Plancton

Bosquejo de Nibakken (1993) con notas de otros autores citados

II. Plancton y Comunidades Planctónicas

1. Términos y definiciones

La vida pelágica se puede dividir en plancton y necton.
Plancton es el conjunto de organismos que vive en suspensión en las aguas (Aguayo y Biaggi, 1982: 370). Animales y plantas que por su limitada capacidad de movimiento están a la merced de las corrientes.
Necton: animales con capacidad de nado que pueden trasladarse contra el flujo de agua
Fitoplancton: plantas suspendidas capases de fotosintetizar
Zooplancton: plancton de naturaleza animal (Aguayo y Biaggi, 1982: 494).
Bacterioplancton: incluye a especies de bacterias y algas azul verdosas (cianobacterias)
Planctonte: cualquier organismo componente del plancton (Aguayo y Biaggi, 1982: 370).

El material sólido en forma de partículas, que se encuentra en suspensión en el agua, recibe el nombre de seston. El seston contiene una parte viva (plancton) y otra que ha dejado de vivir o nunca ha vivido, el tripton (Margalef y Vives, 1972: 494).

Algunos organismos viven en la superficie libre del agua, estos son el neuston. Ejemplos son los celenterados Velella y Physalia (Margalef y Vives, 1972: 495).

Como el plancton es tradicionalmente capturado con redes de diferentes tamaños, también se han clasificado por sus tamaños, el sistema más aceptado tiene siete tamaños (tabla 2.1: 38): megaplanton, sobre los 20 cm; macroplancton, entre 2 y 20 cm; mesoplancton, entre 0.2 y 20 mm; microplancton, entre 20 y 200 micrones. Hasta este tamaño se captura en redes y se les puede llamar plancton de red.

Nanoplancton, entre 2 y 20 micrones y el picoplancton, entre los 0.2 a 2.0 micrones, consiste principalmente de bacterias y cianobacterias. Estas dos categorías son agrupadas por algunos bajo el nombre de "microplancton".

El plancton más pequeño está en la categoría de femtoplancton, de 0.02 a 0.2 micrones.

Estas últimas tres categorías se coleccionan:
filtrando con miliporo
centrifugando
flotando

Otros términos se usan para referirse a los ciclos de vida:
Holoplancton, pasan toda su vida en el plancton
Meroplancton, solo una parte de su vida en el plancton, muchas larvas del necton y el bentos
Planctógeno son los sedimentos marinos de origen predominantemente planctónicos (Aguayo y Biaggi, 1982: 370).

A. El Fitoplancton (:38)

    1. Diatomeas:
frustulas de cristal (dióxido de silicón)
sin visibles estructuras de locomoción

2. Dinoflagelados
dos flagelos
a veces armados con placas de celulosa
algunos producen toxinas
en cantidades grandes (2 a 8 millones de células por litro) pueden causar muerte de otros organismos (ejemplo: mareas rojas)
existen especies biolumuniscentes
algunas no son fotosintéticas y se alimentan como las amibas

3. El fitoplancton más pequeño
cocolitofóridos
cianobacterias

B. El Zooplancton

1, Copépodos

2. Otros miembros del zooplancton holoplanctónico:

Reino Protista: quizás el más importante como pastoreador, subestimado por su pequeño tamaño y las dificultades para capturarlo. El grupo dominante de los de red son del filum Sarcodina: foraminíferas (orden) y radiolarios (orden)

Filum Cnidaria: Clases: hidrozoa, scyphozoa

Filum Ctenophora: con pocas excepciones todos son planctónicos

Filum Nemertinea y Annelida, formas especializadas.

Filum Mollusca: Gasterópodos: pterópodos y heterópodos (carnívoros); Janthina y algunos calamares muy pequeños.

Filum Arthropoda: el mayor número de planctógenos: subfilum Crustacea, además de los copépodos, están los del orden cladocera, la clase ostracoda, el orden de los mysidos, el orden anfípoda, el orden eufásida y el orden decápoda. La mayoría de los organismos de estos taxones son filtradores, se alimentan de plantas y de animales pequeños.

Filum Chaetognata o gusanos flecha, todos son depredadores de copépodos y otros organismos planctónicos.

Filum Chordata: clase Thaliacea ("salpas") y Larvacea

Los miembros del zooplancton meroplanctónico son: practicamente todos los filums animales están representados.

C. Mecanismos de flotación

Una característica distintiva de la comunidad planctónica es que una parte de las poblaciones de la comunidad se elimina por sedimentación. La densidad del agua de mas es de 1.02 a 1.03 g/ml. La densidad de los organismos planctónicos es ordinariamente de 1.1 g/ml. En promedio los organismos pasivos se unden de 1.5 a 5 metros en 24 horas. Al llegar a las pignoclinas retardan su velocidad de sedimentación (Margalef y Vives, 1972: 505).

1. Principios
la densidad del agua es función de Salinidad y Temperatura: mayor con alta S y baja T
la viscocidad tambien relacionada a Salinidad y temperatura (de igual manera)
A mayor superficie por unidad de peso tienden a caer más lentamente
ley física: el área de superficie aumenta al cuadrado de la dimención linal, mientras que el volumen aumenta al cubo: para cada forma, el cuerpo más pequeño tiene más superficie con relación al volumen.

SR = W1 - W2 / (R) (VW)

en español: RU = Do - Da / (R) (Va) donde RU = razón de undimiento; Do = densidad del organismo; Da = densidad del agua; R = resistencia de la superficie y Va = viscosidad del agua.

Como los organismos no pueden hacer nada para alterar la densidad y viscocidad del agua. Las adaptaciones posibles para reducir su RU son en su peso y superficie de resistencia.

2. Reducción de peso
alteración de los fluidos del cuerpo para reducir densidad sustituyendo iones pesados por otros livianos (ej Noctiluca: concentra cloruro de amonia NH4Cl). Exclusión activa de iones pesados SO42- y sustitución con iones de cloruro (ej. en salpas, tenóforos y heterópodos).
flotadores llenos de gas (ej. Physalia).
acumulación de líquidos livianos como aceites (ej. copépodos y diatomeas acumulan exceso de alimento en forma de gotas de aceite).
Hidratación general de tejidos (Margalef y Vives, 1972: 507)
reducción de concha (Margalef y Vives, 1972: 507)

3. Cambios en la superficie de resistencia
reducir tamaño (especialmente en el plancton tropical)
achatamiento del cuerpo
espinas y proyecciones

4. Movimientos de agua
células de convección por cambios de temperatura diurnos
células de convección Langmuir: inducidas por el viento
surgencias

D. Productividad primaria

fotosíntesis: habilidad de las plantas verdes para usar la energía de los rayos solares para sintetizar moléculas orgánicas ricas en energía a partir de materiales inorgánicos.

 

6 CO2 + 6 H2O --> C6H12O6 + O2

1. Productividad primaria

Razón de formación de compuestos orgánicos ricos en energía. La totalidad de materia orgánica fijada es la productividad primaria bruta (PPB). Parte de la PPB es utilizada por la planta para viabilizar sus propios procesos metabólicos (respiración). La que queda para transferir o para ser usada por otros organismos es la productividad primaria neta (PPN).

Para ambas la razón se expresa en gramos de carbón fijado por unidad de área o volumen de agua de mar por un intervalo de tiempo (ej. g C/m2/año).

Cosecha en pie se define como la cantidad de biomasa presente en un volumen dado en un momento dado.

La profundidad en que la respiración iguala la fotosíntesis es la profundidad de compensación. Es aproximadamente la profundidad donde llega el 1% de la intensidad de la luz incidente.

2. Medidas de productividad primaria

El método de botellas claras y oscura (: 54).

    a) Fotosíntesis neta = [O2 Disuelto (botella clara) - O2D. (Inicial)]

    b) Respiración = [O2D. (Inicial) - O2D. (Botella oscura)]

    c) fotosíntesis bruta = Fotosíntesis neta + Respiración

    d) el factor 12/32 (= .375) sirve para convertir valores de mg O2 a mg C.

    e) para convertir litros en metros cúbicos multiplicamos por mil.

    f) el O2 no corresponde 1:1 a Carbono, sino 1:1.2, por lo que corregimos si multiplicamos los valores de mg O2 por .375/1.2 (= .3125)

    g) se puede asumir que el 50% de la meteria orgánica seca es carbono

    h) y un gramo de materia orgánica seca equivale a 5 kilocalorías

Ver Fuentes-Rivera y Massol-Deya, 1997. Suplemento del manual de laboratorio

3. Cosecha en pie: Biomasa, medida en peso seco de tejido vivo por volumen de agua o columna sobre área

E. Factores que afectan la productividad primaria

1. Físicos y químicos
luz
nutrientes
turbulencia

F. Relación del plancton con la producción de peces en el planeta (Ryther, 1969).

  
Zona  Productividad Primaria Area del Océano   Productividad Primaria total     Niveles Tróficos Eficiencia transferencia Peces Producción pesquera  
  gC/m2 /año

km2

%

(ton C/año)  %      tons/año %
Oceánico

50

325 X 106

90.0

16.3 X 109 81.5  5 10 1.6 X 106 <1
Costero 100 36 X 106    9.9  3.6 X 109   18.0  3 15 120 X 106 50
Surgencia 300 0.36 X 106    0.1  0.1 X 109   0.5  1.5 20 120 X 106 50

Adaptado de Pinet (2000: 349)

2. Variaciones geográficas

La cantidad de plancton ocurre en patrones estacionales estables explicables con pocos parámetros.

a) templado: en primavera ocurre un aumento del fitoplancton seguido de una disminución por crecimiento simultaneo a un aumento del zooplancton, en el verano el zooplancton decrece y le sigue un "pico" del fitoplancton.

b) tropical: no hay un patrón obvio de alternancia entre el fitoplancton y el zooplancton.

c) polar: aumento en verano de diatomeas seguido de aumento de zooplancton.

La figura 10-2: 179 muestra diagrama idealizado (en aguas templadas):
cambio en abundancia plancton
cambio en luz
cambio en nutrientes

notese que:

a) finales de primavera aumento máximo de diatomeas

b) finales de primavera, principio de verano aumento zooplancton

c) disminución del fitoplancton a principios de verano

d) disminución zooplancton a finales del verano

e) aumento de fitoplancton a principios de otoño

Los cambios en la composición taxonómica del fitoplancton en zonas templadas puede considerarse como una sucesión.

Sucesión: secuencia ordenada de especies que se observa en un habitat que sigue un gran disturbio que eliminó la biota local.

Tres procesos pueden ocurrir Connell y Rtayer (1977):

1. Algunas especies alteran el habitat facilitando la entrada de otras. Esta facilitación hace del hábitat uno inadecuado para las especies anteriores.

2. Algunas especies modifican el habitat haciendolo inadecuado para las especies tempranas.

3. Especies tempranas monopolizan el hábitat a expensas de todas las otras especies, mientras sobreviven evitan la colonización por otras. De forma que las especies con una alta taza de colonización aparecen temprano en la sucesión y las formas más lentas aparecen luego, cuando las tempranas mueren.

Los tres procesos ocurren en el mar (Levinton: 84)

Odum (1969) caracterizó las etapas tempranas y tardías (ver tablas)

1. Etapas serales tempranas: organismos adaptados a colonización rápida, reproducción temprana y acaban con los recursos.

2. Etapas serales tardías: colonización lenta, invierten más recursos en mantenerse que en reproducción y compiten mejor por espacio.

En el plancton se observan tres etapas principales:

1. Complejo de factores permiten que los nutrientes estén disponibles bajo condiciones favorables para el crecimiento del fitoplancton (surgencia, rompimiento del termoclino, disminución del pastoreo). Explosión de diatomeas:
células pequeñas
alta razón superficie volumen (1um2 / 1um3)
alta razón de división (más de 2 por día)
alta cosecha en pie (106 a 107 células por litro)

Estas características le permiten
absolver nutrientes rápido
explorar población temprano

2. A) Células grandes con reducida relación superficie volumen (0.2 a 0.5)

B) aumento en número de especies de diatomeas (aumenta riqueza de diatomeas)

C) menos cosecha en pie (104 a 105 células / litro) Ocurre cuando declinan los nutrientes.

3. Quedan las diatomeas que pueden vivir con pocos nutrientes (sobrevivientes de la etapa II). La cosecha en pie decrece y las diatomeas dominantes en etapas serales anteriores producen etapas en "descanso". Aumenta la diversidad de la flora. Microflagelados y dinoflagelados son abundantes.

¿Existe relación entre esta descripción y los patrones de distribución geográfica?

SI: etapa I: Eutroficación, en aguas neríticas

Etapa III. Aguas pobres en nutrientes (oligotróficas); oceánicas.

Los grupos como los dinoflagelados dependen de exudados y nutrientes que se producen de la excreción y descomposición de especies tempranas: Auxotróficas = requieren vitaminas y otros nutrientes que ellas mismas no pueden producir (Levinton: 180). Quizás eso explique su sucesión. Alelopatía = producir inhibidores, podría ser importante en la sucesión, ejemplo: cianobacterias.

3. Aguas neríticas

F. El ecosistema oceánico: el modelo clásico

1. Pastoreo
ciclo de copépodos
influencia de copépodos
migración vertical

G. El ecosistema oceánico: un modelo cambiante

1. Microorganismos y productividad

2. Nanoplancton, respiración y pastoreo

3. Bacterias, particulado y materia orgánica disuelta

4. Red alimentaria del plancton marino

5. Distribución espacial

6. Biomas

H. Otros tópicos relacionados al plancton

1. Bioluminiscencia
mecanismos
significado
la bahía biolumuniscente de Guánica

Literatura citada:

Aguayo, C.G. y V. Biaggi, 1982. Diccionario de Biología Animal. Editorial Universitaria.
Connell y Rtayer (1977) American Naturalist, 111: 1119-1144.
Margalef y Vives, 1972. La vida suspendida en el agua, en: Ecología Marina.
Pinet, P.R. 2000. Invitation to Oceanography (2da edición). Jones and Barlett Publishers, Canada, 555 págs.