predavanja iz kolegija geologija mora (44558, …...ocean kao stanište zašto proučavati organizme...
TRANSCRIPT
Doc.dr.sc. Kristina PIKELJGeološki odsjek, PMF
Horvatovac 102 aUtorak, 17:15-19:00
Predavanja iz kolegija Geologija mora (44558, 63327, 44100, 57290)
Ocean kao stanište zašto proučavati organizme u geologiji
mora? stvaraju sediment kemijski i fizički mijenjaju sediment
300x više prostora za život u odnosu na kopno
više opisanih vrsta na kopnu nego na moru…da li ih zaista i ima više?
(jesu li vrste u moru nedostupnije?)
razlika u broju otkrivenih vrsta na kopnu se pripisuje većoj raznolikosti staništa; više je ekoloških niša na kopnu
analogija je ista za vodeni stupac i morsko dno: više je bentičkih vrsta (98%) nego planktonskih i nektonskih(2%)
Zemlja – vodeni planet(www.pexels.com)
Ocean kao stanište morski ekosustav – najveći ekosustav
na Zemlji
dominantne biotičke komponente sustava:
organizmi i vrste predatori paraziti kompetitori i organizmi „prijatelji”
dominantne abiotičke komponente sustava:
temperatura nutrijenti svjetlost mutnoća salinitet/gustoća vode
Glavne skupine organizama u moru
Klasifikacija prema načinu života
plankton – drifters – plutaju; bez mogućnosti da se odupru gibanjima mora
zooplankton i fitoplankton
nekton – swimmers – aktivno se pokreću; ribe, gmazovi, ptice, sisavci i dr.
bentos – bottom dwellers – žive na morskom dnu (epiflora, epifauna) i u morskom dnu (inflora, infauna)
pokretni (vagilni) i pričvršćeni (sesilni) bentos
neki organizmi mijenjaju način kretanja tijekom života
Osnovni načini života u moru(en.sodiummedia.com)
Klasifikacija prema načinu života
holoplankton – organizmi koji životni ciklus provedu kao plankton
pr. dijatomeje, meduze
meroplankton – organizmi koji dio života (stadij larve) provedu kao plankton
pr. ježinci, ribe, zvjezdače
kompleksnost hranidbene mreže temelj hranidbene mreže je primarna
produkcija
primarna produkcija – vezana za najplići dio oceana – fotičku zonu
iznimka: organizmi uz hidrotermalne izvore…o njima ćemo posebno…
Hranidbena mreža u moru(www.sciencelearn.org.nz)
Klasifikacija okoliša u moru bentički okoliš – obuhvaća dno more,
već smo ga prije podijelili… pelagički okoliš – obuhvaća prostor
vodenog stupca neritik – najplići dio vodenog stupca
iznad šelfa oceanska provincija – ostatak
vodenog stupca iznad padine, podnožja i dubokog oceana
s obzirom na dubinu: epipelagijal – eufotička zona – u
pravilu do 100, inače do 200 m mezopelagijal – disfotična zona (200-
1000 m) batipelagijal – afotička zona (1000-
4000 m) abisopelagijal - ispod 4000 mBiozone pelagičkih i bentičkih okoliša
(Trujillo i Thurman, 2017)
Primarna produkcija u moru proces fotosinteze→
CO2 + H2O ↔ (CH2O)n (organska tvar) + O2
←metabolizam (disanje) efikasnost fotosinteze: 63% (?)… …količina svjetlosne energije koja je pretvorena u kemijsku energiju
nutrijenti – tvari potrebne za nastanak i popravak tkiva, regulaciju metabolizma i kao izvor energije; N, P, Fe
Redfieldov odnos (1934): omjer C:N:P = 106:16:1 (za fitoplankton) Martiny i dr. (2014): C:N:P = 163:22:1 (globalni prosjek za fitoplankton) koristi se za određivanje kruženja tvari (ugljika i nutrijenata) u oceanima
+ nutrijenti
nutrijenti + E
Primarna produkcija u moru proces fotosinteze → prevladava u fotičkoj zoni kontrolira koncentraciju anorganskog
ugljika i nutrijenata u površinskoj vodi kontolira koncentraciju CO2 u atmosferi
metabolizam (disanje) → prevladava u dubljim dijelovima oceana kontrolira koncentraciju organskog
ugljika i nutrijenata u dubokim dijelovima oceana (ispod fotičke zone)
kakva je dinamika (o čemu ovisi) primarne produkcije u oceanima s obzirom na geografsku širinu i cirkulaciju u oceanu?
ovisi o dostupnosti svjetla, nutrijenata i CO2
kakva je raspodjela ovih parametara u oceanima?
Dostupnost svjetla u moru limitirajući parametar sezonske varijacije u raspodjeli
sunčeve energije:
niže širine imaju dovoljno svjetla tijekom godine;
postoje razlike tijekom dana i noći
umjerene širine imaju dovoljno svjetla tijekom cijele
godine; nešto manje zimi; postoje razlike tijekom dana i noći
visoke širine imaju dovoljno svjetla samo u toplom
dijelu godine; tad su vrlo male razlike između dana i noći
Raspšodjela inslolacije tijekom godine po geografskoj dužini
(lessthan3ley.wordpress.com)
Dostupnost svjetla u moru 50% ulaznog svjetla je valne duljine
dulje od 780 nm (vidljivi dio spektra 380-700 nm)
IC (> 700) se apsorbira u prvih par m UV (< 380) čini mali dio ulaznog svjetla vidljivi dio spektra prodire dublje u
stupac vode, podudara se s fotosintetskom aktivnom radijacijom
(photosynthetically active radiation; PAR)
s dubinom dijelovi spektra su apsorbirani i reflektirani
crveni dio – apsorbiran brzo, 1% dolazi do 10 m
plavi dio – više se raspršuje, prodire najdublje, 1% dopire do 150%
različita boja mora na otvorenom i uz obalu (?)
Elektromagnetski spektar i prijenos vidljivog dijela spektra u morskoj vodi
(www.marinebiology.org)
Dostupnost svjetla u moru do 200 m – fotična zona (eufotična
zona) ovisi o kutu upada sunčevih zraka, o
turbiditetu, stupnju naoblake…
200-1000 m – disfotična zona (zona sumraka)
ispod 1000 m – afotična zona
Biozone pelagičkih i bentičkih okoliša(Trujillo i Thurman, 2017)
Dostupnost nutrijenata u moru nisu svi elementi u morskoj vodi
nutrijenti (hranjive soli)
nutrijenti su biolimitirajući elementi: ako ih nema, nema ni primarne produkcije
P, N, Si, Fe, Mo, Cd+P, Ge+Si, Sr moraju biti u otopljenom stanju (ioni)
dostupni fitoplanktonu (fosfati, nitrati…)
raspodjela elemenata u vodenom stupcu s obzirom biološku aktivnost:
biolimitirajući – to su nutrijenti! bioprijelazni (pr. CO2) bioinertni (pr. glavni konstituenti
morske vode) Koncentracije elemenata u vodi s obzirom na biološku aktivnost
(eesc.columbia.edu)
Dostupnost nutrijenata u moru što je s ostalim elementima? koliko je otopljenih elemenata u moru? što je vrijeme zadržavanja?
raspodjela elemenata u vodenom stupcu s obzirom na vrijeme zadržavanja:
konzervativni (conservative) – glavni konstituenti
reciklirani (recycled) – nutrijenti! pometeni (scavenged) – pr. neki
elementi u tragovima
donos nutrijenata na površinu oceana: u zonama upwellinga i na ušćima rijeka
Koncentracije elemenata u morskoj vodi s obzirom na vrijeme zadržavanja
(Slideplayer)
Dostupnost nutrijenata u moru nutrijenata je malo na
površini, a puno u dubini! remineraliziraju se i
recikliraju!...uglavnom u fotičkoj zoni
fotosintezom nastaje organska tvar 90% se reciklira na površini
10% stiže ispod fotičke zone
1-3% dolazi do morskog dna
< 1% se sačuva u morskom dnu
većina oceana je hladna, mračna i gladna Transport organske tvari na morsko dno
(projects.noc.ac.uk)
Dostupnost kisika u moru kisika u moru ima u izobilju na površini:
kontakt s atmosferom + fotosinteza kisikov minimum: zona najmanje
koncentracije kisika u oceanu – 500-1000 m – potrošeno do 90% otopljenog kisika
moguća anoksija – morska voda bez kisika – kako nastaje?
Crno More – primjer recentnog anoksičnog bazena
fjordovi, sjeverni Jadran, Santa Barbara bazen
< 0.5 mg/l – hipoksični uvjeti dublji dijelovi oceana imaju dovoljno
kisika (?)
Koncentracije kisika i nutrijenata s dubinom(Trujillo i Thurman, 2017)
Raspodjela temperature u moru…podsjetnik
površinski miješani sloj – do 200-300 m (max)
termoklina – nagla promjena temperature u vodenom stupcu
stalna i sezonska (?)
više je vrsta u stabilnom i toplom dijelu oceana, nego u hladnom dijelu s većim sezonskim rasponom temperature
stenotermni i euritermni organizmi?
u pravilu se bioraznolikost smanjuje prema polovima
što je s biomasom?
Profili temperature s dubinom i geografskom širinom(www.quora.com)
Raspodjela temperature i saliniteta u moru
s termoklinom se podudaraju:
haloklina: dio vodenog stupca s naglom promjenom saliniteta
piknoklina: dio vodenog stupca s naglom promjenom gustoće
salinitet se ne mijenja značajno u stupcu vode
većina organizama podnosi male razlike u salinitetu (30-40)
stenohalini i eurihalini organizmi?
porastom saliniteta se smanjuje bioraznolikost
Termoklina, haloklina i piknoklina(Slideserve)
Uvjeti za život u oceanu kisika je u oceanu dovoljno – najviše ga
je na površini – zašto?
najmanje ga je u zoni kisikovog minimuma - zašto?
u dubini kisika je dovoljno – zašto?
nutrijenata je na površini malo, osim u zonama upwellinga i uz obale – zašto?
najveći dio nutrijenata se reciklira u površinskom dijelu oceana – zašto?
a kako se ponaša CO2 u moru?...
duboki ocean je pomalo i zagušljiv… Shematska raspodjela O2 i CO2 s dubinom(skepticalscience.com)
Epipelagijal – fotička zona epipelagijal – najveći broj organizama
u toj zoni
fotička zona
10% oceana
dobro promiješano
izvor hrane: primarna produkcija
prilagodba: ovisno o regiji
Biozone pelagičkih i bentičkih okoliša(Trujillo i Thurman, 2017)
Mezopelagijal –zona sumraka mezopelagijal – zona sumraka
izvor hrane: ostaci (primarna produkcija) iz fotičke zone
piknoklina, haloklina, termoklina
prilagodba: ribe ne prelaze 10 cm, veliki zubi, velika usta, osjetljive oči, fotofore
Prilagodba tijela na život u mezopelagijalu
(www.tes.com)Biozone pelagičkih i bentičkih okoliša(Trujillo i Thurman, 2017)
Batipelagijal – afotička zona batipelagijal – afotička zona – nema
svjetla izvor hrane: male ribice i drugi
organizmi iz mezopelagijala velika gustoća vode prilagodba: ribe ne prelaze 10 cm, veliki
zubi, velika usta, osjetljive oči, reducirana tijela
fotofore su gotovo jedini izvor svjetlosti
Biozone pelagičkih i bentičkih okoliša(Trujillo i Thurman, 2017)
Prilagodba tijela na život u batipelagijalu
(www.tes.com)
Literatura: Seibold, E., Berger, W.H. (2017): The
Sea Floor. An Introduction to Marine Geology – 4. izdanje. Berlin - New York: Springer-Verlag, 268 str.
Lalli, C.M., Parsons, T.R. (2006): Biological oceanography – Anintroduction – The open University press, 314 str.