Lys og næringsstoffer

Planktonalger skal som nævnt bruge lys og næringsstoffer for at kunne overleve, vokse og dele sig. Hvis både lys og næringsstoffer er til stede i rigelige mængder, vokser algerne hurtigt. De mindste encellede alger kan dele sig 4 gange i døgnet, mens de største er helt op til 5 dage om at dele sig. I naturen er der imidlertid ofte mangel på lys eller næringsstoffer, så der er længere tid mellem delingerne. Stiger mængden af lys eller næringsstoffer, øges algernes vækst indtil en vis øvre grænse.

Alger udnytter især det synlige lys med bølgelængder mellem 400 nm (blåt lys) og 700 nm (rødt lys) til fotosyntesen (figur 4-11). Algernes forskellige pigmenter opfanger lys af bestemte bølgelængder. Klorofyller opfanger bedst blåt (ca. 440 nm) og rødt lys (ca. 680 nm). Fykobiliner opfanger bedst det grønne (fykoerythrin, ca. 490-560 nm) eller det orange lys (fykocyanin, ca. 590-610 nm). Karotenoiderne opfanger lys i den blå-grønne del af lysspektret (ca. 400-530 nm).

Mens grønalger, som kun indeholder klorofyller, kræver meget lys for at opnå maksimal vækst, kræver f.eks. cyanobakterier og dinoflagellater noget mindre lys, før deres vækst er maksimal. Dette skyldes, at de to sidstnævnte grupper foruden klorofyl a og c også indeholder andre fotosyntesepigmenter, som gør dem i stand til at udnytte et større spektrum af det tilgængelige lys (figur 4-11).

Meget høje lysintensiteter kan være skadelige for algerne. Ganske som mennesker og dyr er algerne følsomme over for ultraviolet lys (100-400 nm). Specielt uv-lys med en bølgelængde på mellem 280 og 320 nm (kaldet UV-B) har en negativ virkning på algerne pga. at dets høje energi. Som beskyttelse mod UV-B-stråling har algerne udviklet særlige pigmenter og microsporiner (aminosyrer), der simpelt hen opfanger de skadelige stråler. Selv synligt lys (400-700 nm) kan være skadeligt for algerne, hvis lysintensiteten er høj. Her yder specielt karotenoider beskyttelse. Den skadelige virkning på algerne skyldes ikke så meget, at kraftigt lys ødelægger de fotosyntetiserende pigmenter, men i langt højere grad at det ødelægger algernes proteiner og arvemateriale.

Kvælstof og fosfor er de næringsstoffer, som algerne behøver i størst mængde i forhold til deres tilgængelighed i vandet. Som kilde til kvælstof benytter planktonalgerne både ammonium (NH₄⁺) og nitrat (NO₃). Enkelte cyanobakterier kan som nævnt ovenfor også udnytte frit kvælstof (N₂). Fosfor får algerne fra opløst fosfat (PO₄) og fosfat bundet sammen i kæder eller adsorberet til partikler. Foruden makronæringsstoffer (som kvælstof, fosfor, calcium, kalium, svovl osv.) behøver algerne også en række mikronæringsstoffer som jern, kobber, magnesium, zink og cobolt.

Når næringssaltmængden er lav, er det ofte meget små alger, der er mest almindelige. Det skyldes, at næringsstoffer når frem til algernes overflade ved diffusion gennem et ultratyndt, stillestående vandlag omkring cellen. Dette stillestående vandlag er tyndere omkring små alger end omkring store alger, og da diffusion er en meget effektiv proces over meget små afstande, men til gengæld ineffektiv over store afstande, har de små alger en fordel i mangelsituationer. Dertil kommer, at deres overflade er større i forhold til volumenet end de store algers, således at de også af denne grund står stærkest i konkurrencen med de store alger, hvis der er mangel på næringsstoffer.

Traditionelt har man opfattet planktonalger som mikroskopiske planter, som kun behøver lys, CO₂ og uorganiske næringsstoffer for at vokse. Men mange planktonalger kan ikke selv danne vitaminer og er derfor afhængige af, at disse findes frit tilgængelige i havvandet. Et typisk medium til dyrkning af marine planktonalger indeholder derfor både næringsstoffer og vitaminer (figur 4-12).