• Dom
  •  > 
  • Putovanja
  •  > 
  • U kojoj zoni okeana je fotosinteza nemoguća. Zašto su okeani "niske produktivnosti" u smislu fotosinteze? Prilagođavanje morskog života

U kojoj zoni okeana je fotosinteza nemoguća. Zašto su okeani "niske produktivnosti" u smislu fotosinteze? Prilagođavanje morskog života

Moguće samo na zemljana površina iu gornjem dijelu mora, gdje prodiru sunčevi zraci. Da li je moguća geološka aktivnost organizama tamo gdje nema svjetla, u "vječnoj tami"? Ispostavilo se da je to moguće.

Ugalj i nafta se nalaze na mjestima na dubinama od stotina i hiljada metara. Oni su hrana za mikroorganizme koji žive u podzemnim vodama. Stoga, gdje god ima vode i organske tvari u zemljinoj kori, mikroorganizmi "rade" energično. Poznato je da je nemoguće bez disanja: tijelu su potrebne, uz pomoć kojih se organske tvari oksidiraju, pretvaraju u ugljični dioksid, vodu i druge jednostavne kemijske spojeve. Organizmi koriste energiju oslobođenu tokom ovog procesa za životne procese.

Da bi se prehranili, mikroorganizmima je potreban i slobodan kiseonik, koji delimično apsorbuju iz podzemnih voda, gde je ovaj gas u rastvorenom stanju. Ali kisik u vodi, u pravilu, nije dovoljan, a tada ga mikroorganizmi počinju "odnositi" raznim kisikovim spojevima. Podsjetimo da se ovaj proces u hemiji naziva redukcija. U prirodi je gotovo uvijek obavezan na djelovanje mikroorganizama, među kojima ima živih bića raznih "specijaliteta": jedni obnavljaju sumpor, drugi dušik, treći željezo itd.

Sulfati su najlakše podložni ovom procesu. Kao rezultat ove reakcije, pojavljuje se sumporovodik. Smanjuje se i jedinjenja mangana, bakra i drugih elemenata. Oksidirajući ugljik obogaćuje vodu ugljičnim dioksidom. Dakle, kao rezultat aktivnosti mikroorganizama, dolazi do promjena hemijski sastav podzemne vode. Gube slobodni kisik koji se troši za oksidaciju organskih tvari, sadrže puno ugljičnog dioksida i drugih metaboličkih produkata mikroorganizama - sumporovodika, amonijaka, metana.

Postepeno Podzemne vode stječu visoku kemijsku aktivnost i zauzvrat duboko mijenjaju stijene. Potonji su često obezbojeni, njihovi minerali se uništavaju i pojavljuju se novi minerali. Na taj način se mogu formirati nove stijene, a ponegdje i mineralne naslage.

Često su tragovi nekadašnje aktivnosti podzemnih voda i mikroorganizama obilježeni pojavom sivih i zelenih mrlja i pruga među stijenama, obojenih crvenom bojom. Ovo je rezultat smanjenja gvožđa.

Ukupni učinak aktivnosti mikroorganizama je kolosalan. Postoje slučajevi kada su se "pojeli" cijele naftna polja... Veliku ljekovitu vrijednost imaju mnoge podzemne vode čiji se sastav mijenja djelovanjem mikroorganizama. Tamo gde se nalaze takve vode, grade se lekovite hidropatske ustanove, kao što je svetski poznata Matsesta na crnomorskoj obali Kavkaza.

Život u okeanu je raznolik, od mikroskopskih jednoćelijskih algi i sićušnih životinja do kitova koji su duži od 30 metara i veći od bilo koje životinje koja je ikada živjela na kopnu, uključujući najveće dinosaure. Živi organizmi naseljavaju okean od površine do najdubljih dubina. Ali od biljnih organizama, samo bakterije i neke niže gljive nalaze se posvuda u okeanu. Ostali biljni organizmi naseljavaju samo gornji osvijetljeni sloj okeana (uglavnom do dubine od oko 50-100 m), u kojoj se može odvijati fotosinteza. Fotosintetske biljke stvaraju primarnu proizvodnju koja održava ostatak populacije oceana.

Svjetski okeani su dom za oko 10 hiljada vrsta biljaka. U fitoplanktonu dominiraju dijatomeje, peridineje i kokolitoforidi iz flagelata. Donje biljke uključuju uglavnom dijatomeje, zelene alge, smeđe i crvene alge, kao i nekoliko vrsta zeljastih cvjetnica (npr. zoster).

Fauna okeana je još raznovrsnija. Predstavnici gotovo svih klasa modernih slobodnih životinja žive u okeanu, a mnoge klase su poznate samo u okeanu. Neki od njih, kao što je riba sa križnim perajima, živi su fosili čiji su preci ovdje cvjetali prije više od 300 miliona godina; drugi su noviji. Fauna uključuje više od 160 hiljada vrsta: oko 15 hiljada protozoa (uglavnom radiolarije, foraminifere, cilijati), 5 hiljada spužvi, oko 9 hiljada koelenterata, više od 7 hiljada raznih crva, 80 hiljada mekušaca, više od 20 hiljada rakova, 6 hiljada bodljokožaci i manje brojni predstavnici niza drugih grupa beskičmenjaka (briozoi, brahiopodi, pogonofori, plaštari i neki drugi), oko 16 hiljada riba. Od kičmenjaka u okeanu, osim riba, postoje kornjače i zmije (oko 50 vrsta) i više od 100 vrsta sisara, uglavnom kitova i peronožaca. Život nekih ptica (pingvina, albatrosa, galebova itd. - oko 240 vrsta) stalno je povezan sa okeanom.

Najveća raznolikost vrsta životinja tipična je za tropske regije. Fauna dna je posebno raznolika na plitkim koraljnim grebenima. Kako se dubina povećava, raznolikost života u okeanu se smanjuje. Na najvećim dubinama (više od 9000-10000 m) žive samo bakterije i nekoliko desetina vrsta beskičmenjaka.

Živi organizmi uključuju najmanje 60 hemijskih elemenata, od kojih su glavni (biogeni elementi) C, O, H, N, S, P, K, Fe, Ca i neki drugi. Živi organizmi su se prilagodili životu u ekstremnim uslovima. Bakterije se nalaze čak iu okeanskim hidrotermalnim fluidima na T = 200-250 o C. U najdubljim depresijama, morski organizmi su se prilagodili da žive pod ogromnim pritiscima.

Međutim, stanovnici kopna daleko su ispred raznolikosti vrsta stanovnika oceana, a prvenstveno zbog insekata, ptica i sisara. Generalno broj vrsta organizama na kopnu je barem za red veličine veći nego u okeanu: jedan do dva miliona vrsta na kopnu naspram nekoliko stotina hiljada vrsta u okeanu. To je zbog širokog spektra staništa i ekoloških uslova na kopnu. Ali u isto vrijeme, more slavi mnogo veća raznolikost životnih oblika biljaka i životinja. Dvije glavne grupe morskih biljaka - smeđe i crvene alge - uopće se ne nalaze u slatkim vodama. Bodljikaši, hetonjati i hetonjati, kao i niži hordati, isključivo su morski. U okeanu u ogromnom broju žive dagnje i ostrige koje se hrane za sebe filtrirajući organske čestice iz vode, a mnogi drugi morski organizmi se hrane detritusom morskog dna. Za svaku vrstu kopnenih glista postoje stotine vrsta morskih crva koje se hrane sedimentima dna.

Morski organizmi koji žive u različitim uslovima okruženje, drugačije jedenje i sa različitim navikama, može voditi sasvim drugačiji način života. Jedinke nekih vrsta žive na samo jednom mestu i ponašaju se isto tokom celog života. Ovo je tipično za većinu vrsta fitoplanktona. Mnoge vrste morskih životinja sistematski mijenjaju svoj način života tokom svog životnog ciklusa. Oni prolaze kroz stadij larve, a nakon što se postanu odrasli, prelaze na nektonski način života ili vode način života tipičan za bentoske organizme. Druge vrste su nepokretne ili možda uopće ne prolaze kroz stadij larve. Osim toga, odrasle jedinke mnogih vrsta s vremena na vrijeme imaju različite stilove života. Na primjer, jastozi mogu ili puzati po morskom dnu ili plivati ​​na kratkim udaljenostima iznad njega. Mnogi rakovi napuštaju svoje sigurne jame na kratkim izletima u potrazi za hranom, tokom kojih puze ili plivaju. Odrasle jedinke većine ribljih vrsta pripadaju čisto nektonskim organizmima, ali među njima ima mnogo vrsta koje žive pri dnu. Na primjer, ribe kao što su bakalar ili iverak plivaju na dnu ili leže na dnu većinu vremena. Ove ribe se nazivaju bentosima, iako se hrane samo na površini donjih sedimenata.

Uz svu raznolikost morskih organizama, sve ih karakterizira rast i razmnožavanje kao sastavna svojstva živih bića. Tokom svog toka, svi dijelovi živog organizma se obnavljaju, modificiraju ili razvijaju. Da bi se podržala ova aktivnost, hemijska jedinjenja moraju biti sintetizovana, odnosno može se rekreirati od manjih i jednostavnijih komponenti. dakle, biohemijska sinteza je najvažniji znak života.

Biohemijska sinteza se provodi kroz niz različitih procesa. Pošto radi, potreban je izvor energije za svaki proces. To je prvenstveno proces fotosinteze, tokom kojeg se zahvaljujući energiji sunčeve svjetlosti stvaraju gotovo sva organska jedinjenja prisutna u živim bićima.

Proces fotosinteze može se opisati sljedećom pojednostavljenom jednačinom:

CO 2 + H 2 O + sintetička energija sunčeve svjetlosti = šećer + kisik, ili ugljični dioksid + voda + sunčeva svjetlost = šećer + kisik

Da biste razumjeli osnove života u moru, morate znati sljedeće četiri karakteristike fotosinteze:

    samo su neki morski organizmi sposobni za fotosintezu; tu spadaju biljke (alge, trave, dijatomeje, kokolitoforidi) i neki flagelati;

    sirovine za fotosintezu su jednostavna neorganska jedinjenja (voda i ugljen dioksid);

    kiseonik nastaje tokom fotosinteze;

    energija u hemijskom obliku pohranjena je u molekulu šećera.

Potencijalnu energiju pohranjenu u molekulama šećera koriste i biljke i životinje za obavljanje osnovnih životnih funkcija.

Dakle, sunčevu energiju, koju je u početku asimilovala zelena biljka i uskladištena u molekulima šećera, kasnije može iskoristiti sama biljka ili neka životinja koja će taj molekul šećera konzumirati u hrani. Posljedično, sav život na planeti, uključujući i život u okeanu, ovisi o protoku sunčeve energije, koju zadržava biosfera zbog fotosintetske aktivnosti zelenih biljaka i koja se u kemijskom obliku prenosi iz jednog organizma u drugi hranom.

Glavni gradivni blokovi žive tvari su atomi ugljika, vodika i kisika. Gvožđe, bakar, kobalt i mnogi drugi elementi potrebni su u malim količinama. Neživi dijelovi morskih organizama sastoje se od spojeva silicija, kalcija, stroncijuma i fosfora. Dakle, održavanje života u okeanu povezano je sa kontinuiranom potrošnjom materije. Biljke dobivaju potrebne tvari direktno iz morske vode, a životinjski organizmi, osim toga, primaju dio tvari u sastavu hrane.

Ovisno o korištenim izvorima energije, morski organizmi se dijele u dva glavna tipa: autotrofni (autotrofi) i heterotrofni organizmi (heterotrofi).

autotrofi, ili "samostvarajući" organizmi stvaraju organska jedinjenja iz neorganskih komponenti morske vode i provode fotosintezu koristeći energiju sunčeve svetlosti. Međutim, autotrofni organizmi su poznati s drugim načinima ishrane. Na primjer, mikroorganizmi koji sintetiziraju sumporovodik (H 2 S) i ugljični dioksid (CO 2) ne dobijaju energiju iz protoka sunčevog zračenja, već iz određenih spojeva, na primjer, sumporovodika. Umjesto vodonik sulfida u istu svrhu mogu se koristiti dušik (N 2) i sulfat (SO 4). Ova vrsta autotrofa se zove chemo m rofam u .

Heterotrofi ("Jedenje drugih") zavise od organizama koje koriste za hranu. Da bi živjeli, moraju konzumirati ili živo ili mrtvo tkivo drugih organizama. Organska materija njihova hrana obezbeđuje snabdevanje celokupnom hemijskom energijom neophodnom za samostalnu biohemijsku sintezu i supstancama neophodnim za život.

Svaki morski organizam je u interakciji sa drugim organizmima i sa samom vodom, njenim fizičkim i hemijskim karakteristikama. Ovaj sistem interakcija se formira morski ekosistem . Najvažnija karakteristika morskog ekosistema je prijenos energije i materije; u stvari, to je svojevrsna "mašina" za proizvodnju organske materije.

Biljke apsorbiraju sunčevu energiju i od njih se u obliku potencijalne energije prenose životinjama i bakterijama glavni lanac ishrane . Ove grupe potrošača razmjenjuju ugljični dioksid, mineralne hranjive tvari i kisik s biljkama. Dakle, tok organske tvari je zatvoren i konzervativan; iste tvari kruže između živih komponenti sistema u smjeru naprijed i nazad, direktno ulazeći u ovaj sistem ili se nadopunjuju kroz ocean. Konačno, sva pristigla energija se raspršuje u obliku toplote kao rezultat mehaničkih i hemijskih procesa u biosferi.

Tabela 9 daje opis komponenti ekosistema; navodi najosnovnije hranljive materije koje biljke koriste, a biološka komponenta ekosistema uključuje i živu i mrtvu materiju. Potonji se postupno raspada na biogene čestice zbog bakterijske razgradnje.

Biogeni ostaci čine otprilike polovinu cjelokupne tvari morskog dijela biosfere. Suspendirani u vodi, zatrpani u donjim sedimentima i prilijepljeni za sve izbočene površine, sadrže ogromne zalihe hrane. Neke se pelagične životinje hrane isključivo mrtvom organskom tvari, a za mnoge druge stanovnike ona ponekad čini značajan dio prehrane pored živog planktona. Ipak, bentoški organizmi su glavni potrošači organskog detritusa.

Broj organizama koji žive u moru varira u prostoru i vremenu. Plave tropske vode otvorenih dijelova okeana sadrže znatno manje planktona i nektona nego zelenkaste vode obala. Ukupna masa svih živih morskih jedinki (mikroorganizama, biljaka i životinja), koja se odnosi na jedinicu površine ili zapremine njihovog staništa, je biomasa. Obično se izražava u vlažnoj ili suvoj težini (g/m2, kg/ha, g/m3). Biomasa biljaka naziva se fitomasa, a biomasa životinja naziva se zoomasa.

Glavnu ulogu u procesima novog formiranja organske tvari u vodnim tijelima imaju organizmi koji sadrže hlorofil, uglavnom fitoplankton. Primarna proizvodnja - rezultat života fitoplanktona - karakteriše rezultat procesa fotosinteze, tokom kojeg se organska materija sintetiše iz mineralnih komponenti životne sredine. Biljke koje ga stvaraju nazivaju se n primarni proizvođači . Na otvorenom moru stvaraju gotovo svu organsku materiju.

Tabela 9

Komponente morskog ekosistema

dakle, primarna proizvodnja predstavlja masu novonastale organske materije za određeni vremenski period. Mjera primarne proizvodnje je stopa novoformiranja organske tvari.

Razlikovati bruto i neto primarnu proizvodnju. Pod bruto primarnom proizvodnjom podrazumijeva se cjelokupna količina organske tvari koja nastaje tokom fotosinteze. Upravo je bruto primarna proizvodnja u odnosu na fitoplankton mjera fotosinteze, jer daje predstavu o količini tvari i energije koji se koriste u daljnjim transformacijama tvari i energije u moru. Pod neto primarnom proizvodnjom podrazumijeva se onaj dio novonastale organske tvari koji ostaje nakon trošenja na razmjenu i koji ostaje direktno dostupan drugim organizmima u vodi kao hrana.

Odnos između raznih organizama povezane s unosom hrane nazivaju se trophic . Oni su važni koncepti u biologiji okeana.

Prvi trofički nivo predstavlja fitoplankton. Drugi trofički nivo formira zooplankton biljojeda. Ukupna generirana biomasa po jedinici vremena na ovom nivou je sekundarni proizvodi ekosistema. Treći trofički nivo predstavljaju mesožderi, odnosno grabežljivci prvog ranga, i svejedi. Ukupna proizvodnja na ovom nivou naziva se tercijarna. Četvrti trofički nivo formiraju grabežljivci drugog ranga, koji se hrane organizmima nižeg trofičkog nivoa. Konačno, na petom trofičkom nivou su grabežljivci trećeg ranga.

Koncept trofičkih nivoa omogućava da se proceni efikasnost ekosistema. Energija, bilo sa Sunca ili kao dio hrane, opskrbljuje se svakom trofičkom nivou. Značajan dio energije primljene na jednom ili drugom nivou se raspršuje na njemu i ne može se prenijeti na više nivoe. Ovi gubici uključuju sav fizički i hemijski rad koji živi organizmi obavljaju da bi se održali. Osim toga, životinje višeg trofičkog nivoa konzumiraju samo određeni dio proizvoda nastalih na nižim razinama; neke od biljaka i životinja umiru iz prirodnih razloga. Kao rezultat toga, količina energije koju organizmi koji se nalaze na višem nivou prehrambene mreže izdvajaju iz bilo kojeg trofičkog nivoa ispada manjom od količine energije primljene na nižem nivou. Zove se odnos odgovarajućih količina energije ekološka efikasnost trofičkom nivou i obično je 0,1-0,2. Vrijednosti eko-efikasnosti trofički nivo se koristi za izračunavanje biološke proizvodnje.

Rice. 41 prikazuje u pojednostavljenom obliku prostornu organizaciju tokova energije i materije u stvarnom okeanu. Na otvorenom okeanu, eufotička zona, u kojoj se odvija fotosinteza, i duboka područja, gdje fotosinteza izostaje, razdvojeni su značajnom udaljenosti. To znači da prijenos hemijske energije u duboke slojeve vode dovodi do stalnog i značajnog odljeva hranjivih tvari (nutrijenata) iz površinskih voda.

Rice. 41. Glavni pravci razmene energije i materije u okeanu

Dakle, procesi razmene energije i materije u okeanu zajedno formiraju ekološku pumpu koja ispumpava glavne hranljive materije iz površinskih slojeva. Da suprotni procesi ne rade, nadoknađujući ovaj gubitak materije, tada bi površinske vode okeana izgubile sve hranljive materije i život bi presušio. Ova katastrofa ne nastaje samo zbog, prije svega, upwellinga, koji izvlači duboke vode na površinu prosječnom brzinom od oko 300 m/god. Porast dubokih voda zasićenih biogenim elementima posebno je intenzivan u blizini zapadnih obala kontinenata, blizu ekvatora i u visokim geografskim širinama, gdje je sezonska termoklina uništena, a značajan vodeni stup prekriven konvektivnim miješanjem.

Budući da je ukupna proizvodnja morskog ekosistema određena vrijednošću proizvodnje na prvom trofičkom nivou, važno je znati koji faktori na nju utiču. Ovi faktori uključuju:

    osvjetljenje površinskog sloja oceanske vode;

    temperatura vode;

    opskrba nutrijentima na površini;

    stopa potrošnje (paše) biljnih organizama.

Osvetljenje površinskog sloja vode određuje intenzitet procesa fotosinteze, stoga količina svjetlosne energije koja se isporučuje određenom vodenom području oceana ograničava količinu organske proizvodnje. U njegovom S druge strane, intenzitet sunčevog zračenja je određen geografskim i meteorološkim faktorima, posebno visina Sunca iznad horizonta i oblaka. U vodi intenzitet svjetlosti brzo opada sa dubinom. Kao rezultat, zona primarne proizvodnje je ograničena na gornjih nekoliko desetina metara. U obalnim vodama, koje obično sadrže znatno više suspendiranih tvari nego u vodama otvorenog oceana, prodiranje svjetlosti je još teže.

Temperatura vode takođe utiče na količinu primarne proizvodnje. Pri istom intenzitetu svjetlosti, maksimalnu brzinu fotosinteze postiže svaka vrsta algi samo u određenom temperaturnom rasponu. Povećanje ili smanjenje temperature u odnosu na ovaj optimalni opseg dovodi do smanjenja proizvodnje fotosinteze. Međutim, u većini okeana, za mnoge vrste fitoplanktona, temperatura vode je ispod ovog optimuma. Stoga sezonsko zagrijavanje vode uzrokuje povećanje brzine fotosinteze. Maksimalna brzina fotosinteze u različitim vrstama algi uočava se na oko 20°C.

Za postojanje morskih biljaka, hranljive materije - makro- i mikrobiogeni elementi. Makrobiogeni - azot, fosfor, silicijum, magnezijum, kalcijum i kalijum potrebni su u relativno velikim količinama. Mikrobiogeni, odnosno elementi potrebni u minimalnim količinama, uključuju željezo, mangan, bakar, cink, bor, natrijum, molibden, hlor i vanadijum.

Dušik, fosfor i silicijum se nalaze u vodi u tako malim količinama da ne zadovoljavaju potrebe biljaka i ograničavaju intenzitet fotosinteze.

Dušik i fosfor su potrebni za izgradnju materije ćelija, a osim toga, fosfor učestvuje u energetskim procesima. Dušik je potreban više od fosfora, jer je u biljkama odnos "dušik:fosfor" oko 16:1. Obično je to odnos koncentracija ovih elemenata u morskoj vodi. Međutim, u obalnim vodama procesi regeneracije dušika (tj. procesi kojima se dušik vraća u vodu u obliku pogodnom za potrošnju biljaka) su sporiji od procesa regeneracije fosfora. Stoga se u mnogim obalnim područjima sadržaj dušika smanjuje u odnosu na sadržaj fosfora, te djeluje kao element koji ograničava intenzitet fotosinteze.

Silicij u velikim količinama troše dvije grupe fitoplanktonskih organizama - dijatomeje i dinoflagelati (flagelati), koji od njega grade svoje skelete. Ponekad tako brzo izvlače silicij iz površinskih voda da rezultirajući nedostatak silicija počinje ograničavati njihov razvoj. Kao rezultat toga, nakon sezonskog izbijanja fitoplanktona koji konzumira silicij, počinje brzi razvoj "ne-silicijskih" oblika fitoplanktona.

Potrošnja (paša) fitoplanktona zooplankton odmah utiče na količinu primarne proizvodnje, jer svaka pojedena biljka više neće rasti i razmnožavati se. Shodno tome, intenzitet ispaše je jedan od faktora koji utiču na stopu primarne proizvodnje. U ravnotežnoj situaciji, intenzitet ispaše treba da bude takav da biomasa fitoplanktona ostane na konstantnom nivou. Sa povećanjem primarne proizvodnje, povećanje populacije zooplanktona ili intenzitet ispaše teoretski može vratiti ovaj sistem u ravnotežu. Međutim, potrebno je vrijeme da se zooplankton razmnoži. Stoga, čak i uz konstantnost drugih faktora, stabilno stanje se nikada ne postiže, a broj zoo- i fitoplanktonskih organizama fluktuira u odnosu na određeni nivo ravnoteže.

Biološka produktivnost morskih voda primetne promene u prostoru. Područja visoke produktivnosti uključuju kontinentalne police i otvorene oceanske vode, gdje su, kao rezultat uzdizanja, površinske vode obogaćene nutrijentima. Visoka produktivnost šelfskih voda određena je i činjenicom da su relativno plitke šelfske vode toplije i bolje osvijetljene. Ovo je glavni izvor riječnih voda bogatih hranjivim tvarima. Osim toga, opskrba hranjivim tvarima nadopunjuje se razgradnjom organske tvari na morskom dnu.U otvorenom okeanu, područje područja sa visokom produktivnošću je neznatno, jer postoje suptropski anticiklonski vrtlozi na planetarnoj skali, koji su karakterizirani procesima slijeganja površinskih voda.

Vode otvorenog okeana sa najvećom produktivnošću ograničene su na visoke geografske širine; njihove sjeverne i južne granice obično se poklapaju sa 50 0 geografske širine na obje hemisfere. Jesensko-zimsko hlađenje ovdje dovodi do snažnih konvektivnih kretanja i uklanjanja hranjivih tvari iz dubokih slojeva na površinu. Međutim, kako se budemo kretali dalje ka visokim geografskim širinama, produktivnost će početi da opada zbog sve veće zastupljenosti niskih temperatura, pogoršanja osvjetljenja zbog male nadmorske visine Sunca iznad horizonta i ledenog pokrivača.

Visoko produktivna područja intenzivnog obalnog uzdizanja u zoni graničnih struja u istočni dijelovi okeani uz obale Perua, Oregona, Senegala i jugozapadne Afrike.

U svim područjima okeana postoje sezonske varijacije u vrijednosti primarne proizvodnje. To je zbog bioloških reakcija fitoplanktonskih organizama na sezonske promjene fizičkih uslova staništa, posebno osvjetljenja, jačine vjetra i temperature vode. Najveći sezonski kontrasti karakteristični su za mora umjerenog pojasa. Zbog termičke inercije okeana, promjene temperature površinske vode zaostaju za promjenama temperature zraka, pa se na sjevernoj hemisferi maksimalna temperatura vode bilježi u avgustu, a minimalna u februaru. Do kraja zime, kao rezultat niskih temperatura vode i smanjenja dolaza sunčevog zračenja koje prodire u vodu, broj dijatomeja i dinoflagelata se značajno smanjuje. U međuvremenu, zbog značajnog zahlađenja i zimskih oluja, površinske vode se konvekcijom miješaju do velikih dubina. Porast dubokih voda bogatih nutrijentima dovodi do povećanja njihovog sadržaja u površinskom sloju. Zagrijavanjem voda i povećanjem osvjetljenja stvaraju se optimalni uslovi za razvoj dijatomeja i bilježi se porast broja fitoplanktonskih organizama.

Početkom ljeta, uprkos optimalnoj temperaturi i uvjetima osvjetljenja, niz faktora dovodi do smanjenja broja dijatomeja. Prvo, njihova biomasa se smanjuje zbog konzumiranja zooplanktona. Drugo, zbog zagrijavanja površinskih voda stvara se jaka slojevitost koja potiskuje vertikalno miješanje i, posljedično, uklanjanje dubokih voda bogatih hranjivim tvarima na površinu. U ovom trenutku stvaraju se optimalni uslovi za razvoj dinoflagelata i drugih oblika fitoplanktona kojima nije potreban silicij za izgradnju skeleta. U jesen, kada je osvjetljenje još dovoljno za fotosintezu, zbog hlađenja površinskih voda dolazi do uništenja termoklina, stvaraju se uslovi za konvektivno miješanje. Površinske vode počinju se nadopunjavati hranjivim tvarima iz dubokih slojeva vode, a njihova produktivnost raste, posebno u vezi s razvojem dijatomeja. Daljnjim smanjenjem temperature i osvijetljenosti, broj organizama fitoplanktona svih vrsta opada na nisku zimsku razinu. U isto vrijeme, mnoge vrste organizama padaju u suspendovanu animaciju, igrajući ulogu "sjeme" za buduću proljetnu epidemiju.

Na niskim geografskim širinama, promjene u produktivnosti su relativno male i odražavaju uglavnom promjene u vertikalnoj cirkulaciji. Površinske vode su uvijek veoma tople, a njihova stalna karakteristika je izražena termoklina. Kao rezultat toga, uklanjanje dubokih voda bogatih nutrijentima ispod termoklina u površinski sloj je nemoguće. Stoga, unatoč povoljnim drugim uvjetima, daleko od područja uzdizanja u tropskim morima, primjećuje se niska produktivnost.

Princip metode kiseonika i radiokarbona za određivanje primarne produkcije (brzina fotosinteze). Zadaci za definisanje, uništavanje, bruto i neto primarnu proizvodnju.

Koji preduslovi moraju biti na planeti Zemlji za formiranje ozonskog omotača. Koje UV opsege blokira ozonski ekran.

Koji oblici ekoloških odnosa negativno utiču na vrste.

Amensalizam – jedna populacija negativno utiče na drugu, ali sama ne doživljava nikakav negativan ili pozitivan uticaj. Tipičan primjer su visoke krošnje drveća koje inhibiraju rast niskih biljaka i mahovina, djelomično blokirajući pristup sunčevoj svjetlosti.

Alelopatija je oblik antibioze u kojoj organizmi međusobno štetno djeluju jedni na druge, zbog svojih vitalnih faktora (na primjer, sekreta). Nalazi se uglavnom u biljkama, mahovinama, gljivama. U isto vrijeme, štetno djelovanje jednog organizma na drugi nije neophodno za njegov život i ne koristi mu.

Konkurencija je oblik antibioze u kojoj su dvije vrste organizama inherentno biološki neprijatelji (obično zbog zajedničke opskrbe hranom ili ograničenih mogućnosti reprodukcije). Na primjer, između grabežljivaca iste vrste i iste populacije, ili različite vrste jedu istu hranu i žive na istoj teritoriji. U ovom slučaju šteta nanesena jednom organizmu koristi drugom, i obrnuto.

Ozon nastaje kada sunčevo ultraljubičasto zračenje bombarduje molekule kiseonika (O2 -> O3).

Formiranje ozona iz običnog dvoatomskog kisika zahtijeva dosta energije - skoro 150 kJ za svaki mol.

Poznato je da je najveći dio prirodnog ozona koncentrisan u stratosferi na visini od 15 do 50 km iznad površine Zemlje.

Fotoliza molekularnog kiseonika nastaje u stratosferi pod uticajem ultraljubičastog zračenja talasne dužine od 175-200 nm i do 242 nm.



Reakcije stvaranja ozona:

O2 + hν → 2O.

O2 + O → O3.

Radiokarbonska modifikacija se svodi na sljedeće. Izotop ugljika 14C se uvodi u uzorak vode u obliku natrijum karbonata ili natrijum bikarbonata sa poznatom radioaktivnošću. Nakon određenog izlaganja tikvica, voda iz njih se filtrira kroz membranski filter i na filteru se utvrđuje radioaktivnost ćelija planktona.

Metoda kiseonika za određivanje primarne produkcije vodnih tijela (metoda tikvice) zasniva se na određivanju intenziteta fotosinteze planktonskih algi u bocama postavljenim u rezervoaru na različitim dubinama, kao iu prirodnim uslovima - razlikom u sadržaju kiseonik rastvoren u vodi na kraju dana i na kraju noći.

Zadaci za definisanje, uništenje, bruto i neto primarnu proizvodnju.

Eufotička zona je gornji sloj okeana, čije je osvjetljenje dovoljno za proces fotosinteze. Donja granica fototičke zone prolazi na dubini koja doseže 1% svjetlosti s površine. U fotičkoj zoni živi fitoplankton, raste i radiolarije i većina vodenih životinja. Što je bliže polovima Zemlje, to je manja fotička zona. Dakle, na ekvatoru, gdje sunčevi zraci padaju gotovo okomito, dubina zone je do 250 m, dok u Belom ne prelazi 25 m.

Veličina efikasnosti fotosinteze zavisi od mnogih unutrašnjih i spoljašnjih uslova. Za pojedinačne listove postavljene u posebne uslove, efikasnost fotosinteze može dostići 20%. Međutim, primarni sintetički procesi koji se odvijaju u listu, odnosno u hloroplastima, i konačna berba podijeljeni su nizom fizioloških procesa u kojima se gubi značajan dio akumulirane energije. Osim toga, efikasnost asimilacije svjetlosne energije konstantno je ograničena već navedenim faktorima okoline. Zbog ovih ograničenja, čak i kod najnaprednijih sorti poljoprivrednih biljaka u optimalnim uslovima rasta, efikasnost fotosinteze ne prelazi 6-7%.

Okeani i mora zauzimaju 71% (više od 360 miliona km2) Zemljine površine. Sadrže oko 1370 miliona km3 vode. Pet ogromnih okeana - Pacifik, Atlantik, Indijski, Arktički i Južni - povezani su jedan s drugim preko otvorenog mora. U nekim dijelovima Arktika i Južnog okeana formirao se uvijek zaleđeni epikontinentalni pojas koji se proteže od obale (ledeni prag). U nešto toplijim krajevima more se ledi samo zimi, stvarajući grudni led (velika plutajuća ledena polja debljine do 2 m). Neke morske životinje koriste vjetar za putovanje morem. fizalija (" portugalski brod») Postoji mehur ispunjen gasom koji pomaže da se uhvati vjetar. Yantina ispušta mjehuriće zraka koji služe kao plutajući splav.

Prosječna dubina vode u okeanima je 4000 m, ali u nekim okeanskim depresijama može dostići i 11 hiljada m. Pod uticajem vjetra, talasa, plime i oseke i struja, voda okeana je u stalnom kretanju. Talasi koje podiže vjetar ne utiču na duboke vodene mase. To čine plime i oseke koje pokreću vodu u intervalima koji odgovaraju fazama mjeseca. Struje nose vodu između okeana. Površinske struje se kreću polako u smjeru kazaljke na satu na sjevernoj hemisferi i suprotno od kazaljke na satu na južnoj.

dno okeana:

Većina okeanskog dna je ravna ravnica, ali na mjestima se planine izdižu hiljadama metara iznad nje. Ponekad se uzdižu iznad površine vode u obliku ostrva. Mnoga od ovih ostrva su aktivni ili ugasli vulkani. Planinski lanci se protežu preko središnjeg dijela dna brojnih okeana. Oni neprestano rastu zbog izlivanja vulkanske lave. Svaki novi potok, koji nosi kamenje na površinu podvodnih grebena, formira reljef okeanskog dna.

Okeansko dno je uglavnom prekriveno pijeskom ili muljem koje donose rijeke. Na pojedinim mjestima postoje topli izvori iz kojih se talože sumpor i drugi minerali. Ostaci mikroskopskih biljaka i životinja tonu s površine okeana na dno, formirajući sloj sitnih čestica (organski sediment). Pod pritiskom gornje vode i novih sedimentnih slojeva, rastresiti sediment se polako pretvara u stijenu.

okeanske zone:

Po dubini, okean se može podijeliti u tri zone. U solarnoj površinske vode iznad - takozvana zona fotosinteze - većina oceanskih riba pliva, kao i plankton (zajednica milijardi mikroskopskih stvorenja koja žive u vodenom stupcu). Ispod zone fotosinteze nalaze se slabo osvijetljena zona sumraka i duboke, hladne vode tamne zone. U nižim zonama nalazi se manje oblika života - uglavnom tamo žive ribe mesožderke (grabežljive).

Uglavnom okeanska voda temperatura je otprilike ista - oko 4°C. Kada osoba zaroni duboko u vodu, pritisak na njega odozgo se stalno povećava, što otežava brzo kretanje. Na velikim dubinama, osim toga, temperatura pada na 2 °C. Svjetlosti je sve manje, dok konačno na dubini od 1000 m ne zavlada potpuni mrak.

Život na površini:

Biljni i životinjski plankton u fotosintetskoj zoni hrana je za male životinje, kao što su rakovi, škampi, kao i mlade morske zvijezde, rakovi i druge. život marinca... Daleko od zaštićenih obalnih voda životinjski svijet manje raznolika, međutim, ima mnogo riba i veliki sisari- na primjer, kitovi, delfini, pliskavice. Neki od njih (kitovi kitovi, divovske ajkule) hrane se filtriranjem vode i gutanjem planktona koji sadrži. Drugi (bijele ajkule, barakude) love druge ribe.

Život u morskim dubinama:

U hladnim, tamnim vodama okeanskih dubina, lovačke životinje su u stanju da otkriju siluete svojih žrtava na najslabijem svjetlu, jedva prodirući odozgo. Ovdje mnoge ribe imaju srebrnaste ljuske na bokovima: reflektiraju bilo koju svjetlost i maskiraju oblik svojih vlasnika. Kod nekih riba, ravnih sa strane, silueta je vrlo uska, jedva primjetna. Mnoge ribe imaju ogromna usta i mogu pojesti veći plijen. Howliods and riba sekire plivaju, razjapljene velike čeljusti i uz put grabe sve što mogu.

Okeani pokrivaju više od 70% Zemljine površine. Sadrži oko 1,35 milijardi kubnih kilometara vode, što je oko 97% ukupne vode na planeti. Okean podržava sav život na planeti i čini ga plavim kada se gleda iz svemira. Zemlja - jedina planeta u našem solarnom sistemu, za koji je poznato da sadrži tečnu vodu.

Iako je okean jedno neprekidno vodeno tijelo, okeanografi su ga podijelili na četiri glavna područja: Pacifik, Atlantik, Indiju i Arktik. Atlantski, Indijski i Pacific oceans spajaju u ledene vode oko Antarktika. Neki stručnjaci ovu regiju identificiraju kao peti okean, koji se najčešće naziva Južnim.

Da biste razumjeli život okeana, prvo morate znati njegovu definiciju. Izraz "morski život" obuhvata sve organizme koji žive u slanoj vodi, što uključuje širok spektar biljaka, životinja i mikroorganizama kao što su bakterije i.

Postoji ogroman izbor morskih vrsta koje se kreću od sićušnih jednoćelijskih organizama do divovskih plavih kitova. Dok naučnici otkrivaju nove vrste, uče više o genetskom sastavu organizama i proučavaju fosilne uzorke, odlučuju kako grupirati floru i faunu okeana. Ispod je lista glavnih tipova ili taksonomskih grupa živih organizama u okeanima:

  • (Annelida);
  • (Arthropoda);
  • (Chordata);
  • (Cnidaria);
  • češljevi ( Ctenophora);
  • (Echinodermata);
  • (Mollusca)
  • (Porifera).

Postoji i nekoliko vrsta morskih biljaka. Najčešći su Chlorophyta, ili zelene alge, i Rhodophyta ili crvene alge.

Prilagođavanje morskog života

Iz perspektive kopnene životinje poput nas, okean može biti surovo okruženje. Međutim, morski život je prilagođen životu u okeanu. Osobine koje doprinose prosperitetu organizama u morsko okruženje, uključuju sposobnost regulacije unosa soli, organa za dobivanje kisika (na primjer, škrge ribe), izdržati povećan pritisak vode, prilagođavanje na nedostatak svjetlosti. Životinje i biljke koje žive u zoni plime i oseke nose sa sobom ekstremne temperature, sunčevu svjetlost, vjetar i valove.

Postoje stotine hiljada vrsta morskog života, od sićušnih zooplanktona do džinovskih kitova. Klasifikacija morskih organizama je vrlo varijabilna. Svaki je prilagođen svom specifičnom staništu. Svi okeanski organizmi su prisiljeni na interakciju s nekoliko faktora koji ne predstavljaju problem za život na kopnu:

  • Regulisanje unosa soli;
  • Proizvodnja kisika;
  • Prilagođavanje pritisku vode;
  • Valovi i promjene temperature vode;
  • Dobijate dovoljno svjetla.

U nastavku ćemo pogledati neke od načina opstanka morskog života u tome okruženje koja se veoma razlikuje od nas.

Regulacija soli

Ribe mogu piti slanu vodu i izbaciti višak soli kroz škrge. Morske ptice takođe piju morska voda, a višak soli se uklanja kroz "slane žlijezde" u nosnu šupljinu, a zatim istresti ptica. Kitovi ne piju slanu vodu, već potrebnu vlagu dobijaju iz svojih organizama, kojom se hrane.

Kiseonik

Ribe i drugi organizmi koji žive pod vodom mogu dobiti kisik iz vode kroz škrge ili kožu.

Morski sisari su prisiljeni da izranjaju na površinu kako bi disali, tako da kitovi imaju rupe za disanje na vrhu glave koje im omogućavaju da udišu zrak iz atmosfere, dok većinu tijela drže pod vodom.

Kitovi mogu ostati pod vodom bez disanja sat ili više, jer vrlo efikasno koriste svoja pluća, ispunjavajući do 90% pluća svakim dahom, a također se neobično skladište veliki broj kiseonik u krvi i mišićima tokom ronjenja.

Temperatura

Mnoge okeanske životinje su hladnokrvne (ektotermne) i njihova unutrašnja tjelesna temperatura je ista kao i okolina. Izuzetak su toplokrvni (endotermni) morski sisari, koji moraju održavati konstantnu tjelesnu temperaturu bez obzira na temperaturu vode. Imaju izolacijski potkožni sloj masnog i vezivnog tkiva. Ovaj sloj potkožnog masnog tkiva omogućava im da održavaju svoju tjelesnu temperaturu otprilike istu kao kod kopnenih rođaka, čak i u hladnom oceanu. Izolacijski sloj grlenovog kita može biti debeo više od 50 cm.

Pritisak vode

U okeanima se pritisak vode povećava za 15 psi svakih 10 metara. Dok neka morska stvorenja rijetko mijenjaju dubinu vode, daleke životinje kao što su kitovi, morske kornjače i foke putuju iz plitkih voda u velike dubine za nekoliko dana. Kako se nose sa pritiskom?

Vjeruje se da je kit sperma sposoban zaroniti više od 2,5 km ispod površine okeana. Jedna od prilagodbi je da se pluća i grudni koš kolabiraju prilikom ronjenja na velike dubine.

Leathery morska kornjača može zaroniti više od 900 metara. Sklopivi lagani i fleksibilni sudoper pomaže im da izdrže visoki pritisak vode.

Vetar i talasi

Životinje u zoni plime i oseke ne moraju se prilagođavati visokim pritiscima vode, ali moraju izdržati jak vjetar i pritiske valova. Mnogi beskičmenjaci i biljke u ovom području imaju sposobnost prianjanja za stijene ili druge podloge, a također imaju čvrste, zaštitne školjke.

Dok velike pelagične vrste kao što su kitovi i morski psi nisu pogođene olujom, njihov plijen može biti raseljen. Na primjer, kitovi love kopepode, koji mogu biti raštrkani po različitim udaljenim područjima jak vjetar i talasi.

sunčeva svetlost

Organizmi kojima je potrebna svjetlost, kao što su tropski koralni grebeni i povezane alge, nalaze se u plitkim, čistim vodama koje propuštaju sunčevu svjetlost.

Budući da podvodna vidljivost i nivoi svjetlosti mogu varirati, kitovi se ne oslanjaju na vid da bi pronašli hranu. Umjesto toga, oni pronalaze plijen koristeći eholokaciju i sluh.

Duboko u okeanu, neke ribe su izgubile oči ili pigmentaciju jer jednostavno nisu potrebne. Drugi organizmi su bioluminiscentni, koristeći organe koji prenose svjetlost ili vlastite organe koji proizvode svjetlost da privuku plijen.

Rasprostranjenost života mora i okeana

Od obale do najdubljeg morskog dna, okean vrvi od života. Stotine hiljada morskih vrsta se kreću od mikroskopskih algi do plavog kita koji je ikada živio na Zemlji.

Okean ima pet glavnih zona života, svaka sa jedinstvenim prilagodbama organizama na njihovu posebnu moru.

Eufotična zona

Eufotična zona je osunčani gornji sloj okeana, dubok do oko 200 metara. Eufotička zona je poznata i kao fotička zona i može biti prisutna kako u jezerima sa morima tako iu okeanu.

Sunčeva svjetlost u fotičkoj zoni omogućava proces fotosinteze. je proces kojim neki organizmi pretvaraju sunčevu energiju i ugljični dioksid iz atmosfere u hranjive tvari (proteine, masti, ugljikohidrate, itd.) i kisik. U okeanu fotosintezu provode biljke i alge. Alge su slične kopnenim biljkama: imaju korijenje, stabljike i listove.

Fitoplankton, mikroskopski organizmi koji uključuju biljke, alge i bakterije, također naseljavaju eufotičku zonu. Milijarde mikroorganizama formiraju ogromne zelene ili plave mrlje u okeanima, koje su temelj okeana i mora. Kroz fotosintezu, fitoplankton je odgovoran za skoro polovinu kiseonika koji se oslobađa u Zemljinu atmosferu. Male životinje kao što je kril (vrsta škampa), ribe i mikroorganizmi zvani zooplankton hrane se fitoplanktonom. Zauzvrat, ove životinje jedu kitovi, velike ribe, morske ptice i ljudi.

Mezoplagična zona

Sljedeća zona, koja se proteže do dubine od oko 1000 metara, naziva se mezopelagična zona. Ova zona je poznata i kao zona sumraka, jer je svjetlost u njoj vrlo prigušena. Nedostatak sunčeve svjetlosti znači da u mezopelagičkoj zoni praktički nema biljaka, ali velike ribe a kitovi tamo rone u lov. Ribe u ovom području su male i sjajne.

Batipelagična zona

Ponekad životinje iz mezopelagijske zone (kao što su kitovi spermatozoidi i lignje) zarone u batipelagičku zonu, koja doseže dubinu od oko 4000 metara. Batipelagična zona je poznata i kao ponoćna zona jer do nje ne dopire svjetlost.

Životinje koje nastanjuju batipelagičnu zonu su male, ali često imaju ogromna usta, oštre zube i proširene želuce koji im omogućavaju da jedu bilo koju hranu koja im padne u usta. Većina ove hrane dolazi od biljnih i životinjskih ostataka koji se spuštaju iz gornjih pelagijskih zona. Mnoge batipelagične životinje nemaju oči jer nisu potrebne u mraku. Zato što je pritisak toliki da je teško pronaći hranljive materije. Ribe u batipelagičkoj zoni kreću se sporo i imaju jake škrge da izvlače kiseonik iz vode.

Abysopelagic zone

Voda na dnu okeana, u abisopelagičkoj zoni, veoma je slana i hladna (2 stepena Celzijusa ili 35 stepeni Farenhajta). Na dubini od 6.000 metara pritisak je veoma jak - 11.000 psi. Ima nemoguć život za većinu životinja. Fauna ove zone razvila je bizarne karakteristike prilagođavanja kako bi se nosila sa teškim uslovima ekosistema.

Mnoge životinje u ovoj zoni, uključujući lignje i ribe, su bioluminiscentne, što znači da proizvode svjetlost kemijskim reakcijama u svojim tijelima. Na primjer, riba pecaroš ima svijetli dodatak koji se nalazi ispred svojih ogromnih, nazubljenih usta. Kada male ribe privuče svjetlost, ribolovac jednostavno pukne čeljusti kako bi pojeo svoj plijen.

Ultraabyssal

Najdublja zona okeana koja se nalazi u rasedima i kanjonima naziva se ultraabisal. Ovdje živi nekoliko organizama, na primjer, izopodi - vrsta rakova srodnih rakovima i škampima.

Kao što su spužve i morski krastavci, uspijevaju u abisopelagičnim i ultraabisalnim zonama. Poput mnogih morskih zvijezda i meduza, ove životinje gotovo u potpunosti ovise o ostacima mrtvih biljaka i životinja koje se nazivaju morski detritus.

Međutim, ne ovise svi stanovnici dna o morskom detritusu. Godine 1977. oceanografi su otkrili zajednicu stvorenja na dnu okeana, koja se hrane bakterijama oko rupa zvanih hidrotermalni otvori. Ovi otvori odvode vruća voda obogaćen mineralima iz utrobe Zemlje. Minerali hrane jedinstvene bakterije, koje zauzvrat hrane životinje kao što su rakovi, školjke i cjevasti crvi.

Prijetnje morskom životu

Uprkos relativno malom razumijevanju okeana i njegovih stanovnika, ljudske aktivnosti nanijele su ogromnu štetu ovom krhkom ekosistemu. Stalno gledamo na televiziji iu novinama da je još jedna morska vrsta ugrožena. Problem može zvučati depresivno, ali postoji nada i mnoge stvari koje svako od nas može učiniti da spasi okean.

Prijetnje koje su predstavljene u nastavku nemaju nikakav poseban redoslijed, jer su u nekim regijama relevantnije nego u drugim, a neki stanovnici oceana suočavaju se s višestrukim prijetnjama:

  • Zakiseljavanje okeana- ako ste ikada imali akvarij, znate da je tačan pH vode važan deo održavajte svoju ribu zdravom.
  • Promjena klime- stalno slušamo globalno zagrijavanje, i to s dobrim razlogom - negativno utječe i na život na moru i na kopnu.
  • Prekomjerni izlov je svjetski problem koji je iscrpio mnoge važne komercijalne vrste riba.
  • Krivolov i ilegalna trgovina- Uprkos zakonima donesenim za zaštitu morskog svijeta, ilegalni ribolov cvjeta do danas.
  • Mreže - Morske vrste, od malih beskičmenjaka do velikih kitova, mogu se zaplesti i propasti u napuštenim ribarskim mrežama.
  • Smeće i zagađenje- razne životinje se mogu zaplesti u smeće, kao i u mreže, a izlijevanje nafte nanosi ogromnu štetu većini morskih životinja.
  • Gubitak staništa- Kako svjetska populacija raste, povećava se antropogeni pritisak na obale, močvare, šume algi, mangrove, plaže, kamenite obale i koralne grebene, koji su dom hiljadama vrsta.
  • Invazivne vrste - vrste koje se unose u novi ekosistem mogu nanijeti ozbiljnu štetu svojim izvornim stanovnicima, jer u njima može doći do populacijske eksplozije zbog nedostatka prirodnih grabežljivaca.
  • Morska plovila - brodovi mogu uzrokovati smrtonosna oštećenja velikih morski sisari a također stvaraju mnogo buke, nose invazivne vrste, uništavaju koralne grebene sidrima i ispuštaju kemikalije u ocean i atmosferu.
  • Okeanska buka - U okeanu postoji mnogo prirodne buke koja je sastavni dio ovog ekosistema, ali umjetna buka može poremetiti ritam života mnogih morskih životinja.