Kenmerken van fytoplankton Onder fytoplankton, ofwel

algen, wordt het plantaar- dige, levende en zwevende materiaal in het aquatisch milieu verstaan. Een fyto- planktonorganisme is over het algemeen klein en niet direct met het blote oog te zien. Determinatie gebeurt dan ook met behulp van een microscoop. De verschij- ningsvormen zijn zeer divers (Figuur 2.10). Algen nemen een zeer belangrijke positie in: zij staan aan de basis van de voedselketen in het open water van meren en plassen en alleen dankzij hun vermo- gen zonlicht en opgeloste voedingsstoffen om te zetten in biomassa kunnen hogere organismen zoals water- vlooien en vissen bestaan. Een fytoplanktongemeen- schap groeit door deling van de aanwezige algen. Onder gunstige omstandigheden, zoals hoge nutriëntconcen- traties, is een snelle deling mogelijk en dus een snelle groei van de populatie waardoor er binnen een week een drastische veran-

dering in soortensamenstelling van de fytoplanktongemeenschap kan optreden. Een ander kenmerk van fytoplankton is het bezit van fotosynthetische pigmenten. Met name chlorofyl-a is kenmerkend voor alle algengroepen. Algen gebruiken fotonen voor het aanmaken van energie. Chlorofyl-a heeft de eigenschap om, na excitatie van het molecuul bij een bepaalde golflengte, licht van een andere golflengte uit te zenden (fluorescentie). In de volgende paragraaf zal ingegaan worden op de fotosynthese en de rol van chlorofyl-a. Een ander kenmerk van fyto- plankton is dat zij kosmopoliet (over de hele wereld voorkomend) zijn. In paragraaf 2.5.3 wordt het voorkomen van algen in een diep meer besproken.

Figuur 2.10. Enkele fytoplanktonsoorten. (a) Dinob yon; (b) Staurastrum (desmide); (g) Rhodomonas; (h) Ceratium; (i) Asterionella (diatomee); (j) Chlamydomonas; (l) enkele cellen van Microcystis (Moss, 1998).

r

2.5.2 Fotosynthese

Algen zijn, net zoals alle organismen met bladgroenkorrels (bladgroenkorrels bevatten chlorofyl-a), in staat zonne-energie biochemisch via fotosynthese om te zetten naar potentiële chemische energie. Algen hebben licht van bepaalde golflengten, 400-700 nm oftewel de Photosynthetically Active Radiation (PAR) (Kirk, 1994), nodig voor de fotosynthese. Ongeveer 45% van de inkomende straling heeft een golflengte die binnen het zichtbare gedeelte van het spectrum valt welke bijna gelijk is aan de PAR. Fotosynthese kan omschreven worden als het proces waarbij uit koolstofdioxide, met behulp van de instralingenergie en het chlorofyl-a molecuul, organische materiaal ontstaat en waarbij zuurstof vrijkomt.

Fytoplankton is dus verantwoordelijk voor de fotosynthetische assimilatie van anorganisch koolstof en de primaire productie van organisch materiaal in de pelagiale zone (open water zone) van meren (Arvola et al., 1999). In feite geeft de concentratie van de fotosynthetisch actieve pigmenten in de algen de potentie tot het vormen van nieuwe biomassa aan. De concentratie chlorofyl-a is dan ook een veel gebruikte indicator voor de hoeveelheid algen in een water. De bepaling van het gehalte aan chlorofyl-a met een spectrofotometer is geba- seerd op het verschil in absorptie spectrum van chlorofyl-a dat niet alleen in het blauwe gedeelte van het spectrum absorbeert (400-500 nm) zoals carotenoïden, flucoxantine, e.d., maar ook nog in het rode deel van het spectrum (660-665 nm).

2.5.3 Het voorkomen van algen

De algenbiomassa en de samenstelling van de algengemeenschap wordt door verscheidene factoren beïnvloed. Zo zijn onder andere de nutriëntconcentraties, de golflengte van het licht,

de lichtintensiteit, de aanwezigheid van watervlooien

(Figuur 2.11), temperatuur en bezinking van grote invloed op de groei van de algen en de biomassa. Begrazing van algen door watervlooien en sedimentatie zijn de belangrijkste verliesposten (Reynolds, 1984). De diepte van het meer of ander water waarin de algen voorkomen is van invloed op het verlies van algen aan bezinking. In ondiepe meren is er kans op resuspensie onder invloed van wind of vissen. Een voorwaarde voor het voorkomen van algen is voldoende lichtinstraling. Doordat de PAR (oftewel ‘downward irradiance’) afneemt met de diepte, is het voor algen alleen mogelijk voor te komen in de bovenste waterlagen van een diep meer. Het punt waarop er minder dan 1% van de totale lichtintensiteit aan het oppervlak aanwezig is, wordt de eufoti- sche diepte genoemd. Op dit punt is er voor de algen te weinig licht aanwezig om een positieve netto fotosynthese te halen. Het mag duidelijk zijn dat dit een ruwe bepaling is voor het voorkomen van algen aangezien de absolute straling op de eufotische diepte afhankelijk is van de intensiteit aan het oppervlak en doordat verschillende algensoorten verschillende hoeveelheden licht nodig hebben (Kirk, 1994).

Figuur 2.11.

Daphnia, behoort o het zoöplankton en wordt in de volksmond ‘watervlo’ genoemd. De lengte van de schaallijn vertegenwoordigt 100 Ęm (Moss 1998).

t t

,

Het epilimnion (de productieve laag) is niet hetzelfde als de eufotische zone, alhoewel ze kunnen samenvallen. De eerste is afhankelijk van koolstofmetabolisme en de tweede van lichtinval en uitdoving. In heldere meren kan licht soms tot in het bovenste gedeelte van het hypolimnion vallen, wat het voorkomen van fytoplanton en dus fotosynthese en primaire productie mogelijk maakt in deze laag. In humusrijke meren kan de helft van het epilimnion beneden de eufotische zone liggen wat zorgt voor een afname van het effectieve lichtklimaat.

Over het algemeen bevindt fytoplankton zich dus in de eufotische zone. Wanneer er geen sprake is van menging kunnen sommige algen zich relatief lang in de bovenste paar centime- ters bevinden. Als er tegelijkertijd sprake is van een grote lichtintensiteit, kan er foto-inhibitie in deze algen optreden. Onder bepaalde omstandigheden, zoals een schaarste aan nutriënten of de aanwezigheid van watervlooien in het epilimnion, kunnen sommige algen actief migreren naar het nutriëntrijke hypolimnion. Onder anoxische omstandigheden wordt het hypolimnion verrijkt met nutriënten, met name van fosfaat, vrijgekomen uit het sediment. Als in de nazomer de thermocline langzaam zakt, kunnen nutriënten vanuit het metalimnion of het bovenste hypo- limnion zorgen voor een toename van de algenpopulaties (Arvolaet al., 1999).

2.5.4 Natuurlijke successie