تولید اولیه دریایی و پلانکتون
فیتوپلانکتونهای شناور، که به صورت انفرادی نامرئی هستند اما در مجموع بسیار وسیعاند، تقریباً نیمی از فتوسنتز زمین را انجام میدهند و نور خورشید و مواد مغذی را به ماده آلی تبدیل میکنند که تقریباً تمام حیات در دریا را تغذیه میکند.
Definition
تولید اولیه دریایی عبارت است از سنتز ماده آلی از دیاکسید کربن توسط موجودات فتوسنتزکننده در دریا؛ پلانکتونها موجودات شناوری هستند — فیتوپلانکتونها، زئوپلانکتونها و میکروبها — که این تولید را انجام داده و مصرف میکنند.
Scope
این موضوع شامل فیتوپلانکتونهای فتوسنتزکننده و زئوپلانکتونهایی که از آنها تغذیه میکنند، اندازهگیری تولید اولیه، کنترلهای نوری و مغذی بر بهرهوری، دینامیک فصلی شکوفایی پلانکتونها، و گروههای اصلی پلانکتون و نقشهای اکولوژیکی آنها میشود.
Core questions
- کدام موجودات تولید اولیه را در اقیانوس انجام میدهند و چگونه اندازهگیری میشود؟
- چگونه دسترسی به نور و مواد مغذی، نرخ و مکان تولید را تعیین میکند؟
- چه عواملی باعث آغاز و پایان شکوفاییهای فصلی فیتوپلانکتونها میشوند؟
- چگونه چرای زئوپلانکتونها و حلقه میکروبی سرنوشت تولید اولیه را شکل میدهند؟
Key theories
- فرضیه عمق بحرانی
- شکوفایی فیتوپلانکتون زمانی رخ میدهد که لایه مخلوط کمعمق شود به طوری که میانگین نور در لایه مخلوط از سطحی که فتوسنتز با تنفس تعادل مییابد، فراتر رود و فیزیک ستون آب را به زمانبندی شکوفایی مرتبط سازد.
- محدودیت نور و مواد مغذی
- تولید به طور مشترک توسط نور، که با عمق کاهش مییابد، و توسط مواد مغذی، که با عمق افزایش مییابد، محدود میشود و بیشتر تولید را به لایه نورگیر محدود میکند که بهرهوری آن به تأمین مجدد مواد مغذی بستگی دارد.
Mechanisms
فیتوپلانکتونها در منطقه نورگیر (euphotic zone) از نور خورشید برای تثبیت دیاکسید کربن و مواد مغذی به ماده آلی استفاده میکنند؛ رشد آنها در جایی که نور در عمق کم است یا مواد مغذی در سطح کم است، محدود میشود. گرمایش فصلی و کاهش اختلاط، سلولها را در لایه نورگیر به دام میاندازد و باعث شکوفاییهایی میشود که بعداً با اتمام مواد مغذی و چرای زئوپلانکتونها کاهش مییابد.
Clinical relevance
تولید اولیه، بهرهوری شیلات و قدرت جذب کربن اقیانوس را تعیین میکند، در حالی که تغییرات در جوامع پلانکتونی و زمانبندی شکوفاییها شاخصهای حساسی از تغییرات اقلیمی هستند؛ شکوفاییهای جلبکی مضر در میان برخی پلانکتونها خطراتی برای سلامت انسان و آبزیپروری ایجاد میکنند.
History
شمارشهای کمی پلانکتون توسط هنسن در دهه ۱۸۸۰، مطالعه بهرهوری اقیانوس را پایهگذاری کرد؛ نظریه عمق بحرانی اسوردروپ در سال ۱۹۵۳، آغاز شکوفایی را به اختلاط و نور مرتبط ساخت، و سنجش رنگ اقیانوس توسط ماهواره از دهه ۱۹۸۰ به بعد، اولین نقشههای جهانی تولید اولیه دریایی را ممکن ساخت.
Key figures
- Harald Sverdrup
- Gordon Riley
- Paul Falkowski
Related topics
Seminal works
- millerWheeler2012
- falkowskiRaven2007
Frequently asked questions
- چه مقدار از فتوسنتز زمین در اقیانوس اتفاق میافتد؟
- فیتوپلانکتونهای دریایی تقریباً نیمی از تولید اولیه خالص جهانی را تشکیل میدهند، که قابل مقایسه با مجموع تمام گیاهان خشکی است، با وجود اینکه تنها بخش کوچکی از زیستتوده فتوسنتزی سیاره را تشکیل میدهند.
- چرا شکوفایی فیتوپلانکتونها در بهار اتفاق میافتد؟
- با کاهش اختلاط عمودی در بهار، فیتوپلانکتونها به اندازه کافی در لایه سطحی نورگیر باقی میمانند تا سریعتر از دست رفتنشان رشد کنند و این امر منجر به افزایش سریع فراوانی آنها میشود.