Ekologie moří, oceánů a oceánobiologie Jan Helešic (helesic@sci.muni.cz) Marie Zhai (zhai@yahoo.com) Exkurze Vladimír Uvíra (uvira@prfnw.upol.cz) Adam Petrusek (petrusek@cesnet.cz) Syllabus •Základy oceánografie ; •Funkce a prostředí; •Procesy v otevřeném moři; •Prostředí dna pobřeží; •Procesy na dně od pobřeží do hlubin oceánů; •Vliv člověka na mořské ekosystémy; •Mořské organismy; •Organizmy otevřeného moře; •Organizmy mořského dna. • Učebnice •Kukal Z. a kol.: Základy oceánografie. Academia Praha 1977 •Levinton J.S.: Marine biology. Function, biodiversity, ecology. Oxford Univ. Press, New York, 2001 •Byatt A., Fothergill A., Holmes M.: Modrá planeta – Přírodopis oceánů, BBC Knižní klub Praha 2002 •Thurman V.H. Trujillo A.P.: Oceánografie Computer Press Praha, 2005 • • Historie oceánografie a oceánobiologie •Mořeplavci: –Kryštof Kolumbus – 1492 –Ferdinad Magellan – 1519 –James Cook – 1768 - 1780 •Expediční výpravy: –Beagle (Charles Darwin) – 1831 - 1836 –Beacon (Edward Forbes, Michael Sars) – 1850 –Chalenger (John Murray) – 1872 - 1876 lod lidi lab Výzkumné ústavy •Oceánografický ústav a museum –Jacques-Yves Cousteau - CALYPSO •Marine Biological Laboratory Cap Code –1886 – Alexander Agassiz •Marine Biological Laboratory Woods Hole •Friday Harbor Laboratories Washington alvin lod2 ponor monaco cousteau2 Modrá planeta – Prostředí oceánů zeme • 70 % Země, poměr 2,44:1 • 3,7 km vrstva (ideální koule) • 0,24% hmotnosti Země • Stáří 4,6 mld let • 3800 mil let nejstarší sedimentární horniny • rozmístění nerovnoměrné oceanplanet Vznik pevnin a oceánů pahgea desky Jak to funguje a vypadá desky2 desky3 deska atlhrbet ledochrbet Světové oceány a moře oceanytab atlant altlokrmore sevled sevledokrmore tichy tichyokrmore ind indokrmore oo-map Plocha: 20,327 mil km2 Pobřeží: 17 986 km Hloubky: 4000-5000m Max.hl.: 7235m Zalednění Březen – 2,6 mil km2 Září – 18,8 mil km2 Oceánská fyzika •Pohyby vody –Póly a rotace země –Slapové jevy –Mořské proudy, vlny a vítr •Teplo, teplota a hustota mořské vody •Led na mořské hladině •Světlo a barva vody • Póly a rotace země Coriolisovy síly coriol vetryacor Slapové jevy tidal Měsíční den – 24h50m Půldenní dmutí perioda 6h12m Délka přílivové vlny v oceánech až 23300km Hluchý a skočný příliv tidal1 tidal2 tidal3 tidal4 Přílivová vlna (příboj) a proudění tidal5 tid Přílivová vlna (příboj) a proudění tid1 tid2 Bouřlivý příliv tid4 tid3 Teplo, teplota, hustota strat1 teplo strat2 strat3 Teplota vody teploty teploty1 teploty2 Konvekční tepelné proudění termohaliní konvekce mořské proudy Turbulence slapy vlny Hustota vody •Koncetrace solí 35‰ •Hustota 1,002479 •Závislost na teplotě, salinitě a tlaku •Na povrchu nižší – v hloubce vyšší •Vertikální pohyby •Hustota roste od tropických oblastí směrem k pólům • hust husto Led led Mořské proudy, vlny a vítr vitr proudy Mořské proudy proudy1 proudy2 proudy3 proudy4 proudy5 proudy6 proudy7 Vlny vlny Nejvyšší vlna 35 m vysoká – rychlost 102 km/h Vlny v bouřích v Tichém a Atlantském oceánu kolem 15 m výška Nejrychlejší tsunami – 700 km/h Nejničivější tsunami 1883 Krakatou – polovina zeměkoule 1998 Papuya – 10 m výška Světlo light1 light2 Světlo •Eufotická – trofogenní vrstva •Dysfotická vrstva – kompenzační bod •Afotická – trofolytická vrstva •Elevace slunce –do 60° odraz 2 - 6% –80° odraz 35% –nad 90° odraz 99 – 100% –vlnění ztráta 3 – 9 % Chemie mořské vody 1.Salinita 2.Rozpuštěné plyny 3.Živiny a jejich cyklus 4.Křemík 5.Železo a mangan Salinita •Na+ –10,6 g/kg •K+ – 0,38 g/kg •Ca2+ – 0,40 g/kg •Mg2+ – 1,27 g/kg •Cl- – 19,0 g/kg •SO42- – 2,65 g/kg Stenohaliní organismy Euryhaliní oragnismy 1. poikiloosmotické o. 2. homoiosmotické o. Rozpuštěné plyny •Kyslík –Rozpustnost dle teploty max. kolem 14mg/l –Souvislost s eufotickou zónou –Hloubková distribuce ovlivňována mořskými proudy a stratifikací (tropy min. 300 – 1000m) •Oxid uhličitý –300x rozpustnější ve vodě –Koncentrace od 0,4 mg/l (30°C) do 1,1mg/l (0°C) •Dusík –V mořské vodě 8,4 – 14,5 mg/l –Elektrochemická a fotochemická fixace max. 35 mg/m3/rok ve formě nitrátů –Biochemická fixace 140-700 mg/m3/rok jako nitráty Rozpuštěné plyny ox Dusík a jeho cyklus •Formy dusíku –Aerobní prostředí •Nitrifikace š NO3- –Anoxické prostředí •Amonifikace š NH4+ –Anaerobní prostředí •Denitrifikace š NH3 (N2) Fosfor a jeho cyklus •Partikulovaná forma •Rozpuštěná forma –Povrch oceánů 0 – 20 mg/l –Hlubinné zóny 40 – 80 mg/l •Doba obnovení 1 – 56 hodin (ve sladkovodních systémech sekundy-minuty) •Poměr N:P 7:1 Křemík •Partikule, koloidy a rozpuštěný •Křemičitany •Zima (La Manche) 200 – 400 mg/l •Léto (La Manche) kolem 10 mg/l Železo a mangan •Velké sezónní a místní kolísání •Fe 3 – 70 mg/l •Esenciální živina pro fotoautotrofní organismy •Významná složka krevních pigmentů –Hemoglobin, haemerythrin, chlorucruorin •Cytochrom-enzymatický cyklus