El falı 

Denizlerde ve okyanuslarda yaşamın özellikleri ve dağılımı. Okyanuslarda fotosentez bölgesi ne kadar derine uzanır. Karasal ve deniz ekosistemlerinde fotosentezin etkinliği Derin denizde yaşam

Okyanuslar, Dünya yüzeyinin %70'inden fazlasını kaplar. Gezegendeki tüm suyun yaklaşık %97'si olan yaklaşık 1,35 milyar kilometreküp su içerir. Okyanus, gezegendeki tüm yaşamı destekler ve ayrıca uzaydan bakıldığında mavi yapar. Dünya, güneş sistemimizde sıvı su içerdiği bilinen tek gezegendir.

Okyanus sürekli bir su kütlesi olmasına rağmen, oşinograflar onu dört ana alana ayırdılar: Pasifik, Atlantik, Hint ve Kuzey Kutbu. Atlantik, Hint ve Pasifik okyanusları, Antarktika çevresindeki buzlu suları oluşturmak için birleşir. Bazı uzmanlar bu bölgeyi çoğunlukla Güney olarak adlandırılan beşinci okyanus olarak tanımlar.

Okyanusların yaşamını anlamak için önce tanımını bilmek gerekir. "Deniz yaşamı" ifadesi, çok çeşitli bitki, hayvan ve bakteri ve gibi mikroorganizmaları içeren tuzlu suda yaşayan tüm organizmaları kapsar.

Minik tek hücreli organizmalardan dev mavi balinalara kadar çok çeşitli deniz türleri vardır. Bilim adamları yeni türler keşfettikçe, organizmaların genetik yapısı hakkında daha fazla bilgi edindikçe ve fosil örneklerini inceledikçe, okyanus florasını ve faunasını nasıl gruplandıracaklarına karar veriyorlar. Aşağıdakiler, okyanuslardaki canlı organizmaların ana filumlarının veya taksonomik gruplarının bir listesidir:

  • (annelida);
  • (eklembacaklılar);
  • (Kordata);
  • (Cnidaria);
  • Ktenoforlar ( Ktenofora);
  • (derisidikenli);
  • (yumuşakça)
  • (porifera).

Ayrıca birkaç çeşit deniz bitkisi vardır. En yaygın olanları klorofit veya yeşil algler ve Rodofita veya kırmızı algler.

Deniz yaşamı uyarlamaları

Bizim gibi bir kara hayvanı açısından okyanus zorlu bir ortam olabilir. Bununla birlikte, deniz yaşamı okyanustaki yaşama uyarlanmıştır. Organizmaların deniz ortamında gelişmesine izin veren özellikler arasında tuz alımını, oksijen üreten organları (balık solungaçları gibi) düzenleme, artan su basıncına dayanma ve ışık eksikliğine uyum sağlama yeteneği yer alır. Gelgit bölgesinde yaşayan hayvanlar ve bitkiler aşırı sıcaklıklar, güneş ışığı, rüzgar ve dalgalarla uğraşır.

Küçük zooplanktonlardan dev balinalara kadar yüz binlerce deniz yaşamı türü vardır. Deniz organizmalarının sınıflandırılması çok değişkendir. Her biri kendi özel habitatına uyarlanmıştır. Tüm okyanus organizmaları, karadaki yaşam için sorun olmayan çeşitli faktörlerle etkileşime girmek zorunda kalır:

  • Tuz alımının düzenlenmesi;
  • Oksijen elde etmek;
  • Su basıncına uyum;
  • Su sıcaklığındaki dalgalar ve değişimler;
  • Yeterli ışık almak.

Aşağıda, bizimkinden çok farklı olan bu ortamda deniz yaşamının hayatta kalma yollarından bazılarına bakıyoruz.

tuz regülasyonu

Balıklar tuzlu su içebilir ve fazla tuzu solungaçlarıyla dışarı atabilir. Deniz kuşları da deniz suyu içerler ve fazla tuz "tuz bezleri" yoluyla burun boşluğuna atılır ve ardından kuş tarafından sallanır. Balinalar tuzlu su içmezler, ancak gerekli nemi beslendikleri organizmalardan alırlar.

Oksijen

Su altında yaşayan balıklar ve diğer organizmalar solungaçları veya derileri yoluyla sudan oksijen alabilirler.

Deniz memelileri nefes almak için yüzeye çıkmak zorunda kalırlar, bu nedenle balinaların kafalarının üstünde atmosferdeki havayı solumalarına izin veren ve vücutlarının çoğunu su altında tutan nefes alma delikleri vardır.

Balinalar, ciğerlerini çok verimli kullandıkları, her nefeste ciğerlerinin %90'ını doldurdukları ve dalış sırasında kanlarında ve kaslarında alışılmadık derecede büyük miktarda oksijen depoladıkları için bir saat veya daha fazla nefes almadan su altında kalabilirler.

Hava sıcaklığı

Birçok okyanus hayvanı soğukkanlıdır (ektotermik) ve iç vücut sıcaklıkları çevreleriyle aynıdır. Bir istisna, su sıcaklığından bağımsız olarak sabit bir vücut sıcaklığını muhafaza etmesi gereken sıcak kanlı (endotermik) deniz memelileridir. Yağ ve bağ dokusundan oluşan bir deri altı yalıtım tabakasına sahiptirler. Bu deri altı yağ tabakası, soğuk okyanusta bile iç vücut sıcaklıklarını karadaki akrabalarınınkiyle aynı seviyede tutmalarını sağlar. Bowhead balinasının yalıtkan tabakası 50 cm'den daha kalın olabilir.

su basıncı

Okyanuslarda, su basıncı her 10 metrede inç kare başına 15 pound artar. Bazı deniz canlıları su derinliğini nadiren değiştirirken, balinalar, deniz kaplumbağaları ve foklar gibi uzaklarda yüzen hayvanlar birkaç gün içinde sığ sulardan derin sulara giderler. Baskıyla nasıl başa çıkıyorlar?

İspermeçet balinasının okyanus yüzeyinin 2,5 km altına dalabildiğine inanılıyor. Adaptasyonlardan biri, büyük derinliklere dalarken akciğerlerin ve göğsün sıkıştırılmasıdır.

Deri sırtlı deniz kaplumbağası 900 metrenin üzerine dalabilir. Katlanan akciğerler ve esnek bir kabuk, yüksek su basıncına dayanmalarına yardımcı olur.

rüzgar ve dalgalar

Gelgitler arası hayvanların yüksek su basıncına uyum sağlaması gerekmez, ancak güçlü rüzgar ve dalga basıncına dayanması gerekir. Bu bölgedeki birçok omurgasız ve bitki, kayalara veya diğer yüzeylere tutunma yeteneğine sahiptir ve ayrıca sert koruyucu kabuklara sahiptir.

Balinalar ve köpekbalıkları gibi büyük pelajik türler fırtınadan etkilenmezken, avları yer değiştirebilir. Örneğin balinalar, kuvvetli rüzgarlar ve dalgalar sırasında farklı uzak bölgelere dağılabilen kopepodları avlar.

Güneş ışığı

Tropik mercan resifleri ve ilgili algler gibi ışık gerektiren organizmalar, güneş ışığının kolayca geçmesine izin veren sığ, berrak sularda bulunur.

Sualtı görünürlüğü ve ışık seviyeleri değişebileceğinden, balinalar yiyecek bulmak için görüşe güvenmezler. Bunun yerine, ekolokasyon ve işitme kullanarak avlarını bulurlar.

Okyanus uçurumunun derinliklerinde, bazı balıklar sadece ihtiyaç duymadıkları için gözlerini veya pigmentasyonlarını kaybetmişlerdir. Diğer organizmalar, avlarını çekmek için ışıldayan veya kendi ışık üreten organlarını kullanan biyolüminesanstır.

Denizlerin ve okyanusların yaşam dağılımı

Kıyı şeridinden en derin deniz tabanına kadar, okyanus hayat dolu. Yüz binlerce deniz türü, mikroskobik alglerden Dünya'da yaşamış mavi balinalara kadar çeşitlilik gösterir.

Okyanusun, her biri organizmaların kendi deniz ortamına benzersiz adaptasyonlarına sahip beş ana yaşam bölgesi vardır.

öfotik bölge

Öfotik bölge, yaklaşık 200 metre derinliğe kadar okyanusun güneşli üst tabakasıdır. Öfotik bölge, fotik bölge olarak da bilinir ve hem denizli göllerde hem de okyanusta bulunabilir.

Fotik bölgedeki güneş ışığı, fotosentez işleminin gerçekleşmesine izin verir. bazı organizmaların atmosferden güneş enerjisini ve karbondioksiti besin maddelerine (proteinler, yağlar, karbonhidratlar vb.) ve oksijene dönüştürme işlemidir. Okyanusta fotosentez bitkiler ve algler tarafından gerçekleştirilir. Yosunlar kara bitkilerine benzer: kökleri, gövdeleri ve yaprakları vardır.

Fitoplankton - bitkiler, algler ve bakterileri içeren mikroskobik organizmalar da öfotik bölgede yaşar. Milyarlarca mikroorganizma, okyanusların ve denizlerin temeli olan okyanusta devasa yeşil veya mavi noktalar oluşturur. Fotosentez yoluyla, fitoplankton, Dünya atmosferine salınan oksijenin neredeyse yarısını üretmekten sorumludur. Kril (bir tür karides), balık ve zooplankton adı verilen mikroorganizmalar gibi küçük hayvanların tümü fitoplanktonla beslenir. Buna karşılık, bu hayvanlar balinalar, büyük balıklar, deniz kuşları ve insanlar tarafından yenir.

mezopelajik bölge

Yaklaşık 1000 metre derinliğe kadar uzanan sonraki bölgeye mezopelajik bölge denir. Bu bölge, içindeki ışık çok loş olduğu için alacakaranlık bölgesi olarak da bilinir. Güneş ışığının olmaması, mezopelajik bölgede neredeyse hiç bitki olmadığı anlamına gelir, ancak büyük balıklar ve balinalar orada avlanmak için dalarlar. Bu bölgedeki balıklar küçük ve parlaktır.

batipelajik bölge

Bazen mezopelajik bölgeden (sperm balinaları ve kalamar gibi) hayvanlar, yaklaşık 4000 metre derinliğe ulaşan batipelajik bölgeye dalarlar. Batipelajik bölge, ışık ulaşmadığı için gece yarısı bölgesi olarak da bilinir.

Batipelajik bölgede yaşayan hayvanlar küçüktür, ancak genellikle büyük ağızları, keskin dişleri ve ağızlarına düşen herhangi bir yemeği yemelerine izin veren genişleyen mideleri vardır. Bu yiyeceğin çoğu, üst pelajik bölgelerden inen bitki ve hayvan kalıntılarından gelir. Birçok batipelajik hayvanın gözleri yoktur çünkü karanlıkta ihtiyaç duymazlar. Basınç çok yüksek olduğu için besin bulmak zor. Batipelajik bölgedeki balıklar yavaş hareket eder ve sudaki oksijeni çıkarmak için güçlü solungaçlara sahiptir.

abisopelajik bölge

Okyanusun dibinde, abisopelajik bölgede su çok tuzlu ve soğuktur (2 santigrat derece veya 35 derece Fahrenhayt). 6.000 metreye kadar olan derinliklerde basınç çok güçlüdür - inç kare başına 11.000 pound. Bu, çoğu hayvan için hayatı imkansız hale getirir. Bu bölgenin faunası, ekosistemin zorlu koşullarıyla baş edebilmek için tuhaf uyum özellikleri geliştirmiştir.

Kalamar ve balık da dahil olmak üzere bu bölgedeki birçok hayvan biyolüminesandır, yani vücutlarındaki kimyasal reaksiyonlar yoluyla ışık üretirler. Örneğin, fener balığının kocaman, dişlek ağzının önünde parlak bir çıkıntı bulunur. Işık küçük balıkları cezbederken, fener avını yemek için çenesini kırar.

ultraabyssal

Faylarda ve kanyonlarda bulunan okyanusun en derin bölgesine ultra-abyssal denir. Yengeçler ve karideslerle ilgili bir tür kabuklu olan izopodlar gibi burada çok az organizma yaşar.

Süngerler ve deniz hıyarları gibi abisopelajik ve ultraabyssal bölgelerde gelişirler. Birçok deniz yıldızı ve denizanası gibi, bu hayvanlar da neredeyse tamamen ölü bitki ve deniz döküntüsü adı verilen hayvanların çökelmiş kalıntılarına bağımlıdır.

Bununla birlikte, dipte yaşayanların tümü deniz döküntülerine bağlı değildir. 1977'de oşinograflar, okyanus tabanında hidrotermal menfezler adı verilen açıklıkların etrafındaki bakterilerle beslenen bir yaratık topluluğu keşfettiler. Bu menfezler, dünyanın bağırsaklarından minerallerle zenginleştirilmiş sıcak suyu tahliye eder. Mineraller, yengeçler, kabuklu deniz ürünleri ve tubeworms gibi hayvanları besleyen benzersiz bakterileri besler.

Deniz yaşamına yönelik tehditler

Okyanus ve sakinleri hakkında nispeten küçük bir anlayışa rağmen, insan faaliyetleri bu kırılgan ekosisteme büyük zarar verdi. Televizyonlarda ve gazetelerde sürekli olarak başka bir deniz türünün neslinin tehlikede olduğunu görüyoruz. Sorun iç karartıcı görünebilir, ancak umut var ve her birimizin okyanusu kurtarmak için yapabileceği birçok şey var.

Aşağıdaki tehditler belirli bir sırada değildir, çünkü bazı bölgelerde diğerlerinden daha alakalıdır ve bazı okyanus sakinleri birden fazla tehditle karşı karşıyadır:

  • okyanus asitlenmesi- Daha önce bir akvaryumunuz varsa, suyun doğru pH değerinin balığınızı sağlıklı tutmanın önemli bir parçası olduğunu bilirsiniz.
  • İklimin değişmesi- Sürekli olarak küresel ısınmayı duyuyoruz ve bunun iyi bir nedeni var - hem denizdeki hem de karadaki yaşamı olumsuz etkiliyor.
  • Aşırı avlanma, birçok önemli ticari balık türünü tüketen dünya çapında bir sorundur.
  • Kaçak avlanma ve yasadışı ticaret- Deniz yaşamını korumak için çıkarılan yasalara rağmen, yasa dışı balıkçılık günümüzde de devam etmektedir.
  • Ağlar - Küçük omurgasızlardan büyük balinalara kadar deniz türleri, terk edilmiş balık ağlarına dolanabilir ve ölebilir.
  • Çöp ve kirlilik- çeşitli hayvanlar ağların yanı sıra çöplere de dolanabilir ve petrol sızıntıları çoğu deniz yaşamına büyük zarar verir.
  • habitat kaybı- Dünya nüfusu arttıkça, binlerce türe ev sahipliği yapan kıyı şeritleri, sulak alanlar, yosun ormanları, mangrovlar, kumsallar, kayalık kıyılar ve mercan resifleri üzerinde antropojenik baskılar artmaktadır.
  • İstilacı türler - yeni bir ekosisteme dahil edilen türler, doğal avcıların olmaması nedeniyle içlerinde bir nüfus patlaması meydana gelebileceğinden, yerli sakinlere ciddi zarar verebilir.
  • Deniz Gemileri - Gemiler, büyük deniz memelilerinde ölümcül yaralanmalara neden olabilir, ayrıca çok fazla gürültü çıkarabilir, istilacı türleri taşıyabilir, mercan resiflerini çapalarla yok edebilir ve okyanusa ve atmosfere kimyasallar salabilir.
  • Okyanus gürültüsü - okyanusta bu ekosistemin ayrılmaz bir parçası olan birçok doğal ses vardır, ancak yapay sesler birçok deniz yaşamı için yaşamın ritmini bozabilir.

Birincil üretimi (fotosentez hızı) belirlemek için oksijen ve radyokarbon yönteminin ilkesi. Tanım, imha, brüt ve net birincil üretim için görevler.

Ozon tabakasının oluşması için Dünya gezegeninde gerekli koşullar nelerdir? Ozon ekranı hangi UV aralıklarını engeller?

Hangi ekolojik ilişki biçimleri türleri olumsuz etkiler?

Amensalizm - bir popülasyon diğerini olumsuz etkiler, ancak kendisi olumsuz veya olumlu bir etki yaşamaz. Tipik bir örnek, güneş ışığına erişimin kısmen engellenmesi nedeniyle bodur bitkilerin ve yosunların büyümesini engelleyen yüksek ağaç taçlarıdır.

Allelopati, organizmaların hayati faktörleri (örneğin, maddelerin atılımları) nedeniyle birbirleri üzerinde karşılıklı olarak zararlı bir etkiye sahip olduğu bir antibiyoz şeklidir. Esas olarak bitkilerde, yosunlarda, mantarlarda bulunur. Aynı zamanda, bir organizmanın diğeri üzerindeki zararlı etkisi, yaşam aktivitesi için gerekli değildir ve ona fayda sağlamaz.

Rekabet, iki tür organizmanın doğal olarak biyolojik düşman olduğu (genellikle ortak bir gıda kaynağı veya sınırlı üreme fırsatları nedeniyle) bir antibiyotik şeklidir. Örneğin, aynı türün avcıları ile aynı popülasyon veya aynı besinle beslenen ve aynı bölgede yaşayan farklı türler arasında. Bu durumda, bir organizmaya verilen zarar diğerine yarar sağlar ve bunun tersi de geçerlidir.

Ozon, güneş ultraviyole radyasyonu oksijen moleküllerini (O2 -> O3) bombaladığında oluşur.

Sıradan iki atomlu oksijenden ozon oluşumu oldukça fazla enerji gerektirir - mol başına neredeyse 150 kJ.

Doğal ozonun ana bölümünün, Dünya yüzeyinden 15 ila 50 km yükseklikte stratosferde yoğunlaştığı bilinmektedir.

Moleküler oksijenin fotolizi, 175-200 nm dalga boyuna ve 242 nm'ye kadar ultraviyole radyasyonun etkisi altında stratosferde meydana gelir.



Ozon oluşum reaksiyonları:

О2 + hν → 2О.

O2 + O → O3.

Radyokarbon modifikasyonu aşağıdakine indirgenmiştir. Karbon izotopu 14C, bilinen radyoaktiviteye sahip sodyum karbonat veya bikarbonat formunda su numunesine dahil edilir. Şişelere biraz maruz kaldıktan sonra, onlardan gelen su bir membran filtreden süzülür ve filtre üzerinde plankton hücrelerinin radyoaktivitesi belirlenir.

Su kütlelerinin birincil üretimini belirlemek için oksijen yöntemi (şişe yöntemi), doğal koşullarda olduğu kadar farklı derinliklerde bir rezervuara yerleştirilmiş şişelerde planktonik alglerin fotosentez yoğunluğunun - içeriğindeki farkla - belirlenmesine dayanır. günün sonunda ve gecenin sonunda suda çözünen oksijen.

Tanım, imha, brüt ve net birincil üretim için görevler.??????

Öfotik bölge, okyanusun üst tabakasıdır ve aydınlatması fotosentez işleminin devam etmesi için yeterlidir. Fotik bölgenin alt sınırı, yüzeyden gelen ışığın %1'ine ulaşan bir derinlikte geçer. Fitoplanktonların yanı sıra radyolaryalıların yaşadığı fotik bölgededir, bitkiler büyür ve çoğu su hayvanı yaşar. Dünya'nın kutuplarına ne kadar yakınsa, fotik bölge o kadar küçük olur. Böylece, güneş ışınlarının neredeyse dikey olarak düştüğü ekvatorda, bölgenin derinliği 250 m'ye kadar çıkarken, Bely'de 25 m'yi geçmez.

Fotosentezin verimliliği birçok iç ve dış koşula bağlıdır. Özel koşullar altında yerleştirilen tek tek yapraklar için fotosentez verimliliği %20'ye ulaşabilir. Bununla birlikte, yaprakta veya daha doğrusu kloroplastlarda ve nihai üründe meydana gelen birincil sentetik süreçler, biriken enerjinin önemli bir bölümünün kaybolduğu bir dizi fizyolojik süreçle ayrılır. Ek olarak, ışık enerjisinin asimilasyonunun verimliliği, daha önce bahsedilen çevresel faktörlerle sürekli olarak sınırlıdır. Bu sınırlamalar nedeniyle, optimum büyüme koşullarında en mükemmel tarım bitki çeşitlerinde bile fotosentez verimi %6-7'yi geçmez.

Ders 2

Test çalışmasının analizi ve derecelendirme (5-7 dakika).

Sözlü tekrar ve bilgisayar testi (13 dk).

Arazi biyokütlesi

Biyosferin biyokütlesi, biyosferin atıl maddesinin kütlesinin yaklaşık %0.01'i kadardır, biyokütlenin yaklaşık %99'u bitkiler tarafından ve yaklaşık %1'i tüketiciler ve ayrıştırıcılar tarafından oluşturulur. Kıtalarda bitkiler (%99.2), okyanuslarda hayvanlar (%93.7) baskındır.

Arazinin biyokütlesi, dünya okyanuslarının biyokütlesinden çok daha büyüktür, neredeyse% 99.9'dur. Bunun nedeni, daha uzun yaşam beklentisi ve Dünya yüzeyindeki üreticilerin kütlesidir. Kara bitkilerinde fotosentez için güneş enerjisi kullanımı %0,1'e ulaşırken, okyanusta sadece %0,04'tür.

Dünya yüzeyinin çeşitli bölümlerinin biyokütlesi iklim koşullarına bağlıdır - sıcaklık, yağış miktarı. Tundranın sert iklim koşulları - düşük sıcaklıklar, permafrost, kısa soğuk yazlar, küçük bir biyokütleye sahip tuhaf bitki toplulukları oluşturmuştur. Tundranın bitki örtüsü likenler, yosunlar, sürünen cüce ağaçlar, bu tür aşırı koşullara dayanabilen otsu bitki örtüsü ile temsil edilir. Tayga'nın biyokütlesi, daha sonra karışık ve geniş yapraklı ormanlar giderek artar. Bozkır bölgesi, yaşam koşullarının en uygun olduğu, biyokütlenin maksimum olduğu subtropikal ve tropikal bitki örtüsü ile değiştirilir.

Toprağın üst tabakasında yaşam için en uygun su, sıcaklık, gaz koşulları. Bitki örtüsü, toprağın tüm sakinlerine organik madde sağlar - hayvanlar (omurgalılar ve omurgasızlar), mantarlar ve çok miktarda bakteri. Bakteriler ve mantarlar ayrıştırıcıdır, maddelerin biyosferde dolaşımında önemli rol oynarlar, mineralize etmek organik maddeler. "Doğanın büyük mezar kazıcıları" - L. Pasteur bakterileri böyle adlandırdı.

Okyanusların biyokütlesi

Hidrosfer"Su kabuğu", dünya yüzeyinin yaklaşık% 71'ini kaplayan Dünya Okyanusu ve kara su kütleleri - nehirler, göller - yaklaşık% 5'inden oluşur. Yeraltı sularında ve buzullarda çok fazla su bulunur. Suyun yüksek yoğunluğu nedeniyle, canlı organizmalar normalde sadece dipte değil, aynı zamanda su sütununda ve yüzeyinde de bulunabilirler. Bu nedenle, hidrosfer kalınlığı boyunca doldurulur, canlı organizmalar temsil edilir. bentolar, plankton ve nekton.

bentik organizmalar(Yunanca benthos - derinlikten) bentik bir yaşam tarzına öncülük eder, yerde ve yerde yaşar. Phytobenthos, çeşitli bitkilerden oluşur - farklı derinliklerde büyüyen yeşil, kahverengi, kırmızı algler: sığ bir derinlikte yeşil, daha sonra kahverengi, daha derin - 200 m'ye kadar derinlikte meydana gelen kırmızı algler Zoobenthos hayvanlarla temsil edilir - yumuşakçalar, solucanlar, eklembacaklılar, vb. Birçoğu 11 km'den daha derinde bile hayata uyum sağlamıştır.

planktonik organizmalar(Yunan planktolarından - dolaşan) - su sütununun sakinleri, uzun mesafelerde bağımsız hareket edemezler, fitoplankton ve zooplankton ile temsil edilirler. Fitoplankton, deniz sularında 100 m derinliğe kadar bulunan ve ana organik madde üreticisi olan tek hücreli algleri, siyanobakterileri içerir - alışılmadık derecede yüksek bir üreme oranına sahiptirler. Zooplankton deniz protozoaları, coelenteratlar, küçük kabuklulardır. Bu organizmalar dikey günlük göçlerle karakterize edilir, büyük hayvanlar için ana besin temelidir - balık, balina balinaları.

nektonik organizmalar(Yunanca nektos'tan - yüzen) - su ortamının sakinleri, su sütununda aktif olarak hareket edebilen, uzun mesafeleri aşabilen. Bunlar balık, kalamar, deniz memelileri, yüzgeçayaklılar ve diğer hayvanlardır.

Kartlarla yazılı çalışma:

1. Üreticilerin ve tüketicilerin karadaki ve okyanustaki biyokütlesini karşılaştırın.

2. Biyokütle okyanuslarda nasıl dağılır?

3. Arazi biyokütlesini tanımlayın.

4. Terimleri tanımlayın veya kavramları genişletin: nekton; fitoplankton; zooplankton; fitobentos; zoobentos; biyosferin hareketsiz maddesinin kütlesinden Dünya'nın biyokütlesinin yüzdesi; karasal organizmaların toplam biyokütlesinin bitki biyokütlesinin yüzdesi; toplam sucul biyokütlenin bitki biyokütlesinin yüzdesi.

Yönetim Kurulu kartı:

1. Biyosferin hareketsiz maddesinin kütlesinden Dünya'nın biyokütlesinin yüzdesi nedir?

2. Dünya biyokütlesinin yüzde kaçı bitkilerdir?

3. Karasal organizmaların toplam biyokütlesinin yüzde kaçı bitki biyokütlesidir?

4. Sudaki organizmaların toplam biyokütlesinin yüzde kaçı bitki biyokütlesidir?

5. Güneş enerjisinin % kaçı karada fotosentez için kullanılır?

6. Okyanusta fotosentez için güneş enerjisinin yüzde kaçı kullanılır?

7. Su sütununda yaşayan ve deniz akıntılarıyla taşınan organizmaların isimleri nelerdir?

8. Okyanus toprağında yaşayan organizmaların isimleri nelerdir?

9. Su sütununda aktif olarak hareket eden organizmaların isimleri nelerdir?

Ölçek:

Test 1. Biyosferin inert maddesinin kütlesinden biyosferin biyokütlesi:

2. test. Bitkilerin Dünya'nın biyokütlesinden aldığı pay:

Test 3. Karasal heterotrofların biyokütlesine kıyasla karadaki bitkilerin biyokütlesi:

2. %60'dır.

3. %50'dir.

Test 4. Sudaki heterotrofların biyokütlesine kıyasla okyanustaki bitkilerin biyokütlesi:

1. Hakimdir ve %99.2'sini oluşturur.

2. %60'dır.

3. %50'dir.

4. Heterotrofların biyokütlesi daha azdır ve %6,3'tür.

Test 5. Kara ortalamalarında fotosentez için güneş enerjisinin kullanımı:

Test 6. Okyanus ortalamalarında fotosentez için güneş enerjisinin kullanımı:

Test 7. Okyanus bentosu şu şekilde temsil edilir:

Test 8. Ocean Nekton şu şekilde temsil edilir:

1. Su sütununda aktif olarak hareket eden hayvanlar.

2. Su sütununda yaşayan ve deniz akıntılarıyla taşınan organizmalar.

3. Yerde ve yerde yaşayan organizmalar.

4. Yüzeydeki su filmi üzerinde yaşayan organizmalar.

Test 9. Okyanus planktonu şu şekilde temsil edilir:

1. Su sütununda aktif olarak hareket eden hayvanlar.

2. Su sütununda yaşayan ve deniz akıntılarıyla taşınan organizmalar.

3. Yerde ve yerde yaşayan organizmalar.

4. Yüzeydeki su filmi üzerinde yaşayan organizmalar.

Test 10. Yüzeyden derinlere kadar algler aşağıdaki sırayla büyür:

1. -200 m'ye kadar sığ kahverengi, daha koyu yeşil, daha koyu kırmızı.

2. Sığ kırmızı, daha koyu kahverengi, daha derin yeşil - 200 m'ye kadar.

3. - 200 m'ye kadar sığ yeşil, daha koyu kırmızı, daha koyu kahverengi.

4. Sığ yeşil, daha koyu kahverengi, daha koyu kırmızı - 200 m'ye kadar.

Okyanustaki yaşam, mikroskobik tek hücreli algler ve minik hayvanlardan, en büyük dinozorlar da dahil olmak üzere, karada yaşamış herhangi bir hayvandan daha büyük ve 30 m'yi aşan balinalara kadar çok çeşitli organizmalarla temsil edilir. Canlı organizmalar okyanusta yüzeyden en derinlere kadar yaşar. Ancak bitki organizmalarından, okyanusun her yerinde sadece bakteriler ve bazı alt mantarlar bulunur. Kalan bitki organizmaları, okyanusun yalnızca üst ışıklı katmanında yaşar (esas olarak yaklaşık 50-100 m derinliğe kadar), fotosentez nerede gerçekleşebilir. Fotosentetik bitkiler, okyanusun geri kalanının var olduğu için birincil üretim yaratır.

Dünya Okyanusunda yaklaşık 10 bin bitki türü yaşıyor. Fitoplanktonda kamçılılardan diatomlar, peridinler ve kokolitoforlar hakimdir. Alt bitkiler, esas olarak diatomları, yeşil, kahverengi ve kırmızı algleri ve ayrıca birkaç otsu çiçekli bitki türünü (örneğin, zoster) içerir.

Okyanusun faunası daha da çeşitlidir. Hemen hemen tüm modern serbest yaşayan hayvan sınıflarının temsilcileri okyanusta yaşar ve birçok sınıf sadece okyanusta bilinir. Lob yüzgeçli Coelacanth balığı gibi bazıları, ataları 300 milyon yıldan daha uzun bir süre önce burada gelişen canlı fosillerdir; diğerleri daha yakın zamanda ortaya çıktı. Fauna 160 binden fazla tür içerir: yaklaşık 15 bin protozoa (çoğunlukla radyolarlar, foraminiferler, siliatlar), 5 bin sünger, yaklaşık 9 bin koelenterat, 7 binden fazla çeşitli solucan, 80 bin yumuşakça, 20 binden fazla kabuklu hayvan, 6 bin derisidikenliler ve diğer omurgasız gruplarının (bryozoanlar, brakiyopodlar, pogonoforlar, tunikler ve diğerleri) daha az sayıda temsilcisi, yaklaşık 16 bin balık. Okyanustaki omurgalılardan balık, kaplumbağa ve yılanların (yaklaşık 50 tür) yanı sıra başta deniz memelileri ve yüzgeçayaklılar olmak üzere 100'den fazla memeli türü yaşamaktadır. Bazı kuşların (penguenler, albatroslar, martılar vb. - yaklaşık 240 tür) hayatı sürekli olarak okyanusla bağlantılıdır.

Hayvanların en büyük tür çeşitliliği tropikal bölgelerin özelliğidir. Bentik fauna özellikle sığ mercan resiflerinde çeşitlilik gösterir. Derinlik arttıkça okyanustaki yaşam çeşitliliği azalır. En büyük derinliklerde (9000-10000 m'den fazla) sadece bakteriler ve birkaç düzine omurgasız türü yaşıyor.

Canlı organizmaların bileşimi, ana (biyojenik elementler) C, O, H, N, S, P, K, Fe, Ca ve diğerleri olan en az 60 kimyasal element içerir. Canlı organizmalar aşırı koşullar altında hayata uyum sağlamıştır. Bakteriler okyanus hidrotermlerinde bile T = 200-250 o C'de bulunur. En derin çöküntülerde deniz organizmaları muazzam baskılar altında yaşamaya adapte olmuşlardır.

Bununla birlikte, karada yaşayanlar, okyanus sakinlerinin tür çeşitliliği açısından ve öncelikle böcekler, kuşlar ve memeliler nedeniyle çok ilerideydi. Genel olarak karadaki organizma türlerinin sayısı, okyanustakinden en az bir büyüklük sırasıdır: karada bir ila iki milyon türe karşılık okyanusta birkaç yüz bin tür. Bunun nedeni, karadaki çok çeşitli habitatlar ve ekolojik koşullardır. Ama aynı zamanda denizde de not edilir. bitki ve hayvanların çok daha çeşitli yaşam formları. Deniz bitkilerinin iki ana grubu - kahverengi ve kırmızı algler - tatlı sularda hiç görülmez. Ekinodermler, kaetognatlar ve kaetognatlar ile alt kordatlar münhasıran denizeldir. Midye ve istiridye, sudaki organik parçacıkları filtreleyerek yiyeceklerini toplayan okyanusta çok sayıda yaşar ve diğer birçok deniz organizması deniz tabanının döküntüleriyle beslenir. Her kara solucanı türü için, dip tortullarında beslenen yüzlerce deniz solucanı türü vardır.

Farklı çevre koşullarında yaşayan, farklı şekillerde ve farklı alışkanlıklarla beslenen deniz organizmaları, çok çeşitli yaşam tarzlarına öncülük edebilirler. Bazı türlerin bireyleri sadece bir yerde yaşar ve yaşamları boyunca aynı şekilde davranırlar. Bu, çoğu fitoplankton türü için tipiktir. Birçok deniz hayvanı türü, yaşam döngüleri boyunca yaşam tarzlarını sistematik olarak değiştirir. Larva aşamasından geçerler ve yetişkinlere dönüşürler, nekton yaşam tarzına geçerler veya bentik organizmaların karakteristik bir yaşam tarzına öncülük ederler. Diğer türler sapsızdır veya larva evresinden hiç geçmeyebilir. Ayrıca birçok türün yetişkinleri zaman zaman farklı bir yaşam tarzına öncülük etmektedir. Örneğin, ıstakozlar deniz yatağı boyunca sürünebilir veya kısa mesafeler için üzerinde yüzebilir. Birçok yengeç, sürünerek veya yüzdükleri kısa süreli yiyecek arama gezileri için güvenli yuvalarını terk eder. Çoğu balık türünün yetişkinleri tamamen nektonik organizmalara aittir, ancak aralarında dibe yakın yaşayan birçok tür vardır. Örneğin, morina veya pisi balığı gibi balıklar çoğu zaman dibe yakın yüzer veya üzerinde yatar. Bu balıklara dip balıkları denir, ancak sadece dip tortularının yüzeyinde beslenirler.

Deniz organizmalarının tüm çeşitliliği ile, hepsi canlıların ayrılmaz özellikleri olarak büyüme ve üreme ile karakterize edilir. Bunlar sırasında, canlı bir organizmanın tüm parçaları güncellenir, değiştirilir veya geliştirilir. Bu aktiviteyi sürdürmek için kimyasal bileşikler sentezlenmelidir, yani, daha küçük ve daha basit bileşenlerden yeniden yaratılmıştır. Böylece, biyokimyasal sentez yaşamın en önemli belirtisidir.

Biyokimyasal sentez, bir dizi farklı işlemle gerçekleştirilir. İş yapıldığı için, her işlem bir enerji kaynağına ihtiyaç duyar. Bu öncelikle, canlılarda bulunan hemen hemen tüm organik bileşiklerin güneş ışığının enerjisi nedeniyle yaratıldığı fotosentez sürecidir.

Fotosentez süreci aşağıdaki basitleştirilmiş denklemle açıklanabilir:

CO 2 + H 2 O + Güneş ışığının kinetik enerjisi \u003d Şeker + Oksijen veya Karbon dioksit + Su + Güneş Işığı \u003d Şeker + Oksijen

Denizde yaşamın varlığının temellerini anlamak için fotosentezin aşağıdaki dört özelliğini bilmek gerekir:

    sadece bazı deniz organizmaları fotosentez yapabilir; bitkiler (yosunlar, çimenler, diatomlar, kokolitoforlar) ve bazı kamçılıları içerir;

    fotosentez için hammaddeler basit inorganik bileşiklerdir (su ve karbon dioksit);

    fotosentez oksijen üretir;

    Kimyasal formdaki enerji şeker molekülünde depolanır.

Şeker moleküllerinde depolanan potansiyel enerji, hem bitkiler hem de hayvanlar tarafından en önemli yaşam fonksiyonlarını gerçekleştirmek için kullanılır.

Böylece, başlangıçta yeşil bir bitki tarafından emilen ve şeker moleküllerinde depolanan güneş enerjisi, daha sonra bitkinin kendisi tarafından veya bu şeker molekülünü gıdanın bir parçası olarak tüketen bazı hayvanlar tarafından kullanılabilir. Sonuç olarak, okyanustaki yaşam da dahil olmak üzere gezegendeki tüm yaşam, yeşil bitkilerin fotosentetik aktivitesi yoluyla biyosfer tarafından tutulan ve bir organizmadan diğerine gıdanın bir parçası olarak kimyasal biçimde taşınan güneş enerjisinin akışına bağlıdır. .

Canlı maddenin ana yapı taşları karbon, hidrojen ve oksijen atomlarıdır. Demir, bakır, kobalt ve diğer birçok elemente az miktarda ihtiyaç vardır. Deniz organizmalarının cansız, oluşturan kısımları silikon, kalsiyum, stronsiyum ve fosfor bileşiklerinden oluşur. Bu nedenle, okyanusta yaşamın sürdürülmesi, maddenin sürekli tüketimi ile ilişkilidir. Bitkiler gerekli maddeleri doğrudan deniz suyundan alır ve ayrıca hayvan organizmaları da gıdaların bileşimindeki maddelerin bir kısmını alır.

Kullanılan enerji kaynaklarına bağlı olarak deniz organizmaları iki ana türe ayrılır: ototroflar (ototroflar) ve heterotroflar (heterotroflar).

ototroflar, veya "kendi kendini yaratan" organizmalar, deniz suyunun inorganik bileşenlerinden organik bileşikler oluşturur ve güneş ışığının enerjisini kullanarak fotosentez yapar. Bununla birlikte, diğer beslenme biçimlerine sahip ototrofik organizmalar da bilinmektedir. Örneğin, hidrojen sülfür (H 2 S) ve karbon dioksit (CO 2) sentezleyen mikroorganizmalar, güneş radyasyonu akışından değil, örneğin hidrojen sülfür gibi bazı bileşiklerden enerji çeker. Aynı amaçla hidrojen sülfür yerine nitrojen (N 2) ve sülfat (SO 4) kullanılabilir. Bu tür ototrof denir kemoterapi m rofam sen .

heterotroflar ("başkalarını yiyenler") gıda olarak kullandıkları organizmalara bağlıdır. Yaşamak için diğer organizmaların canlı veya ölü dokularını tüketmeleri gerekir. Besinlerinin organik maddesi, bağımsız biyokimyasal sentez için gerekli tüm kimyasal enerjinin ve yaşam için gerekli maddelerin tedarikini sağlar.

Her deniz organizması, diğer organizmalar ve suyun kendisi, fiziksel ve kimyasal özellikleri ile etkileşime girer. Bu etkileşim sistemi, deniz ekosistemi . Deniz ekosisteminin en önemli özelliği enerji ve madde transferi; aslında organik madde üretimi için bir tür "makine"dir.

Güneş enerjisi bitkiler tarafından emilir ve onlardan potansiyel enerji şeklinde hayvanlara ve bakterilere aktarılır. ana besin zinciri . Bu tüketici grupları bitkilerle karbondioksit, mineral besin ve oksijen alışverişinde bulunur. Böylece, organik maddelerin akışı kapalı ve tutucudur; sistemin canlı bileşenleri arasında, aynı maddeler ileri ve geri yönlerde dolaşır, bu sisteme doğrudan girer veya okyanustan doldurulur. Nihayetinde, gelen tüm enerji, biyosferde meydana gelen mekanik ve kimyasal süreçlerin bir sonucu olarak ısı şeklinde dağılır.

Tablo 9, ekosistemin bileşenlerini açıklamaktadır; bitkiler tarafından kullanılan en temel besin maddelerini listeler ve bir ekosistemin biyolojik bileşeni hem canlı hem de ölü maddeleri içerir. İkincisi, bakteriyel ayrışma nedeniyle yavaş yavaş biyojenik partiküllere ayrışır.

biyojenik kalıntılar biyosferin deniz bölümünün toplam maddesinin yaklaşık yarısını oluşturur. Suda asılı, dipteki tortulara gömülü ve tüm çıkıntılı yüzeylere yapışmış halde, büyük miktarda yiyecek içerirler. Bazı pelajik hayvanlar yalnızca ölü organik maddelerle beslenir ve diğer birçok sakin için canlı planktona ek olarak bazen diyetin önemli bir bölümünü oluşturur. Bununla birlikte, organik döküntünün ana tüketicileri bentik organizmalardır.

Denizde yaşayan organizmaların sayısı uzaya ve zamana göre değişir. Okyanusların açık kısımlarının mavi tropik suları, kıyıların yeşilimsi sularından önemli ölçüde daha az plankton ve nekton içerir. Birim alan veya habitat hacmi başına tüm canlı deniz bireylerinin (mikroorganizmalar, bitkiler ve hayvanlar) toplam kütlesi biyokütle. Genellikle yaş veya kuru madde (g/m 2 , kg/ha, g/m 3) cinsinden ifade edilir. Bitki biyokütlesine fitoma, hayvan biyokütlesine zoomas denir.

Su kütlelerinde yeni organik madde oluşum süreçlerinde ana rol, başta fitoplankton olmak üzere klorofil içeren organizmalara aittir. birincil üretim - fitoplanktonun hayati aktivitesinin sonucu - organik maddenin çevrenin mineral bileşenlerinden sentezlendiği fotosentez sürecinin sonucunu karakterize eder. Onu yapan bitkilere denir. n birincil üreticiler . Açık denizde neredeyse tüm organik maddeleri oluştururlar.

Tablo 9

Deniz Ekosistemi Bileşenleri

Böylece, birincil üretim belirli bir süre içinde yeni oluşan organik maddenin kütlesidir. Birincil üretimin bir ölçüsü, yeni organik madde oluşum hızıdır.

Brüt ve net birincil üretim vardır. Brüt birincil üretim, fotosentez sırasında oluşan toplam organik madde miktarını ifade eder. Bir fotosentez ölçüsü olan fitoplanktonla ilgili brüt birincil üretimdir, çünkü denizdeki madde ve enerjinin daha sonraki dönüşümlerinde kullanılan madde ve enerji miktarı hakkında bir fikir verir. Net birincil üretim, yeni oluşan organik maddenin metabolizmaya harcandıktan sonra kalan ve sudaki diğer organizmalar tarafından gıda olarak kullanılmak üzere doğrudan mevcut kalan kısmını ifade eder.

Besin tüketimi ile ilişkili farklı organizmalar arasındaki ilişkiye denir. trofik . Okyanus biyolojisinde önemli kavramlardır.

İlk trofik seviye fitoplankton ile temsil edilir. İkinci trofik seviye, otçul zooplankton tarafından oluşturulur. Bu seviyede birim zamanda oluşan toplam biyokütle, ekosistemin ikincil ürünleri. Üçüncü trofik seviye, etoburlar veya birinci sınıf yırtıcılar ve omnivorlar tarafından temsil edilir. Bu seviyedeki toplam üretime üçüncül denir. Dördüncü trofik seviye, daha düşük trofik seviyelerdeki organizmalarla beslenen ikinci sıradaki avcılar tarafından oluşturulur. Son olarak, beşinci trofik düzeyde, üçüncü sıradaki yırtıcı hayvanlar vardır.

Trofik seviyeler kavramı, bir ekosistemin verimliliğini yargılamayı mümkün kılar. Her trofik seviyeye ya Güneş'ten ya da gıdanın bir parçası olarak enerji sağlanır. Bir seviyeye giren enerjinin önemli bir kısmı, üzerinde dağılır ve daha yüksek seviyelere aktarılamaz. Bu kayıplar, canlı organizmaların kendilerini sürdürmek için yaptıkları tüm fiziksel ve kimyasal çalışmaları içerir. Ek olarak, daha yüksek trofik seviyedeki hayvanlar, daha düşük seviyelerde oluşan ürünlerin sadece belirli bir kısmını tüketir; bazı bitki ve hayvanlar doğal nedenlerle ölürler. Sonuç olarak, besin ağının daha yüksek bir seviyesindeki organizmalar tarafından herhangi bir trofik seviyeden çıkarılan enerji miktarı, alt seviyeye giren enerji miktarından daha azdır. Karşılık gelen enerji miktarlarının oranına denir. çevresel verimlilik trofik seviye ve genellikle 0.1-0.2'dir. Eko-verimlilik değerleri Biyolojik üretimi hesaplamak için trofik seviyeler kullanılır.

Pirinç. 41, gerçek okyanusta enerji ve madde akışlarının mekansal organizasyonunu basitleştirilmiş bir biçimde gösterir. Açık okyanusta, fotosentezin gerçekleştiği öfotik bölge ve fotosentezin olmadığı derin bölgeler önemli bir mesafe ile ayrılır. Demek oluyor kimyasal enerjinin derin su katmanlarına transferi, yüzey sularından sürekli ve önemli bir biyojen (besin) çıkışına yol açar.

Pirinç. 41. Okyanusta enerji ve madde alışverişinin ana yönleri

Böylece, okyanustaki enerji ve madde alışverişi süreçleri birlikte, ana besinleri yüzey katmanlarından dışarı pompalayan ekolojik bir pompa oluşturur. Bu madde kaybını karşıt süreçler karşılamasaydı, okyanusun yüzey suları tüm besin maddelerinden yoksun kalacak ve yaşam kuruyacaktı. Bu felaket yalnızca, her şeyden önce, derin suları ortalama 300 m/yıl hızla yüzeye çıkaran yükselme nedeniyle meydana gelmez. Biyojenik elementlerle doygun derin suların yükselişi, özellikle kıtaların batı kıyılarında, ekvator yakınlarında ve mevsimsel termoklinin çöktüğü ve önemli bir su sütununun konvektif karışımla kaplandığı yüksek enlemlerde yoğundur.

Bir deniz ekosisteminin toplam üretimi, birinci trofik seviyedeki üretim değeri tarafından belirlendiğinden, onu hangi faktörlerin etkilediğini bilmek önemlidir. Bu faktörler şunları içerir:

    yüzey tabakasının aydınlatılması okyanus suları;

    su sıcaklığı;

    yüzeye besin temini;

    bitki organizmalarının tüketim (yeme) oranı.

Suyun yüzey tabakasının aydınlatılması fotosentez sürecinin yoğunluğunu belirler, bu nedenle okyanusun belirli bir alanına giren ışık enerjisi miktarı organik üretim miktarını sınırlar. Benim .. De Güneş radyasyonunun yoğunluğunu çevirmek, özellikle coğrafi ve meteorolojik faktörler tarafından belirlenir. Güneş'in ufkun üzerindeki yüksekliği ve bulut örtüsü. Suda, ışık yoğunluğu derinlikle hızla azalır. Sonuç olarak, birincil üretim bölgesi üst birkaç on metre ile sınırlıdır. Genellikle açık okyanus sularından çok daha fazla askıda katı madde içeren kıyı sularında ışığın nüfuz etmesi daha da zordur.

Su sıcaklığı birincil üretimin değerini de etkiler. Aynı ışık yoğunluğunda, maksimum fotosentez hızı, her alg türü tarafından yalnızca belirli bir sıcaklık aralığında elde edilir. Bu optimal aralığa göre sıcaklığı artırmak veya azaltmak fotosentez üretiminde azalmaya yol açar. Bununla birlikte, okyanusların çoğunda, birçok fitoplankton türü için su sıcaklığı bu optimumun altındadır. Bu nedenle suyun mevsimsel olarak ısınması fotosentez hızının artmasına neden olur. Çeşitli alg türlerinde maksimum fotosentez hızı yaklaşık 20°C'de gözlenir.

Deniz bitkilerinin varlığı için gereklidir besinler - makro ve mikrobiyojenik elementler. Makrobiyojenler - nitrojen, fosfor, silikon, magnezyum, kalsiyum ve potasyum nispeten büyük miktarlarda gereklidir. Mikrobiyojenler, yani minimum miktarlarda gerekli elementler arasında demir, manganez, bakır, çinko, bor, sodyum, molibden, klor ve vanadyum bulunur.

Azot, fosfor ve silisyum suda o kadar az miktarda bulunurlar ki bitkilerin ihtiyaçlarını karşılamazlar ve fotosentez yoğunluğunu sınırlarlar.

Hücre maddesinin inşası için azot ve fosfor gereklidir ve ayrıca fosfor enerji süreçlerinde yer alır. Azot fosfordan daha fazla gereklidir, çünkü bitkilerde "azot: fosfor" oranı yaklaşık 16: 1'dir. Genellikle bu, bu elementlerin deniz suyundaki konsantrasyonlarının oranıdır. Ancak kıyı sularında nitrojen geri kazanım süreçleri (yani nitrojenin bitki tüketimine uygun bir biçimde suya geri verildiği süreçler) fosfor geri kazanım süreçlerine göre daha yavaştır. Bu nedenle birçok kıyı bölgesinde azot içeriği fosfor içeriğine göre azalır ve fotosentez yoğunluğunu sınırlayan bir element görevi görür.

Silikon, iskeletlerini ondan oluşturan iki grup fitoplanktonik organizma - diatomlar ve dinoflagellatlar (kamçılılar) tarafından büyük miktarlarda tüketilir. Bazen yüzey sularından silikonu o kadar hızlı çıkarırlar ki, sonuçta ortaya çıkan silikon eksikliği gelişimlerini sınırlamaya başlar. Sonuç olarak, silikon tüketen fitoplanktonların mevsimsel patlamasından sonra, fitoplanktonların "silisli olmayan" formlarının hızlı gelişimi başlar.

Fitoplankton tüketimi (yemek) zooplankton birincil üretimin değerini hemen etkiler, çünkü yenen her bitki artık büyüyemez ve çoğalmaz. Sonuç olarak, otlatma yoğunluğu, birincil ürünlerin oluşum hızını etkileyen faktörlerden biridir. Bir denge durumunda, otlatma yoğunluğu, fitoplankton biyokütlesi sabit bir seviyede kalacak şekilde olmalıdır. Birincil üretimdeki artışla birlikte zooplankton popülasyonundaki veya otlatma yoğunluğundaki bir artış teorik olarak bu sistemi dengeye getirebilir. Ancak zooplanktonun çoğalması zaman alır. Bu nedenle, diğer faktörlerin sabitliği ile bile, sabit bir duruma asla ulaşılmaz ve zoo- ve fitoplankton organizmalarının sayısı belirli bir denge düzeyi etrafında dalgalanır.

Deniz sularının biyolojik verimliliği uzayda önemli ölçüde değişir. Yüksek üretkenlik alanları arasında, yukarı doğru yükselmenin yüzey sularının besinlerle zenginleşmesiyle sonuçlandığı kıta sahanlıkları ve açık okyanuslar bulunur. Raf sularının yüksek verimliliği, nispeten sığ raf sularının daha sıcak ve daha iyi aydınlatılmış olmasıyla da belirlenir. Besin açısından zengin nehir suları her şeyden önce buraya gelir. Ek olarak, biyojenik elementlerin temini, deniz tabanındaki organik maddenin ayrışmasıyla yenilenir.Açık okyanusta, yüksek üretkenliğe sahip alanların alanı önemsizdir, çünkü burada gezegen ölçeğinde subtropikal antisiklonik girdaplar izlenir. yüzey sularının çökme süreçleri ile karakterize edilir.

Açık okyanusun en yüksek üretkenliğe sahip su alanları yüksek enlemlerle sınırlıdır; kuzey ve güney sınırları genellikle her iki yarım kürede de 50 0 enlemiyle çakışır. Sonbahar-kış soğutması burada güçlü konvektif hareketlere ve biyojenik elementlerin derin katmanlardan yüzeye çıkarılmasına yol açar. Bununla birlikte, yüksek enlemlere doğru daha fazla ilerlemeyle, düşük sıcaklıkların artan baskınlığı, Güneş'in ufkun üzerindeki düşük yüksekliği ve buz örtüsü nedeniyle bozulan aydınlatma nedeniyle üretkenlik azalmaya başlayacaktır.

Yüksek verimli alanlar, Peru, Oregon, Senegal ve güneybatı Afrika kıyılarındaki okyanusların doğu kesimlerindeki sınır akıntıları bölgesinde yoğun kıyısal yükselme alanlarıdır.

Okyanusun tüm bölgelerinde, birincil üretim değerinde mevsimsel bir değişiklik vardır. Bunun nedeni, fitoplankton organizmalarının habitatlarının fiziksel koşullarında, özellikle aydınlatma, rüzgar gücü ve su sıcaklığındaki mevsimsel değişikliklere biyolojik tepkileridir. En büyük mevsimsel zıtlıklar, ılıman bölgenin denizleri için tipiktir. Okyanusun termal ataleti nedeniyle, yüzey suyu sıcaklığı değişiklikleri hava sıcaklığı değişikliklerinin gerisinde kalıyor ve bu nedenle kuzey yarımkürede maksimum su sıcaklığı Ağustos ayında ve minimum su sıcaklığı Şubat ayında gözlemleniyor. Kışın sonunda, düşük su sıcaklıkları ve suya giren güneş ışınlarının gelişindeki azalmanın bir sonucu olarak, diatom ve dinoflagellatların sayısı büyük ölçüde azalır. Bu arada, önemli soğutma ve kış fırtınaları nedeniyle, yüzey suları konveksiyon yoluyla büyük bir derinliğe karışır. Derin, besin açısından zengin suların yükselişi, yüzey tabakasındaki içeriklerinde bir artışa yol açar. Suların ısınması ve aydınlatmanın artmasıyla, diatomların gelişimi için en uygun koşullar yaratılır ve fitoplankton organizmalarının sayısında bir salgın kaydedilir.

Yaz başında, optimum sıcaklık koşullarına ve aydınlatmaya rağmen, bir dizi faktör diatom sayısında azalmaya neden olur. İlk olarak, zooplankton tarafından otlatma nedeniyle biyokütleleri azalır. İkincisi, yüzey sularının ısınması nedeniyle, dikey karışmayı ve dolayısıyla besin açısından zengin derin suların yüzeye çıkarılmasını engelleyen güçlü bir tabakalaşma oluşur. Bu zamanda, bir iskelet oluşturmak için silikona ihtiyaç duymayan dinoflagellatların ve diğer fitoplankton formlarının gelişimi için en uygun koşullar yaratılır. Sonbaharda, aydınlatma hala fotosentez için yeterli olduğunda, yüzey sularının soğuması nedeniyle termoklin bozulur ve konvektif karışım koşulları oluşturulur. Yüzey suları, derin su katmanlarından besinlerle doldurulmaya başlar ve özellikle diatomların gelişimi ile bağlantılı olarak verimlilikleri artar. Sıcaklık ve aydınlatmanın daha da düşmesiyle, tüm türlerin fitoplankton organizmalarının bolluğu düşük kış seviyesine düşer. Aynı zamanda, birçok organizma türü, gelecekteki bir bahar salgını için bir "tohum" görevi görerek askıya alınmış animasyona düşer.

Düşük enlemlerde, üretkenlikteki değişiklikler nispeten küçüktür ve esas olarak dikey dolaşımdaki değişiklikleri yansıtır. Yüzey suları her zaman çok sıcaktır ve değişmez özellikleri belirgin bir termoklindir. Sonuç olarak, derin, besin açısından zengin suların termoklin altından yüzey tabakasına çıkarılması imkansızdır. Bu nedenle, elverişli diğer koşullara rağmen, tropikal denizlerdeki yükselme alanlarından uzakta, düşük verimlilik gözlenir.

Fotosentez gezegenimizdeki tüm yaşamın temelini oluşturur. Kara bitkilerinde, alglerde ve birçok bakteri türünde gerçekleşen bu süreç, Dünya'daki hemen hemen tüm yaşam formlarının varlığını belirler, güneş ışığını kimyasal bağ enerjisine dönüştürür ve ardından adım adım sayısız besin zincirinin tepelerine aktarılır.

Büyük olasılıkla, aynı süreç, bir zamanlar, Dünya atmosferindeki kısmi oksijen basıncında keskin bir artış ve karbondioksit oranında bir azalmaya neden oldu ve bu da sonuçta çok sayıda karmaşık organize organizmanın gelişmesine yol açtı. Ve şimdiye kadar, birçok bilim insanına göre, sadece fotosentez, insanlar tarafından günlük milyonlarca ton çeşitli hidrokarbon yakıtın yakılmasının bir sonucu olarak havaya yayılan CO2 saldırısını dizginleyebiliyor.

Amerikalı bilim adamlarının yeni bir keşfi, bizi fotosentetik sürece yeni bir bakış atmaya zorluyor.

"Normal" fotosentez sırasında, bu hayati gaz bir "yan ürün" olarak üretilir. Normal modda, CO2'yi bağlamak ve daha sonra birçok hücre içi süreçte bir enerji kaynağı olarak hareket eden karbonhidratları üretmek için fotosentetik "fabrikalara" ihtiyaç vardır. Bu "fabrikalardaki" ışık enerjisi, karbondioksit ve karbonhidratları sabitlemek için gerekli elektronların serbest bırakıldığı su moleküllerinin ayrışmasına gider. Bu ayrışma aynı zamanda oksijen O2'yi de serbest bırakır.

Yeni keşfedilen süreçte, suyun ayrışması sırasında açığa çıkan elektronların sadece küçük bir kısmı karbondioksiti asimile etmek için kullanılıyor. Aslanın ters işlem sırasındaki payı, "taze salınan" oksijenden su moleküllerinin oluşumuna gider. Aynı zamanda, yeni keşfedilen fotosentetik süreç sırasında dönüştürülen enerji, karbonhidrat formunda depolanmaz, doğrudan hayati hücre içi enerji tüketicilerine gider. Ancak, bu sürecin ayrıntılı mekanizması bir sır olarak kalıyor.

Dışarıdan, fotosentetik sürecin böyle bir modifikasyonunun Güneş'ten zaman ve enerji kaybı olduğu görünebilir. Milyarlarca yıllık evrimsel deneme yanılmaların, her küçük şeyin son derece verimli olduğu canlı doğada, bu kadar düşük verimli bir sürecin olabileceğine inanmak zor.

Bununla birlikte, bu seçenek, karmaşık ve kırılgan fotosentez aygıtını aşırı güneş ışığına maruz kalmaktan korumanıza izin verir.

Gerçek şu ki, bakterilerdeki fotosentetik süreç, ortamda gerekli bileşenlerin yokluğunda basitçe durdurulamaz. Mikroorganizmalar güneş ışınlarına maruz kaldıkları sürece, ışığın enerjisini kimyasal bağların enerjisine dönüştürmek zorunda kalırlar. Gerekli bileşenlerin yokluğunda, fotosentez, tüm hücre için zararlı olan serbest radikallerin oluşumuna yol açabilir ve bu nedenle siyanobakteriler, foton enerjisini sudan suya dönüştürmek için bir yedekleme seçeneği olmadan yapamazlar.

CO2'nin karbonhidratlara indirgenmiş dönüşümünün ve moleküler oksijenin azaltılmış salınımının bu etkisi, Atlantik ve Pasifik Okyanuslarının doğal koşullarında yapılan bir dizi son çalışmada zaten gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, su alanlarının neredeyse yarısında azaltılmış besin ve demir iyonları içeriği gözlemlenir. Buradan,

Bu suların sakinlerine gelen güneş ışığı enerjisinin kabaca yarısı, olağan karbondioksit emilim ve oksijen salınımı mekanizmasını atlamak için dönüştürülür.

Bu, deniz ototroflarının CO2 alımı sürecine katkısının önceden büyük ölçüde fazla tahmin edildiği anlamına gelir.

Carnegie Enstitüsü Dünya Ekoloji Departmanı üyesi Joe Bury olarak, yeni keşif, deniz mikroorganizmalarının hücrelerinde güneş enerjisinin nasıl işlendiğine dair anlayışımızı temelden değiştirecek. Ona göre, bilim adamları henüz yeni sürecin mekanizmasını keşfetmediler, ancak şimdi bile varlığı, bizi dünya sularında CO2'nin fotosentetik absorpsiyon ölçeğinin modern tahminlerine farklı bir şekilde bakmaya zorlayacak.