Handlijnkunde 

Kenmerken en verdeling van het leven in de zeeën en oceanen. Hoe diep strekt de zone van fotosynthese zich uit in de oceanen. Efficiëntie van fotosynthese in terrestrische en mariene ecosystemen Leven in de diepzee

De oceanen bedekken meer dan 70% van het aardoppervlak. Het bevat ongeveer 1,35 miljard kubieke kilometer water, dat is ongeveer 97% van al het water op aarde. De oceaan ondersteunt al het leven op de planeet en maakt het ook blauw als je het vanuit de ruimte bekijkt. De aarde is de enige planeet in ons zonnestelsel waarvan bekend is dat deze vloeibaar water bevat.

Hoewel de oceaan één aaneengesloten watermassa is, hebben oceanografen hem in vier hoofdgebieden verdeeld: de Stille Oceaan, de Atlantische Oceaan, de Indische Oceaan en de Noordpool. De Atlantische, Indische en Stille Oceaan vormen samen het ijskoude water rond Antarctica. Sommige experts identificeren dit gebied als de vijfde oceaan, meestal het zuiden genoemd.

Om het leven van de oceanen te begrijpen, moet je eerst de definitie ervan kennen. De uitdrukking "zeeleven" omvat alle organismen die in zout water leven, waaronder een grote verscheidenheid aan planten, dieren en micro-organismen zoals bacteriën en.

Er is een enorme verscheidenheid aan mariene soorten die variëren van kleine eencellige organismen tot gigantische blauwe vinvissen. Terwijl wetenschappers nieuwe soorten ontdekken, meer leren over de genetische samenstelling van organismen en fossiele exemplaren bestuderen, beslissen ze hoe ze de flora en fauna van de oceaan moeten groeperen. Het volgende is een lijst van belangrijke phyla of taxonomische groepen levende organismen in de oceanen:

  • (Annelida);
  • (geleedpotigen);
  • (Chordata);
  • (netelroos);
  • Ctenoforen ( Ctenophora);
  • (Echinodermata);
  • (weekdieren)
  • (Porifera).

Er zijn ook verschillende soorten zeeplanten. De meest voorkomende zijn: chlorophyta, of groene algen, en Rhodophyta, of rode algen.

Aanpassingen in het leven in zee

Vanuit het oogpunt van een landdier zoals wij, kan de oceaan een harde omgeving zijn. Het leven in zee is echter aangepast aan het leven in de oceaan. Kenmerken waardoor organismen in het mariene milieu kunnen gedijen, zijn onder meer het vermogen om de zoutinname te reguleren, zuurstofproducerende organen (zoals kieuwen van vissen), bestand te zijn tegen verhoogde waterdruk en zich aan te passen aan gebrek aan licht. Dieren en planten die in het intergetijdengebied leven, hebben te maken met extreme temperaturen, zonlicht, wind en golven.

Er zijn honderdduizenden soorten zeeleven, van klein zoöplankton tot gigantische walvissen. De classificatie van mariene organismen is zeer variabel. Elk is aangepast aan zijn specifieke habitat. Alle oceanische organismen worden gedwongen om te interageren met verschillende factoren die geen probleem zijn voor het leven op het land:

  • Het reguleren van de zoutinname;
  • zuurstof verkrijgen;
  • Aanpassing aan waterdruk;
  • Golven en veranderingen in watertemperatuur;
  • Genoeg licht krijgen.

Hieronder bekijken we enkele manieren waarop het leven in zee overleeft in deze omgeving, die heel anders is dan de onze.

Zoutregeling

Vissen kunnen zout water drinken en overtollig zout afscheiden via hun kieuwen. Zeevogels drinken ook zeewater en overtollig zout wordt via "zoutklieren" in de neusholte uitgestoten en vervolgens door de vogel uitgeschud. Walvissen drinken geen zout water, maar halen het nodige vocht uit hun organismen, waarmee ze zich voeden.

Zuurstof

Vissen en andere organismen die onder water leven, kunnen via hun kieuwen of via hun huid zuurstof uit het water halen.

Zeezoogdieren worden gedwongen naar de oppervlakte te komen om te ademen. Daarom hebben walvissen ademgaten boven op hun hoofd waardoor ze lucht uit de atmosfeer kunnen inademen, waardoor het grootste deel van hun lichaam onder water blijft.

Walvissen kunnen een uur of langer onder water blijven zonder te ademen, omdat ze hun longen zeer efficiënt gebruiken, waarbij ze bij elke ademhaling tot 90% van hun longen vullen, en ook ongewoon grote hoeveelheden zuurstof in hun bloed en spieren opslaan tijdens het duiken.

Temperatuur

Veel oceaandieren zijn koelbloedig (ectotherm) en hun interne lichaamstemperatuur is hetzelfde als hun omgeving. Een uitzondering zijn warmbloedige (endotherme) zeezoogdieren, die een constante lichaamstemperatuur moeten handhaven, ongeacht de watertemperatuur. Ze hebben een onderhuidse isolerende laag bestaande uit vet en bindweefsel. Door deze laag onderhuids vet kunnen ze hun interne lichaamstemperatuur ongeveer gelijk houden aan die van hun landgenoten, zelfs in de koude oceaan. De isolerende laag van de Groenlandse walvis kan meer dan 50 cm dik zijn.

waterdruk

In de oceanen neemt de waterdruk elke 10 meter met 15 pond per vierkante inch toe. Terwijl sommige zeedieren zelden de diepte van het water veranderen, reizen verzwemmende dieren zoals walvissen, zeeschildpadden en zeehonden in enkele dagen van ondiep water naar diep water. Hoe gaan ze om met druk?

Er wordt aangenomen dat de potvis meer dan 2,5 km onder het oceaanoppervlak kan duiken. Een van de aanpassingen is dat de longen en de borstkas worden samengedrukt bij het duiken naar grote diepten.

De lederschildpad kan tot meer dan 900 meter diep duiken. Opvouwbare longen en een flexibele schaal helpen ze om hoge waterdruk te weerstaan.

wind en golven

Intertidale dieren hoeven zich niet aan te passen aan hoge waterdruk, maar moeten bestand zijn tegen sterke wind- en golfdruk. Veel ongewervelde dieren en planten in dit gebied kunnen zich vastklampen aan rotsen of andere substraten en hebben ook harde beschermende schelpen.

Hoewel grote pelagische soorten zoals walvissen en haaien niet worden aangetast door de storm, kan hun prooi worden verplaatst. Walvissen jagen bijvoorbeeld op roeipootkreeftjes, die bij sterke wind en golven over verschillende afgelegen gebieden kunnen worden verspreid.

zonlicht

Lichtvragende organismen, zoals tropische koraalriffen en verwante algen, komen voor in ondiep, helder water dat zonlicht gemakkelijk doorlaat.

Omdat het zicht onder water en het lichtniveau kunnen veranderen, zijn walvissen niet afhankelijk van het zicht om voedsel te vinden. In plaats daarvan lokaliseren ze prooien met behulp van echolocatie en gehoor.

In de diepten van de afgrond van de oceaan hebben sommige vissen hun ogen of pigment verloren omdat ze gewoon niet nodig zijn. Andere organismen zijn bioluminescent en gebruiken lichtgevende of hun eigen lichtproducerende organen om prooien aan te trekken.

Verdeling van het leven in de zeeën en oceanen

Van de kustlijn tot de diepste zeebodem, de oceaan wemelt van het leven. Honderdduizenden mariene soorten variëren van microscopisch kleine algen tot de blauwe vinvis die ooit op aarde heeft geleefd.

De oceaan heeft vijf belangrijke levenszones, elk met unieke aanpassingen van organismen aan hun specifieke mariene omgeving.

Eufotische zone

De eufotische zone is de zonovergoten toplaag van de oceaan, tot ongeveer 200 meter diep. De eufotische zone is ook bekend als de fotische zone en kan zowel in meren met zeeën als in de oceaan voorkomen.

Zonlicht in de fotische zone laat het proces van fotosynthese plaatsvinden. is het proces waarbij sommige organismen zonne-energie en koolstofdioxide uit de atmosfeer omzetten in voedingsstoffen (eiwitten, vetten, koolhydraten, enz.) en zuurstof. In de oceaan wordt fotosynthese uitgevoerd door planten en algen. Zeewier lijkt op landplanten: ze hebben wortels, stengels en bladeren.

Fytoplankton - microscopisch kleine organismen die planten, algen en bacteriën bevatten, bewonen ook de eufotische zone. Miljarden micro-organismen vormen enorme groene of blauwe vlekken in de oceaan, die de basis vormen van de oceanen en zeeën. Door fotosynthese is fytoplankton verantwoordelijk voor het produceren van bijna de helft van de zuurstof die vrijkomt in de atmosfeer van de aarde. Kleine dieren zoals krill (een soort garnaal), vissen en micro-organismen die zoöplankton worden genoemd, voeden zich allemaal met fytoplankton. Deze dieren worden op hun beurt opgegeten door walvissen, grote vissen, zeevogels en mensen.

mesopelagische zone

De volgende zone, die zich uitstrekt tot een diepte van ongeveer 1000 meter, wordt de mesopelagische zone genoemd. Deze zone wordt ook wel de schemerzone genoemd, omdat het licht erbinnen erg zwak is. Het gebrek aan zonlicht betekent dat de mesopelagische zone bijna verstoken is van planten, maar grote vissen en walvissen duiken daar om te jagen. De vissen in deze zone zijn klein en lichtgevend.

bathypelagische zone

Soms duiken dieren uit de mesopelagische zone (zoals potvissen en inktvissen) in de bathypelagische zone, die een diepte bereikt van ongeveer 4000 meter. De bathypelagische zone wordt ook wel de middernachtzone genoemd omdat het licht deze niet bereikt.

Dieren die in de bathypelagische zone leven, zijn klein, maar ze hebben vaak enorme monden, scherpe tanden en uitzettende magen waardoor ze voedsel kunnen eten dat in hun mond valt. Het meeste van dit voedsel is afkomstig van de overblijfselen van planten en dieren die afstammen van de bovenste pelagische zones. Veel bathypelagische dieren hebben geen ogen omdat ze in het donker niet nodig zijn. Omdat de druk zo hoog is, is het moeilijk om voedingsstoffen te vinden. Vissen in de bathypelagische zone bewegen langzaam en hebben sterke kieuwen om zuurstof uit het water te halen.

abyssopelagische zone

Het water op de bodem van de oceaan, in de abyssopelagische zone, is erg zout en koud (2 graden Celsius of 35 graden Fahrenheit). Op diepten tot 6.000 meter is de druk erg sterk - 11.000 pond per vierkante inch. Dit maakt het leven voor de meeste dieren onmogelijk. De fauna van deze zone heeft, om het hoofd te bieden aan de barre omstandigheden van het ecosysteem, bizarre adaptieve kenmerken ontwikkeld.

Veel dieren in deze zone, waaronder inktvissen en vissen, zijn bioluminescent, wat betekent dat ze licht produceren door chemische reacties in hun lichaam. De zeeduivel heeft bijvoorbeeld een helder uitsteeksel voor zijn enorme mond met tanden. Wanneer het licht kleine vissen lokt, klapt de visser eenvoudig met zijn kaken om zijn prooi op te eten.

Ultraabyssal

De diepste zone van de oceaan, gevonden in breuken en canyons, wordt de ultra-afgrond genoemd. Er leven hier maar weinig organismen, zoals isopoden, een soort schaaldier verwant aan krabben en garnalen.

Zoals sponzen en zeekomkommers gedijen goed in de abyssopelagische en ultraabyssale zones. Zoals veel zeesterren en kwallen, zijn deze dieren bijna volledig afhankelijk van de bezinkende overblijfselen van dode planten en dieren die zeeafval worden genoemd.

Niet alle bodembewoners zijn echter afhankelijk van marien afval. In 1977 ontdekten oceanografen een gemeenschap van wezens op de oceaanbodem die zich voedden met bacteriën rond openingen die hydrothermale ventilatieopeningen worden genoemd. Deze ventilatieopeningen voeren heet water verrijkt met mineralen af ​​uit de ingewanden van de aarde. Mineralen voeden unieke bacteriën, die op hun beurt dieren voeden zoals krabben, schaaldieren en kokerwormen.

Bedreigingen voor het leven in zee

Ondanks het relatief kleine begrip van de oceaan en zijn bewoners, heeft menselijke activiteit enorme schade aangericht aan dit kwetsbare ecosysteem. We zien constant op televisie en in de kranten dat een andere mariene soort in gevaar is gekomen. Het probleem lijkt misschien deprimerend, maar er is hoop en we kunnen veel dingen doen om de oceaan te redden.

De onderstaande bedreigingen staan ​​niet in een bepaalde volgorde, omdat ze in sommige regio's relevanter zijn dan in andere en sommige oceaanbewoners worden geconfronteerd met meerdere bedreigingen:

  • oceaanverzuring- als u ooit een aquarium heeft gehad, weet u dat de juiste pH van het water een belangrijk onderdeel is van het gezond houden van uw vissen.
  • Verandering van het klimaat- We horen constant over het broeikaseffect, en met goede reden - het heeft een negatief effect op zowel het mariene als het landleven.
  • Overbevissing is een wereldwijd probleem dat veel belangrijke commerciële vissoorten heeft uitgeput.
  • Stroperij en illegale handel- ondanks wetten die zijn aangenomen om het zeeleven te beschermen, gaat de illegale visserij tot op de dag van vandaag door.
  • Netten - Mariene soorten, van kleine ongewervelde dieren tot grote walvissen, kunnen verstrikt raken en sterven in achtergelaten visnetten.
  • Afval en vervuiling- verschillende dieren kunnen verstrikt raken in afval, maar ook in netten, en olielozingen veroorzaken grote schade aan het meeste zeeleven.
  • Verlies van leefomgeving- Naarmate de wereldbevolking toeneemt, neemt de antropogene druk toe op kustlijnen, wetlands, kelpbossen, mangroven, stranden, rotskusten en koraalriffen waar duizenden soorten leven.
  • Invasieve soorten - soorten die in een nieuw ecosysteem worden geïntroduceerd, kunnen de inheemse bewoners ernstige schade toebrengen, omdat ze door het gebrek aan natuurlijke roofdieren een bevolkingsexplosie kunnen ervaren.
  • Zeeschepen - Schepen kunnen dodelijke verwondingen toebrengen aan grote zeezoogdieren, maar ook veel lawaai maken, invasieve soorten vervoeren, koraalriffen vernietigen met ankers, chemicaliën vrijgeven in de oceaan en de atmosfeer.
  • Oceaangeluid - er zijn veel natuurlijke geluiden in de oceaan, die een integraal onderdeel zijn van dit ecosysteem, maar kunstmatige geluiden kunnen het ritme van het leven voor veel zeeleven verstoren.

Het principe van de zuurstof- en radiokoolstofmethode voor het bepalen van de primaire productie (fotosynthesesnelheid). Taken voor de definitie, vernietiging, bruto en netto primaire productie.

Wat zijn de noodzakelijke voorwaarden op de planeet Aarde voor de vorming van de ozonlaag. Welke UV-bereiken blokkeert het ozonscherm.

Welke vormen van ecologische relaties hebben een negatief effect op soorten.

Amensalisme - de ene populatie heeft een negatieve invloed op de andere, maar ervaart zelf geen negatieve of positieve invloed. Een typisch voorbeeld zijn de hoge kruinen van bomen, die de groei van onvolgroeide planten en mossen remmen door de gedeeltelijke blokkering van de toegang tot zonlicht.

Allelopathie is een vorm van antibiose waarbij organismen een wederzijds schadelijk effect op elkaar hebben vanwege hun vitale factoren (bijvoorbeeld uitscheiding van stoffen). Het wordt voornamelijk gevonden in planten, mossen, schimmels. Tegelijkertijd is de schadelijke invloed van het ene organisme op het andere niet nodig voor zijn levensactiviteit en komt het hem ook niet ten goede.

Competitie is een vorm van antibiose waarbij twee soorten organismen inherent biologische vijanden zijn (meestal vanwege een gemeenschappelijke voedselvoorziening of beperkte reproductiemogelijkheden). Bijvoorbeeld tussen roofdieren van dezelfde soort en dezelfde populatie of verschillende soorten die zich voeden met hetzelfde voedsel en in hetzelfde territorium leven. In dit geval komt schade aan het ene organisme ten goede aan het andere en vice versa.

Ozon wordt gevormd wanneer ultraviolette zonnestraling zuurstofmoleculen bombardeert (O2 -> O3).

De vorming van ozon uit gewone diatomische zuurstof vereist vrij veel energie - bijna 150 kJ per mol.

Het is bekend dat het grootste deel van de natuurlijke ozon is geconcentreerd in de stratosfeer op een hoogte van 15 tot 50 km boven het aardoppervlak.

Fotolyse van moleculaire zuurstof vindt plaats in de stratosfeer onder invloed van ultraviolette straling met een golflengte van 175-200 nm en tot 242 nm.



Ozonvormingsreacties:

О2 + hν → 2О.

O2 + O → O3.

Radiokoolstofmodificatie wordt teruggebracht tot het volgende. De koolstofisotoop 14C wordt in het watermonster ingebracht in de vorm van natriumcarbonaat of bicarbonaat met bekende radioactiviteit. Na enige blootstelling van de flessen wordt het water eruit gefilterd door een membraanfilter en wordt de radioactiviteit van planktoncellen op het filter bepaald.

De zuurstofmethode voor het bepalen van de primaire productie van waterlichamen (kolfmethode) is gebaseerd op het bepalen van de intensiteit van fotosynthese van planktonalgen in kolven die in een reservoir op verschillende diepten zijn geïnstalleerd, evenals in natuurlijke omstandigheden - door het verschil in de inhoud van zuurstof opgelost in water aan het einde van de dag en aan het einde van de nacht.

Taken voor de definitie, vernietiging, bruto en netto primaire productie.??????

De eufotische zone is de bovenste laag van de oceaan, waarvan de verlichting voldoende is om het proces van fotosynthese te laten verlopen. De ondergrens van de fotische zone passeert op een diepte die 1% van het licht van het oppervlak bereikt. Het is in de fotische zone dat fytoplankton leeft, evenals radiolariërs, planten groeien en de meeste waterdieren leven. Hoe dichter bij de polen van de aarde, hoe kleiner de fotozone. Dus op de evenaar, waar de zonnestralen bijna verticaal vallen, is de diepte van de zone maximaal 250 m, terwijl deze in Bely niet groter is dan 25 m.

De efficiëntie van fotosynthese hangt af van veel interne en externe omstandigheden. Voor individuele bladeren die onder speciale omstandigheden zijn geplaatst, kan de efficiëntie van fotosynthese 20% bereiken. De primaire synthetische processen die plaatsvinden in het blad, of liever in de chloroplasten, en het uiteindelijke gewas worden echter gescheiden door een reeks fysiologische processen waarbij een aanzienlijk deel van de opgehoopte energie verloren gaat. Bovendien wordt de efficiëntie van assimilatie van lichtenergie voortdurend beperkt door de reeds genoemde omgevingsfactoren. Vanwege deze beperkingen, zelfs in de meest perfecte variëteiten van landbouwgewassen onder optimale groeiomstandigheden, is de efficiëntie van fotosynthese niet hoger dan 6-7%.

Les 2

Analyse van toetswerk en beoordeling (5-7 minuten).

Mondelinge herhaling en computertesten (13 min).

Landbiomassa

De biomassa van de biosfeer is ongeveer 0,01% van de massa van de inerte materie van de biosfeer, en ongeveer 99% van de biomassa is voor rekening van planten, en ongeveer 1% van consumenten en decomposers. Planten domineren op de continenten (99,2%), dieren domineren in de oceaan (93,7%)

De biomassa van land is veel groter dan de biomassa van de wereldzeeën, het is bijna 99,9%. Dit komt door de langere levensverwachting en de massa aan producenten op het aardoppervlak. In landplanten bereikt het gebruik van zonne-energie voor fotosynthese 0,1%, terwijl dit in de oceaan slechts 0,04% is.

De biomassa van verschillende delen van het aardoppervlak hangt af van de klimatologische omstandigheden - temperatuur, hoeveelheid neerslag. De barre klimatologische omstandigheden van de toendra - lage temperaturen, permafrost, korte koude zomers hebben bijzondere plantengemeenschappen gevormd met een kleine biomassa. De vegetatie van de toendra wordt vertegenwoordigd door korstmossen, mossen, kruipende dwergbomen, kruidachtige vegetatie die dergelijke extreme omstandigheden kan weerstaan. De biomassa van de taiga, vervolgens gemengde en loofbossen neemt geleidelijk toe. De steppezone wordt vervangen door subtropische en tropische vegetatie, waar de leefomstandigheden het gunstigst zijn, de biomassa maximaal is.

In de bovenste laag van de bodem, de gunstigste water-, temperatuur- en gascondities voor het leven. Vegetatiebedekking levert organisch materiaal aan alle bodembewoners - dieren (gewervelde en ongewervelde dieren), schimmels en een enorme hoeveelheid bacteriën. Bacteriën en schimmels zijn ontbinders, ze spelen een belangrijke rol in de circulatie van stoffen in de biosfeer, mineraliserend organische stoffen. "De grote doodgravers van de natuur" - zo noemde L. Pasteur de bacteriën.

Biomassa van de oceanen

hydrosfeer De "waterschelp" wordt gevormd door de Wereldoceaan, die ongeveer 71% van het aardoppervlak beslaat, en landwaterlichamen - rivieren, meren - ongeveer 5%. Veel water wordt gevonden in grondwater en gletsjers. Door de hoge dichtheid van water kunnen levende organismen normaal gesproken niet alleen op de bodem voorkomen, maar ook in de waterkolom en op het oppervlak. Daarom is de hydrosfeer over zijn hele dikte bevolkt, levende organismen zijn vertegenwoordigd benthos, plankton en nekton.

benthische organismen(van het Griekse benthos - diepte) leiden een benthische levensstijl, leven op de grond en in de grond. Fytobenthos wordt gevormd door verschillende planten - groene, bruine, rode algen, die op verschillende diepten groeien: groen op een ondiepe diepte, dan bruin, dieper - rode algen die voorkomen op een diepte tot 200 m. Zoobenthos wordt vertegenwoordigd door dieren - weekdieren, wormen, geleedpotigen, enz. Velen hebben zich aangepast aan het leven, zelfs op een diepte van meer dan 11 km.

planktonische organismen(van Grieks planktos - zwerven) - bewoners van de waterkolom, ze kunnen niet onafhankelijk over lange afstanden bewegen, ze worden vertegenwoordigd door fytoplankton en zoöplankton. Fytoplankton omvat eencellige algen, cyanobacteriën, die worden aangetroffen in zeewater tot een diepte van 100 m en de belangrijkste producent van organisch materiaal zijn - ze hebben een ongewoon hoge reproductiesnelheid. Zooplankton zijn mariene protozoa, coelenteraten, kleine schaaldieren. Deze organismen worden gekenmerkt door verticale dagelijkse migraties, ze vormen de belangrijkste voedselbasis voor grote dieren - vissen, baleinwalvissen.

Nektonische organismen(van het Grieks nektos - drijvend) - bewoners van het aquatisch milieu, in staat om actief in de waterkolom te bewegen en lange afstanden te overbruggen. Dit zijn vissen, inktvissen, walvisachtigen, vinpotigen en andere dieren.

Schriftelijk werk met kaarten:

1. Vergelijk de biomassa van producenten en consumenten op het land en in de oceaan.

2. Hoe wordt biomassa in de oceanen gedistribueerd?

3. Beschrijf de landbiomassa.

4. Definieer de termen of breid de concepten uit: nekton; fytoplankton; zoöplankton; fytobenthos; zoöbenthos; het percentage van de biomassa van de aarde uit de massa van de inerte materie van de biosfeer; het percentage plantaardige biomassa van de totale biomassa van terrestrische organismen; percentage plantaardige biomassa van de totale aquatische biomassa.

Bordkaart:

1. Wat is het percentage van de biomassa van de aarde uit de massa van de inerte materie van de biosfeer?

2. Welk percentage van de biomassa van de aarde bestaat uit planten?

3. Welk percentage van de totale biomassa van terrestrische organismen is plantaardige biomassa?

4. Welk percentage van de totale biomassa van aquatische organismen is plantaardige biomassa?

5. Hoeveel procent van de zonne-energie wordt gebruikt voor fotosynthese op het land?

6. Hoeveel % van de zonne-energie wordt gebruikt voor fotosynthese in de oceaan?

7. Wat zijn de namen van de organismen die de waterkolom bewonen en door zeestromingen worden meegevoerd?

8. Wat zijn de namen van de organismen die de bodem van de oceaan bewonen?

9. Wat zijn de namen van organismen die actief in de waterkolom bewegen?

Test:

Test 1. De biomassa van de biosfeer uit de massa van de inerte materie van de biosfeer is:

Test 2. Het aandeel planten uit de biomassa van de aarde is goed voor:

Test 3. Biomassa van planten op het land vergeleken met biomassa van terrestrische heterotrofen:

2. Is 60%.

3. Is 50%.

Test 4. Biomassa van planten in de oceaan vergeleken met de biomassa van aquatische heterotrofen:

1. Overheerst en maakt 99,2% uit.

2. Is 60%.

3. Is 50%.

4. Minder biomassa van heterotrofen en is 6,3%.

Test 5. Het gebruik van zonne-energie voor fotosynthese op landgemiddelden:

Test 6. Het gebruik van zonne-energie voor fotosynthese in de oceaan gemiddelden:

Test 7. Oceaanbenthos wordt vertegenwoordigd door:

Test 8. Ocean Nekton wordt vertegenwoordigd door:

1. Dieren die actief in de waterkolom bewegen.

2. Organismen die de waterkolom bewonen en worden gedragen door zeestromingen.

3. Organismen die op de grond en in de grond leven.

4. Organismen die op de oppervlaktelaag van water leven.

Test 9. Oceaanplankton wordt vertegenwoordigd door:

1. Dieren die actief in de waterkolom bewegen.

2. Organismen die de waterkolom bewonen en worden gedragen door zeestromingen.

3. Organismen die op de grond en in de grond leven.

4. Organismen die op de oppervlaktelaag van water leven.

Test 10. Vanaf het oppervlak tot diep in de algen groeien in de volgende volgorde:

1. Ondiep bruin, dieper groen, dieper rood tot -200 m.

2. Ondiep rood, dieper bruin, dieper groen tot - 200 m.

3. Ondiep groen, dieper rood, dieper bruin tot - 200 m.

4. Ondiep groen, dieper bruin, dieper rood - tot 200 m.

Het leven in de oceaan wordt vertegenwoordigd door een grote verscheidenheid aan organismen - van microscopisch kleine eencellige algen en kleine dieren tot walvissen van meer dan 30 m lang en groter dan enig ander dier dat ooit op het land heeft geleefd, inclusief de grootste dinosaurussen. Levende organismen bewonen de oceaan van het oppervlak tot de grootste diepten. Maar van plantaardige organismen zijn alleen bacteriën en enkele lagere schimmels overal in de oceaan te vinden. De overige plantenorganismen bewonen alleen de bovenste verlichte laag van de oceaan (voornamelijk tot een diepte van ongeveer 50-100 m), waar fotosynthese kan plaatsvinden. Fotosynthetische planten zorgen voor primaire productie, waardoor de rest van de populatie van de oceaan bestaat.

In de wereldoceaan leven ongeveer 10 duizend soorten planten. Het fytoplankton wordt gedomineerd door diatomeeën, peridynes en coccolithoforen van flagellaten. Bodemplanten omvatten voornamelijk diatomeeën, groene, bruine en rode algen, evenals verschillende soorten kruidachtige bloeiende planten (bijvoorbeeld zoster).

De fauna van de oceaan is nog diverser. Vertegenwoordigers van bijna alle klassen van moderne vrijlevende dieren leven in de oceaan, en veel klassen zijn alleen bekend in de oceaan. Sommigen van hen, zoals de coelacanth-vis met lobvin, zijn levende fossielen waarvan de voorouders hier meer dan 300 miljoen jaar geleden floreerden; anderen zijn meer recentelijk verschenen. De fauna omvat meer dan 160 duizend soorten: ongeveer 15 duizend protozoa (voornamelijk radiolariërs, foraminiferen, ciliaten), 5000 sponzen, ongeveer 9 duizend coelenteraten, meer dan 7 duizend verschillende wormen, 80 duizend weekdieren, meer dan 20 duizend schaaldieren, 6 duizend stekelhuidigen en minder talrijke vertegenwoordigers van een aantal andere groepen ongewervelde dieren (bryozoën, brachiopoden, pogonoforen, manteldieren en enkele anderen), ongeveer 16 duizend vissen. Van de gewervelde dieren in de oceaan leven naast vissen, schildpadden en slangen (ongeveer 50 soorten) en meer dan 100 soorten zoogdieren, voornamelijk walvisachtigen en vinpotigen. Het leven van sommige vogels (pinguïns, albatrossen, meeuwen, enz. - ongeveer 240 soorten) is voortdurend verbonden met de oceaan.

De grootste soortendiversiteit van dieren is kenmerkend voor tropische gebieden. De bodemfauna is vooral divers op ondiepe koraalriffen. Naarmate de diepte toeneemt, neemt de diversiteit van het leven in de oceaan af. Op de grootste diepten (meer dan 9000-10000 m) alleen bewoond door bacteriën en enkele tientallen soorten ongewervelde dieren.

De samenstelling van levende organismen omvat ten minste 60 chemische elementen, waarvan de belangrijkste (biogene elementen) C, O, H, N, S, P, K, Fe, Ca en enkele andere zijn. Levende organismen hebben zich aangepast aan het leven onder extreme omstandigheden. Bacteriën worden zelfs aangetroffen in hydrothermische oceanen bij T = 200-250 o C. In de diepste depressies hebben mariene organismen zich aangepast om onder enorme druk te leven.

De bewoners van het land waren echter ver vooruit in termen van soortendiversiteit van de bewoners van de oceaan, en vooral dankzij insecten, vogels en zoogdieren. Over het algemeen het aantal soorten organismen op het land is minstens een orde van grootte groter dan in de oceaan: één tot twee miljoen soorten op het land versus enkele honderdduizenden soorten in de oceaan. Dit komt door de grote verscheidenheid aan habitats en ecologische omstandigheden op het land. Maar tegelijkertijd wordt in de zee opgemerkt een veel grotere verscheidenheid aan levensvormen van planten en dieren. De twee belangrijkste groepen zeeplanten - bruine en rode algen - komen helemaal niet voor in zoet water. Uitsluitend marien zijn stekelhuidigen, chaetognaths en chaetognaths, evenals lagere akkoorden. Mosselen en oesters leven in grote aantallen in de oceaan, die hun voedsel zoeken door organische deeltjes uit het water te filteren, en vele andere mariene organismen voeden zich met het afval van de zeebodem. Voor elke soort landworm zijn er honderden soorten zeewormen die zich voeden met bodemsedimenten.

Mariene organismen die in verschillende omgevingsomstandigheden leven, op verschillende manieren en met verschillende gewoonten voeden, kunnen een grote verscheidenheid aan levensstijlen leiden. Individuen van sommige soorten leven slechts op één plaats en gedragen zich hun hele leven hetzelfde. Dit is typerend voor de meeste fytoplanktonsoorten. Veel soorten zeedieren veranderen systematisch hun levensstijl gedurende hun levenscyclus. Ze doorlopen het larvale stadium en worden volwassen, ze schakelen over op een nekton-levensstijl of leiden een levensstijl die kenmerkend is voor bentische organismen. Andere soorten zijn zittend of gaan misschien helemaal niet door het larvale stadium. Bovendien leiden volwassenen van vele soorten van tijd tot tijd een andere levensstijl. Kreeften kunnen bijvoorbeeld langs de zeebodem kruipen of er korte afstanden boven zwemmen. Veel krabben verlaten hun veilige holen voor korte foerageertochten, waarbij ze kruipen of zwemmen. Volwassenen van de meeste vissoorten behoren tot puur nektonische organismen, maar onder hen zijn er veel soorten die in de buurt van de bodem leven. Vissen zoals kabeljauw of bot zwemmen bijvoorbeeld dicht bij de bodem of liggen er meestal op. Deze vissen worden bodemvissen genoemd, hoewel ze zich alleen voeden met het oppervlak van bodemsedimenten.

Met alle diversiteit aan mariene organismen, worden ze allemaal gekenmerkt door groei en reproductie als integrale eigenschappen van levende wezens. In de loop daarvan worden alle delen van een levend organisme bijgewerkt, gewijzigd of ontwikkeld. Om deze activiteit te behouden, moeten chemische verbindingen worden gesynthetiseerd, dat wil zeggen, opnieuw gemaakt van kleinere en eenvoudigere componenten. Dus, biochemische synthese is het meest essentiële teken van leven.

Biochemische synthese wordt uitgevoerd door een aantal verschillende processen. Omdat er gewerkt wordt, heeft elk proces een energiebron nodig. Dit is voornamelijk het proces van fotosynthese, waarbij bijna alle organische verbindingen die aanwezig zijn in levende wezens worden gecreëerd door de energie van zonlicht.

Het proces van fotosynthese kan worden beschreven door de volgende vereenvoudigde vergelijking:

CO 2 + H 2 O + Kinetische energie van zonlicht \u003d Suiker + Zuurstof of Kooldioxide + Water + Zonlicht \u003d Suiker + Zuurstof

Om de basisprincipes van het bestaan ​​van leven in de zee te begrijpen, is het noodzakelijk om de volgende vier kenmerken van fotosynthese te kennen:

    slechts enkele mariene organismen zijn in staat tot fotosynthese; ze omvatten planten (algen, grassen, diatomeeën, coccolithoforen) en sommige flagellaten;

    grondstoffen voor fotosynthese zijn eenvoudige anorganische verbindingen (water en koolstofdioxide);

    fotosynthese produceert zuurstof;

    energie in chemische vorm wordt opgeslagen in het suikermolecuul.

De potentiële energie die is opgeslagen in suikermoleculen wordt door zowel planten als dieren gebruikt om de belangrijkste levensfuncties uit te voeren.

Zo kan zonne-energie, aanvankelijk opgenomen door een groene plant en opgeslagen in suikermoleculen, vervolgens worden gebruikt door de plant zelf of door een dier dat dit suikermolecuul als onderdeel van voedsel consumeert. Bijgevolg is al het leven op de planeet, inclusief het leven in de oceaan, afhankelijk van de stroom van zonne-energie, die door de biosfeer wordt vastgehouden door de fotosynthetische activiteit van groene planten en in chemische vorm wordt getransporteerd als onderdeel van voedsel van het ene organisme naar het andere .

De belangrijkste bouwstenen van levende materie zijn koolstof-, waterstof- en zuurstofatomen. IJzer, koper, kobalt en vele andere elementen zijn in kleine hoeveelheden nodig. Niet-levende, delen van mariene organismen, bestaan ​​uit verbindingen van silicium, calcium, strontium en fosfor. Het in stand houden van het leven in de oceaan wordt dus geassocieerd met de continue consumptie van materie. Planten krijgen de benodigde stoffen direct uit zeewater en dierlijke organismen krijgen daarnaast een deel van de stoffen in de samenstelling van voedsel.

Afhankelijk van de gebruikte energiebronnen, worden mariene organismen onderverdeeld in twee hoofdtypen: autotrofen (autotrofen) en heterotrofen (heterotrofen).

autotrofen, of "zelfcreërende" organismen creëren organische verbindingen uit de anorganische componenten van zeewater en voeren fotosynthese uit met behulp van de energie van zonlicht. Er zijn echter ook autotrofe organismen met andere voedingswijzen bekend. Micro-organismen die waterstofsulfide (H2S) en koolstofdioxide (CO2) synthetiseren, halen bijvoorbeeld geen energie uit de stroom van zonnestraling, maar uit sommige verbindingen, bijvoorbeeld waterstofsulfide. In plaats van waterstofsulfide kunnen stikstof (N 2) en sulfaat (SO 4) voor hetzelfde doel worden gebruikt. Dit type autotroof wordt genoemd chemo m rofam jij .

heterotrofen ("zij die anderen eten") zijn afhankelijk van de organismen die ze als voedsel gebruiken. Om te leven, moeten ze levende of dode weefsels van andere organismen consumeren. De organische stof van hun voedsel zorgt voor de levering van alle chemische energie die nodig is voor onafhankelijke biochemische synthese, en de stoffen die nodig zijn voor het leven.

Elk marien organisme staat in wisselwerking met andere organismen en met het water zelf, zijn fysische en chemische eigenschappen. Dit systeem van interacties vormt mariene ecosysteem . Het belangrijkste kenmerk van het mariene ecosysteem is de overdracht van energie en materie; in feite is het een soort "machine" voor de productie van organisch materiaal.

Zonne-energie wordt door planten opgenomen en van hen overgedragen aan dieren en bacteriën in de vorm van potentiële energie. belangrijkste voedselketen . Deze consumentengroepen wisselen koolstofdioxide, minerale voedingsstoffen en zuurstof uit met planten. Zo is de stroom van organische stoffen gesloten en conservatief; tussen de levende componenten van het systeem circuleren dezelfde stoffen in de voorwaartse en achterwaartse richtingen, die rechtstreeks dit systeem binnenkomen of worden aangevuld door de oceaan. Uiteindelijk wordt alle binnenkomende energie gedissipeerd in de vorm van warmte als gevolg van mechanische en chemische processen die plaatsvinden in de biosfeer.

Tabel 9 beschrijft de componenten van het ecosysteem; het somt de meest elementaire voedingsstoffen op die door planten worden gebruikt, en de biologische component van een ecosysteem omvat zowel levende als dode materie. De laatste valt geleidelijk uiteen in biogene deeltjes als gevolg van bacteriële afbraak.

biogene resten vormen ongeveer de helft van de totale substantie van het mariene deel van de biosfeer. Gesuspendeerd in water, begraven in bodemsedimenten en klevend aan alle uitstekende oppervlakken, bevatten ze een enorme voorraad voedsel. Sommige pelagische dieren voeden zich uitsluitend met dood organisch materiaal en voor veel andere bewoners vormt het soms een belangrijk onderdeel van het dieet naast levend plankton. De belangrijkste gebruikers van organisch afval zijn echter bodemorganismen.

Het aantal organismen dat in de zee leeft, varieert in ruimte en tijd. De blauwe tropische wateren van de open delen van de oceanen bevatten beduidend minder plankton en nekton dan de groenachtige wateren van de kusten. De totale massa van alle levende mariene individuen (micro-organismen, planten en dieren) per oppervlakte-eenheid of volume van hun leefgebied is biomassa. Het wordt meestal uitgedrukt in natte of droge stof (g/m 2 , kg/ha, g/m 3). Plantaardige biomassa wordt fytomassa genoemd, dierlijke biomassa wordt zoomass genoemd.

De hoofdrol in de processen van nieuwe vorming van organisch materiaal in waterlichamen is weggelegd voor chlorofylbevattende organismen, voornamelijk fytoplankton. primaire productie - het resultaat van de vitale activiteit van fytoplankton - kenmerkt het resultaat van het proces van fotosynthese, waarbij organisch materiaal wordt gesynthetiseerd uit de minerale componenten van de omgeving. De planten die het maken heten n primaire producenten . In de open zee creëren ze bijna alle organische stof.

Tabel 9

Componenten van het mariene ecosysteem

Dus, primaire productie is de massa nieuw gevormde organische stof gedurende een bepaalde tijdsperiode. Een maat voor de primaire productie is de snelheid van nieuwe vorming van organisch materiaal.

Er zijn bruto en netto primaire productie. Bruto primaire productie verwijst naar de totale hoeveelheid organisch materiaal gevormd tijdens fotosynthese. Het is de bruto primaire productie in relatie tot fytoplankton die een maat is voor fotosynthese, aangezien het een idee geeft van de hoeveelheid materie en energie die gebruikt wordt bij verdere transformaties van materie en energie in de zee. Netto primaire productie verwijst naar dat deel van de nieuw gevormde organische stof dat overblijft na besteding aan de stofwisseling en dat direct beschikbaar blijft voor gebruik door andere organismen in het water als voedsel.

De relatie tussen verschillende organismen die verband houden met voedselconsumptie wordt genoemd trofisch . Het zijn belangrijke concepten in de oceaanbiologie.

Het eerste trofische niveau wordt weergegeven door fytoplankton. Het tweede trofische niveau wordt gevormd door herbivoor zoöplankton. De totale biomassa gevormd per tijdseenheid op dit niveau is secundaire producten van het ecosysteem. Het derde trofische niveau wordt vertegenwoordigd door carnivoren, of roofdieren van de eerste rang, en alleseters. De totale productie op dit niveau wordt tertiair genoemd. Het vierde trofische niveau wordt gevormd door roofdieren van de tweede rang, die zich voeden met organismen van lagere trofische niveaus. Ten slotte zijn er op het vijfde trofische niveau roofdieren van de derde rang.

Het concept van trofische niveaus maakt het mogelijk om de efficiëntie van een ecosysteem te beoordelen. Energie van de zon of als onderdeel van voedsel wordt geleverd aan elk trofisch niveau. Een aanzienlijk deel van de energie die een of ander niveau is binnengekomen, wordt erop gedissipeerd en kan niet naar hogere niveaus worden overgebracht. Deze verliezen omvatten al het fysieke en chemische werk dat levende organismen doen om zichzelf in stand te houden. Bovendien consumeren dieren met hogere trofische niveaus slechts een bepaald deel van de producten die op lagere niveaus worden gevormd; sommige planten en dieren sterven om natuurlijke redenen. Als gevolg hiervan is de hoeveelheid energie die door organismen op een hoger niveau van het voedselweb aan een trofisch niveau wordt onttrokken, minder dan de hoeveelheid energie die het lagere niveau is binnengekomen. De verhouding van de overeenkomstige hoeveelheden energie heet milieu-efficiëntie trofisch niveau en is gewoonlijk 0,1-0,2. Eco-efficiëntiewaarden trofische niveaus worden gebruikt om de biologische productie te berekenen.

Rijst. 41 toont in vereenvoudigde vorm de ruimtelijke organisatie van energie- en materiestromen in de echte oceaan. In de open oceaan liggen de eufotische zone, waar fotosynthese plaatsvindt, en de diepe gebieden, waar fotosynthese afwezig is, op aanzienlijke afstand van elkaar. Het betekent dat de overdracht van chemische energie naar de diepe waterlagen leidt tot een constante en significante uitstroom van biogenen (nutriënten) uit oppervlaktewateren.

Rijst. 41. De belangrijkste richtingen van de uitwisseling van energie en materie in de oceaan

Zo vormen de processen van energie- en materie-uitwisseling in de oceaan samen een ecologische pomp die de belangrijkste voedingsstoffen uit de oppervlaktelagen pompt. Als de tegenovergestelde processen dit verlies aan materie niet zouden compenseren, zouden de oppervlaktewateren van de oceaan alle voedingsstoffen krijgen en zou het leven opdrogen. Deze catastrofe doet zich niet alleen voor, in de eerste plaats door opwelling, waardoor diepe wateren met een gemiddelde snelheid van ongeveer 300 m/jaar aan de oppervlakte komen. De opkomst van diepe wateren die verzadigd zijn met biogene elementen is bijzonder intens nabij de westelijke kusten van de continenten, nabij de evenaar en op hoge breedtegraden, waar de seizoensgebonden thermocline instort en een aanzienlijke waterkolom wordt bedekt door convectieve vermenging.

Aangezien de totale productie van een marien ecosysteem wordt bepaald door de waarde van de productie op het eerste trofische niveau, is het belangrijk om te weten welke factoren daarop van invloed zijn. Deze factoren zijn onder meer:

    verlichting van de oppervlaktelaag oceaanwateren;

    water temperatuur;

    toevoer van voedingsstoffen naar het oppervlak;

    de mate van consumptie (eten) van plantaardige organismen.

Verlichting van de oppervlaktelaag van water bepaalt de intensiteit van het fotosyntheseproces, daarom beperkt de hoeveelheid lichtenergie die een bepaald deel van de oceaan binnenkomt de hoeveelheid biologische productie. In mijn draai de intensiteit van zonnestraling wordt bepaald door geografische en meteorologische factoren, vooral hoogte van de zon boven de horizon en bewolking. In water neemt de lichtintensiteit snel af met de diepte. Hierdoor is de primaire productiezone beperkt tot de bovenste enkele tientallen meters. In kustwateren, die gewoonlijk veel meer zwevende stoffen bevatten dan in de wateren van de open oceaan, is de penetratie van licht nog moeilijker.

Water temperatuur heeft ook invloed op de waarde van de primaire productie. Bij dezelfde lichtintensiteit wordt de maximale fotosynthesesnelheid door elke soort algen alleen in een bepaald temperatuurbereik bereikt. Verhogen of verlagen van de temperatuur ten opzichte van dit optimale interval leidt tot een afname van de productie van fotosynthese. In het grootste deel van de oceaan, voor veel soorten fytoplankton, ligt de watertemperatuur echter onder dit optimum. Daarom veroorzaakt seizoensgebonden opwarming van water een toename van de fotosynthesesnelheid. De maximale fotosynthesesnelheid bij verschillende soorten algen wordt waargenomen bij ongeveer 20°C.

Voor het bestaan ​​van mariene planten zijn noodzakelijk voedingsstoffen - macro- en microbiogene elementen. Macrobiogenen - stikstof, fosfor, silicium, magnesium, calcium en kalium zijn in relatief grote hoeveelheden nodig. Microbiogenen, dat wil zeggen elementen die in minimale hoeveelheden nodig zijn, omvatten ijzer, mangaan, koper, zink, boor, natrium, molybdeen, chloor en vanadium.

Stikstof, fosfor en silicium zitten in zulke kleine hoeveelheden in water dat ze niet voldoen aan de behoeften van planten en de intensiteit van de fotosynthese beperken.

Stikstof en fosfor zijn nodig voor de opbouw van celstof en daarnaast neemt fosfor deel aan energieprocessen. Stikstof is meer nodig dan fosfor, aangezien in planten de verhouding "stikstof:fosfor" ongeveer 16:1 is. Meestal is dit de verhouding van de concentraties van deze elementen in zeewater. In kustwateren verlopen stikstofterugwinningsprocessen (d.w.z. de processen waarbij stikstof wordt teruggevoerd naar het water in een vorm die geschikt is voor plantenconsumptie) echter langzamer dan fosforterugwinningsprocessen. Daarom neemt in veel kustgebieden het stikstofgehalte af ten opzichte van het fosforgehalte en fungeert het als een element dat de intensiteit van de fotosynthese beperkt.

Silicium wordt in grote hoeveelheden geconsumeerd door twee groepen fytoplanktonische organismen - diatomeeën en dinoflagellaten (flagellaten), die er hun skelet van bouwen. Soms halen ze zo snel silicium uit oppervlaktewater dat het daaruit voortvloeiende gebrek aan silicium hun ontwikkeling begint te beperken. Als gevolg hiervan begint na de seizoensgebonden uitbraak van silicium consumerend fytoplankton de snelle ontwikkeling van "niet-kiezelhoudende" vormen van fytoplankton.

Verbruik (eten) van fytoplankton zoöplankton heeft onmiddellijk invloed op de waarde van de primaire productie, omdat elke gegeten plant niet meer zal groeien en zich voortplanten. De intensiteit van de begrazing is dan ook een van de factoren die de creatiesnelheid van primaire producten beïnvloeden. In een evenwichtssituatie dient de begrazingsintensiteit zodanig te zijn dat de fytoplanktonbiomassa op een constant niveau blijft. Bij een toename van de primaire productie, een toename van de zoöplanktonpopulatie of begrazingsintensiteit zou dit systeem theoretisch weer in evenwicht kunnen worden gebracht. Het duurt echter even voordat zoöplankton zich vermenigvuldigt. Daarom wordt, zelfs met de constantheid van andere factoren, nooit een stabiele toestand bereikt en fluctueert het aantal zoö- en fytoplankton-organismen rond een bepaald evenwichtsniveau.

Biologische productiviteit van zeewater verandert duidelijk in de ruimte. Gebieden met een hoge productiviteit zijn onder meer het continentaal plat en open oceanen, waar opwelling resulteert in de verrijking van oppervlaktewateren met nutriënten. De hoge productiviteit van plankwateren wordt ook bepaald door het feit dat relatief ondiepe plankwateren warmer en beter verlicht zijn. Het voedselrijke rivierwater komt hier in de eerste plaats. Bovendien wordt de toevoer van biogene elementen aangevuld door de afbraak van organisch materiaal op de zeebodem.In de open oceaan is het gebied van gebieden met hoge productiviteit onbeduidend, omdat hier subtropische anticyclonale gyres op planetaire schaal worden getraceerd, die worden gekenmerkt door de processen van bodemdaling van oppervlaktewateren.

De watergebieden van de open oceaan met de grootste productiviteit zijn beperkt tot hoge breedtegraden; hun noordelijke en zuidelijke grens valt meestal samen met 50 0 breedtegraad op beide halfronden. Herfst-winterkoeling leidt hier tot krachtige convectieve bewegingen en het verwijderen van biogene elementen uit diepe lagen naar de oppervlakte. Met verdere vooruitgang naar hoge breedtegraden, zal de productiviteit echter beginnen af ​​te nemen als gevolg van de toenemende overheersing van lage temperaturen, verslechterende verlichting als gevolg van de lage hoogte van de zon boven de horizon en de ijsbedekking.

Gebieden met intense opwelling aan de kust zijn zeer productief in de zone van grensstromen in de oostelijke delen van de oceanen voor de kust van Peru, Oregon, Senegal en Zuidwest-Afrika.

In alle regio's van de oceaan is er een seizoensvariatie in de waarde van de primaire productie. Dit komt door de biologische reacties van fytoplankton-organismen op seizoensveranderingen in de fysieke omstandigheden van hun leefgebied, met name verlichting, windsterkte en watertemperatuur. De grootste seizoenscontrasten zijn typerend voor de zeeën van de gematigde zone. Vanwege de thermische traagheid van de oceaan blijven de veranderingen in de oppervlaktewatertemperatuur achter bij de veranderingen in de luchttemperatuur, en daarom wordt op het noordelijk halfrond de maximale watertemperatuur waargenomen in augustus en het minimum in februari. Tegen het einde van de winter is het aantal diatomeeën en dinoflagellaten sterk verminderd als gevolg van lage watertemperaturen en een afname van de zonnestraling die het water binnendringt. Ondertussen wordt het oppervlaktewater door convectie tot grote diepte gemengd door aanzienlijke afkoeling en winterstormen. De opkomst van diepe, voedselrijke wateren leidt tot een toename van hun gehalte in de oppervlaktelaag. Met de opwarming van het water en een toename van de verlichting worden optimale omstandigheden gecreëerd voor de ontwikkeling van diatomeeën en wordt een uitbraak van het aantal fytoplankton-organismen opgemerkt.

Aan het begin van de zomer leiden een aantal factoren, ondanks optimale temperatuuromstandigheden en verlichting, tot een afname van het aantal diatomeeën. Ten eerste wordt hun biomassa verminderd door begrazing door zoöplankton. Ten tweede ontstaat door de opwarming van oppervlaktewater een sterke gelaagdheid, die verticale menging en daarmee de afvoer van voedselrijke diepe wateren naar de oppervlakte onderdrukt. Op dit moment worden optimale omstandigheden gecreëerd voor de ontwikkeling van dinoflagellaten en andere vormen van fytoplankton die geen silicium nodig hebben om een ​​skelet te bouwen. In de herfst, wanneer de verlichting nog voldoende is voor fotosynthese, wordt de thermocline vernietigd door de afkoeling van oppervlaktewateren en worden omstandigheden voor convectieve menging gecreëerd. Oppervlaktewateren beginnen te worden aangevuld met voedingsstoffen uit diepe waterlagen en hun productiviteit neemt toe, vooral in verband met de ontwikkeling van diatomeeën. Met een verdere verlaging van temperatuur en verlichting neemt de abundantie van fytoplanktonorganismen van alle soorten af ​​tot een laag winterniveau. Tegelijkertijd vallen veel soorten organismen in anabiose en fungeren ze als een "zaad" voor een toekomstige lenteuitbraak.

Op lage breedtegraden zijn de productiviteitsveranderingen relatief klein en weerspiegelen ze voornamelijk veranderingen in de verticale circulatie. Oppervlaktewateren zijn altijd erg warm en hun constante kenmerk is een uitgesproken thermocline. Hierdoor is het afvoeren van diep, voedselrijk water van onder de thermocline naar de oppervlaktelaag onmogelijk. Daarom wordt, ondanks gunstige andere omstandigheden, ver van opwellende gebieden in tropische zeeën, een lage productiviteit opgemerkt.

Fotosynthese ligt ten grondslag aan al het leven op onze planeet. Dit proces, dat plaatsvindt in landplanten, algen en vele soorten bacteriën, bepaalt het bestaan ​​van bijna alle levensvormen op aarde, waarbij zonlicht wordt omgezet in chemische bindingsenergie, die vervolgens stap voor stap wordt overgebracht naar de toppen van talloze voedselketens.

Hoogstwaarschijnlijk veroorzaakte hetzelfde proces ooit een sterke toename van de partiële zuurstofdruk in de atmosfeer van de aarde en een afname van het aandeel koolstofdioxide, wat uiteindelijk leidde tot de bloei van talrijke complex georganiseerde organismen. En tot nu toe is volgens veel wetenschappers alleen fotosynthese in staat om de aanval van CO 2 die in de lucht wordt uitgestoten als gevolg van de dagelijkse verbranding van miljoenen tonnen van verschillende soorten koolwaterstofbrandstoffen door mensen, te bedwingen.

Een nieuwe ontdekking door Amerikaanse wetenschappers dwingt ons om met een frisse blik naar het fotosyntheseproces te kijken

Tijdens "normale" fotosynthese wordt dit vitale gas geproduceerd als een "bijproduct". In de normale modus zijn fotosynthetische "fabrieken" nodig om CO 2 te binden en koolhydraten te produceren, die vervolgens als energiebron fungeren in veel intracellulaire processen. De lichtenergie in deze "fabrieken" gaat naar de afbraak van watermoleculen, waarbij de elektronen vrijkomen die nodig zijn voor het fixeren van kooldioxide en koolhydraten. Bij deze ontleding komt ook zuurstof O 2 vrij.

In het nieuw ontdekte proces wordt slechts een klein deel van de elektronen die vrijkomen bij de ontbinding van water gebruikt om koolstofdioxide op te nemen. Het leeuwendeel daarvan gaat tijdens het omgekeerde proces naar de vorming van watermoleculen uit "vers vrijgegeven" zuurstof. Tegelijkertijd wordt de energie die tijdens het nieuw ontdekte fotosyntheseproces wordt omgezet, niet opgeslagen in de vorm van koolhydraten, maar gaat rechtstreeks naar vitale intracellulaire energieverbruikers. Het gedetailleerde mechanisme van dit proces blijft echter een mysterie.

Van buitenaf lijkt het misschien dat een dergelijke wijziging van het fotosyntheseproces een verspilling van tijd en energie van de zon is. Het is moeilijk te geloven dat in de levende natuur, waar gedurende miljarden jaren van evolutionair vallen en opstaan, elk klein ding buitengewoon efficiënt bleek te zijn, er een proces kan zijn met zo'n lage efficiëntie.

Niettemin kunt u met deze optie het complexe en kwetsbare apparaat van fotosynthese beschermen tegen overmatige blootstelling aan zonlicht.

Feit is dat het fotosyntheseproces bij bacteriën niet zomaar gestopt kan worden bij afwezigheid van de benodigde ingrediënten in de omgeving. Zolang micro-organismen worden blootgesteld aan zonnestraling, worden ze gedwongen de energie van licht om te zetten in de energie van chemische bindingen. Bij afwezigheid van de benodigde componenten kan fotosynthese leiden tot de vorming van vrije radicalen die schadelijk zijn voor de hele cel, en daarom kunnen cyanobacteriën gewoon niet zonder een back-upoptie voor het omzetten van fotonenergie van water naar water.

Dit effect van verminderde omzetting van CO 2 in koolhydraten en verminderde afgifte van moleculaire zuurstof is al waargenomen in een reeks recente onderzoeken in de natuurlijke omstandigheden van de Atlantische en Stille Oceaan. Het bleek dat in bijna de helft van hun watergebieden een verminderd gehalte aan voedingsstoffen en ijzerionen wordt waargenomen. Vandaar,

Ongeveer de helft van de energie van het zonlicht dat naar de bewoners van deze wateren komt, wordt omgezet om het gebruikelijke mechanisme van absorptie van koolstofdioxide en afgifte van zuurstof te omzeilen.

Dit betekent dat de bijdrage van mariene autotrofen aan het proces van CO2-opname voorheen aanzienlijk werd overschat.

Als Joe Bury, lid van de afdeling Wereldecologie van de Carnegie Institution, zal de nieuwe ontdekking ons begrip van hoe zonne-energie wordt verwerkt in de cellen van mariene micro-organismen fundamenteel veranderen. Volgens hem moeten wetenschappers het mechanisme van het nieuwe proces nog ontdekken, maar zelfs nu zal het bestaan ​​ervan ons dwingen om anders te kijken naar moderne schattingen van de omvang van de fotosynthetische absorptie van CO 2 in wereldwateren.