Fitoplankton (starogrčki φυτόν - phyton = biljka + πλαγκτός - planktos = lutalica, skitnica) su autotrofne (samohrane) omponente planktonske zajednice i ključni organizmi okeanskih, morskih i slatkovodnih bazena u vodenim ekosistemima. Većina fitoplanktona je premala da bi se mogla pojedinačno vidjeti golim okom. Međutim, ako su prisutni u dovoljno velikom broju, neki tipovi mogu se primijetiti kao obojene mrlje na vodenoj površini zbog prisustva hlorofila u ćelijama i pratećih pigmenata (poput fikobiliproteina ili ksantofila) kod nekih vrsta. Otprilike 1% globalne biomase nastaje djelovanjem fitoplanktona.
Tipovi Fitoplankton je izuzetno raznolik, varira od bakterija sa fotosintezom (cijanobakterije), do diatomeja sličnih biljkama, oklopljenih kokolitofora.Lindsey, R., Scott, M. and Simmon, R. (2010) "What are phytoplankton". NASA Earth Observatory. left|thumb|720px| Cijanobakterije Diatomeje Dinoflagelate Zelene alge Kokolitofore
Ekologija 200px|thumb|Fitoplankton se javlja u mnogo oblika i veličina 200px|thumb|Fitoplankton je osnova okeanskih lanace ishrane. 200px|thumb|Kada se dvije struje sudaraju (ovdje struje Oyashio i Kuroshio) stvaraju vrtloge. Fitoplankton se koncentrira duž granica vrtloga, prateći kretanje vode. 200px|thumb|Cvjetanje algi na jugozapadu Engleske.
Ugljik Fitoplankton uključuje fotosintske mikroskopske biotske organizme koji nastanjuju gornji osunčani sloj gotovo svih okeana i masa slatke vode na Zemlji. Oni su agensi za "primarnu proizvodnju", stvaranje organskih spojeva iz ugljik-dioksida, rastvorenog u vodi, procesa koji održava vodenu prehrambenu mrežu.
Fitoplankton dobija energiju] kroz proces potosinteze i stoga mora živjeti u dobro osvijetljenom površinskom sloju (nazvanom eufotična zona) okeana, mora, jezera ili drugih vodnih masa. Fitoplankton obavlja otprilike polovinu svih fotosintetskh aktivnost na Zemlji."NASA Satellite Detects Red Glow to Map Global Ocean Plant Health" NASA, 28 May 2009. Njegova kumulativna fiksacija energije u ugljikovim spojevima (primarna proizvodnja) osnova je za veliku većinu okeana, a također i za mreže ishrane mnogih slatkih voda (hemosinteza je značajan izuzetak).
Dok su skoro sve fitoplanktonske vrste obligatni fotoautotrofi, postoje neke koje su miksotrofne i druge, nepigmentirane vrste koje su zapravo heterotrofne (potonji se često posmatraju kao zooplankton). Od njih su najpoznatiji dinoflagelatni, rodovi poput Noctiluca i Dinophysis, koji dobijaju organski ugljik gutanjem drugih organizama ili detritusnog materijala.
Minerali Fitoplankton presudno ovisi o mineralima. To su prvenstveno makronutrijenti kao što su nitrati, fosfati ili silicijeva kiselina, čija raspoloživost upravlja ravnotežom između tzv. biološke pumpe i uzlazne struje dubokih voda bogatih hranjivim tvarima. Sastav hranjivih sastojaka fitoplanktona pokreće i Redfieldfieldov odnos makronutrijenata općenito dostupan u površinskim okeanima.
U Svjetskoim okeanima, kao što je Južni okean, fitoplankton je također ograničen nedostatkom mikronutrijenata gvožđa. To je dovelo do toga da su neki naučnici zagovarali gnojenje gvožđem kao sredstvo za suzbijanje antropogenih nakupljanja ugljik-dioksida (CO2) u atmosferi. Eksperimenti velikih razmjera dodali su gvožđe (obično poput soli kao što je gvožđe-sulfat) u okeane da bi se potaknuo rast fitoplanktona i izvukao atmosferski CO2 u okean. Međutim, kontroverze oko manipulacije ekosistemom i djelotvornost gnojidbe gvožđem usporile su takve eksperimente.
B vitamini Za preživljavanje, fitoplankton ovisi o vitaminima B skupine. Utvrđeno je da područja u okeanu koja imaju glavni nedostatak nekih vitamina B skupine, imaju manje i fitoplanktona.
Temperatura Učinci antropogenog zagrijavanja na globalnu populaciju fitoplanktona područje je aktivnih istraživanja. Očekuje se da će promjena u vertikalnom raslojavanju vodenog stupca, brzina temperaturno ovisnih bioloških reakcija i atmosferska opskrba hranjivim tvarima imati važan utjecaj na buduću produktivnost fitoplanktona.
pH Uticaji antropogenog zakiseljavanja okeana na rast fitoplanktona i strukturu zajednice također su dobili značajnu pozornost. Fitoplankton, kao što je kokolitoforni, ima ćelijske zidove od kalcij-karbonata koji su osjetljivi na zakiseljavanje. Dokazi sugeriraju da se, zbog njihovog kratkog generacijskog vremena, neki fitoplankton može prilagoditi promjenama pH uzrokovanim povećanim ugljik-dioksidom u kratkim vremenskim razmjerima (mjesecima do godinama).
Mreža ishrane Fitoplankton je osnova vodene mreže ishrane, pružajući bitnu ekološku funkciju za cijeli žicvot u vodi. U budućim uvjetima antropogenog zagrijavanja i zakiseljavanja okeana, promjene u smrtnosti fitoplanktona mogu biti značajne. Jedan od mnogih lanaca hrane u okeanu –značajan zbog malog broja veza – je onaj u slijedu fitoplanktona koji održavaju krili (rak sličan sićušnim kozicama), a kojima se hrane kitovi.
Strukturna i funkcionalna raznolikost Pojam fitoplankton obuhvata sve fotoautotrofne mikroorganizme u vodenim prehrambenim mrežama. Međutim, za razliku od zemaljskih biocenoza, gdje je većina autotrofnih biljaka, fitoplankton je raznolika skupina, koja uključuje protiste eukariote, te I eubakterije i arheobakterije i prokariote. Postoji oko 5.000 poznatih vrsta morskog fitoplanktona. Kako je takva raznolikost evoluirala unatoč oskudnim resursima (ograničavajući diferencijacijuekoloških niša) nejasno je.
U pogledu brojnosti, najvažnije skupine fitoplanktona uključuju diatomeje, cijanobakterije i dinoflagelate, iako su zastupljene i mnoge druge skupine algi. Jedna skupina, kokolitoforida, odgovorna je (dijelom) za oslobađanje značajnih količina dimetil-sulfida (DMS) u atmosferu. DMS se oksidira stvarajući sulfat koji, u područjima niske koncentracije čestica aerosola mogu doprinijeti količini jezgara kondenzacije oblaka, uglavnom dovodeći do povećanog oblačnog pokrivača i oblaka albedo prema takozvanoj hipotezi CLAW. Različite vrste fitoplanktona osnova su različitih trofičkih razine unutar različitih ekosistema. U oligotrofnim ledenim okeanskim regijama, kao što su Sargasko more ili Južni pacifički gir, fitoplanktonom dominiraju ćelije male veličine, nazvane pikoplankton i nanoplankton (koji se također nazivaju i pikoflagelate i nanoflagelate) koji se uglavnom sastoje od cijanobakterija (Prochlorococcus , Synechococcus) i pikoeukariota poput roda ''Micromonas' '. Unutar produktivnijih ekosistema, kojima dominiraju uzlazne struje ili visoki kopneni inputi, veće dinoflagellate su dominantniji fitoplankton i odražavaju veći dio biomase.
Strategija rasta Početkom dvadesetog stoljeća Alfred C. Redfield pronašao je sličnost elementarnog sastava fitoplanktona s glavnim otopljenim hranjivim tvarima u dubokom oceanu. Redfield je predložio da omjer ugljika prema dušiku i fosforu (106: 16: 1) u okeanu kontroliraju fitoplanktonske potrebe, jer fitoplankton naknadno oslobađa dušik i fosfor dok se remineraliziraju. Ovaj takozvani „Redfieldov omjer“ u opisivanju stehiometrije fitoplanktona i morske vode postao je osnovno načelo za razumijevanje ekologije mora, biogeohemije i evolucije fitoplanktona. Međutim, Redfieldov omjer nije univerzalna vrijednost i može se razlikovati zbog promjena u dostupnosti egzogenih hranjivih tvari. i mikrobnih metabolizama u okeanu, kao što su fiksacija dušika, denitrifikacija i anamoks.
Dinamička stehiometrija u jednoćelijskim algama odražava njihovu sposobnost skladištenja hranjivih sastojaka u unutrašnjem bazenu, prebacivanje između enzima s različitim potrebama hranjivih tvari i izmjene sastava osmolita. Različite ćelijske komponente imaju svoje jedinstvene stehiometrijske karakteristike, npr. strukture za skupljanje resursa (svjetlost ili hranjive tvari) kao što su bjelančevine i klorofil sadrže visoku koncentraciju dušika, ali malo fosfora. U međuvremenu, one za rast, kao što je ribosomna RNK, sadrže visoku koncentraciju dušika i fosfora. Na temelju raspodjele resursa, fitoplankton je razvrstan u tri različite strategije rasta: preživljivajući, cvjetajući i generalisti. Preživljavajući ima visoki omjer N:P (> 30) i sadrži obilje sredstava za prikupljanje resursa za održavanje rasta uz ograničene resurse. Cvjetajući fitoplankton ima nizak omjer N:P (<10), sadrži visoki udio mehanitzama za rast i prilagođen je eksponencijalnom rastu. Generalisti imaju sličan omjer N: P u odnosu na Redfieldov odnos i sadrže relativno jednake struktura za prikupljanje resursa i rast.
Okolišne kontroverze thumb|upright=1.4|Svjetske koncentracije hlorofila u površinskom okeanu koje je satelit promatrao tokom sjevernog proljeća, u prosjeku od 1998. do 2004. Hlorofil je marker distribucije i bogatstva fitoplanktona. thumb|upright=1.4|Obalna područja u kojima dolazi do prekomjernih bočnih struja. Hranjive tvari koje prate struje mogu poboljšati bogatstvo fitoplanktona Studija iz 2010. objavljena u prestižnom časopisu „Nature“ izvijestila je da se morski fitoplankton u prošlom stoljeću znatno smanjio u svjetskim okeanima. Procjenjuje se da su koncentracije fitoplanktona u površinskim vodama smanjene za oko 40% od 1950., brzinom od oko 1% godišnje, vjerovatno kao odgovor na zagrijavanje okeana. Studija je pokrenula raspravu među naučnicima i dovela do nekoliko komunikacija i kritika, također objavljenih u časopisu Nature. U praćenju iz 2014, autori su koristili veću bazu podataka o mjerenjima i revidirali svoje metode analize kako bi objasnili nekoliko objavljenih kritika, ali na kraju su došli do sličnih zaključaka kau u izvornoj studiji časopisa. Te su studije i potreba za razumijevanjem fitoplanktona u okeanu dovele do izrade studije Secchi Disk Citizen Science u 2013. Ta studija obuhvata analizu fitoplanktona koju su proveli pomorci (mornari, ribolovci, ronioci) koja uključuje Secchi Disk i aplikaciju za pametne telefone.
Procjene promjena u okeanskom fitoplanktonu vrlo su različite. Jedno globalno istraživanje primarne produktivnosti u okeanu ustanovilo je neto porast fitoplanktona, kako je procijenjeno iz izmjerenog hlorofila, uspoređujući opažanja u 1998.-2002. s onima koja su provedena tokom prethodne misije 1979.-1986. Hlorofili su fotosintetski pigmenti koji se često koriste kao pokazatelj biomase fitoplanktona. Međutim, koristeći istu bazu podataka, druga su istraživanja zaključila da su i hlorofil i primarna proizvodnja, u istom vremenskom interval, opali. Udio CO2 iz zraka, koji nije bio potrošen fotosintezom na kopnu i moru niti apsorbiran u okeanima, gotovo je konstantan u proteklom stoljeću, a to sugerira umjereni gornji dio ograničenje za koliko je komponenta ciklusa ugljika velika kao I opadanje količine fitoplankona.
U sjeveroistočnom Atlantiku, gdje je na raspolaganju relativno duga serija podataka o hlorofilu, i na mjestu istraživanja, neto povećanje zabilježeno je od 1948. do 2002. Tokom perioda 1998.-2005., globalna neto primarna produktivnost u okeanima porasla je 1998, nakon čega je uslijedio pad u ostatku tog perioda, dovodeći do malog neto porasta. Koristeći šest simulacija klimatskog modela, veliko multiuniverzitetsko istraživanje okeanskih ekosistema predviđalo je "globalno povećanje primarne proizvodnje od 0,7% na donjem kraju do 8,1% na visokom kraju" do 2050, iako uz "vrlo velike regionalne razlike" uključujući "kontrakcije visoko produktivnog marginalnog bioma morskog leda za 42% u Severnoj hemisferi i 17% u Južnoj hemisferi".
Novija multimodelna studija procijenila je da će se primarna proizvodnja smanjiti za 2-20% do 2100. Uprkos znatnim odstupanjima u veličini i prostornom obrascu promjena, većina objavljenih studija predviđa da biomasa fitoplanktona i / ili primarna proizvodnja opadaju tokom sljedećeg stoljeća.
Akvakultura