Kruženje materije i protok energije u ekosustavu mora PDF

Kruženje materije i protok energije u ekosustavu mora  Zbog kontinuiteta ekoloških čimbenika, između životnih zajednica mora i njihovih staništa vlada mnogo čvršća međuovisnost nego na kopnu Glavni kemijski elementi koji izgrađuju živu materiju, kruže unutar kompleksnih...

Kruženje materije i protok energije u ekosustavu mora  Zbog kontinuiteta ekoloških čimbenika, između životnih zajednica mora i njihovih staništa vlada mnogo čvršća međuovisnost nego na kopnu Glavni kemijski elementi koji izgrađuju živu materiju, kruže unutar kompleksnih biogeokemijskih ciklusa, koje u živi svijet uključuju autotrofne biljke tzv. primarnom produkcijom (anorganska tvar prelazi u organsku), zbog čega se nazivaju proizvođači ili producenti Glavni proizvođač - fitoplankton, rasprostranjen u površinskom sloju svih oceana i mora; višestanične alge i morske cvjetnice - na morskom dnu samo u uskim obalnim zonama Sekundarna produkcija – proizvodnja organske tvari na razini konzumenta (heterotrofna proizvodnja) → organska materija nastala djelovanjem fitoplanktona, bentoskih biljaka (višestanične alge i morske cvjetnice) te fotosintetskih i kemosintetskih bakterija služi za izgradnju životinjskih tkiva  Heterotrofni organizmi, heterotrofi - konzumenti kojima treba prethodno formirana organska materija za stvaranje organskih spojeva Autotrofni organizmi, autotrofi - primarni producenti kojima je potrebna sunčeva svjetlost (hidrotermalna E) i anorganski nutrijenti za stvaranje organske materije Autotrofni organizmi Foto(auto)trofni Kemo(auto)trofni organizmi organizmi Miksotrofni organizmi – organizmi koji provode fotosintezu, ali ovisno o prilikama u okolišu mogu prijeći na heterotrofni način prehrane (mnogi protisti)  Hranidbeni lanac (lanac ishrane) – protok energije (eng. food energy) od proizvođača organske tvari (primarni producenti) do potrošača različitih kategorija (konzumenti, reducenti) Hranidbeni lanac sastoji se od niza karika (trofičkih razina): - proizvođači organske tvari (proizvođači/producenti) - herbivori, biljojedi (primarni potrošači/konzumenti) i - karnivori, mesojedi (sekundarni, tercijarni itd. potrošači/konzumenti) U kategoriju potrošača spadaju i omnivori (svejedi) - organizmi koji uzimaju hranjive tvari iz više od jedne trofičke razine; koji se hrane biljnim i životinjskim organizmima Krug se zatvara djelovanjem organizama (najviše heterotrofnih bakterija) koji se nazivaju obnavljači (razgrađivači, reducenti) - organske spojeve pretvaraju u anorganske tvari i tako omogućavaju obnavljanje procesa organske produkcije; razgrađuju uginule morske organizme i mineraliziraju ih do jednostavnih spojeva (CO2 i mineralnih soli), uz oslobađanje toplinske energije Kretanje materije i otopljenih plinova je ciklično: proizvođači → potrošači → razgrađivači → proizvođači …  Protok energije kroz hranidbeni lanac Sunčeva svjetlost Producenti (autotrofni organizmi) Primarni konzumenti (biljojedi) uginuće uginuće otpadni Sekundarni konzumenti (mesojedi) produkti uginuće otpadni produkti Reducenti (bakterije, gljive, detritofagi)  Nutrijenti – tvari potrebne organizmu za život i rast ili tvari koje sudjeluju u metabolizmu organizma, a koje organizam mora uzimati iz okoliša: - potrošači ih dobivaju hranom (H2, O2, N, C, F, hranjive soli, vitamini, minerali, …) - proizvođači ih uzimaju iz vanjske sredine - makronutrijenti (potrebni u relativno velikim količinama) i mikronutrijenti (potrebni u vrlo malim količinama) Nutrijenti su često limitirajući faktor primarne produkcije u morskom ekosustavu (najčešće je to N)  Ciklus N u moru Kvantitativno najznačajniji ciklus N u moru: nitrat → organski-N → amonijak → nitrit → nitrat Dušik je potreban za sintezu proteina u autotrofima, a koristi se u obliku amonijaka, nitrita i nitrata. Cijanobakterije mogu vezati i molekularni N. Nitrat se oslobađa iz sedimenta u pridnene slojeve mora kao rezultat razgradnje organske materije i ostaje zarobljen u donjim slojevima morske vode zbog termokline dok ne nastupi izmiješavanje slojeva djelovanjem vjetra ili uslijed upwellinga, kada stiže u površinske vode gdje ga može koristiti fitoplankton. Nitrat se naziva novi dušik i koristi se u fitoplanktonskoj produkciji. Protozoi i bakterije mogu izlučivati amonijak kojega uzima fitoplankton i koristi za rast; ova vrsta N naziva se regenerirani N i on se koristi u mikrobnoj hranidbenoj mreži.  Kruženje materije i protok energije Trofička razina (stepenica) - položaj u hranidbenom lancu koji je određen brojem koraka u prijenosu energije do te razine (trofičko – ono što se odnosi na hranu i hranjenje) Iskorištavanje E nije visoko učinkovito → gubitak na svakoj trofičkoj razini, prenosi se svega 6-20% E s jedne trofičke razine na drugu (uzima se da je prosjek 10%) - piramida energije Početni članovi u hranidbenom lancu şu najbrojniji i imaju najveću ukupnu biomasu - prema završnim članovima lanca broj i biomasa progresivno opadaju - piramida brojeva Primjer pojednostavljenog hranidbenog lanca u morskom ekosustavu  Hardy (1924.) – prvi opisao hranidbeni lanac morskog ekosustava (na primjeru haringe iz Sjevernog mora); (Elton, 1927. – kopneni sustavi) – obojica uočavaju da se mnoge vrste nalaze u većem broju hranidbenih lanaca i tako tvore tzv. hranidbene mreže Hranidbena mreža - hranidbeni lanac  Hranidbene mreže Postoje dvije, međusobno preklapajuće hranidbene mreže u oceanu: - Mikrobna hranidbena mreža (eng. Microbial Food Web) - Klasična (ribolovna) hranidbena mreža (eng. Marine Fisheries Food Web)  Mikrobna hranidbena mreža Dominira ciklusima ugljika, dušika i drugih nutrijenata u sustavu i omogućava njihovo kruženje Mikrobna hranidbena mreža je masom 5-10 puta veća od svih višestaničnih morskih organizama zajedno Mikroorganizmi sami proizvode nutrijente poput vitamina koji su potrebni primarnim producentima; neki inficiraju, razbolijevaju i ubijaju organizme u ribolovnoj hranidbenoj mreži Uključuje bakterije i Archaea (bez stanične jezgre), flagelate i cilijate (vrlo male eukariotske organizme) te viruse Veličine se kreću od 0,01 μm (virusi) do 20 μm (cilijati)  Filogenetsko stablo života + virusi (?)  “Ribolovna” hranidbena mreža Pod pojmom hranidbena mreža obično se podrazumijeva upravo ovaj tip koji obuhvaća sljedeće osnovne kategorije: → fitoplankton → zooplankton → mala riba (srdela, haringa) → top predatori (tuna, tuljani, veliki morski psi, kitovi) Primjer pojednostavljene “ribolovne” hranidbene mreže Utjecaj ribolova na morski ekosustav  RASPROSTRANJENOST ŽIVIH BIĆA U MORU - PELAGIJAL - U otvorenim oceanima (pelagijalu) obzirom na način života razlikujemo dvije osnovne skupine morskih organizama: - Plankton (organizmi koji lebde u moru) -Nekton (organizmi koji se slobodno i aktivno kreću u stupcu morske vode neovisno o morskim strujama i valovima)  PLANKTON Općenito se dijeli na: - biljni (FITOPLANKTON) - životinjski (ZOOPLANKTON) Postoje i podjele: - prema veličini: - pikoplankton (0,2-2 μm) Stomolophus nomurai - nanoplankton (2-20 μm) - mikroplankton (20-200 μm) - mezoplankton (0,2-20 mm) - makroplankton (20 mm – 1 m) - prema području u kojem živi: neritički i oceanski - prema trajanju planktonskog načina života: - holoplankton (euplankton, pravi plankton) – cijeli životni ciklus se odvija u vodenom stupcu, neovisno o morskom dnu - meroplankton – planktonski način života samo u nekim fazama životnog ciklusa (npr. ličinke mekušaca, rakova, ascidia, jaja nekih riba npr. srdele, …)  FITOPLANKTON Primarni producenti koji sunčevu energiju koriste u pretvorbi CO2 i nutrienata u ugljikohidrate i druge molekule neophodne za život ~ 95% primarne produkcije oceana i ~ 50% ukupne primarne produkcije na Zemlji Fitoplankton – morske jednostanične biljke koje u velikom broju naseljavaju osvijetljene, gornje dijelove oceana (eufotička zona). Neke od morskih biljaka su eukarioti, a ostali su prokarioti (fotosintetske bakterije)  Glavne skupine primarnih producenata u morskom ekosustavu su: Diatomeje – dominiraju u umjerenim i polarnim područjima oceana; ~ 60% primarne produkcije oceana Dinoflagelati – dominiraju u tropskim i suptropskim područjima Kokolitoforidi – dominiraju u tropskim dijelovima oceana, ~ 15% prosječne biomase oceana Cijanobakterije – modro-zelene alge (najstarija grupa foto-autotrofnih organizama)  ZOOPLANKTON Zooplankton - planktonske morske životinje: rakovi, ličinački stadiji nekih rakova, riba i meduza, jednostanični organizmi poput cilijata ili ameboida  Najzastupljenija skupina: kopepodi (Copepoda) – razred rakova s preko 7500 vrsta, većinom morskih Male tjelesne dimenzije (< 1 mm) Veza u hranidbenoj mreži između primarnih producenata (fitoplanktona) i riba koje se hrane planktonom (atlantska haringa, srdela) Većina riba se barem u jednoj fazi životnog ciklusa hrani kopepodima ili drugim skupinama planktonskih organizama  NEKTON Postoje velike razlike u plivačkim sposobnostima, ali sve vrste nektona, bez obzira na sistematsku udaljenost, imaju neka zajednička morfološka obilježja: aerodinamično tijelo, snažne peraje,... – prilagodbe za brzo plivanje  NEKTON U nekton spadaju razne vrste morskih organizama: - hrskavičnjače (morski psi) - koštunjače: mala plava riba (Scomber scombrus), velika plava riba (Thunnus thynnus) - morski sisavci (kitovi, dupini) - glavonošci (pelagijske vrste lignjuna) - morski gmazovi (morske kornjače) - morske ptice (pingvini)  - BENTOS - Vezane uz život na morskom dnu: -Bentoske vrste - stalno žive u kontaktu s morskim dnom (Lophius budegassa, Solea solea) - Semibentoske vrste – obitavaju na morskom dnu, ali i u vodenom stupcu (Merluccius merluccius, Loligo vulgaris); dnevne/sezonske migracije vezane uz ishranu, razmnožavanje,... Organizmi vezani uz morsko dno mogu biti sesilni (pričvršćeni za dno), vagilni (pokretni) ili sedentarni (mali opseg kretanja) Živi organizmi mogu živjeti u morskom dnu (endoflora i endofauna) ili na morskom dnu (epiflora i epifauna); postoje i prijelazni oblici  Pitanja za ponavljanje Koje vrste hranidbenih mreža postoje u moru? Kako se mijenja brojnost (biomasa) i energija u hranidbenom lancu? Kakav položaj ima čovjek u hranidbenom lancu mora? Kakav je njegov utjecaj na ekosustav mora? Nabroji nekoliko sesilnih, vagilnih i sedentarnih bentoskih morskih organizama! U koju skupinu ubrajamo lignju prema načinu života? Objasni zašto!