Princíp kyslíkovej a rádiouhlíkovej metódy na stanovenie primárnej produkcie (rýchlosti fotosyntézy). Úlohy na určenie zničenia, hrubej a čistej prvovýroby.

Aké povinné podmienky musia existovať na planéte Zem pre vznik ozónovej vrstvy. Aké UV rozsahy blokuje ozónová clona?

Aké formy ekologických vzťahov negatívne ovplyvňujú druhy.

Amensalizmus – jedna populácia negatívne ovplyvňuje druhú, ale sama neprežíva ani negatívne resp pozitívny vplyv. Typickým príkladom sú vysoké koruny stromov, ktoré bránia rastu nízko rastúcich rastlín a machov čiastočným blokovaním prístupu slnečného žiarenia.

Alelopatia je forma antibiózy, pri ktorej sa organizmy navzájom škodlivo ovplyvňujú v dôsledku svojich životne dôležitých faktorov (napríklad vylučovanie látok). Nachádza sa hlavne v rastlinách, machoch a hubách. Navyše, škodlivý vplyv jedného organizmu na druhý nie je pre jeho život nevyhnutný a neprináša mu žiaden úžitok.

Konkurencia je forma antibiózy, pri ktorej sú dva druhy organizmov inherentne biologickými nepriateľmi (zvyčajne v dôsledku spoločného prísunu potravy resp. postihnutí na reprodukciu). Napríklad medzi predátormi rovnakého druhu a rovnakej populácie resp odlišné typy jesť rovnaké jedlo a žiť na rovnakom území. V tomto prípade škoda spôsobená jednému organizmu prospieva druhému a naopak.

Ozón vzniká, keď ultrafialové žiarenie zo slnka bombarduje molekuly kyslíka (O2 -> O3).

Tvorba ozónu z obyčajného dvojatómového kyslíka si vyžaduje pomerne veľa energie – takmer 150 kJ na každého krtka.

Je známe, že väčšina prírodného ozónu sa sústreďuje v stratosfére vo výške 15 až 50 km nad zemským povrchom.

K fotolýze molekulárneho kyslíka dochádza v stratosfére pod vplyvom ultrafialového žiarenia s vlnovou dĺžkou 175-200 nm a do 242 nm.



Reakcie tvorby ozónu:

О2 + hν → 2О.

O2 + O → O3.

Rádiokarbónová modifikácia sa týka nasledujúceho. Izotop uhlíka 14C sa pridáva do vzorky vody vo forme uhličitanu sodného alebo hydrogénuhličitanu sodného so známou rádioaktivitou. Po určitom vystavení fliaš sa voda z nich prefiltruje cez membránový filter a na filtri sa zisťuje rádioaktivita buniek planktónu.

Kyslíková metóda na stanovenie primárnej produkcie zásobníkov (banková metóda) je založená na stanovení intenzity fotosyntézy planktónových rias vo fľašiach inštalovaných v zásobníku v rôznych hĺbkach, ako aj v prírodné podmienky- rozdielom obsahu kyslíka rozpusteného vo vode na konci dňa a na konci noci.

Úlohy na určenie zničenia, hrubej a čistej prvovýroby.??????

Eufotická zóna je horná vrstva oceánu, ktorej osvetlenie je dostatočné na to, aby došlo k procesu fotosyntézy. Spodná čiara Fotická zóna prechádza v hĺbke, ktorá dosahuje 1% svetla z povrchu. Vo fotickej zóne žije fytoplanktón, ale aj rádiolariáni, rastú rastliny a žije väčšina vodných živočíchov. Čím bližšie k zemským pólom, tým menšia je fotická zóna. Na rovníku, kde slnečné lúče dopadajú takmer vertikálne, je teda hĺbka zóny až 250 m, zatiaľ čo v Belom nepresahuje 25 m.

Účinnosť fotosyntézy závisí od mnohých vnútorných a vonkajších podmienok. Pre jednotlivé listy umiestnené v špeciálne podmienky, účinnosť fotosyntézy môže dosiahnuť 20%. Primárne syntetické procesy prebiehajúce v liste, či skôr v chloroplastoch, a konečný zber sú však oddelené reťazcom fyziologických procesov, pri ktorých sa stráca významná časť nahromadenej energie. Navyše, účinnosť absorpcie svetelnej energie je neustále limitovaná už spomínanými faktormi prostredia. Vďaka týmto obmedzeniam ani v najvyspelejších odrodách poľnohospodárskych rastlín pri optimálnych rastových podmienkach nepresahuje účinnosť fotosyntézy 6-7%.

Fotosyntéza je základom všetkého života na našej planéte. Tento proces, ktorý sa vyskytuje v suchozemských rastlinách, riasach a mnohých druhoch baktérií, určuje existenciu takmer všetkých foriem života na Zemi, pričom premieňa slnečné prúdy na energiu. chemické väzby, ktorý sa potom krok za krokom posúva na vrchol početných potravinových reťazcov.

S najväčšou pravdepodobnosťou ten istý proces naraz znamenal začiatok prudkého nárastu parciálneho tlaku kyslíka v zemskej atmosfére a zníženie podielu oxidu uhličitého, čo nakoniec viedlo k rozkvetu mnohých zložitých organizmov. A až doteraz je podľa mnohých vedcov iba fotosyntéza schopná zadržať rýchly nápor CO 2 emitovaný do ovzdušia v dôsledku miliónov ton spálených ľuďmi každý deň. rôzne druhy uhľovodíkové palivo.

Nový objav amerických vedcov nás núti znovu sa pozrieť na proces fotosyntézy

Počas „normálnej“ fotosyntézy sa tento životne dôležitý plyn vytvára ako „vedľajší produkt“. V normálnom režime sú fotosyntetické „továrne“ potrebné na viazanie CO 2 a produkciu uhľohydrátov, ktoré následne pôsobia ako zdroj energie v mnohých vnútrobunkových procesoch. Svetelná energia v týchto „fabrikách“ sa využíva na rozklad molekúl vody, pri ktorom sa uvoľňujú elektróny potrebné na fixáciu oxidu uhličitého a uhľohydrátov. Pri tomto rozklade sa uvoľňuje aj kyslík O 2 .

V novoobjavenom procese sa na asimiláciu oxidu uhličitého využíva len malá časť elektrónov uvoľnených pri rozklade vody. Leví podiel na nich pri reverznom procese ide na tvorbu molekúl vody z „čerstvo uvoľneného“ kyslíka. V tomto prípade sa energia premenená počas novoobjaveného procesu fotosyntézy neukladá vo forme sacharidov, ale je priamo dodávaná vitálnym vnútrobunkovým spotrebiteľom energie. Podrobný mechanizmus tohto procesu však stále zostáva záhadou.

Navonok sa môže zdať, že takáto úprava procesu fotosyntézy je stratou času a energie zo Slnka. Je ťažké uveriť, že v živej prírode, kde sa za miliardy rokov evolučných pokusov a omylov každý malý detail ukázal ako mimoriadne efektívny, môže existovať proces s takou nízkou účinnosťou.

Napriek tomu vám táto možnosť umožňuje chrániť zložitý a krehký fotosyntetický aparát pred nadmerným vystavením slnečnému žiareniu.

Faktom je, že proces fotosyntézy v baktériách nemožno jednoducho zastaviť v neprítomnosti potrebné prísady V životné prostredie. Pokiaľ sú mikroorganizmy vystavené slnečné žiarenie, sú nútené premieňať svetelnú energiu na energiu chemických väzieb. Pri absencii potrebných komponentov môže fotosyntéza viesť k tvorbe voľné radikály, deštruktívne pre celú bunku, a preto sa sinice jednoducho nezaobídu bez záložnej možnosti premeny fotónovej energie z vody na vodu.

Tento efekt zníženej premeny CO 2 na sacharidy a zníženého uvoľňovania molekulárneho kyslíka už bol pozorovaný v sérii nedávnych štúdií v r. prírodné podmienky Atlantik a Tiché oceány. Ako sa ukázalo, znížený obsah živiny a ióny železa sú pozorované takmer na polovici ich vodných plôch. teda

Približne polovica energie zo slnečného žiarenia, ktoré sa dostane k obyvateľom týchto vôd, sa premení obídením obvyklého mechanizmu absorpcie oxidu uhličitého a uvoľňovania kyslíka.

To znamená, že príspevok morských autotrofov k procesu absorpcie CO 2 bol predtým výrazne nadhodnotený.

Ako jeden zo špecialistov na oddelení globálnej ekológie Carnegie Institution, Joe Bury, nový objav výrazne zmení naše chápanie procesov spracovania slnečnej energie v bunkách morských mikroorganizmov. Vedci podľa neho ešte musia odhaliť mechanizmus nového procesu, no už jeho existencia nás prinúti pozrieť sa na moderné odhady rozsahu fotosyntetickej absorpcie CO 2 vo svetových vodách inak.

Oceány a moria zaberajú 71 % (viac ako 360 miliónov km2) zemského povrchu. Obsahujú asi 1370 miliónov km3 vody. Päť obrovských oceánov - Tichý, Atlantický, Indický, Arktický a Južný - je navzájom prepojených cez otvorené more. V niektorých častiach Severného ľadového a Južného oceánu sa vytvoril trvalo zamrznutý kontinentálny šelf, siahajúci od pobrežia (šelfový ľad). V mierne teplejších oblastiach more zamŕza len v zime a tvorí sa ľadovcový ľad (veľké plávajúce ľadové polia s hrúbkou až 2 m). Niektoré morské živočíchy využívajú vietor na cestu cez more. In physalia (“ Portugalský bojovník") je tu bublina naplnená plynom, ktorá pomáha zachytávať vietor. Yantina uvoľňuje vzduchové bubliny, ktoré slúžia ako jej plavák.

Priemerná hĺbka vody v oceánoch je 4000 m, ale v niektorých oceánskych depresiách môže dosiahnuť 11 tisíc m. Pod vplyvom vetra, vĺn, prílivu a odlivu je oceánska voda v neustálom pohybe. Vlny zdvihnuté vetrom neovplyvňujú hlboké vodné masy. Robí to príliv a odliv, ktorý pohybuje vodou v intervaloch zodpovedajúcich fázam mesiaca. Prúdy prenášajú vodu medzi oceánmi. Povrchové prúdy, pohybujúce sa, pomaly rotovať v smere hodinových ručičiek na severnej pologuli a proti smeru hodinových ručičiek na južnej pologuli.

Oceánske dno:

Väčšina oceánskeho dna je plochá, no na niektorých miestach sa tisíce metrov nad ním týčia hory. Niekedy vystupujú nad hladinu vody vo forme ostrovov. Mnohé z týchto ostrovov sú aktívne alebo vyhasnuté sopky. Strednou časťou dna viacerých oceánov sa tiahnu pohoria. V dôsledku výlevu neustále rastú sopečná láva. Každý nový prúd sa vykonáva skala na povrchu podvodných chrbtov, tvorí reliéf dna oceánu.

Dno oceánu je väčšinou pokryté pieskom alebo bahnom – prinášajú ich rieky. Na niektorých miestach vyvierajú horúce pramene, z ktorých sa ukladá síra a iné minerály. Zvyšky mikroskopických rastlín a živočíchov klesajú z hladiny oceánu na dno a vytvárajú vrstvu drobných čiastočiek (organický sediment). Pod tlakom nadložnej vody a nových vrstiev sedimentov sa uvoľnený sediment pomaly mení na horninu.

Oceánske zóny:

Hĺbkovo možno oceán rozdeliť na tri zóny. V slnečných povrchových vodách nad nimi – v takzvanej fotosyntetickej zóne – pláva väčšina oceánskych rýb a tiež planktón (spoločenstvo miliárd mikroskopických tvorov, ktoré žijú vo vodnom stĺpci). Pod zónou fotosyntézy leží slabo osvetlená zóna súmraku a hlboké, studené vody zóny šera. V nižších zónach sa vyskytuje menej foriem života - žijú tam najmä mäsožravé (dravé) ryby.

Vo väčšine oceánskej vody je teplota približne rovnaká – okolo 4 °C. Keď sa človek ponorí hlbšie, tlak vody na neho zhora sa neustále zvyšuje, čo sťažuje rýchly pohyb. Vo väčších hĺbkach navyše teplota klesá na 2 °C. Svetla je stále menej a menej, až napokon v hĺbke 1000 m zavládne úplná tma.

Život na povrchu:

Rastlinný a živočíšny planktón v zóne fotosyntézy je potravou pre drobné živočíchy, ako sú kôrovce, krevety, ale aj nedospelé hviezdice, kraby a iné. morské tvory. Ďaleko od chránených pobrežných vôd zvieracieho sveta menej rozmanité, ale žije tu veľa rýb a veľké cicavce- napríklad veľryby, delfíny, sviňuchy. Jeden z nich ( baleen veľryby, obrie žraloky) kŕmiť filtrovaním vody a požívaním planktónu v nej obsiahnutého. Iné (žraloky biele, barakudy) lovia iné ryby.

Život v hlbinách mora:

V studených, tmavých vodách oceánske hlbiny lovecké zvieratá sú schopné odhaliť siluety svojich obetí v najslabšom svetle, sotva prenikajúcom zhora. Tu má veľa rýb na bokoch strieborné šupiny: odrážajú akékoľvek svetlo a maskujú tvar svojich majiteľov. Niektoré ryby, ploché po stranách, majú veľmi úzku siluetu, sotva viditeľnú. Mnohé ryby majú obrovské ústa a môžu jesť korisť, ktorá je väčšia ako oni. Howliody a sekery plávajú s veľkými otvorenými ústami a cestou chytajú, čo sa dá.

Život v oceáne siaha od mikroskopických jednobunkových rias a drobných živočíchov až po veľryby, ktoré sú viac ako 30 m dlhé a väčšie ako ktorékoľvek zviera, ktoré kedy žilo na súši, vrátane veľké dinosaury. Živé organizmy obývajú oceán od povrchu až po najväčšie hĺbky. Ale medzi rastlinnými organizmami sa všade v oceáne nachádzajú iba baktérie a niektoré nižšie huby. Zvyšné rastlinné organizmy obývajú iba hornú osvetlenú vrstvu oceánu (hlavne do hĺbky asi 50-100 m), v ktorých môže prebiehať fotosyntéza. Fotosyntetické rastliny vytvárajú primárnu produkciu, vďaka ktorej existuje zvyšok oceánskej populácie.

Vo svetovom oceáne žije asi 10 tisíc druhov rastlín. Vo fytoplanktóne dominujú rozsievky, peridiny a bičíkovité kokolitofóry. Medzi bentické rastliny patria najmä rozsievky, zelené riasy, hnedé riasy a červené riasy, ako aj niekoľko druhov bylinných kvitnúcich rastlín (napr. zostera).

Fauna oceánu je ešte rozmanitejšia. Zástupcovia takmer všetkých tried moderných voľne žijúcich zvierat žijú v oceáne a mnohé triedy sú známe iba v oceáne. Niektorí z nich napr laločnatá ryba coelacanth, sú živé fosílie, ktorých predkovia tu prekvitali pred viac ako 300 miliónmi rokov; ďalšie sa objavili nedávno. Fauna zahŕňa viac ako 160 tisíc druhov: asi 15 tisíc prvokov (hlavne rádiolariá, foraminifera, nálevníky), 5 tisíc húb, asi 9 tisíc coelenterátov, viac ako 7 tisíc rôznych červov, 80 tisíc mäkkýšov, viac ako 20 tisíc kôrovcov, 6 tisíc ostnokožcov a menej početných zástupcov radu ďalších skupín bezstavovcov (bryozoánov, ramenonožcov, pogonoforov, plášťovcov a niektorých ďalších), asi 16 tisíc rýb. Zo stavovcov v oceáne okrem rýb žijú korytnačky a hady (asi 50 druhov) a viac ako 100 druhov cicavcov, najmä veľryby a plutvonožce. Život niektorých vtákov (tučniaky, albatrosy, čajky atď. - asi 240 druhov) je neustále spojený s oceánom.

Najväčšia druhová rozmanitosť živočíchov je charakteristická pre tropické oblasti. Fauna dna je rôznorodá najmä na plytkých koralových útesoch. S rastúcou hĺbkou sa rozmanitosť života v oceáne znižuje. V najväčších hĺbkach (viac ako 9000-10000 m) žijú len baktérie a niekoľko desiatok druhov bezstavovcov.

Medzi živé organizmy patrí najmenej 60 chemické prvky, z ktorých hlavné (biogénne prvky) sú C, O, H, N, S, P, K, Fe, Ca a niektoré ďalšie. Živé organizmy sa prispôsobili životu v extrémnych podmienkach. Baktérie sa nachádzajú aj v oceánskych hydrotermách pri T = 200-250 o C. najhlbšie depresie Morské organizmy sa prispôsobili životu pod obrovským tlakom.

Obyvatelia krajiny však boli ďaleko vpredu, pokiaľ ide o druhovú rozmanitosť obyvateľov oceánu, predovšetkým kvôli hmyzu, vtákom a cicavcom. Vo všeobecnosti počet druhov organizmov na súši je aspoň o jeden rád vyšší ako v oceáne: jeden až dva milióny druhov na súši oproti niekoľkým stovkám tisíc druhov nachádzajúcich sa v oceáne. Je to spôsobené širokou škálou biotopov a ekologických podmienok na zemi. More však zároveň oslavuje podstatne väčšiu rozmanitosť foriem života rastlín a živočíchov. Dve hlavné skupiny morské rastliny- hnedé a červené riasy - sa v sladkých vodách vôbec nenachádzajú. Výhradne morské sú ostnatokožce, chaetognatháty a chaetognathates, ako aj nižšie strunatce. Oceán je domovom obrovského množstva mušlí a ustríc, ktoré získavajú potravu filtrovaním organických častíc z vody, a mnoho ďalších morských organizmov sa živí troskami morského dna. Pre každý druh suchozemských červov existujú stovky druhov morských červov, ktoré sa živia spodnými sedimentmi.

Morské organizmy žijúce v rozdielne podmienkyživotné prostredie, stravovanie inak a s inými návykmi, môže viesť veľmi odlišný životný štýl. Jedince niektorých druhov žijú len na jednom mieste a počas celého života sa správajú rovnako. To je typické pre väčšinu druhov fytoplanktónu. Mnoho druhov morských živočíchov počas celého životného cyklu systematicky mení svoj životný štýl. Prechádzajú štádiom lariev a po premene na dospelých prechádzajú na nektonický životný štýl alebo vedú životný štýl typický pre bentické organizmy. Ostatné druhy sú sedavé alebo nemusia vôbec prejsť štádiom lariev. Dospelí jedinci mnohých druhov navyše z času na čas vedú odlišný životný štýl. Napríklad homáre sa môžu plaziť po morskom dne alebo plávať nad ním na krátke vzdialenosti. Mnoho krabov opúšťa bezpečnosť svojich nôr na krátke výlety pri hľadaní potravy, počas ktorých sa plazia alebo plávajú. Dospelí jedinci väčšiny druhov rýb patria k čisto nektonickým organizmom, ale medzi nimi je veľa druhov, ktoré žijú blízko dna. Napríklad ryby ako treska alebo platesa plávajú pri dne alebo na ňom väčšinu času ležia. Tieto ryby sa nazývajú bentické, hoci sa živia iba povrchom spodných sedimentov.

So všetkou rozmanitosťou morských organizmov sa všetky vyznačujú rastom a rozmnožovaním ako neoddeliteľnou vlastnosťou živých bytostí. Počas nich sa obnovujú, upravujú alebo rozvíjajú všetky časti živého organizmu. Na podporu tejto činnosti musia byť syntetizované chemické zlúčeniny, teda pretvorený z menších a jednoduchších komponentov. teda biochemická syntéza je najdôležitejším znakom života.

Biochemická syntéza prebieha prostredníctvom množstva rôznych procesov. Pretože práca sa vykonáva, každý proces vyžaduje zdroj energie. Ide predovšetkým o proces fotosyntézy, počas ktorého sa takmer všetky organické zlúčeniny prítomné v živých bytostiach vytvárajú pomocou energie slnečného žiarenia.

Proces fotosyntézy možno opísať nasledujúcou zjednodušenou rovnicou:

CO 2 + H 2 O + Kyntetická energia slnečného žiarenia = cukor + kyslík alebo oxid uhličitý + voda + slnečné svetlo= Cukor + Kyslík

Aby ste pochopili základnú existenciu života v mori, musíte poznať nasledujúce štyri vlastnosti fotosyntézy:

    Len niektoré morské organizmy sú schopné fotosyntézy; patria sem rastliny (riasy, trávy, rozsievky, kokkolitofory) a niektoré bičíkovce;

    surovinou pre fotosyntézu sú jednoduché anorganické zlúčeniny (voda a oxid uhličitý);

    Počas fotosyntézy vzniká kyslík;

    Energia v chemickej forme je uložená v molekule cukru.

Potenciálnu energiu uloženú v molekulách cukru využívajú rastliny aj živočíchy na vykonávanie základných životných funkcií.

Slnečnú energiu, pôvodne absorbovanú zelenou rastlinou a uloženú v molekulách cukru, môže následne využiť samotná rastlina alebo nejaký živočích, ktorý túto molekulu cukru konzumuje ako súčasť potravy. V dôsledku toho všetok život na planéte, vrátane života v oceáne, závisí od toku slnečnej energie, ktorú biosféra zadržiava v dôsledku fotosyntetickej aktivity zelených rastlín a v chemickej forme sa prenáša ako súčasť potravy z jedného organizmu do organizmu. ďalší.

Hlavnými stavebnými kameňmi živej hmoty sú atómy uhlíka, vodíka a kyslíka. V č veľké množstvá je potrebné železo, meď, kobalt a mnoho ďalších prvkov. Neživé, tvoriace časti morských organizmov, pozostávajú zo zlúčenín kremíka, vápnika, stroncia a fosforu. Udržiavanie života v oceáne je teda spojené s nepretržitou spotrebou hmoty. Rastliny získavajú potrebné látky priamo z morskej vody a živočíšne organizmy navyše časť látok prijímajú v potrave.

V závislosti od použitých zdrojov energie sa morské organizmy delia na dva hlavné typy: autotrofné (autotrofy) a heterotrofné organizmy (heterotrofy).

autotrofy, alebo „samotvorné“ organizmy vytvárajú organické zlúčeniny z anorganických zložiek morskej vody a uskutočňujú fotosyntézu pomocou energie slnečného žiarenia. Sú však známe aj autotrofné organizmy s inými spôsobmi výživy. Napríklad mikroorganizmy, ktoré syntetizujú sírovodík (H 2 S) a oxid uhličitý (CO 2), čerpajú energiu nie z toku slnečného žiarenia, ale z niektorých zlúčenín, napríklad sírovodíka. Namiesto sírovodíka možno na rovnaký účel použiť dusík (N2) a síran (S04). Tento typ autotrofu sa nazýva chemo m rofam u .

Heterotrofy („iné jedenie“) závisia od organizmov, ktoré používajú ako potravu. Aby žili, musia konzumovať živé alebo mŕtve tkanivá z iných organizmov. Organická hmota ich potravy poskytuje všetku chemickú energiu potrebnú pre nezávislú biochemickú syntézu a látky potrebné pre život.

Každý morský organizmus interaguje s inými organizmami a so samotnou vodou a jej fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami. Tento systém interakcií sa formuje morský ekosystém . Najdôležitejšou črtou morského ekosystému je prenos energie a hmoty; v podstate ide o akýsi „stroj“ na výrobu organickej hmoty.

Slnečná energia je absorbovaná rastlinami a prenášaná z nich na zvieratá a baktérie vo forme potenciálnej energie. hlavný potravinový reťazec . Tieto skupiny spotrebiteľov si s rastlinami vymieňajú oxid uhličitý, minerálne živiny a kyslík. Tok organických látok je teda uzavretý a konzervatívny; rovnaké látky cirkulujú medzi živými zložkami systému v smere dopredu a dozadu, priamo vstupujú do tohto systému alebo sa dopĺňajú cez oceán. V konečnom dôsledku sa všetka prichádzajúca energia rozptýli vo forme tepla v dôsledku mechanických a chemických procesov prebiehajúcich v biosfére.

Tabuľka 9 poskytuje opis zložiek ekosystému; uvádza najzákladnejšie živiny používané rastlinami a biologická zložka ekosystému zahŕňa živú aj mŕtvu hmotu. Ten sa v dôsledku bakteriálneho rozkladu postupne rozkladá na biogénne častice.

Biogénne zvyšky tvoria približne polovicu celkovej substancie morskej časti biosféry. Zavesené vo vode, pochované v spodných sedimentoch a prilepené na všetkých vyčnievajúcich plochách obsahujú obrovské zásoby potravy. Niektoré pelagické živočíchy sa živia výlučne odumretou organickou hmotou a pre mnohých ďalších obyvateľov tvorí niekedy okrem živého planktónu aj významnú časť potravy. Hlavnými konzumentmi organického odpadu sú však bentické organizmy.

Počet organizmov žijúcich v mori sa mení v priestore a čase. Modré tropické vody otvorených oceánov obsahujú podstatne menej planktónu a nektónu ako zelenkavé vody pobreží. Celková hmotnosť všetkých živých morských druhov (mikroorganizmy, rastliny a živočíchy) na jednotku povrchu alebo objemu ich biotopu je biomasa. Zvyčajne sa vyjadruje v hmotnosti vlhkej alebo sušiny (g/m2, kg/ha, g/m3). Rastlinná biomasa sa nazýva fytomasa, živočíšna biomasa sa nazýva zoomasa.

Hlavnú úlohu v procesoch novotvorby organickej hmoty vo vodných útvaroch zohrávajú organizmy obsahujúce chlorofyl - najmä fytoplanktón. Prvovýroba - výsledok vitálnej činnosti fytoplanktónu - charakterizuje výsledok procesu fotosyntézy, počas ktorého dochádza k syntéze organických látok z minerálnych zložiek životného prostredia. Rastliny, ktoré ho vytvárajú, sa nazývajú n prvovýrobcovia . Na otvorenom mori vytvárajú takmer všetku organickú hmotu.

Tabuľka 9

Zložky morského ekosystému

teda prvovýroba predstavuje hmotnosť novovytvorenej organickej hmoty za určité časové obdobie. Meradlom primárnej produkcie je rýchlosť novotvorby organickej hmoty.

Existujú hrubé a čisté primárne produkty. Hrubá primárna produkcia sa vzťahuje na celé množstvo organickej hmoty vytvorenej počas fotosyntézy. Je to hrubá primárna produkcia vo vzťahu k fytoplanktónu, ktorá je mierou fotosyntézy, pretože dáva predstavu o množstve hmoty a energie, ktoré sa používajú na ďalšie premeny hmoty a energie v mori. Čistá primárna produkcia označuje tú časť novovytvorenej organickej hmoty, ktorá zostáva po použití na metabolizmus a ktorá zostáva priamo dostupná na použitie inými organizmami vo vode ako potrava.

Vzťahy medzi rôzne organizmy súvisiace s konzumáciou potravy sú tzv trofický . Sú to dôležité pojmy v biológii oceánov.

Prvú trofickú úroveň predstavuje fytoplanktón. Druhú trofickú úroveň tvorí bylinožravý zooplanktón. Celková biomasa vytvorená za jednotku času na tejto úrovni je sekundárne produkty ekosystému. Tretiu trofickú úroveň predstavujú mäsožravce, čiže dravci prvej kategórie a všežravce. Celková produkcia na tejto úrovni sa nazýva terciárna. Štvrtá trofická úroveň je tvorená druhoradými predátormi, ktorí sa živia organizmami nižších trofických úrovní. Nakoniec, na piatej trofickej úrovni sú predátori tretieho radu.

Pochopenie trofických úrovní nám umožňuje posúdiť účinnosť ekosystému. Do každej trofickej úrovne je dodávaná energia buď zo Slnka alebo ako súčasť potravy. Značná časť energie prijatej na tej či onej úrovni sa tam rozptýli a nedá sa preniesť na vyššie úrovne. Tieto straty zahŕňajú všetky fyzické a chemická práca vykonávané živými organizmami pre vlastnú údržbu. Okrem toho zvieratá na vyšších trofických úrovniach spotrebujú len určitý podiel produkcie vytvorenej na nižších úrovniach; Niektoré rastliny a živočíchy odumierajú z prirodzených dôvodov. Výsledkom je, že množstvo energie, ktoré je extrahované z akejkoľvek trofickej úrovne organizmami umiestnenými na vyššej úrovni potravinovej siete, je menšie ako množstvo energie dodanej najnižšia úroveň. Pomer zodpovedajúcich množstiev energie je tzv environmentálna efektívnosť trofickej úrovni a je zvyčajne 0,1-0,2. Hodnoty ekologickej účinnosti trofickej úrovne sa používajú na výpočet biologickej produkcie.

Ryža. 41 znázorňuje v zjednodušenej forme priestorové usporiadanie tokov energie a hmoty v skutočnom oceáne. V otvorenom oceáne je eufotická zóna, kde prebieha fotosyntéza, a hlboké oblasti, kde nedochádza k fotosyntéze, oddelené značnou vzdialenosťou. Znamená to, že Prenos chemickej energie do hlbokých vrstiev vôd vedie k neustálemu a výraznému odtoku živín (živín) z povrchových vôd.

Ryža. 41. Hlavné smery výmeny energie a hmoty v oceáne

Procesy výmeny energie a hmoty v oceáne teda spolu tvoria ekologickú pumpu, odčerpávajúcu základné živiny z povrchových vrstiev. Ak by opačné procesy nefungovali, aby kompenzovali túto stratu hmoty, potom by povrchové vody oceánu stratili všetky živiny a život by vyschol. K tejto katastrofe nedochádza v prvom rade v dôsledku vzlínania, ktoré vynáša hlboké vody na povrch z priemerná rýchlosť približne 300 m/rok. Vzostup hlbokých vôd nasýtených živinami je obzvlášť intenzívny pozdĺž západných pobreží kontinentov, v blízkosti rovníka a vo vysokých zemepisných šírkach, kde je zničená sezónna termoklina a značná hrúbka vody je pokrytá konvekčným miešaním.

Keďže celková produkcia morského ekosystému je určená množstvom produkcie na prvej trofickej úrovni, je dôležité vedieť, aké faktory ju ovplyvňujú. Tieto faktory zahŕňajú:

    osvetlenie povrchovej vrstvy oceánske vody;

    teplota vody;

    prísun živín na povrch;

    miera spotreby (požierania) rastlinných organizmov.

Osvetlenie povrchovej vrstvy vody určuje intenzitu procesu fotosyntézy, preto množstvo svetelnej energie vstupujúcej do konkrétnej oceánskej oblasti obmedzuje množstvo organickej produkcie. V mojom Intenzitu slnečného žiarenia zase určujú najmä geografické a meteorologické faktory výška Slnka nad obzorom a oblačnosť. Vo vode intenzita svetla rýchlo klesá s hĺbkou. V dôsledku toho je zóna primárnej výroby obmedzená na horných niekoľko desiatok metrov. V pobrežných vodách, ktoré zvyčajne obsahujú podstatne viac nerozpustených látok ako vo vodách otvoreného oceánu, je prienik svetla ešte ťažší.

Teplota vody ovplyvňuje aj množstvo prvovýroby. Pri rovnakej intenzite svetla maximálna rýchlosť Fotosyntézu dosahuje každý druh rias len v určitom teplotnom rozsahu. Zvýšenie alebo zníženie teploty v porovnaní s týmto optimálnym rozsahom vedie k zníženiu produkcie fotosyntézy. Vo väčšine oceánov sú však teploty vody pre mnohé druhy fytoplanktónu pod týmto optimom. Preto sezónne otepľovanie vody spôsobuje zvýšenie rýchlosti fotosyntézy. Maximálna rýchlosť fotosyntézy v rôznych typoch rias sa pozoruje pri približne 20 °C.

Pre existenciu morských rastlín je to nevyhnutné živiny - makro- a mikrobiogénne prvky. Makrobiogény – dusík, fosfor, kremík, horčík, vápnik a draslík sú potrebné v pomerne veľkom množstve. Mikrobiogény, teda prvky potrebné v minimálne množstvá zahŕňajú železo, mangán, meď, zinok, bór, sodík, molybdén, chlór a vanád.

Dusík, fosfor a kremík sú obsiahnuté vo vode v tak malých množstvách, že neuspokojujú ich potrebu rastlín a obmedzujú intenzitu fotosyntézy.

Dusík a fosfor sú potrebné na stavbu bunkovej hmoty a okrem toho sa fosfor zúčastňuje energetických procesov. Je potrebné viac dusíka ako fosforu, pretože v rastlinách je pomer dusíka k fosforu približne 16:1. Typicky je to pomer koncentrácií týchto prvkov v morská voda. V pobrežných vodách sú však procesy regenerácie dusíka (teda procesy, ktoré vracajú dusík do vody vo forme vhodnej na spotrebu rastlín) pomalšie ako procesy regenerácie fosforu. Preto v mnohých pobrežných oblastiach obsah dusíka v pomere k obsahu fosforu klesá a pôsobí ako prvok obmedzujúci intenzitu fotosyntézy.

Kremík vo veľkom konzumujú dve skupiny fytoplanktonických organizmov – rozsievky a dinoflageláty (bičíkovce), ktoré si z neho budujú svoje kostry. Niekedy získavajú kremík z povrchových vôd tak rýchlo, že výsledný nedostatok kremíka začína obmedzovať ich vývoj. Výsledkom je, že po sezónnom prepuknutí fytoplanktónu spotrebúvajúceho kremík sa začína rýchly rozvoj „nekremičitých“ foriem fytoplanktónu.

Spotreba (spásanie) fytoplanktónu zooplanktón okamžite ovplyvňuje množstvo primárnej produkcie, pretože každá zjedená rastlina už nebude rásť a rozmnožovať sa. Intenzita pastvy je teda jedným z faktorov ovplyvňujúcich mieru tvorby prvovýroby. V rovnovážnej situácii by intenzita pastvy mala byť taká, aby biomasa fytoplanktónu zostala na konštantnej úrovni. Keď sa primárna produkcia zvyšuje, zvýšenie populácie zooplanktónu alebo miera pastvy by teoreticky mohlo vrátiť systém späť do rovnováhy. Rozmnoženie zooplanktónu však trvá určitý čas. Preto, aj keď sú ostatné faktory konštantné, nikdy sa nedosiahne rovnovážny stav a počet organizmov zoo a fytoplanktónu kolíše okolo určitej rovnovážnej úrovne.

Biologická produktivita morských vôd sa výrazne mení v priestore. Oblasti s vysokou produktivitou zahŕňajú kontinentálne šelfy a otvorené oceánske vody, kde sú povrchové vody v dôsledku vzlínania obohatené živinami. Vysoká produktivita šelfových vôd je daná aj skutočnosťou, že relatívne plytké šelfové vody sú teplejšie a lepšie osvetlené. Pretekajú tu predovšetkým riečne vody bohaté na živiny. Okrem toho sa zásoba živín dopĺňa rozkladom organickej hmoty na morské dno.. Na otvorenom oceáne je oblasť oblastí s vysokou produktivitou zanedbateľná, pretože tu možno vysledovať planetárne subtropické anticyklonálne gyry, ktoré sa vyznačujú procesmi poklesu povrchových vôd.

Vody otvoreného oceánu s najväčšou produktivitou sú obmedzené na vysoké zemepisné šírky; ich severná a južná hranica sa zvyčajne zhoduje so zemepisnou šírkou 50 0 na oboch pologuliach. Jesenno-zimné chladenie tu vedie k silným konvekčným pohybom a odvádzaniu živín z hlbokých vrstiev na povrch. Ako sa však posúvame ďalej do vysokých zemepisných šírok, produktivita začne klesať v dôsledku zvyšujúcej sa prevahy nízkych teplôt, zhoršujúceho sa osvetlenia v dôsledku nízkej výšky Slnka nad horizontom a ľadovej pokrývky.

Vysoko produktívne oblasti intenzívneho pobrežného vzdutia v zóne hraničných prúdov v východných častiach oceány pri pobreží Peru, Oregonu, Senegalu a juhozápadnej Afriky.

Vo všetkých oblastiach oceánu existujú sezónne rozdiely v množstve primárnej produkcie. Je to spôsobené biologickými reakciami fytoplanktonických organizmov na sezónne zmeny fyzikálnych podmienok biotopu, najmä svetla, sily vetra a teploty vody. Najväčšie sezónne kontrasty sú charakteristické pre moria mierneho pásma. Vplyvom tepelnej zotrvačnosti oceánu zmeny teploty povrchovej vody zaostávajú za zmenami teploty vzduchu, a preto je na severnej pologuli maximálna teplota vody pozorovaná v auguste a minimálna vo februári. Koncom zimy sa v dôsledku nízkych teplôt vody a poklesu slnečného žiarenia prenikajúceho do vody výrazne znižuje počet rozsievok a dinoflagelátov. Medzitým sa vplyvom výrazného ochladenia a zimných búrok konvekciou premiešavajú povrchové vody do väčších hĺbok. Vzostup hlbokých vôd bohatých na živiny vedie k zvýšeniu ich obsahu v povrchovej vrstve. S otepľovaním vôd a zvyšujúcou sa úrovňou osvetlenia sa vytvárajú optimálne podmienky pre vývoj rozsievok a je zaznamenané prepuknutie počtu organizmov fytoplanktónu.

Na začiatku leta, napriek optimálnym teplotným a svetelným podmienkam, množstvo faktorov vedie k poklesu počtu rozsievok. Po prvé, ich biomasa klesá v dôsledku spásania zooplanktónom. Po druhé, vplyvom ohrevu povrchových vôd dochádza k silnej stratifikácii, ktorá potláča vertikálne premiešavanie a následne odvádza hlboké vody obohatené o živiny na povrch. V tejto dobe sú vytvorené optimálne podmienky pre rozvoj dinoflagelátov a iných foriem fytoplanktónu, ktoré na stavbu kostry nepotrebujú kremík. Na jeseň, keď je osvetlenie ešte dostatočné na fotosyntézu, dochádza v dôsledku ochladzovania povrchových vôd k deštrukcii termokliny, čím sa vytvárajú podmienky na konvekčné miešanie. Povrchová voda sa začínajú dopĺňať živinami z hlbokých vrstiev vody a ich výdatnosť stúpa najmä v súvislosti s vývojom rozsievok. S ďalším poklesom teploty a svetla počet organizmov fytoplanktónu všetkých druhov klesá na nízke zimné úrovne. Zároveň mnoho druhov organizmov spadá do pozastavenej animácie, ktorá pôsobí ako „zárodkový materiál“ pre budúce jarné prepuknutie.

V nízkych zemepisných šírkach sú zmeny v produktivite relatívne malé a odrážajú najmä zmeny vo vertikálnej cirkulácii. Povrchové vody sú vždy veľmi teplé a ich stálym znakom je výrazná termoklina. V dôsledku toho je odstránenie hlbokých vôd bohatých na živiny spod termoklinu do povrchovej vrstvy nemožné. Preto, napriek iným priaznivým podmienkam, je nízka produktivita pozorovaná ďaleko od oblastí s vlnobitím v tropických moriach.

Lekcia 2. Biomasa biosféry

Analýza testovej práce a klasifikácia (5-7 min).

Ústne opakovanie a testovanie na počítači (13 min).

Pozemná biomasa

Biomasa biosféry je približne 0,01 % hmotnosti inertnej hmoty biosféry, pričom rastliny predstavujú asi 99 % biomasy a asi 1 % konzumentov a rozkladačov. Na kontinentoch dominujú rastliny (99,2 %), v oceánoch dominujú živočíchy (93,7 %)

Biomasa pôdy je oveľa väčšia ako biomasa svetových oceánov, je to takmer 99,9 %. Toto je vysvetlené dlhšie trvanieživota a masy producentov na povrchu Zeme. U suchozemské rastliny Využitie slnečnej energie na fotosyntézu dosahuje 0,1% a v oceáne iba 0,04%.

Biomasa rôznych oblastí zemského povrchu závisí od klimatických podmienok – teploty, množstva zrážok. Ťažké klimatické podmienky tundra - nízke teploty, permafrost, krátke chladné letá sa vytvorili zvláštne rastlinné spoločenstvá s malým množstvom biomasy. Vegetáciu tundry reprezentujú lišajníky, machy, plazivé trpasličí stromy a bylinná vegetácia, ktorá znesie aj takéto extrémne podmienky. Taiga biomasa, potom zmiešané a listnaté lesy postupne sa zvyšuje. Stepné pásmo je nahradené subtropickou a tropickou vegetáciou, kde sú najpriaznivejšie životné podmienky a maximálna biomasa.

Vrchná vrstva pôdy má pre život najpriaznivejšie vodné, teplotné a plynové podmienky. Vegetačný kryt poskytuje organickú hmotu všetkým obyvateľom pôdy – živočíchom (stavovce a bezstavovce), hubám a veľké množstvo baktérie. Baktérie a huby sú rozkladače, zohrávajú významnú úlohu v kolobehu látok v biosfére, mineralizujúce organické látky. „Veľkí hrobári prírody“ – tak nazval L. Pasteur baktérie.

Biomasa svetových oceánov

Hydrosféra„Vodnú škrupinu“ tvorí Svetový oceán, ktorý zaberá asi 71 % povrchu zemegule, a zemné nádrže - rieky, jazerá - asi 5%. Veľa vody sa nachádza v podzemných vodách a ľadovcoch. Vďaka vysokej hustote vody môžu živé organizmy bežne existovať nielen na dne, ale aj vo vodnom stĺpci a na jeho povrchu. Preto je hydrosféra osídlená v celej svojej hrúbke, zastúpené sú živé organizmy bentos, planktón A nektón.

Bentické organizmy(z gréckeho bentos - hĺbka) vedú životný štýl dnu, žijú na zemi a v zemi. Fytobentos tvoria rôzne rastliny - zelené, hnedé, červené riasy, ktoré rastú v rôznych hĺbkach: v malej hĺbke zelené, potom hnedé, hlbšie - červené riasy, ktoré sa nachádzajú v hĺbke do 200 m. Zoobentos je zastúpený tzv. živočíchy – mäkkýše, červy, článkonožce atď. Mnohé sa prispôsobili životu aj v hĺbke viac ako 11 km.

Planktonické organizmy(z gréckeho planktos - putovanie) - obyvatelia vodného stĺpca, nie sú schopní samostatného pohybu na veľké vzdialenosti, zastupuje ich fytoplanktón a zooplanktón. Fytoplanktón zahŕňa jednobunkové riasy a cyanobaktérie, ktoré sa nachádzajú v morských nádržiach do hĺbky 100 m a sú hlavným producentom organickej hmoty- majú mimoriadny vysoká rýchlosť reprodukcie. Zooplanktón sú morské prvoky, coelenteráty a malé kôrovce. Tieto organizmy sa vyznačujú vertikálnou dennou migráciou, sú hlavným zdrojom potravy pre veľké zvieratá - ryby, veľryby.

Nektonické organizmy(z gr. nektos - plávajúci) - obyv vodné prostredie, schopné aktívneho pohybu vo vodnom stĺpci a prekonávania veľkých vzdialeností. Sú to ryby, chobotnice, veľryby, plutvonožce a iné zvieratá.

Papierovačky s kartami:

1. Porovnajte biomasu producentov a spotrebiteľov na súši a v oceáne.

2. Ako sa biomasa distribuuje vo Svetovom oceáne?

3. Charakterizujte zemskú biomasu.

4. Definujte pojmy alebo rozšírte pojmy: nektón; fytoplanktón; zooplanktón; fytobentos; zoobentos; percento biomasy Zeme z hmoty inertnej hmoty biosféry; percento rastlinnej biomasy z celkovej biomasy suchozemských organizmov; percento rastlinnej biomasy z celkovej biomasy vodných organizmov.

Karta na doske:

1. Aké je percento biomasy Zeme z hmoty inertnej hmoty v biosfére?

2. Koľko percent biomasy Zeme pochádza z rastlín?

3. Koľko percent z celkovej biomasy suchozemských organizmov tvorí biomasa rastlín?

4. Koľko percent z celkovej biomasy vodných organizmov tvorí biomasa rastlín?

5. Koľko % slnečnej energie sa spotrebuje na fotosyntézu na súši?

6. Koľko % slnečnej energie sa spotrebuje na fotosyntézu v oceáne?

7. Ako sa volajú organizmy, ktoré obývajú vodný stĺpec a sú transportované morskými prúdmi?

8. Ako sa volajú organizmy, ktoré obývajú oceánsku pôdu?

9. Ako sa nazývajú organizmy, ktoré sa aktívne pohybujú vo vodnom stĺpci?

Test:

Test 1. Biomasa biosféry z hmoty inertnej hmoty biosféry je:

Test 2. Podiel rastlín z biomasy Zeme je:

Test 3. Biomasa rastlín na zemi v porovnaní s biomasou suchozemských heterotrofov:

2. Je 60 %.

3. Je 50 %.

Test 4. Rastlinná biomasa v oceáne v porovnaní s biomasou vodných heterotrofov:

1. Prevláda a tvorí 99,2 %.

2. Je 60 %.

3. Je 50 %.

4. Biomasa heterotrofov je menšia a dosahuje 6,3 %.

Test 5. Priemerné využitie slnečnej energie na fotosyntézu na súši je:

Test 6. Priemerné využitie slnečnej energie na fotosyntézu v oceáne je:

Test 7. Ocean bentos je reprezentovaný:

Test 8. Oceánsky nektón je reprezentovaný:

1. Živočíchy aktívne sa pohybujúce vo vodnom stĺpci.

2. Organizmy, ktoré obývajú vodný stĺpec a sú transportované morskými prúdmi.

3. Organizmy žijúce na zemi a v zemi.

4. Organizmy žijúce na povrchovom filme vody.

Test 9. Oceánsky planktón je zastúpený:

1. Živočíchy aktívne sa pohybujúce vo vodnom stĺpci.

2. Organizmy, ktoré obývajú vodný stĺpec a sú transportované morskými prúdmi.

3. Organizmy žijúce na zemi a v zemi.

4. Organizmy žijúce na povrchovom filme vody.

Test 10. Z povrchu do hĺbky rastú riasy v nasledujúcom poradí:

1. Plytko hnedá, sýtejšia zelená, sýtejšia červená do - 200 m.

2. Plytká červená, hlbšie hnedá, hlbšia zelená do - 200 m.

3. Plytká zelená, hlbšie červená, hlbšie hnedá do - 200 m.

4. Plytká zelená, hlbšie hnedá, hlbšia červená - do 200 m.