Prochlorococcus, Synechococcus) и picoeucaryotes като Micromonas.
Кръговратът на органичното вещество е от основно значение в биологичната океанография и първичната продукция може да се разглежда, като отправна точка на цикъла. Въпреки че в крайбрежни води значителен принос в глобалното първично производство могат да имат и бентосните растения, доминиращата роля на планктоните водорасли, оправдава интереса към фитопланктонната продукция Raymont, J.E.G., 1980. Plankton and productivity in the oceans – Phytoplankton, v1, second edition, Pergamon Press. .
Роля на фитопланктона в морските хранителни вериги Хранителните вериги в моретата и океаните са изградени от повече на брой основни звена в сравнение със сухоземните екосистеми (четири, за разлика от сухоземните (три)). Фитопланктона е продуциращото звено, с него се хранят дребни животинки (протозои и низши раци), с тях на свой ред се хранят по едрите – дребни рибки, миди и медузи. Следват едрите риби. Накрая на хранителната верига са бозайниците – делфини и китове.
Разбира се тази примерна схема е представена по най-елементарен начин! Реалните хранителни вериги в природата са много по-сложни и преплетени! Съществуват и изключения от общото правило: една от най-забележителните хранителни вериги в океана (забележителна поради малкия брой връзки в нея) е тази на: фитопланктон – крил (ракообразно сходно с малките скариди) – беззъби китове, които са най-големите животни на земята. Колкото са по-малко на брой звената от хранителната верига, толкова повече енергия получават крайните консуматори.
Еутрофикация Еутрофикация по определение е повишено равнище на трофност („гр. храна“) – количеството на хранителни за микроводораслите вещества (наричани още и биогени) разтворени във водата. Тя бива два вида естествена и антропогенна. Последиците за природните води в резултат от процеса на антропогенна еутрофикация водят до загуба на биоразнообразие. Десетки видове организми са неспособни да се приспособят към новите, по-тежки за тях условия за живот.
Въпреки че разглеждани отделно фитопланктоните клетки са невидими за невъоръжено с микроскоп човешко око, при струпване на по-големи количества от тях – водните басейни, най-често в близост до брега, се оцветяват в най-разнообразни цветове – червено, кафяво, зелено, жълто, бяло и др. (това явление се нарича „цъфтеж“ на водата); оцветяването се получава поради присъствие в телата им на фотосинтетични пигменти (хлорофил, каротеноиди, фикобилини и др.).
Повишената концентрация на фитопланктон е причинена от наличие във водната среда на повишени количества от т.нар. биогенни вещества (гр. „носещи живот“) – азотни, фосфорни и силициеви съединения. Биогени се наричат тези химически вещества, чието количество се изчерпва при протичането на биологичните процеси във водна среда и чиито излишък или липса е ключов фактор влияещ върху нормалното развитие или свръхпродукцията на „водните растения“. Натрупването на тези вещества се причинява от естествените процеси във водната среда (повишаване на биогените през пролетта – поради зимното размесване на водите, повишаване през есента поради минерализацията на органичните вещества натрупани през пролетта и лятото) от човешката (антропогенна) дейност (зауствания на промишлени отпадни води, битови води, остатъците от торовете неусвоени от растенията и попадащи в реките а, чрез тях и в моретата) – антропогенно замърсяване, антропогенен натиск.
Антропогенна еутрофикация на Черно море