Alge de gheață

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Alge de gheață de mare

Algele de gheață sunt toate diferitele tipuri de comunități de alge găsite în gheața maritimă sau terestră. În gheața de mare din regiunile polare ale oceanelor, comunitățile de alge de gheață joacă un rol important în producția primară . Momentul înfloririi algelor este deosebit de important pentru menținerea nivelurilor trofice mai ridicate în perioadele anului, când lumina este scăzută și există încă acoperire de gheață. Comunitățile de alge de gheață marină sunt concentrate în cea mai mare parte în stratul inferior al gheții, dar pot fi găsite și în saramură în gheață, în iazurile de topire și la suprafață.

Deoarece algele de gheață terestre se găsesc în sistemele de apă dulce, compoziția speciilor diferă foarte mult de cea a algelor de gheață marine. Aceste comunități sunt semnificative prin faptul că schimbă adesea culoarea ghețarilor și a plăcilor de gheață, afectând albedo - ul de gheață în sine.

Alge marine în gheață

Adaptarea la mediul de gheață marină

Geantă de saramură plină de alge penale

Viața microorganismelor din mare este extrem de diversă. [1] [2] [3] Specia dominantă variază în funcție de locație, tipul de gheață și iradiere . În general, Bacillariophyceae precum Nitschia frigida (în Arctica) [4] și Fragilariopsis (în Antarctica) [5] tind să domine. Melosira arctica , care formează filamente de până la un metru lungime, atașată la fundul gheții, este, de asemenea, răspândită în Arctica și este o sursă importantă de hrană pentru speciile marine. [5] Comunitățile de alge de gheață de mare se găsesc în toată gheața de mare. Algele își fac loc în gheața de mare din apa oceanului în timpul formării de gheață frazilă , prima etapă a proceselor de formare a gheții de mare, când cristalele de gheață nou formate se ridică la suprafață, purtând microalge, protiste și bacterii . Algele pot fi găsite în saramură care se formează atunci când apa de mare îngheață și creează o matrice de vene mici și pori care conțin saramură concentrată și bule de aer. [6] Comunitățile marine de alge de gheață pot prospera și pe suprafața gheții, pe suprafața unui iaz de topire și în straturi unde s-a produs dinamica stratului de gheață. În iazurile topite, tipurile de alge dominante pot varia în funcție de salinitatea iazului, cu concentrații mai mari de diatomee găsite în iazurile topite cu salinitate mai mare. [7] Datorită adaptării lor la condiții de lumină slabă, prezența algelor de gheață (în special, poziția verticală în buzunarul de gheață) este limitată în principal de disponibilitatea nutrienților. Dacă cele mai mari concentrații se găsesc la baza gheții, acest lucru se datorează faptului că porozitatea acelei gheață permite infiltrarea nutrienților din apa de mare. [8]

Pentru a supraviețui în mediul dur al mării înghețate, organismele trebuie să poată rezista variațiilor extreme de salinitate, temperatură și radiații solare. Algele care trăiesc în saramură pot secreta osmoliți , cum ar fi propionatul de dimetilsulfoniu (DMSP), care le permite să supraviețuiască salinităților ridicate după formarea gheții în timpul iernii, precum și salinității scăzute atunci când apa de topire relativ rece irigă canalele primăvara și vara.

Zăpada la suprafață reduce disponibilitatea luminii în zone specifice și, prin urmare, capacitatea de creștere a algelor

Unele specii de alge de gheață marine secretă proteine ​​care leagă gheața (IBP), cum ar fi substanța polimerică extracelulară gelatinoasă (EPS) pentru a proteja membranele celulare de daunele cauzate de creșterea cristalelor de gheață și ciclurile de îngheț-dezgheț. [9] EPS modifică microstructura gheții și creează un habitat suplimentar pentru viitoarele înfloriri. Algele care locuiesc la suprafață produc pigmenți speciali pentru a preveni deteriorarea radiațiilor ultraviolete . Concentrații mai mari de pigmenți de xantofilă acționează ca o protecție solară care protejează algele de gheață de fotodeteriorare atunci când sunt expuse la niveluri nocive de radiații ultraviolete în timpul tranziției de la gheață la coloana de apă în timpul primăverii. [2] Unele studii arată că algele care cresc sub grosimi mari de gheață prezintă unele dintre cele mai extreme valori observate pentru adaptarea la condiții de lumină slabă. Eficiența extremă a utilizării luminii permite algelor de gheață de mare să acumuleze rapid biomasă atunci când condițiile de lumină se îmbunătățesc la începutul primăverii. [6]

Rol în ecosistem

Algele de gheață joacă un rol vital în producția primară și joacă un rol de bază în sistemul polar de alimentare prin transformarea dioxidului de carbon și a nutrienților anorganici în oxigen și materie organică, prin fotosinteză , atât în ​​oceanele superioare arctice, cât și în cele antarctice. În Arctica, estimările contribuției algelor de gheață marină la producția primară totală variază între 3-25%, până la 50-57% în regiunile arctice înalte. [10] [11] Algele de gheață de mare acumulează rapid biomasă, adesea la baza gheții de mare și cresc pentru a forma covoare de alge care sunt consumate de amfipode cum ar fi krilul și copepodele . Aceste organisme sunt consumate în cele din urmă de pești , balene , pinguini și delfini . [6] Când comunitățile de alge de gheață marină se desprind de gheața de mare, acestea sunt consumate de erbivore pelagice, cum ar fi zooplanctonul, pe măsură ce se scufundă în coloana de apă și de nevertebratele din zona bentonică pe măsură ce se așează pe fundul mării. [2] Algele de gheață marine, ca hrană, sunt bogate în acizi grași polinesaturați și alți acizi grași esențiali și sunt producătorii exclusivi ai unor acizi grași omega-3 importanți pentru producerea ouălor copepod , pentru eclozare și creșterea zooplanctonului. [2] [12]

Suprafața inferioară a pachetului de gheață de culoare verde din Antarctica - krilul din Antarctica zgârie alge de gheață

Variații temporale

Momentul algelor de gheață marine are un impact semnificativ asupra întregului ecosistem . Începutul înfloririi este controlat în principal de revenirea soarelui în primăvară (adică unghiul solar). Din acest motiv, înflorirea algelor de gheață apare de obicei înainte de înflorirea pelagică a fitoplanctonului , care necesită un nivel mai ridicat de lumină și apă mai caldă. [12] La începutul sezonului, înainte de topirea gheții, algele de gheață de mare sunt o sursă importantă de hrană pentru un nivel trofic mai ridicat . [12] Cu toate acestea, procentul total cu care algele de gheață marine contribuie la producția primară a unui ecosistem dat depinde în mare măsură de întinderea stratului de gheață. Grosimea zăpezii pe gheața de mare afectează, de asemenea, momentul și dimensiunea înfloririi algelor de gheață, modificând transmisia luminii. [13] Această sensibilitate la stratul de gheață și zăpadă are potențialul de a provoca o dezaliniere între prădători și hrana lor și algele marine din ecosistem. Această așa-numită potrivire / nepotrivire a fost aplicată la o varietate de sisteme. [14] Au fost observate exemple în relația dintre speciile de zooplancton , care se bazează pe alge de gheață marină și fitoplancton pentru hrana codului tânăr din Alaska în Marea Bering . [15]

Implicații asupra schimbărilor climatice

Schimbările climatice și încălzirea din regiunile arctice și antarctice au potențialul de a modifica semnificativ funcționarea ecosistemelor. Scăderea stratului de gheață în regiunile polare este de așteptat să reducă proporția relativă a producției de alge de gheață marină la procentaje semnificative din producția primară anuală. [16] [17] Subțierea gheții permite o producție mai mare la începutul sezonului, dar topirea timpurie a gheții scurtează lungimea sezonului de creștere a algelor de gheață de mare. Această dizolvare contribuie, de asemenea, la stratificarea coloanei de apă, care modifică disponibilitatea substanțelor nutritive pentru creșterea algelor prin scăderea adâncimii stratului de suprafață mixt și inhibarea revărsării substanțelor nutritive din apele adânci. Acest lucru este de așteptat să provoace o schimbare generală către producția de fitoplancton pelagic. [17] Deoarece algele de gheață marină sunt adesea la baza lanțului trofic, aceste modificări au implicații pentru speciile cu niveluri trofice superioare. [10] Ciclurile de reproducere și de migrație ale multor consumatori polari primari sunt sincronizate cu înflorirea algelor de gheață marină, ceea ce înseamnă că o modificare a momentului sau localizării producției primare ar putea schimba distribuția populațiilor de pradă necesare pentru speciile importante primare.

Producția de DMSP de către algele marine de gheață joacă, de asemenea, un rol important în ciclul carbonului . DMSP este oxidat de alt plancton în sulfură de dimetil (DMS), un compus care este legat de formarea norilor . Deoarece norii au un impact asupra precipitațiilor și asupra cantității de radiație solară reflectată în spațiu ( albedo ), acest proces ar putea crea o buclă de feedback pozitivă. [18] Acoperirea cu nori ar crește insolația reflectată înapoi în spațiu din atmosferă , contribuind potențial la răcirea planetei și la crearea mai multor habitate polare pentru algele de gheață marine. Din 1987, cercetările au sugerat că o dublare a miezurilor de condensare , dintre care DMS este un tip, ar fi necesară pentru a contracara încălzirea datorită concentrației crescute de dioxid de carbon. [19]

Algele de gheață ca trasor pentru paleoclimat

Gheața de mare joacă un rol important în climatul global. [20] Observațiile prin satelit pentru măsurarea gheții marine datează doar de la sfârșitul anilor 1970, iar înregistrările observaționale pe termen lung sunt sporadice și de fiabilitate incertă. [21] În timp ce paleoclimatologia gheții terestre poate fi măsurată direct prin forarea miezului , modelele istorice de gheață marină trebuie să se bazeze pe deducții și interpretări. Organismele care locuiesc pe gheața de mare se rup în cele din urmă și cad prin coloana de apă, în special pe măsură ce gheața de mare se topește. O porțiune din materialul care ajunge pe fundul mării este îngropată înainte de a fi consumată și apoi este depozitată în sediment .

Există numeroase organisme a căror valoare este utilizată ca indicator al prezenței gheții marine, inclusiv specii particulare de diatomee, chisturi dinoflagelate , ostracode și foraminifere . Variația izotopilor de carbon și oxigen dintr-un miez de sedimente poate fi, de asemenea, utilizată pentru a face inferențe despre întinderea gheții marine. Fiecare indicator are avantaje și dezavantaje, de exemplu unele specii de diatomee găsite exclusiv în gheața de mare sunt foarte abundente în sedimente, cu toate acestea, eficiența conservării poate varia. [22]

Alge de gheață de pe uscat

Algele se găsesc și pe plăcile de gheață terestre și în ghețari . Speciile găsite în aceste habitate sunt diferite de cele asociate cu gheața de mare, deoarece sistemul este de apă dulce. Chiar și în cadrul acestor habitate există o mare varietate de tipuri de habitate și ansambluri de alge. De exemplu, comunitățile criozacee se găsesc în mod specific pe suprafața ghețarilor unde zăpada se topește periodic pe tot parcursul zilei. [23] Pe ploile de gheață și zăpada tare, algele din gheața Pământului colorează adesea gheața datorită pigmenților accesori, cunoscuți popular ca „ zăpadă roșie ”.

Implicații pentru schimbările climatice

Cercetări recente, cunoscute sub numele de proiectul Black and Bloom , au arătat impactul algelor de gheață asupra ratei de topire a plăcilor de gheață. Datorită culorilor închise ale algelor, absorbția soarelui de către gheață este amplificată, ducând la o creștere a ratei de topire. [24] Scopul proiectului Black and Bloom este de a determina cât de multe alge contribuie la întunecarea gheții.

Notă

  1. ^ S Rysgaard, M Kühl, RN Glud și J Würgler Hansen, Biomasă, producție și peticitate orizontală a algelor de gheață de mare într-un fiord înalt arctic (Young Sound, NE Groenlanda) , în Marine Ecology Progress Series , vol. 223, 2001, pp. 15-26, DOI : 10.3354 / meps223015 .
  2. ^ a b c d ( EN ) Kevin R. Arrigo, Zachary W. Brown și Matthew M. Mills, Biomasă algală de gheață de mare și fiziologie în Marea Amundsen, Antarctica , în Elem Sci Anth , vol. 2, 15 iulie 2014, p. 000028, DOI : 10.12952 / journal.elementa.000028 , ISSN 2325-1026 ( WC · ACNP ) ( depus la 16 martie 2017).
  3. ^ (EN) Michel Poulin, Niels Daugbjerg, Rolf Gradinger, Ludmila Ilyash, Tatiana Ratkova and Cecilie von Quillfeldt, The pan-Arctic biodiversity of marine pelagic and sea-ice unicellular eucaryotes: a first-attempt assessment , on Marine Biodiversity, vol. 41, nr. 1, 1 martie 2011, pp. 13-28, DOI : 10.1007 / s12526-010-0058-8 , ISSN 1867-1616 ( WC ACNP ) .
  4. ^ (EN) M Rozanska, Gosselin M, M Poulin, JM Wiktor și C Michel, Influența factorilor de mediu asupra dezvoltării comunităților protiste de gheață de fund în timpul tranziției iarnă-primăvară , în Marine Ecology Progress Series, vol. 386, 2 iulie 2009, pp. 43-59, DOI : 10.3354 / meps08092 , ISSN 0171-8630 ( WC ACNP ) ( arhivat 17 martie 2017) .
  5. ^ a b Martin Vancoppenolle, Klaus M. Meiners, Christine Michel, Laurent Bopp, Frédéric Brabant, Gauthier Carnat, Bruno Delille, Delphine Lannuzel și Gurvan Madec, Rolul gheții de mare în ciclurile biogeochimice globale: vederi și provocări emergente , în Quaternary Science Reviews , Gheața de mare în sistemul paleoclimat: provocarea reconstituirii gheții de mare din procuri, vol. 79, 1 noiembrie 2013, pp. 207-230, DOI :10.1016 / j.quascirev.2013.04.011 .
  6. ^ a b c ( EN ) Thomas Mock și Karen Junge, Algae and Cyanobacteria in Extreme Environments , editat de Dr. Joseph Seckbach, Cellular Origin, Life in Extreme Habitats and Astrobiology, Springer Netherlands, 1 ianuarie 2007, pp. 343-364, DOI : 10.1007 / 978-1-4020-6112-7_18 , ISBN 978-1-4020-6111-0 .
  7. ^ (EN) Sang H. Lee, Dean A. Stockwell, Hyoung-Min Joo, Young Baek Son, Chang-Keun Kang și E. Terry Whitledge, producția de fitoplancton din iazuri de topire pe gheața marină arctică , în Journal of Geophysical Research: Oceanele , vol. 117, C4, 1 aprilie 2012, pp. C04030, DOI : 10.1029 / 2011JC007717 , ISSN 2156-2202 ( WC ACNP ) ( arhivat 17 martie 2017) .
  8. ^ Thomas, David N. (David Neville), 1962-, Sea ice , ISBN 978-1-118-77838-8 ,OCLC 960106363 .
  9. ^ (EN) Christopher Krembs, Hajo Eicken și Jody W. Deming, Alterarea exopolimerică a proprietăților fizice ale gheții marine și implicațiile pentru habitabilitatea gheții și biogeochimia într-o Arctică mai caldă , în Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 108, nr. 9, 1 martie 2011, pp. 3653-3658, DOI : 10.1073 / pnas.1100701108 , ISSN 0027-8424 ( WC ACNP ) , PMC 3048104 , PMID 21368216 ( arhivat 28 decembrie 2015) .
  10. ^ a b ( EN ) Doreen Kohlbach, Martin Graeve, Benjamin A. Lange, Carmen David, Ilka Peeken și Hauke ​​Flores, Importanța carbonului produs de alge de gheață în ecosistemul central al Oceanului Arctic: relațiile rețelei alimentare dezvăluite de lipide și analize stabile de izotopi , în Limnologie și Oceanografie , vol. 61, nr. 6, 1 noiembrie 2016, pp. 2027-2044, DOI : 10.1002 / lno.10351 , ISSN 1939-5590 ( WC ACNP ) ( arhivat 15 martie 2017) .
  11. ^ (EN) Michel Gosselin, Maurice Levasseur, Patricia A. Wheeler, A. Horner Rita și Beatrice C. Booth, Noi măsurători ale producției de fitoplancton și algă de gheață în Oceanul Arctic , Partea II a cercetărilor în adâncime: Studii topice în oceanografie, vol. . 44, nr. 8, 1997, pp. 1623-1644, DOI : 10.1016 / s0967-0645 (97) 00054-4 .
  12. ^ a b c E. Leu, JE Søreide, DO Hessen, S. Falk-Petersen și J. Berge, Consecințele schimbării învelișului de gheață de mare pentru producătorii primari și secundari din mările europene ale raftului arctic: calendarul, cantitatea și calitatea , în progres în oceanografie , ecosistemele marine arctice într-o eră a schimbărilor climatice rapide, vol. 90, 1–4, 1 iulie 2011, pp. 18-32, DOI : 10.1016 / j.pocean.2011.02.004 .
  13. ^ CJ Mundy, DG Barber și C. Michel, Variabilitatea zăpezii și a gheții proprietăți termice, fizice și optice relevante pentru biomasa algelor de gheață de mare în primăvară , în Journal of Marine Systems , vol. 58, 3-4, 1 decembrie 2005, pp. 107-120, DOI : 10.1016 / j.jmarsys.2005.07.003 .
  14. ^ D Cushing, producția de plancton și puterea clasei de an la populațiile de pești: o actualizare a ipotezei meciului / nepotrivirii , în Advances in Marine Biology , vol. 26, 1990, pp. 249-294.
  15. ^ Elizabeth Calvert Siddon, Trond Kristiansen, Franz J. Mueter, Kirstin K. Holsman, Ron A. Heintz și Edward V. Farley, Spatial Match-Mismatch between Juvenile Fish and Prey oferă un mecanism pentru recrutarea variabilității în condițiile climatice contrastante din est Marea Bering , în PLOS One , vol. 8, nr. 12, 31 decembrie 2013, pp. e84526, DOI : 10.1371 / journal.pone.0084526 , ISSN 1932-6203 ( WC ACNP ) , PMC 3877275 , PMID 24391963 ( arhivat 15 martie 2017) .
  16. ^ IPCC, 2007: Schimbările climatice 2007: Raport de sinteză. Contribuția grupurilor de lucru I, II și III la al patrulea raport de evaluare al grupului interguvernamental privind schimbările climatice [Core Writing Team, Pachauri, RK și Reisinger, A. (eds.)]. IPCC, Geneva, Elveția, 104 pp.
  17. ^ A b (EN) Diane Lavoie, Kenneth L. Denman și Robie W. Macdonald, Efectele schimbărilor climatice viitoare asupra productivității primare și a fluxurilor de export în Marea Beaufort , în Journal of Geophysical Research: Oceans, vol. 115, C4, 1 aprilie 2010, pp. C04018, DOI : 10.1029 / 2009JC005493 , ISSN 2156-2202 ( WC ACNP ) ( arhivat 15 martie 2017) .
  18. ^ Stefan Sievert, Ronald Kiene și Heide Schulz-Vogt, The Sulfur Cycle , în Oceanografie , vol. 20, nr. 2, 2007, pp. 117-123, DOI : 10.5670 / oceanog . 2007.55 .
  19. ^ (EN) Robert J. Charlson, James E. Lovelock, Meinrat O. Andreae și Stephen G. Warren, Fitoplancton oceanic, sulf atmosferic, albedo de nori și climă (PDF) și în Nature, vol. 326, nr. 6114, 22 aprilie 1987, pp. 655-661, DOI : 10.1038 / 326655a0 , ISSN 0028-0836 ( WC ACNP ) .
  20. ^ Totul despre gheața de mare | National Snow and Ice Data Center , la nsidc.org . Adus la 8 martie 2017 ( arhivat la 20 martie 2017) .
  21. ^ (EN) Jochen Halfar, Walter H. Adey, Andreas Konz, Steffen Hetzinger, Evan Edinger și William W. Fitzhugh, Declinul gheții marine arctice arhivat de înregistrări de rezoluție anuală multicenturale din procurarea algelor coraline crustos , în Proceedings of the National Academy de Științe , vol. 110, nr. 49, 3 decembrie 2013, pp. 19737-19741, DOI : 10.1073 / pnas.1313775110 , ISSN 0027-8424 ( WC ACNP ) , PMC 3856805 , PMID 24248344 ( arhivat 30 ianuarie 2014) .
  22. ^ Anne de Vernal, Rainer Gersonde, Hugues Goosse, Marit-Solveig Seidenkrantz și Eric W. Wolff, Sea ice in the paleoclimate system: the challenge of reconstructing sea ice from proxies - o introducere , în Quaternary Science Reviews , Sea Ice in the Paleoclimate System: provocarea reconstituirii gheții marine din proxies, vol. 79, 1 noiembrie 2013, pp. 1-8, DOI :10.1016 / j.quascirev.2013.08.009 .
  23. ^ (EN) Jiří Komárek și Linda Nedbalová, Algae and Cyanobacteria in Extreme Environments , editat de Dr. Joseph Seckbach, Cellular Origin, Life in Extreme Habitats and Astrobiology, Springer Olanda, 1 ianuarie 2007, pp. 321-342, DOI : 10.1007 / 978-1-4020-6112-7_17 , ISBN 978-1-4020-6111-0 .
  24. ^ (EN) Alexandra Witze, Algele se topesc învelișul de gheață din Groenlanda , în Nature, vol. 535, nr. 7612, 21 iulie 2016, pp. 336-336, DOI : 10.1038 / nature.2016.20265 ( arhivat la 15 martie 2017) .

linkuri externe

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Ice_Algae&oldid=121933168 ”