Palmistry 

Đặc điểm và sự phân bố của sự sống ở các biển và đại dương. Vùng quang hợp mở rộng trong các đại dương sâu như thế nào. Hiệu quả của quá trình quang hợp trong các hệ sinh thái trên cạn và dưới biển Sự sống ở biển sâu

Các đại dương bao phủ hơn 70% bề mặt Trái đất. Nó chứa khoảng 1,35 tỷ km khối nước, chiếm khoảng 97% tổng lượng nước trên hành tinh. Đại dương hỗ trợ tất cả sự sống trên hành tinh và cũng làm cho nó có màu xanh lam khi nhìn từ không gian. Trái đất là hành tinh duy nhất trong hệ mặt trời của chúng ta được biết là có chứa nước ở thể lỏng.

Mặc dù đại dương là một khối nước liên tục, các nhà hải dương học đã chia nó thành 4 khu vực chính: Thái Bình Dương, Đại Tây Dương, Ấn Độ Dương và Bắc Cực. Đại Tây Dương, Ấn Độ Dương và Thái Bình Dương kết hợp với nhau tạo thành vùng nước băng giá xung quanh Nam Cực. Một số chuyên gia nhận định khu vực này là đại dương thứ năm, thường được gọi là Nam.

Để hiểu sự sống của các đại dương, trước tiên bạn phải biết định nghĩa của nó. Cụm từ "sinh vật biển" bao gồm tất cả các sinh vật sống trong nước mặn, bao gồm nhiều loại thực vật, động vật và vi sinh vật như vi khuẩn và.

Có rất nhiều loài sinh vật biển từ sinh vật đơn bào nhỏ bé đến cá voi xanh khổng lồ. Khi các nhà khoa học khám phá ra các loài mới, tìm hiểu thêm về cấu tạo gen của các sinh vật và nghiên cứu các mẫu hóa thạch, họ đang quyết định cách phân nhóm các loài động thực vật đại dương. Sau đây là danh sách các nhóm thực vật hoặc phân loại chính của các sinh vật sống trong đại dương:

  • (Annelida);
  • (Chân khớp);
  • (Chordata);
  • (Cnidaria);
  • Ctenophores ( Ctenophora);
  • (Echinodermata);
  • (Thân mềm)
  • (Porifera).

Ngoài ra còn có một số loại thực vật biển. Phổ biến nhất là Diệp lục tố, hoặc tảo lục, và Rhodophyta, hoặc tảo đỏ.

Sự thích nghi của sinh vật biển

Từ quan điểm của một động vật trên cạn như chúng ta, đại dương có thể là một môi trường khắc nghiệt. Tuy nhiên, sinh vật biển thích nghi với cuộc sống ở đại dương. Các đặc điểm cho phép sinh vật phát triển mạnh trong môi trường biển bao gồm khả năng điều chỉnh lượng muối ăn vào, các cơ quan sản xuất oxy (như mang cá), chịu được áp lực nước tăng và thích nghi với điều kiện thiếu ánh sáng. Động vật và thực vật sống trong vùng triều đối phó với nhiệt độ khắc nghiệt, ánh sáng mặt trời, gió và sóng.

Có hàng trăm nghìn loài sinh vật biển, từ động vật phù du nhỏ bé đến cá voi khổng lồ. Việc phân loại các sinh vật biển rất khác nhau. Mỗi loại đều thích nghi với môi trường sống cụ thể của nó. Tất cả các sinh vật đại dương buộc phải tương tác với một số yếu tố không phải là vấn đề đối với sự sống trên đất liền:

  • Điều chỉnh lượng muối ăn vào;
  • Lấy oxy;
  • Thích ứng với áp lực nước;
  • Sóng và sự thay đổi nhiệt độ của nước;
  • Nhận đủ ánh sáng.

Dưới đây chúng tôi xem xét một số cách sinh vật biển tồn tại trong môi trường này, rất khác với chúng ta.

Quy định muối

Cá có thể uống nước muối và bài tiết lượng muối dư thừa qua mang. Chim biển cũng uống nước biển, và lượng muối dư thừa được tống ra ngoài qua "tuyến muối" vào khoang mũi và sau đó được chim lắc ra ngoài. Cá voi không uống nước mặn, nhưng nhận được độ ẩm cần thiết từ các sinh vật của chúng, mà chúng ăn.

Ôxy

Cá và các sinh vật khác sống dưới nước có thể lấy oxy từ nước qua mang hoặc qua da của chúng.

Các loài động vật biển có vú buộc phải nổi lên mặt nước để thở, đó là lý do tại sao cá voi có lỗ thở trên đầu cho phép chúng hít thở không khí từ khí quyển, giữ phần lớn cơ thể của chúng ở dưới nước.

Cá voi có thể ở dưới nước mà không cần thở trong một giờ hoặc hơn vì chúng sử dụng phổi rất hiệu quả, lấp đầy tới 90% phổi trong mỗi lần thở, đồng thời tích trữ một lượng lớn oxy bất thường trong máu và cơ khi lặn.

Nhiệt độ

Nhiều động vật đại dương là loài máu lạnh (ectothermic) và thân nhiệt bên trong của chúng cũng giống như môi trường sống. Một trường hợp ngoại lệ là các loài động vật biển có vú máu nóng (thu nhiệt), chúng phải duy trì nhiệt độ cơ thể không đổi bất kể nhiệt độ nước. Chúng có một lớp cách nhiệt dưới da bao gồm chất béo và mô liên kết. Lớp mỡ dưới da này cho phép chúng duy trì nhiệt độ cơ thể bên trong tương đương với nhiệt độ cơ thể của họ hàng trên cạn, ngay cả trong đại dương lạnh giá. Lớp cách nhiệt của cá voi đầu gối có thể dày hơn 50 cm.

áp lực nước

Trong các đại dương, áp lực nước tăng 15 pound trên mỗi inch vuông cứ sau 10 mét. Trong khi một số sinh vật biển hiếm khi thay đổi độ sâu của nước thì những động vật bơi xa như cá voi, rùa biển và hải cẩu lại di chuyển từ vùng nước nông đến vùng nước sâu trong vài ngày. Làm thế nào để họ đối phó với áp lực?

Người ta tin rằng cá nhà táng có khả năng lặn sâu hơn 2,5 km dưới bề mặt đại dương. Một trong những cách thích nghi là phổi và lồng ngực bị nén lại khi lặn xuống độ sâu lớn.

Rùa biển luýt có thể lặn sâu hơn 900 mét. Phổi gấp và lớp vỏ mềm dẻo giúp chúng chịu được áp lực nước cao.

gió và sóng

Động vật vùng triều không cần thích nghi với áp lực nước cao, nhưng phải chịu được áp lực gió và sóng lớn. Nhiều động vật không xương sống và thực vật trong khu vực này có khả năng bám vào đá hoặc các chất nền khác, và cũng có lớp vỏ cứng bảo vệ.

Trong khi các loài cá nổi lớn như cá voi và cá mập không bị ảnh hưởng bởi cơn bão, con mồi của chúng có thể bị dịch chuyển. Ví dụ, cá voi săn mồi bằng xác chân chèo, có thể phân tán trên các vùng xa xôi khác nhau khi có gió và sóng mạnh.

ánh sáng mặt trời

Các sinh vật ưa sáng, chẳng hạn như rạn san hô nhiệt đới và các loài tảo liên quan, được tìm thấy ở những vùng nước nông, trong xanh cho phép ánh sáng mặt trời đi qua dễ dàng.

Vì tầm nhìn dưới nước và mức độ ánh sáng có thể thay đổi, cá voi không dựa vào thị giác để tìm thức ăn. Thay vào đó, chúng tìm con mồi bằng cách sử dụng khả năng định vị bằng tiếng vang và thính giác.

Dưới đáy sâu đại dương, một số loài cá đã bị mất mắt hoặc mất sắc tố vì đơn giản là chúng không cần thiết. Các sinh vật khác phát quang sinh học, sử dụng chất phát quang hoặc các cơ quan tạo ra ánh sáng của chính chúng để thu hút con mồi.

Sự phân bố sự sống của biển và đại dương

Từ đường bờ biển đến đáy biển sâu nhất, đại dương tràn ngập sự sống. Hàng trăm nghìn loài sinh vật biển từ tảo cực nhỏ đến cá voi xanh từng sống trên Trái đất.

Đại dương có năm khu vực chính của sự sống, mỗi khu vực có sự thích nghi độc đáo của các sinh vật với môi trường biển cụ thể của nó.

Khu hưng phấn

Vùng hưng phấn là lớp trên cùng của đại dương ngập nắng, sâu đến khoảng 200 mét. Vùng hưng phấn còn được gọi là vùng âm và có thể hiện diện ở cả các hồ có biển và trong đại dương.

Ánh sáng mặt trời trong đới quang cực cho phép quá trình quang hợp diễn ra. là quá trình một số sinh vật chuyển đổi năng lượng mặt trời và carbon dioxide từ khí quyển thành các chất dinh dưỡng (protein, chất béo, carbohydrate, v.v.) và oxy. Trong đại dương, thực vật và tảo thực hiện quang hợp. Rong biển tương tự như thực vật trên cạn: chúng có rễ, thân và lá.

Thực vật phù du - các sinh vật cực nhỏ bao gồm thực vật, tảo và vi khuẩn cũng sống trong vùng hưng phấn. Hàng tỷ vi sinh vật tạo thành những đốm màu xanh lục hoặc xanh lam khổng lồ trong đại dương, chúng là nền tảng của đại dương và biển cả. Thông qua quá trình quang hợp, thực vật phù du chịu trách nhiệm sản xuất gần một nửa lượng oxy thải vào bầu khí quyển của Trái đất. Các loài động vật nhỏ như nhuyễn thể (một loại tôm), cá và vi sinh vật được gọi là động vật phù du đều ăn thực vật phù du. Lần lượt, những con vật này bị cá voi, cá lớn, chim biển và con người ăn thịt.

vùng mesopelagic

Vùng tiếp theo, kéo dài đến độ sâu khoảng 1000 mét, được gọi là vùng trung bì. Vùng này còn được gọi là vùng hoàng hôn, vì ánh sáng bên trong nó rất mờ. Việc thiếu ánh sáng mặt trời có nghĩa là thực tế không có thực vật trong vùng trung bì, nhưng cá lớn và cá voi lặn ở đó để săn mồi. Cá ở vùng này nhỏ và phát sáng.

vùng tắm

Đôi khi các loài động vật từ vùng trung bì (như cá nhà táng và mực) lặn vào vùng tắm có độ sâu khoảng 4000 mét. Vùng tắm biển còn được gọi là vùng nửa đêm vì ánh sáng không chiếu tới nó.

Động vật sống trong vùng tắm có kích thước nhỏ, nhưng chúng thường có miệng rất lớn, răng sắc nhọn và dạ dày mở rộng cho phép chúng ăn bất kỳ thức ăn nào rơi vào miệng. Phần lớn thức ăn này đến từ tàn tích của thực vật và động vật từ các vùng cá nổi trên cao. Nhiều động vật tắm không có mắt vì chúng không cần thiết trong bóng tối. Vì áp suất quá cao nên rất khó tìm được chất dinh dưỡng. Cá trong vùng tắm nước biển di chuyển chậm và có mang mạnh để hút oxy từ nước.

khu vực sâu thẳm

Nước dưới đáy đại dương, trong vùng vực thẳm, rất mặn và lạnh (2 độ C hoặc 35 độ F). Ở độ sâu lên tới 6.000 mét, áp suất rất mạnh - 11.000 pound / inch vuông. Điều này làm cho sự sống của hầu hết các loài động vật là không thể. Hệ động vật của khu vực này, để đối phó với các điều kiện khắc nghiệt của hệ sinh thái, đã phát triển các đặc điểm thích nghi kỳ lạ.

Nhiều loài động vật trong khu vực này, bao gồm cả mực và cá, có khả năng phát quang sinh học, nghĩa là chúng tạo ra ánh sáng thông qua các phản ứng hóa học trong cơ thể chúng. Ví dụ, loài cá câu có một phần lồi sáng nằm phía trước cái miệng khổng lồ đầy răng của nó. Khi ánh sáng dụ những con cá nhỏ, người câu chỉ việc ngoạm hàm để ăn thịt con mồi.

Ultraabyssal

Khu vực sâu nhất của đại dương, được tìm thấy trong các đứt gãy và hẻm núi, được gọi là siêu vực thẳm. Rất ít sinh vật sống ở đây, chẳng hạn như isopods, một loại động vật giáp xác liên quan đến cua và tôm.

Chẳng hạn như bọt biển và hải sâm phát triển mạnh trong các khu vực sâu và siêu nhỏ. Giống như nhiều loài sao biển và sứa, những loài động vật này gần như phụ thuộc hoàn toàn vào phần còn lại của động vật và thực vật chết được gọi là mảnh vụn biển.

Tuy nhiên, không phải tất cả sinh vật sống ở đáy đều phụ thuộc vào mảnh vụn của biển. Năm 1977, các nhà hải dương học đã phát hiện ra một cộng đồng sinh vật dưới đáy đại dương ăn vi khuẩn xung quanh các khe hở được gọi là miệng phun thủy nhiệt. Những lỗ thông hơi này thoát nước nóng được làm giàu bằng các khoáng chất từ ​​ruột Trái đất. Khoáng chất cung cấp thức ăn cho các vi khuẩn độc nhất, do đó chúng lại nuôi các động vật như cua, sò ốc và giun đũa.

Các mối đe dọa đối với sinh vật biển

Bất chấp sự hiểu biết tương đối nhỏ về đại dương và cư dân của nó, hoạt động của con người đã gây ra thiệt hại to lớn cho hệ sinh thái mong manh này. Chúng ta liên tục thấy trên truyền hình và báo chí rằng một loài sinh vật biển khác đã trở nên nguy cấp. Vấn đề này có vẻ đáng buồn, nhưng vẫn có hy vọng và nhiều điều mỗi chúng ta có thể làm để cứu đại dương.

Các mối đe dọa dưới đây không theo bất kỳ thứ tự cụ thể nào vì chúng có liên quan ở một số khu vực hơn những khu vực khác và một số cư dân đại dương phải đối mặt với nhiều mối đe dọa:

  • Biển bị acid hóa- Nếu bạn đã từng nuôi cá, bạn biết rằng độ pH chính xác của nước là một phần quan trọng để giữ cho cá của bạn khỏe mạnh.
  • Sự thay đổi của khí hậu- Chúng ta thường xuyên nghe nói về hiện tượng ấm lên toàn cầu, và vì lý do chính đáng - nó ảnh hưởng tiêu cực đến cả đời sống trên biển và trên cạn.
  • Đánh bắt quá mức là một vấn đề trên toàn thế giới đã làm cạn kiệt nhiều loài cá thương mại quan trọng.
  • Săn trộm và buôn bán bất hợp pháp- Bất chấp các đạo luật được thông qua để bảo vệ sinh vật biển, nạn đánh bắt bất hợp pháp vẫn tiếp diễn cho đến ngày nay.
  • Nets - Các loài sinh vật biển từ động vật không xương sống nhỏ đến cá voi lớn có thể vướng vào nhau và chết trong lưới đánh cá bị bỏ rơi.
  • Rác thải và ô nhiễm- các loài động vật khác nhau có thể vướng vào rác, cũng như trong lưới, và dầu tràn gây ra thiệt hại lớn cho hầu hết các sinh vật biển.
  • Mất môi trường sống- Khi dân số thế giới tăng lên, áp lực con người gia tăng đối với các đường bờ biển, vùng đất ngập nước, rừng tảo bẹ, rừng ngập mặn, bãi biển, bờ đá và rạn san hô là nơi sinh sống của hàng nghìn loài sinh vật.
  • Các loài xâm lấn - các loài được đưa vào một hệ sinh thái mới có thể gây hại nghiêm trọng cho cư dân bản địa, vì do thiếu các loài săn mồi tự nhiên, chúng có thể bị bùng nổ dân số.
  • Tàu biển - Tàu có thể gây thương tích chết người cho các loài động vật biển có vú lớn, cũng như tạo ra nhiều tiếng ồn, mang theo các loài xâm lấn, phá hủy các rạn san hô bằng neo, thải hóa chất vào đại dương và khí quyển.
  • Tiếng ồn đại dương - có nhiều tiếng ồn tự nhiên trong đại dương, là một phần không thể thiếu của hệ sinh thái này, nhưng tiếng ồn nhân tạo có thể làm gián đoạn nhịp sống của nhiều sinh vật biển.

Nguyên tắc của phương pháp oxy và carbon phóng xạ để xác định sản lượng sơ cấp (tốc độ quang hợp). Nhiệm vụ định nghĩa, tiêu hủy, tổng sản lượng sơ cấp và ròng.

Những điều kiện cần thiết trên hành tinh Trái đất để hình thành tầng ôzôn. Những dải tia cực tím nào ngăn chặn màn hình ôzôn?

Những hình thức quan hệ sinh thái nào ảnh hưởng tiêu cực đến các loài.

Amensalism - một quần thể ảnh hưởng tiêu cực đến một quần thể khác, nhưng bản thân nó không chịu ảnh hưởng tiêu cực hoặc tích cực. Một ví dụ điển hình là những tán cây cao, ngăn cản sự phát triển của cây còi cọc và rêu do cản một phần khả năng tiếp cận với ánh sáng mặt trời.

Allelopathy là một dạng kháng sinh trong đó các sinh vật có tác động có hại lẫn nhau do các yếu tố quan trọng của chúng (ví dụ, sự bài tiết của các chất). Nó được tìm thấy chủ yếu trong thực vật, rêu, nấm. Đồng thời, ảnh hưởng có hại của sinh vật này đối với sinh vật khác không cần thiết cho hoạt động sống của nó và không có lợi cho nó.

Cạnh tranh là một hình thức kháng sinh trong đó hai loại sinh vật vốn dĩ là kẻ thù sinh học (thường là do nguồn cung cấp thức ăn chung hoặc cơ hội sinh sản hạn chế). Ví dụ, giữa các động vật ăn thịt cùng loài và cùng một quần thể hoặc các loài khác nhau ăn cùng một loại thức ăn và sống trên cùng một lãnh thổ. Trong trường hợp này, tác hại gây ra cho sinh vật này có lợi cho sinh vật khác và ngược lại.

Ozone được hình thành khi bức xạ tia cực tím mặt trời bắn phá các phân tử oxy (O2 -> O3).

Sự hình thành ozone từ oxy diatomic thông thường đòi hỏi khá nhiều năng lượng - gần 150 kJ trên mỗi mol.

Được biết, phần chính của ozone tự nhiên tập trung ở tầng bình lưu ở độ cao từ 15 đến 50 km so với bề mặt Trái đất.

Quá trình quang phân tử oxy xảy ra ở tầng bình lưu dưới tác dụng của bức xạ tử ngoại có bước sóng 175-200 nm và đến 242 nm.



Các phản ứng hình thành ôzôn:

О2 + hν → 2О.

O2 + O → O3.

Biến đổi carbon phóng xạ được giảm xuống như sau. Đồng vị cacbon 14C được đưa vào mẫu nước dưới dạng natri cacbonat hoặc bicacbonat với độ phóng xạ đã biết. Sau một số lần tiếp xúc với các chai, nước từ chúng được lọc qua một bộ lọc màng và hoạt độ phóng xạ của các tế bào sinh vật phù du được xác định trên bộ lọc.

Phương pháp oxy để xác định sản lượng chính của các thủy vực (phương pháp bình) dựa trên việc xác định cường độ quang hợp của tảo phù du trong các bình được lắp đặt trong bể chứa ở các độ sâu khác nhau, cũng như trong điều kiện tự nhiên - bởi sự khác biệt về hàm lượng oxy hòa tan trong nước vào cuối ngày và vào cuối đêm.

Nhiệm vụ cho định nghĩa, tiêu hủy, tổng sản lượng sơ cấp và ròng. ??????

Vùng hưng phấn là tầng trên của đại dương, nơi có độ chiếu sáng đủ để quá trình quang hợp diễn ra. Ranh giới dưới của vùng âm đi qua ở độ sâu đạt 1% ánh sáng từ bề mặt. Chính trong vùng âm là nơi sinh sống của thực vật phù du, cũng như sinh vật phóng xạ, thực vật phát triển và hầu hết các loài động vật thủy sinh đều sinh sống. Càng gần các cực của Trái đất, đới âm càng nhỏ. Vì vậy, tại đường xích đạo, nơi các tia sáng mặt trời chiếu gần như thẳng đứng, độ sâu của đới lên đến 250 m, trong khi ở Bely, nó không vượt quá 25 m.

Hiệu quả của quá trình quang hợp phụ thuộc vào nhiều điều kiện bên trong và bên ngoài. Đối với những lá riêng lẻ được đặt trong những điều kiện đặc biệt, hiệu suất của quá trình quang hợp có thể đạt 20%. Tuy nhiên, các quá trình tổng hợp chính xảy ra trong lá, hay nói đúng hơn là trong lục lạp, và cây trồng cuối cùng được phân tách bởi một chuỗi các quá trình sinh lý trong đó một phần đáng kể năng lượng tích lũy bị mất đi. Ngoài ra, hiệu quả của quá trình đồng hóa năng lượng ánh sáng thường xuyên bị hạn chế bởi các yếu tố môi trường đã được đề cập. Do những hạn chế này, ngay cả ở những giống cây nông nghiệp hoàn hảo nhất trong điều kiện sinh trưởng tối ưu, hiệu suất quang hợp cũng không vượt quá 6-7%.

Bài 2

Phân tích bài làm và chấm điểm (5-7 phút).

Lặp lại bằng miệng và kiểm tra trên máy tính (13 phút).

Sinh khối đất

Sinh khối của sinh quyển xấp xỉ 0,01% khối lượng vật chất trơ của sinh quyển, với khoảng 99% sinh khối do thực vật chiếm khoảng 1% là sinh vật tiêu thụ và sinh vật phân hủy. Thực vật chiếm ưu thế trên lục địa (99,2%), động vật chiếm ưu thế ở đại dương (93,7%)

Sinh khối của đất liền lớn hơn nhiều so với sinh khối của các đại dương trên thế giới, gần như là 99,9%. Điều này là do tuổi thọ dài hơn và số lượng lớn các nhà sản xuất trên bề mặt Trái đất. Ở thực vật trên cạn, việc sử dụng năng lượng mặt trời để quang hợp đạt 0,1%, trong khi ở đại dương chỉ là 0,04%.

Sinh khối của các phần khác nhau trên bề mặt Trái đất phụ thuộc vào điều kiện khí hậu - nhiệt độ, lượng mưa. Điều kiện khí hậu khắc nghiệt của vùng lãnh nguyên - nhiệt độ thấp, băng vĩnh cửu, mùa hè lạnh ngắn đã hình thành các cộng đồng thực vật đặc biệt với sinh khối nhỏ. Thảm thực vật của vùng lãnh nguyên được thể hiện bằng địa y, rêu, cây lùn leo, cây thân thảo có thể chịu được những điều kiện khắc nghiệt như vậy. Sinh khối của rừng taiga, sau đó là rừng hỗn giao và rừng lá rộng tăng dần. Đới thảo nguyên được thay thế bằng thảm thực vật nhiệt đới và cận nhiệt đới, nơi có điều kiện cho sự sống thuận lợi nhất, sinh khối đạt cực đại.

Ở tầng trên của đất, điều kiện nước, nhiệt độ, khí thuận lợi nhất cho sự sống. Lớp phủ thực vật cung cấp chất hữu cơ cho tất cả các cư dân trong đất - động vật (động vật có xương sống và không xương sống), nấm và một số lượng lớn vi khuẩn. Vi khuẩn và nấm là những sinh vật phân hủy, chúng đóng một vai trò quan trọng trong việc lưu thông các chất trong sinh quyển, khoáng hóa các chất hữu cơ. "Những kẻ khai hoang vĩ đại của tự nhiên" - đây là cách L. Pasteur gọi vi khuẩn.

Sinh khối của đại dương

Thủy quyển"Vỏ nước" được hình thành bởi Đại dương Thế giới, chiếm khoảng 71% bề mặt địa cầu, và các khối nước trên đất liền - sông, hồ - khoảng 5%. Rất nhiều nước được tìm thấy trong mạch nước ngầm và sông băng. Do mật độ nước cao, các sinh vật sống bình thường không chỉ có thể tồn tại dưới đáy, mà còn trong cột nước và trên bề mặt của nó. Do đó, thủy quyển có dân cư trong suốt độ dày của nó, các sinh vật sống được đại diện sinh vật đáy, sinh vật phù du và nekton.

sinh vật đáy(từ sinh vật đáy Hy Lạp - độ sâu) dẫn đầu lối sống sinh vật đáy, sống trên mặt đất và trong lòng đất. Phytobenthos được hình thành bởi nhiều loại thực vật khác nhau - tảo lục, nâu, đỏ, phát triển ở các độ sâu khác nhau: xanh lục ở độ sâu nông, sau đó là nâu, sâu hơn - tảo đỏ xuất hiện ở độ sâu 200 m. Động vật đại diện là động vật - nhuyễn thể, giun, động vật chân đốt, ... Nhiều loài đã thích nghi với cuộc sống ngay cả khi ở độ sâu hơn 11 km.

sinh vật phù du(từ tiếng Hy Lạp planktos - lang thang) - cư dân sống ở cột nước, họ không có khả năng di chuyển độc lập trong khoảng cách dài, chúng được đại diện bởi thực vật phù du và động vật phù du. Thực vật phù du bao gồm tảo đơn bào, vi khuẩn lam, được tìm thấy ở vùng nước biển có độ sâu 100 m và là nơi sản xuất chính chất hữu cơ - chúng có tốc độ sinh sản cao bất thường. Động vật phù du là động vật nguyên sinh ở biển, động vật có xương sống, động vật giáp xác nhỏ. Những sinh vật này có đặc điểm là di cư vào ban ngày theo chiều dọc, chúng là cơ sở thức ăn chính cho các loài động vật lớn - cá, cá voi tấm sừng hàm.

Sinh vật tân sinh(từ tiếng Hy Lạp nektos - nổi) - cư dân của môi trường dưới nước, có thể chủ động di chuyển trong cột nước, vượt qua quãng đường dài. Đây là cá, mực, động vật giáp xác, chân kim và các động vật khác.

Tác phẩm được viết với thẻ:

1. So sánh sinh khối của người sản xuất và người tiêu dùng trên cạn và trên đại dương.

2. Sinh khối được phân bố như thế nào trong các đại dương?

3. Mô tả sinh khối đất.

4. Định nghĩa các thuật ngữ hoặc mở rộng các khái niệm: nekton; thực vật phù du; động vật phù du; phytobenthos; động vật chân tay; phần trăm sinh khối của Trái đất so với khối lượng của chất trơ của sinh quyển; tỷ lệ phần trăm của sinh khối thực vật trong tổng số sinh khối của sinh vật trên cạn; tỷ lệ phần trăm sinh khối thực vật trong tổng sinh khối thủy sản.

Bảng thẻ:

1. Phần trăm sinh khối của Trái đất so với khối lượng vật chất trơ của sinh quyển là bao nhiêu?

2. Bao nhiêu phần trăm sinh khối của Trái đất là thực vật?

3. Tỷ lệ phần trăm trong tổng sinh khối của sinh vật trên cạn là sinh khối thực vật?

4. Tỷ lệ phần trăm trong tổng sinh khối của sinh vật thủy sinh là sinh khối của thực vật?

5. Bao nhiêu% năng lượng mặt trời được sử dụng để quang hợp trên cạn?

6. Bao nhiêu% năng lượng mặt trời được sử dụng cho quang hợp ở đại dương?

7. Hãy nêu tên các sinh vật sống trong cột nước và do dòng biển mang theo?

8. Tên của các sinh vật sống trong đất của đại dương?

9. Hãy kể tên những sinh vật tích cực di chuyển trong cột nước?

Thử nghiệm:

Kiểm tra 1. Sinh khối của sinh quyển từ khối lượng vật chất trơ của sinh quyển là:

Bài kiểm tra 2. Tỷ lệ thực vật từ sinh khối của Trái đất chiếm:

Bài kiểm tra 3. Sinh khối của thực vật trên cạn so với sinh khối của sinh vật dị dưỡng trên cạn:

2. Là 60%.

3. Là 50%.

Bài kiểm tra 4. Sinh khối của thực vật ở đại dương so với sinh khối của sinh vật dị dưỡng dưới nước:

1. Prevails và chiếm 99,2%.

2. Là 60%.

3. Là 50%.

4. Sinh khối ít hơn của sinh vật dị dưỡng và là 6,3%.

Kiểm tra 5. Việc sử dụng năng lượng mặt trời để quang hợp trên cạn trung bình:

Bài kiểm tra 6. Việc sử dụng năng lượng mặt trời để quang hợp ở đại dương trung bình:

Bài kiểm tra 7. Sinh vật đáy đại dương được đại diện bởi:

Kiểm tra 8. Ocean Nekton được đại diện bởi:

1. Động vật tích cực di chuyển trong cột nước.

2. Các sinh vật sống trong cột nước và được mang theo dòng biển.

3. Sinh vật sống trên mặt đất và trong lòng đất.

4. Các sinh vật sống trên màng bề mặt của nước.

Kiểm tra 9. Sinh vật phù du đại dương được đại diện bởi:

1. Động vật tích cực di chuyển trong cột nước.

2. Các sinh vật sống trong cột nước và được mang theo dòng biển.

3. Sinh vật sống trên mặt đất và trong lòng đất.

4. Các sinh vật sống trên màng bề mặt của nước.

Kiểm tra 10. Từ bề mặt sâu vào tảo phát triển theo thứ tự sau:

1. Màu nâu nông, màu xanh lục đậm hơn, màu đỏ đậm hơn lên đến -200 m.

2. Màu đỏ nông, màu nâu đậm hơn, màu xanh lục đậm hơn lên đến - 200 m.

3. Màu xanh lá cây nông, màu đỏ đậm hơn, màu nâu sâu hơn lên đến - 200 m.

4. Màu xanh lá cây nông, màu nâu đậm hơn, màu đỏ đậm hơn - lên đến 200 m.

Sự sống trong đại dương được thể hiện bởi rất nhiều loại sinh vật - từ tảo đơn bào cực nhỏ và các loài động vật nhỏ bé đến những con cá voi có chiều dài hơn 30 m và lớn hơn bất kỳ loài động vật nào từng sống trên đất liền, kể cả những loài khủng long lớn nhất. Các sinh vật sống trong đại dương từ bề mặt đến độ sâu lớn nhất. Nhưng trong số các sinh vật thực vật, chỉ có vi khuẩn và một số loại nấm thấp hơn được tìm thấy ở khắp mọi nơi trong đại dương. Các sinh vật thực vật còn lại chỉ sống ở tầng được chiếu sáng phía trên của đại dương (chủ yếu ở độ sâu khoảng 50-100 m), nơi có thể diễn ra quá trình quang hợp. Thực vật quang hợp tạo ra sản xuất sơ cấp, nhờ đó phần còn lại của quần thể đại dương tồn tại.

Khoảng 10 nghìn loài thực vật sống ở Đại dương Thế giới. Thực vật phù du bị chi phối bởi tảo cát, peridynes, và tế bào xương cụt từ trùng roi. Thực vật đáy bao gồm chủ yếu là tảo cát, tảo lục, nâu và đỏ, cũng như một số loài thực vật có hoa thân thảo (ví dụ: zoster).

Hệ động vật của đại dương thậm chí còn đa dạng hơn. Đại diện của hầu hết tất cả các lớp động vật sống tự do hiện đại sống ở đại dương, và nhiều lớp chỉ được biết đến ở đại dương. Một số trong số chúng, chẳng hạn như cá coelacanth vây thùy, là những hóa thạch sống mà tổ tiên của chúng đã phát triển mạnh mẽ ở đây hơn 300 triệu năm trước; những người khác đã xuất hiện nhiều hơn gần đây. Khu hệ động vật bao gồm hơn 160 nghìn loài: khoảng 15 nghìn động vật nguyên sinh (chủ yếu là động vật có gai, ăn thịt, có lông nhung), 5 nghìn bọt biển, khoảng 9 nghìn động vật có xương sống, hơn 7 nghìn giun các loại, 80 nghìn động vật thân mềm, hơn 20 nghìn động vật giáp xác, 6 nghìn động vật da gai và ít đại diện của một số nhóm động vật không xương sống khác (bryozoans, chân cánh cứng, pogonophores, áo dài và một số loài khác), khoảng 16 nghìn con. Trong số các động vật có xương sống ở đại dương, ngoài cá, rùa và rắn (khoảng 50 loài) và hơn 100 loài động vật có vú, chủ yếu là giáp xác và chân kim, sống. Cuộc sống của một số loài chim (chim cánh cụt, chim hải âu, mòng biển, v.v. - khoảng 240 loài) liên tục được kết nối với đại dương.

Sự đa dạng về loài lớn nhất của các loài động vật là đặc trưng của các vùng nhiệt đới. Hệ động vật đáy đặc biệt đa dạng trên các rạn san hô cạn. Khi độ sâu tăng lên, sự đa dạng của sự sống trong đại dương giảm đi. Ở độ sâu lớn nhất (hơn 9000-10000 m) nơi sinh sống chỉ của vi khuẩn và vài chục loài động vật không xương sống.

Thành phần của cơ thể sống bao gồm ít nhất 60 nguyên tố hóa học, trong đó chủ yếu (nguyên tố sinh học) là C, O, H, N, S, P, K, Fe, Ca và một số nguyên tố khác. Các cơ thể sống đã thích nghi với cuộc sống trong những điều kiện khắc nghiệt. Vi khuẩn được tìm thấy ngay cả trong các thủy nhiệt đại dương ở T = 200-250 o C. Ở những chỗ lõm sâu nhất, các sinh vật biển đã thích nghi để sống dưới áp suất rất lớn.

Tuy nhiên, cư dân trên đất liền đã vượt xa về sự đa dạng loài của cư dân đại dương, và chủ yếu là do côn trùng, chim và động vật có vú. Nói chung là số lượng các loài sinh vật trên cạn ít nhất là một bậc lớn hơn ở đại dương: một đến hai triệu loài trên cạn so với vài trăm nghìn loài ở đại dương. Điều này là do sự đa dạng của các môi trường sống và điều kiện sinh thái trên đất liền. Nhưng đồng thời ở biển người ta ghi nhận nhiều dạng sống của thực vật và động vật hơn nhiều. Hai nhóm thực vật biển chính - tảo nâu và tảo đỏ - hoàn toàn không xuất hiện ở vùng nước ngọt. Đặc biệt ở biển là động vật da gai, chaetognaths và chaetognaths, cũng như các hợp âm thấp hơn. Trai và hàu sống với số lượng rất lớn trong đại dương, chúng kiếm thức ăn cho chúng bằng cách lọc các phần tử hữu cơ từ nước, và nhiều sinh vật biển khác ăn các mảnh vụn của đáy biển. Đối với mỗi loài giun đất, có hàng trăm loài giun biển ăn trầm tích đáy.

Các sinh vật biển sống trong những điều kiện môi trường khác nhau, kiếm ăn theo những cách khác nhau và với những thói quen khác nhau, có thể có nhiều lối sống khác nhau. Các cá thể của một số loài chỉ sống ở một nơi và cư xử giống nhau trong suốt cuộc đời của chúng. Điều này là điển hình cho hầu hết các loài thực vật phù du. Nhiều loài động vật biển thay đổi lối sống một cách có hệ thống trong suốt vòng đời của chúng. Chúng trải qua giai đoạn ấu trùng, và chuyển sang giai đoạn trưởng thành, chúng chuyển sang lối sống nekton hoặc có lối sống đặc trưng của sinh vật đáy. Các loài khác không cuống hoặc có thể không trải qua giai đoạn ấu trùng. Ngoài ra, những con trưởng thành của nhiều loài theo thời gian có lối sống khác nhau. Ví dụ, tôm hùm có thể bò dọc theo đáy biển hoặc bơi phía trên nó trong khoảng cách ngắn. Nhiều loài cua rời hang an toàn để đi kiếm ăn ngắn ngày, trong đó chúng bò hoặc bơi. Con trưởng thành của hầu hết các loài cá thuộc nhóm sinh vật thuần dưỡng, nhưng trong số chúng có nhiều loài sống gần đáy. Ví dụ, các loại cá như cá tuyết hoặc cá bơn bơi gần đáy hoặc nằm trên nó hầu hết thời gian. Những loài cá này được gọi là cá đáy, mặc dù chúng chỉ ăn bề mặt của lớp trầm tích đáy.

Với tất cả sự đa dạng của sinh vật biển, tất cả chúng đều được đặc trưng bởi sự tăng trưởng và sinh sản như những đặc tính không thể thiếu của các sinh vật sống. Trong quá trình đó, tất cả các bộ phận của cơ thể sống đều được cập nhật, sửa đổi hoặc phát triển. Để duy trì hoạt động này, các hợp chất hóa học phải được tổng hợp, nghĩa là, được tạo lại từ các thành phần nhỏ hơn và đơn giản hơn. Vì vậy, tổng hợp sinh hóa là dấu hiệu thiết yếu nhất của sự sống.

Tổng hợp sinh hóa được thực hiện thông qua một số quá trình khác nhau. Vì công việc đang được thực hiện, mỗi quá trình cần một nguồn năng lượng. Đây chủ yếu là quá trình quang hợp, trong đó hầu hết các hợp chất hữu cơ có trong cơ thể sống đều được tạo ra do năng lượng của ánh sáng mặt trời.

Quá trình quang hợp có thể được mô tả bằng phương trình đơn giản sau:

CO 2 + H 2 O + Động năng của ánh sáng mặt trời \ u003d Đường + Oxy hoặc Carbon dioxide + Nước + Ánh sáng mặt trời \ u003d Đường + Oxy

Để hiểu những điều cơ bản về sự tồn tại của sự sống ở biển, cần biết bốn đặc điểm sau của quá trình quang hợp:

    chỉ một số sinh vật biển có khả năng quang hợp; chúng bao gồm thực vật (tảo, cỏ, tảo cát, song cầu khuẩn) và một số trùng roi;

    nguyên liệu cho quá trình quang hợp là các hợp chất vô cơ đơn giản (nước và khí cacbonic);

    quang hợp tạo ra oxy;

    năng lượng ở dạng hóa học được lưu trữ trong phân tử đường.

Năng lượng tiềm tàng được lưu trữ trong các phân tử đường được cả thực vật và động vật sử dụng để thực hiện các chức năng sống quan trọng nhất.

Do đó, năng lượng mặt trời, ban đầu được cây xanh hấp thụ và lưu trữ trong các phân tử đường, sau đó có thể được sử dụng bởi chính cây trồng hoặc một số động vật tiêu thụ phân tử đường này như một phần của thức ăn. Do đó, tất cả sự sống trên hành tinh, bao gồm cả sự sống trong đại dương, phụ thuộc vào dòng năng lượng mặt trời, được sinh quyển giữ lại thông qua hoạt động quang hợp của cây xanh và được vận chuyển dưới dạng hóa học như một phần thức ăn từ sinh vật này sang sinh vật khác. .

Các khối cấu tạo chính của vật chất sống là các nguyên tử cacbon, hydro và oxy. Sắt, đồng, coban và nhiều nguyên tố khác là cần thiết với số lượng nhỏ. Các bộ phận không sống, hình thành của sinh vật biển, bao gồm các hợp chất silic, canxi, stronti và phốt pho. Như vậy, việc duy trì sự sống trong đại dương gắn liền với việc tiêu thụ vật chất liên tục. Thực vật nhận các chất cần thiết trực tiếp từ nước biển, và các sinh vật động vật, ngoài ra, nhận một phần các chất trong thành phần của thức ăn.

Tùy thuộc vào nguồn năng lượng được sử dụng, sinh vật biển được chia thành hai loại chính: sinh vật tự dưỡng (autotrophs) và dị dưỡng (heterotrophs).

sinh vật tự dưỡng, hay các sinh vật “tự tạo” tạo ra các hợp chất hữu cơ từ các thành phần vô cơ của nước biển và thực hiện quá trình quang hợp bằng cách sử dụng năng lượng của ánh sáng mặt trời. Tuy nhiên, các sinh vật tự dưỡng với các phương thức dinh dưỡng khác cũng được biết đến. Ví dụ, vi sinh vật tổng hợp hydro sulfua (H 2 S) và carbon dioxide (CO 2) lấy năng lượng không phải từ dòng bức xạ mặt trời, mà từ một số hợp chất, ví dụ, hydro sulfua. Thay vì sunfua hydro, nitơ (N 2) và sunfat (SO 4) có thể được sử dụng cho cùng mục đích. Loại tự động này được gọi là hóa chất m đi lang thang u .

Sinh vật dị dưỡng ("những người ăn thịt người khác") phụ thuộc vào các sinh vật mà họ sử dụng làm thực phẩm. Để sống, chúng phải tiêu thụ các mô sống hoặc chết của các sinh vật khác. Chất hữu cơ trong thức ăn của chúng cung cấp tất cả các năng lượng hóa học cần thiết cho quá trình tổng hợp sinh hóa độc lập và các chất cần thiết cho sự sống.

Mỗi sinh vật biển tương tác với các sinh vật khác và với chính nước, các đặc điểm vật lý và hóa học của nó. Hệ thống tương tác này hình thành hệ sinh thái biển . Đặc điểm quan trọng nhất của hệ sinh thái biển là chuyển giao năng lượng và vật chất; trong thực tế, nó là một loại "máy" để sản xuất chất hữu cơ.

Năng lượng mặt trời được thực vật hấp thụ và chuyển từ chúng sang động vật và vi khuẩn dưới dạng năng lượng tiềm năng. chuỗi thức ăn chính . Các nhóm sinh vật này trao đổi khí cacbonic, chất dinh dưỡng khoáng và ôxy với thực vật. Như vậy, dòng chảy của các chất hữu cơ là khép kín và bảo toàn, giữa các thành phần sống của hệ, các chất giống nhau luân chuyển theo chiều thuận và nghịch, trực tiếp đi vào hệ thống này hoặc được bổ sung qua đại dương. Cuối cùng, tất cả năng lượng đến đều bị tiêu tán dưới dạng nhiệt do kết quả của các quá trình cơ học và hóa học xảy ra trong sinh quyển.

Bảng 9 mô tả các thành phần của hệ sinh thái; nó liệt kê các chất dinh dưỡng cơ bản nhất được sử dụng bởi thực vật và thành phần sinh học của hệ sinh thái bao gồm cả vật chất sống và vật chất chết. Sau đó dần dần bị phân hủy thành các hạt sinh học do sự phân hủy của vi khuẩn.

di tích sinh học chiếm khoảng một nửa tổng số chất của phần biển của sinh quyển. Nằm lơ lửng trong nước, chôn vùi trong lớp trầm tích dưới đáy và bám vào tất cả các bề mặt lồi lõm, chúng chứa một nguồn cung cấp thức ăn khổng lồ. Một số động vật nổi chỉ ăn các chất hữu cơ đã chết, và đối với nhiều cư dân khác, nó đôi khi tạo thành một phần quan trọng trong chế độ ăn ngoài các sinh vật phù du sống. Tuy nhiên, đối tượng tiêu thụ chính của mùn bã hữu cơ là các sinh vật đáy.

Số lượng sinh vật sống ở biển thay đổi theo không gian và thời gian. Các vùng nước nhiệt đới xanh trong các phần mở của đại dương chứa ít sinh vật phù du và nekton hơn đáng kể so với vùng nước xanh lục của các bờ biển. Tổng khối lượng của tất cả các cá thể sống ở biển (vi sinh vật, thực vật và động vật) trên một đơn vị diện tích hoặc thể tích môi trường sống của chúng là sinh khối. Nó thường được biểu thị bằng vật chất ướt hoặc khô (g / m 2, kg / ha, g / m 3). Sinh khối thực vật được gọi là phytomass, sinh khối động vật được gọi là zoomass.

Vai trò chính trong quá trình hình thành mới chất hữu cơ trong thủy vực thuộc về sinh vật chứa diệp lục, chủ yếu là thực vật phù du. sản xuất chính - kết quả của hoạt động sống của thực vật phù du - đặc trưng cho kết quả của quá trình quang hợp, trong đó chất hữu cơ được tổng hợp từ các thành phần khoáng của môi trường. Các loài thực vật tạo ra nó được gọi là N nhà sản xuất chính . Ngoài biển khơi, chúng tạo ra hầu hết các chất hữu cơ.

Bảng 9

Các thành phần của hệ sinh thái biển

Vì vậy, sản xuất chính là khối lượng chất hữu cơ mới được tạo thành trong một khoảng thời gian nhất định. Một thước đo của sản xuất sơ cấp là tốc độ hình thành mới của chất hữu cơ.

Có tổng sản lượng sơ cấp và ròng. Tổng sản lượng sơ cấp là tổng lượng chất hữu cơ được hình thành trong quá trình quang hợp. Tổng sản lượng sơ cấp liên quan đến thực vật phù du là thước đo của quá trình quang hợp, vì nó cho ta ý tưởng về lượng vật chất và năng lượng được sử dụng trong quá trình biến đổi vật chất và năng lượng trong biển. Sản lượng sơ cấp thuần dùng để chỉ phần chất hữu cơ mới hình thành còn lại sau khi được chuyển hóa và vẫn có sẵn trực tiếp cho các sinh vật khác trong nước sử dụng làm thức ăn.

Mối quan hệ giữa các sinh vật khác nhau liên quan đến tiêu thụ thực phẩm được gọi là dinh dưỡng . Chúng là những khái niệm quan trọng trong sinh học đại dương.

Mức độ dinh dưỡng đầu tiên được đại diện bởi thực vật phù du. Mức độ dinh dưỡng thứ hai được hình thành bởi các động vật phù du ăn cỏ. Tổng sinh khối được tạo thành trên một đơn vị thời gian ở cấp độ này là sản phẩm thứ cấp của hệ sinh thái. Cấp độ dinh dưỡng thứ ba được đại diện bởi động vật ăn thịt, hoặc động vật ăn thịt ở cấp độ đầu tiên và động vật ăn tạp. Tổng sản lượng ở cấp độ này được gọi là bậc ba. Cấp độ dinh dưỡng thứ tư được hình thành bởi các động vật ăn thịt cấp độ thứ hai, chúng ăn các sinh vật ở cấp độ dinh dưỡng thấp hơn. Cuối cùng, ở cấp độ dinh dưỡng thứ năm có những kẻ săn mồi ở cấp độ thứ ba.

Khái niệm về mức độ dinh dưỡng giúp chúng ta có thể đánh giá hiệu quả của một hệ sinh thái. Năng lượng từ Mặt trời hoặc một phần thức ăn được cung cấp cho mỗi cấp độ dinh dưỡng. Một phần đáng kể năng lượng đã đi vào cấp độ này hoặc cấp độ khác sẽ bị tiêu tán trên nó và không thể chuyển lên các cấp độ cao hơn. Những tổn thất này bao gồm tất cả các công việc vật lý và hóa học được thực hiện bởi các sinh vật sống để duy trì bản thân. Ngoài ra, động vật ở bậc dinh dưỡng cao hơn chỉ tiêu thụ một tỷ lệ nhất định sản phẩm hình thành ở bậc thấp hơn; một số thực vật và động vật chết vì lý do tự nhiên. Kết quả là, lượng năng lượng được sinh vật ở cấp độ dinh dưỡng cao hơn của lưới thức ăn khai thác sẽ ít hơn lượng năng lượng đã đi vào cấp độ thấp hơn. Tỷ số của các lượng năng lượng tương ứng được gọi là hiệu quả môi trường mức độ dinh dưỡng và thường là 0,1-0,2. Giá trị hiệu quả sinh thái mức độ dinh dưỡng được sử dụng để tính toán sản xuất sinh học.

Cơm. 41 cho thấy ở dạng đơn giản hóa tổ chức không gian của năng lượng và vật chất chảy trong đại dương thực. Trong đại dương mở, vùng hưng phấn, nơi xảy ra quang hợp và vùng sâu, nơi không có quang hợp, cách nhau một khoảng đáng kể. Nó có nghĩa là sự chuyển giao năng lượng hóa học đến các lớp nước sâu dẫn đến dòng chảy liên tục và đáng kể của các chất sinh học (chất dinh dưỡng) từ các vùng nước bề mặt.

Cơm. 41. Các hướng chính của sự trao đổi năng lượng và vật chất trong đại dương

Do đó, các quá trình trao đổi năng lượng và vật chất trong đại dương cùng nhau tạo thành một máy bơm sinh thái bơm các chất dinh dưỡng chính từ các lớp bề mặt ra ngoài. Nếu các quá trình ngược lại không hoạt động để bù đắp cho lượng vật chất bị mất đi này, thì vùng nước bề mặt của đại dương sẽ bị tước hết chất dinh dưỡng và sự sống sẽ khô cạn. Thảm họa này không chỉ xảy ra, trước hết là do các đợt lũ dâng cao, đưa các vùng nước sâu lên bề mặt với tốc độ trung bình khoảng 300 m / năm. Sự gia tăng của các vùng nước sâu bão hòa với các yếu tố sinh học đặc biệt dữ dội gần bờ biển phía tây của các lục địa, gần xích đạo và ở vĩ độ cao, nơi đường nhiệt theo mùa sụp đổ và một cột nước đáng kể bị bao phủ bởi sự trộn đối lưu.

Vì tổng sản lượng của một hệ sinh thái biển được xác định bởi giá trị sản xuất ở cấp độ nhiệt đới đầu tiên, nên điều quan trọng là phải biết những yếu tố nào ảnh hưởng đến nó. Các yếu tố này bao gồm:

    sự chiếu sáng của lớp bề mặt nước biển;

    nhiệt độ nước;

    cung cấp chất dinh dưỡng cho bề mặt;

    tốc độ tiêu thụ (ăn) của sinh vật thực vật.

Sự chiếu sáng của lớp nước bề mặt quyết định cường độ của quá trình quang hợp, do đó, lượng năng lượng ánh sáng đi vào một khu vực cụ thể của đại dương sẽ hạn chế lượng sản xuất hữu cơ. trong tôi biến cường độ bức xạ mặt trời được xác định bởi các yếu tố địa lý, khí tượng, đặc biệt là chiều cao của Mặt trời trên đường chân trời và mây bao phủ. Trong nước, cường độ ánh sáng giảm nhanh theo độ sâu. Do đó, khu vực sản xuất sơ cấp được giới hạn ở phía trên vài chục mét. Ở vùng nước ven biển, thường chứa nhiều chất rắn lơ lửng hơn nhiều so với vùng nước ngoài biển khơi, sự xâm nhập của ánh sáng thậm chí còn khó khăn hơn.

Nhiệt độ nước cũng ảnh hưởng đến giá trị của sản xuất sơ cấp. Ở cùng một cường độ ánh sáng, tốc độ quang hợp tối đa mà mỗi loài tảo chỉ đạt được trong một khoảng nhiệt độ nhất định. Tăng hoặc giảm nhiệt độ so với khoảng thời gian tối ưu này dẫn đến giảm sản lượng quang hợp. Tuy nhiên, ở hầu hết các đại dương, đối với nhiều loài thực vật phù du, nhiệt độ nước thấp hơn mức tối ưu này. Do đó, nước ấm lên theo mùa làm tăng tốc độ quang hợp. Tốc độ quang hợp tối đa ở các loài tảo khác nhau được quan sát ở khoảng 20 ° C.

Đối với sự tồn tại của thực vật biển là cần thiết chất dinh dưỡng - các yếu tố vĩ mô và vi mô. Macrobiogens - nitơ, phốt pho, silic, magiê, canxi và kali là cần thiết với số lượng tương đối lớn. Microbiogens, nghĩa là, các nguyên tố cần thiết với số lượng tối thiểu, bao gồm sắt, mangan, đồng, kẽm, bo, natri, molypden, clo và vanadi.

Nitơ, phốt pho và silic chứa trong nước với số lượng nhỏ đến mức không đáp ứng được nhu cầu của thực vật và hạn chế cường độ quang hợp.

Nitơ và phốt pho cần thiết cho việc xây dựng chất tế bào và ngoài ra, phốt pho còn tham gia vào các quá trình năng lượng. Nitơ cần nhiều hơn phốt pho, vì trong thực vật, tỷ lệ "nitơ: phốt pho" xấp xỉ 16: 1. Thông thường đây là tỷ lệ nồng độ của các nguyên tố này trong nước biển. Tuy nhiên, ở các vùng nước ven biển, các quá trình thu hồi nitơ (tức là các quá trình mà nitơ được trả lại trong nước ở dạng thích hợp cho thực vật tiêu thụ) chậm hơn so với các quá trình thu hồi phốt pho. Do đó, ở nhiều vùng ven biển, hàm lượng nitơ giảm so với hàm lượng phốt pho, và nó hoạt động như một yếu tố hạn chế cường độ quang hợp.

Silicon được tiêu thụ với số lượng lớn bởi hai nhóm sinh vật phù du - tảo cát và tảo hai roi (trùng roi), chúng tạo nên bộ xương của chúng từ đó. Đôi khi chúng chiết xuất silic từ các vùng nước bề mặt quá nhanh đến mức dẫn đến việc thiếu silic bắt đầu hạn chế sự phát triển của chúng. Kết quả là, sau sự bùng phát theo mùa của thực vật phù du tiêu thụ silic, sự phát triển nhanh chóng của các dạng thực vật phù du "không phải silic" bắt đầu.

Tiêu thụ (ăn) thực vật phù du động vật phù du ngay lập tức ảnh hưởng đến giá trị sản xuất sơ cấp, vì mỗi cây bị ăn thịt sẽ không còn sinh trưởng và sinh sản. Do đó, cường độ chăn thả là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ tạo ra sản phẩm sơ cấp. Ở trạng thái cân bằng, cường độ chăn thả phải sao cho sinh khối thực vật phù du duy trì ở mức không đổi. Với sự gia tăng sản lượng sơ cấp, sự gia tăng quần thể động vật phù du hoặc cường độ chăn thả về mặt lý thuyết có thể đưa hệ thống này trở lại trạng thái cân bằng. Tuy nhiên, phải mất thời gian để động vật phù du sinh sôi. Do đó, ngay cả với sự không đổi của các yếu tố khác, trạng thái ổn định không bao giờ đạt được và số lượng sinh vật phù du và động vật phù du dao động quanh một mức cân bằng nhất định.

Năng suất sinh học của nước biển thay đổi rõ rệt theo không gian. Các khu vực có năng suất cao bao gồm thềm lục địa và vùng nước biển mở, nơi các lớp nước bồi lấp dẫn đến việc làm giàu chất dinh dưỡng của các vùng nước mặt. Năng suất cao của vùng nước thềm cũng được xác định bởi thực tế là vùng nước thềm tương đối nông ấm hơn và được chiếu sáng tốt hơn. Nước sông giàu chất dinh dưỡng đến đây trước hết. Ngoài ra, việc cung cấp các nguyên tố sinh học được bổ sung bằng sự phân hủy các chất hữu cơ dưới đáy biển. Trong đại dương mở, diện tích các khu vực có năng suất cao là không đáng kể, bởi vì ở đây các con quay phản chu kỳ cận nhiệt đới quy mô hành tinh được truy tìm. được đặc trưng bởi các quá trình sụt lún của nước mặt.

Các vùng nước của đại dương mở có năng suất lớn nhất được giới hạn ở vĩ độ cao; biên giới phía bắc và phía nam của chúng thường trùng với vĩ độ 50 0 ở cả hai bán cầu. Việc làm mát vào mùa thu-đông ở đây dẫn đến các chuyển động đối lưu mạnh mẽ và loại bỏ các yếu tố sinh học từ các lớp sâu lên bề mặt. Tuy nhiên, khi tiến xa hơn đến các vĩ độ cao, năng suất sẽ bắt đầu giảm do nhiệt độ thấp ngày càng chiếm ưu thế, khả năng chiếu sáng kém đi do độ cao thấp của Mặt trời so với đường chân trời và lớp băng bao phủ.

Năng suất cao là những khu vực có cường độ cao ven biển trong khu vực các dòng chảy ranh giới ở phần phía đông của các đại dương ngoài khơi bờ biển Peru, Oregon, Senegal và tây nam châu Phi.

Ở tất cả các vùng của đại dương, giá trị sản xuất sơ cấp có sự biến đổi theo mùa. Điều này là do phản ứng sinh học của các sinh vật phù du đối với những thay đổi theo mùa trong điều kiện vật lý của môi trường sống của chúng, đặc biệt là độ chiếu sáng, sức gió và nhiệt độ nước. Sự tương phản theo mùa lớn nhất là đặc trưng cho các vùng biển của đới ôn hòa. Do quán tính nhiệt của đại dương, sự thay đổi nhiệt độ nước bề mặt trễ hơn so với sự thay đổi nhiệt độ không khí, và do đó, ở Bắc bán cầu, nhiệt độ nước cao nhất quan sát được vào tháng 8 và nhiệt độ tối thiểu vào tháng 2. Vào cuối mùa đông, do nhiệt độ nước thấp và sự giảm đi của bức xạ mặt trời xâm nhập vào nước, số lượng tảo cát và tảo hai lá giảm đáng kể. Trong khi đó, do sự lạnh đi đáng kể và các cơn bão mùa đông, nước trên bề mặt bị trộn lẫn đến độ sâu lớn bởi đối lưu. Sự gia tăng của các vùng nước sâu, giàu chất dinh dưỡng dẫn đến sự gia tăng hàm lượng của chúng trong lớp bề mặt. Với sự ấm lên của nước và sự gia tăng độ chiếu sáng, các điều kiện tối ưu được tạo ra cho sự phát triển của tảo cát và sự bùng phát số lượng các sinh vật phù du được ghi nhận.

Vào đầu mùa hè, mặc dù có điều kiện nhiệt độ và độ chiếu sáng tối ưu, một số yếu tố dẫn đến số lượng tảo cát giảm. Thứ nhất, sinh khối của chúng giảm do bị động vật phù du chăn thả. Thứ hai, do sự nóng lên của các vùng nước bề mặt, sự phân tầng mạnh mẽ được tạo ra, ngăn cản sự pha trộn theo chiều dọc và do đó, loại bỏ các vùng nước sâu giàu dinh dưỡng lên bề mặt. Điều kiện tối ưu tại thời điểm này được tạo ra cho sự phát triển của tảo hai lá và các dạng thực vật phù du khác không cần silic để xây dựng khung xương. Vào mùa thu, khi ánh sáng vẫn còn đủ để quang hợp, đường nhiệt bị phá hủy do nước bề mặt nguội đi và tạo điều kiện cho sự pha trộn đối lưu. Nước bề mặt bắt đầu được bổ sung các chất dinh dưỡng từ các tầng nước sâu, và năng suất của chúng tăng lên, đặc biệt là liên quan đến sự phát triển của tảo cát. Với sự giảm sút hơn nữa về nhiệt độ và độ chiếu sáng, sự phong phú của các sinh vật phù du của tất cả các loài giảm xuống mức thấp vào mùa đông. Đồng thời, nhiều loài sinh vật rơi vào trạng thái hoạt hình lơ lửng, đóng vai trò là "hạt giống" cho một đợt bùng phát mùa xuân trong tương lai.

Ở vĩ độ thấp, những thay đổi về năng suất là tương đối nhỏ và phản ánh chủ yếu là những thay đổi trong hoàn lưu dọc. Nước bề mặt luôn rất ấm và đặc điểm thường trực của chúng là một đường nhiệt rõ rệt. Do đó, việc loại bỏ các vùng nước sâu, giàu chất dinh dưỡng từ dưới đường nhiệt lên lớp bề mặt là không thể. Do đó, mặc dù các điều kiện thuận lợi khác, xa các khu vực trồng trọt ở vùng biển nhiệt đới, năng suất thấp vẫn được ghi nhận.

Quang hợp làm nền tảng cho tất cả sự sống trên hành tinh của chúng ta. Quá trình này, diễn ra trong thực vật đất, tảo và nhiều loại vi khuẩn, quyết định sự tồn tại của hầu hết các dạng sống trên Trái đất, chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng liên kết hóa học, sau đó được chuyển từng bước đến đỉnh của nhiều chuỗi thức ăn.

Rất có thể, quá trình tương tự tại một thời điểm đã bắt đầu sự gia tăng mạnh áp suất riêng phần của oxy trong khí quyển Trái đất và giảm tỷ lệ carbon dioxide, cuối cùng dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ của nhiều sinh vật có tổ chức phức tạp. Và cho đến nay, theo nhiều nhà khoa học, chỉ có quang hợp mới có khả năng hạn chế sự tấn công của khí CO 2 thải vào không khí do con người đốt hàng triệu tấn nhiên liệu hydrocacbon mỗi ngày.

Một khám phá mới của các nhà khoa học Mỹ buộc chúng ta phải có cái nhìn mới mẻ về quá trình quang hợp

Trong quá trình quang hợp "bình thường", khí quan trọng này được tạo ra như một "sản phẩm phụ". Ở chế độ bình thường, các "nhà máy" quang hợp là cần thiết để liên kết CO 2 và sản xuất cacbohydrat, sau đó đóng vai trò như một nguồn năng lượng trong nhiều quá trình nội bào. Năng lượng ánh sáng trong các "nhà máy" này đi đến sự phân hủy của các phân tử nước, trong đó các điện tử cần thiết để cố định carbon dioxide và carbohydrate được giải phóng. Sự phân hủy này cũng giải phóng oxy O 2.

Trong quy trình mới được phát hiện, chỉ một phần nhỏ các điện tử được giải phóng trong quá trình phân hủy nước được sử dụng để đồng hóa carbon dioxide. Sư tử chia sẻ chúng trong quá trình ngược lại đi đến sự hình thành các phân tử nước từ oxy "mới giải phóng". Đồng thời, năng lượng được chuyển đổi trong quá trình quang hợp mới được phát hiện không được lưu trữ dưới dạng cacbohydrat, mà trực tiếp đi đến các sinh vật tiêu thụ năng lượng nội bào quan trọng. Tuy nhiên, cơ chế chi tiết của quá trình này vẫn còn là một bí ẩn.

Nhìn từ bên ngoài, có vẻ như việc thay đổi quá trình quang hợp như vậy là lãng phí thời gian và năng lượng của Mặt trời. Thật khó tin rằng trong tự nhiên sống, nơi trải qua hàng tỷ năm tiến hóa thử và sai, mọi thứ nhỏ nhặt đều trở nên cực kỳ hiệu quả, lại có thể có một quy trình với hiệu suất thấp như vậy.

Tuy nhiên, tùy chọn này cho phép bạn bảo vệ bộ máy quang hợp phức tạp và mỏng manh khỏi việc tiếp xúc quá nhiều với ánh sáng mặt trời.

Thực tế là quá trình quang hợp ở vi khuẩn không thể đơn giản bị dừng lại khi thiếu các thành phần cần thiết trong môi trường. Miễn là vi sinh vật tiếp xúc với bức xạ mặt trời, chúng buộc phải chuyển đổi năng lượng của ánh sáng thành năng lượng của các liên kết hóa học. Khi thiếu các thành phần cần thiết, quá trình quang hợp có thể dẫn đến sự hình thành các gốc tự do gây bất lợi cho toàn bộ tế bào, và do đó vi khuẩn lam đơn giản là không thể làm được nếu không có một phương án dự phòng để chuyển đổi năng lượng photon từ nước sang nước.

Hiệu ứng giảm chuyển đổi CO 2 thành carbohydrate và giảm giải phóng oxy phân tử đã được quan sát thấy trong một loạt các nghiên cứu gần đây trong điều kiện tự nhiên của Đại Tây Dương và Thái Bình Dương. Hóa ra, hàm lượng chất dinh dưỡng và ion sắt giảm được quan sát thấy trong gần một nửa diện tích nước của chúng. Vì thế,

Gần một nửa năng lượng của ánh sáng mặt trời chiếu đến cư dân của những vùng nước này được chuyển đổi để bỏ qua cơ chế hấp thụ carbon dioxide và giải phóng oxy thông thường.

Điều này có nghĩa là sự đóng góp của sinh vật tự dưỡng biển vào việc hấp thụ CO2 trước đây đã được đánh giá quá cao.

Theo Joe Bury, thành viên Phòng Sinh thái Thế giới của Viện Carnegie, khám phá mới về cơ bản sẽ thay đổi hiểu biết của chúng ta về cách năng lượng mặt trời được xử lý trong các tế bào vi sinh vật biển. Theo ông, các nhà khoa học vẫn chưa khám phá ra cơ chế của quá trình mới, nhưng ngay cả bây giờ sự tồn tại của nó sẽ buộc chúng ta phải có cái nhìn khác về các ước tính hiện đại về quy mô quang hợp hấp thụ CO 2 ở các vùng biển trên thế giới.