Historie oceánografie a oceánobiologie

Transkript

1 Moře a oceány

2 Historie oceánografie a oceánobiologie Mořeplavci Kryštof Kolumbus 1492 Ferdinad Magellan 1519 James Cook Expediční výpravy Beagle (Charles Darwin) Beacon (Edward Forbes, Michael Sars) 1850 Challenger (John Murray)

3 Kryštof Kolumbus ( ) Marco Polo ( )

4 Ferdinand Magellan ( ) Vasco da Gama ( )

5 Charles Darwin ( ) James Cook ( )

6 John Murray ( )

7 Oceány 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

8 Vznik pevnin a oceánů

9 Světové oceány a moře

10 Tichý oceán plocha 169,2 mil km 2 pobřeží km hloubky max m (Mariánský příkop)

11

12 Atlantský oceán plocha 106,4 mil km 2 pobřeží km hloubky 3926 m

13

14 Indický oceán plocha 73,556 mil km 2 hloubka max 7531 m

15

16 Severní oceán plocha: 20,327 mil km 2 pobřeží: km hloubky: m Zalednění březen 2,6 mil km 2 září 18,8 mil km 2

17

18 Led

19 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

20 Póly a rotace země, Coriolisova síly - setrvačná síla působící na tělesa, která se pohybují v rotující neinerciální vztažné soustavě - mění jejich vzdálenost od osy otáčení - má směr kolmý ke spojnici tělesa - způsobuje stáčení trajektorie tělesa proti směru otáčení soustavy - Coriolisův efekt - odchylování přímočaře se pohybujících objektů od přímého směru - jakákoliv hmota díky rotaci Země, pohybující se ve směru poledníků, odklání na severní polokouli doprava, na jižní polokouli pak doleva - ve velkém měřítku velmi ovlivňuje oceánské a atmosférické proudy

21 Slapové jevy zvyšování (příliv) a snižování (odliv) hladiny moře v důsledku působení slapových sil - dmutí mořské hladiny důsledek deformace povrchu oceánu vlivem sil, působí Měsíc a Slunce Měsíc přitahuje silněji tělesa na přivrácené straně Země, slaběji na odvrácené straně Měsíční den 24h 50m Půldenní dmutí perioda přílivodliv 6h12m Délka přílivové vlny v oceánech až 23300km

22 Skočné a hluché příliv slapové síly Slunce jsou oproti měsíčním výrazně slabší pokud Měsíc, Země a Slunce stojí v jedné řadě - slapové síly obou těles se sečtou a dmutí je velmi výrazné - skočné dmutí- nov nebo úplněk pokud Slunce, Země a Měsíc svírají pravý úhel - slapové síly se částečně vyruší a nastává hluché dmutí- v polovině fáze dorůstání nebo ubývání perioda je tedy přibližně 15 dní výšku dmutí ovlivňuje tvar pobřeží a úhel dna volném moře - výška hladiny mění asi o 0,8 metru

23 nejvyšší příliv v zálivu Fundy v Kanadě - až o 20 metrů Evropa - je největší rozpětí přílivu a odlivu pobřeží Francie v zátoce Saint-Michel - asi 13 metrů výška přílivu - speciální mapy izohachie

24 u ústí řek - příliv se šíří proti proudu řek ústí Amazonky - přílivový příboj výšky 5 metrů, 850 kilometrů Labe - přílivový příboj 150 kilometrů

25 Teplota vody Konvekční tepelné proudění termohaliní konvekce mořské proudy Turbulence slapy vlny

26 Mořské proudy

27 Hustota vody závislost na teplotě, salinitě a tlaku hustota 1,02479 g.cm -3 na povrchu nižší v hloubce vyšší vertikální pohyby hustota roste od tropických oblastí směrem k pólům

28

29 Vlny - pohyb částí vody, vyvolávány především větrem a mořskými proudy. Vlna vyvolaná větrem vzniká rotačním pohybem částic vody při hladině. Částice vody rotují na místě, zatímco tvar vlny se přesouvá ve směru větru. 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 2011 Japonsko m, 800 km/h

30 Světlo eufotická trofogenní vrstva dysfotická vrstva kompenzační bod afotická trofolytická vrstva elevace slunce do 60 odraz 2-6% 80 odraz 35% nad 90 odraz % vlnění ztráta 3 9 %

31 Salinita Na + 10,6 g/kg K + 0,38 g/kg Ca 2+ 0,40 g/kg Mg 2+ 1,27 g/kg Cl - 19,0 g/kg SO 2-4 2,65 g/kg koncetrace solí 35

32 těsná vazba organismů na tento faktor osmotická rovnováha iontové složení tělních tekutin schopnost reagovat na změnu salinity změnou složení a koncentrací látek tělních tekutin stenohaliní organismy euryhaliní oragnismy 1. poikiloosmotické o. schopné pasivně měnit osmotické vlastnosti podle změn v okolí 2. homoiosmotické o. - organismy schopné stabilizovat své tělní tekutiny i při změnách salinity mořské vody

33 Rozpuštěné plyny kyslík rozpustnost dle teploty max. kolem 14 mg/l souvislost s eufotickou zónou hloubková distribuce ovlivňována mořskými proudy a stratifikací (tropy min m) oxid uhličitý 300x rozpustnější ve vodě koncentrace od 0,4 mg/l (30 C) do 1,1 mg/l (0 C) dusík v mořské vodě 8,4 14,5 mg/l elektrochemická a fotochemická fixace max. 35 mg/m 3 /rok ve formě nitrátů biochemická fixace mg/m 3 /rok jako nitráty

34 Biogenní a stopové prvky fosfor, dusík, křemík pro primární produkci fosfor a dusík syntéza bílkovin křemík stavba skeletu měď, železo, hořčík, draslík

35

36 Ekologické skupiny organismů

37 Plankton

38 Producenti - fytoplankton

39 Distribuce primární produkce v oceánech

40 Konzumenti zooplankton planktoní larvy - meroplankton gelový plankton krustaceoplankton nekton hlavonožci paryby a ryby plazi a ptáci savci

41 Planktonní larvy žahavci - planula Pocillopora damicornis měkkýšů Cymatium parthenopetum, Xylophaga atlantica

42 Gelový plankton medúzy - Aequorea victoria, Benthocodon pedunculata, Pandea conica trubýši Physophora hydrostatica

43 Zooplankton korýši Euchaeta elongata, Euchaeta norvegica, Themisto compressa, Meganyctiphanes norvegica

44 Sezónní změny

45 Nekton

46 Nekton

47 Potravní sítě

48 Bentál koastál mořské dno pobřeží přílivová zóna písčité a bahnité pláže porosty řas mořské louky mangrovy estuár ústí řek slané pobřežní mokřady reefs útesy korálové útesy mořské dno mořské dno v abysálu a hadálu

49 Bentos biotopová (habitatová) klasifikace epibentické organismy hrabavé organismy trvale v sedimetu žijící o. plavci organismy žijící v mikroprostorech velikostní klasifikace mikro-, meio -, makrobentos

50

51 Bentos potravní specializace konzumentů filtrátoři - pasivní (mořské houby) a aktivní (mlži) sběrači - Polychaeta, Gastropoda, Crustacea, Pisces herbivoři - Echinodermata, Polychaeta, Pisces spásači nárostů - Gastropoda, Polychaeta, kranivorní org. predátoři

52 Meiobentos

53 Sběrači

54 Filtrátoři

55 Spásači

56 Karnivoři

57 Mangrovy (též mangrove) jsou azonální společenstva ohrožených a chráněných stromů dřeviny s opěrnými a dýchacími kořeny vyskytují se v brakických vodách (tedy v deltách řek) pravidelná kulminace výšky vodní hladiny výskyt v tropických oblastech

58 hospodářsky využitelné rody jako Rhizophora - dřevo, Avicennia ovoce ohrožené - hlavně nadměrnou těžbou cenných dřev, hromaděním PET lahví a jiných odpadů, usazování kalů a sedimentů, městské odpady (tam kde chybí čistírny odpadních vod), a splachy - především dusíkatých a fosforečných látek z polí

59 Korálové útesy - rozšíření V geologické minulosti první korálnatci s pevnou vápenitou kostrou v ordoviku (440 mil. let) dnešní útesoví koráli ~ 180 mil. let největší rozmach na konci triasu třetihory (rozdělení Tethys, vyzdvižení středoamerické úžiny) dvě odlišné biogeografické provincie (útesové oblasti): Pacifická a Atlantická ovlivněno ledovými (glaciálními) a meziledovými (interglaciálními) obdobími v atlantické oblasti výraznější vliv ochlazení než v indopacifické cca 2x větší počet druhů v Pacifické oblasti

60 km 2 (= 0.2 % plochy světového oceánu, ale 15 % mořského dna v hloubce < 30 m) na tropické a subtropické vody - obecně mezi 25 o severní 25 o jižní šířky, s teplotou vody o C a optimální hloubkou do 27 m.

61 Distribuce korálů je negativně ovlivněna: studenými mořskými proudy (Galapágy) sladkými vodami z ústí řek (Brazílie) Korály potřebují: vyhovující podloží, čirá voda bez zvířených částic Význam: hlavní ekosystém Země primární produktivita korálových útesů je velmi vysoká vysoká biodiverzita organismů Typy korálových útesů pobřežní lemový útes a bariérový útes atoly

62 Lemový útes (fringing reef) budují koráli, rostoucí těsně u břehu v mělké vodě. Postupným množením a zvětšováním rostou jednak směrem k hladině, jednak k otevřenému moři (vnější okraj útesu). Okraj lemového útesu je často oddělen od země velmi mělkou vodou, takže při nízkém odlivu se může útesová plošina dostat nad vodu.

63 Bariérový útes (barrier reef) zcela odlišný typ útesu. Není vždy souvislý, tvoří série téměř souvislých hřbetů, které se člení na vnitřní a vnější útesy. Na vnějším okraji je množství korálů přímo pod hladinou růstem korálů se návětrný okraj útesu rozšiřuje. Směrem k pevnině jednotlivých trsů korálů ubývá v důsledku vlivů sladké vody a ukládání sedimentu. U pevniny nebo ostrova vznikají často ještě lemové útesy.

64 Atoly (atols) pravé korálové ostrovy. Od lemového nebo bariérového typu se liší prstencovitým tvarem a svahem, příkře klesajícím do hluboké vody. Uvnitř atolu je mělká laguna. Prsten lemující lagunu je složen ze sérií mělčin a malých ostrůvků a místy prolomen průlivy, které umožňují přístup z oceánů do laguny. Ostrůvky s vytvořenou zemitou vrstvou mohou být pokryty vegetací (kokosové palmy).

65 Nejznámější Velký australský bariérový útes Rudé moře Kuba Indonésie

66 Stavba korálu větevníci (Scleractinia) produkce vnějších vápenitých koster (koralitů) a tvorba kostry kolonie (korálový trs) Tvary korálových trsů Trsy svazkovité (fascikulátní) Větve zůstávají volné a vznikají tak tvary větvené, s korality značně rozbíhavými, např. Acropora cervicornis Trsy masívní jednotlivé sousední korality se stýkají celou plochou bočních stěn, např. mozkovník (Diploria) větevníci vytvářejí trsy kotoučovité, krustovité, balvanovité až polokulovité, sloupovité a různě větvené (keřovité) korálnatci rodu Porites vytváří kolonie až 4 m vysoké a 6 m v průměru (polyp velikosti 1-2 mm)

67 Ohrožení korálových útesů nadměrný podmořský lov mechanické poškozování znečišťování (splaškové odpadní vody, ropné látky, globální oteplování) změny proudění/bouře toxické látky využívání zdrojů Klima viditelné záření turbidita změny teploty sedimentace změny v koncentraci CO 2 vzrůst hladiny moře UV záření

68 Bělení (bleaching) korálů odvržení zooxanthel, žijících v symbióze s koráli, pravděpodobně v důsledku komplexu změn v životním prostředí (změna salinity, vzrůst teploty vody, znečištění ) a změna barvy na bílou až krémově bílou nevratný proces, korál bez řas umírá odumřelé kostry korálů porůstají povlaky zelených řas absence typických predátorů (želv, ježovek)

69 Vliv člověka technické zásahy do pobřeží a v šelfu znečištění eutrofizace ropa a ropné uhlovodíky toxické kovy a toxické organické polutanty perzistentní polutanty pevné odpady rybolov a sklizeň řas, mlžů atd. skleníkový efekt

70 Vliv člověka na ekosystémy oceánů a moří

71 regulace pobřeží a šelfu, výhony a mola, mola a vlnolamy, nábřežní zdi

72 Eutrofizace bodové a globální zdroje odpadní vody z pobřeží znečištěné řeky odpady (sledge) z lodí vyvážení čistírenských kalů zvyšování množství dusíku ve formě NOx

73 Efekty eutrofizace rozvoj sinic a řas vodní květy toxických sinic obrněnky rudý příliv obrněnka Pfiesteria piscicida

74 Ropa a ropné produkty

75

76

77

78 Toxické kovy a toxické organické polutanty Hg, Cd chlorované uhlovodíky POPs - PAHs, PCB, deriváty DDT, dioxiny atd.

79 Pevné odpady plasty, plasty, plasty.

80 Rybolov a sklizeň řas, mlžů atd. průmyslový rybolov

81 Důsledky průmyslového rybolovu porušování rovnováhy v populacích a společenstvech ryb vedlejší úlovky zásahy do populací, které neměli nikdy přirozeného predátora mečouni, delfíni, kosatky velcí žraloci velryby

82

83