3. Βιογεωχημικά χαρακτηριστικά των θαλάσσιων ιζημάτων. Γιάννης Kαρακάσης

Transcript

1 BIO-411 Bενθική Oικολογία 3. Βιογεωχημικά χαρακτηριστικά των θαλάσσιων ιζημάτων Γιάννης Kαρακάσης

2 κατανομή διαμέτρων ιζήματος συχνότητα % αθροιστική συχνότητα % φ = -log 2 (διάμετρος) mm διάμετρος διάμετρος Q 25 φ Q 50 Q 75 φ

3 είδη ιζήματος μέγεθος κόκκου (mm) φ τύπος ιζήματος κροκάλες 64-6 κροκάλες 16-4 χαλίκια 4-2 χαλίκια 2-1 κόκκοι 1 0 πολύ αδρή άμμος αδρή άμμος μέτρια άμμος λεπτή άμμος πολύ λεπτή άμμος αδρή ιλύς μέτρια ιλύς λεπτή ιλύς άργιλος

4 Ι.Φυσικοχημικοί παράγοντες που επηρεάζουν την σύσταση των ιζημάτων: (α) υδροδυναμισμός Τα κύματα επηρεάζουν και διασκορπίζουν τα ιζήματα μέχρι το βάθος των 100 μέτρων. Όμως τα ρεύματα είναι η κύρια παράμετρος που επιδρά στα παράκτια ιζήματα. Τα αδρά (χοντρόκοκκα) ιζήματα στο ανώτερο μέρος της ακτής: τα βαριά μερίδια καθιζάνουν πρώτα μετά από μια ανάδευση Τα λεπτά παρασύρονται με το νερό και αποτίθενται βαθύτερα

5 Ι.Φυσικοχημικοί παράγοντες που επηρεάζουν την σύσταση των ιζημάτων: (α) υδροδυναμισμός Settling velocity (Ταχύτητα καθίζησης): ο ρυθμός απόθεσης σωματιδίων σύμφωνα με τον νόμο του Stokes)

6 Ι.Φυσικοχημικοί παράγοντες που επηρεάζουν την σύσταση των ιζημάτων: (α) υδροδυναμισμός Threshold velocity (οριακή ταχύτητα): η ταχύτητα του ρεύματος που μόλις επαρκεί για να μετακινήσει ένα μερίδιο ιζήματος δεδομένης διαμέτρου Τα σωματίδια των 0.18mm χρειάζονται μικρότερη ταχύτητα για να μετακινηθούν. Η παρουσία τους δείχνει ελάχιστη δράση ρεύματος Roughness velocity (ταχύτητα( «εκρυθμίας» ): η ταχύτητα του νερού στην οποία η γραμμική στρωτή ροή στην επιφάνεια του βυθού αλλάζει σε τυρβώδη. Settling velocity (Ταχύτητα καθίζησης): ο ρυθμός απόθεσης σωματιδίων σύμφωνα με τον νόμο του Stokes)

7 Ι.Φυσικοχημικοί παράγοντες που επηρεάζουν την σύσταση των ιζημάτων: (α) υδροδυναμισμός Ο τύπος απόθεσης εξαρτάται από την ταχύτητα απόθεσης, την αδρότητα και την ελάχιστη ταχύτητα μεταφοράς: Όσο μεγαλύτερη η ταχύτητα του νερού τόσο αδρότερα τα ιζήματα Τα αδρά ιζήματα αποστραγγίζονται γρήγορα περιέχουν μικρή ποσότητα οργανικού υλικού Τα λεπτόκοκκα ιζήματα δυσχεραίνουν την κυκλοφορία του νερού έχουν συχνά χαμηλή συγκέντρωση οξυγόνου περιέχουν μεγάλη ποσότητα οργανικού υλικού Τα σωματίδια των 0.18mm χρειάζονται μικρότερη ταχύτητα για να μετακινηθούν. Η παρουσία τους δείχνει min δράση ρεύματος

8 Ι.Φυσικοχημικοί παράγοντες που επηρεάζουν την σύσταση των ιζημάτων: (β) μέγεθος κόκκων Το πιο ποικιλόμορφο χαρακτηριστικό είναι το μέγεθος των κόκκων Sediment description Lower border (mm) Lower border phi f ( log2 mm) Pebbles boulders boulders >4.00 < 2 Granule Very coarse sand Coarse sand Medium sand Fine sand Very fine sand Silt Clay < >8 14

9 Ι.Φυσικοχημικοί παράγοντες που επηρεάζουν την σύσταση των ιζημάτων: (γ) ταξινόμηση καλή ταξινόμηση (αδρό) καλή ταξινόμηση (λεπτόκοκκο) ταχεία ροή νερού βραδεία ροή νερού Ταξινόμηση = ομοιομορφία = min ετερογένεια σ = (φ84-φ16)/4 + (φ95 φ5)/6.6 κακή ταξινόμηση διακοπή ροής

10 Ι.Φυσικοχημικοί παράγοντες που επηρεάζουν την σύσταση των ιζημάτων: (δ) Πορώδες του ιζήματος μέγεθος χώρου μεταξύ των κόκκων (ε) Διαπερατότητα ιζήματος ποσό του νερού που διαχέεται μεταξύ των πόρων (στ) φώς δράση μικροφυτοβένθους στα πρώτα χιλιοστά του ιζήματος

11 ΙΙ.Παράγοντες που επηρεάζουν την βιογεωχημεία των ιζημάτων: (α) οργανικό υλικό Πηγές οργανικού υλικού Θαλάσσιας προέλευσης (phytoplankton debris or detritus (proteins, carbohydrates, lipids) Χερσαίας προέλευσης (από ποτάμια, αέριες μάζες, παγετώνες) Συγκέντρωση του ΤOC στα ιζήματα <2,5->20 mg C g dw Συγκέντρωση του ΤON στα ιζήματα <0,3 - >4 mg N g dw Σε περιοχές με πολύ υψηλό οργανικό εμπλουτισμό οι τιμές μπορούν να φτάσουν τα 200 mg C g -1 dw και τα 12 mg N g -1 dw Η συγκέντρωση του οργανικού υλικού στα ιζήματα εξαρτάται από: τον ρυθμό ιζηματαπόθεσης τα γεωχημικά χαρακτηριστικά του ιζήματος dw -1 dw -1

12 ΙΙ.Παράγοντες που επηρεάζουν την βιογεωχημεία των ιζημάτων: (β) οξειδοαναγωγικό δυναμικό (Eh) επιφάνεια ιζήματος Eh O mg/l 2 καστανό οξειδωτικό στρώμα γκρίζο στρώμα RPD mv 0 H 2 S mg/l μαύρο αναγωγικό ίζημα

13 ΙΙ.Παράγοντες που επηρεάζουν την βιογεωχημεία των ιζημάτων: (β) οξειδοαναγωγικό δυναμικό επιφάνεια ιζήματος μέτρια άμμος λεπτή άμμος ιλύς ρύπανση με οργανικό υλικό καστανό οξειδωτικό στρώμα γκρίζο στρώμα γκρίζο στρώμα γκρίζο στρώμα μαύρο αναγωγικό ίζημα μαύρο αναγωγικό ίζημα μαύρο αναγωγικό ίζημα μαύρο αναγωγικό ίζημα mv 200

14 ΙΙΙ.Παράγοντες που επηρεάζουν την βιογεωχημεία των ιζημάτων: (γ) TOC & οξειδοαναγωγικό δυναμικό Η ανοργανοποίηση του TOC είναι γίνεται με την βοήθεια οξειδωτικών μέσων που υπόκεινται σε ισχυρή στρωματοποίηση και η δράση τους εξαρτάται από την συγκέντρωση του οξυγόνου στο ίζημα Ζώνη 1: αερόβιες συνθήκες (κυρίως επιφανειακά ιζήματα) η ανοργανοποίηση γίνεται με την βοήθεια του Ο 2 Τα πρώτα χιλιοστά του ιζήματος αποτελούν μια ζώνη ισχυρής βιογεωχημικής δραστηριότητας λόγω της δράσης του μικροφυτοβένθους) Κάτω από την επιφάνειά του, όπου δεν διεισδύει το φώς το χρώμα του ιζήματος είναι καφέ Το οξειδοαναγωγικό δυναμικό σε αυτό το στρώμα είναι θετικό

15 ΙΙΙ.Παράγοντες που επηρεάζουν την βιογεωχημεία των ιζημάτων: (γ) TOC & οξειδοαναγωγικό δυναμικό Ζώνη 2: υποξικές συνθήκες κυριαρχούν οι διεργασίες αναγωγής του σιδήρου και του μαγγανίου το χρώμα του ιζήματος είναι γκρίζο Το οξειδοαναγωγικό δυναμικό σε αυτό το στρώμα μειώνεται και συνήθως έχει αρνητικές τιμές Ζώνη 3: ανοξικές συνθήκες Κυριαρχεί ο αναερόβιος βακτηριακός μεταβολισμός Επάγεται η αναγωγή του θείου και η μεθυλίωση Χαρακτηριστική μυρωδιά υδροθείου το χρώμα του ιζήματος είναι μαύρο Το οξειδοαναγωγικό δυναμικό είναι αρνητικό

16 ΙΙΙ.Παράγοντες που επηρεάζουν την βιογεωχημεία των ιζημάτων: (δ) βιοανάδευση κίνηση ιζήματος προβοσκίδα κίνηση νερού βράγχια Ρυθμοί ανταλλαγής ιόντων και ενώσεων μεταξύ νερού και ιζήματος Μορφή κατακόρυφων διαβαθμίσεων Eh, ph και po 2, βάθος RPD Μεταφορά αναγωγικών ενώσεων από το στρώμα υπό το RPD στο αεριζόμενο μεσοδιαστηματικό νερό του επιφανειακού ιζήματος Ανακύκλωση C, N, S, P

17 IV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: γεωχημική ζώνωση των ιζημάτων

18 IV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: ροή οργανικού υλικού στον πυθμένα βιοδιαθέσιμος άνθρακας

19 IV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: ροή οργανικού υλικού στον πυθμένα Σχέση PAHs με black C σε θαλάσσια ιζήματα Log Σ PAHs Y=0.45x+0.53 R2=0.95 Black Carbon (mg g -1 ) Πηγή: Tsapakis, Stephanou, Karakassis (2003) Mar. Chem. vol 80

20 IV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: ροή οργανικού υλικού στον πυθμένα Μέτρηση οργανικού περιεχομένου Καθορίζει την διαθεσιμότητας τροφής Σχετίζεται συχνά με την ρύπανση Μέτρηση με διάφορους τρόπους αφού αφαιρεθεί το CaCO3: o TOC (total( organic Carbon): μέτρηση με αναλυτή CHN o TOC με υγρή οξείδωση o Μονάδες mg/g ιζήματος ή % ή g/m2 Οργανικό υλικό: μέτρηση με Loss on ignition (LOI) ζύγιση, καύση σε 500oC για 5 ώρες. Συνήθως TOC = LOI *0.33 αλλά μεταβάλλεται σημαντικά με το είδος του ιζήματος Συστατικό και ο στοιχειακός άνθρακας (προσοχή)

21 ΙV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: (α) κύκλος αζώτου στον πυθμένα 1 Γεωχημικός κύκλος αζώτου στα θαλάσσια ιζήματα. Βέλη: αποικοδόμηση οργανικού υλικου (μαύρα), PON (γκρί), διαλυτές ενώσεις Ν (διακεκομμένα). (Schultz Schultz & Zabe 2006)

22 ΙV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: (α) κύκλος αζώτου στον ωκεάνιο πυθμένα 1. Αμμωνιοποίηση (Ammonification): ανοργανοποίηση νιτρογενών μακρομορίων (π.χ. πρωτεινών)

24 ΙV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: (α) κύκλος αζώτου στον ωκεάνιο πυθμένα 2. Νιτροποίηση (Nitrification) Nitrification): οξείδωση ΝΗ 4 σε ΝΟ 3 με την βοήθεια αερόβιων βακτηρίων Η οξείδωση γίνεται τμηματικά από διαφορετικά είδη βακτηρίων Βήμα 1: οξείδωση αμμωνίας σε υδροξυλαμίνη (ως ενδιάμεσο προϊόν) από νιτροσο-βακτήρια Βήμα 2: οξείδωση υδροξυλαμίνης σε νιτρώδες από νιτροσο-βακτήρια με ταυτόχρονη έκλυση ενέργειας Βήμα 3: οξείδωση νιτρώδους σε νιτρικό από λιθότροφα νιτρο-βακτήρια (Nitrobacter, Nitrococcus)

26 ΙV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: (α) κύκλος αζώτου στον ωκεάνιο πυθμένα 3. Απονιτροποίηση (Denitrification): αναγωγή του ΝΟ 3 σε Ν 2 Ο ή Ν 2 με την βοήθεια ετερότροφων βακτηρίων Η αναγωγή γίνεται μόνο σε ένα λεπτό ανοξικό στρώμα κάτω από την οξική ζώνη Βήμα 1: αναγωγή νιτρικού σε νιτρώδες (ως ενδιάμεσο προϊόν) Βήμα 2: αναγωγή νιτρώδους σε δινιτρικό οξύ Βήμα 3: αναγωγή δινιτρικού σε μοριακό άζωτο. Το στάδιο αυτό δεν πραγματοποιείται πάντα (εξαρτάται από την περίσσεια Ο 2, το ph και την παρουσία H 2 S)

28 ΙV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: (α) κύκλος αζώτου στον πυθμένα 4. Συζευγμένη νιτροποίηση-απονιτροποίηση (coupled nitrification-denitrification denitrification): άμεση μετατροπή του ΝΗ 4 σε Ν 2 Ο ή Ν 2 με την βοήθεια αερόβιών και αναερόβιων βακτηρίων Η οξείδωση σε ΝΟ 3 γίνεται στο οξικό στρώμα και με απευθείας διάχυση στο υποκείμενο ανοξικό στρώμα επιτυγχάνεται η απονιτροποίηση και η έκλυση Ν 2 Ο ή Ν 2. Οι ενδοπανιδικοί οργανισμοί επάγουν την διεργασία αυτή μέσω των δομών τους: ΝΟ 3 ΝΟ 3 N 2 D N DN Ο 2 ΝΗ 4 ΝΗΝΗ 4 ΟΜ D D A D: diffusion A: ammonification N: nitrification DN: denitrification

30 ΙV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: (α) κύκλος αζώτου στον πυθμένα 5. Νιτρική αμμωνιοποίηση: μετατροπή του ΝΟ 3 σε ΝΗ 3 από αναερόβια βακτήρια Βακτήρια αποθηκεύουν το ΝΟ 3 για να το χρησιμοποιήσουν ως πηγή αζώτου (αύξηση βιομάζας). Τα θειο-βακτήρια έχουν αναπτύξει θέσεις αποθήκευσης ΝΟ 3 με κατά πολύ υψηλότερες συγκεντρώσεις σε σχέση με το περιβάλλον τους

32 ΙV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: (α) κύκλος αζώτου στον πυθμένα 6. Αναγωγική δράση ΝΟ 3 : αναερόβια μετατροπή ΝΗ 4 σε Ν 2 σε αναερόβιες συνθήκες (anammox reaction). 5/3ΝΗ 4+ +ΝΟ - 3 4/3Ν Η 2 Ο + 2/3 Η + Η διεργασία αυτή πραγματοποιείται από συγκεκριμένα βακτήρια που φέρουν ειδικά οργανίδια (annamoxosomes) για την αποφυγή δηλητηρίασης από τα τοξικά ενδιάμεσα προϊόντα τις αντίδρασης (Ν 2 Η 4 )

34 ΙV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: (α) κύκλος αζώτου στον πυθμένα 7. Αναγωγική δράση ΝΟ 3 : σε πλήρως ανοξικά περιβάλλοντα άλλα στοιχεία οξειδώνονται Απονιτροποίηση συζευγμένη με την οξείδωση σουλφιδίων NO /8FeS + H + 1/2N 2 + 5/8SO /8Fe /2H 2 O Απονιτροποίηση συζευγμένη με την οξείδωση Fe Fe +2 NO Fe H 2 O 5Fe(OH) 3 + 1/2N 2 + 4H + Απονιτροποίηση συζευγμένη με την οξείδωση Mn Mn +2 5/2Mn 2+ + NO H 2 O 5/2 MnO 2 + ½ N 2 + 4H +

35 ΙV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: (β) κύκλος φωσφόρου στον πυθμένα Γεωχημικός κύκλος ενεργού φωσφόρου στα θαλάσσια ιζήματα (Slomp et al. 1996)

36 ΙV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: (β) κύκλος φωσφόρου στον πυθμένα 1. Μέρος του Ρ που περιέχεται στο οργανικό υλικό «θάβεται» άμεσα ως οργανικός Ρ. 2. Το βιοδιαθέσιμο μέρος του αποανοργανοποιείται με αποτέλεσμα την απελευθέρωση HPO 2-4 στο μεσοδιαστηματικό νερό. 3. Στην οξική ζώνη του ιζήματος το HPO 2-4 I. απελευθερώνεται στην στήλη του νερού μέσω διάχυσης II. Προσροφάται στα οξείδια του σιδήρου σχηματίζοντας οξυ- υδροξίδια του σιδήρου 4. Στην ανοξική ζώνη του ιζήματος η συγκέντρωση του HPO 2-4 αυξάνεται αφού απελευθερώνεται από το οργανικό υλικό αλλά και από τα οξυ-υδροξίδια υδροξίδια του σιδήρου. 5. Μέρος του HPO 2-4 μετατρέπεται σε authigenic carbonate fluoroapatite (CFA) και ιζηματοποιήται.

37 ΙV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: (γ) κύκλος θείου στον πυθμένα 1 2 Γεωχημικός κύκλος θείου στα θαλάσσια ιζήματα (Schultz & Zabe 2006)

38 ΙV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: (γ) κύκλος θείου στον πυθμένα 1. Οξείδωση οργανικού υλικού μέσω αναγωγικών βακτηρίων του θειικού με ταυτόχρονο σχηματισμό Η 2 S: 2. Αναερόβια οξείδωση του Μεθανίου: I. Η μεθανογένεση επιτελείται στην κατώτερη ανοξική ζώνη του ιζήματος από τα αρχαία: II. Η οξείδωση του CΗ 4 γίνεται σε ένα λεπτό στρώμα μεταξύ της ζώνης του θειικού και του μεθανίου με συζευγμένη δράση των βακτηρίων τους

39 ΙV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: (γ) κύκλος θείου στον πυθμένα Γεωχημικός κύκλος θείου στα θαλάσσια ιζήματα (Schultz & Zabe 2006)

40 ΙV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: (γ) κύκλος θείου στον πυθμένα 3. H ημερήσια παραγωγή Η 2 S στα θαλάσσια ιζήματα φτάνει τους 7MT I. Ένα μέρος του Η 2 S παγιδεύεται μέσα στο ίζημα II. Άλλο μέρος του Η 2 S αντιδρά με οξείδια του σιδήρου και δημιουργεί το ασταθές στοιχείο FeS 4. Δημιουργία πυριτίου (FeS 2 ) με οξείδωση από S 0 και H 2 S.

41 ΙV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: (γ) κύκλος θείου στον πυθμένα Γεωχημικός κύκλος θείου στα θαλάσσια ιζήματα (Schultz & Zabe 2006)

42 ΙV.Βιογεωχημικοί κύκλοι: (γ) κύκλος θείου στον πυθμένα 5. Οξείδωση του Η 2 S από το οξείδιο του μαγγανίου σε θειικό με ενδιάμεσο προϊόν μοριακό θείο 6. Μέσω της βιοανάδευσης επιτυγχάνεται η οξείδωση του πυριτίου σε θειικό και η μεταφορά του Fe(OH) 3 στα βαθύτερα στρώματα.

43 1 V. Μέθοδοι προσέγγισης της βιογεωχημείας των θαλάσσιων ιζημάτων

44 V. Μέθοδοι προσέγγισης της βιογεωχημείας των θαλάσσιων ιζημάτων 1. Μέτρηση των γεωχημικών χαρακτηριστικών με αναλυτικές χημικές μεθόδους i. Στο μεσοδιαστηματικό νερό: μέτρηση της συγκέντρωσης θρεπτικών (TOC, TON, Chl-a, Phaeo,, LOI) στα διαφορετικά στρώματα του ιζήματος ii. Στους κόκκους του ιζήματος: κοκκομετρική ανάλυση, εύρεση σύστασης των γεωλογικών χαρακτηριστικών των ιζημάτων iii. Χρήση των παραπάνω αποτελεσμάτων για την δημιουργία μοντέλων

45 2 2 V. Μέθοδοι προσέγγισης της βιογεωχημείας των θαλάσσιων ιζημάτων

46 V. Μέθοδοι προσέγγισης της βιογεωχημείας των θαλάσσιων ιζημάτων 2. Μέτρηση των γεωχημικών χαρακτηριστικών με άλλες μεθόδους Με την χρήση αναστολέων συγκεκριμένων αντιδράσεων μπορούν να ανιχνευθούν αλλαγές στους γεωχημικούς κύκλους Με την χρήση μικροαισθητήρων (ηλεκτρόδια, optodes, planar opotodes) μπορούν να μετρηθούν μια σειρά από φυσικοχημικές παραμέτρους όπως: : O 2, CO 2, ph,, NO 3-, Ca 2+, S 2 -, H 2 S, CH 4 και N 2 O, καθώς και Τα, S, και η ηλιακή ακτινοβολία.

48 V. Μέθοδοι προσέγγισης της βιογεωχημείας των θαλάσσιων ιζημάτων 3. Χρήση σταθερών ισότοπων: Το οργανικό υλικό ζωικής προέλευσης (απεκκρίματα, ιστοι κλπ) είναι εμπλουτισμένο με 15 N ενώ εμφανίζει μειωμένο 13 C. Λόγω των διαφορετικών ισότοπων σε σχέση με τα αυτόχθονα στοιχεία μπορούν να ανιχνευθούν ρύποι στα ιζήματα Η ανίχνευση των ισοτόπων μπορεί να γίνει και σε οργανισμούς οι οποίοι έχουν προσλάβει τα αλλόχθονα ισότοπα μέσω της τροφικής αλυσίδας Η χρήση των ισοτόπων προσδίδει χρονικά ολοκληρωμένες πληροφορίες και ανιχνεύει τις επιδράσεις σε πολλαπλά επίπεδα του οικοσυστήματος (ίζημα, στήλη νερού, μακρόφυτα, βενθικοί και πελαγικοί καταναλωτές)

49 V. Μέθοδοι προσέγγισης της βιογεωχημείας των θαλάσσιων ιζημάτων 4 5

50 V. Μέθοδοι προσέγγισης της βιογεωχημείας των θαλάσσιων ιζημάτων 4. «Κλασσική» μελέτη των θαλάσσιων βακτηρίων: Μέτρηση και αναγνώριση των βακτηρίων ώστε να καθοριστεί η ποικιλότητά και η αφθονία τους βοηθώντας στην κατανόηση των βιογεωχημικών κύκλων που κυριαρχούν (συγκεκριμένοι τύποι βακτηρίων συμμετέχουν σε συγκεκριμένες διεργασίες). Καλλιέργεια στο εργαστήριο νέων τύπων βακτηρίων και μελέτη των μεταβολικών τους χαρακτηριστικών. 5. «Μοριακή» μελέτη των θαλάσσιων βακτηρίων: Οι μοριακές μέθοδοι απαιτούν πολύ λιγότερο χρόνο Βασίζονται στην εξαγωγή γενετικού υλικού (συχνότερα του 16S S r RNA) και την αλληλούχισή του. Επιτυγχάνεται η αναγνώριση των διαφορετικών φυλογενετικά μικροοργανισμών ακόμα και αυτών που δεν έχουν απομονωθεί και μελετηθεί εργαστηριακά Με χρώση του rrna επιλεγμένων βακτηριών επιτυγχάνεται η εύκολη καταμέτρηση του συγκεκριμένου μικροοργανισμού κάτω από το μικροσκόπιο φθορισμού.

52 V. Μέθοδοι προσέγγισης της βιογεωχημείας των θαλάσσιων ιζημάτων 6. Μέτρηση (ex situ) των αλλαγών στις βιογεωχημικές μεταβλητές: Γίνεται στο εργαστήριο με επώαση πυρήνων ιζήματος σε ειδικά διαμορφωμένα δωμάτια σταθερής θερμοκρασίας Επιτυγχάνεται η παρακολούθηση των αλλαγών στην ροή των θρεπτικών (ή άλλων στοιχείων διαλυμένων στο νερό) στην επιφάνεια επαφής του ιζήματος με την στήλη του νερού. Η μέτρηση των αλλαγών μπορεί να γίνει με απλές χημικές μεθόδους. Μπορούν να συνδυαστούν και άλλες από τις προαναφερόμενες μετρήσεις

54 V. Μέθοδοι προσέγγισης της βιογεωχημείας των θαλάσσιων ιζημάτων 7. Μέτρηση (in situ) των αλλαγών στις βιογεωχημικές μεταβλητές: Γίνεται στο πεδίο με την βοήθεια δυτών, landers,, ROV Οι μετρήσεις μπορεί να περιλαμβάνουν: Την λήψη φωτογραφιών, SPI κλπ για εκτίμηση της κατάστασης του ιζήματος Την λήψη πυρήνων ιζήματος και την απευθείας μέτρηση διαφόρων φυσικοχημικών χαρακτηριστικών με την βοήθεια μικροαισθητήρων Την μέτρηση των αλλαγών στην ροή των θρεπτικών (ή άλλων στοιχείων διαλυμένων στο νερό) στην επιφάνεια επαφής του ιζήματος με την στήλη του νερού μέσω ειδικά διαμορφωμένων βενθικών θαλάμων (benthic chambers).

55 Eρευνα για δείκτες ρύπανσης (pollution indicators) BIG (benthic indicators groups): διεθνής ομάδα εργασίας στα πλαίσια του IOC (Intergovernmental Oceanographic Commission) της UNESCO για δείκτες οργανικού εμπλουτισμού του βένθους. Συμμετοχή: NOAA USA Jeff Hyland Harvard Univ USA Jim Shine Kagawa Univ Japan Paolo Magni IBSS Ukraine Alexei Petrov PML UK Richard Warwick U.Crete GR Ioannis Karakassis

56 Eνα μεγάλο data-set: 1200 δείγματα από 7 γεωγραφικές ζώνες

57 Σχέσεις άνθρακα - αριθμού ειδών E(S 10 ) < >40 TOC range (mg g -1 )

58 Σχέσεις άνθρακα - ποικιλότητας 4 3 H < >40 TOC range (mg g -1 )

59 Γιατί; Biotic response NH3, H2S, chemical contaminants NH3, H2S, chemical contaminants Oxygen Oxygen high low low high TOC concentration

60 Το ενδιαφέρον αυτής της εργασίας Εισάγει την ποσοτικοποίηση της σχέσης χημείας - ποικιλότητας ίνει την δυνατότητα σύνδεσης της ποικιλότητας με τα επιχειρησιακά ωκεανογραφικά μοντέλα που δίνουν εκτιμήσεις για παροχή άνθρακα (MAMA) Προσφέρει ένα πλαίσιο για την διερεύνηση άλλων μορφών διατάραξης στην ποικιλότητα (πχ φυσική διατάραξη) Ανοίγει έμμεσα το θέμα της ποιότητας του οργανικού υλικού και των πολύπλοκων σχέσεών του τόσο με τον κύκλο της ανοργανοποίησης και της κατανάλωσης O2 όσο και με την διαθεσιμότητα των τοξικών ίνει μια εύκολη, ταχεία και μικρού κόστους μέθοδο για την εκτίμηση των ανθρωπογενών επιπτώσεων στα θαλάσσια ιζήματα