Omsætning af planktonalger

Planktonalgernes produktion er fødegrundlaget for størstedelen af havets dyr og mikroorganismer. Det organiske stof, der er dannet ved fotosyntesen, og den energi, der er bundet i dette stof, omsættes i havets fødekæder, hvorved det udnyttes til vækst og formering af smådyr og fisk højere oppe i fødekæden. En del af vandsøjlens primærproduktion synker til bunds og indgår her i havbundens stofkredsløb (se Havbundens stofomsætning), men i reglen omsættes hovedparten af planktonalgernes produktion af organismer i selve vandsøjlen.

På grund af den stadige, turbulente vandbevægelse, der gør sig gældende i havet, vil små partikler støde sammen og danne større partikelansamlinger, såkaldte detritus-aggregater, der er synlige for det blotte øje. De kaldes for marin sne på grund af deres hvidlige, fnugagtige karakter (figur 15-9). Bakterierne i vandet menes at udskille de slimstoffer, der gør partiklerne klæbrige, så de forbliver sammen ved sammenstødene. Også intakte algeceller danner nu og da såkaldte fyto-aggregater, måske som følge af en egen slimudskillelse.

Afsnittet fortsætter efter boksen.

Afsnit fortsætter her.

Da større partikler synker hurtigere end små, vil aggregerede partikler og især detritus-aggregater udgøre langt den største del af det materiale, der synker ned mod bunden. Af den samlede nedsynkning til havbunden er det derfor kun ca. ¹/₅, der synker ned som egentlige selvstændige planktonalgeceller, mens resten af nedsynkningen foregår som partikulært detritus.

I danske farvande vil detrituspartikler som følge af aggregatdannelsen gennemgående synke 10 gange hurtigere end frie planktonalger. På grund af aggregatdannelsen fjernes partikler og dermed næringsstoffer relativt hurtigt fra overfladevandet i de danske farvande, og vandet bliver ret klart i sommerhalvåret.

Hovedparten af planktonalgernes produktion omsættes imidlertid som nævnt i selve vandsøjlen. Her er der forskellige omsætningsveje: Cellerne kan enten blive ædt af dyreplankton eller fiskelarver, eller de kan dø som følge af næringsmangel eller virusangreb og efterfølgende blive nedbrudt af bakterier (figur 15-10). Derudover taber planktonalgerne opløst organisk materiale (boks 15-3), fordi både levende, aktivt voksende celler og døde celler er „utætte“. Opløst organisk materiale tabes også fra cellerne, når de går i stykker som følge af dyreplanktonets angreb eller som følge af virusinfektion. Sådanne tab svarer til omkring 5-25 % af primærproduktionen. Det opløste organiske materiale udgør en vigtig fødekilde for bakterier (figur 15-10 og 15-13).

Afsnit fortsætter her.

Den forenklede beskrivelse af vandsøjlens organismer i trofiske niveauer kan, som gjort ovenfor, benyttes til at beskrive de overordnede energistrømme i havet. En mere korrekt beskrivelse af havets fødekæder kræver en mere detaljeret gengivelse af samspillet mellem organismegrupperne. Til dette anvendes ofte en model, hvor primærproduktionen helt overordnet kan omsættes ad to veje: enten via en planteæderfødekæde eller via en mikrobiel nedbryderfødekæde, den såkaldte „mikrobielle løkke“ (figur 15-13).

Afsnit fortsætter her.

Trods deres store antal, er bakteriernes biomasse i havet oftest kun nogle få μg C per liter. Bakteriebiomassen er altså 500-1000 gange mindre end koncentrationen af opløst organisk kulstof, der som nævnt i boks 15-3 ligger på fra under 1 til omkring 6-7 mg C per liter. En vigtig grund til, at bakteriebiomassen er så relativt lille, er, at kun 10-20 % af det opløste organiske materiale er umiddelbart tilgængeligt for bakterierne. Resten er unedbrydeligt eller meget svært nedbrydeligt, og det kan ikke omsættes biologisk inden for en kortere tidshorisont, men nedbrydes langsomt af især Solens uv-stråling.

Dødt organisk stof i partikelform udgøres bl.a. af „marin sne“ og vandloppeekskrementer. De døde partikler koloniseres af bakterier og nedbrydes langsomt på deres vej mod bunden. I forbindelse med denne bakterielle kolonisering af organiske partikler kan der dannes små mikrosamfund af bakterier, protozoer og virus på partiklerne (figur 15-17).

Bakterierne udgør i sig selv en vigtig fødekilde for flagellater og ciliater. På den måde bliver en del af det opløste stof via bakterierne kanaliseret tilbage til de højere led i fødekæden (figur 15-13). På grund af de mange led i den mikrobielle fødekæde sker der et stort tab af stof og energi, og en relativt lille del af det producerede opløste organiske stof ender som føde for det flercellede dyreplankton. I perioder med få og små planktonalgeceller kan protozoer dog udgøre en forholdsvis stor andel af føden for det større dyreplankton. I sådanne situationer bliver den mikrobielle fødekæde et vigtigt bindeled mellem planktonalgerne og det flercellede dyreplankton.

Planktonorganismernes betydelige tab af organisk materiale til vandet betyder, at 10-50 % – i nogle tilfælde endnu mere – af primærproduktionen omsættes af bakterier i vandet. Uanset at bidraget fra den mikrobielle nedbryderfødekæde til dyreplanktonets fødegrundlag varierer, så er den mikrobielle nedbryderfødekæde til enhver tid af stor betydning for den samlede omsætning i vandsøjlen.

Økologiske systemer er komplicerede – de omfatter hundredvis eller tusindvis af arter, der påvirker hinandens bestande og omgivelsernes kemi på forskellige måder. Artsrigdommen og variationen i tilpasninger er for planktonorganismernes vedkommende beskrevet i kapitlerne 4 og 5. Trods den store kompleksitet kan man alligevel finde en slags orden og regelmæssighed, der gælder for f.eks. alle planktonsamfund. Man kan endog opnå en forståelse af sådanne mønstre på grundlag af nogle få og enkle principper, f.eks. angående de egenskaber, der knytter sig til organismers størrelse.

Størrelsen af de enkelte organismer stiger mange størrelsesordener fra bakterier over encellede alger og protozoer, de mm-store, flercellede dyreplanktonorganismer til fisk, blæksprutter og havpattedyr. En hval er ca. 10 millioner (10⁷) gange længere – og vejer dermed ca 10²¹ gange mere – end en bakterie. To forhold er her afgørende.

Det ene er, at organismers energistofskifte ikke øges proportionalt med deres størrelse, men snarere proportionalt med W^3/4‘, hvor W er kropsvægten. Det vil f.eks. sige, at hvis man sammenligner to organismer, hvor den ene har en kropsvægt, der er 10.000 gange større end den anden, så vil den store organisme kun have et stofskifte (målt f.eks. som iltoptagelse) der er 1000 gange større end den lille organisme. Ydermere er væksthastigheden og dermed formeringshastigheden tæt koblet til energistofskiftet. Små organismers potentielle bestandstilvækst er langt højere end den, der gælder for store organismer. Dette indses ved at betragte generationstider. For bakterier er den omkring en time, for encellede eukaryoter mellem nogle timer og et døgn, for dyreplankton varierer den mellem et par døgn og nogle uger, mens fisk har en generationstid fra et til flere år.

Det andet forhold er, at i fødekæder er det større organismer, der æder mindre organismer. Som en lidt grov generalisering er rovdyr 10 gange større end deres byttedyr – her er mange undtagelser, men som en gennemsnitlig størrelse er det omtrent rigtigt. Som tidligere omtalt tabes der energi ved hvert led i fødekæden. Igen som en lidt flot generalisering kan man sige, at når et rovdyr æder 100 g byttedyr, vil det selv vokse med 15 g.

Med disse betragtninger kan man vise, at den totale biomasse af organismer skulle være omtrent den samme for alle størrelsesklasser. Dvs. at i en km³ havvand skulle den totale vægt af f.eks. planktonalger (størrelsesklassen 2-20 μm) være omtrent den samme som den totale vægt af hvaler og store fisk (størrelsesklassen 2-20 m).

Figur 15-18 viser et gennemsnitligt størrelsesspektrum for nogle størrelsesgrupper af organismer i Kattegat. Det ses, at hver logaritmisk størrelsesklasse har en biomasse på et sted mellem 0,1 og 0,01 g per kubikmeter vand – dog sådan, at de mindste organismer har en lidt højere biomasse end de største.

På grund af sæsonvariationen, der jo drives af vores tempererede klima, varierer størrelsesspektret noget gennem året. Der er altså krusninger på det generelle størrelsesspektrum, der er vist på figur 15-18. Ikke desto mindre viser eksemplet, at man kan finde enkle og forståelige mønstre i en tilsyneladende meget kompliceret natur.

Værket Naturen i Danmark i fem bind udkom i årene 2006-2013. Teksten ovenfor er kapitlet Omsætning af planktonalger.

• Forrige afsnit er Vandmassernes primærproduktion
• Næste afsnit er Havbundens stofomsætning