.
Το βακτηριοπλαγκτόν ή υδρόβια βακτήρια είναι το βακτηριακό περιεχόμενο του πλαγκτού, το οποίο βρίσκεται στη στήλη του νερού των θαλάσσιων και των λιμνοποτάμιων οικοσυστημάτων.
Εισαγωγή
Ο όρος βακτηριοπλαγκτόν προέρχεται από το συνδυασμό των λέξεων πλαγκτός (περιπλανώμενος) και βακτήριο. Το βακτηριοπλαγκτό αποτελείται από ευρύ συνονθύλευμα προκαρυωτικών οργανισμών οι οποίοι διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τη μορφολογία τους, τη φυσιολογία τους και τις οικολογικές τους προτιμήσεις. Στα υδάτινα οικοσυστήματα οι μικροοργανισμοί λειτουργούν τόσο ως παραγωγοί όσο και ως καταναλωτές του καθηλωμένου άνθρακα. Η τεράστια βιομάζα του βακτηριοπλαγκτού ξεπερνάει την αντίστοιχη βιομάζα όλων των υπόλοιπων μελών των υδάτινων οικοσυστημάτων. Επομένως το μεγαλύτερο ποσοστό του άνθρακα που χρησιμοποιείται από όλους τους οργανισμούς των υδάτινων οικοσυστημάτων προέρχεται από τη δράση αυτών των μικροοργανισμών.
Βιολογικός ρόλος στο οικοσύστημα
Ο κύριος ρόλος των βακτηρίων στα υδάτινα οικοσυστήματα είναι η διάσπαση της οργανικής βιομάζας (νεκρή οργανική ύλη και εξωκυτταρικές ουσίες) σε απλούστερες ενώσεις και η ανακύκλωση στοιχείων όπως το άζωτο, ο φωσφόρος, ο σίδηρος και το θείο τα οποία αποτελούν μέρος των οργανικών ενώσεων. Τα στοιχεία αυτά είναι απαραίτητα για το μεταβολισμό όλων των οργανισμών μονοκύτταρων ή πολυκύτταρων. Η διάσπαση των οργανικών ενώσεων είναι δυνατό να γίνει είτε παρουσία είτε απουσία οξυγόνου. Συνυφασμένο με αυτή τη λειτουργία είναι το γεγονός πως τα περισσότερα βακτήρια είναι ετερότροφα, αν και υπάρχουν φωτοσυνθετικά αυτότροφα (φωτοαυτότροφα) βακτήρια. Η διάσπαση των οργανικών ενώσεων από τα βακτήρια περιλαμβάνει οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις στις οποίες ηλεκτρόνια μεταφέρονται από το οργανικό υπόστρωμα (οξείδωση) σε έναν υποδοχέα ηλεκτρονίων. Τα βακτήρια δρουν ως καταλύτες της παραπάνω αντίδρασης, προσφέροντας τις κατάλληλες θερμοδυναμικές συνθήκες. Από την ενέργεια που ελευθερώνεται μέσω της αντίδρασης, μόνο ένα μικρό μέρος είναι άμεσα διαθέσιμο το οποίο αξιοποιείται για τις αντιδράσεις του μεταβολισμού και την αναπαραγωγή. Το βακτηριοπλαγκτό είναι υπεύθυνο για την καθήλωση του 90% του συνολικού άνθρακα που καθηλώνεται στο οικοσύστημα. Οι υπόλοιποι βιολογικοί ρόλοι των βακτηρίων συνοπτικά είναι:
Αποτελούν τους κυριότερους ετερότροφους μικροοργανισμούς στα υδάτινα οικοσυστήματα.
Αυξάνουν την φαινοτυπική, γενετική και μοριακή ποικιλομορφία του οικοσυστήματος.
Συμμετέχουν σε πολλούς γεωχημικούς κύκλους.
Αποτελούν τους πιο δραστήριους μικροοργανισμούς σε αναερόβιες συνθήκες όπου τα φύκη είναι μεταβολικά αδρανή.
Αποτελούν βασικό συστατικό του μικροβιακού τροφικού πλέγματος (μικροβιακός βρόγχος).
«Μικροβιακός βρόγχος»
Η ροή του διαλυμένου οργανικού άνθρακα (DOC) από τα φύκη στα βακτήρια, μέσω των κυτταρικών τους εκκρίσεων υπό τη μορφή των φωτοσυνθετικών προϊόντων αποτελεί σημαντικό τμήμα του υδρόβιου τροφικού πλέγματος. Η απελευθέρωση του DOC δημιουργεί άμεση σύνδεση μεταξύ των φυκών και των βακτηρίων, αφού το DOC αποτελεί υπόστρωμα ανάπτυξης για τα βακτήρια. Όμως αυτή δεν είναι η μοναδική αλληλεπίδραση μεταξύ φυκών και βακτηρίων. Οι υπόλοιπες αλληλεπιδράσεις εκφράζονται κυρίως ως ανταγωνισμός για ανόργανα συστατικά, απόκτηση του επιθυμητού ενδιαιτήματος και ως σχέση λείας-θηρευτή. Αυτό το δεύτερο μικρότερο τροφικό πλέγμα εσωτερικό του κύριου τροφικού πλέγματος ονομάζεται «μικροβιακός βρόγχος». Τα βακτήρια θηρεύονται από πρωτόζωα και μικρό ζωοπλαγκτόν, συνδέοντας με τον τρόπο αυτό το «μικροβιακό βρόγχο» με το κύριο τροφικό πλέγμα του οικοσυστήματος στο οποίο συμμετέχουν οι πολυκύτταροι οργανισμοί του οικοσυστήματος. Ο άνθρακας που ελευθερώνεται από το κύριο τροφικό πλέγμα εισέρχεται ξανά στο βρόγχο, ώστε να επαναχρησιμοποιηθεί από τα βακτήρια.
Κυριότεροι αντιπρόσωποι του βακτηριοπλαγκτού
Το βακτηριοπλαγκτό παρουσιάζει τεράστια ποικιλότητα ως προς τους διαφορετικούς μικροοργανισμούς οι οποίοι το αποτελούν. Η ποικιλομορφία των μικροοργανισμών εξαρτάται πρωταρχικά από τον τύπο του υδάτινου οικοσυστήματος, δηλαδή οικοσυστήματα γλυκών και αλμυρών υδάτων παρουσιάζουν έντονη διαφοροποίηση ως προς τη δομή του βακτηριοπλαγκτού. Η δομή της κοινότητας ορίζεται είτε με βάση λειτουργικά κριτήρια (φωτοσυνθετικοί ή αζωτοδεσμευτικοί μικροοργανισμοί) είτε με βάση ταξινομικά και φυλογενετικά κριτήρια. Το κυριότερο εργαλείο για τη φυλογενετική κατάταξη των μικροοργανισμών αποτελεί η κατάταξη με βάση το γονίδιο 16S rRNA.
Στο βακτηριοπλαγκτόν εντοπίζονται είδη από πολλές διαφορετικές τάξεις, όπως τα α-προτεοβακτήρια (alphaprotobacteria) τα οποία συνήθως αποτελούν το 20 % του συνολικού πληθυσμού στα παράκτια ύδατα και το 15 % στους ωκεάνιους πληθυσμούς. Τα είδα είδη αυτής της τάξης έχουν την ικανότητα να μεταβολίζουν τις ενώσεις του θείου. Χαρακτηριστικό γένος των α-προτεοβακτηρίων είναι το γένος Actinobacteria. Επίσης, μία σημαντική τάξη βακτηρίων είναι τα γ-πρoτεοβακτήρια (gammaproteobacteria), με κυριότερους αντιπροσώπους είδη του γένους Vibrio, και δευτερεύοντα τα γένη Alteromonas, Pseudoalteromonas, Marinomonas, Shewanella, Glaciecola, Oceanospirillum και Colwellia. Πολλά είδη όλων των γενών παρουσιάζουν παρασιτικό τρόπο διαβίωσης. Ακόμα οι αντιπρόσωποι της τάξης β-προτεοβακτήρια (betaproteobacteria) παρουσιάζουν παγκόσμια εξάπλωση και διαφοροποίηση μεταξύ τους ως προς τα μορφολογικά τους χαρακτηριστικά και τον τρόπο διαβίωσης. Στην κλάση Bacteroidetes ανήκουν γένη βακτηρίων που συναντιούνται σε πληθώρα διαφορετικών ενδιαιτημάτων, αν και συχνότερα συναντώνται στα θαλάσσια οικοσυστήματα. Τέλος υπάρχει πληθώρα αταξινόμητων στελεχών τα οποία αντιπροσωπεύουν μεγάλο ποσοστό των περιβαλλοντικών δειγμάτων που απομονώνονται και μελετώνται.
Επιρροή μόλυνσης στις βιοκοινότητες του βακτηριοπλαγκτού
Οι κοινότητες του βακτηριοπλαγκτού αποτελούνται από πολλά διαφορετικά βακτηριακά είδη, η επιβίωση των οποίων εξαρτάται άμεσα από τις συνθήκες του περιβάλλοντος, όπως η θερμοκρασία, η συγκέντρωση του CO2 που είναι διαλυμένη στο νερό και η οξύτητα του νερού. Αυξημένες ποσότητες αερίου CO2 έχουν ως αποτέλεσμα τη μείωση του pH στις θάλασσες. Πλήθος επιστημονικών ερευνών έχουν διεξαχθεί με σκοπό να μελετηθούν οι μεταβολές στη σύσταση του βακτηριοπλαγκτού όταν μεταβάλλεται κάποιος περιβαλλοντικός παράγοντας. Για παράδειγμα μελέτες στη Βαλτική θάλασσα έδειξαν πως η άνοδος της θερμοκρασίας είχε ως αποτέλεσμα να παρατηρηθούν μεταβολές στον αριθμό των ειδών τα οποία αποτελούσαν τα βακτηριοπλαγκτόν. Ορισμένα είδη επέδειξαν αυξημένη δραστηριότητα, ενώ ο αριθμός άλλων μειώθηκε. Παρόμοια πειράματα στα οποία αυξήθηκε η οξύτητα του νερού είχαν αντίστοιχα αποτελέσματα.
Αυτές οι μεταβολές στην ποικιλότητα των ειδών είναι πιθανό να μεταβάλλουν την ικανότητα του βακτηριοπλαγκτού να καθηλώνει και να διασπά την διαλυμένη οργανική ύλη, γεγονός το οποίο είναι πιθανό να επηρεάσει την αρμονική λειτουργία όλου του οικοσυστήματος μέσω του τροφικού πλέγματος.
Η ανθρωπογενής δραστηριότητα έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση των επιπέδων του CO2 στην ατμόσφαιρα και την εμφάνιση του φαινομένου του θερμοκηπίου. Οι μεταβολές που συντελούνται στο περιβάλλον λόγω αυτών των φαινομένων ίσως οδηγήσει στην επιβεβαίωση των παραπάνω ερευνών.
Βιβλιογραφία
David C. Sigee (2005) Freshwater Microbiology. John Wiley and Sons, Ltd, West Sussex, pp. 287-293, 304-315 & 320
David L. Kirchman (2008) Microbial Ecology of the Oceans, second edition. John Wiley and Sons, Ltd, West Sussex, pp. 36-40, 47-60
Markus V. Lindh, et al (2013) Consequences of increased temperature and acidification on bacterioplankton community composition during a mesocosm spring bloom in the Baltic Sea. In: Environmental Microbiology Reports, Volume 5, Issue 2, April 2013, pp. 252-262
http://www.springerreference.com/docs/html/chapterdbid/187211.html
Hellenica World - Scientific Library
Από τη ελληνική Βικιπαίδεια http://el.wikipedia.org . Όλα τα κείμενα είναι διαθέσιμα υπό την GNU Free Documentation License
