Epipelagijal - Prilagodbe za život u moru PDF

Epipelagijal  Epipelagijal - dio pelagijala (otvorenog mora), obuhvaća područje koje se proteže od površine mora do dubine od 200 m (epipelagijska zona ~ fotička zona) Dijeli se na 2 osnovna područja: - obalne (neritičke) vode – unutar kontinentske podine (šelfa) - oceanske...

Epipelagijal  Epipelagijal - dio pelagijala (otvorenog mora), obuhvaća područje koje se proteže od površine mora do dubine od 200 m (epipelagijska zona ~ fotička zona) Dijeli se na 2 osnovna područja: - obalne (neritičke) vode – unutar kontinentske podine (šelfa) - oceanske vode – izvan šelfa Prema načinu života 2 osnovne skupine organizama: - plankton - nekton  Osnovna obilježja Područje u kojem se odvija najveći dio primarne produkcije mora i oceana Hranidbena mreža vrlo složena Mnogo predatora: ribe, glavonošci, morski sisavci, gmazovi, ptice Primarna produkcija vezana uz fitoplankton, najznačajnije skupine diatomeje i dinoflagelati Dinoflagelati – pojava “crvenih plima”, tzv HABs (eng. harmful algal blooms), izaziva ih ~6% fitoplanktonskih vrsta (~ 200 vrsta); opasni, ponekad smrtonosni otrovi Zooplankton: - najzastupljeniji kopepodi - važna komponenta krill (rakovi reda Euphausiacea)  Prilagodbe za život u pelagijalu Imperativ: Ne potonuti! Različite adaptacije za održavanje u epipelagijalu: Povećanje otpora vode (plankton): -male dimenzije tijela (veća površina na jedinicu volumena) - oblik tijela: - oblik padobrana (meduze) - plosnati oblik tijela - razni dugi nastavci na tijelu  Povećanje “plovnosti”: - pohranjivanje lipida (masti i ulja): - plankton (kopepodi, diatomeje, riblja jaja) - mnoge vrste riba (morski psi, tune…) - morski sisavci - mali mjehurići plina (vakuole) u stanicama (cijanobakterije) - velike, čvrste peraje (poput krila), asimetrični (morski psi) ili visoki repovi (tune) -kontrola sastava tjelesnih tekućina: sulfatni i magnezij ion → amonij i klorid ion (dinoflagelati, lignje/lignjuni) - plivaći mjehur (ribe) - komorice s plinom (glavonošci)  Plivaći mjehur riba Plivaći mjehur - leđna izbočina jednjaka, s kojim je u nekih vrsta riba povezan pomoću zrakovoda - ductus pneumaticus - (zrakovodnice i bezzrakovodnice) Proteže se između probavila i bubrega duž cijele leđne strane trbušne šupljine Ispunjen je plinom i bogat krvnim žilama Nemaju ga hrskavičnjače i veći broj koštunjača, ali epipelagijske vrste koštunjača ga uglavnom imaju (osim vrsta koje često mijenjaju dubinu npr. tuna)  Funkcije plivaćeg mjehura Održavanje plovnosti i ravnoteže (hidrostatski organ) Pomoćni respiratorni organ Organ za produkciju zvuka - prolazak plina između dijelova mjehura i kroz zrakovod proizvodi zvuk  Komorice s plinom kod glavonožaca Nautilus: vanjska ljuštura (jedina recentna skupina), koja je pregrađena velikim brojem komorica, a sama životinja zauzima samo jednu, posljednju i najveću komoricu. Kako jedinka raste, pomiče se prema naprijed u ljušturi i stvara novu komoricu lučenjem nove transverzalne pregrade koja ograđuje područje koje je upravo ispraznila. Komorice su međusobno povezane centralnim cjevolikim tkivom (sifunkul), koje prolazi longitudinalno kroz ljušturu (osim roda Nautilus imali su ga izumrli glavonošci, a od recentnih Sepiidae i rod Spirula, odnosno one vrste/skupine koje imaju ljušture s komoricama)  Njegova osnovna funkcija je da prazni vodu iz novih komorica koje nastaju kako ljuštura raste. Sifunkul uklanja soli iz tekućina koje zaostaju u novoformiranoj komorici, čime se povećava slanost krvi u sifunkulu i voda prelazi iz komorice gdje je manja koncentracija soli u krv procesom osmoze U isto vrijeme plinovi, prvenstveno N2, O2 i CO2 difundiraju iz krvi i drugih tkivnih fluida sifunkula u ispražnjenu komoricu Uklanjanjem vode iz komorica smanjuje se ukupna gustoća ljušture, a time ljušturica postaje sredstvo za plutanje, slično kao plivaći mjehur kod riba  Sepiidae Spirula Unutrašnja ljuštura (sepion, sipovina, sipina kost) debela, ovalna kalcificirana struktura s mnoštvom komorica sa zrakom i/ili vodom → kontrola plutanja  Ostale prilagodbe Visoko razvijeni osjetilni organi (za otkrivanjepredatora/plijena): - vid, uglavnom kod svih jako razvijen - bočna pruga, kod velikog broja riba - eholokacija (biosonar), daljinski osjetilni organ (dupini, drugi kitovi) - detekcija električnih impulsa – Lorencijeve ampule - hrskavičnjače Zaštitna obojenost i kamuflaža - bezbojnost (plankton) - srebrnasta boja - obratna (kontra) obojenost - lateralno spljošteno tijelo - vertikalne pruge, neujednačeni uzorci obojenosti  Brzo plivanje - aerodinamično tijelo -sustav za održavanje temperature tijela kod nekih vrsta (rete mirabile) - veliki udio mišića za plivanje Nektonske vrste epipelagijala dosežu iznimno velike brzine plivanja: - dupini (Stenella) - > 40 km/h - kit ubojica (Orcinus orca) - do 55 km/h, - barakuda (Sphyraena) - 40 km/h -žutoperajna tuna (Thunnus albacares) - 75 km/h za 0,19 s - rod Acanthocybium (Scombridae) - 77 km/h za 0,1 s -neke vrste dosežu brzine i do 110 km/h (velike tune, sabljarke)  Kod tuna i tunama sličnih vrsta mišići za plivanje čine blizu 75% ukupne mase tijela Mišiće riba čine 2 tipa mišićnih vlakana – crveni i bijeli Crveni su mnogo manji od bijelih i bogati su mioglobinom (protein s velikim kemijskim afinitetom prema kisiku, sadrži Fe, daje crveno obojenje krvi) Stanice crvenih mišića dišu aerobno, dok bijeli mišići obično rade anaerobno i prevode glikogen u mliječnu kiselinu - E za kontinuirano plivanje daju crveni mišići, dok bijeli mišići služe kao rezerva kad postoje veliki zahtjevi za E Relativni udio crvenih i bijelih mišića ovisi o aktivnosti riba: vrste koje se sporo kreću (npr. kirnje – Epinephelus) gotovo nemaju crvenih mišića, a kod tuna oni čine više od 50% mišića za plivanje Brzo plivajuće vrste, poput tune, imaju tjelesne temperature koje su konstantno visoke neovisno o temp. vode okoliša. npr. u plavoperajne tune (Thunnus thynnus) temp. tijela je blizu 32°C na temp. mora 25°C, a na temp. 7°C ne smanjuje se ispod 30°C  Vertikalne migracije Česta pojava kod zooplanktona: noću bliže površini (ishrana) – danju dublje (skrivanje od predatora) Velika potrošnja E ali: - na većim dubinama niže temperature, smanjenje temperature tijela, stanje slično hibernaciji (ipak ušteda E!) – izbjegavanje otrovnih supstanci fitoplanktona Poduzimaju ih i mnoge vrste riba, glavonožaca i neke vrste kozica – obično migriraju u dublja područja nego zooplankton  Epipelagijska hranidbena mreža Trofička struktura epipelagijala vrlo složena: - veliki broj vrsta - sastav hrane za mnoge vrste nije poznat -neke vrste zauzimaju različite stepenice hranidbenog lanca (npr. kopepodni račići su istovremeno i biljojedi i mesojedi, tuna u ovisnosti o tipu plijena može biti: sekundarni, tercijarni ili kvaternarni konzument) - različita ishrana u različitim fazama životnog ciklusa (npr. ribe) Osnovni hranidbeni lanac: fitoplankton → zooplankton → mali nekton → veliki nekton → top predatori U tropskim područjima lanci mnogo duži (5-6 razina), nego u polarnim Jedan od najkraćih hranidbenih lanaca pelagijala: diatomeje → krill → kitovi  U vodenom stupcu postoje ogromne količine otopljene organske tvari (DOM – eng. disolved organic matter) Presitan je da bude hrana za većinu organizama → osim za bakterije i vjerojatno archaea Važan je za protok E, u hranidbenu mrežu ulazi preko tzv. mikrobne petlje: DOM → bakterije (i archaea) → protozoa (nanoplankton) → zooplankton … Detritus (organska tvar u obliku čestica) također važan izvor hrane (fekalne pelete, odbačene kućice repnjaka); važan za održavanje bogatih populacija bakterija i dijela zooplanktona – naziva se i “morski snijeg” Mnoge vrste zooplanktona i malih riba hrane se morskim snijegom  Pojednostavljena hranidbena mreža epipelagijala konzumenti producenti  Epipelagijska hranidbena mreža s mikrobnom petljom konzumenti mikrobna petlja producenti  Produkcija u epipelagijalu Neka područja epipelagijala spadaju u najproduktivnija morska područja, ali neka su “oceanske pustinje” Brojnost organizama proporcionalna je primarnoj produkciji nekog područja Za fotosintezu trebaju biti zadovoljena 2 osnovna uvjeta: – dovoljna količina sunčeve svjetlosti – dovoljna opskrba neophodnim nutrijentima  Svjetlost Svjetlost može biti limitirajući faktor: -u zimskom razdoblju na visokim zemljopisnim širinama (kraći dani, slaba sunčeva svjetlost) - pri lošim vremenskim uvjetima (naoblaka, nevrijeme) - u područjima s velikom sedimentacijom - u nečistim vodama - u područjima s mnogo planktona (self-shading)  Nutrijenti Nutrijenti: posebice N, Fe i P imaju ključnu ulogu u kontroli primarne produkcije Najčešće je N limitirajući nutrijent (nitrati najvažniji izvor), a u otvorenim oceanima često je to Fe Neki ulaze u oceane rijekama ili iz atmosfere, a najčešće recikliranjem U pravilu: u epipelagijalu dovoljno svjetla, malo nutrijenata (manje izraženo u obalnim područjima: donos s kopna rijekama, relativno plitko – dio regeneriranih nutrijenata se vraća u stupac vode, a u dubokom moru obratno Nutrijenti uglavnom moraju doći na površinu iz dubljih slojeva; samo u određeno vrijeme i na određenom mjestu, jer je morska voda obično stratificirana,a između slojeva zona tranzicije – termoklina → za miješanje slojeva potrebna E  Osim nutrijenata i svjetlosti glavni faktori koji utječu na produktivnost oceana su: - dubina - temperatura - vjetrovi i - površinske struje  Primarna produkcija u različitim geografskim područjima Primarna produkcija obično varira tijekom godine: Tropska područja: sezonske promjene relativno male, stabilni vodeni stupac; uglavnom konstantne, ali relativno niske razine primarne produkcije tijekom godine Hladna polarna područja: nema stratifikacije i primarna produkcija visoka tijekom ljeta (Antarktika), zimi jako reducirana, svjetlo limitirajući faktor Umjerena područja: - zimi svjetlo limitirajući faktor, mala pp - proljeće – velika pp - “proljetna cvatnja” - ljeto – uglavnom mala pp, nutrijenti limitirajući faktor -jesen: ili velika pp - “jesenska cvatnja” ili mala pp., svjetlo limitirajući faktor Primarna produkcija u tropskim, umjerenim i polarnim područjima  Upwelling Tri tipa upwellinga: - obalni voda se izdiže s dubina od nekoliko 100-tina m - ekvatorijalni - antarktički – voda se izdiže s dubina i do 4 000 m Glavna područja upwellinga spadaju među najproduktivnija svjetska područja epipelagijala → najbogatija ribolovna područja  Upwelling, El Niňo i produktivnost Glavna područja upwellinga spadaju među najproduktivnija svjetska područja epipelagijala → najbogatija ribolovna područja El Niňo – promjena površinskih struja duž obala Čilea i Perua, povećanje površinske temp. mora, izostanak upwellinga, gotovo potpuni prestanak primarne produkcije, kolaps ribolova; povezan je s fenomenom južne oscilacije (ENSO) – povezanost u atmosferskom tlaku između udaljenih područja: kada je tlak visok u Indiku nizak je u Pacifiku i obratno.