Los picoukaryotes son organismos eucariotas picoplanctónicos de 3.0 µm o menos de tamaño. Se distribuyen a lo largo de los ecosistemas marinos y de agua dulce del mundo y constituyen una contribución significativa a las comunidades autótrofas . Aunque el prefijo de pico SIpodría implicar un organismo más pequeño que el tamaño atómico , el término probablemente se usó para evitar confusiones con las clasificaciones de tamaño existentes del plancton .
Características [ editar ]
Estructura celular [ editar ]
Los picoukaryotes pueden ser autótrofos y heterótrofos , y generalmente contienen un número mínimo de orgánulos . Por ejemplo, Ostreococcus tauri , un picoeucariota autótrofo que pertenece a la clase Prasinophyceae , contiene solo el núcleo , una mitocondria y un cloroplasto , apretados dentro de una membrana celular . Los miembros de una clase heterótrofa, la Bicosoecida , contienen de manera similar solo dos mitocondrias, una vacuola alimentaria y un núcleo. [1]
Distribuciones [ editar ]
Estos organismos se encuentran a lo largo de las columnas de agua. Los picoeucariotas autótrofos están restringidos a los 100–200 m superiores (la capa que recibe la luz) y, a menudo, se caracterizan por un máximo de células afiladas cerca de la capa máxima de clorofila profunda (DCML) [2] y disminuyen significativamente por debajo. [3] Los grupos heterótrofos se encuentran a mayores profundidades y, por ejemplo, en el Océano Pacífico, se han encontrado en las proximidades de respiraderos hidrotermales a profundidades de hasta 2000–2550 m. Se encuentran algunos linajes heterótrofos, no estratificados, a todas las profundidades desde la superficie hasta 3000 m. [1] Muestran una alta diversidad filogenética [4] [5]y alta variabilidad en las concentraciones celulares globales, que van desde 10 7 a 10 5 litros −1 . [3]
Diversidad [ editar ]
Los picoeucariotas autótrofos que se encuentran comúnmente en la naturaleza son miembros de grupos tales como Prasinophyceae [6] (una especie de alga verde ) y Haptophyceae . [4] [7] Independientemente de su pequeño tamaño, se ha encontrado que estos organismos contribuyen con al menos el 10% de la productividad primaria neta acuática global total . [8] Aunque mucho menos abundantes que el picoplancton fotosintéticocianobacteriano , se ha demostrado que son tan importantes en términos de biomasa y producción primaria como las picocianobacterias. [9] En ambientes más oligotróficos, como la Estación ALOHA., los investigadores creen que aproximadamente el 80% de la biomasa α de la clorofila se debe a las células en el rango de tamaño pico . [2] El análisis de las secuencias de ADNr indica que los picoeucariotas oceánicos heterótrofos pertenecen a linajes tales como Alveolata , stramenopiles , choanoflagellates y Acantharea . [5] En estos linajes, muchos grupos aún no tienen representantes cultos. Los experimentos de pastoreo han demostrado que los nuevos picoeukaryotes de stramenopile son bacterívoros. [4]
Ecología [ editar ]
Dado que el tamaño de estos organismos determina cómo interactúan con su entorno, no es sorprendente que no se sepa que formen agregados orgánicos que se hundan de manera significativa. [10] Su contribución al ciclo del carbono es difícil de evaluar porque son difíciles de separar por técnicas como la filtración. [11] Recientes experimentos de hibridación in situ fluorescente (FISH, por sus siglas en inglés) han demostrado que los picoeucariotas son bastante abundantes en las profundidades marinas . [1] El aumento de la resolución con el desarrollo de mejores técnicas de FISH indica que el estudio y la detección deberían ser más fáciles. [12]La investigación también ha demostrado que los picoeucariotas tienen una fuerte correlación con las concentraciones de clorofila tanto en los reservorios mesoautróficos como en los reservorios hipereutróficos. [13]Por otra parte, los experimentos de enriquecimiento con nitrógeno sugieren que los picoeucariotas tienen una ventaja sobre las células más grandes cuando se trata de adquirir nutrientes debido a su gran área de superficie por unidad de volumen. Han demostrado una mayor efectividad en la captación de fotones y nutrientes de entornos de bajos recursos. [8]
Características biológicas [ editar ]
Los picoukaryotes, al igual que otras especies planctónicas , están expuestos a variaciones de luz durante el ciclo del diel y debido al desplazamiento vertical en la capa mixta de la columna de agua. Tienen reacciones biológicas especializadas que les ayudan a lidiar con densidades de luz excesivas, como el ciclo de la xantofila .
El picoplancton es la fracción de plancton compuesta por células entre 0.2 y 2 μm que puede ser fototrofos y heterótrofos procarióticos y eucariotas:
Son prevalentes entre las comunidades de plancton microbiano de los ecosistemas marinos y de agua dulce. Tienen un papel importante al constituir una parte significativa de la biomasa total de las comunidades de fitoplancton.
Clasificación [ editar ]
En general, el plancton se puede clasificar en función de las características fisiológicas, taxonómicas o dimensionales. Posteriormente, una clasificación genérica de un plancton incluye:
Sin embargo, hay un esquema más simple que clasifica el plancton según una escala de tamaño logarítmica:
- Macroplancton (200-2000 μm)
- Micro-plancton (20-200 μm)
- Nanoplancton (2-20 μm)
Esto se expandió aún más para incluir picoplancton (0.2-2 μm) y fem-toplankton (0.02-0.2 μm), así como plancton neto, ultraplankton. Ahora que el picoplancton se ha caracterizado, tienen sus propias subdivisiones adicionales, tales como fotótrofos y heterótrofos procarióticos y eucarióticos, que se extienden por todo el mundo en varios tipos de lagos y estados tropicales. Para diferenciar entre picoplancton autótrofo y picoplancton heterótrofo, los autótrofos podrían tener pigmentos fotosintéticos y la capacidad de mostrar autofluorescencia, lo que permitiría su enumeración bajo microscopía de epifluorescencia. Así es como los eucariotas se conocieron por primera vez. [1] En general, el picoplancton desempeña un papel esencial en los lagos dimotíticos oligotróficos porque puede producir y, en consecuencia, reciclar la materia orgánica disuelta (DOM) de una manera muy eficiente en circunstancias en las que la competencia de otros fitoplanteros se ve perturbada por factores como la limitación de nutrientes y predadores. El picoplancton es responsable de la productividad más primaria en giros oligotróficos, y se distingue del nanoplancton y el microplancton . [2] Debido a que son pequeños, tienen una mayor proporción de superficie a volumen, lo que les permite obtener los escasos nutrientes en estos ecosistemas. Además, algunas especies también pueden ser mixotróficas . Las células más pequeñas (200 nm) son del orden de nanómetros, no picómetros. losEl prefijo SI pico se usa bastante libremente aquí, ya que el nanoplancton y el microplancton son solo 10 y 100 veces más grandes, respectivamente, aunque es algo más preciso cuando se considera el volumen en lugar de la longitud.
Papel en los ecosistemas [ editar ]
El picoplancton contribuye en gran medida a la biomasa y la producción primaria en los ecosistemas marinos y de lago de agua dulce . En el océano, la concentración de picoplancton es de 10 5 a 10 7 células por mililitro de agua del océano. [3] El picoplancton de algas es responsable de hasta el 90 por ciento de la producción total de carbono diaria y anualmente en los ecosistemas oligotróficos marinos. [4] La cantidad de producción total de carbono por picoplancton en sistemas oligotróficos de agua dulce también es alta, representando el 70 por ciento de la producción anual total de carbono. [4]El picoplancton marino constituye un mayor porcentaje de la producción de biomasa y carbono en zonas que son oligotróficas, como el océano abierto, frente a las regiones cercanas a la costa que son más ricas en nutrientes. [4] [5] Su porcentaje de producción de biomasa y carbono también aumenta a medida que aumenta la profundidad en la zona eufótica . Esto se debe a su uso de fotopigmentos y su eficiencia en el uso de la luz azul-verde en estas profundidades. [4] Las densidades de población de picoplancton no fluctúan a lo largo del año, excepto en algunos casos de lagos más pequeños donde su biomasa aumenta a medida que aumenta la temperatura del agua del lago. [5]
El picoplancton también desempeña un papel importante en el circuito microbiano de estos sistemas al ayudar a proporcionar energía a niveles tróficos más altos . [4] Son pastoreados por varios organismos tales como flagelados , ciliados , rotíferos y copépodos . Los flagelados son su principal depredador debido a su capacidad de nadar hacia el picoplancton para consumirlos. [5]
Picoplancton oceánica [ editar ]
El picoplancton es importante en el ciclo de los nutrientes en todos los océanos principales, donde existen en su mayor abundancia . Tienen muchas características que les permiten sobrevivir en estas regiones oligotróficas (con bajo contenido de nutrientes) y con poca luz, como el uso de varias fuentes de nitrógeno, como nitrato, amonio y urea. [6] Su pequeño tamaño y gran área de superficie permiten una adquisición eficiente de nutrientes, absorción de luz incidente y crecimiento de organismos. [7] Un tamaño pequeño también permite un mantenimiento metabólico mínimo. [8]
El picoplancton, específicamente el picoplancton fototrófico, desempeña un papel importante en la producción de carbono de los ambientes oceánicos abiertos, que contribuye en gran medida a la producción mundial de carbono . [6] Su producción de carbono contribuye al menos al 10% de la productividad primaria neta acuática global. [7] Las contribuciones de alta productividad primaria se realizan tanto en zonas oligotróficas como profundas en los océanos. [6] El picoplancton es dominante en la biomasa en las regiones de mar abierto. [9]
El picoplancton también forma la base de las redes alimenticias microbianas acuáticas y es una fuente de energía en el circuito microbiano . Todos los niveles tróficos en una red alimentaria marina se ven afectados por la producción de carbono de picoplancton y la ganancia o pérdida de picoplancton en el medio ambiente, especialmente en condiciones oligotróficas. [8] Los depredadores marinos del picoplancton incluyen flagelados y ciliados heterótrofos . [6] Los protozoos son un depredador dominante del picoplancton. [8] El picoplancton a menudo se pierde a través de procesos como el pastoreo, el parasitismo y la lisis viral . [8]
Medición [ editar ]
Los científicos marinos han empezado a comprender lentamente en los últimos 10 o 15 años la importancia de incluso las subdivisiones más pequeñas del plancton y su papel en las redes alimentarias acuáticas y en el reciclaje de nutrientes orgánicos e inorgánicos. Por lo tanto, ser capaz de medir con precisión la biomasa y la distribución de tamaño de las comunidades de picoplancton ahora se ha convertido en algo esencial. Dos de los métodos prevalentes utilizados para identificar y enumerar el picoplancton son la microscopía de fluorescencia y el conteo visual . Sin embargo, ambos métodos están desactualizados debido a su naturaleza imprecisa y lenta. Como resultado, últimamente han surgido métodos más nuevos, más rápidos y más precisos, que incluyen citometría de flujo y microscopía de fluorescencia analizada por imagen.. Ambas técnicas son eficientes para medir el nano plancton y el picoplancton fototrófico auto-fluorescente. Sin embargo, la medición de rangos de tamaño muy pequeño de picoplancton a menudo ha demostrado ser difícil de medir, por lo que los dispositivos de carga acoplada (CCD) y las cámaras de video ahora se utilizan para medir el picoplancton pequeño, aunque una cámara basada en CCD de exploración lenta es Más efectivo para detectar y dimensionar partículas diminutas, como bacterias que se tiñen con fluorocromo.
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