miniatura|dereita|250 px|Diatomeas a través do microscopio O fitoplancto é un grupo diverso e polifilético de microorganismos planctónicos unicelulares e coloniais fotoautótrofos Miriam E. Katz, 1 ZoeV. Finkel, Daniel Grzebyk, Andrew H. Knoll e Paul G. Falkowski. EVOLUTIONARY TRAJECTORIES AND BIOGEOCHEMICAL IMPACTS OF MARINE EUKARYOTIC PHYTOPLANKTON. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 2004. 35:523–56 doi: 10.1146/annurev.ecolsys.35.112202.130137C. S. Reynolds . The Ecology of Phytoplankton. 2006. Fórmano protistas fotosintetizadores (dominio Eukarya) e cianobacterias (domino Bacteria)Elena Litchman e Christopher A. Klausmeier. Trait-Based Community Ecology of Phytoplankton. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 2008. 39:615–39. DOI 10.1146/annurev.ecolsys.39.110707.173549. O nome provén das palabras gregas φυτόν fitos 'planta' e πλαγκτός planctos 'o que vai á deriva'.
A meirande parte das especies son unicelulares e microscópicas. Mostran un amplo rango de formas e tamaños: van dos 0,4 aos 200 μm . Algunhas especies forman colonias de ata 1 cm, como o fai a cianobacteria filamentosa TrichodesmiumMaxim Rubin, Ilana Berman-Frank & Yeala Shaked. Dust- and mineral-iron utilization by the marine dinitrogen-fixer Trichodesmium. Nature Geoscience. 4, 529–534 (2011) doi:10.1038/ngeo1181. Os principais grupos eucaríoticos do fitoplancto son as diatomeas, os dinoflaxelados e os haptófitos, xa que son os responsables das floracións nas augas polares e temperás . Grazas a posuír clorofila e outros pigmento biolóxico|pigmentos]] accesorios, como ficobiliproteínas ou xantofilas, o fitoplancto dálle cor ás augas que ocupan. Caracterízaos o ciclo de vida parcial ou totalmente adaptado aos ambientes peláxicos de océanos e de lagos, así como doutras augas doces continentais.
A aparición evolutiva do fitoplancto supuxo a osixenación da atmosfera terrestre e unha mudanza dos ciclos bioxeoquímicos dos océanos e da atmosfera Simon N. et al. 2009. Diversity and evolution of marine phytoplankton. C. R. Biologies 332 (2009) 159–170. Son unha peza fundamental dos actuais ciclos do carbono, o nitróxeno e o fósforo, entre outros Malone TC (1971) The relative importance of nanoplankton and netplankton as primary products in tropical oceanic and neritic phytoplankton communities. Limnol Oceanogr 16: 633–639, e das redes tróficas acuáticasArrigo KR. Marine microorganisms and global nutrient cycles. Nature. 2005 Sep 15; 437(7057):349-55.PG Falkowski, ME Katz, AH Knoll, A Quigg, JA Raven, O Schofield, FJR Taylor. The Evolution of Modern Eukaryotic Phytoplankton. science, 16 Jul 2004 Vol 305, 354-360..
Ecoloxía O fitoplancto son organismos microscópicos fotosintetizadores que habitan nas capas superficiais das augas dos océanos, mares e rías, ou augas doces, como estuarios e ríos. Son os principais responsable da produción primaria, ou creación de compostos orgánicos a partir de dióxido de carbono () disolto nas augas. Este proceso sustenta todas as redes tróficas acuáticas . O fitoplancto obtén a súa enerxía polo proceso biolóxico da fotosíntese. Así que precisa de habitar as capas superficiais da auga onde chega a suficiente irradiación solar (a zona fótica). Malia que só ocupan o 3% da superficie oceánica e son só o 2% da biomasa fotosintetizadora, o fitoplancto é o responsable da metade (~48%) de toda a fotosíntese do planetaField, C., Behrenfeld, M., Randerson, J., Falkowski, P., 1998. Primary production of the biosphere: integrating terrestrial and oceanic components. Science 281 (5374), 237–240.. Desta, a metade da produción primaria realízana as cianobacterias "NASA Satellite Detects Red Glow to Map Global Ocean Plant Health" NASA, 28 de maio de 2009.Chapter 4. Microbial primary production and phototrophy. David L. Kirchman. Processes in Microbial Ecology. 2011. ISBN 978-0-19-958693-6. DOI: 10.1093/acprof:oso/9780199586936.001.0001.
Agás naqueles ecosistemas que se sustentan sobre da quimiosíntese, a fixación de carbono (isto é, a produción primaria) que realiza o fitoplancto é a base das redes tróficas oceánicas e das augas doces. Na capacidade de produción do fitoplancto inflúe a achega dos principais macronutrientes, que son o nitrato, o fosfato e o xofre; e micronutrientes, metais traza limitantes como o ferro. O fitoplancto depende ademais doutros compostos para vivir. As vitaminas B (como a tiamina ou B1, biotina ou B7 e a cobalamina ou B12) son cofactores implicados en múltiples procesos celulares: como a síntese de metionina, a descarboxilación do ácido pirúvico e a síntese de ácidos graxos. Por iso, as vitaminas B son importantes limitadores do seu proceso de crecemento Koch, F., Hattenrath-Lehmann, T. K., Goleski, J. A., Sañudo-Wilhelmy, S., Fisher, N. S., & Gobler, C. J. (2012). Vitamin B1 and B12 Uptake and Cycling by Plankton Communities in Coastal Ecosystems. Frontiers in Microbiology, 3, 363. http://doi.org/10.3389/fmicb.2012.00363. Hai áreas oceánicas que se coñece que teñen falta de vitaminas B e, polo tanto, son áreas onde escasea o fitoplancto.
Namentres que a maioría de todas as especies de fitoplancto son fotoautótrofos obrigados, hai especies mixótrofas e especies non-pigmentadas e heterótrofas. Para os protistas do plancto, a mixotrofia refírese á súa capacidade fagotrófica. As especies que son mixótrofas obteñen o carbono orgánico inxerindo a outros organismos ou material detrítico. A mixotrofia está presente, dun xeito consistente, na meirande parte grupos filoxenéticos que forman o fitoplancto. Lévana a cabo dinoflaxelados, alveolados, crisofíceas, rafidofíceas, criptofíceas, xantofíceas e haptófitas R Ptacnik, A Gomes, SJ Royer, SA Berger, A Calbet, JC Nejstgaard, JM Gasol, S Isari, SD Moorthi, R Ptacnikova, M Striebel, AF Sazhin, TM Tsagaraki, S Zervoudaki, K Altoja, PD Dimitriou, P Laas, A Gazihan, RA Martínez, S Schabhüttl, I Santi, D Sousoni & P Pitta. A light-induced shortcut in the planktonic microbial loop. Nature. Scientific Reports 6, Article number: 29286 . DOI: 10.1038/srep29286. Exemplos entre os dinoflaxelados son Noctiluca e Dinophysis. As especies mixotróficas "bacteríovoras" (consumidores de baterías do tamaño pico-) compiten mellor que os heterótrofos nas capas fóticas dos océanos oligotróficos, xa que tamén poden obter enerxía por fotosíntese . Estas estratexia ecolóxica que se observa no fitoplancto rompe a clásica visión dos protistas como dous grupos separados: o das algas e os protozoos.
O fitoplancto é un grupo filoxeneticamente diverso, xa que abrangue tanto a eucariotas protistas como a bacterias. Hai máis de 275 mil especies (250 mil mariñas e 25 mil de augas doces) de fitoplancto catalogadas Bertrand, J.-C., Caumette, P., Lebaron, P., Matheron, R., Normand, P. & Sime-Ngando, T. (Eds.). (2015). Environmental Microbiology: Fundamentals and Applications. Springer Netherlands, Dordrecht. ISBN 978-94-017-9117-5 978-94-017-9118-2. URL http://link.springer.com/10.1007/978-94-017-9118-2. Como é posible que xorda e se sustente tal diversidade taxonómica, malia aos escasos recursos das augas (e que restrinxirían a diferenciación de nichos), é o denominado paradoxo do plancto Hardin, G. (1960). "The Competitive Exclusion Principle". Science. 131 (3409): 1292–1297. doi:10.1126/science.131.3409.1292
En abundancia, os grupos principais do fitoplancto son as diatomeas, as cianobacterias e os dinoflaxelados, malia que existen máis grupos que son determinantes en varios procesos bioxeoquímicos. Os cocolitofóridos son responsables, parcialmente, da liberación de dimetil sulfuro (DMS) á atmosfera. O DMS oxídase formando sulfato. Segundo a hipótese CLAW, nas áreas onde o aerosol no ambiente ten concentración baixas, esta liberación podería contribuír a formación de núcleos de condensación de nubes e a dar lugar a néboas .
Segundo o ecosistema, cada un dos grupos do fitoplancto ocupa diferentes niveis tróficos. Nos ambientes oligotróficos, como mar dos Argazos ou o xiro do Pacífico Sur, o fitoplancto esta dominado por especies de pequeno tamaño: o picoplancto e o nanoplancto. As especies dominantes aí, en biomasa e produción primaria, son as cianobacterias Prochlorococcus, Synechococcus e os picoeucariotas, como Micromonas. Tamén dominan na fracción de picofitoplancto dos sistemas costeiros. En ecosistemas máis produtivos, que son as zonas costeiras dominadas polos procesos de afloramento de augas ou cunha alta achega continental, as diatomeas e os dinoflaxelados son os grupos dominantes e os principais compoñentes da biomasa . Un exemplo desta estrutura da comunidade son as Rías Baixas galegas: as diatomeas están presentes continuamente no interior das rías e os dinoflaxelados seguen un ciclo estacional de entrada e saída das rías, sendo a súa biomasa significativa máis aló da boca das rías.
As diatomeas, os dinoflaxelados e as cianobacterias teñen unha maior capacidade fotosintetizadora a niveis de irradiación solar menores que outros grupos de fitoplancto. Ao seren máis eficientes en condicións de menos luz, as diatomeas teñen condicións de crecemento máis favorables cando se producen mesturas da auga e as cianobacterias cando a densidade celular de algas é elevada .
Para as especies de fitoplancto o seu tamaño celular é determinante porque dita a súa taxa de crecemento, o metabolismo e o acceso a recursos. Así, hai especies de micróns (como as picocianonacterias) a especies de varios milímetros (como algunhas diatomeas). As especies de tamaño celular pequeno duplícanse máis rapidamente, teñen menos probabilidade de afundir na auga e teñen unha maior taxa de adquisición de nutrientes, xa que a taxa superficie/volume é maior . Porén, son dixeridas máis facilmente polos heterótrofos. Outras especies, como as diatomeas, teñen tamaños maiores e forman grandes colonias polo que poden acumular maior cantidade de alimento nas súas células e resistir a predación.
No fitoplancto existen estratexias de reprodución sexual e asexual Sandgren CD, ed. 1988. Growth and Reproductive Strategies of Freshwater Phytoplankton. Cambridge, UK: Cambridge Univ. Press. 442 pp. Algúns, como diatomeas e dinoflaxelados, seguen ambas estratexias. Outros, como as cianobacteria e case todos os criófitos, só se reproducen asexualmente. A presión selectiva favorece aos grupos que seguen a reprodución sexual xa que aumenta a variación xénica intra-específica. Para as diatomeas, significa tamén recuperar o tamaño inicial pois coa reprodución asexual reducen progresivamente o seu tamaño . Moitas especies, en particular as diatomeas, mostran estados de letargo. Isto permítelle subsistir en longos períodos desfavorables. A xerminación adóitase producir por re-suspensión dos solos en momentos de mestura vertical das augas.
Diversidade taxonómica e funcional Riqueza de especies Se no 2015 había 11 mil especies catalogadas como plancto, campañas de mostraxe recentes cuantificaron que a riqueza ou número de especies está arredor das 110 mil. Dentro dese conxunto, a riqueza taxonómicaNúmero de especies catalogadas e descritas morfoloxicamente. do fitoplancto estímase que é de 4,390 especies. Porén, a riqueza real, cuantificada a través de OTUs, estímase que chegaría as 29 mil. Detallado segundo os grupos taxonómicos, a súa riqueza distribúese así :
Taxon Número de especies morfolóxicas OTUs de ADNr Bacillariophyta 1900 2000 Dinophyta 1900 8000 Haptophyta 300 600 Mamiellophyceae 100 300 Chyrophyecea/Synurophyceae 100 120 Cryptophyta 50 150 Euglenida 30 10 Rhodophyta 4 40 Raphidophyceae 3 6 Dictyochophycea 2 13200 Chlorarachnea 1 4550
Diversidade funcional A diversidade morfolóxica e funcional do fitoplancto é determinante para a ocupación de nichos. A forma, a composición de pigmentos, os requirimentos de nutrientes ou vitaminas, a capacidade de mobilidade e outras consérvanse e caracterizan ben a cada unha das súas principais liñas evolutivas e a súa función no ecosistema.