Téma 3: Voda jako biotop mořské biotopy

Transkript

1 KBE 343 Hydrobiologie pro terrestrické biology JEN SCHEMATA, BEZ FOTO! Téma 3: Voda jako biotop mořské biotopy Proč moře? Děje v moři a nad mořem rozhodují o klimatu pevnin Produkční procesy v moři ovlivňují celou planetu Některé jevy v moři a kolem moře jsou lépe prozkoumány nebo vysvětleny než jevy ve vnitrozemských vodách Mořský biocyklus: 71 % povrchu Země objem km3 obsahuje téměř 99 % vody, která není vázána v horninách odpar z moře km3, z toho 9/10 se vrací zpět ve srážkách padajících na hladinu moře Světový oceán je spojitý: 3 až 7 oceánů navzájem propojených Členění : oceanické pásmo kontinentální šelf (k. práh, k. lavice): pevninské desky vyčnívají pod hladinu oceánu různě daleko (několik až stovky km) vysoce produktivní mělčiny 1

2 kontinentální šelf : obvyklý pokles hloubky asi o 2m/km táhne se na desítky až stovky km od pobřeží, končí pevninským svahem = zlom do hlubin průměrná hloubka oceánu m, maximální hloubka m (příkopy) (pevnina: průměrná výška 700 m) Vlastní pobřeží pevniny: zkrápěná příbojová zona = supralitorál vlastní eulitorál = zóna mezi hranicí přílivu a odlivu sublitorál = trvale zatopený šelf Speciální biotopy v moři Kromě širého oceánu existuje v mořském biocyklu řada dílčích speciálních biotopů Některé mají rozšíření nějak zeměpisně ohraničené na určité oblasti moří Jiné jsou vymezeny geomorfologií Jednotlivé typy: skalnaté pobřežní útesy, pobřežní louky, písečné pláže, kelpové lesy, porosty mangrove, korálové útesy, podmořské sopečné vývěry Dmutí oceánu (tide) skládáním přitažlivých sil Slunce a Měsíce se zvedá a klesá hladina oceánů = příliv a odliv rozdíl 0,3 (na moři) až 16 m periodicita dmutí je asi 12 ½ hodiny, denní zpoždění cca 50 minut skočné dmutí (příliv) jednou za dva týdny se sčítá vliv Slunce a Měsíce hluché dmutí naopak Pohyb vody v moři: vzniká působením větru na hladinu, rozdíly teplot v různých zeměpisných šířkách a oblastech, nerovnoměrným ohříváním vody, zemskou rotací, přítokem vody z pevniny, místní sopečnou činností a zemětřesením projevuje se jako: 1) mořské proudy 2) vlnění hladiny Pohyb vody v moři: podstatný podíl na příčinách pohybu vody v oceánu má nerovnoměrný podíl dvou oceánů, Atlantického a Pacifického, na velikosti pevninských povodí a návratu vody do oceánu = hydrologická bilance Atlantik má sice obrovské povodí pevnin oproti Tichému a Indickému oceánu, ale : odnosem odparu přes pevniny ztrácí 0,32 milionů m 3.s -1 vody ztráta se vyrovnává mořskými proudy 2

3 mapa : bilance odparu a srážek oceánů Vlnění hladiny: tlakem větru na hladinu se částice vody zvedají a klesají nahoru a dolů téměř nepostupují vpřed po větru, ale : jednotlivé částice opisují kruhové dráhy tvaru husté spirály = Langmuirovy spirály s osou kolmou na směr vln (osa vyznačena řádkami pěny) průměr L.s. (na moři) m, každé dvě sousední spirály rotují opačně Langmuirovy spirály : tlak větru na hladinu působí zvedání částic vody nad rovinu hladiny a jejich následný pokles dolů výsledkem je rotační pohyb částic vody po spirální dráze v podobě rovnoběžných válců po směru větru Horní vrstva vody je tedy tvořena válci rotujících částic vody osy válců jsou rovnoběžné navzájem a rovnoběžné se směrem větru válce vody jen pomalu postupují ve směru osy válce (spirály) tam kde okraje dvou sousedních válců klesají do hloubky, se na hladině hromadí lehké částice (jako pěna, apod.) 3

4 - tvoří se pruhy pěny po směru větru (konvergence) - rozestup sousedních pruhů (konvergencí) je určen dvojnásobkem průměru dvou sousedních Langmuirových spirál na moři mají Langmuirovy spirály rozměr desítek metrů, ve velkých jezerech na podzim až 25 m, na rybnících v decimetrech na moři se projevuje i účinek sil geostrofických (Corioliho síly) : - na severní polokouli je spirála rotující po směru hodinových ručiček větší - na jižní polokouli opačně 4

5 Langmuirovy spirály: efekt na živočichy : s tímto rozdílem mezi severními a jižními oceány souvisí i existence antimerických populací prudce toxického trubýše rodu Physalia : (koloniální žahavec s částí stolonu přetvořenou na plovací měchýř nad hladinou, ve vodě jsou toxicky žahavá chapadla dlouhá několik metrů) plovací měchýř kolonie je asymetrický, a to obráceně u populací ze severní než u populací z jižní polokoule obrázek : Physalia Vlnění hladiny: výška vln do 12 m (max. až 28 m), délka (rozestup) vln 300 m, max m vlny může vytvářet i vítr působící velmi daleko divoké moře za bezvětří - vlnění se šíří rychlostí 60 km/hod. u pobřeží se vlny řadí podél břehu interakce Langmuirových spirál se dnem litorálu obrázky : vlny na širém moři, vlny na mělčinách Vlny vyvolané tektonickými jevy: podmořské zemětřesení nebo sopečný výbuch vyvolá pokles nebo vzestup dna následkem je vytvoření vysoké vlny (až 38m) tsunami, která se šíří oceánem (cca 800 až 1500 km/hod) a u pobřeží se silně zvyšuje a zalije pevninu až 3 km daleko při této vlně voda postupuje vpřed na počátku je nápadný odliv!!! Mořské proudy souhrou všech sil působících na vodu oceánu vzniká pohyb vodních mas v oceánu = mořské proudy na severní polokouli ve směru hodin. ručiček, na jižní p. proti směru ale dále formovány rozložením pevninských ker, polohou atmosférických cyklon a anticyklon a pravidelných větrů (pasáty) podle teploty vodních mas se tvoří vrstvy ty se pohybují různým směrem a různou rychlostí, ale ve vzájemné vazbě = globální systém termohalinní cirkulace svým pohybem přenášejí teplo a zásadně ovlivňují klima kontinentů podle svého původu obsahují a přemísťují živiny (nebo ne) obrázek : propojení mořských proudů světových oceánů proudy kolem Antarktidy = globální systém 5

6 Klimatické oscilace dva velké systémy atmosférické cirkulace: ENSO a NAO ENSO = El Nińo Southern Oscillation: v důsledku rozdílu atmos. tlaku nad Jižní Amerikou a Austrálií vane vítr Pacifikem od Ameriky k JV Asii, Indii, Africe a nese vláhu a srážky - také zvedá hladinu moře o 20 až 40 cm na návětrné straně u Asie a Australie Klimatické oscilace : ENSO pravidelný chod těchto klimatických jevů popsal na základě dlouholetých dat britské koloniální správy v Indii (pro klidnou správu kolonie byly podstatné jevy jako stav počasí, sucho - neúroda - požáry - hladomor - revolty obyvatelstva) na počátku minulého století britský statistik a fyzik sir Gilbert Thomas Walker ( ) : snažil se najít možnost předpovědí občasných výpadků monsunových dešťů a následných dob neúrody obrázky : Jižní Amerika a oceány, (družicový snímek Jižní Ameriky: pásemné pohoří při západním pobřeží - strmý pokles šelfu do hlubin, prostor pro Humboldtův proud ) když je rozdíl tlaků mezi J.Am. a Asií velký, vane silný vítr k Asii, jako monzun přináší do indonesie, Indie a východní Afriky vláhu pole rodí, není hlad, u pobřeží Peru jsou bohatá loviště ryb tato loviště u západního pobřeží Jižní Ameriky umožňuje stálý přísun studených vod bohatých živinami z Antarktidy = Humboldtův proud tento stav trvá po většinu roku 6

7 normálně se přerušuje na několik týdnů kolem Vánoc teplá voda Pacifiku se zhoupne zpět k západnímu pobřeží Jižní Ameriky živiny nejsou, potrava není, ryby zmizí do hlubin oceánu po pár týdnech se normální chod proudů a větrů obnoví jednou za 4 až 6 let se tento přechodný stav prodlouží na několik měsíců: = El Nińo - peruánský rybolov zkolabuje - v JV Asii sucho a požáry - v Indii hladomor, revolty, atd. - v záp. části USA kalamitní počasí NAO (North Atlantic Oscillation) systém Severoatlantické oscilace NAO později: zejména James W. Hurrell (USA) a kol. pro Evropu je významnější NAO = Severoatlantická oscilace obě oscilace spolu souvisejí přes systém atmosférické cirkulace NAO je dána rozdílem atmosférického tlaku azorské tlakové výše a islandské tlakové níže tento rozdíl rozhoduje o počasí nad Atlantikem a o jeho dosahu nad Evropu obrázky : Azorské ostrovy, ostrov Island, jezero Mývatn na Islandu, NAO (North Atlantic Oscillation): 7

8 vzhledem k pohyblivé poloze středů azorské tlakové výše a islandské tlakové níže se za index NAO bere konvenčně rozdíl atmosférických tlaků Lisabon Reykjavík tabulky denních a měsíčních hodnot indexu pro jednotlivé roky lze nalézt na stručně též NAO index od roku 1950 : NAO (North Atlantic Oscillation) podle rozdílu tlaků v období prosinec březen zasahuje vliv teplého Golfského proudu dále nebo méně daleko do evropské pevniny - tím se posouvá rozhraní mezi vlhčím a teplotně méně kontrastním atlantským a sušším a teplotně kontrastním klimatem kontinentálním západovýchodně zejména výrazný je efekt ve střední Evropě 8

9 NAO index : předpověď vývoje (7 dní) 9

10 NAO (North Atlantic Oscillation) : podle rozdílu tlaků v období prosinec březen zasahuje vliv teplého Golfského proudu dále nebo méně daleko do evropské pevniny tím se posouvá rozhraní mezi vlhčím a teplotně méně kontrastním atlantským a sušším a teplotně kontrastním klimatem kontinentálním západovýchodně zejména výrazný efekt ve střední Evropě : 10

11 Kolísání severoatlantické oscilace v letech 1864 až 1994 : Teplota v oceánu velká vodní masa stabilní teplota, denní kolísání 0,2 0,3 C podle zeměpisné šířky: - tropické pásmo hladina 26 až 29 C, teplotní stratifikace, u dna 2,5 C - mírné pásmo sezónní změna u hladiny o 6 C, mělká moře až o 15 C - polární moře hladina i dno -1,8 C Teplota v oceánu a vzestupné proudy : teplotní stratifikace v teplých mořích znemožňuje přísun (návrat) živin z hypolimnia a ze dna proto jsou v tropickém pásmu hluboká moře (dál od pobřeží) málo produktivní živiny mohou dodat pouze vzestupné proudy cirkulací vody z hlubin nebo studené proudy zasahující do tropického pásma a přinášející živiny z nestratifikovaných vod v mořích arktických a antarktických je teplotní rozdíl mezi hladinou a dnem nepatrný není stratifikace, živiny se mohou dostávat vzestupnými proudy do eufotické zony : dostatek živin proto je v polárních mořích vysoká primární produkce, mnoho zooplanktonu a bohatství ryb i mořských ptáků a savců 11

12 Obsah rozpuštěných látek : hustota mořské vody: 1 litr váží 1,0248 kg umožňuje existenci živočichů o hmotnosti 100 t osmotické poměry: pro mnoho organismů je to isotonické prostředí, ne pro ryby: ze sladkých vod 12