Kädestäennustaminen 

Meren ja valtamerten elämän ominaisuudet ja jakautuminen. Kuinka syvälle fotosynteesin vyöhyke ulottuu valtamerissä? Fotosynteesin tehokkuus maan ja meren ekosysteemeissä Elämä syvässä meressä

Valtameret peittävät yli 70 % maapallon pinnasta. Se sisältää noin 1,35 miljardia kuutiokilometriä vettä, mikä on noin 97 % kaikesta planeetan vedestä. Meri tukee kaikkea planeetan elämää ja tekee siitä myös sinisen avaruudesta katsottuna. Maa on aurinkokuntamme ainoa planeetta, jonka tiedetään sisältävän nestemäistä vettä.

Vaikka valtameri on yksi jatkuva vesistö, valtameritutkijat ovat jakaneet sen neljään pääalueeseen: Tyynenmeren, Atlantin, Intian ja arktisen alueen. Atlantin, Intian ja Tyynenmeren valtameret muodostavat Etelämantereen ympärillä olevat jäiset vedet. Jotkut asiantuntijat tunnistavat tämän alueen viidenneksi valtamereksi, jota useimmiten kutsutaan eteläksi.

Ymmärtääksesi valtamerten elämää, sinun on ensin tiedettävä sen määritelmä. Ilmaus "meren elämä" kattaa kaikki suolaisessa vedessä elävät organismit, joihin kuuluu laaja valikoima kasveja, eläimiä ja mikro-organismeja, kuten bakteereja ja.

On olemassa valtava valikoima meren lajeja, jotka vaihtelevat pienistä yksisoluisista organismeista jättimäisiin sinivalaisiin. Kun tiedemiehet löytävät uusia lajeja, oppivat lisää organismien geneettisestä rakenteesta ja tutkivat fossiilisia näytteitä, he päättävät ryhmitellä valtamerten kasviston ja eläimistön. Seuraavassa on luettelo tärkeimmistä elävien organismien fyla- tai taksonomisista ryhmistä valtamerissä:

  • (Annelida);
  • (Niveljalkaiset);
  • (Chordata);
  • (Cnidaria);
  • Ktenoforit ( Ctenophora);
  • (Echinodermata);
  • (Mollusca)
  • (Porifera).

On myös useita merikasveja. Yleisimmät ovat Chlorophyta, tai viherlevää ja Rhodophyta tai punalevää.

Meren elämän mukautukset

Meidän kaltaisen maaeläimen näkökulmasta valtameri voi olla ankara ympäristö. Meren elämä on kuitenkin sopeutunut elämään valtameressä. Ominaisuuksia, jotka mahdollistavat organismien viihtymisen meriympäristössä, ovat kyky säädellä suolan saantia, happea tuottavia elimiä (kuten kalan kiduksia), kestää kohonnutta vedenpainetta ja sopeutua valon puutteeseen. Vuorovesivyöhykkeellä elävät eläimet ja kasvit kohtaavat äärimmäisiä lämpötiloja, auringonvaloa, tuulta ja aaltoja.

Meressä on satoja tuhansia lajeja pienestä eläinplanktonista jättivalaisiin. Meren eliöiden luokitus on hyvin vaihteleva. Jokainen on mukautettu tiettyyn elinympäristöönsä. Kaikki valtameren organismit pakotetaan olemaan vuorovaikutuksessa useiden tekijöiden kanssa, jotka eivät ole ongelma maaelämälle:

  • suolan saannin säätely;
  • Hapen saaminen;
  • Sopeutuminen vedenpaineeseen;
  • Aallot ja veden lämpötilan muutokset;
  • Saa tarpeeksi valoa.

Alla tarkastellaan joitain tapoja, joilla meren elämä selviytyy tässä ympäristössä, joka on hyvin erilainen kuin meidän.

Suolan säätely

Kalat voivat juoda suolavettä ja erittää ylimääräistä suolaa kidustensa kautta. Merilinnut juovat myös merivettä, ja ylimääräinen suola karkotetaan "suolarauhasten" kautta nenäonteloon, minkä jälkeen lintu ravistaa sen pois. Valaat eivät juo suolavettä, vaan saavat tarvittavan kosteuden eliöistään, josta ne ruokkivat.

Happi

Kalat ja muut veden alla elävät organismit voivat saada happea vedestä joko kidustensa tai ihonsa kautta.

Merinisäkkäät pakotetaan nousemaan pintaan hengittämään, minkä vuoksi valaiden pään päällä on hengitysaukot, joiden avulla ne voivat hengittää ilmakehästä tulevaa ilmaa ja pitää suurimman osan ruumiistaan ​​veden alla.

Valaat pystyvät pysymään veden alla hengittämättä tunnin tai kauemmin, koska ne käyttävät keuhkojaan erittäin tehokkaasti ja täyttävät jopa 90 % keuhkoistaan ​​jokaisella hengityksellä ja varastoivat myös epätavallisen suuria määriä happea vereensä ja lihaksiinsa sukeltaessaan.

Lämpötila

Monet valtameren eläimet ovat kylmäverisiä (ektotermisiä) ja niiden sisäinen ruumiinlämpötila on sama kuin ympäristönsä. Poikkeuksena ovat lämminveriset (endotermiset) merinisäkkäät, joiden on säilytettävä tasainen ruumiinlämpö veden lämpötilasta riippumatta. Niissä on ihonalainen eristävä kerros, joka koostuu rasvasta ja sidekudoksesta. Tämän ihonalaisen rasvakerroksen ansiosta he voivat säilyttää sisäisen ruumiinlämpötilansa suunnilleen samana kuin maanpäällisten sukulaistensa, jopa kylmässä valtameressä. Keulavalaan eristyskerros voi olla yli 50 cm paksu.

vedenpaine

Valtamerissä vedenpaine kasvaa 15 paunaa neliötuumaa kohti joka 10. metri. Vaikka jotkin merieläimet muuttavat veden syvyyttä harvoin, kauas uivat eläimet, kuten valaat, merikilpikonnat ja hylkeet, kulkevat matalasta vedestä syvään veteen muutamassa päivässä. Miten he suhtautuvat paineeseen?

Uskotaan, että kaskelotti pystyy sukeltamaan yli 2,5 km merenpinnan alle. Yksi mukautuksista on se, että keuhkot ja rintakehä puristuvat kokoon sukeltaessa suuriin syvyyksiin.

Nahkaselkäinen merikilpikonna voi sukeltaa yli 900 metriin. Taitettavat keuhkot ja joustava kuori auttavat niitä kestämään korkeaa vedenpainetta.

tuuli ja aallot

Vuorovesieläinten ei tarvitse sopeutua korkeaan vedenpaineeseen, mutta niiden on kestettävä voimakasta tuulen ja aallon painetta. Monet selkärangattomat ja kasvit tällä alueella pystyvät tarttumaan kiviin tai muihin alustoihin, ja niillä on myös kovat suojakuoret.

Vaikka myrsky ei vaikuta suuriin pelagisiin lajeihin, kuten valaisiin ja haihin, niiden saalis voidaan siirtää syrjään. Esimerkiksi valaat saalistavat haijajalkaisia, jotka voivat levitä eri syrjäisille alueille voimakkaiden tuulien ja aaltojen aikana.

auringonvalo

Valoa vaativia organismeja, kuten trooppisia koralliriutat ja niihin liittyvät levät, tavataan matalissa, kirkkaissa vesissä, joiden läpi auringonvalo pääsee helposti läpi.

Koska vedenalainen näkyvyys ja valotasot voivat muuttua, valaat eivät luota näkökykyyn löytääkseen ruokaa. Sen sijaan he paikantavat saaliin kaikulokaatiolla ja kuulolla.

Meren syvyyksissä jotkut kalat ovat menettäneet silmänsä tai pigmenttinsä, koska niitä ei yksinkertaisesti tarvita. Muut organismit ovat bioluminesoivia ja käyttävät valoa tai omia valoa tuottavia elimiä saaliin houkuttelemiseen.

Merien ja valtamerien elämän jakautuminen

Meri on täynnä elämää rannikolta syvimpään merenpohjaan. Sadat tuhannet merilajit vaihtelevat mikroskooppisista levistä maapallolla koskaan asuneisiin sinivalaisiin.

Valtamerellä on viisi pääelämän vyöhykettä, joista jokaisella on yksilöllinen organismien sopeutuminen tiettyyn meriympäristöönsä.

Eufoottinen vyöhyke

Eufoottinen vyöhyke on auringon valaisema valtameren yläkerros, joka on jopa noin 200 metriä syvä. Eufoottinen vyöhyke tunnetaan myös foottisena vyöhykkeenä ja sitä voi esiintyä sekä merijärvissä että valtamerissä.

Auringonvalo valovyöhykkeellä mahdollistaa fotosynteesiprosessin. on prosessi, jolla jotkin organismit muuttavat aurinkoenergiaa ja hiilidioksidia ilmakehästä ravintoaineiksi (proteiinit, rasvat, hiilihydraatit jne.) ja hapeksi. Valtameressä fotosynteesiä suorittavat kasvit ja levät. Merilevät ovat samanlaisia ​​kuin maakasvit: niillä on juuret, varret ja lehdet.

Kasviplankton - mikroskooppisia organismeja, joihin kuuluu kasveja, leviä ja bakteereja, asuu myös eufoottisella alueella. Miljardit mikro-organismit muodostavat valtamerissä valtavia vihreitä tai sinisiä pisteitä, jotka ovat valtamerten ja merien perusta. Kasviplankton tuottaa fotosynteesin kautta lähes puolet maapallon ilmakehään vapautuvasta hapesta. Pienet eläimet, kuten krilli (eräänlainen katkarapu), kalat ja eläinplanktoniksi kutsutut mikro-organismit syövät kaikki kasviplanktonia. Näitä eläimiä puolestaan ​​syövät valaat, suuret kalat, merilinnut ja ihmiset.

mesopelaginen vyöhyke

Seuraavaa vyöhykettä, joka ulottuu noin 1000 metrin syvyyteen, kutsutaan mesopelagiseksi vyöhykkeeksi. Tämä vyöhyke tunnetaan myös hämärävyöhykkeenä, koska sen sisällä oleva valo on hyvin himmeä. Auringonvalon puute tarkoittaa, että mesopelagisella vyöhykkeellä on vähän tai ei ollenkaan kasveja, mutta suuret kalat ja valaat sukeltavat sinne metsästämään. Tämän alueen kalat ovat pieniä ja valoisia.

batypelaginen vyöhyke

Joskus mesopelagisen vyöhykkeen eläimet (kuten kaskelot ja kalmari) sukeltavat batypelagiselle vyöhykkeelle, joka saavuttaa noin 4000 metrin syvyys. Batypelaginen vyöhyke tunnetaan myös keskiyön vyöhykkeenä, koska valo ei saavuta sitä.

Batypelagisella vyöhykkeellä elävät eläimet ovat pieniä, mutta niillä on usein valtavat suut, terävät hampaat ja laajenevat mahat, joiden ansiosta ne voivat syödä mitä tahansa suuhunsa putoavaa ruokaa. Suurin osa tästä ruoasta tulee ylemmiltä pelagisilla vyöhykkeiltä laskeutuvien kasvien ja eläinten jäännöksistä. Monilla batypelagisilla eläimillä ei ole silmiä, koska niitä ei tarvita pimeässä. Koska paine on niin korkea, ravintoaineita on vaikea löytää. Batypelagisen vyöhykkeen kalat liikkuvat hitaasti ja niillä on vahvat kidukset ottamaan happea vedestä.

abyssopelaginen vyöhyke

Meren pohjalla, abyssopelagisella vyöhykkeellä, vesi on erittäin suolaista ja kylmää (2 celsiusastetta tai 35 Fahrenheit-astetta). Jopa 6 000 metrin syvyydessä paine on erittäin voimakas - 11 000 puntaa neliötuumaa kohti. Tämä tekee elämän mahdottomaksi useimmille eläimille. Tämän vyöhykkeen eläimistö on kehittänyt outoja mukautumisominaisuuksia selviytyäkseen ekosysteemin ankarista olosuhteista.

Monet tämän alueen eläimet, mukaan lukien kalmari ja kalat, ovat bioluminesoivia, mikä tarkoittaa, että ne tuottavat valoa kehossaan tapahtuvien kemiallisten reaktioiden kautta. Esimerkiksi merikrottilla on kirkas ulkonema sen valtavan, hampaisen suun edessä. Kun valo houkuttelee pieniä kaloja, onkija yksinkertaisesti napsauttaa leuat syödäkseen saaliinsa.

Ultraabyssal

Valtameren syvintä vyöhykettä, joka löytyy vaurioista ja kanjoneista, kutsutaan ultra-abyssaliksi. Täällä elää vähän organismeja, kuten isopodeja, rapuille ja katkaravuille sukua olevia äyriäisiä.

Kuten sienet ja merikurkut viihtyvät abyssopelagisilla ja ultraabyssal-alueilla. Kuten monet meritähdet ja meduusat, nämä eläimet ovat lähes täysin riippuvaisia ​​kuolleiden kasvien ja eläinten jäännöksistä, joita kutsutaan merijätteeksi.

Kaikki pohjan asukkaat eivät kuitenkaan ole riippuvaisia ​​merijäämistä. Vuonna 1977 valtameritutkijat löysivät merenpohjasta olentoja, jotka ruokkivat bakteereja hydrotermisten aukkojen ympäriltä. Nämä tuuletusaukot tyhjentävät kuumaa mineraaleilla rikastettua vettä maan suolistosta. Mineraalit ruokkivat ainutlaatuisia bakteereja, jotka puolestaan ​​ruokkivat eläimiä, kuten rapuja, äyriäisiä ja putkimatoja.

Uhkia meren elämään

Huolimatta suhteellisen vähäisestä ymmärryksestä valtamerestä ja sen asukkaista, ihmisen toiminta on aiheuttanut valtavaa vahinkoa tälle hauraalle ekosysteemille. Näemme jatkuvasti televisiossa ja sanomalehdissä, että toinen meren laji on uhannut. Ongelma saattaa tuntua masentavalta, mutta toivoa on ja jokainen meistä voi tehdä monia asioita valtameren pelastamiseksi.

Alla olevat uhat eivät ole missään tietyssä järjestyksessä, koska ne ovat joillakin alueilla merkityksellisempiä kuin toisilla ja jotkut valtameren asukkaat kohtaavat useita uhkia:

  • valtamerten happamoitumista- jos sinulla on koskaan ollut akvaario, tiedät, että veden oikea pH on tärkeä osa kalojesi terveyttä.
  • Ilmaston muutos- Kuulemme jatkuvasti ilmaston lämpenemisestä, ja hyvästä syystä - se vaikuttaa negatiivisesti sekä meren että maan elämään.
  • Liikakalastus on maailmanlaajuinen ongelma, joka on köyhtynyt monia tärkeitä kaupallisia kalalajeja.
  • Salametsästys ja laiton kauppa- Meren elämän suojelemiseksi säädetyistä laeista huolimatta laiton kalastus jatkuu tähän päivään asti.
  • Verkot - Meren lajit pienistä selkärangattomista suuriin valaisiin voivat sotkeutua ja kuolla hylättyihin kalaverkkoihin.
  • Roskat ja saastuminen- Erilaiset eläimet voivat sotkeutua roskiin ja verkkoihin ja öljyvuoto aiheuttaa suurta vahinkoa suurimmalle osalle meren eliöstöstä.
  • Elinympäristön menetys- Maailman väestön kasvaessa antropogeeniset paineet lisääntyvät rannikoilla, kosteikoilla, rakkolevämetsillä, mangrovemetsillä, rannoilla, kallioisilla rannoilla ja koralliriutoilla, joissa asuu tuhansia lajeja.
  • Invasiiviset lajit - uuteen ekosysteemiin tuodut lajit voivat aiheuttaa vakavaa haittaa alkuperäisasukkaille, koska luonnollisten petoeläinten puutteen vuoksi ne voivat kokea populaatioräjähdyksen.
  • Merialukset - Laivat voivat aiheuttaa tappavia vammoja suurille merinisäkkäille, sekä aiheuttaa paljon melua, kuljettaa invasiivisia lajeja, tuhota koralliriuttoja ankkureilla, vapauttaa kemikaaleja valtamereen ja ilmakehään.
  • Valtameren melu – valtameressä on monia luonnollisia ääniä, jotka ovat olennainen osa tätä ekosysteemiä, mutta keinotekoiset äänet voivat häiritä monien meren elävien elämänrytmiä.

Happi- ja radiohiilimenetelmän periaate primäärituotannon (fotosynteesinopeuden) määrittämiseksi. Tehtävät määrittelyyn, tuhoamiseen, alkutuotannon brutto- ja nettotuotantoon.

Mitkä ovat välttämättömät olosuhteet maapallolla otsonikerroksen muodostumiselle. Mitkä UV-alueet otsoninäyttö estää.

Mitkä ekologisten suhteiden muodot vaikuttavat negatiivisesti lajeihin.

Amensalismi - yksi populaatio vaikuttaa negatiivisesti toiseen, mutta itse ei koe negatiivista tai positiivista vaikutusta. Tyypillinen esimerkki on puiden korkeat latvut, jotka estävät kitukasvuisten kasvien ja sammaleiden kasvua johtuen osittaisesta auringonvalon pääsystä.

Allelopatia on antibioosin muoto, jossa eliöt vaikuttavat toisiaan haitallisesti elintärkeiden tekijöiensä (esim. aineiden erittymien) vuoksi. Sitä esiintyy pääasiassa kasveissa, sammalissa, sienissä. Samaan aikaan organismin haitallinen vaikutus toiseen ei ole välttämätöntä sen elämäntoiminnalle eikä hyödytä sitä.

Kilpailu on eräänlainen antibioosin muoto, jossa kahden tyyppiset organismit ovat luonnostaan ​​biologisia vihollisia (yleensä yhteisen ravinnon tai rajallisten lisääntymismahdollisuuksien vuoksi). Esimerkiksi saman lajin ja saman populaation tai eri lajien välillä, jotka ruokkivat samaa ruokaa ja elävät samalla alueella. Tässä tapauksessa yhdelle organismille tehty vahinko hyödyttää toista ja päinvastoin.

Otsonia muodostuu, kun auringon ultraviolettisäteily pommittaa happimolekyylejä (O2 -> O3).

Otsonin muodostuminen tavallisesta kaksiatomisesta hapesta vaatii melko paljon energiaa - lähes 150 kJ per mooli.

Tiedetään, että suurin osa luonnollisesta otsonista on keskittynyt stratosfääriin 15-50 km korkeudella maan pinnasta.

Molekyylihapen fotolyysi tapahtuu stratosfäärissä ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta, jonka aallonpituus on 175-200 nm ja jopa 242 nm.



Otsonin muodostumisreaktiot:

О2 + hν → 2О.

O2 + O → O3.

Radiohiilimodifikaatio on rajoitettu seuraavasti. Hiili-isotooppi 14C viedään vesinäytteeseen natriumkarbonaatin tai bikarbonaatin muodossa, jonka radioaktiivisuus tunnetaan. Pullojen jonkin verran altistamisen jälkeen niistä tuleva vesi suodatetaan kalvosuodattimen läpi ja planktonsolujen radioaktiivisuus määritetään suodattimella.

Vesistöjen primäärituotannon määrittämiseen tarkoitettu happimenetelmä (pullomenetelmä) perustuu planktonlevien fotosynteesin intensiteetin määrittämiseen eri syvyyksille säiliöön asennetuissa pulloissa sekä luonnollisissa olosuhteissa - vesipitoisuuden eron perusteella. veteen liuennut happi päivän ja yön lopussa.

Tehtävät määrittelyyn, tuhoamiseen, brutto- ja nettoalkutuotantoon.??????

Eufoottinen vyöhyke on valtameren ylempi kerros, jonka valaistus riittää fotosynteesiprosessin edetmiseen. Valokuvavyöhykkeen alaraja kulkee syvyydellä, joka saavuttaa 1 % pinnan valosta. Fotisella vyöhykkeellä elää kasviplankton, samoin kuin radiolaarit, kasvit ja useimmat vesieläimet. Mitä lähempänä Maan napoja, sitä pienempi valovyöhyke. Joten päiväntasaajalla, jossa auringonsäteet putoavat melkein pystysuoraan, vyöhykkeen syvyys on jopa 250 m, kun taas Belyssä se ei ylitä 25 m.

Fotosynteesin tehokkuus riippuu monista sisäisistä ja ulkoisista olosuhteista. Erikoisolosuhteisiin sijoitettujen yksittäisten lehtien fotosynteesin tehokkuus voi olla 20%. Lehdessä tai pikemminkin kloroplasteissa tapahtuvat primaariset synteettiset prosessit ja loppusato erotetaan kuitenkin fysiologisten prosessien sarjalla, jossa merkittävä osa kertyneestä energiasta menetetään. Lisäksi valoenergian assimilaation tehokkuutta rajoittavat jatkuvasti jo mainitut ympäristötekijät. Näistä rajoituksista johtuen fotosynteesin tehokkuus ei ylitä 6-7 % jopa täydellisimmissä maatalouskasvien lajikkeissa optimaalisissa kasvuolosuhteissa.

Oppitunti 2

Koetyön analysointi ja arvosana (5-7 minuuttia).

Suullinen toisto ja tietokonetesti (13 min).

Maan biomassa

Biosfäärin biomassa on noin 0,01 % biosfäärin inertin aineen massasta, josta noin 99 % on kasvien ja noin 1 % kuluttajien ja hajottajien osuus. Kasvit hallitsevat maanosia (99,2 %), eläimet hallitsevat valtamerissä (93,7 %)

Maan biomassa on paljon suurempi kuin maailman valtamerten biomassa, se on lähes 99,9 %. Tämä johtuu pidemmästä elinajanodoteesta ja tuottajien massasta maan pinnalla. Maakasveissa aurinkoenergian käyttö fotosynteesiin on 0,1 %, kun taas valtameressä se on vain 0,04 %.

Maan pinnan eri osien biomassa riippuu ilmasto-olosuhteista - lämpötilasta, sademäärästä. Tundran ankarat ilmasto-olosuhteet - matalat lämpötilat, ikirouta, lyhyet kylmät kesät ovat muodostaneet omituisia kasviyhteisöjä, joilla on pieni biomassa. Tundran kasvillisuutta edustavat jäkälät, sammalet, hiipivät kääpiöpuut, ruohokasvillisuus, joka kestää tällaisia ​​äärimmäisiä olosuhteita. Taigan, sitten seka- ja lehtimetsien biomassa kasvaa vähitellen. Arojen vyöhykkeen tilalle tulee subtrooppinen ja trooppinen kasvillisuus, missä olosuhteet elämälle ovat suotuisimmat, biomassa on suurin.

Maaperän ylemmässä kerroksessa suotuisimmat vesi-, lämpötila- ja kaasuolosuhteet elämälle. Kasvipeite tarjoaa orgaanista ainetta kaikille maaperän asukkaille - eläimille (selkärankaisille ja selkärangattomille), sienille ja suurelle määrälle bakteereja. Bakteerit ja sienet ovat hajottajia, niillä on merkittävä rooli aineiden kierrossa biosfäärissä, mineralisoiva orgaaniset aineet. "Luonnon suuret haudankaivajat" - näin L. Pasteur kutsui bakteereita.

Valtamerten biomassa

Hydrosfääri"Vesikuoren" muodostavat Maailman valtameri, joka kattaa noin 71% maapallon pinnasta, ja maavesimuodostumat - joet, järvet - noin 5%. Paljon vettä löytyy pohjavedestä ja jäätiköistä. Veden suuren tiheyden vuoksi eläviä organismeja voi normaalisti esiintyä paitsi pohjassa myös vesipatsaassa ja sen pinnalla. Siksi hydrosfääri on asutettu koko paksuudeltaan, elävät organismit ovat edustettuina pohjaeliöstö, planktonia ja nekton.

pohjaeliöt(kreikan sanasta benttos - syvyys) elävät pohjaeläimen elämäntapaa, elävät maassa ja maassa. Pohjaeliöstön muodostavat erilaiset kasvit - vihreät, ruskeat, punalevät, jotka kasvavat eri syvyyksillä: vihreät matalassa syvyydessä, sitten ruskeat, syvemmät - punalevät, joita esiintyy jopa 200 metrin syvyydessä. Pohjaeläintä edustavat eläimet - nilviäiset, madot, niveljalkaiset jne. Monet ovat sopeutuneet elämään jopa yli 11 km:n syvyydessä.

planktoneliöt(kreikan kielestä planktos - vaeltava) - vesipatsaan asukkaita, he eivät pysty liikkumaan itsenäisesti pitkiä matkoja, niitä edustavat kasviplankton ja eläinplankton. Kasviplanktoniin kuuluu yksisoluisia leviä, sinileviä, joita esiintyy merivesissä 100 metrin syvyydessä ja jotka ovat pääasiallinen orgaanisen aineksen tuottaja – niillä on epätavallisen korkea lisääntymisnopeus. Eläinplanktonit ovat meren alkueläimiä, coelenteraatteja, pieniä äyriäisiä. Näille organismeille on ominaista pystysuora vuorokausimuutto, ne ovat tärkein ravintopohja suurille eläimille - kaloille, baleenvalaille.

Nektoniset organismit(kreikaksi nektos - kelluva) - vesiympäristön asukkaat, jotka pystyvät liikkumaan aktiivisesti vesipatsassa ylittäen pitkiä matkoja. Näitä ovat kalat, kalmarit, valaat, hylje- ja muut eläimet.

Kirjalliset työt korteilla:

1. Vertaa tuottajien ja kuluttajien biomassaa maalla ja meressä.

2. Miten biomassa jakautuu valtamerissä?

3. Kuvaile maan biomassaa.

4. Määrittele termit tai laajenna käsitteitä: nekton; kasviplankton; eläinplankton; fytobentos; pohjaeliöstö; Maan biomassan prosenttiosuus biosfäärin inertin aineen massasta; kasvibiomassan prosenttiosuus maaeliöiden kokonaisbiomassasta; kasvien biomassan prosenttiosuus veden kokonaisbiomassasta.

Hallituskortti:

1. Mikä on maapallon biomassan prosenttiosuus biosfäärin inertin aineen massasta?

2. Kuinka monta prosenttia maapallon biomassasta on kasveja?

3. Kuinka monta prosenttia maaeliöiden kokonaisbiomassasta on kasvien biomassaa?

4. Kuinka monta prosenttia vesieliöiden kokonaisbiomassasta on kasvien biomassaa?

5. Kuinka monta prosenttia aurinkoenergiasta käytetään fotosynteesiin maalla?

6. Kuinka monta prosenttia aurinkoenergiasta käytetään valtameren fotosynteesiin?

7. Mitkä ovat vesipatsaan elävien ja merivirtojen kuljettamien organismien nimet?

8. Mitkä ovat valtameren maaperässä asuvien organismien nimet?

9. Mitkä ovat vesipatsassa aktiivisesti liikkuvien organismien nimet?

Testata:

Testi 1. Biosfäärin biomassa biosfäärin inertin aineen massasta on:

Testi 2. Kasvien osuus maapallon biomassasta vastaa:

Testi 3. Maan kasvien biomassa verrattuna maanpäällisten heterotrofien biomassaan:

2. On 60%.

3. On 50%.

Testi 4. Valtameren kasvien biomassa verrattuna vesien heterotrofien biomassaan:

1. Vallitsee ja muodostaa 99,2 %.

2. On 60%.

3. On 50%.

4. Pienempi heterotrofien biomassa ja on 6,3 %.

Testi 5. Aurinkoenergian käyttö fotosynteesiin maalla keskimäärin:

Testi 6. Aurinkoenergian käyttö fotosynteesiin valtamerissä on keskimäärin:

Testi 7. Valtameren pohjaeliötä edustavat:

Testi 8. Ocean Nektonia edustavat:

1. Aktiivisesti vesipatsassa liikkuvat eläimet.

2. Vesipatsaan elävät ja merivirtojen kuljettamat organismit.

3. Maassa ja maassa elävät organismit.

4. Veden pintakalvolla elävät organismit.

Testi 9. Ocean planktonia edustavat:

1. Aktiivisesti vesipatsassa liikkuvat eläimet.

2. Vesipatsaan elävät ja merivirtojen kuljettamat organismit.

3. Maassa ja maassa elävät organismit.

4. Veden pintakalvolla elävät organismit.

Testi 10. Pinnasta syvälle levät kasvavat seuraavassa järjestyksessä:

1. Matala ruskea, syvemmän vihreä, syvemmän punainen -200 m asti.

2. Matala punainen, syvemmän ruskea, syvemmän vihreä - 200 m asti.

3. Matalan vihreä, syvemmän punainen, syvemmän ruskea - 200 m asti.

4. Matala vihreä, syvemmän ruskea, syvemmän punainen - 200 m asti.

Valtameren elämää edustavat monenlaiset organismit - mikroskooppisista yksisoluisista levistä ja pienistä eläimistä valaisiin, jotka ovat yli 30 metriä pitkiä ja suurempia kuin mikään maalla koskaan elänyt eläin, mukaan lukien suurimmat dinosaurukset. Elävät organismit asuvat valtameressä pinnasta suurimpaan syvyyteen. Mutta kasviorganismeista vain bakteereja ja joitakin alempia sieniä löytyy kaikkialta valtamerestä. Loput kasvieliöt elävät vain valtameren ylemmässä valaistussa kerroksessa (pääasiassa noin 50-100 metrin syvyyteen), jossa fotosynteesi voi tapahtua. Fotosynteettiset kasvit luovat alkutuotantoa, jonka ansiosta muu valtameren väestö on olemassa.

Maailmanmerellä elää noin 10 tuhatta kasvilajia. Kasviplanktonia hallitsevat piilevät, peridyynit ja kokkolitoforit flagellaateista. Pohjakasveja ovat pääasiassa piilevät, vihreät, ruskeat ja punalevät sekä useita nurmikasveja (esim. zoster).

Valtameren eläimistö on vieläkin monipuolisempi. Lähes kaikkien nykyaikaisten vapaasti elävien eläinten luokkien edustajat asuvat valtameressä, ja monet luokat tunnetaan vain valtameressä. Jotkut niistä, kuten keilaeväinen coelakanttikala, ovat eläviä fossiileja, joiden esi-isät kukoistivat täällä yli 300 miljoonaa vuotta sitten; muut ovat ilmestyneet viime aikoina. Eläimistö sisältää yli 160 tuhatta lajia: noin 15 tuhatta alkueläintä (pääasiassa radiolariaatit, foraminiferit, ripset), 5 tuhatta sientä, noin 9 tuhatta coelenteraattia, yli 7 tuhatta erilaista matoa, 80 tuhatta nilviäistä, yli 20 tuhatta äyriäistä, 6 tuhatta piikkinahkaiset ja useiden muiden selkärangattomien ryhmien (sammaleet, käsijalkaiset, pogonoforit, vaippaeläimet ja jotkut muut) vähemmän monet edustajat, noin 16 tuhatta kalaa. Valtameren selkärankaisista elää kalojen lisäksi kilpikonnia ja käärmeitä (noin 50 lajia) sekä yli 100 nisäkäslajia, pääasiassa valaita ja hyljeläisiä. Joidenkin lintujen (pingviinit, albatrossit, lokit jne. - noin 240 lajia) elämä on jatkuvasti yhteydessä valtamereen.

Suurin lajien monimuotoisuus on tyypillistä trooppisille alueille. Pohjaeliöstö on erityisen monimuotoista matalilla koralliriutoilla. Syvyyden kasvaessa valtameren elämän monimuotoisuus vähenee. Suurimmissa syvyyksissä (yli 9000-10000 m) vain bakteerien ja useiden kymmenien selkärangattomien lajien asuttama.

Elävien organismien koostumus sisältää vähintään 60 kemiallista alkuainetta, joista tärkeimmät (biogeeniset alkuaineet) ovat C, O, H, N, S, P, K, Fe, Ca ja jotkut muut. Elävät organismit ovat sopeutuneet elämään äärimmäisissä olosuhteissa. Bakteereja esiintyy jopa valtamerten hydrotermeissä lämpötilassa T = 200-250 o C. Syvimmässä syvässä meren eliöt ovat sopeutuneet elämään valtavien paineiden alla.

Maan asukkaat olivat kuitenkin paljon edellä valtamerten asukkaiden lajien monimuotoisuudessa ja ennen kaikkea hyönteisten, lintujen ja nisäkkäiden ansiosta. Yleisesti eliölajien lukumäärä maalla on vähintään suuruusluokkaa suurempi kuin valtameressä: yhdestä kahteen miljoonaa lajia maalla verrattuna useisiin satoihin tuhansiin lajeihin valtamerissä. Tämä johtuu maaperän monista elinympäristöistä ja ekologisista olosuhteista. Mutta samaan aikaan meressä se huomioidaan paljon suurempi valikoima kasvien ja eläinten elämänmuotoja. Merikasvien kahta pääryhmää - ruskea- ja punalevää - ei esiinny lainkaan makeissa vesissä. Yksinomaan merieläimiä ovat piikkinahkaiset, kaetonnahkaiset ja kaetognatit sekä alemmat jänteet. Sinisimpukoita ja ostereita elää valtamerissä valtavia määriä, jotka etsivät ruokaa suodattamalla vedestä orgaanisia hiukkasia, ja monet muut meren eliöt ruokkivat merenpohjan roskia. Jokaista maamatolajia kohden on satoja merimatolajeja, jotka ruokkivat pohjasedimenttejä.

Eri ympäristöolosuhteissa elävät, eri tavoin ja eri tavoilla ruokkivat meren eliöt voivat elää monenlaisia ​​elämäntapoja. Joidenkin lajien yksilöt elävät vain yhdessä paikassa ja käyttäytyvät samalla tavalla koko elämänsä ajan. Tämä on tyypillistä useimmille kasviplanktonlajeille. Monet merieläinlajit muuttavat järjestelmällisesti elämäntapaansa koko elinkaarensa ajan. Ne käyvät läpi toukkavaiheen ja aikuisiksi kasvaessaan siirtyvät nekton-elämään tai elävät pohjaeliöille ominaista elämäntapaa. Muut lajit ovat istumattomia tai eivät välttämättä käy toukkavaiheessa ollenkaan. Lisäksi monien lajien aikuiset elävät ajoittain erilaista elämäntapaa. Esimerkiksi hummerit voivat joko ryömiä pitkin merenpohjaa tai uida sen yläpuolella lyhyitä matkoja. Monet taskuravut jättävät turvalliset kolot lyhyille ravinnonhakuretkille, joiden aikana ne ryömivät tai uivat. Useimpien kalalajien aikuiset kuuluvat puhtaasti nektonisiin organismeihin, mutta niiden joukossa on monia lajeja, jotka elävät lähellä pohjaa. Esimerkiksi kalat, kuten turska tai kampela, uivat lähellä pohjaa tai makaavat sen päällä suurimman osan ajasta. Näitä kaloja kutsutaan pohjakaloiksi, vaikka ne ruokkivat vain pohjasedimenttien pintaa.

Kaikesta meren eliöiden monimuotoisuudesta huolimatta niille kaikille on ominaista kasvu ja lisääntyminen elävien olentojen olennaisina ominaisuuksina. Niiden aikana kaikki elävän organismin osat päivitetään, muunnellaan tai kehitetään. Tämän aktiivisuuden ylläpitämiseksi on syntetisoitava kemiallisia yhdisteitä, eli luotu uudelleen pienemmistä ja yksinkertaisemmista komponenteista. Täten, biokemiallinen synteesi on olennaisin elämän merkki.

Biokemiallinen synteesi suoritetaan useiden eri prosessien kautta. Koska työtä tehdään, jokainen prosessi tarvitsee energialähteen. Tämä on ensisijaisesti fotosynteesiprosessi, jonka aikana lähes kaikki elävissä olennoissa olevat orgaaniset yhdisteet syntyvät auringonvalon energian vaikutuksesta.

Fotosynteesin prosessia voidaan kuvata seuraavalla yksinkertaistetulla yhtälöllä:

CO 2 + H 2 O + Auringonvalon kineettinen energia \u003d Sokeri + Happi tai Hiilidioksidi + Vesi + Auringonvalo \u003d Sokeri + Happi

Jotta ymmärtäisit elämän olemassaolon perusteet meressä, sinun on tiedettävä seuraavat neljä fotosynteesin ominaisuutta:

    vain jotkin meren eliöt kykenevät fotosynteesiin; niihin kuuluvat kasvit (levät, ruohokasvit, piilevät, kokkolitoforit) ja jotkin siimat;

    fotosynteesin raaka-aineita ovat yksinkertaiset epäorgaaniset yhdisteet (vesi ja hiilidioksidi);

    fotosynteesi tuottaa happea;

    kemiallisessa muodossa oleva energia varastoituu sokerimolekyyliin.

Sekä kasvit että eläimet käyttävät sokerimolekyyleihin varastoitunutta energiaa tärkeimpien elämäntoimintojen suorittamiseen.

Siten aurinkoenergiaa, jonka alun perin absorboi vihreä kasvi ja varastoituu sokerimolekyyleihin, voi myöhemmin käyttää itse kasvi tai jokin eläin, joka kuluttaa tätä sokerimolekyyliä osana ruokaa. Näin ollen kaikki elämä planeetalla, myös elämä meressä, riippuu aurinkoenergian virtauksesta, jonka biosfääri pidättää vihreiden kasvien fotosynteettisen toiminnan kautta ja joka kulkeutuu kemiallisessa muodossa osana ruokaa organismista toiseen. .

Elävän aineen päärakennuspalikoita ovat hiili-, vety- ja happiatomit. Rautaa, kuparia, kobolttia ja monia muita alkuaineita tarvitaan pieniä määriä. Elottomat, meren eliöiden osia, koostuvat piin, kalsiumin, strontiumin ja fosforin yhdisteistä. Siten elämän ylläpitäminen valtameressä liittyy jatkuvaan aineen kulutukseen. Kasvit saavat tarvittavat aineet suoraan merivedestä, ja lisäksi eläinorganismit saavat osan ruuan koostumuksen aineista.

Käytettyjen energialähteiden mukaan meren eliöt jaetaan kahteen päätyyppiin: autotrofit (autotrofit) ja heterotrofit (heterotrofit).

autotrofit, eli "itseluovat" organismit luovat orgaanisia yhdisteitä meriveden epäorgaanisista komponenteista ja suorittavat fotosynteesiä auringonvalon energialla. Tunnetaan kuitenkin myös autotrofisia organismeja, joilla on muita ravitsemustapoja. Esimerkiksi rikkivetyä (H 2 S) ja hiilidioksidia (CO 2) syntetisoivat mikro-organismit eivät saa energiaa auringon säteilyvirrasta, vaan joistakin yhdisteistä, esimerkiksi rikkivedystä. Rikkivedyn sijaan voidaan käyttää typpeä (N 2) ja sulfaattia (SO 4) samaan tarkoitukseen. Tämän tyyppistä autotrofia kutsutaan kemo m rofam u .

Heterotrofit ("ne, jotka syövät muita") riippuvat organismeista, joita he käyttävät ravinnoksi. Elääkseen heidän on kulutettava muiden organismien eläviä tai kuolleita kudoksia. Heidän ravinnonsa orgaaninen aines tarjoaa kaiken itsenäiseen biokemialliseen synteesiin tarvittavan kemiallisen energian ja elämälle välttämättömät aineet.

Jokainen meren eliö on vuorovaikutuksessa muiden eliöiden ja itse veden, sen fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien kanssa. Tämä vuorovaikutusjärjestelmä muodostuu meren ekosysteemi . Meren ekosysteemin tärkein piirre on energian ja aineen siirtyminen; itse asiassa se on eräänlainen "kone" orgaanisen aineen tuotantoon.

Aurinkoenergia imeytyy kasviin ja siirtyy niistä eläimille ja bakteereille potentiaalienergian muodossa. tärkein ravintoketju . Nämä kuluttajaryhmät vaihtavat hiilidioksidia, mineraaliravinteita ja happea kasvien kanssa. Siten orgaanisten aineiden virtaus on suljettu ja konservatiivinen; järjestelmän elävien osien välillä samat aineet kiertävät eteenpäin ja taaksepäin, saapuen suoraan tähän järjestelmään tai täydennettyinä valtameren kautta. Lopulta kaikki tuleva energia hajoaa lämmön muodossa biosfäärissä tapahtuvien mekaanisten ja kemiallisten prosessien seurauksena.

Taulukko 9 kuvaa ekosysteemin komponentteja; siinä luetellaan kasvien käyttämät perusravinteet, ja ekosysteemin biologiseen komponenttiin kuuluu sekä elävää että kuollutta ainetta. Jälkimmäinen hajoaa vähitellen biogeenisiksi hiukkasiksi bakteerien hajoamisen vuoksi.

biogeenisiä jäänteitä muodostavat noin puolet biosfäärin merellisen osan kokonaisaineesta. Veteen ripustettuina, pohjasedimentteihin hautautuneena ja kaikkiin ulkoneviin pintoihin tarttuneena ne sisältävät valtavan määrän ravintoa. Jotkut pelagiset eläimet ruokkivat yksinomaan kuollutta orgaanista ainesta, ja monille muille asukkaille se muodostaa joskus merkittävän osan ravinnosta elävän planktonin lisäksi. Orgaanisen jätteen pääasialliset kuluttajat ovat kuitenkin pohjaeliöt.

Meressä elävien organismien määrä vaihtelee tilassa ja ajassa. Valtamerien avoimien osien siniset trooppiset vedet sisältävät huomattavasti vähemmän planktonia ja nektonia kuin rannikoiden vihertävät vedet. Kaikkien elävien meren yksilöiden (mikro-organismien, kasvien ja eläinten) kokonaismassa pinta-alayksikköä tai elinympäristön tilavuutta kohti on biomassaa. Se ilmaistaan ​​yleensä märkä- tai kuiva-aineena (g/m 2, kg/ha, g/m 3). Kasvibiomassaa kutsutaan fytomassaksi, eläinten biomassaa kutsutaan zoomassaksi.

Päärooli uusien orgaanisten aineiden muodostumisprosesseissa vesistöissä kuuluu klorofylliä sisältäville organismeille, pääasiassa kasviplanktonille. alkutuotanto - kasviplanktonin elintärkeän toiminnan tulos - kuvaa fotosynteesiprosessin tulosta, jonka aikana orgaanista ainetta syntetisoidaan ympäristön mineraalikomponenteista. Kasveja, jotka tekevät sen, kutsutaan n alkutuottajia . Avomerellä ne tuottavat lähes kaiken orgaanisen aineksen.

Taulukko 9

Meren ekosysteemin komponentit

Täten, alkutuotanto on vasta muodostuneen orgaanisen aineen massa tietyn ajanjakson aikana. Alkutuotannon mitta on orgaanisen aineen uuden muodostumisen nopeus.

Alkutuotantoa on brutto- ja nettotuotanto. Bruttoalkutuotannolla tarkoitetaan fotosynteesin aikana muodostuneen orgaanisen aineksen kokonaismäärää. Juuri bruttoalkutuotanto suhteessa kasviplanktoniin on fotosynteesin mitta, koska se antaa käsityksen aineen ja energian määrästä, jota käytetään aineen ja energian jatkomuunnoksiin meressä. Nettoalkutuotannolla tarkoitetaan sitä osaa vastikään muodostuneesta orgaanisesta aineesta, joka jää jäljelle kulutettuaan aineenvaihduntaan ja joka jää suoraan muiden vedessä olevien eliöiden käyttöön ravinnoksi.

Ruoan kulutukseen liittyvää eri organismien välistä suhdetta kutsutaan troofinen . Ne ovat tärkeitä käsitteitä valtameribiologiassa.

Ensimmäistä troofista tasoa edustaa kasviplankton. Toisen troofisen tason muodostaa kasvinsyöjä eläinplankton. Tällä tasolla aikayksikköä kohti muodostunut kokonaisbiomassa on ekosysteemin toissijaiset tuotteet. Kolmatta troofista tasoa edustavat lihansyöjät eli ensimmäisen luokan saalistajat ja kaikkiruokaiset. Tämän tason kokonaistuotantoa kutsutaan kolmanneksi. Neljännen troofisen tason muodostavat toisen luokan saalistajat, jotka ruokkivat alemman trofiatason organismeja. Lopuksi viidennellä troofisella tasolla on kolmannen luokan saalistajia.

Troofisten tasojen käsite mahdollistaa ekosysteemin tehokkuuden arvioimisen. Energiaa joko auringosta tai osana ruokaa toimitetaan kullekin trofiselle tasolle. Merkittävä osa jollekin tasolle tulleesta energiasta hajoaa sillä eikä sitä voida siirtää korkeammalle tasolle. Näihin tappioihin sisältyy kaikki elävien organismien itsensä ylläpitämiseksi tekemä fyysinen ja kemiallinen työ. Lisäksi eläimet, joilla on korkeampi trofia, kuluttavat vain tietyn osan alemmilla tasoilla muodostuneista tuotteista; Jotkut kasvit ja eläimet kuolevat luonnollisista syistä. Seurauksena on, että ravintoverkoston korkeammalla tasolla olevien organismien miltä tahansa troofiselta tasolta erottama energia on pienempi kuin alemmalle tasolle päässyt energiamäärä. Vastaavien energiamäärien suhdetta kutsutaan ympäristötehokkuus troofinen taso ja on yleensä 0,1-0,2. Ekotehokkuusarvot trofisia tasoja käytetään biologisen tuotannon laskemiseen.

Riisi. Kuva 41 esittää yksinkertaistetussa muodossa energia- ja ainevirtojen tilaorganisaatiota todellisessa valtameressä. Avomerellä eufoottinen vyöhyke, jossa fotosynteesi tapahtuu, ja syvät alueet, joissa fotosynteesi puuttuu, ovat huomattavan kaukana toisistaan. Se tarkoittaa sitä kemiallisen energian siirtyminen veden syviin kerroksiin johtaa jatkuvaan ja merkittävään biogeenien (ravinteiden) ulosvirtaukseen pintavesistä.

Riisi. 41. Energian ja aineen vaihdon pääsuunnat valtameressä

Siten valtameren energian ja aineen vaihtoprosessit muodostavat yhdessä ekologisen pumpun, joka pumppaa pääravinteet pois pintakerroksista. Jos päinvastaiset prosessit eivät korvaisi tätä ainehäviötä, valtamerten pintavedet menettäisivät kaikki ravinteet ja elämä kuivuisi. Tämä katastrofi ei johdu ensinnäkään vain noususta, joka nostaa syvät vedet pintaan keskimäärin noin 300 m/v nopeudella. Biogeenisillä alkuaineilla kyllästettyjen syvien vesien nousu on erityisen voimakasta lähellä mantereiden länsirannikkoa, päiväntasaajaa ja korkeilla leveysasteilla, missä kausiluonteinen termokliini romahtaa ja merkittävä vesipatsas peittyy konvektiivisella sekoituksella.

Koska meriekosysteemin kokonaistuotannon määrää tuotannon arvo ensimmäisellä trofiatasolla, on tärkeää tietää, mitkä tekijät siihen vaikuttavat. Näitä tekijöitä ovat:

    pintakerroksen valaistus valtameren vedet;

    veden lämpötila;

    ravinteiden tarjonta pintaan;

    kasviorganismien kulutuksen (syömisen) määrä.

Veden pintakerroksen valaistus määrittää fotosynteesiprosessin intensiteetin, joten tietylle valtameren alueelle tulevan valoenergian määrä rajoittaa orgaanisen tuotannon määrää. minun käänteessä auringon säteilyn voimakkuus määräytyy erityisesti maantieteellisten ja meteorologisten tekijöiden mukaan Auringon korkeus horisontin ja pilvipeitteen yläpuolella. Vedessä valon voimakkuus vähenee nopeasti syvyyden myötä. Tämän seurauksena alkutuotantovyöhyke rajoittuu muutamaan ylempään metriin. Rannikkovesillä, jotka sisältävät yleensä paljon enemmän suspendoituneita aineita kuin avomeren vesissä, valon tunkeutuminen on vielä vaikeampaa.

Veden lämpötila vaikuttaa myös alkutuotannon arvoon. Samalla valovoimakkuudella jokainen levälaji saavuttaa fotosynteesin maksiminopeuden vain tietyllä lämpötila-alueella. Lämpötilan nostaminen tai laskeminen suhteessa tähän optimaaliseen väliin johtaa fotosynteesin tuotannon vähenemiseen. Useimmissa valtamerissä veden lämpötila on kuitenkin monien kasviplanktonlajien osalta tämän optimaalisen alapuolella. Siksi veden kausiluonteinen lämpeneminen lisää fotosynteesin nopeutta. Suurin fotosynteesin nopeus eri levälajeissa havaitaan noin 20 °C:ssa.

Meren kasvien olemassaoloon tarvitaan ravinteita - makro- ja mikrobiogeeniset alkuaineet. Makrobiogeenit - typpeä, fosforia, piitä, magnesiumia, kalsiumia ja kaliumia tarvitaan suhteellisen suuria määriä. Mikrobiogeenejä, eli alkuaineita, joita tarvitaan minimaalisesti, ovat rauta, mangaani, kupari, sinkki, boori, natrium, molybdeeni, kloori ja vanadiini.

Typpeä, fosforia ja piitä on vedessä niin pieniä määriä, että ne eivät tyydytä kasvien tarpeita ja rajoittavat fotosynteesin intensiteettiä.

Typpeä ja fosforia tarvitaan soluaineen rakentamiseen ja lisäksi fosfori osallistuu energiaprosesseihin. Typpeä tarvitaan enemmän kuin fosforia, koska kasveissa "typpi:fosfori" -suhde on noin 16:1. Yleensä tämä on näiden alkuaineiden pitoisuuksien suhde merivedessä. Rannikkovesillä typen talteenottoprosessit (eli prosessit, joissa typpeä palautetaan veteen kasvien kulutukseen sopivassa muodossa) ovat kuitenkin hitaampia kuin fosforin talteenottoprosessit. Siksi monilla rannikkoalueilla typen pitoisuus pienenee suhteessa fosforipitoisuuteen ja toimii fotosynteesin intensiteettiä rajoittavana alkuaineena.

Piitä kuluttavat suuria määriä kaksi kasviplanktonisten organismien ryhmää - piilevät ja dinoflagellaatit (flagellaatit), jotka rakentavat siitä luurankonsa. Joskus ne poistavat piitä pintavesistä niin nopeasti, että siitä johtuva piin puute alkaa rajoittaa niiden kehitystä. Tämän seurauksena piitä kuluttavan kasviplanktonin kausittaisen puhkeamisen jälkeen "ei-piipitoisten" kasviplanktonin muotojen nopea kehitys alkaa.

Kasviplanktonin kulutus (syöminen). eläinplankton vaikuttaa välittömästi alkutuotannon arvoon, koska jokainen syöty kasvi ei enää kasva ja lisääntyy. Näin ollen laiduntamisen intensiteetti on yksi alkutuotteiden muodostumisnopeuteen vaikuttavista tekijöistä. Tasapainotilanteessa laiduntamisen intensiteetin tulee olla sellainen, että kasviplanktonin biomassa pysyy vakiona. Alkutuotannon lisääntyessä eläinplanktonin populaation tai laiduntamisen intensiteetin kasvu voisi teoriassa palauttaa tämän järjestelmän tasapainoon. Eläinplanktonin lisääntyminen vie kuitenkin aikaa. Siksi vakaata tilaa ei koskaan saavuteta, vaikka muut tekijät olisivatkin pysyviä, ja eläintarhojen ja kasviplanktonin organismien määrä vaihtelee tietyn tasapainotason ympärillä.

Merivesien biologinen tuottavuus muuttuu merkittävästi avaruudessa. Korkean tuottavuuden alueita ovat mannerjalustat ja avomerivedet, joissa nousu johtaa pintavesien ravinteiden rikastumiseen. Hyllyvesien korkeaan tuottavuuteen vaikuttaa myös se, että suhteellisen matalat hyllyvedet ovat lämpimämpiä ja paremmin valaistuja. Ravinnerikkaat jokivedet tulevat tänne ennen kaikkea. Lisäksi biogeenisten alkuaineiden tarjontaa täydentyy merenpohjan orgaanisen aineen hajoaminen. Avomerellä korkean tuottavuuden alue on merkityksetön, koska täällä jäljitetään planetaarisen mittakaavan subtrooppisia antisyklonisia pyörteitä, jotka joille on ominaista pintavesien vajoamisprosessit.

Avomeren vesialueet, joilla on suurin tuottavuus, rajoittuvat korkeille leveysasteille; niiden pohjoinen ja eteläraja on yleensä sama kuin leveysaste 50 0 molemmilla pallonpuoliskoilla. Syksy-talvi jäähdyttää täällä voimakkaita konvektiivisia liikkeitä ja biogeenisten elementtien poistumista syvistä kerroksista pintaan. Kun eteneminen jatkuu korkeille leveysasteille, tuottavuus alkaa kuitenkin laskea johtuen matalien lämpötilojen yleistymisestä, heikentyneestä valaistuksesta johtuen auringon alhaisesta korkeudesta horisontin yläpuolella ja jääpeitteen vuoksi.

Erittäin tuottavia ovat alueita, joissa rannikolla on voimakasta nousua rajavirtojen vyöhykkeellä valtamerten itäosissa Perun, Oregonin, Senegalin ja Lounais-Afrikan rannikolla.

Kaikilla valtameren alueilla alkutuotannon arvossa on kausivaihtelua. Tämä johtuu kasviplanktoneliöiden biologisista reaktioista elinympäristönsä fysikaalisten olosuhteiden vuodenaikojen muutoksiin, erityisesti valaistukseen, tuulen voimakkuuteen ja veden lämpötilaan. Suurimmat vuodenaikojen kontrastit ovat tyypillisiä lauhkean vyöhykkeen merille. Valtameren termisen hitauden vuoksi pintaveden lämpötilan muutokset jäävät jälkeen ilman lämpötilan muutoksista, ja siksi pohjoisella pallonpuoliskolla veden korkein lämpötila havaitaan elokuussa ja minimi helmikuussa. Talven loppuun mennessä veden alhaisten lämpötilojen ja veteen tunkeutuvan auringonsäteilyn vähenemisen seurauksena piilevien ja dinoflagellaattien määrä vähenee huomattavasti. Samaan aikaan voimakkaan jäähtymisen ja talvimyrskyjen vuoksi pintavedet sekoittuvat suureen syvyyteen konvektiolla. Syvien, ravinnepitoisten vesien nousu johtaa niiden pitoisuuden kasvuun pintakerroksessa. Vesien lämpeneminen ja valaistuksen lisääntyminen luovat optimaaliset olosuhteet piilevien kehittymiselle ja havaitaan kasviplankton-organismien lukumäärän puhkeaminen.

Kesän alussa optimaalisista lämpötilaolosuhteista ja valaistuksesta huolimatta monet tekijät johtavat piilevien määrän vähenemiseen. Ensinnäkin niiden biomassa vähenee eläinplanktonin laiduntamisen vuoksi. Toiseksi pintavesien lämpenemisen seurauksena syntyy vahva kerrostuminen, joka estää pystysuoran sekoittumisen ja sitä kautta ravinnerikkaiden syvävesien poistumisen pintaan. Tällä hetkellä luodaan optimaaliset olosuhteet dinoflagellaattien ja muiden kasviplanktonin muotojen kehittymiselle, jotka eivät tarvitse piitä luurangon rakentamiseen. Syksyllä, kun valoa riittää vielä fotosynteesiin, pintavesien jäähtymisen seurauksena termokliini tuhoutuu ja olosuhteet konvektiiviselle sekoittumiselle syntyvät. Pintavedet alkavat täydentyä syvältä vesikerrokselta peräisin olevilla ravinteilla ja niiden tuottavuus kasvaa erityisesti piilevien kehittymisen yhteydessä. Lämpötilan ja valaistuksen alenemisen myötä kaikkien lajien kasviplanktoneliöiden runsaus laskee alhaiselle talvitasolle. Samaan aikaan monet organismilajit joutuvat animaatioon, joka toimii "siemenenä" tulevalle kevätepidemian puhkeamiselle.

Matalilla leveysasteilla tuottavuuden muutokset ovat suhteellisen pieniä ja heijastavat pääasiassa muutoksia vertikaalisessa kierrossa. Pintavedet ovat aina erittäin lämpimiä, ja niiden jatkuva ominaisuus on voimakas termokliini. Tämän seurauksena syvien, ravinnepitoisten vesien poistuminen termokliinin alta pintakerrokseen on mahdotonta. Siksi suotuisista muista olosuhteista huolimatta, kaukana trooppisten merien nousualueista, tuottavuus on alhainen.

Fotosynteesi on kaiken planeettamme elämän perusta. Tämä maakasveissa, levissä ja monentyyppisissä bakteereissa tapahtuva prosessi määrää lähes kaikkien elämänmuotojen olemassaolon maapallolla muuntaen auringonvalon kemialliseksi sidosenergiaksi, joka sitten siirtyy askel askeleelta lukuisten ravintoketjujen huipulle.

Todennäköisimmin sama prosessi aloitti kerralla jyrkän hapen osapaineen nousun Maan ilmakehässä ja hiilidioksidin osuuden laskun, mikä lopulta johti lukuisten monimutkaisesti järjestäytyneiden organismien kukoistukseen. Ja tähän asti monien tutkijoiden mukaan vain fotosynteesi pystyy hillitsemään ilmaan vapautuvan hiilidioksidin hyökkäystä, joka johtuu ihmisten päivittäisestä miljoonien tonnejen erityyppisten hiilivetypolttoaineiden polttamisesta.

Amerikkalaisten tutkijoiden uusi löytö pakottaa meidät katsomaan fotosynteesiprosessia uudella tavalla

"Normaalin" fotosynteesin aikana tätä elintärkeää kaasua syntyy "sivutuotteena". Normaalitilassa fotosynteettisiä "tehtaita" tarvitaan sitomaan CO 2:ta ja tuottamaan hiilihydraatteja, jotka toimivat myöhemmin energialähteenä monissa solunsisäisissä prosesseissa. Valoenergia näissä "tehtaissa" menee vesimolekyylien hajoamiseen, jonka aikana vapautuu hiilidioksidin ja hiilihydraattien kiinnittämiseen tarvittavia elektroneja. Tämä hajoaminen vapauttaa myös happea O 2 .

Äskettäin löydetyssä prosessissa vain pieni osa veden hajoamisen aikana vapautuvista elektroneista käytetään hiilidioksidin omaksumiseen. Leijonanosa niistä menee käänteisen prosessin aikana vesimolekyylien muodostumiseen "vasta vapautuneesta" hapesta. Samaan aikaan äskettäin löydetyn fotosynteesiprosessin aikana muuntunut energia ei varastoidu hiilihydraattien muodossa, vaan menee suoraan elintärkeille solunsisäisille energiankuluttajille. Tämän prosessin yksityiskohtainen mekanismi on kuitenkin edelleen mysteeri.

Ulkopuolelta voi vaikuttaa siltä, ​​että tällainen fotosynteesiprosessin muunnos on ajan ja energian hukkaa Auringosta. On vaikea uskoa, että elävässä luonnossa, jossa miljardeja vuosia kestäneen evoluution yrityksen ja erehdyksen aikana jokainen pieni asia osoittautui erittäin tehokkaaksi, voi olla prosessi, jolla on niin alhainen hyötysuhde.

Tästä huolimatta tämän vaihtoehdon avulla voit suojata monimutkaisen ja herkän fotosynteesin laitteiston liialliselta auringonvalolta.

Tosiasia on, että bakteerien fotosynteesiprosessia ei voida yksinkertaisesti pysäyttää, jos ympäristössä ei ole tarvittavia ainesosia. Niin kauan kuin mikro-organismit ovat alttiina auringon säteilylle, niiden on muutettava valon energia kemiallisten sidosten energiaksi. Tarvittavien komponenttien puuttuessa fotosynteesi voi johtaa vapaiden radikaalien muodostumiseen, jotka ovat haitallisia koko solulle, ja siksi syanobakteerit eivät yksinkertaisesti tule toimeen ilman varavaihtoehtoa fotonienergian muuntamiseksi vedestä vedeksi.

Tämä CO 2:n vähentyneen muuntamisen hiilihydraateiksi ja vähentyneen molekyylihapen vapautumisen vaikutus on jo havaittu useissa viimeaikaisissa tutkimuksissa Atlantin ja Tyynenmeren luonnollisissa olosuhteissa. Kuten kävi ilmi, ravinteiden ja rauta-ionien pitoisuudet ovat vähentyneet lähes puolessa niiden vesialueista. Näin ollen

Noin puolet näiden vesien asukkaille tulevasta auringonvalon energiasta muunnetaan ohittamaan tavanomaisen hiilidioksidin imeytymis- ja hapen vapautumismekanismin.

Tämä tarkoittaa, että meren autotrofien osuus hiilidioksidin ottoprosessissa oli aiemmin huomattavasti yliarvioitu.

Kuten Carnegie Institutionin maailmanekologian osaston jäsen Joe Bury, uusi löytö muuttaa perusteellisesti käsityksemme siitä, kuinka aurinkoenergiaa käsitellään meren mikrobisoluissa. Hänen mukaansa tutkijat eivät ole vielä löytäneet uuden prosessin mekanismia, mutta jo nyt sen olemassaolo pakottaa meidät tarkastelemaan eri tavalla nykyaikaisia ​​arvioita hiilidioksidin fotosynteettisen absorption laajuudesta maailman vesissä.