Ifølge Hensen (1887), plankton (fra de gamle græske πλανκτός / planktós , vandre, ustabil) er en polyphyletic gruppe af generelt encellede organismer , der lever i ferskvand, brakvand og saltvand, oftest i suspension og tilsyneladende passiv: kønsceller , larver , dyr, der ikke er i stand til at kæmpe mod strømmen (små planktoniske krebsdyr, sifonoforer og vandmænd ), planter og mikroskopiske alger . Planktoniske organismer defineres derfor på baggrund af deres økologiske niche og ikke i henhold til fylogenetiske eller taksonomiske kriterier .
Plankton er grundlaget for mange madnettet . Det er den vigtigste mad til balehvaler og filtrering af skaldyr (inklusive muslinger , hjertemuslinger , østers osv.), Som den undertiden kan forgifte med forskellige toksiner .
98% af hydrosfærens volumen er planktonisk, så vi kan tale om en "plankton" planet. Selvom fytoplankton repræsenterer mindre end 1% af den fotosyntetiske biomasse , bidrager det med cirka 45% af den primære produktion på planeten Jorden , idet den fikserer halvdelen af atmosfærisk CO 2 og har fikset en tredjedel af det menneskeskabte kulstof, der frigives i atmosfæren. synes i konstant nedgang siden slutningen af det XX th århundrede.
Svømningsbevægelser og lodrette bevægelser af store populationer af zooplankton (vandringer cyklisk forbundet med lys og årstider) bidrager til blanding af vandlag. Dette er et aspekt af bioturbation, der er blevet undervurderet. Observation af vandblandingen ved en skole med små rejer gør det muligt at visualisere den turbulens, de fremkalder; i nærværelse af rejer blandes disse lag ca. 1000 gange hurtigere. Sådanne fænomener findes også i ferskvand ( for eksempel med bevægelse af populationer af dafnier ).
Den daglige migration af krill kan være op til en kilometer. Dens evne til at blande vandsøjlen og transportere kalorier, mikrober, salte, næringsstoffer og ilt og CO 2 lodret kunne derfor overstige vindens, hvilket kræver, at der tages bedre hensyn til denne proces i havcirkulationsmodeller . Denne type fænomen kan have bidraget til udviklingen af levende ting; ifølge John Dabiri, "Det er nu klart, at dyr økologi skal tages i betragtning i modeller for velfungerende moderne oceaner" .
Hansens definition ses som ufuldstændig, fordi den ikke inkluderer visse væsener. Forskere har foreslået forskellige udtryk for at betegne en bestemt del af organismer, der lever i vandmiljøer:
Plankton, der betegner sættet af forskellige organismer, er det forkert at sige "et plankton": vi skal specificere, hvilken organisme ( taxon ) vi taler om.
Den kollektive indsats for at standardisere høstmetoder, der samler internationalt kvalificerede planktologer , har gjort det muligt at etablere en nomenklatur, der definerer kategorierne efter størrelse, knyttet til den type filter, der bruges til at indsamle den:
Nanoplankton og mindre plankton blev først opdaget i 1980'erne. Den største planktonorganisme er Chrysaora vandmænd . Den måler 1 m i diameter og 6 m lang. Stort plankton indeholder kun dyrearter (dyreplankton), mens plantearter (fytoplankton) dominerer de mindre størrelsesklasser.
På trods af den store mangfoldighed af plankton giver visse generelle karakterer en bestemt fysiognomi til planktoniske organismer, der er knyttet til deres livsstil i åbent vand. Faktisk kræver denne livsstil tilpasninger, der gør det muligt for organismer 1) at undgå at blive set af rovdyr, da de ikke er i stand til at bevæge sig frivilligt over store afstande: de er let bytte og 2) at holde i vandsøjlen og undgå at synke.
Disse tilpasninger var undertiden ikke tilstrækkelige til at undgå at synke, nogle organismer supplerede dem med reduceret motoraktivitet gennem cilier, flageller eller sammentrækninger i kroppen.
Primær produktivitet, opnået med fytoplankton (planktonalger), afhænger af tilgængeligheden af næringsstoffer (nitrogen, fosfor og afhængigt af arten af fytoplanktonsilicium), temperatur og lys i vandet. Sekundær produktivitet er knyttet til biomassen af zooplankton (animalsk plankton) og dens væksteffektivitet.
Produktivitet, knyttet til biomasse, er højere i koldt vand, som generelt er mere tæt og rig på næringsstoffer. Det er også ofte stærkere i kystmiljøer, der er underlagt næringsberigelse fra floder.
På trods af en stigning i produktiviteten i nord, omkring polerne og på trods af nogle spektakulære lokale blomstrer , synes planktonaktiviteten at falde i planetarisk skala fra 1999 til 2006.
Plankton er grundlaget for mange madnettet .
Plankton er det første link på det marine fødevareweb . Den fytoplankton forbruges af zooplankton og af en lang række marine organismer. De vil blive bytte for små rovdyr, der selv jages af store rovdyr. Nogle store dyr som hvaler og baskehajer lever direkte på zooplankton . I ferskvand og endnu mere i brakvand er fytoplankton en af de vigtigste baser i fødekæder.
I særligt uklare farvande , fyldt med sandpartikler eller suspenderet silte, vises der bestemte typer plankton, som koloniserer de suspenderede partikler, hvilket tillader en høj biomasse på trods af at turbiditeten ikke tillader solindtrængning. Disse farvande udsættes generelt for omrøring og / eller for betydelige strømme, som iltes dem.
Et specielt tilfælde er den mudrede prop af flodmundinger , der bevæger sig til tidevandsrytmen og tilstrømningen af ferskvand. Det fungerer som en planteskole eller et beskyttelses- og fodringsområde til yngel af visse arter. Det kan også koncentrere visse forureninger. "Regnen" eller "sneen" dannet af lig eller ekskrementer af zooplankton, der passivt ned til havbunden er af stor betydning for næring af dybhavsarter og for de biogeokemiske kredsløb .
Nogle planktonarter kan producere kraftige toksiner (inklusive botulinum ), som kan koncentreres i fødekæden af skaldyr, filterfodrende organismer eller visse fisk. Disse samme organismer kan også og derudover koncentrere giftige stoffer, der er modificeret og / eller bioakkumuleret af plankton, såsom methylkviksølv, hvis mængde har tendens til regelmæssigt at stige hos rovfisk og hvaler , på en måde, der giver stor bekymring for menneskers forbrugers sundhed og fisk. marine økosystemer.
Under visse betingelser (høje tilførsler af næringsstoffer, generelt organisk stof, nitrater eller fosfater), fører et "overskud" af plankton til en situation med eutrofiering eller endog dystrofiering , det vil sige en lejlighedsvis eller varig død af plankton. Mest vandlevende organismer. FN har identificeret omkring 100 døde zoner, herunder i Østersøen . I disse områder kan eutrofiering kombineres med andre former for forurening eller forstyrrelse.
Plankton samvirker med det lokale og globale klima herunder intervenerende i kulstofkredsløbet via fotosyntese, men også ved at udsende efter døden af svovl molekyler, der bidrager til nukleering af vanddamp i dråber af regn er altså dannende skyer og nedbør og bevægelse, at carbon gennem vandsøjlen. Den dimethylsulfid er den mest rigelige svovlholdige organiske forbindelser udledes i atmosfæren, og det er hovedsageligt fra havene. Det nedbrydes i den marine atmosfære; hovedsageligt i svovldioxid , dimethylsulfoxid (DMSO), sulfonsyre og svovlsyre, der danner aerosoler, hvis molekyler opfører sig som kondenseringskerner af skyer. Planktonet har således en indflydelse på dannelsen af skyer og sekundært på de terrengindgange til havet ved afstrømning (se artikel om dimethylsulfid ).
Planktonbiomasse pr. Liter vand er i gennemsnit meget højere i koldt vand, selv under indlandsisen , end i varme tropiske farvande, hvis de er langt fra kilder til sporstoffer som vulkanske input fra koralatoller .
Fænomenerne med vand, der stiger op fra dybderne ("upwellings") og endo-upwellings, er oprindelsen til fordelingen af masserne af plankton, der konditionerer arten af de højere trofiske netværk. Klimatiske ændringer ved at påvirke havstrømme og vandtemperatur (og derfor dets passive iltindhold) kunne ændre fordelingen og arten af planktonmasser og derfor af fiskeressourcerne. Der er observeret betydelige ændringer i næsten et århundrede, men andelen af virkningerne af overfiskeri og forurening ( nitrater , fosfater , pesticider , tungmetaller , uklarhed , termisk forurening osv.) I disse fænomener er stadig vanskelig at bestemme.
I det globale hav påvirkes plankton også meget stærkt af menneskeskabte ændringer i klimaet , og de påvirkes i stigende grad af dem. Fordelingen af arter og deres fænologi såvel som sammensætningen og de økologiske funktioner i planktonsamfund har allerede ændret sig betydeligt. En nylig undersøgelse har vist, at plankton ikke længere er det samme overalt, som de var i den førindustrielle æra, og at samlinger af antropocenarter næsten altid afveg fra deres præindustrielle kolleger i forhold til størrelsen af ændringer i vandtemperaturen (klar sammenhæng i 85% af de undersøgte tilfælde takket være sedimentære arkiver for marine foraminifera (oceanisk mikropaleontologi).
Ifølge data "ocean farve" opsamlet af sensoren SeaWiFS og terrestriske vegetation indeks normaliseret forskel (da) opnået ved detektering af klorofyl ved reflektans via satellitter , den brutto primær produktion i havet verden (med andre ord den mængde kulstof, der er fastsat ved fotosyntetisk marine organismer og produktion af ilt) er omtrent lig med den på land, selvom den primære oceaniske biomasse er ca. 500 gange mindre end den terrestriske biomasse, hvilket afspejler den meget høje effektivitet af oceanisk fytoplankton (især med diatomer, der repræsenterer 40% af den primære produktion af marine økosystemer). Skove koncentrerer 50% af terrestrisk fotosyntese (34% for tropiske skove og 16% for Amazonas regnskov ), hvilket får medierne til at misbruge den antropocentriske metafor af "jordlunge" eller "grøn lunge". Imidlertid er deres primære nettoproduktion (fotosyntese-respirationsbalance) nul set fra ilt, mens oceanisk fytoplankton , som kun udgør 1 til 2% af den globale plantebiomasse, via fotosyntese producerer 60 til 80% atmosfærisk ilt, hvilket betyder at havene kaldes "blå lunger"
Takket være fotosyntese udført af fytoplankton lagrer havet CO 2opløst i overfladelaget og frigiver ilt i luften. Cirka en tredjedel af CO 2af luften absorberes af havene og havene takket være fytoplankton, dvs. lige så meget som af alle landplanter og vandplanter (den sidste tredjedel er den, der er ansvarlig for stigningen i drivhusgasser i atmosfæren).
Mere end 150 forskere fra 26 lande har iværksat en international appel om at stoppe forsuring af havet på grund af optagelsen af store mængder CO 2, fordi det truer marine økosystemer, især ved opløsning af mange planktoniske organismer med kalkstenskeletter).
Plankton er kilden til en betydelig biomasse , men også af en nekromasse, der udgør en vigtig del af visse sedimenter ( kridt er den fossile nekromasse af marine plankton). Afsætningen af plankton-nekromassen er en af de planetariske kulstofdræn, men også en af de måder, der tillod afgiftning af de primitive oceaner, der er for rige på visse salte, især calcium, til at tillade et komplekst liv på de modeller, vi kender.
De mikrofossiler bruges til at undersøge, hvordan plankton udviklet sig i havets biodiversitet. De bekræfter vigtigheden af forbindelserne mellem klima og plankton og har vist, at plankton også blev stærkt påvirket under den store masseudryddelse . Især en nylig undersøgelse, der sammenlignede nanoplankton-mikrofossilindholdet i 823 marine sedimentkerner fra 17 oceaniske borehuller fremstillet i den nordlige og sydlige halvkugle. Det er blevet observeret, at 93% af nanoplanktonarterne med en kalkholdig test "pludselig" forsvandt ved " kridt-tertiær grænse " (sidste store udryddelseskrise) med en hurtigere og mere massiv udryddelse i regionen. Den nordlige halvkugle . Dette er endnu et spor til fordel for hypotesen om en årsag, der ville være faldet for en stor asteroide i Yucatán , især da datoerne er korreleret med en massiv udryddelse af jordbaserede plantearter i Nordamerika. Som et resultat af denne katastrofale begivenhed forblev nanoplankton mangfoldighed meget lavere på den nordlige halvkugle i omkring 40.000 år, og det tog næsten 270.000 år at vende tilbage til sit oprindelige niveau. Dens mangfoldighed er endnu større i dag på den sydlige halvkugle. Under denne udryddelse blev det fotosyntetiske nanoplankton også stærkt påvirket, hvilket antyder, at påvirkningen og brande frigjorde en stor mængde giftige metaller i luften og havet, som ville have påvirket den nordlige halvkugle mere end den sydlige halvdel af planeten . Kobber er giftigt for plankton i meget lave doser (nogle få dele pr. Mia.), Men der er sandsynligvis også frigivet nikkel, cadmium og jern i store mængder, såvel som chrom, aluminium og især kviksølv og bly, hvis toksiske virkninger næsten universelle er velkendte.
Fytoplanktonens hastighed på havoverfladen er blevet overvåget i stor skala via satellit siden 1979 . Det viser cykliske udsving i decadal skala, a priori forbundet med strålingskraft . Observationer er stadig for korte til at forudsige langsigtede tendenser, men modellering og undersøgelse af paleoklimater hjælper allerede med til bedre at forstå forbindelserne mellem plankton og klima.
I 2006 viser Michael Behrenfeld (Oregon State University) i tidsskriftet Nature (7. december 2006) hvordan satellitbilleder giver os mulighed for at estimere mængden af klorofyl i vandet, og at ca. 60% af havene fra 1998 til 1999 havde et meget lavt niveau af planktonaktivitet på grund af El Niño- fænomenet , før de kom sig med La Niña derefter falder regelmæssigt: fra 1999 til 2005 (i 6 år). Fra planktonblomster observeres undertiden store skalaer (f.eks. I Østersøen ), men planktonaktiviteten ser ud til at falde støt:
havet mister - i gennemsnit og hvert år - en absorptionskapacitet på 190 millioner ton (Mt) kulstof sammenlignet med året før. Hvis denne tendens skulle bekræftes i de kommende år, kunne den globale opvarmning fremskyndes. Disse er faktisk omkring 695 Mt CO 2, dvs. mere end de samlede årlige emissioner i Frankrig, som ikke - på 6 år - er absorberet i tropiske og ækvatoriale zoner efter faldet i planktonaktivitet.Scott Doney, også i tidsskriftet Nature , specificerer, at produktiviteten på samme tid er steget ved høje breddegrader på grund af opvarmningen af overfladevand, men uden at være i stand til at kompensere for underskuddet i den tropiske zone, idet gevinsten i produktivitet er begrænset og vedrører et meget mindre vandvolumen.
Den forsuring påvirker også plankton. Samt overudnyttelse, er virkningerne af hvilket dårligt forstået, og sandsynligvis koral blegning eller død , samt unormal eutrofiering og uklarhed af flodmundinger og store havområder.
Biocider (især pesticider og antifooling) er andre dødelighedskilder eller valg af plankton; selv ved lave doser findes disse molekyler fra afstrømning (eller nogle gange af regn) i flodmundinger og derefter i havet med virkningerne af metaboliske forstyrrelser, der forårsager nogle modstandsfænomener og regression af mere sårbare planktoner til skade for den naturlige balance og ikke ændre økosystemer.
Opvarmning er en af de mulige trusler, der ofte citeres, før forsuring eller forurening. Det fungerer på flere måder:
I Nordsøen har andelen af varmtvandsplankton siden 1961 været støt stigende sammenlignet med koldtvandsplankton. Desuden har forsuring indflydelse på planktons kalkholdige hylster, såsom dem fra visse protister , bløddyr og krebsdyr.
Væsentlige fytoplanktonregressioner ser ud til at have fundet sted, især omkring 55 millioner år siden, i en periode præget af en stigning i drivhusgasniveauer (af ukendt årsag). Havplankton kunne blive skadet igen inden 2050 (eller endda inden 2030 i det sydlige Ocean).
Plankton indsamles traditionelt fra net kaldet plankton. Disse net består af en stor metalcirkel, hvortil der er fastgjort et konisk nylon- eller silke lærred, der ender i en beholder kaldet en samler. Der er flere modeller af lærred med forskellige maskestørrelser. Maskestørrelsen vælges i henhold til størrelsen på de organismer, der skal høstes: den er altid mindre end målorganismernes størrelse. Nettet sænkes ned i vandet ved hjælp af et kabel. Længden af det anvendte kabel lader dig vide, i hvilken maksimal dybde nettet sendes. Når nettet trækkes af kablet, passerer vandet gennem nettet på nettet, som slipper vand ud og alle organismer, der er mindre i størrelse end nettets maske, mens de større samler sig i samleren. Indgangen til netene er generelt forsynet med en lille propel kaldet volucompteur, der gør det muligt at bestemme den vandmængde, der trænger ind i nettet. Når nettet er samlet igen, demonteres samleren, og dens indhold samles i en beholder for at blive undersøgt.
Præcise kvantitative undersøgelser bruger prøveflasker . Planktonnettet kan bruges på flere måder. Hvis båden er stille, kan nettet trækkes lodret op. Samlingen vil derefter give oplysninger om den lodrette fordeling af arter i vandsøjlen . Hvis båden er i bevægelse, vil indsamlingen ske vandret i en given dybde og give information om fordelingen af arter i den dybde. I dette tilfælde anvendes et net udstyret med et lukkesystem for ikke at forurene afgrøden, når nettet opdrages. Disse planktonopsamlingsmetoder gør det muligt at filtrere store mængder vand, hvilket gør det muligt at udføre undersøgelser i forskellige vandtyper, herunder i områder, der er fattige med plankton. De er dog ikke særlig præcise til den kvantitative undersøgelse af plankton. Selv ved hjælp af et volumeter er det stadig vanskeligt at estimere nøjagtigt den vandmængde, der er filtreret af nettet, og da nettet trækkes af kabler, er det ikke let at tage prøver i dybden. Nøjagtige og konstante. Denne opsamlingsmetode anvendes derfor generelt til den kvalitative undersøgelse af arter, det vil sige for at få oplysninger om tilstedeværelsen eller fraværet af en bestemt art.
Der er flere modeller af flasker. De mest almindelige er Niskin-flasker. Disse flasker gør det muligt at tage et kendt vandvolumen fra en præcis dybde. Flasken er en plastcylinder monteret i hver ende med to ventiler, der fungerer som propper. Flasken er fastgjort til et kabel, og ventilerne holdes åbne enten af et fjedersystem eller af en elastisk ledning afhængigt af modellerne. Hun gik ned i vandet med begge ventiler åbne. Længden af det indsatte kabel gør det muligt at estimere dybden, som flasken når. Når du når den dybde, du vil prøve, lukkes flasken ved hjælp af en lille vægt, der kaldes en messenger, som du glider langs kablet, og som frigiver de to ventiler på flasken. Vandet og det plankton, det indeholder, fanges således i den forseglede flaske, som kan bringes til overfladen for at blive tømt. Nyere cylindre bruger magnetventiler, der kan aktiveres til en foruddefineret dybde ved hjælp af en trykføler eller ved hjælp af et elektrisk signal sendt af brugeren fra overfladen. Flasken kan bruges alene eller parres med andre flasker til samtidig at prøve på flere dybder. Metalstøtter kaldet rosetter gør det muligt at fastgøre op til 36 prøveflasker og udløse lukningen af hver flaske i forskellige dybder. Det er således muligt at prøve de forskellige lag af vandsøjlen og opnå en præcis fordeling af plankton i lodret retning.
De til tider meget komplekse geometriske former og gerne mange typer af plankton har fascineret forskere for deres opdagelse, mellem XVIII th og XIX th århundrede. Deres skønhed og mangfoldighed blev populariseret blandt offentligheden i 1904 af bestsælgeren af biolog og naturforsker Ernst Haeckel med titlen " Kunstneriske naturformer " ( Kunstformen der Natur ). Denne bog havde en meget stor indvirkning på forløbet af den nye kunst i den tidlige XX th århundrede, herunder kunstnere som Konstant Roux eller René Binet , forfatter til den monumentale port af verdensudstillingen i Paris i 1900 .
Plade fra “ Thalamphora ” af Ernst Haeckel (1904).
Plade af " Phaeodaria " ( ibid )
Plade af " Cyrtoidea "
Plade af " Acanthophracta "
Plade af " Phaeodaria "
Plade af " Stephoidea "
Plade af " Diatomea "
Plade af " Spumellaria "
Den monumentale dør til den universelle udstilling i Paris (1900) designet af René Binet og åbent inspireret af Haeckels tegninger .