Písčitá a bahnitá pobřeží

Transkript

1 Rozvoj a inovace výuky ekologických oborů formou komplementárního propojení studijních programů Univerzity Palackého a Ostravské univerzity CZ.1.07/2.2.00/ Písčitá a bahnitá pobřeží

2 Literatura pro zájemce

3 Písčité a hrubozrnné pláže

4 Vývoj písčitých pobřeží/pláží během roku long, low waves sand sand rock summer beach (good weather) non-stable, gradually changing. Short, high waves Sand mound sand rock Winter beach (storms)

5 Terminologie pobřežních oblastí

6 Záliv Saint Florent, Korsika

7 Zonace písčitého pobřeží LITORÁL

8 Zonace organismů písčitých pláží

9

10 Zonace pobřeží

11 Ve srovnání se skalnatým pobřežím je obtížné detekovat zonaci a její příčiny na písčitých pobřežích

12 Život na písčitém pobřeží podél Atlantického oceánu I supratidální zóna, II supralitorální zóna, III litorální zóna, IV infralitorální zóna

13 Poloostrov Hel, Polsko Primární duna Moře

14 Primáry dune Secondary dune

15 pomořanka přímořská (Cakile maritima)

16 máčka přímořská (Eryngium maritimum)

17 Ammophila arenaria

18 Zdroje plážových písků Zbytky korálů, ulit a lastur mlžů... Micrscopic particles of the sand Dosud rozlišitelné zbytky

19 Příbřežní proud (Longshore current) Příbřežní proud je neustálým zdrojem klastického materiálu, který tvoří základ pobřeží. V případě přerušení transportu dochází k převládající erozi pobřeží!

20 Příbřežní proud Longshore current Longshore current is continual source of clastic material which form a shore base a podílí se na stavbě různých sedimentárních útvarů

21 Narušení příbřežního proudu vede k destrukci pobřeží V případě přerušení transportu písku nastává výrazná eroze pláží!!! Možné řešení problému

22 Zpětné proudy (rip currents) Nebezpečí především pro plavce, kteří jsou odnášeni proudem od pevniny na volné moře

23 Rip currents

24 Behaviour of waves in foreshore surf zone Changes is wave shape Water depth is < ½ of wave length When waves reach shallow waters and being in contact with a bottom, their speed and length is lowered while their height and steepness rise. As a consequence, wave is breaked.

25 Písčitá pobřeží Vztah mezi sklonem pláže, vlnami (výška, energie) a velikostí částic 1. Pro danou velikost částice sedimentu se vzrůstající výškou vlny jsou pláže více ploché 2. Pro danou výšku vlny se vzrůstající velikostí zrna jsou pláže strmější dissipative beaches - silná činnost vln, malý sklon, široká surf zóna vlny rozptýlí svoji energii; jemný písek (< 200 μm), bohatá intertidální fauna, zahrabaná v písku; rozpětí slapů je obvykle velké a při přílivu a odlivu je voda pumpována skrz písek obnova kyslíku reflective beaches - střední činnost vln, strmější sklon odráží vlny; částice sedimentu jsou hrubší někdy vzniká oblázková pláž s oblázky (4-64 mm), či valouny ( mm), zavlažování strmějšího svahu není účinné, sediment při odlivu vysýchá mnohem rychleji

26 Wave height > 2.5 m Input of fine material Wave height < 1 m Input of coarse material (pebbles)

27 Airplane view Dissipative beaches Reflective beaches

28 Filtrační efekt pláží Během návratu vody dochází k filtraci a akumulaci organické hmoty Pláže s jemnějším sedimentem zachytávají mnohem více materiálu

29 Zasakování a filtrace vody

30 Srovnání fyzikálních podmínek jemnozrnných a hrubozrnných pláží

31 Model změn základních proměnných (energie vln, rozpětí slapů a velikost zrn písku), hladiny fyzikálního stresu indukované substrátem a zpětným splachem (swash) a druhové diverzity podél kontinua od mikrotidálních po makrotidální ultradisipativní písčité pláže

32 Tyrhénské moře, Sabaudia, Itálie březen 2013

33 Příklad disipativní pláže Baltické moře, Helský poloostrov, Polsko

34 Záliv Porto, Korsika

35 Příklad (semi)reflektivní pláže Záliv Porto, Korsika

36 Podmínky prostředí I Stabilní teplotní podmínky v hlubší vrstvě sedimentů

37 Podmínky prostředí II

38 Podmínky prostředí III Redox potential discontinuity (RPD) Absence světla Absence kyslíku Redukční podmínky Redukce prostoru

39 RPD Černé sulfidové bahno

40 Anaerobní sediment Změny ve složení druhů infauny (nahoře) ve vztahu k rostoucímu organickému zatížení a všeobecné změny počtu druhů, celkové biomasy a abundance (dole) Vysoký obsah org. látek Absence kyslíku

41 Jak přežít absenci kyslíku v sedimentech? Metabolismus mlže Solemya reidi v jeho norách (Z pobřeží USA) Energie získaná oxidací je využita symbiotickými baktériemi na žábrách k fixaci CO 2 a tvorbě organických látek, kterými mohou zásobovat mlže Pokud neventiluje, získává mlž z anoxického prostředí sedimentu sulfid HS - a organické látky; během ventilace naopak využívá kyslík k oxidaci sulfidu na sulfát SO 4 2-

42 Faktory limitující organismy pláží

43

44 Hrubozrnná pláž

45 Písčitá pláž

46 Vaty mělké přílivové pláně, obnažené při přílivu ostrov Sylt, Wadden Sea, Germany

47 JEUNGDO, KOREA

48 GANGHWADO, KOREA bahnitá pláž

49 Muddy sediment GANGHWADO, KOREA

50 Velikost substrátu a odpovídající zástupci organismů

51 Druhová bohatost ve vztahu ke sklonu pláží a velikosti zrn (v metrech) 1. Druhová bohatost bentické makrofauny se zvyšuje se vzrůstající jemností zrn sedimentu 2. Druhová bohatost bentické makrofauny se zvyšuje s plochostí pláže

52 Primární producenti pláží ano či ne? Vertikální profily povrchové části písku (nahoře) a bahna (dole) EPS a řasová vlákna spojují písková zrna i částice bahna dohromady a tím stabilizují substrát proti erozi

53 Filtrátoři (suspension feeders)

54 Emerita talpoida

55 Mya arenaria

56 Cerastoderma edule

57 Lanice conchilega

58 Konzumenti substrátu (Deposit feeders) Arenicola marina Head-down deposit feeders

59

60 Nepravidelná ježovka r. Echinocardium Živí se biofilmem na povrchu zrn sedimentu

61 Konzumenti substrátu (Deposit feeders) Surface browsers Co žerou? Detritus a biofilm Macoma balthica

62 Corophium volutator

63 Talitrus saltator Blešivec živící se zbytky vyvržených řas a chaluh

64 Cirkadiánní aktivita blešivce Talitrus saltator 1. Endogenní rytmus 2. Pohyb po pláži - orientace podle hvězd?

65 Hydrobia ulvae

66

67 Microbial stripping hypothesis Změny v poměru C:N během doby v přítomnosti a absenci baktérií Během kolonizace mikroorgnismy dochází k obohacování partikulovaného organického materiálu dusíkem zyýšení asimilační účinnosti požíračů detritu

68 Karnivoři jemnozrnných pláží

69 Bentičtí karnivoři Srovnání abundance makrofauny na bahnitém dně Wadden Sea s plochou uzavřenou pletivem o velikosti ok 1mmpo dobu 4 měsíců Abundance (n/0.1 m 2 ) Neoplocené dno Oplocené dno Hydrobia 2 10 Mya 0 87 Nereis sp. Cerastodema Spisula Tubificoides Pygospio Spio 2 50 Polydora Malacoceros Tharyx Capitella Hetermastus Nephtys 2 5 Eteone Epibentičtí karnivoři značně redukují denzitu a diverzitu infauny Corophium + 14 dalších druhů Celkem

70 Asterias rubens Carcinus maenas

71 JEUNGDO

72 MUIDO, KOREA

73 Potrava ptáků (Anglie)

74 Karnivoři - ptáci Dvě strategie lovu používané ptáky na bahnitých pobřežích Pecking and probing vs plower strategy

75 Hlavní tahy bahňáka Calidris canutus z jeho arktických hnízdišť na jižní zimovací místa Ve Wadden Sea (Evropa) zkonzumují ptáci téměř 17 % roční produkce bezobratlých

76 Vliv predace Wadden Sea 17 % roční produkce bezobratlých zkonzumují ptáci 17 % roční produkce bezobratlých zkonzumují ryby 10 % roční produkce bezobratlých zkonzumují krabi 7 % roční produkce bezobratlých je uloveno rybáři ve formě slávek a srdcovek = 57 % roční produkce je odstraněno

77 Komenzálové Callianassidae

78 What does it mean meiofauna? *benthic animals which can fit a mesh size of 1 mm and be retained on a mesh size of 42 mm (Mare 1942) wide diversity of habitats occur in freshwater and marine habitats, all kinds of sediments, from beach to deepest parts of oceans wide taxonomy diversity very high abundance

79 Proč je meiofauna zajímavá? influence primary production (Sundback et al., 1996) - grazing of bacteria living in sediment - facilitate energy and nutrient transfer to higher levels influence nutrient cycling through the sediment (Aller and Aller, 1992) make detritus available to macroconsumers food for higher trophic levels (Platt and Warwick, 1980) biological indicator of marine environment (Kennedy and Jacoby, 1997)

80 Meiobenthos 1) permanent: - Nematoda - Harpacticoida - Tardigrada - Gastrotricha 2) temporary: - Bivalvia - Insecta - Gastropoda

81 What influence on meiofauna distribution and composition? 1. Sediment properties - grain size - sorting - permeability and porosity - oxygenation (McLachlan et al.., 1981; Hulings et Gray, 1976) 2. Food supply (Elmgren, 1978; Cook et al., 2000) 3. others - temperature (Gray, 1965) - salinity (Andersen et Meadows, 1969)

82 Vertikální zonace intersticiálních živočichů v plážovém písku, Skandinávie Pokles diverzity a zmenšení těla

83 Charakteristika biologických složek písčitého litorálu (pláže u Sopot, Polsko, ) Funkční skupina Počet druhů Hlavní zóna výskytu Mikrofytobentos (zejm. rozsivky) Meiofauna (zejm. Nematoda) Biomasa v plážovém sedimentu [g C m -2 ] Produkce v plážovém sedimentu [g C m -2.rok -1 ] Funkce 50 Horní 1 cm 5 55 Primární produkce, fixace uhlíku a živin 500? Horních 20 cm Fragmentace org. hmoty, akcelerce mineralizace Baktérie, mikrohouby Makrofauna (zejm. korýši a měkkýši) Vrcholové trofické skupiny (zejm. ryby a bahňáci) > 1000? Horních 50 cm Mineralizace org. hmoty, koloběh živin 20 Horních 5 cm 3 1 Fragmentace organické hmoty, spotřeba 10 V blízkosti písčitého povrchu dna Spotřeba makrofauny, přenos energie do sublitorálu

84 Zástupci bentických bezobratlých písčitých pláží New England A,B,E - surface deposit feeders; C, D, H, I, J - burrowing deposit feeders; F,G,K - suspension feeders; L deep deposit feeder

85 Zástupci bentických bezobratlých bahnitých pláží New England B suspension feeder; A, D, H, I, J, L surface deposit feeders; C - burrowing omnivore; E, F, G, K - burrowing deposit feeders

86 Distribuce organismů jemných sedimentů Organismy písčitých pláží Epifauna bahnitých sedimentů Infauna bahnitých sedimentů

87 Abundance a biomasa bentických organismů na plážích Baltského moře v Polsku

88 Adaptace organismů I Schema cyklického pohybu rozsivek příbojové zóny mezi plováním ve vodě a přichycením na sediment Využití světelných podmínek pro fotosyntézu

89 Vertikální migrace fotosyntetizujících organismů za světlem Vertikální migrace fotosyntetických organismů v bahnitém substrátu Bičíkovec E. obtusa i rozsivka C. signata migrují směrem k povrchu substrátu během denního světla

90 Adaptace organismů II Teplota a vysýchání Ensis directus Mya arenaria Druhy žijící v přílivové zóně se zahrabávají hlouběji než druhy hlubší vody v sublitorálu

91 Swash riders Pohyb ovlivněný přílivem a odlivem Emerita Donax

92 Pohyb v písčitém a bahnitém sedimentu 1. Hydromechanický pohyb a ukotvení měkkých forem v sedimentu

93 Burrowing in clams and cockles. The foot does all the work. Th eclam first pushes its foot down through the sediemnt. Then the clam expands the end of the foot, which anchors the clam as it pulls its body dowb Burrowing in the lugworm (Arenicola sp.). (a) The worm expands the end of its body. The expanded end acts as an anchor and the rest pf th ebody is pulled along behind (white arrow). (b) The worm then flares its segments, which prevents it from sliding backward when it pushes its proboscis forward (blue arrow). As the process is repeated (c and d), the worm moves forward through the sediment.

94 Schema zahrabávání mlže do substrátu

95 Intersticiální fauna (meiobenthos, mesopsammon)

96 Gavún štíhlý (Leuresthes tenuis)

97 V letních měsících se gavúni třou 3-4 dny po maximálním skočném přílivu záruka, že jikry zakryje dostatečná vrstva písku. Z oplodněných jiker se 9 dní po tření vylíhne plůdek. Při následujícím skočném přílivu voda odplaví písek, rybí plůdek se vykulí z jiker. Smíšený typ dmutí

98 VLIVY KOMPETICE I Stratifikace mlžů v bahnitém substrátu Různě dlouhé sifony umožňují koexistenci většího množství druhů, ačkoliv jednotlivé druhy si mohou navzájem konkurovat o prostor

99 VLIVY KOMPETICE II Kompetice mezi blešivcem a plžem Počty blešivců jsou negativně korelované s počty plže

100 Potravní vztahy na plážích

101 Potravní vztahy Písčité pobřeží Bahnité pobřeží

102 Makroskopické potravní řetězce a tok uhlíku v několika odlišných plážových systémech J AFRIKA Bohatá fauna a komplexnější potravní řetězce

103 Tok energie a potravní vztahy Hlavním producentem jsou rozsivky v příbojové zóně; pouze malá část této produkce je konzumována přímo (cca 7 %). Zbytek tvoří zásobu POC+ DOC, která je zdrojem potravy pro intersticiální faunu a dále pro mikrobiální smyčku baktérie a bičíkovci mohou být dále konzumováni bentickými filtrátory (Donax apod.) Středně disipativní pláž, J Afrika

104 Hypotetická potravní síť, dokumentující možné propojení mezi meiofaunou a makrofaunou

105 Ohrožení pláží Těžba materiálu (písku) Protierozní stavby Eutrofizace Rozvoj turismu

106 Vliv protierozních staveb na stabilitu pobřeží

107

108 Vliv staveb na usazování/erozi pláží

109 Výskyt blešivce Talitrus saltator na baltickém pobřeží Polska v letech (nahoře) a v létě 1997 (dole) Ve srovnání s obdobím byl v roce 1997 zjištěn T. saltator pouze na 44 % původních lokalit Na všech lokalitách rapidně poklesla jeho denzita (ze 150 j./m 2 na méně než 20 j./m 2 v roce 1997)

110 Sabaudia, Itálie - pobřeží Tyrhénského moře, březen 2013

114 MUIDO, KOREA

115

116 MUIDO, KOREA

117 Bretaň, Francie

118 Bretaň, Francie