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

Moguće samo na zemljana površina i u gornjem dijelu mora, gdje prodiru sunčeve zrake. Je li moguća geološka aktivnost organizama tamo gdje nema svjetla, u "vječnoj tami"? Ispada da je moguće.

Ugljen i nafta se javljaju mjestimično na dubinama od stotina i tisuća metara. Oni su hrana za mikroorganizme koji žive u podzemnim vodama. Stoga, gdje god ima vode i organske tvari u zemljinoj kori, mikroorganizmi energično “rade”. 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 tijekom tog procesa za životne procese.

Za prehranu mikroorganizmima je potreban i slobodan kisik kojeg djelomično apsorbiraju iz podzemnih voda, gdje je taj plin u otopljenom stanju. No kisik u vodi, u pravilu, nije dovoljan i tada ga mikroorganizmi počinju "odnositi" raznim kisikovim spojevima. Podsjetimo da se taj proces u kemiji naziva redukcija. U prirodi je gotovo uvijek obvezan 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. Također se smanjuju spojevi mangana, bakra i drugih elemenata. Oksidirajući ugljik obogaćuje vodu ugljičnim dioksidom. Dakle, kao rezultat aktivnosti mikroorganizama, promjene kemijski 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 su uništeni i pojavljuju se novi minerali. Na taj način mogu nastati 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. To je rezultat smanjenja željeza.

Ukupni učinak aktivnosti mikroorganizama je kolosalan. Postoje slučajevi kada su "pojeli" cijele naftna polja... Veliku ljekovitu vrijednost imaju mnoge podzemne vode čiji se sastav mijenja djelovanjem mikroorganizama. Tamo gdje se nalaze takve vode, grade se ljekovite hidropatske ustanove, poput svjetski poznate Matseste na crnomorskoj obali Kavkaza.

Život u oceanu je raznolik, od mikroskopskih jednostaničnih algi i sitnih 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 ocean od površine do najdubljih dubina. Ali od biljnih organizama posvuda se u oceanu nalaze samo bakterije i neke niže gljive. Ostali biljni organizmi naseljavaju samo gornji osvijetljeni sloj oceana (uglavnom do dubine od oko 50-100 m), u kojoj se može odvijati fotosinteza. Fotosintetske biljke stvaraju primarnu proizvodnju koja održava ostatak oceanske populacije.

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

Fauna oceana još je raznolikija. Predstavnici gotovo svih klasa modernih slobodnih životinja žive u oceanu, a mnoge klase poznate su samo u oceanu. Neki od njih, kao što je riba s križnim perajima koelakant, živi su fosili čiji su preci ovdje cvjetali prije više od 300 milijuna godina; drugi su noviji. Fauna uključuje više od 160 tisuća vrsta: oko 15 tisuća protozoa (uglavnom radiolarija, foraminifera, cilijata), 5 tisuća spužvi, oko 9 tisuća koelenterata, više od 7 tisuća raznih crva, 80 tisuća mekušaca, više od 20 tisuća rakova, 6 tisuća bodljokožaci i manje brojni predstavnici niza drugih skupina beskralježnjaka (bryozoans, brahiopodi, pogonofori, plaštnjaci i neki drugi), oko 16 tisuća riba. Od kralježnjaka u oceanu, osim riba, postoje kornjače i zmije (oko 50 vrsta) te više od 100 vrsta sisavaca, uglavnom kitova i peronožaca. Život nekih ptica (pingvina, albatrosa, galebova itd. - oko 240 vrsta) stalno je povezan s oceanom.

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

Živi organizmi uključuju najmanje 60 kemijskih 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 uvjetima. Bakterije se nalaze čak iu oceanskim hidrotermalnim tekućinama na T = 200-250 o C. U najdubljim depresijama morski organizmi su se prilagodili živjeti pod ogromnim pritiscima.

Međutim, stanovnici kopna daleko su ispred raznolikosti vrsta stanovnika oceana, a prvenstveno zahvaljujući kukcima, pticama i sisavcima. Općenito broj vrsta organizama na kopnu barem je za red veličine veći nego u oceanu: jedan do dva milijuna vrsta na kopnu naspram nekoliko stotina tisuća vrsta u oceanu. To je zbog velike raznolikosti staništa i ekoloških uvjeta na kopnu. Ali u isto vrijeme, more slavi mnogo veća raznolikost životnih oblika biljaka i životinja. Dvije glavne skupine morskih biljaka - smeđe i crvene alge - uopće se ne nalaze u slatkim vodama. Bodljikaši, ketonjati i ketonjati, kao i niži hordati, isključivo su morski. U oceanu u ogromnom broju žive dagnje i kamenice koje se hrane za sebe filtriranjem organskih čestica iz vode, a mnogi drugi morski organizmi hrane se detritusom s morskog dna. Za svaku vrstu kopnenog crva postoje stotine vrsta morskih crva koje se hrane sedimentima dna.

Morski organizmi koji žive u različitim uvjetima okruženje, drugačije jedenje i s različitim navikama, može voditi sasvim drugačiji način života. Jedinke nekih vrsta žive na samo jednom mjestu i ponašaju se isto tijekom cijelog života. To je tipično za većinu vrsta fitoplanktona. Mnoge vrste morskih životinja sustavno mijenjaju svoj način života tijekom svog životnog ciklusa. Prolaze kroz stadij ličinke, a nakon što se postanu odrasle osobe, prelaze na nektonski način života ili vode način života tipičan za bentoške organizme. Druge vrste su nepokretne ili možda uopće ne prolaze kroz stadij ličinke. 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 jazbine na kratkim izletima u potrazi za hranom, tijekom kojih puze ili plivaju. Odrasle jedinke većine ribljih vrsta pripadaju čisto nektonskim organizmima, ali među njima ima mnogo vrsta koje žive blizu dna. Na primjer, ribe kao što su bakalar ili iverak plivaju na dnu ili većinu vremena leže na dnu. Ove ribe nazivaju se 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. Tijekom svog tijeka svi dijelovi živog organizma se obnavljaju, modificiraju ili razvijaju. Da bi se podržala ova aktivnost, kemijski spojevi moraju se sintetizirati, odnosno može se ponovno stvoriti od manjih i jednostavnijih komponenti. Tako, biokemijska sinteza je najbitniji znak života.

Biokemijska sinteza se provodi kroz niz različitih procesa. Budući da radi, potreban je izvor energije za svaki proces. To je prije svega proces fotosinteze, tijekom kojeg se zahvaljujući energiji sunčeve svjetlosti stvaraju gotovo svi organski spojevi prisutni u živim bićima.

Proces fotosinteze može se opisati sljedećom pojednostavljenom jednadžbom:

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 poznavati sljedeće četiri značajke fotosinteze:

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

    sirovine za fotosintezu su jednostavni anorganski spojevi (voda i ugljični dioksid);

    kisik nastaje tijekom fotosinteze;

    energija u kemijskom obliku pohranjena je u molekuli šećera.

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

Dakle, sunčevu energiju, koju je u početku asimilirala zelena biljka i pohranjena u molekulama šećera, kasnije može koristiti sama biljka ili neka životinja koja će tu molekulu šećera konzumirati u hrani. Posljedično, sav život na planetu, uključujući i život u oceanu, 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. Željezo, bakar, kobalt i mnogi drugi elementi potrebni su u malim količinama. Neživi dijelovi morskih organizama sastoje se od spojeva silicija, kalcija, stroncija i fosfora. Dakle, održavanje života u oceanu povezano je s kontinuiranom potrošnjom materije. Biljke dobivaju potrebne tvari izravno iz morske vode, a životinjski organizmi, osim toga, dobivaju dio tvari u sastavu hrane.

Ovisno o korištenim izvorima energije, morski organizmi se dijele u dvije glavne vrste: autotrofni (autotrofi) i heterotrofni organizmi (heterotrofi).

autotrofi, ili "samostvarajući" organizmi stvaraju organske spojeve iz anorganskih komponenti morske vode i provode fotosintezu koristeći energiju sunčeve svjetlosti. Međutim, poznati su autotrofni organizmi s drugim načinima prehrane. Na primjer, mikroorganizmi koji sintetiziraju sumporovodik (H 2 S) i ugljični dioksid (CO 2) ne dobivaju energiju iz protoka sunčevog zračenja, već iz određenih spojeva, na primjer, sumporovodika. Umjesto sumporovodika, u istu svrhu mogu se koristiti dušik (N 2) i sulfat (SO 4). Ova vrsta autotrofa tzv kemo m rofam u .

Heterotrofi ("Jesti druge") ovise o organizmima koje koriste za hranu. Da bi živjeli, moraju konzumirati živo ili mrtvo tkivo drugih organizama. Organska tvar njihova hrana osigurava opskrbu cjelokupnom kemijskom energijom potrebnom za samostalnu biokemijsku sintezu, te tvarima potrebnim za život.

Svaki morski organizam u interakciji je s drugim organizmima i samom vodom, njezinim fizičkim i kemijskim karakteristikama. Taj se sustav interakcija formira morski ekosustav . Najvažnija značajka morskog ekosustava je prijenos energije i tvari; zapravo je to svojevrsni „stroj“ za proizvodnju organske tvari.

Biljke apsorbiraju sunčevu energiju i od njih se u obliku potencijalne energije prenose životinjama i bakterijama glavni lanac ishrane . Ove skupine potrošača izmjenjuju ugljični dioksid, mineralne hranjive tvari i kisik s biljkama. Dakle, protok organskih tvari je zatvoren i konzervativan; između živih komponenti sustava, iste tvari kruže u smjeru naprijed i natrag, izravno ulazeći u ovaj sustav ili nadopunjujući se kroz ocean. U konačnici, sva energija koja dolazi raspršuje se u obliku topline kao rezultat mehaničkih i kemijskih procesa u biosferi.

Tablica 9 daje opis komponenti ekosustava; navodi najosnovnije hranjive tvari koje koriste biljke, a biološka komponenta ekosustava uključuje i živu i mrtvu tvar. Potonji se postupno raspada na biogene čestice zbog bakterijske razgradnje.

Biogeni ostaci čine otprilike polovicu cjelokupne tvari morskog dijela biosfere. Suspendirani u vodi, zatrpani u donjim sedimentima i prianjajući uz sve izbočene površine, sadrže golemu zalihu hrane. Neke se pelagične životinje hrane isključivo mrtvom organskom tvari, a za mnoge druge stanovnike ona ponekad čini značajan dio prehrane uz živi plankton. Ipak, bentoški organizmi su glavni potrošači organskog detritusa.

Broj organizama koji žive u moru varira u prostoru i vremenu. Plave tropske vode otvorenih dijelova oceana sadrže znatno manje planktona i nektona od zelenkastih voda obala. Ukupna masa svih živih morskih jedinki (mikroorganizama, biljaka i životinja), koja se odnosi na jedinicu površine ili volumena njihovog staništa, je biomasa. Obično se izražava u mokroj ili suhoj težini (g / m 2, kg / ha, g / m 3). Biomasa biljaka naziva se fitomasa, a biomasa životinja naziva se zoomasa.

Glavnu ulogu u procesima novog stvaranja organske tvari u vodnim tijelima imaju organizmi koji sadrže klorofil, uglavnom fitoplankton. Primarna proizvodnja - rezultat života fitoplanktona - karakterizira rezultat procesa fotosinteze, tijekom kojeg se organska tvar sintetizira iz mineralnih komponenti okoliša. Biljke koje ga stvaraju nazivaju se n primarni proizvođači . Na otvorenom moru stvaraju gotovo svu organsku tvar.

Tablica 9

Komponente morskog ekosustava

Tako, primarna proizvodnja predstavlja masu novonastale organske tvari za određeno vremensko razdoblje. Mjera primarne proizvodnje je brzina novog stvaranja organske tvari.

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

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

Prvu trofičku razinu predstavlja fitoplankton. Drugu trofičku razinu čini zooplankton biljojeda. Ukupna generirana biomasa po jedinici vremena na ovoj razini je sekundarni proizvodi ekosustava. Treću trofičku razinu predstavljaju mesožderi, odnosno grabežljivci prvog ranga, i svejedi. Ukupna proizvodnja na ovoj razini naziva se tercijarna. Četvrtu trofičku razinu čine grabežljivci drugog ranga, koji se hrane organizmima niže trofičke razine. Konačno, na petoj trofičkoj razini nalaze se grabežljivci trećeg ranga.

Koncept trofičkih razina omogućuje procjenu učinkovitosti ekosustava. Energija ili sa Sunca ili kao dio hrane opskrbljuje se svakoj trofičkoj razini. Značajan dio energije primljene na jednoj ili drugoj razini raspršuje se na njemu i ne može se prenijeti na više razine. Ovi gubici uključuju sav fizički i kemijski rad koji živi organizmi rade da bi se održali. Osim toga, životinje više trofičke razine konzumiraju samo određeni udio proizvoda nastalih na nižim razinama; neke od biljaka i životinja umiru iz prirodnih razloga. Kao rezultat toga, količina energije koju iz bilo koje trofičke razine izvlače organizmi smješteni na višoj razini prehrambene mreže ispada da je manja od količine energije primljene na nižoj razini. Zove se omjer odgovarajućih količina energije ekološka učinkovitost trofičke razine i obično je 0,1-0,2. Vrijednosti ekološke učinkovitosti trofičke razine koriste se za izračunavanje biološke proizvodnje.

Riža. 41 prikazuje u pojednostavljenom obliku prostornu organizaciju protoka energije i tvari u stvarnom oceanu. Na otvorenom oceanu, eufotička zona, gdje se odvija fotosinteza, i duboka područja, gdje fotosinteza izostaje, razdvojeni su znatnom udaljenosti. Znači da prijenos kemijske energije u duboke slojeve vode dovodi do stalnog i značajnog odljeva hranjivih tvari (nutrijenata) iz površinskih voda.

Riža. 41. Glavni pravci razmjene energije i tvari u oceanu

Dakle, procesi razmjene energije i tvari u oceanu zajedno tvore ekološku pumpu koja crpi glavne hranjive tvari iz površinskih slojeva. Da suprotni procesi ne bi funkcionirali, nadoknađujući ovaj gubitak materije, tada bi površinske vode oceana izgubile sve hranjive tvari i život bi presušio. Ova katastrofa ne nastaje samo zbog, prije svega, uzdizanja, koje 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, u blizini ekvatora i u visokim geografskim širinama, gdje je sezonska termoklina uništena, a značajan vodeni stup prekriven konvektivnim miješanjem.

Budući da je ukupna proizvodnja morskog ekosustava određena vrijednošću proizvodnje na prvoj trofičkoj razini, važno je znati koji čimbenici na nju utječu. Ti čimbenici uključuju:

    osvjetljenje površinskog sloja oceanske vode;

    temperatura vode;

    opskrba hranjivim tvarima na površini;

    stopa potrošnje (paše) biljnih organizama.

Osvjetljenje površinskog sloja vode određuje intenzitet procesa fotosinteze, stoga količina svjetlosne energije koja se isporučuje određenom vodenom području oceana ograničava količinu organske proizvodnje. U njegovom pak, intenzitet sunčevog zračenja određen je geografskim i meteorološkim čimbenicima, posebice visina Sunca iznad horizonta i oblaka. U vodi se intenzitet svjetlosti brzo smanjuje s dubinom. Zbog toga je zona primarne proizvodnje ograničena na gornjih nekoliko desetaka metara. U obalnim vodama, koje obično sadrže znatno više suspendiranih tvari nego u vodama otvorenog oceana, prodiranje svjetlosti je još teže.

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

Za postojanje morskih biljaka, hranjive tvari - makro- i mikrobiogeni elementi. Makrobiogeni – dušik, fosfor, silicij, magnezij, kalcij i kalij potrebni su u relativno velikim količinama. Mikrobiogen, odnosno elementi potrebni u minimalnim količinama, uključuju željezo, mangan, bakar, cink, bor, natrij, molibden, klor i vanadij.

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

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

Silicij u velikim količinama troše dvije skupine fitoplanktonskih organizama - dijatomeje i dinoflagelati (flagellati), koji od njega grade svoje kosture. 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 utječe na količinu primarne proizvodnje, jer svaka pojedena biljka više neće rasti i razmnožavati se. Posljedično, intenzitet ispaše jedan je od čimbenika koji utječu na stopu primarne proizvodnje. U ravnotežnoj situaciji, intenzitet ispaše treba biti takav da biomasa fitoplanktona ostane na konstantnoj razini. S povećanjem primarne proizvodnje, povećanje populacije zooplanktona ili intenzitet ispaše teoretski može vratiti ovaj sustav u ravnotežu. Međutim, potrebno je vrijeme da se zooplankton razmnoži. Stoga se, čak i uz postojanost drugih čimbenika, nikada ne postiže stabilno stanje, a broj zoo- i fitoplanktonskih organizama fluktuira u odnosu na određenu razinu ravnoteže.

Biološka produktivnost morskih voda primjetno se mijenja u prostoru. Područja visoke produktivnosti uključuju kontinentalne police i otvorene oceanske vode, gdje su površinske vode obogaćene hranjivim tvarima, kao rezultat uzdizanja. Visoku produktivnost šelfskih voda uvjetuje i činjenica 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. Na otvorenom oceanu, područje područja s visokom produktivnošću je neznatno, jer postoje suptropski anticiklonski vrtlozi na planetarnoj skali, koji su karakterizirani procesima slijeganja površinskih voda.

Vode otvorenog oceana s najvećom produktivnošću ograničene su na visoke geografske širine; njihove sjeverne i južne granice obično se poklapaju s zemljopisnom širinom 50 0 na obje hemisfere. Jesensko-zimsko hlađenje ovdje dovodi do snažnih konvektivnih kretanja i uklanjanja hranjivih tvari iz dubokih slojeva na površinu. Međutim, kako se krećemo dalje prema visokim geografskim širinama, produktivnost će se početi smanjivati ​​zbog sve veće prevalencije 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 oceana uz obale Perua, Oregona, Senegala i jugozapadne Afrike.

U svim područjima oceana postoje sezonske varijacije u vrijednosti primarne proizvodnje. To je zbog bioloških reakcija fitoplanktonskih organizama na sezonske promjene fizičkih uvjeta staništa, posebice osvjetljenja, jačine vjetra i temperature vode. Najveći sezonski kontrasti karakteristični su za mora umjerenog pojasa. Zbog toplinske tromosti oceana, promjene temperature površinske vode zaostaju za promjenama temperature zraka, pa se stoga na sjevernoj hemisferi maksimalna temperatura vode opaža u kolovozu, a minimalna u veljači. Krajem zime, kao posljedica niskih temperatura vode i smanjenja prodora sunčevog zračenja u vodu, broj dijatomeja i dinoflagelata se znatno smanjuje. U međuvremenu, zbog značajnog zahlađenja i zimskih oluja, površinske vode se konvekcijom miješaju do velikih dubina. Porast dubokih voda bogatih hranjivim tvarima dovodi do povećanja njihovog sadržaja u površinskom sloju. Zatopljenjem voda i povećanjem osvijetljenosti stvaraju se optimalni uvjeti za razvoj dijatomeja i bilježi se porast brojnosti fitoplanktonskih organizama.

Početkom ljeta, unatoč optimalnoj temperaturi i uvjetima osvjetljenja, brojni čimbenici dovode do smanjenja broja dijatomeja. Prvo, njihova se biomasa smanjuje zbog konzumiranja zooplanktona. Drugo, zbog zagrijavanja površinskih voda stvara se jaka slojevitost, koja potiskuje vertikalno miješanje i posljedično uklanjanje dubinskih voda bogatih hranjivim tvarima na površinu. U ovom trenutku stvaraju se optimalni uvjeti za razvoj dinoflagelata i drugih oblika fitoplanktona koji ne trebaju silicij za izgradnju kostura. U jesen, kada je osvjetljenje još dovoljno za fotosintezu, zbog hlađenja površinskih voda dolazi do uništenja termokline, stvaraju se uvjeti za konvektivno miješanje. Površinske vode počinju se nadopunjavati hranjivim tvarima iz dubokih slojeva vode, a njihova produktivnost raste, osobito 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 suspendiranu 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 vrlo vruće, a njihova stalna karakteristika je izražena termoklina. Kao rezultat toga, uklanjanje dubokih voda bogatih hranjivim tvarima ispod termokline u površinski sloj je nemoguće. Stoga, unatoč povoljnim drugim uvjetima, daleko od područja uzdizanja u tropskim morima, bilježi se niska produktivnost.

Princip metode kisika i radiokarbona za određivanje primarne produkcije (brzine fotosinteze). Zadaci za definiranje, uništenje, bruto i neto primarnu proizvodnju.

Koji preduvjeti moraju biti na planeti Zemlji za stvaranje ozonskog omotača. Koji UV rasponi su blokirani ozonskim zaslonom.

Koji oblici ekoloških odnosa negativno utječu na vrste.

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

Alelopatija je oblik antibioze u kojoj organizmi međusobno štetno utječu jedni na druge, zbog svojih vitalnih čimbenika (primjerice, izlučevina). Nalazi se uglavnom u biljkama, mahovinama, gljivama. Pritom, štetan učinak jednog organizma na drugi nije nužan za njegov život i ne koristi mu.

Natjecanje je oblik antibioze u kojem su dvije vrste organizama inherentno biološki neprijatelji (obično zbog zajedničke opskrbe hranom ili ograničenih mogućnosti razmnožavanja). Na primjer, između grabežljivaca iste vrste i iste populacije, odn različiti tipovi jedući istu hranu i živeći na istom teritoriju. U ovom slučaju šteta nanesena jednom organizmu koristi drugom, i obrnuto.

Ozon nastaje kada sunčevo ultraljubičasto zračenje bombardira molekule kisika (O2 -> O3).

Za stvaranje ozona iz običnog dvoatomskog kisika potrebno je dosta energije - gotovo 150 kJ za svaki mol.

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

Fotoliza molekularnog kisika događa se u stratosferi pod utjecajem ultraljubičastog zračenja valne duljine 175-200 nm i do 242 nm.



Reakcije stvaranja ozona:

O2 + hν → 2O.

O2 + O → O3.

Modifikacija radiokarbona svodi se na sljedeće. Izotop ugljika 14C uvodi se u uzorak vode u obliku natrijevog karbonata ili natrijevog bikarbonata s poznatom radioaktivnošću. Nakon određenog izlaganja tikvica, voda iz njih se filtrira kroz membranski filter i na filteru se utvrđuje radioaktivnost planktonskih stanica.

Metoda kisika za određivanje primarne produkcije vodenih tijela (metoda tikvice) temelji se na određivanju intenziteta fotosinteze planktonskih algi u bocama postavljenim u rezervoaru na različitim dubinama, kao iu prirodnim uvjetima - razlikom u sadržaju kisik otopljen u vodi na kraju dana i na kraju noći.

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

Eufotička zona je gornji sloj oceana, 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 sunčeve zrake padaju gotovo okomito, dubina zone je do 250 m, dok u Belom ne prelazi 25 m.

Veličina učinkovitosti fotosinteze ovisi o mnogim unutarnjim i vanjskim uvjetima. Za pojedinačne listove smještene u posebne uvjete, učinkovitost fotosinteze može doseći 20%. Međutim, primarni sintetski procesi koji se odvijaju u listu, odnosno u kloroplastima, i konačna berba podijeljeni su nizom fizioloških procesa u kojima se gubi značajan dio akumulirane energije. Osim toga, učinkovitost asimilacije svjetlosne energije stalno je ograničena već spomenutim čimbenicima okoliša. Zbog ovih ograničenja, čak i kod najnaprednijih sorti poljoprivrednih biljaka u optimalnim uvjetima rasta, učinkovitost fotosinteze ne prelazi 6-7%.

Oceani i mora zauzimaju 71% (više od 360 milijuna km2) Zemljine površine. Sadrže oko 1370 milijuna km3 vode. Pet ogromnih oceana - Pacifik, Atlantik, Indijski, Arktički i Južni - međusobno su povezani preko otvorenog mora. U nekim dijelovima Arktičkog i Južnog oceana formirala se uvijek zaleđena epikontinentalna grana koja se proteže od obale (ledena polica). U nešto toplijim krajevima more se smrzava samo zimi, stvarajući pakirani led (velika plutajuća ledena polja debljine do 2 m). Neke morske životinje koriste vjetar za putovanje morem. fizalija (" portugalski brod») Tu je mjehurić ispunjen plinom koji pomaže uhvatiti vjetar. Yantina ispušta mjehuriće zraka koji služe kao plutajuća splav.

Prosječna dubina vode u oceanima je 4000 m, ali u nekim oceanskim depresijama može doseći 11 tisuća m. Pod utjecajem vjetra, valova, plime i oseke i struja, voda oceana je u stalnom kretanju. Valovi koje diže vjetar ne utječu na duboke vodene mase. To čine plime i oseke koje pomiču vodu u intervalima koji odgovaraju mjesečevim fazama. Struje nose vodu između oceana. Površinske struje kreću se polako u smjeru kazaljke na satu na sjevernoj hemisferi i suprotno od kazaljke na satu na južnoj.

dno oceana:

Većina oceanskog dna je ravna ravnica, ali na mjestima se planine uzdižu tisućama metara iznad nje. Ponekad se uzdižu iznad površine vode u obliku otoka. Mnogi od ovih otoka su aktivni ili ugasli vulkani. Planinski lanci protežu se središnjim dijelom dna brojnih oceana. Oni neprestano rastu zbog izlijevanja vulkanske lave. Svaki novi potok, koji nosi stijene na površinu podvodnih grebena, čini reljef oceanskog dna.

Oceansko dno je uglavnom prekriveno pijeskom ili muljem, koje donose rijeke. Ponegdje se nalaze topli izvori, iz kojih se talože sumpor i drugi minerali. Ostaci mikroskopskih biljaka i životinja tonu s površine oceana na dno, tvoreći sloj sitnih čestica (organski sediment). Pod pritiskom gornje vode i novih sedimentnih slojeva, rahli sediment polako prelazi u stijenu.

Oceanske zone:

Po dubini, ocean 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).

Najvećim dijelom oceanske vode temperatura je otprilike ista - oko 4 °C. Kada osoba zaroni duboko u vodu, pritisak na nju odozgo stalno raste, što otežava brzo kretanje. Na velikim dubinama, osim toga, temperatura pada na 2 ° C. Svjetla 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. morski život... Daleko od zaštićenih obalnih voda životinjski svijet manje raznolika, međutim, ima mnogo riba i veliki sisavci- na primjer, kitovi, dupini, pliskavice. Neki od njih (kitovi usati, divovski morski psi) hrane se filtriranjem vode i gutanjem planktona koji sadrži. Drugi (bijeli morski psi, barakude) love druge ribe.

Život u morskim dubinama:

U hladnim, tamnim vodama oceanskih dubina, lovačke životinje mogu otkriti siluete svojih žrtava u najmračnijem svjetlu, jedva prodirući odozgo. Ovdje mnoge ribe imaju srebrnaste ljuske na bokovima: reflektiraju bilo koju svjetlost i maskiraju oblik svojih vlasnika. Kod nekih riba, ravna sa strane, silueta je vrlo uska, jedva primjetna. Mnoge ribe imaju ogromna usta i mogu jesti veći plijen. Howliods i riba sjekire plivaju, razjapljene velike čeljusti i uz put grabe sve što mogu.

Oceani pokrivaju više od 70% Zemljine površine. Sadrži oko 1,35 milijardi kubnih kilometara vode, što je oko 97% ukupne vode na planetu. Ocean podržava sav život na planeti i također ga čini plavim kada se gleda iz svemira. Zemlja - jedini planet u našem Sunčevom sustavu, za koji je poznato da sadrži tekuću vodu.

Iako je ocean jedno kontinuirano vodeno tijelo, oceanografi su ga podijelili na četiri glavna područja: Pacifik, Atlantik, Indija i Arktik. Atlantski, indijski i Tihi oceani spajaju u ledene vode oko Antarktika. Neki stručnjaci ovu regiju identificiraju kao peti ocean, koji se najčešće naziva Južnim.

Da biste razumjeli život oceana, prvo morate znati njegovu definiciju. Izraz "morski život" obuhvaća sve organizme koji žive u slanoj vodi, što uključuje široku paletu biljaka, životinja i mikroorganizama kao što su bakterije i.

Postoji ogromna raznolikost morskih vrsta koje se kreću od sićušnih jednostaničnih organizama do divovskih plavih kitova. Dok znanstvenici otkrivaju nove vrste, uče više o genetskom sastavu organizama i proučavaju fosilne uzorke, odlučuju kako grupirati oceansku floru i faunu. Ispod je popis glavnih tipova ili taksonomskih skupina živih organizama u oceanima:

  • (Člankovita glista);
  • (Artropoda);
  • (Chordata);
  • (Cnidaria);
  • češljevi ( Ctenophora);
  • (Echinodermata);
  • (Mekušac)
  • (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, ocean može biti surovo okruženje. Međutim, morski život prilagođen je životu u oceanu. Osobine koje doprinose prosperitetu organizama u morski okoliš, uključuju sposobnost reguliranja unosa soli, organa za dobivanje kisika (na primjer, škrge ribe), izdržati povećani pritisak vode, prilagodbu na nedostatak svjetla. Životinje i biljke koje žive u zoni međuplime nose se s ekstremnim temperaturama, sunčevom svjetlošću, vjetrom i valovima.

Postoje stotine tisuća vrsta morskog života, od sićušnog zooplanktona do divovskih kitova. Klasifikacija morskih organizama vrlo je varijabilna. Svaki je prilagođen svom specifičnom staništu. Svi oceanski organizmi su prisiljeni na interakciju s nekoliko čimbenika koji ne predstavljaju problem za život na kopnu:

  • Reguliranje unosa soli;
  • Proizvodnja kisika;
  • Prilagodba tlaku vode;
  • Valovi i promjene temperature vode;
  • Dobivanje dovoljno svjetla.

U nastavku ćemo pogledati neke od načina opstanka morskog života u tome okoliš koja se jako razlikuje od naše.

Regulacija soli

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

Kisik

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

Morski sisavci su prisiljeni izaći na površinu kako bi disali, tako da kitovi imaju rupe za disanje na vrhu glave koje im omogućuju udisanje zraka iz atmosfere, dok većinu tijela drže pod vodom.

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

Temperatura

Mnoge oceanske životinje su hladnokrvne (ektotermne), a unutarnja tjelesna temperatura im je ista kao i okolina. Iznimka su toplokrvni (endotermni) morski sisavci, koji moraju održavati stalnu tjelesnu temperaturu bez obzira na temperaturu vode. Imaju izolacijski potkožni sloj masnog i vezivnog tkiva. Ovaj sloj potkožnog masnog tkiva omogućuje 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 oceanima se tlak vode povećava za 15 psi svakih 10 metara. Dok neka morska stvorenja rijetko mijenjaju dubinu vode, daleke životinje poput kitova, morskih kornjača i tuljana putuju iz plitkih voda u velike dubine za nekoliko dana. Kako se nose s pritiskom?

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

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

Vjetar i valovi

Životinje u međuplimnoj zoni ne moraju se prilagođavati visokim tlakovima vode, ali moraju izdržati jak vjetar i pritiske valova. Mnogi beskralješnjaci i biljke u ovom području imaju sposobnost prianjanja za stijene ili druge podloge, a također imaju tvrde, zaštitne ljuske.

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 se tijekom vremena mogu raspršiti po različitim udaljenim područjima jak vjetar i valovi.

sunčeva svjetlost

Organizmi koji zahtijevaju svjetlost, poput tropskih koraljnih grebena i povezanih algi, nalaze se u plitkim, čistim vodama koje dopuštaju sunčevoj svjetlosti da lako prolazi.

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

Duboko u oceanu, neke ribe su izgubile oči ili pigmentaciju jer jednostavno nisu potrebne. Drugi organizmi su bioluminiscentni, koriste organe koji nose svjetlost ili svoje vlastite organe koji proizvode svjetlost kako bi privukli plijen.

Rasprostranjenost života mora i oceana

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

Ocean ima pet glavnih zona života, svaka s jedinstvenim prilagodbama organizama na njihovu moru.

Eufotična zona

Eufotična zona je osunčani gornji sloj oceana, dubok do oko 200 metara. Eufotička zona poznata je i kao fotička zona i može biti prisutna i u jezerima s morima i u oceanu.

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

Fitoplankton, mikroskopski organizmi koji uključuju biljke, alge i bakterije, također naseljavaju eufotičku zonu. Milijarde mikroorganizama tvore ogromne zelene ili plave mrlje u oceanima, koje su temelji oceana i mora. Putem fotosinteze, fitoplankton je odgovoran za gotovo polovicu kisika 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 također poznata kao zona sumraka, jer je svjetlo u njoj vrlo slabo. 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 i lignje) zarone u batipelagičku zonu, koja doseže dubinu od oko 4000 metara. Batipelagična zona poznata je i kao ponoćna zona jer do nje ne dopire svjetlo.

Životinje koje obitavaju u batipelagičkoj zoni su male, ali često imaju ogromna usta, oštre zube i proširene želuce koji im omogućuju 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. Budući da je pritisak toliko visok da je teško pronaći hranjive tvari. Ribe u batipelagičkoj zoni kreću se sporo i imaju jake škrge za izvlačenje kisika iz vode.

Abisopelagijska zona

Voda na dnu oceana, u ponornoj zoni, vrlo je slana i hladna (2 stupnja Celzijusa ili 35 stupnjeva Fahrenheita). Na dubini od 6.000 metara pritisak je vrlo jak - 11.000 psi. To radi nemoguć život za većinu životinja. Fauna ove zone razvila je bizarna svojstva prilagođavanja kako bi se nosila s teškim uvjetima ekosustava.

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

Ultraabyssal

Najdublja zona oceana koja se nalazi u rasjedama i kanjonima naziva se ultraabyssal. Ovdje živi malo organizama, na primjer, izopodi - vrsta rakova srodnih rakovima i škampima.

Kao što su spužve i morski krastavci uspijevaju u abesopelagičnim 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 oceana, 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

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

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

  • Zakiseljavanje oceana- ako ste ikada imali akvarij, znate da je točan pH vode važan dio održavajte svoju ribu zdravom.
  • Promjena klime- stalno slušamo globalno zatopljenje, 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- Unatoč zakonima donesenim za zaštitu morskog svijeta, ilegalni ribolov cvjeta do danas.
  • Mreže - Morske vrste, od malih beskralježnjaka 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 uzrokuje ogromnu štetu većini morskih životinja.
  • Gubitak staništa- Kako svjetska populacija raste, raste antropogeni pritisak na obale, močvare, šume algi, mangrove, plaže, stjenovite obale i koraljne grebene, koji su dom tisućama vrsta.
  • Invazivne vrste - vrste unesene u novi ekosustav mogu nanijeti ozbiljnu štetu svojim izvornim stanovnicima, jer u njima može doći do populacijske eksplozije zbog nedostatka prirodnih grabežljivaca.
  • Morska plovila - brodovi mogu uzrokovati smrtonosnu štetu velikim morski sisavci a također stvaraju veliku buku, nose invazivne vrste, uništavaju koraljne grebene sidrima i ispuštaju kemikalije u ocean i atmosferu.
  • Oceanska buka – U oceanu postoji mnogo prirodne buke koja je sastavni dio ovog ekosustava, ali umjetna buka može poremetiti ritam života mnogih morskih životinja.