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ピコプランクトンは、0.2～2 μm の細胞で構成されるプランクトンの一部であり、原核生物および真核生物の光栄養生物および従属栄養生物のいずれかです。
これらは淡水と海洋の両生態系の微生物プランクトン群集に広く分布しており、植物プランクトン群集の総バイオマスのかなりの部分を占める重要な役割を果たしています。
分類
一般的に、プランクトンは生理学的、分類学的、または寸法的特徴に基づいて分類できます。したがって、プランクトンの一般的な分類には次のものが含まれます。
ただし、対数サイズスケールに基づいてプランクトンを分類するより単純な方式があります。
- マクロプランクトン（200～2000μm）
- 微小プランクトン（20～200μm）
- ナノプランクトン（2～20μm）
これはさらに拡大され、ピコプランクトン（0.2～2μm）とフェムトプランクトン（0.02～0.2μm）、ネットプランクトン、超プランクトンが含まれるようになりました。ピコプランクトンが特徴付けられた今、それらは原核生物と真核生物の光栄養生物と従属栄養生物など、さらに独自の下位区分があり、世界中のさまざまなタイプの湖や栄養状態に広がっています。独立栄養ピコプランクトンと従属栄養ピコプランクトンを区別するために、独立栄養生物は光合成色素と自己蛍光を示す能力を持っている可能性があり、これにより落射蛍光顕微鏡下でそれらの計数が可能になります。このようにして、微小な真核生物が初めて知られるようになりました。[1]
全体的に、ピコプランクトンは貧栄養性の二混合湖で重要な役割を果たしている。なぜなら、栄養素の制限や捕食者などの要因によって他の植物プランクトンとの競争が妨げられている状況下で、非常に効率的に溶存有機物（DOM）を生成し、それに応じてリサイクルすることができるからである。ピコプランクトンは貧栄養性の環流における最も主要な生産性を担っており、ナノプランクトンやマイクロプランクトンとは区別される。[2] それらは小さいため、表面積と体積の比が大きく、これらの生態系で乏しい栄養素を得ることができる。さらに、一部の種は混合栄養性でもある。最小の細胞（200 nm）は、ピコメートルではなくナノメートルのオーダーである。ここでは、 SI接頭辞のピコ-はかなり緩く使用されている。ナノプランクトンとマイクロプランクトンはそれぞれ10倍と100倍大きいだけであるが、長さではなく体積を考えると、この接頭辞はいくぶん正確である。
生態系における役割
ピコプランクトンは、海洋および淡水湖の両方の生態系において、バイオマスおよび一次生産に大きく貢献しています。海洋では、ピコプランクトンの濃度は海水1ミリリットルあたり10 5～10 7個です。 [3]藻類ピコプランクトンは、貧栄養海洋生態系における1日および年間の総炭素生産の最大90％を占めています。 [4]貧栄養淡水システムにおけるピコプランクトンの総炭素生産量も多く、年間総炭素生産の70％を占めています。[4]海洋ピコプランクトンは、外洋などの貧栄養ゾーンでは、より栄養分が豊富な沿岸地域と比較して、バイオマスおよび炭素生産の割合が高くなります。[4] [5]バイオマスおよび炭素生産の割合は、有光層の深さが増すにつれて増加します。これは、光色素の使用と、これらの深さでの青緑色光の利用効率によるものです。[4]ピコプランクトンの個体群密度は、湖水温の上昇に伴ってバイオマスが増加するいくつかの小規模な湖を除いて、年間を通じて変動しません。[5]
ピコプランクトンもこれらのシステムの微生物ループにおいて、高次の栄養段階へのエネルギー供給を助ける重要な役割を果たしている。[4]鞭毛虫、繊毛虫、ワムシ、カイアシ類など、さまざまな生物がピコプランクトンを捕食する。鞭毛虫はピコプランクトンを捕食するためにピコプランクトンに向かって泳ぐ能力があるため、ピコプランクトンの主な捕食者である。[5]
海洋ピコプランクトン
ピコプランクトンは、主要な海洋の栄養循環に重要な役割を果たしており、最も多く生息しています。ピコプランクトンは、硝酸塩、アンモニウム、尿素などの複数の窒素源を利用するなど、貧栄養（低栄養）および低光量領域で生存できる多くの特徴を持っています。[6]ピコプランクトンは体が小さく表面積が大きいため、効率的な栄養素の獲得、入射光の吸収、生物の成長が可能です。[7] 体が小さいため、代謝の維持も最小限で済みます。[8]
ピコプランクトン、特に光合成ピコプランクトンは、外洋環境の炭素生産において重要な役割を果たしており、世界の炭素生産に大きく貢献しています。[6]ピコプランクトンによる炭素生産は、世界の水生生物の純一次生産性の少なくとも10％を占めています。[7]海洋の貧栄養層と深層部の両方で、高い一次生産性の貢献が見られます。[6]ピコプランクトンは、外洋地域のバイオマスの大部分を占めています。[9]
ピコプランクトンは水生微生物食物網の基盤も形成し、微生物ループのエネルギー源でもある。海洋食物網のすべての栄養段階は、特に貧栄養条件下では、ピコプランクトンの炭素生産と環境中のピコプランクトンの増減の影響を受ける。[8]ピコプランクトンの海洋捕食者には、従属栄養性の鞭毛虫と繊毛虫 が含まれる。[6] 原生動物はピコプランクトンの主な捕食者である。[8]ピコプランクトンは、放牧、寄生、ウイルス溶解などのプロセスによって失われることが多い。[8]
測定
海洋科学者は、ここ 10 年から 15 年の間に、プランクトンの最小の区分の重要性と、それが水中食物網や有機および無機栄養素の循環で果たす役割を徐々に理解し始めています。そのため、ピコプランクトン群集のバイオマスとサイズ分布を正確に測定できることが、今ではむしろ不可欠になっています。ピコプランクトンの識別と計数に使用される一般的な方法の 2 つは、蛍光顕微鏡法と目視による計数です。ただし、どちらの方法も時間がかかり、不正確なため、時代遅れになっています。その結果、フローサイトメトリーや画像解析蛍光顕微鏡法など、より新しく、より高速で、より正確な方法が最近登場しました。どちらの技術も、ナノプランクトンと自己蛍光を発する光栄養ピコプランクトンの測定に効果的です。しかし、非常に微細なサイズのピコプランクトンの測定は困難であることが多いため、現在では電荷結合素子（CCD）やビデオカメラが小さなピコプランクトンの測定に使用されていますが、低速スキャンCCDベースのカメラは、蛍光色素で染色された細菌などの小さな粒子を検出してサイズを測定するのに効果的です。[10]
参照
参考文献
- ^ Callieri, Cristiana; Stockner, John G. (2002年2月1日). 「淡水自栄養性ピコプランクトン：レビュー」. Journal of Limnology . 61 (1): 1–14. doi : 10.4081/jlimnol.2002.1 .
- ^ ヴェルシニン、アレクサンダー。「黒海の植物プランクトン」。ロシア連邦児童センターオルリョーノク。
- ^ Schmidt, TM; DeLong, EF; Pace, NR (1991-07-01). 「16S rRNA遺伝子のクローニングと配列決定による海洋ピコプランクトン群集の分析」Journal of Bacteriology . 173 (14): 4371–4378. doi :10.1128/jb.173.14.4371-4378.1991. ISSN 0021-9193. PMC 208098 . PMID 2066334.
- ^ abcde Stockner, John G.; Antia, Naval J. (1986年4月14日). 「海洋および淡水生態系の藻類ピコプランクトン：多分野にわたる視点」. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences . 43 (12): 2472–2503. doi :10.1139/f86-307.
- ^ abc Fogg, GE (1995 年 4 月 28 日). 「ピコプランクトンと外洋生態系におけるその重要性に関するコメント」(PDF) . Aquat Microb Ecol . 9 : 33–39. doi : 10.3354/ame009033 .
- ^ abcd Stockner, John G (1988). 「光合成性ピコプランクトン：海洋および淡水生態系からの概要」.陸水学および海洋学. 4 (33): 765–775. Bibcode :1988LimOc..33..765S. doi :10.4319/lo.1988.33.4part2.0765.
- ^ ab Agawin, Nona S; Duarte, Carlos M; Augusti, Susana (2000). 「ピコプランクトンの植物プランクトンのバイオマスと生産への寄与に対する栄養と温度の制御」Limnology and Oceanography . 3 (45): 591–600. Bibcode :2000LimOc..45..591A. doi : 10.4319/lo.2000.45.3.0591 .
- ^ abcd Callieri, Cristiana; Stockner, John G (2002). 「淡水自栄養性ピコプランクトン：レビュー」Journal of Limnology . 1 (61): 1–14. CiteSeerX 10.1.1.472.3454 . doi :10.4081/jlimnol.2002.1.
- ^ Moon-van der Staay, Seung Yeo; De Wachter, Rupert; Vaulot, Daniel (2001 年 2 月)。「海洋のピコプランクトンの 18S rDNA 配列から、予想外の真核生物の多様性が明らかになる」。Nature . 409 ( 6820 ) : 607–610。Bibcode :2001Natur.409..607M。doi : 10.1038/35054541。PMID 11214317。S2CID 4362835。
- ^ Viles, CL ; Sieracki, ME (1992 年 2 月)。「冷却型電荷結合素子カメラと画像解析蛍光顕微鏡による海洋ピコプランクトン細胞サイズの測定」。応用環境微生物学。58 (2): 584–592。Bibcode :1992ApEnM..58..584V。doi : 10.1128 / AEM.58.2.584-592.1992。PMC 195288。PMID 1610183。