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Fitoplancton

Che cos'è il fitoplancton?

Il fitoplancton (dai termini greci “phyto”, che significa pianta, e “plankton”, che si può tradurre come vagare, andare alla deriva) è l’insieme di microrganismi fotosintetici che vivono in tutti gli ambienti acquatici, sia di acqua dolce, sia di acqua salata, costituendone il 95% della biomassa. Insieme allo zooplancton forma il plancton.

I microrganismi che compongono il fitoplancton sono principalmente cianobatteri e alghe unicellulari che vivono negli strati superficiali degli oceani, entro i primi 100 metri di profondità, dove possono captare la luce solare.
Trattandosi di organismi autotrofi, svolgono un ruolo fondamentale nel ciclo del carbonio e nel rilascio di ossigeno nell’atmosfera, con conseguente impatto sul clima della Terra.

Nelle ere geologiche passate la miriade di organismi del fitoplancton, depositatisi sul fondo degli oceani, seppelliti e compressi, hanno dato origine a molte delle fonti di petrolio di cui si dispone oggi. Il fitoplancton influenza anche il sapore, il colore e l’odore delle acque.

Organismi che compongono il fitoplancton

Illustrazione che mostra la varietà di organismi che compongono il fitoplancton.

Fattori principali che influenzano la crescita del fitoplancton

Il fitoplancton è alla base della catena alimentare, fornendo cibo direttamente o indirettamente a tutti gli animali acquatici e non solo. Animali che si nutrono direttamente di fitoplancton sono crostacei, molluschi, meduse, squali, delfini e diverse specie di pesci.

Grazie alla disponibilità di luce, anidride carbonica e altri nutrienti inorganici, come fosfati, nitrati, solfuri, silicati, calcio, i microrganismi del fitoplancton sono in grado di sintetizzare carboidrati, lipidi e proteine. Il fitoplancton necessità anche di tracce di ferro, la cui carenza ne impedisce la crescita in alcune aree dell’oceano; alcuni organismi sono in grado di fissare l’azoto, pertanto possono crescere in aree povere di nitrati.

Altri fattori che influenzano la crescita del fitoplancton sono la temperatura, la salinità e la profondità delle acque, le correnti e la ventosità e la presenza di predatori.

Se le condizioni sono ottimali, il fitoplancton può andare incontro a fasi di intensa proliferazione che vengono chiamate “esplosioni” o “fioriture”, visibili dai satelliti in orbita attorno alla Terra. Esse possono durare anche diverse settimane, anche se la vita dei singoli organismi è di pochi giorni.

Le fioriture algali non destano in genere preoccupazioni ma, talvolta, possono creare delle zone morte, a causa della carenza di ossigeno provocata dai processi di decomposizione messi in atto dai batteri negli strati più profondi degli oceani sugli organismi morti del fitoplancton.

Esplosione di fitoplancton

Immagine scattata da un satellite della NASA nel giugno del 2013 che mostra attorno alla penisola Kamchatka, in Russia, un’esplosione di fitoplancton, favorita dall’aumento di temperatura nel periodo primavera-estate e dalla disponibilità di ferro, di cui le acque del mare di Ochotsk e dell’Oceano Pacifico, che circondano la penisola, sono particolarmente ricche grazie alla grande quantità di vulcani attivi presenti.

I principali gruppi sistematici del fitoplancton

I microrganismi del fitoplancton appartengono a diversi gruppi sistematici, ma sono tutti accomunati dal possedere nelle loro cellule molecole di clorofilla e di altri pigmenti accessori in grado di captare la luce solare e di trasformarla in energia chimica mediante il processo di fotosintesi clorofilliana.

Come è noto, la fotosintesi si svolge direttamente nel citoplasma negli organismi procariotici e le molecole di clorofilla sono inserite in ripiegamenti della membrana plasmatica, mentre negli organismi eucariotici questo processo si svolge nei cloroplasti.

I principali gruppi a cui appartengono i microrganismi del fitoplancton sono cianobatteri, alghe verdi, diatomee, dinoflagellati e coccolitoforidi. Nel complesso, le specie di organismi del fitoplancton ammontano a 10.000-20.000.

Fitoplancton

Il fitoplancton è un insieme di microrganismi che rientrano in due principali gruppi, quello dei cianobatteri e quello dei protisti fotoautotrofi, noti anche come alghe unicellulari, che include diatomee, dinoflagellati, coccolitoforidi e alghe verdi.

Caratteristiche principali dei microrganismi del fitoplancton

I cianobatteri o alghe verdi – azzurre sono organismi procariotici e rappresentano la componente più abbondante del fitoplancton delle acque dolci, Inoltre, sono gli unici organismi noti in grado di fissare sia il diossido di carbonio sia l’azoto.

Le diatomee prevalgono nelle acque salate e sono responsabili della fissazione di circa il 20% del diossido di carbonio, una quantità superiore a quella fissata da tutte le foreste equatoriali.

Le cellule delle diatomee sono circondate da un guscio di silicati, in parte idratati, composizione che può essere paragonata al vetro.

I dinoflagellati sono i principali produttori primari degli oceani, secondi solo alle diatomee. Molte specie di dinoflagellati sono responsabili della maggior parte delle esplosioni algali note come maree rosse che possono causare la morte di numerosi pesci e molluschi, per fenomeni di soffocamento dovuti alla carenza di ossigeno o per la produzione di alcune tossine. Appartengono ai dinoflagellati anche le zooxantelle, che instaurano relazioni di simbiosi con i coralli.

I coccolitoforidi sono caratterizzati da cellule delimitate da un guscio calcareo la cui deposizione nelle epoche passate sul fondo degli oceani e dei mari alla morte di questi organismi ha dato luogo alla formazione di molte delle rocce calcaree distribuite nel mondo, come quelle della Gran Bretagna. I coccolitoforidi sono ritenuti tuttora dagli scienziati i principali produttori di calcare negli oceani.

Marea rossa

Una “marea rossa” nel mare della California. Le maree rosse sono fioriture algali dovute principalmente a specie di dinoflagellati. Questo fenomeno si verifica in tutto il mondo, principalmente in primavera e autunno. Le colorazioni assunte sono variabili, dal giallo al marrone al rosso e al porpora.

Importanza globale del fitoplancton

Il fitoplancton gioca un ruolo di fondamentale importanza nella composizione di mari e oceani. Un aspetto che emerso intorno agli anni ’60 del secolo scorso è che il rapporto tra atomi di azoto e fosforo, circa 16:1, è identico tanto negli organismi del fitoplancton quanto nei mari nel loro complesso. In merito a questi dati alcuni scienziati proposero il concetto secondo cui il fitoplancton “non solo riflette la composizione chimica degli oceani ma anche la creano”.

Cruciale è, inoltre, l’impatto del fitoplancton sul ciclo del carbonio.
Sebbene gli organismi del fitoplancton costituiscano nel complesso solo l’1% della biomassa fotosintetica sulla Terra, quasi metà del diossido di carbonio presente nell’atmosfera è fissata in composti organici mediante i processi fotosintetici messi in atto dalla miriade di microrganismi del fitoplancton.

Alla morte di questi organismi, parte del carbonio rimane intrappolato negli strati più profondi degli oceani, dove i microrganismi del fitoplancton si depositano o vengono decomposti dai batteri, in parte viaggia lungo la catena alimentare a partire dagli animali che si nutrono di fitoplancton e in parte torna nell’atmosfera.

Ciclo del carbonio tra atmosfera e oceano e mari

Il ciclo del carbonio tra atmosfera e oceano e mari in cui è coinvolto il fitoplancton.

Il fitoplancton e il riscaldamento globale

Il diossido di carbonio è il principale gas serra dell’atmosfera, pertanto fluttuazioni nel numero di organismi del fitoplancton hanno importanti ripercussioni sui livelli di CO2 nell’atmosfera e conseguentemente sul clima.
Gli aumentati livelli di diossido di carbonio nell’atmosfera negli ultimi decenni lascerebbero pensare a una maggiore proliferazione degli organismi del fitoplancton e quindi a una maggiore attività fotosintetica.

Tuttavia, recenti studi hanno dimostrato come la proliferazione del fitoplancton è, invece, limitata dal riscaldamento globale e conseguentemente del riscaldamento delle acque superficiali, che inficia il rimescolamento e la disponibilità di nutrienti in superficie.

In merito a questa importante interconnessione tra fitoplancton e condizioni climatiche, molti scienziati sono attivamente coinvolti in progetti di ricerca volti a trovare una soluzione al riscaldamento globale, migliorando le condizioni di sopravvivenza del fitoplancton.

Distribuzione della biodiversità del fitoplancton

Il fitoplancton è presente in tutti gli oceani e mari ma la relativa quantità e la biodiversità non sono distribuite uniformemente.

Secondo un recente studio, la maggiore biodiversità si osserva nei mari tropicali, con picchi intorno all’arcipelago Indiano-Australiano, nell’Oceano Pacifico equatoriale e nell’Oceano Indiano. La biodiversità decresce sensibilmente tra i 30 e i 55 gradi di latitudine per aumentare nuovamente in prossimità dei poli.
Alle medie latitudini, oltre alla minore biodiversità, si osservano anche maggiori fluttuazioni nel numero di individui nel corso delle stagioni.

La maggiore ricchezza di fitoplancton nelle acque tropicali e in quelle polari sarebbe dovuta a correnti e turbolenze meno frequenti e intense, a differenza di quanto accade alle medie latitudini.

Distribuzione del fitoplancton

Dalla concentrazione di clorofilla nei mari (massima nelle zone indicate in giallo) si può tracciare un quadro della distribuzione del fitoplancton, che prevale alle alte altitudini e nelle zone tropicali, soprattutto lungo le coste. Le aree in blu sono povere di fitoplancton.

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