Podle Hensen (1887), plankton (ze starořeckých πλανκτός / planktós , bloudění, unstable) je polyphyletic skupina z obecně jednobuněčných organismů žijících v čerstvém, brakické a slané vodě, nejčastěji v suspenzi a zdánlivě pasivně: gamet , larvy , zvířata neschopná bojovat proti proudu (malé planktonové korýši, sifonofory a medúzy ), rostliny a mikroskopické řasy . Planktonické organismy jsou proto definovány na základě jejich ekologické niky a ne podle fylogenetických nebo taxonomických kritérií .
Plankton je základem mnoha potravinářských webů . Je to hlavní potrava pro velryby a filtrování měkkýšů (včetně mušlí , srdcovek , ústřic atd.), Které může někdy otrávit různými toxiny .
98% objemu hydrosféry je planktonické, takže můžeme hovořit o planktonu „planktonu“. Ačkoli fytoplankton představuje méně než 1% fotosyntetické biomasy , přispívá asi 45% primární produkce na planetě Zemi , fixuje polovinu atmosférického CO 2 a fixuje třetinu antropogenního uhlíku uvolněného do atmosféry v minulém století, ale to zdá se, stále klesá od konce XX -tého století.
Pohyby plavání a vertikální pohyby velkých populací zooplanktonu (migrace cyklicky spojené se světlem a ročními obdobími) přispívají ke směšování vodních vrstev. Toto je aspekt bioturbace , který byl podceňován. Pozorování vodní směsi školou malých krevet umožňuje vizualizovat turbulence, které vyvolávají; v přítomnosti krevet se tyto vrstvy promíchají asi 1000krát rychleji. Takové jevy existují také ve sladké vodě (například s pohybem populací dafnií ).
Denní migrace krilu může být až kilometr. Jeho schopnost směšovat vodní sloupec a vertikálně přepravovat kalorie, mikroby, soli, živiny a kyslík a CO 2 by proto mohla překročit schopnost větru, což vyžaduje lepší zohlednění tohoto procesu v modelech cirkulace oceánů . Tento typ jevu mohl přispět k vývoji živých věcí; Podle Johna Dabiri, „Nyní je jasné, že zvíře ekologie je třeba vzít v úvahu modely fungování moderních oceánů“ .
Hensenova definice je považována za neúplnou, protože nezahrnuje určité bytosti. Vědci navrhli různé výrazy pro označení určité části organismů žijících ve vodním prostředí:
Plankton označující soubor různých organismů, není správné říkat „a plankton“: měli bychom specifikovat, o kterém organismu ( taxonu ) mluvíme.
Společné úsilí o standardizaci metod sklizně, které spojuje mezinárodně kvalifikované planktology , umožnilo zavést nomenklaturu, která definuje kategorie podle velikosti spojené s typem filtru použitého k jejich sběru:
Nanoplankton a menší plankton byly objeveny až v 80. letech. Největším organismem planktonu jsou medúzy Chrysaora . Měří 1 m v průměru a 6 m dlouhé. Velký plankton obsahuje pouze živočišné druhy (zooplankton), zatímco rostlinné druhy (fytoplankton) dominují v menších velikostních třídách.
Navzdory velké rozmanitosti planktonu dávají určité obecné znaky planktonickým organismům zvláštní fyziognomii, která souvisí s jejich způsobem života v otevřené vodě. Tento způsob života skutečně vyžaduje úpravy, které umožňují organizmům 1) vyhnout se tomu, aby je viděli predátoři, protože se nemohou dobrovolně pohybovat na velké vzdálenosti: jsou snadnou kořistí a 2) udržovat se ve vodním sloupci a vyhnout se potopení.
Tyto úpravy někdy nestačí, aby se zabránilo potopení, některé organismy je doplňovaly sníženou motorickou aktivitou prostřednictvím řasinek, bičíků nebo kontrakcí těla.
Primární produktivita dosažená fytoplanktonem (planktonické řasy) závisí na dostupnosti živin (dusík, fosfor a v závislosti na druhu fytoplanktonového křemíku), teplotě a světle ve vodě. Sekundární produktivita souvisí s biomasou zooplanktonu (živočišný plankton) a s jeho růstovou účinností.
Produktivita spojená s biomasou je vyšší ve studené vodě, která je obecně hustší a bohatší na živiny. Často je také silnější v pobřežních prostředích podléhajících obohacení živinami z řek.
Přes zvýšení produktivity na severu, kolem pólů a navzdory některým velkolepým místním rozkvětům se zdá, že aktivita planktonu od roku 1999 do roku 2006 v planetárním měřítku klesá.
Plankton je základem mnoha potravinářských webů .
Plankton je první odkaz na webu s mořskými potravinami . Fytoplanktonu je spotřebován zooplankton a množstvím mořských živočichů. Padnou za kořist samotným malým dravcům loveným velkými dravci. Některá velká zvířata, jako jsou velryby a žraloci, se živí přímo zooplanktonem . Ve sladké vodě a ještě více v brakické vodě je fytoplankton jednou z hlavních základen potravinových řetězců.
V obzvláště zakalených vodách naplněných písčitými částicemi nebo suspendovanými bahny se objevují určité typy planktonu, které kolonizují suspendované částice, což umožňuje vysokou biomasu navzdory skutečnosti, že zákal neumožňuje pronikání slunce. Tyto vody jsou obecně vystaveny míchání a / nebo významným proudům, které je okysličují.
Zvláštním případem je, že v blátivé zátky z ústí , který se pohybuje do rytmu přílivu a odlivu a přílivu čerstvé vody. Slouží jako školka nebo ochranná a krmná oblast pro smažení určitých druhů. Může také soustředit určité znečištění. „Déšť“ nebo „sníh“ tvořený mrtvolami nebo výkaly zooplanktonu, které pasivně sestupují na mořské dno, má velký význam pro výživu hlubinných druhů a pro biogeochemické cykly .
Některé druhy planktonu mohou produkovat silné toxiny (včetně botulinu ), které mohou být koncentrovány v potravním řetězci měkkýši, organismy živícími se filtrem nebo určitými rybami. Stejné organismy mohou také a navíc koncentrovat toxické látky modifikované a / nebo bioakumulované planktonem, jako je metylortuť, jejichž množství má tendenci se pravidelně zvyšovat u dravých ryb a kytovců , a to způsobem, který je velmi důležitý pro zdraví lidí a ryby, mořské ekosystémy.
Za určitých podmínek (vysoký přísun živin, obvykle organické hmoty, dusičnanů nebo fosforečnanů) vede „přebytek“ planktonu k situaci eutrofizace nebo dokonce dystrofizace , to znamená k příležitostné nebo trvalé smrti planktonu. organismy. OSN identifikovala přibližně 100 mrtvých zón, a to i v Baltském moři . V těchto oblastech lze eutrofizaci kombinovat s jinými typy znečištění nebo narušení.
Plankton interaguje s místním a globálním podnebím, včetně zasahování do uhlíkového cyklu pomocí fotosyntézy, ale také tím, že po smrti emituje molekuly síry, které přispívají k nukleaci vodní páry na kapky deště , tj. Tvoří mraky a srážky a pohybuje se tímto uhlíkem přes vodní sloupec. Dimethylsulfid je nejhojnější síru obsahující organické sloučeniny vypouštěné do ovzduší, a to hlavně z oceánů. V mořské atmosféře se degraduje; hlavně v oxidu siřičitém , dimethylsulfoxidu (DMSO), kyselině sulfonové a kyselině sírové, které tvoří aerosoly, jejichž molekuly se chovají jako kondenzační jádra mraků. Plankton má tedy vliv na tvorbu mraků a sekundárně na terigenní vstupy do moře odtokem (viz článek o dimethylsulfidu ).
Planktonová biomasa na litr vody je v průměru mnohem vyšší ve studených vodách, dokonce i pod ledovou čepicí , než v teplých tropických vodách, pokud jsou daleko od zdrojů stopových prvků, jako jsou vulkanické vstupy z korálových atolů .
Jevy vody stoupající z hlubin („upwellings“) a endo-upwellings jsou původem distribuce hmot planktonu, které podmíňují druhy vyšších trofických sítí. Klimatické úpravy ovlivněním mořských proudů a teploty vody (a tedy i jejího pasivního obsahu kyslíku) by mohly změnit distribuci a povahu hmot planktonu, a tedy i rybolovných zdrojů. Významné změny byly pozorovány již téměř sto let, ale podíl dopadů nadměrného rybolovu a znečištění ( dusičnany , fosfáty , pesticidy , těžké kovy , zákal , tepelné znečištění atd.) U těchto jevů je stále obtížné určit.
V globálním oceánu jsou plankton také velmi silně ovlivňovány antropogenními změnami klimatu a jsou jimi stále více ovlivňovány. Distribuce druhů a jejich fenologie i složení a ekologické funkce společenstev planktonu se již značně změnily. Nedávná studie ukázala, že plankton již není všude stejný jako v předindustriální éře a že seskupení druhů antropocenů se téměř vždy lišila od svých předindustriálních protějšků v poměru k rozsahu změn teploty vody (jasná korelace v 85% studovaných případů díky sedimentárním archivům mořských foraminifera (oceánská mikropaleontologie).
Podle údajů „oceánské barvy“ shromážděných senzorem SeaWiFS a indexem suchozemské vegetace byl získán normalizovaný rozdíl (en) získaný detekcí chlorofylu odrazem pomocí satelitů , hrubá primární produkce v oceánském světě (jinými slovy množství uhlíku fixované fotosyntetikou mořské organismy a produkce kyslíku) je zhruba stejná jako na pevnině, ačkoli primární oceánská biomasa je asi 500krát nižší než suchozemská biomasa, což odráží velmi vysokou účinnost oceánského fytoplanktonu (zejména u rozsivek, které představují 40% primární produkce mořských ekosystémů). Lesy koncentrují 50% pozemské fotosyntézy (34% pro tropické lesy a 16% pro amazonský deštný prales ), což vede média ke zneužívání antropocentrické metafory „zemských plic“ nebo „zelených plic“. Jejich čistá primární produkce (fotosynteticko-respirační bilance) je však z hlediska kyslíku nulová, zatímco oceánský fytoplankton , který tvoří pouze 1 až 2% světové rostlinné biomasy, produkuje prostřednictvím fotosyntézy 60 až 80% atmosférických kyslík, což znamená, že oceány se nazývají „modré plíce“
Díky fotosyntéze prováděné fytoplanktonem oceán ukládá CO 2rozpouští se v povrchové vrstvě a uvolňuje kyslík do vzduchu. Asi třetina CO 2vzduchu je díky fytoplanktonu absorbováno moří a oceány, tj. stejně jako všemi suchozemskými rostlinami a vodními rostlinami (poslední třetina je zodpovědná za nárůst skleníkových plynů v atmosféře).
Více než 150 vědců z 26 zemí zahájilo mezinárodní výzvu k zastavení acidifikace oceánů kvůli příjmu velkého množství CO 2, protože ohrožuje mořské ekosystémy, zejména rozpuštěním mnoha planktonních organismů s vápencovými kostry).
Plankton je zdrojem značné biomasy , ale také nekromasy, která tvoří důležitou součást určitých sedimentů ( křída je fosilní nekromasa mořského planktonu). Sedimentace planktonové nekromasy je jedním z planetárních propadů uhlíku, ale také jedním ze způsobů, které umožnily detoxikaci primitivních oceánů příliš bohatých na určité soli, zejména vápník, aby umožnily složitý život na modelech, které známe.
Tyto microfossils jsou používány ke studiu, jak plankton vyvinul v biologické rozmanitosti moří. Potvrzují důležitost vazeb mezi podnebím a planktonem a ukazují, že během velkého masového vyhynutí byl plankton také silně ovlivněn. Zejména nedávná studie, která srovnávala obsah mikrofosilií nanoplanktonu v 823 jádrech mořských sedimentů ze 17 oceánských vrtů vytvořených na severní a jižní polokouli. Bylo pozorováno, že na „ křída-terciární hranici “ (poslední velká krize vyhynutí) 93% druhů nanoplanktonu s vápnitým testem „náhle“ zmizelo, s rychlejším a masivnějším vyhynutím v této oblasti. Severní polokoule . Toto je další vodítko ve prospěch hypotézy o příčině, kterou by byl pád velkého asteroidu na Yucatánu , zejména proto, že data korelují s masivním vyhynutím druhů suchozemských rostlin v Severní Americe. V důsledku této katastrofické události zůstala rozmanitost nanoplanktonu na severní polokouli mnohem nižší asi 40 000 let a návrat na původní úroveň trval téměř 270 000 let. Jeho rozmanitost je dnes na jižní polokouli ještě větší. Během tohoto vyhynutí byl silně zasažen i fotosyntetický nanoplankton, což naznačuje, že dopad a požáry uvolnily do ovzduší a oceánu velké množství toxických kovů, které by zasáhly severní polokouli, více než jižní polovinu planety . Měď je toxická pro plankton při velmi nízkých dávkách (několik dílů na miliardu), ale pravděpodobně se také ve velkém množství uvolňuje nikl, kadmium a železo, stejně jako chrom, hliník a zejména rtuť a olovo, jejichž toxické účinky jsou téměř univerzální jsou dobře známé.
Míra fytoplanktonu přítomného na povrchu moří byla od roku 1979 ve velkém měřítku sledována satelitem . Ukazuje cyklické výkyvy, v dekadickém měřítku, a priori spojené s radiační silou . Pozorování jsou stále příliš krátká na to, aby bylo možné předpovědět dlouhodobé trendy, ale modelování a studium paleoklimatů již nyní pomáhá lépe porozumět vazbám mezi planktonem a podnebím.
V roce 2006 Michael Behrenfeld (Oregonská státní univerzita) uvádí v časopise Nature (7. prosince 2006), Jak satelitní snímky nám umožňuje odhadnout množství chlorofylu ve vodě, a že asi 60% z moří od roku 1998 do roku 1999 měli velmi nízkou úroveň planktonu aktivity, vzhledem k El Niño jev , než zotavit se La Niña poté pravidelně klesá: od roku 1999 do roku 2005 (po dobu 6 let). Z planktonových květů lze někdy pozorovat rozsáhlé (například v Baltském moři ), ale zdá se, že aktivita planktonu stabilně klesá:
oceán ztrácí - v průměru a každý rok - absorpční kapacitu 190 milionů tun (Mt) uhlíku ve srovnání s předchozím rokem. Pokud by se tento trend potvrdil v příštích letech, mohlo by dojít ke zrychlení globálního oteplování. Jedná se skutečně o 695 Mt CO 2, tj. více než celkové roční emise Francie, které nebyly - po 6 letech - absorbovány v tropických a rovníkových pásmech po poklesu aktivity planktonu.Scott Doney, rovněž v časopise Nature , uvádí, že se produktivita ve vysokých zeměpisných šířkách současně zvýšila v důsledku oteplování povrchových vod, ale aniž by byla schopna kompenzovat deficit v tropickém pásmu, přičemž nárůst produktivity byl omezené. a týkající se mnohem menšího množství vody.
Okyselení také ovlivňuje plankton. Stejně jako nadměrné využívání, jehož dopady jsou špatně pochopeny, a pravděpodobně bělení nebo smrt korálů , stejně jako abnormální eutrofizace a zákal v ústích řek a velkých mořských oblastech.
Dalšími zdroji úmrtnosti nebo výběru planktonu jsou biocidy (zejména pesticidy a prostředky proti blednutí); dokonce i při nízkých dávkách se tyto molekuly poskytované odtokem (nebo někdy deštěm) nacházejí v ústí řek a poté v moři, s účinky metabolických poruch, které způsobují některé jevy rezistence a ústup zranitelnějších planktonů, na úkor přirozené rovnováhy a nemění ekosystémy.
Oteplování je jednou z možných ohrožení, nejčastěji citovaných, před okyselením nebo znečištěním. Funguje to několika způsoby:
V Severním moři se od roku 1961 podíl horkovodního planktonu stabilně zvyšuje ve srovnání s podílem planktonu se studenou vodou. Okyselení má navíc dopad na vápnité obaly planktonu, jako jsou obaly některých protistů , měkkýšů a korýšů.
Zdá se, že k významným regresím fytoplanktonu již došlo, zejména před přibližně 55 miliony let, v období charakterizovaném zvýšením hladin skleníkových plynů (z neznámé příčiny). Mořský plankton by mohl být znovu poškozen před rokem 2050 (nebo dokonce před rokem 2030 v jižním oceánu).
Plankton se tradičně shromažďuje ze sítí nazývaných planktonové sítě. Tyto sítě se skládají z velkého kovového kruhu, ke kterému je připevněn kónický nylon nebo hedvábné plátno, které končí v kontejneru zvaném sběratel. Existuje několik modelů pláten s různými velikostmi ok. Velikost ok se vybírá podle velikosti organismů, které se mají sklízet: vždy je menší než velikost cílových organismů. Síť se spouští do vody pomocí kabelu. Délka rozvinutého kabelu vám dá vědět, v jaké maximální hloubce je síť odeslána. Když je síť tažena kabelem, voda prochází okem sítě, které propouští vodu a jakékoli organismy, které jsou menší než velikost sítě, zatímco ty větší se shromažďují v kolektoru. Vstup do sítí je obvykle opatřen malou vrtulí zvanou volucompteur, která umožňuje určit množství vody, které proniká do sítě. Jakmile je síť znovu sestavena, sběrač je demontován a její obsah je shromážděn do nádoby, aby bylo možné ji studovat.
Přesné kvantitativní studie používají vzorky lahví . Síť planktonu lze použít několika způsoby. Pokud loď stojí, lze síť vytáhnout svisle nahoru. Sbírka poté poskytne informace o vertikálním rozšíření druhů ve vodním sloupci . Pokud je loď v pohybu, bude sběr proveden vodorovně v dané hloubce a poskytne informace o rozšíření druhů v této hloubce. V tomto případě se použije síť opatřená uzavíracím systémem, aby se při vytahování sítě neznečišťovala plodina. Tyto metody sběru planktonu umožňují filtrování velkého množství vody, což umožňuje provádět studie na různých druzích vody, včetně oblastí chudých na plankton. Pro kvantitativní studium planktonu však nejsou příliš přesní. Dokonce i při použití volumetru je stále obtížné přesně odhadnout množství vody filtrované sítí a jelikož je síť tažena kabely, není snadné odebírat vzorky v hloubce, přesné a konstantní. Tato metoda sběru se proto obecně používá pro kvalitativní studium druhů, to znamená pro získání informací o přítomnosti nebo nepřítomnosti konkrétního druhu.
Existuje několik modelů lahví. Nejběžnější jsou láhve Niskin. Tyto lahve umožňují odebírat známé množství vody z přesné hloubky. Láhev je plastová láhev opatřená na každém konci dvěma ventily, které slouží jako zátky. Láhev je připojena ke kabelu a ventily jsou udržovány otevřené buď pomocí pružinového systému, nebo pomocí elastického lanka v závislosti na modelech. Slezla do vody s otevřenými oběma ventily. Délka rozvinutého kabelu umožňuje odhadnout hloubku dosaženou lahví. Když dosáhnete hloubky, kterou chcete odebrat, láhev se uzavře pomocí malého závaží zvaného posel, který sklouznete po kabelu a který uvolní dva ventily lahve. Voda a plankton, který obsahuje, se tak zachycují v uzavřené láhvi, kterou lze vyprázdnit na povrch. Novější válce používají solenoidové ventily, které lze ovládat do předem definované hloubky pomocí tlakového senzoru nebo pomocí elektrického signálu odeslaného uživatelem z povrchu. Láhev může být použita samostatně nebo spárována s jinými lahvemi k současnému vzorkování ve více hloubkách. Kovové podpěry zvané rozety umožňují připojit až 36 lahví na vzorky a spustit uzavření každé lahve v různých hloubkách. Je tedy možné vzorkovat různé vrstvy vodního sloupce a získat přesné rozdělení planktonu na vertikále.
Tyto někdy velmi složité geometrické tvary a rádi mnoho druhů planktonu fascinovaly vědci za objev mezi XVIII th a XIX th století. Jejich krásu a rozmanitost popularizoval u široké veřejnosti v roce 1904 bestseller biologa a přírodovědec designéra Ernsta Haeckela s názvem „ Umělecké formy přírody “ ( Kunstformen der Natur ). Tato kniha má velmi významný vliv na průběh nové umění z počátku XX th století, včetně umělců, jako je konstantní Roux nebo René Binet , autor monumentální brány světové výstavě v Paříži v roce 1900 .
Talíř z „ Thalamphora “ od Ernsta Haeckela (1904).
Talíř „ Phaeodaria “ ( tamtéž )
Talíř " Cyrtoidea "
Talíř " Acanthophracta "
Talíř " Phaeodaria "
Talíř " Stephoidea "
Talíř " Diatomea "
Talíř " Spumellaria "
Monumentální dveře světové výstavy v Paříži (1900), které navrhl René Binet a byly otevřeně inspirovány Haeckelovými kresbami .