Doc.dr.sc. Kristina PIKELJGeološki odsjek, PMF

Horvatovac 102 aUtorak, 17:15-19:00

Predavanja iz kolegija Geologija mora (44558, 63327, 44100, 57290)

Ocean kao stanište zašto proučavati organizme u geologiji

mora? stvaraju sediment kemijski i fizički mijenjaju sediment

300x više prostora za život u odnosu na kopno

više opisanih vrsta na kopnu nego na moru…da li ih zaista i ima više?

(jesu li vrste u moru nedostupnije?)

razlika u broju otkrivenih vrsta na kopnu se pripisuje većoj raznolikosti staništa; više je ekoloških niša na kopnu

analogija je ista za vodeni stupac i morsko dno: više je bentičkih vrsta (98%) nego planktonskih i nektonskih(2%)

Zemlja – vodeni planet(www.pexels.com)

Ocean kao stanište morski ekosustav – najveći ekosustav

na Zemlji

dominantne biotičke komponente sustava:

organizmi i vrste predatori paraziti kompetitori i organizmi „prijatelji”

dominantne abiotičke komponente sustava:

temperatura nutrijenti svjetlost mutnoća salinitet/gustoća vode

Glavne skupine organizama u moru

Klasifikacija prema načinu života

plankton – drifters – plutaju; bez mogućnosti da se odupru gibanjima mora

zooplankton i fitoplankton

nekton – swimmers – aktivno se pokreću; ribe, gmazovi, ptice, sisavci i dr.

bentos – bottom dwellers – žive na morskom dnu (epiflora, epifauna) i u morskom dnu (inflora, infauna)

pokretni (vagilni) i pričvršćeni (sesilni) bentos

neki organizmi mijenjaju način kretanja tijekom života

Osnovni načini života u moru(en.sodiummedia.com)

Klasifikacija prema načinu života

holoplankton – organizmi koji životni ciklus provedu kao plankton

pr. dijatomeje, meduze

meroplankton – organizmi koji dio života (stadij larve) provedu kao plankton

pr. ježinci, ribe, zvjezdače

kompleksnost hranidbene mreže temelj hranidbene mreže je primarna

produkcija

primarna produkcija – vezana za najplići dio oceana – fotičku zonu

iznimka: organizmi uz hidrotermalne izvore…o njima ćemo posebno…

Hranidbena mreža u moru(www.sciencelearn.org.nz)

Klasifikacija okoliša u moru bentički okoliš – obuhvaća dno more,

već smo ga prije podijelili… pelagički okoliš – obuhvaća prostor

vodenog stupca neritik – najplići dio vodenog stupca

iznad šelfa oceanska provincija – ostatak

vodenog stupca iznad padine, podnožja i dubokog oceana

s obzirom na dubinu: epipelagijal – eufotička zona – u

pravilu do 100, inače do 200 m mezopelagijal – disfotična zona (200-

1000 m) batipelagijal – afotička zona (1000-

4000 m) abisopelagijal - ispod 4000 mBiozone pelagičkih i bentičkih okoliša

(Trujillo i Thurman, 2017)

Primarna produkcija u moru proces fotosinteze→

CO2 + H2O ↔ (CH2O)n (organska tvar) + O2

←metabolizam (disanje) efikasnost fotosinteze: 63% (?)… …količina svjetlosne energije koja je pretvorena u kemijsku energiju

nutrijenti – tvari potrebne za nastanak i popravak tkiva, regulaciju metabolizma i kao izvor energije; N, P, Fe

Redfieldov odnos (1934): omjer C:N:P = 106:16:1 (za fitoplankton) Martiny i dr. (2014): C:N:P = 163:22:1 (globalni prosjek za fitoplankton) koristi se za određivanje kruženja tvari (ugljika i nutrijenata) u oceanima

+ nutrijenti

nutrijenti + E

Primarna produkcija u moru proces fotosinteze → prevladava u fotičkoj zoni kontrolira koncentraciju anorganskog

ugljika i nutrijenata u površinskoj vodi kontolira koncentraciju CO2 u atmosferi

metabolizam (disanje) → prevladava u dubljim dijelovima oceana kontrolira koncentraciju organskog

ugljika i nutrijenata u dubokim dijelovima oceana (ispod fotičke zone)

kakva je dinamika (o čemu ovisi) primarne produkcije u oceanima s obzirom na geografsku širinu i cirkulaciju u oceanu?

ovisi o dostupnosti svjetla, nutrijenata i CO2

kakva je raspodjela ovih parametara u oceanima?

Dostupnost svjetla u moru limitirajući parametar sezonske varijacije u raspodjeli

sunčeve energije:

niže širine imaju dovoljno svjetla tijekom godine;

postoje razlike tijekom dana i noći

umjerene širine imaju dovoljno svjetla tijekom cijele

godine; nešto manje zimi; postoje razlike tijekom dana i noći

visoke širine imaju dovoljno svjetla samo u toplom

dijelu godine; tad su vrlo male razlike između dana i noći

Raspšodjela inslolacije tijekom godine po geografskoj dužini

(lessthan3ley.wordpress.com)

Dostupnost svjetla u moru 50% ulaznog svjetla je valne duljine

dulje od 780 nm (vidljivi dio spektra 380-700 nm)

IC (> 700) se apsorbira u prvih par m UV (< 380) čini mali dio ulaznog svjetla vidljivi dio spektra prodire dublje u

stupac vode, podudara se s fotosintetskom aktivnom radijacijom

(photosynthetically active radiation; PAR)

s dubinom dijelovi spektra su apsorbirani i reflektirani

crveni dio – apsorbiran brzo, 1% dolazi do 10 m

plavi dio – više se raspršuje, prodire najdublje, 1% dopire do 150%

različita boja mora na otvorenom i uz obalu (?)

Elektromagnetski spektar i prijenos vidljivog dijela spektra u morskoj vodi

(www.marinebiology.org)

Dostupnost svjetla u moru do 200 m – fotična zona (eufotična

zona) ovisi o kutu upada sunčevih zraka, o

turbiditetu, stupnju naoblake…

200-1000 m – disfotična zona (zona sumraka)

ispod 1000 m – afotična zona

Biozone pelagičkih i bentičkih okoliša(Trujillo i Thurman, 2017)

Dostupnost nutrijenata u moru nisu svi elementi u morskoj vodi

nutrijenti (hranjive soli)

nutrijenti su biolimitirajući elementi: ako ih nema, nema ni primarne produkcije

P, N, Si, Fe, Mo, Cd+P, Ge+Si, Sr moraju biti u otopljenom stanju (ioni)

dostupni fitoplanktonu (fosfati, nitrati…)

raspodjela elemenata u vodenom stupcu s obzirom biološku aktivnost:

biolimitirajući – to su nutrijenti! bioprijelazni (pr. CO2) bioinertni (pr. glavni konstituenti

morske vode) Koncentracije elemenata u vodi s obzirom na biološku aktivnost

(eesc.columbia.edu)

Dostupnost nutrijenata u moru što je s ostalim elementima? koliko je otopljenih elemenata u moru? što je vrijeme zadržavanja?

raspodjela elemenata u vodenom stupcu s obzirom na vrijeme zadržavanja:

konzervativni (conservative) – glavni konstituenti

reciklirani (recycled) – nutrijenti! pometeni (scavenged) – pr. neki

elementi u tragovima

donos nutrijenata na površinu oceana: u zonama upwellinga i na ušćima rijeka

Koncentracije elemenata u morskoj vodi s obzirom na vrijeme zadržavanja

(Slideplayer)

Dostupnost nutrijenata u moru nutrijenata je malo na

površini, a puno u dubini! remineraliziraju se i

recikliraju!...uglavnom u fotičkoj zoni

fotosintezom nastaje organska tvar 90% se reciklira na površini

10% stiže ispod fotičke zone

1-3% dolazi do morskog dna

< 1% se sačuva u morskom dnu

većina oceana je hladna, mračna i gladna Transport organske tvari na morsko dno

(projects.noc.ac.uk)

Dostupnost kisika u moru kisika u moru ima u izobilju na površini:

kontakt s atmosferom + fotosinteza kisikov minimum: zona najmanje

koncentracije kisika u oceanu – 500-1000 m – potrošeno do 90% otopljenog kisika

moguća anoksija – morska voda bez kisika – kako nastaje?

Crno More – primjer recentnog anoksičnog bazena

fjordovi, sjeverni Jadran, Santa Barbara bazen

< 0.5 mg/l – hipoksični uvjeti dublji dijelovi oceana imaju dovoljno

kisika (?)

Koncentracije kisika i nutrijenata s dubinom(Trujillo i Thurman, 2017)

Raspodjela temperature u moru…podsjetnik

površinski miješani sloj – do 200-300 m (max)

termoklina – nagla promjena temperature u vodenom stupcu

stalna i sezonska (?)

više je vrsta u stabilnom i toplom dijelu oceana, nego u hladnom dijelu s većim sezonskim rasponom temperature

stenotermni i euritermni organizmi?

u pravilu se bioraznolikost smanjuje prema polovima

što je s biomasom?

Profili temperature s dubinom i geografskom širinom(www.quora.com)

Raspodjela temperature i saliniteta u moru

s termoklinom se podudaraju:

haloklina: dio vodenog stupca s naglom promjenom saliniteta

piknoklina: dio vodenog stupca s naglom promjenom gustoće

salinitet se ne mijenja značajno u stupcu vode

većina organizama podnosi male razlike u salinitetu (30-40)

stenohalini i eurihalini organizmi?

porastom saliniteta se smanjuje bioraznolikost

Termoklina, haloklina i piknoklina(Slideserve)

Uvjeti za život u oceanu kisika je u oceanu dovoljno – najviše ga

je na površini – zašto?

najmanje ga je u zoni kisikovog minimuma - zašto?

u dubini kisika je dovoljno – zašto?

nutrijenata je na površini malo, osim u zonama upwellinga i uz obale – zašto?

najveći dio nutrijenata se reciklira u površinskom dijelu oceana – zašto?

a kako se ponaša CO2 u moru?...

duboki ocean je pomalo i zagušljiv… Shematska raspodjela O2 i CO2 s dubinom(skepticalscience.com)

Epipelagijal – fotička zona epipelagijal – najveći broj organizama

u toj zoni

fotička zona

10% oceana

dobro promiješano

izvor hrane: primarna produkcija

prilagodba: ovisno o regiji

Biozone pelagičkih i bentičkih okoliša(Trujillo i Thurman, 2017)

Mezopelagijal –zona sumraka mezopelagijal – zona sumraka

izvor hrane: ostaci (primarna produkcija) iz fotičke zone

piknoklina, haloklina, termoklina

prilagodba: ribe ne prelaze 10 cm, veliki zubi, velika usta, osjetljive oči, fotofore

Prilagodba tijela na život u mezopelagijalu

(www.tes.com)Biozone pelagičkih i bentičkih okoliša(Trujillo i Thurman, 2017)

Batipelagijal – afotička zona batipelagijal – afotička zona – nema

svjetla izvor hrane: male ribice i drugi

organizmi iz mezopelagijala velika gustoća vode prilagodba: ribe ne prelaze 10 cm, veliki

zubi, velika usta, osjetljive oči, reducirana tijela

fotofore su gotovo jedini izvor svjetlosti

Biozone pelagičkih i bentičkih okoliša(Trujillo i Thurman, 2017)

Prilagodba tijela na život u batipelagijalu

(www.tes.com)

Literatura: Seibold, E., Berger, W.H. (2017): The

Sea Floor. An Introduction to Marine Geology – 4. izdanje. Berlin - New York: Springer-Verlag, 268 str.

Lalli, C.M., Parsons, T.R. (2006): Biological oceanography – Anintroduction – The open University press, 314 str.