Εθνικό και Καποδιςτριακό Πανεπιςτήμιο Αθηνών Σχολή Θετικών Επιςτημών Τμήμα Γεωλογίασ και Γεωπεριβάλλοντοσ Δρ. Φαρ. Ντρύνια Αναπλ. Καθηγ. Παλαιοοικολογύασ-Οικοςτρωματογραφύασ
Οικολογικό Ιεραρχύα Άτομο (κατώτερο επύπεδο) Πληθυςμόσ Κοινότητα Οικοςύςτημα Βιογεωγραφικό επαρχύα Βιόςφαιρα (υψηλό επύπεδο)
Οικολογικό Ιεραρχύα Η μελϋτη μεμονωμϋνων ατόμων αφορϊ ςυνόθωσ ςτη φυςιολογύα, ςτην αναπαραγωγό, ςτην ανϊπτυξη ό τη ςυμπεριφορϊ, Η μελϋτη των πληθυςμών εςτιϊζει ςυνόθωσ ςτισ ανϊγκεσ για ενδιαύτημα και πόρουσ διαβύωςησ που παρουςιϊζουν μεμονωμϋνα εύδη, ςτη ςυμπεριφορϊ ομϊδασ ειδών, ςτην αύξηςη πληθυςμών, και ςτουσ παρϊγοντεσ που περιορύζουν την αφθονύα ό προκαλούν την εξαφϊνιςη αυτών.
Η μελϋτη των κοινωνιών εξετϊζει πώσ οι πληθυςμού πολλών ειδών αλληλεπιδρούν μεταξύ τουσ, π.χ. τα αρπακτικϊ ζώα με το θόραμϊ τουσ, ό εύδη ανταγωνιςτϋσ που μοιρϊζονται κοινϋσ ανϊγκεσ ό πόρουσ διαβύωςησ. την οικολογύα οικοςυςτόματοσ βϊζουμε όλα τα προηγούμενα μαζύ και, ςτο μϋτρο που μπορούμε, προςπαθούμε να καταλϊβουμε πώσ το ςύςτημα λειτουργεύ ςτο ςύνολό του. Αυτϋσ οι λειτουργικϋσ πτυχϋσ περιλαμβϊνουν παραμϋτρουσ όπωσ: το ποςό ενϋργειασ που παρϊγεται κατϊ τη φωτοςύνθεςη, πώσ η ενϋργεια ό τα υλικϊ «ρϋουν» κατϊ μόκοσ μιασ τροφικόσ αλυςύδασ ποιοι παρϊγοντεσ ελϋγχουν την αποςύνθεςη των υλικών το ποςοςτό ςτο οπούο οι θρεπτικϋσ ουςύεσ ανακυκλώνονται ςτο ςύςτημα.
Διαφορϊ μεταξύ οικοςυςτόματοσ και κοινωνύασ Οικοςύςτημα περιλαμβϊνει βιοτικϊ και αβιοτικϊ ςτοιχεύα Κοινωνύα περιλαμβϊνει μόνο βιοτικϊ ςτοιχεύα τα οπούα καθορύζονται από τον ερευνητό Όταν μελετϊμε μια κοινωνύα, ουςιαςτικϊ μελετϊμε τισ αλληλεπιδρϊςεισ των οργανιςμών μιασ ςυγκεκριμϋνησ περιοχόσ
Η ροό ενϋργειασ και ύλησ (ενεργειακού μεταςχηματιςμού και η βιογεωχημικό ανακύκλωςη) εύναι οι κύριεσ διαδικαςύεσ που διερευνϊ η Oικολογύα των Oικοςυςτημϊτων.
Ροό ενϋργειασ 2οσ ΝΟΜΟ ΘΕΡΜΟΔΤΝΑΜΙΚΗ Κϊθε μετατροπό ενϋργειασ ϋχει ενεργειακό κόςτοσ καθώσ μόνο ϋνα ποςοςτό τησ αρχικόσ ενϋργειασ μπορεύ να χρηςιμοποιηθεύ για την παραγωγό ϋργου Ο Sadi Carnot πρότεινε ότι: «ςε μια θερμικό μηχανό η κινητόρια δύναμη ό το ϋργο που γύνεται από το ςύςτημα, προϋρχεται από την ενϋργεια που μεταφϋρεται από ϋνα ςώμα υψηλόσ θερμοκραςύασ ςε ϋνα ϊλλο ςώμα χαμηλότερησ θερμοκραςύασ».
Ροό ενϋργειασ Η ενϋργεια ενόσ οικοςυςτόματοσ προϋρχεται από τον όλιο Η ενϋργεια ρϋει μϋςα ςε ϋνα οικοςύςτημα από τουσ παραγωγούσ προσ τουσ καταναλωτϋσ Παραγωγού (παρϊγουν τροφό) Καταναλωτϋσ (χρηςιμοποιούν τροφό καταναλώνοντασ παραγωγούσ ό ϊλλουσ καταναλωτϋσ)
Παραγωγού Σο ηλιακό φωσ εύναι η πηγό ενϋργειασ για το μεγαλύτερο ποςοςτό ζωόσ πϊνω ςτη Γη. Οι παραγωγού περιϋχουν χλωροφύλλη και μπορούν να χρηςιμοποιόςουν την ενϋργεια ϊμεςα από τον όλιο.
Αυτότροφοι οργανιςμού Αυτότροφοσ εύναι κϊθε οργανιςμόσ που μπορεύ να δημιουργόςει μόνοσ του την τροφό του. Οι αυτότροφοι ονομϊζονται επύςησ και παραγωγού Υυτϊ, ϊλγη, οριςμϋνα πρώτιςτα και οριςμϋνα βακτόρια.
Οικοθϋςη του παραγωγού (niche: ο ρόλοσ ενόσ οργανιςμού ςτο οικοςύςτημα) Αιχμαλωτύζει ενϋργεια και την μετατρϋπει ςε οργανικό, αποθηκευμϋνη ενϋργεια για χρόςη από ϊλλουσ ζώντεσ οργανιςμούσ. Μπορεύ να εύναι φωτοαυτότροφοι οργανιςμού, αν χρηςιμοποιούν την ηλιακό ενϋργεια π.χ. φυτϊ. Μπορεύ να εύναι χημειοαυτότροφοι οργανιςμού αν χρηςιμοποιούν χημικό ενϋργεια (π.χ. κυανοβακτόρια).
Υωτοαυτότροφοι οργανιςμού Παραγωγού που αιχμαλωτύζουν ενϋργεια από τον όλιο με τη διεργαςύα τησ Υωτοςύνθεςησ Ο όροσ φωτοςύνθεςη αφορϊ ςτην παραγωγό ςακχϊρων από διοξεύδιο του ϊνθρακα και νερό παρουςύα χλωροφύλλησ (μιασ πρϊςινησ χρωςτικόσ των φυτών) και ηλιακού φωτόσ. Με τη φωτοςύνθεςη τα φυτϊ δεςμεύουν τη φωτεινό ενϋργεια και τη μετατρϋπουν ςε χημικό. Οι θρεπτικϋσ ουςύεσ (υδατϊνθρακεσ) που παρϊγονται με τη φωτοςύνθεςη χρηςιμοποιούνται ϊμεςα από τα φυτϊ ό αποθηκεύονται, ςυνόθωσ ςαν ϊμυλο. Πρόςθεςη Οξυγόνου ςτην Ατμόςφαιρα Απομϊκρυνςη Διοξειδύου του Άνθρακα από την ατμόςφαιρα
Ενδιαύτημα των φωτοαυτότροφων οργανιςμών τη ξηρϊ Υυτϊ τη θϊλαςςα Άλγη, οριςμϋνα Πρώτιςτα (φυτοπλαγκτόν) τα παλιρροιακϊ επύπεδα και ςτουσ βϊλτουσ υψηλόσ αλμυρότητασ Κυανοβακτόρια
Φημειοαυτότροφοι οργανιςμού Αιχμαλωτύζουν ενϋργεια από τουσ δεςμούσ ανόργανων μορύων όπωσ εύναι το ςουλφύδιο του Τδρογόνου. Η διεργαςύα ονομϊζεται χημειοςύνθεςισ. υχνϊ λαμβϊνει χώρα ςε βαθιϊ ωκεϊνια υδροθερμικϊ πεδύα και ςτα εντόςθια των ζώων.
Ετερότροφοι ό Καταναλωτϋσ οργανιςμού Οι ετερότροφοι οργανιςμού δεν μπορούν να δημιουργόςουν οργανικϋσ ενώςεισ από ανόργανο υλικό, αλλϊ λαμβϊνουν την τροφό τουσ από ϊλλεσ πηγϋσ, γι αυτό κι αποκαλούνται καταναλωτϋσ. Υυτοφϊγα Σρώνε μόνο φυτϊ αρκοφϊγα Σρώνε μόνο ϊλλα ζώα Παμφϊγα (π.χ. Άνθρωποσ) Σρώνε φυτϊ και ζώα Αποικοδομητϋσ οργανιςμού οι οπούοι επιτελούν την ακριβώσ αντύθετη διαδικαςύα από τα φυτϊ: μετατρϋπουν τη νεκρό οργανικό ύλη ςε ανόργανεσ ενώςεισ.
Σροφικϋσ χϋςεισ Η ενϋργεια μεταφϋρεται ςε ϋνα οικοςύςτημα ςε μύα μόνο διεύθυνςη Από τουσ παραγωγούσ ςτα διϊφορα επύπεδα των καταναλωτών Σροφικό αλυςύδα Απλό διαδρομό τησ ενϋργειασ μϋςα ςε ϋνα οικοςύςτημα Σροφικό πλϋγμα Πιο αντικειμενικό διαδρομό, αποτελεύται από πολλϋσ τροφικϋσ αλυςύδεσ
Σροφικό αλυςύδα Η τροφικό αλυςύδα μασ λϋει ποιοσ τρώει ποιον ςε ϋνα οικοςύςτημα.
Σροφικό αλυςύδα Τπϊρχουν δύο βαςικού τύποι τροφικών αλυςύδων. Ο ϋνασ ϋχει ωσ τροφικό βϊςη τουσ παραγωγούσ, δηλαδό από τα φυτϊ τρϋφονται τα φυτοφϊγα ζώα, από τα φυτοφϊγα ζώα τρϋφονται τα ςαρκοφϊγα και από αυτϊ τρϋφονται μεγαλύτερα ςαρκοφϊγα ζώα. Από κρύκο ςε κρύκο, ενώ μπορεύ να παρατηρηθεύ μια αύξηςη του μεγϋθουσ των ζώων, ο ςυνολικόσ αριθμόσ των ατόμων τουσ ελαττώνεται (αλυςύδα θηρευτών). Η δεύτερη αλυςύδα εύναι η ςαπροφυτικό αλυςύδα, η οπούα ϋχει ωσ τροφικό βϊςη τη νεκρό οργανικό ύλη και η ύπαρξη τησ οπούασ εύναι ιδιαύτερα ςημαντικό ςε όλα τα οικοςυςτόματα αφού εξαςφαλύζει το κλεύςιμο του κύκλου τησ ύλησ (ανακύκλωςη τησ ύλησ).
απροφυτικό αλυςύδα Σα νεκρϊ οργανικϊ υλικϊ παρϋχουν τροφό ςτουσ αποικοδομητϋσκαταναλωτϋσ 1ησ τϊξησ (βακτόρια, μύκητεσ) οι οπούοι με τη ςειρϊ τουσ αποτελούν τροφό για καταναλωτϋσ 2ησ τϊξησ (πρωτόζωα, αρθρόποδα κ.λπ.), που αποτελούν τροφό για καταναλωτϋσ 3ησ τϊξησ (ςκαθϊρια εδϊφουσ, ψευδοςκορπιού, μυριϊποδα κ.ϊ). Εύναι βϋβαια φανερό ότι οι καταναλωτϋσ 2ησ και 3ησ τϊξησ τρϋφονται και με νεκρϊ υλικϊ και ότι οι καταναλωτϋσ τησ 3ησ τϊξησ τησ ςαπροφυτικόσ αλυςύδασ αποτελούν με τη ςειρϊ τουσ τροφό για καταναλωτϋσ τησ βαςικόσ τροφικόσ αλυςύδασ που όδη περιγρϊφηκε.
Οι διαφορετικού τύποι τροφικόσ αλυςύδασ ςτην πραγματικότητα ςυνυπϊρχουν ςτο οικοςύςτημα και διακλαδύζονται μεταξύ τουσ και τα διϊφορα εύδη τησ βιοκοινότητασ ςυνδϋονται με πολυϊριθμεσ και πολύπλοκεσ τροφικϋσ ςχϋςεισ, το ςύνολο των οπούων ςυνιςτϊ τα τροφικϊ δύκτυα ό πλϋγματα.
Σα τροφικϊ πλϋγματα εύναι διαγρϊμματα που απεικονύζουν ποια εύδη αλληλεπιδρούν ό αλλιώσ ποιοσ τρώει ποιόν. Η κατανόηςη τησ δομόσ και τησ λειτουργύασ τουσ εύναι κρύςιμη για οποιαδόποτε μελϋτη λειτουργύασ ενόσ οικοςυςτόματοσ, κυρύωσ γι αυτϋσ που προςπαθούν να προβλϋψουν ποιεσ κοινότητεσ εύναι ύςωσ πιο ευϊλωτεσ ςε διαταραχϋσ και κατϊ ςυνϋπεια ϋχουν μεγαλύτερη ανϊγκη για διαχεύριςη.
Πϊντοτε ςτην κορυφό τησ κϊθε αλυςύδασ υπϊρχουν λιγότεροι ςαρκοφϊγοι οργανιςμού από τουσ φυτοφϊγουσ. Αυτό εύναι εύκολο να εξηγηθεύ αν θεωρόςουμε την τροφικό αλυςύδα ωσ μια αλυςύδα ενϋργειασ όπου μόνο το 10 % περύπου τησ ενϋργειασ που ϋχουν οι οργανιςμού ςε ϋνα τροφικό επύπεδο, μπορεύ να δεςμευτεύ από τουσ οργανιςμούσ του επόμενου τροφικού επιπϋδου, γιατύ το 80%- 90% εκλύεται ωσ θερμότητα ςτο περιβϊλλον (κανόνασ του οικολογικού δεκϊτου).
Ροό και απώλειεσ ενϋργειασ ςε μια τροφικό αλυςύδα
Σο ποςό ενϋργειασ που φθϊνει ςε κϊθε τροφικό επύπεδο εξαρτϊται από την πρωτογενό παραγωγικότητα ςτη βϊςη του τροφικού πλϋγματοσ, και τισ αποδοτικότητεσ χρόςησ ςε κϊθε πιο υψηλό τροφικό επύπεδο. (Lindeman 1942) Δεύτερησ τϊξησ αρκοφϊγα 10% αρκοφϊγα Υυτοφϊγα Πρωτογενεύσ παραγωγού (πρϊςινα φυτϊ) 10% 20%
Σροφικϊ επύπεδα Κϊθε τμόμα ςτην τροφικό αλυςύδα ό ςτο τροφικό πλϋγμα αποτελεύ ϋνα τροφικό επύπεδο. Παραγωγού Πϊντα το πρώτο τροφικό επύπεδο Με ποιο τρόπο η ενϋργεια ειςϊγεται ςτο ςύςτημα Υυτοφϊγα Δεύτερο τροφικό επύπεδο αρκοφϊγα/παμφϊγα Αποτελούν τα υπόλοιπα τροφικϊ επύπεδα Κϊθε επύπεδο εξαρτϊται ενεργειακϊ από το προηγούμενό του.
Οικολογικϋσ πυραμύδεσ Γραφικϋσ αναπαραςτϊςεισ του ςχετικού ποςού ενϋργειασ ό ύλησ ςε κϊθε τροφικό επύπεδο Διακρύνονται ςε: Ενεργειακϋσ πυραμύδεσ Πυραμύδεσ βιομϊζασ Πυραμύδεσ αριθμών
Ενεργειακό Πυραμύδα ποςό ενϋργειασ διαθϋςιμο ςε κϊθε τροφικό επύπεδο Μόνο το 10% της ενέργειας από κάθε τροφικό επίπεδο περνάει ςτο επόμενο επίπεδο Σο μεγαλύτερο μϋροσ τησ ενϋργειασ χρηςιμοποιεύται από τουσ οργανιςμούσ για τισ διαδικαςύεσ ζωόσ Μερικό από την ενϋργεια χϊνεται ωσ θερμότητα
Πυραμύδα Βιομϊζασ - ποςό πιθανών τροφικών ςτοιχεύων διαθϋςιμο ςε κϊθε τροφικό επύπεδο Η βιομϊζα εύναι η ςυνολικό μϊζα των οργανιςμών ςε κϊθε επύπεδο ςε μια τροφικό αλυςύδα.
Πυραμύδα αριθμών -ςχετικόσ αριθμόσ ατόμων ςε κϊθε τροφικό επύπεδο
Η μεταφορϊ και η ανακύκλωςη των θρεπτικών υλικών Παρϊλληλα με τη ροό ενϋργειασ ςτο οικοςύςτημα, δια μϋςω των τροφικών αλυςύδων, ϋχουμε και τη μεταφορϊ των θρεπτικών ςτοιχεύων. Η ύπαρξη ομϊδων οργανιςμών (παραγωγού, καταναλωτϋσ, αποικοδομητϋσ) των οπούων ο μεταβολιςμόσ και οι ανϊγκεσ βρύςκονται ςε διαρκό αλληλεξϊρτηςη, επιτρϋπει τη διαρκό ανακύκλωςη των ςτοιχεύων αυτών που εύναι απαραύτητα. Έτςι τα φυτϊ απορροφούν από το ϋδαφοσ τα θρεπτικϊ ςτοιχεύα με τη μορφό ιόντων και τα ενςωματώνουν ςτουσ ιςτούσ τουσ και μϋςω των τροφικών αλυςύδων τα μεταβιβϊζουν ςτουσ ετερότροφουσ οργανιςμούσ, καταναλωτϋσ και αποικοδομητϋσ.
Η κυκλικό αυτό πορεύα των θρεπτικών ςτοιχεύων από το ϊψυχο περιβϊλλον ςτουσ οργανιςμούσ και πϊλι πύςω ςτο αβιοτικό περιβϊλλον καθοδηγεύται ϊμεςα ό ϋμμεςα από την ειςερχόμενη ςτη γη ηλιακό ενϋργεια και ονομϊζεται κύκλοσ τησ ύλησ.
Βιογεωχημικού Κύκλοι Οι επαναλαμβανόμενεσ κυκλικϋσ πορεύεσ των χημικών ςτοιχεύων ςτα οικοςυςτόματα. Πραγματοποιούν βιογεωχημικούσ κύκλουσ μϋςω βιολογικών, γεωλογικών και χημικών διαδικαςιών
Βιογεωχημικού κύκλοι Ο Κύκλοσ του Οξυγόνου Ο Κύκλοσ του Νερού Ο Κύκλοσ του Άνθρακα Ο Κύκλοσ του Αζώτου Ο Κύκλοσ του Θεύου Ο Κύκλοσ του Υωςφόρου
Βιογεωχημικού κύκλοι: Η κυκλοφορύα των χημικών ουςιών ςτουσ βιογεωχημικούσ κύκλουσ και οι αλληλεπιδρϊςεισ μεταξύ των κύκλων εύναι κρύςιμεσ για τη ςυντόρηςη των χερςαύων, εςωτερικών υδϊτων και θαλαςςύων οικοςυςτημϊτων. Η παγκόςμια αλλαγό κλύματοσ, η ςταθερότητα των οικοςυςτημϊτων, η θερμοκραςύα και οι κατακρημνύςεισ εξαρτώνται από τουσ βιογεωχημικούσ κύκλουσ
Βιογεωχημικού κύκλοι: Σαμιευτόρεσ και διαδρομϋσ Ατμόςφαιρα Βιόςφαιρα Τδρόςφαιρα Λιθόςφαιρα
Ο κύκλοσ του Ωνθρακα Η βϊςη για όλη τη ζωό Ο ϊνθρακασ εύναι ϊμεςα ςυνδεδεμϋνοσ με την ενεργειακό ροό Η πηγό όλου του ςταθερού ϊνθρακα (ζώντεσ οργανιςμού και απολιθωμϋνεσ αποθϋςεισ) εύναι το CO 2 (ατμοςφαιρικό και διαλυμϋνο υδρόβιο)
Πύνακασ: Κατ' εκτύμηςη ςημαντικϊ αποθϋματα του ϊνθρακα ςτη γη Ταμιευτήρες Ατμόσφαιρα Εδαφολογική ουσία οργανική Ποσό σε δισεκατομμύρια μετρικών τόνων 578 (as of 1700) - 766 (as of 1999) 1500-1600 Ωκεανός 38,000-40,000 Θαλάσσια ιζήματα και ιζηματογενή πετρώματα 66,000,000-100,000,000 Χερσαία φυτά 540-610 Αποθέσεις απολιθωμένων καυσίμων 4000
ΑΝΘΡΑΚΑ τα οργανικϊ μόρια ςτουσ ζώντεσ και τουσ νεκρούσ οργανιςμούσ που βρύςκονται ςτη βιόςφαιρα. το αϋριο διοξεύδιο του ϊνθρακα ςτην ατμόςφαιρα. την οργανικό ύλη μϋςα ςτα εδϊφη. την λιθόςφαιρα ωσ απολιθωμϋνα καύςιμα τισ αποθϋςεισ ιζηματογενών πετρωμϊτων όπωσ εύναι ο αςβεςτόλιθοσ, ο δολομύτησ και η κρητύδα τουσ ωκεανούσ ωσ διαλυμϋνο ατμοςφαιρικό διοξεύδιο του ϊνθρακα και με τη μορφό ανθρακικού αςβεςτύου ςτα κελύφη των θαλαςςύων οργανιςμών.
Ο ΚΤΚΛΟ ΣΟΤ ΑΝΘΡΑΚΑ Ο κύκλοσ του ϊνθρακα: Ο ϊνθρακασ, ωσ διοξεύδιο του ϊνθρακα, δεςμεύεται ςτα φυτϊ με τη φωτοςύνθεςη και απελευθερώνεται ςτην ατμόςφαιρα με την αναπνοό των οργανιςμών και την καύςη οργανικών ουςιών.
Σο φαινόμενο του θερμοκηπύου To φαινόμενο του θερμοκηπύου (Greenhouse Effect) εύναι μια φυςικό διαδικαςύα. Εύναι απαραύτητο για να διατηρεύται η Γη ζεςτό, ώςτε να υπϊρχει ζωό και ανϊπτυξη. Φϊρη ςε αυτό, η μϋςη θερμοκραςύα τησ Γησ διατηρεύται ςτο επύπεδο των 15 o C. Δύχωσ αυτό, η Γη θα όταν κρύα και η μϋςη θερμοκραςύα θα ϋπεφτε ςημαντικϊ και θα ϋφτανε περύπου -20 o C, όςο και ςτο φεγγϊρι. Η ϋκφραςη «φαινόμενο του θερμοκηπύου» απϋκτηςε αρνητικό ςημαςύα όταν παρατηρόθηκε από επιςτόμονεσ ότι το φαινόμενο εντεύνεται πϊνω από τα φυςιολογικϊ όρια, λόγω των ανθρώπινων δραςτηριοτότων.
Σο φαινόμενο του θερμοκηπύου Η καύςη ορυκτών καυςύμων ϋχει οδηγόςει ςτην αύξηςη του ποςού του CO 2 αλλϊ και ϊλλων αερύων (π.χ. CH 4 και οξεύδια του αζώτου), που εκλύονται ςτην ατμόςφαιρα. Οι υδρατμού (CO 2, CH 4 ) ςχηματύζουν ϋνα «φυςικό διαχωριςτικό» γύρω από τη Γη. Η ηλιακό θερμότητα που ακτινοβολεύται προσ την Γη, υπό μορφό κυμϊτων με μικρϊ μόκη κύματοσ ςτην ορατό περιοχό, θερμαύνει την επιφϊνεια τησ Γησ. Η επιφϊνεια καθώσ θερμαύνεται, ανακλϊ πύςω προσ την ατμόςφαιρα θερμότητα. Περύπου το 70% τησ ενϋργειασ του όλιου, ακτινοβολεύται προσ τα πύςω, ςτο διϊςτημα. Ωςτόςο κϊποιο ποςό τησ υπϋρυθρησ ακτινοβολύασ παγιδεύεται από τα αϋρια του θερμοκηπύου, που θερμαύνουν ακόμη περιςςότερο την ατμόςφαιρα. Αυτό ϋχει ςαν αποτϋλεςμα, η Γη να διατηρεύται θερμό. Αλλϊ οι αυξημϋνεσ ποςότητεσ των εκπομπών των αερύων, αλλϊζουν την ιςορροπύα του ςύνθετου αυτού ςυςτόματοσ, προξενώντασ την παγκόςμια ϊνοδο τησ μϋςησ θερμοκραςύασ.
Επιπτώςεισ Αύξηςη θερμοκραςύασ: Σα τελευταύα χρόνια παρατηρεύται αυξητικό τϊςη τησ επιφανειακόσ θερμοκραςύασ τησ γησ. Λιώςιμο των πολικών πϊγων: Οι πϊγοι ςτην νοτιοανατολικό Γροιλανδύα «λεπταύνουν» περιςςότερο από 3 πόδια το χρόνο Αύξηςη πιθανότητασ πλημμύρασ ςε οριςμϋνεσ περιοχϋσ. Αύξηςη ςτϊθμησ θϊλαςςασ: Η θαλϊςςια ςτϊθμη αυξϊνεται λόγω των προςτιθϋμενων ποςοτότων νερού από το λιώςιμο των πϊγων και τη διαςτολό που οφεύλεται ςτην αύξηςη τησ θερμοκραςύασ
Παρϊγοντεσ Βιοτικού παρϊγοντεσ - ϋμψυχο υλικό ενόσ περιβϊλλοντοσ Αβιοτικού παρϊγοντεσ ϊψυχο υλικό ενόσ περιβϊλλοντοσ Περιοριςτικού Παρϊγοντεσ- Βιοτικού και Αβιοτικού παρϊγοντεσ που καθορύζουν πόςοι οργανιςμού μπορούν να ζόςουν ςε μια δεδομϋνη περιοχό.
Περιοριςτικού Παρϊγοντεσ- Βιοτικού και Αβιοτικού παρϊγοντεσ που καθορύζουν πόςοι οργανιςμού μπορούν να ζόςουν ςε μια δεδομϋνη περιοχό. Ικανότητα χωρητικότητασ ο αριθμόσ των οργανιςμών που μπορεύ να υποςτηρύξει ϋνα περιβϊλλον
«Ο νόμοσ του ελαχύςτου» Η δυνατότητα επιβύωςησ ενόσ πληθυςμού οποιουδόποτε εύδουσ ςε ϋνα ςυγκεκριμϋνο τόπο και χρόνο δεν εξαρτϊται από την παρϊμετρο που εύναι απαραύτητη για την ζωό του και βρύςκεται «εν περιςςεύα» αλλϊ από αυτόν που βρύςκεται «εν ελαχύςτω». Πχ μπορεύ να ϋχουμε την επόμενη μϋρα διπλϊςια ςτρϋμματα γησ να καλλιεργόςουμε αλλϊ να μη ϋχουμε νερό. Σότε η παραγωγό μασ και επομϋνωσ και η ζωό μασ δεν θα εξαρτϊται από τα ςτρϋμματα που θα ϋχουμε εν περιςςεύα αλλϊ από την ελαχύςτη ποςότητα νερού.
Κρύςιμοι παρϊγοντεσ και όρια ανοχόσ Οι περιβαλλοντικού παρϊγοντεσ πρϋπει να κυμαύνονται μϋςα ςε ϋνα εύροσ τιμών το οπούο επιτρϋπει την επιβύωςη των διαφόρων οργανιςμών. Κρύςιμοσ παρϊγοντασ Ο μοναδικόσ παρϊγοντασ ο οπούοσ αντιπροςωπεύεται ςτο ελϊχιςτο ςχετικϊ με την απαύτηςη των οργανιςμών εύναι ϋνασ κρύςιμοσ καθοριςτικόσ παρϊγοντασ ςτην κατανομό των ειδών. Σα όρια ανοχόσ αναφϋρονται ςτα μϋγιςτα και ςτα ελϊχιςτα επύπεδα πϋρα από τα οπούα ϋνα ςυγκεκριμϋνο εύδοσ δεν μπορεύ να ζόςει ό να αναπαραχθεύ.
Όρια ανοχόσ
ΡΕΤΜΑΣΑ Τπϊρχουν δύο τύποι ρευμϊτων: Ωκεϊνια ρεύματα (παγκόςμια κυκλοφορύα). Σοπικϊ ρεύματα (προκύπτουν από κύματα και παλύρροιεσ).
Παγκόςμια κυκλοφορύα (οριζόντια και κϊθετη): Σα παγκόςμια ρεύματα εύναι πολύ ςημαντικϊ ςτην Παλαιοοικολογύα, η επύδραςό τουσ ςτουσ οργανιςμούσ εύναι ϋμμεςη, δεδομϋνου ότι ελϋγχουν ϊλλουσ περιβαλλοντικούσ παρϊγοντεσ όπωσ τη θερμοκραςύα, την αλμυρότητα και τη ςυγκϋντρωςη θρεπτικών ςτοιχεύων. Μπορούν επύςησ να επηρεϊςουν ϊμεςα την κατανομό και διαςπορϊ των ζώντων οργανιςμών, μεταφϋροντασ πελαγικϊ εύδη, ό μεταφϋροντασ τισ πελαγικϋσ προνύμφεσ πολλών βενθονικών μορφών και ςε οριςμϋνεσ περιπτώςεισ μεταφϋροντασ κελύφη νεκρών οργανιςμών (π.χ. Nautilus) Ο ϊνεμοσ εύναι η κινητόρια δύναμη των επιφανειακών (οριζόντιων) ρευμϊτων.
Η ωκεϊνια κυκλοφορύα ϋχει ϊμεςη ςχϋςη με το πρότυπο των παγκόςμιων ανϋμων και το ςύςτημα πιϋςεων. Από την ϊλλη πλευρϊ, η κϊθετη κυκλοφορύα εύναι πιο ςημαντικό. Ελϋγχεται από τισ διαφορϋσ πυκνότητασ του νερού. Παρϊγοντεσ που ελϋγχουν την πυκνότητα του νερού τησ θϊλαςςασ εύναι η θερμοκραςύα, η αλμυρότητα και το εν αιωρόςει ύζημα. Η Θερμοκραςύα εύναι η πιο ςημαντικό από αυτϋσ. ε χαμηλϊ γεωγραφικϊ πλϊτη, όπου η διαφορϊ θερμοκραςύασ μεταξύ τησ επιφϊνειασ του νερού και του πυθμϋνα εύναι μεγϊλη, οι ωκεανού παρουςιϊζουν διαςτρωμϊτωςη πυκνότητασ με το θερμότερο και λιγότερο πυκνό νερό ςτην επιφϊνεια και το ψυχρότερο, πιο πυκνό νερό ςτον πυθμϋνα. Η κατακόρυφη κυκλοφορύα εύναι επομϋνωσ ανεπαρκόσ. ε υψηλϊ γεωγραφικϊ πλϊτη, η ψύξη του νερού τησ θϊλαςςασ παρϊγει πυκνό νερό, δεν υπϊρχει διαςτρωμϊτωςη πυκνότητασ όπωσ ςυμβαύνει ςτα χαμηλϊ γεωγραφικϊ πλϊτη και ωσ εκ τούτου η κϊθετη κυκλοφορύα εύναι ιςχυρό. Αυτό το πυκνό νερό βυθύζεται προσ τα κϊτω και ςιγϊ-ςιγϊ ρϋει κατϊ μόκοσ του πυθμϋνα όλων των ωκεανών. Αυτό το βαθύ ρεύμα θερμαύνεται αργϊ λόγω τησ ροόσ θερμότητασ του πυθμϋνα τησ θϊλαςςασ και ςταδιακϊ αναμειγνύεται με το λιγότερο πυκνό νερό τησ επιφανεύασ. Θα επιςτρϋψει τελικϊ ςτην επιφϊνεια.
ημαςύα τησ κϊθετησ κυκλοφορύασ: Ανακύκλωςη θρεπτικών ςτοιχεύων που απελευθερώνονται από την αποςύνθεςη τησ οργανικόσ ύλησ, η οπούα βυθύζεται ςτον πυθμϋνα. Μεταφϋρει διαλυμϋνο οξυγόνο από την επιφϊνεια ςτα μεγϊλα βϊθη όπου μπορεύ να χρηςιμοποιηθεύ από οργανιςμούσ που ζουν εκεύ. Εμφϊνιςη διαφορετικών και ςυγκλινόντων ρευμϊτων. Όταν τα επιφανειακϊ ρεύματα αποκλύνουν μεταξύ τουσ ό μετακινούνται μακριϊ από τη χϋρςο, το νερό του πυθμϋνα πρϋπει να ανϋβει ςτην επιφϊνεια για να αντικαταςτόςει τισ υδϊτινεσ μϊζεσ που ϋχουν απομακρυνθεύ πλευρικϊ. Αυτό η διαδικαςύα ονομϊζεται ανϊβλυςη. Σο νερό που "αναβλύζει" από τον πυθμϋνα προσ την επιφϊνεια εύναι πλουςιότερο ςε θρεπτικϊ ςτοιχεύα ςε ςχϋςη με το νερό που αντικαθιςτϊ.
Σοπικϊ ρεύματα Σα τοπικϊ ρεύματα δημιουργούνται από τουσ ανϋμουσ, παλύρροιεσ και τοπικϋσ διαφορϋσ πυκνότητασ (π.χ. ρεύματα θολερότητασ), ό μπορεύ να εύναι τοπικϋσ εκφρϊςεισ των παγκόςμιων ρευμϊτων. Ανεμοι: Σα ανεμογενό ρεύματα ςυνδϋονται με τα κύματα. Παλύρροιεσ: Οι παλύρροιεσ δημιουργούν επύςησ ρεύματα αλλϊ οι επιπτώςεισ τουσ περιορύζονται ςε ρηχϊ νερϊ. Διαφορϋσ πυκνότητασ: Ρεύματα που δημιουργούνται από τισ διαφορϋσ πυκνότητασ των υδϊτινων μαζών, ειδικϊ ρεύματα θολερότητασ, εύναι πολύ ςημαντικϊ εξαιτύασ των επιπτώςεων τουσ ςτουσ οργανιςμούσ. Προκαλούν την ταφό των απολιθωμϊτων και την αλλαγό τησ φύςησ του υποςτρώματοσ. Εύναι αποτελεςματικϊ ςε ρηχϊ καθώσ και βαθιϊ νερϊ.
Βιολογικό επύδραςη των ρευμϊτων: Σα ιςχυρϊ ρεύματα ϋχουν οριςμϋνα πλεονεκτόματα για τουσ οργανιςμούσ, όπωσ: Μεταφϋρουν τροφό. Απομακρύνουν τα προώόντα αποβλότων. Μεταφϋρουν διαλυμϋνο οξυγόνο. Μεταφϋρουν θρεπτικϊ ςτοιχεύα για τα φυτϊ. Εξουδετερώνουν τα αρπακτικϊ ζώα που δεν εύναι ςε θϋςη να αντιμετωπύςουν τη ζωό ςε δυνατϊ ρεύματα. Μειονεκτόματα των ιςχυρών ρευμϊτων: Οι οργανιςμού δεν μπορούν να διατηρηθούν ςτη θϋςη τουσ, ϋτςι εύναι υποχρεωμϋνα να υιοθετόςουν μια ςειρϊ από ςτρατηγικϋσ για να αντιμετωπύςουν αυτό το πρόβλημα.
Sessile οργανιςμού: προςκολλημϋνοι Διακλαδιςμϋνοι οργανιςμού όπωσ τα κορϊλλια προςανατολύζουν τουσ κλϊδουσ τουσ ςτην κατεύθυνςη των ιςχυρών ρευμϊτων. Ο εν λόγω προςανατολιςμόσ μπορεύ να χρηςιμοποιηθεύ για τον προςδιοριςμό τησ δύναμησ και τησ διεύθυνςησ παλαιορευμϊτων. Vagile (ευκύνητοι) οργανιςμού: ιςχυρό κύνηςη (μερικϊ δύθυρα και γαςτερόποδα).
ΘΕΡΜΟΚΡΑΙΑ Περιβαλλοντικό Θερμοκραςύα: Εύναι ϋνασ ςημαντικόσ παρϊγοντασ ςτην κατανομό των οργανιςμών λόγω των αποτελεςμϊτων του ςτισ βιολογικϋσ διαδικαςύεσ Η θερμοκραςύα επηρεϊζει τον ρυθμό μεταβολιςμού ενόσ οργανιςμού. Οι περιςςότεροι οργανιςμού ζουν ςε θερμοκραςιακό εύροσ από 0-50 C. Μερικϊ εύδη εύναι προςαρμοςμϋνα να ζουν εκτόσ αυτών των ορύων.
Ποικιλόθερμοι οργανιςμού (αςπόνδυλα και ψϊρια): ρυθμύζουν τη θερμοκραςύα του ςώματόσ τουσ ςε ϋνα ςταθερό επύπεδο το οπούο ϋχει την ύδια θερμοκραςύα με το νερό τησ θϊλαςςασ Ομοιόθερμοι οργανιςμού (θαλϊςςια ςπονδυλωτϊ): διατηρούν μια ςταθερό θερμοκραςύα ςώματοσ, ανεξαρτότωσ τησ θερμοκραςύασ του περιβϊλλοντοσ ύδατοσ Θερμόφιλοι οργανιςμού: αντοχό ςε υψηλϋσ θερμοκραςύεσ Χυχρόφιλοι οργανιςμού: αντοχό ςτισ χαμηλϋσ θερμοκραςύεσ Ευρύθερμοι οργανιςμού: ανθεκτικότητα ςε μεγϊλο εύροσ θερμοκραςιών τενόθερμοι οργανιςμού: ανθεκτικότητα ςε μικρϋσ μόνο μεταβολϋσ τησ θερμοκραςύασ
Σο θερμοκλινϋσ εύναι το μεταβατικό ςτρώμα μεταξύ των επιφανειακών υδϊτων και των υδϊτων μεγϊλου βϊθουσ. Σα όρια του θερμοκλινούσ καθορύζονται από την θερμοκραςύα των υδϊτων. Σα επιφανειακϊ ύδατα και τα βαθιϊ ψυχρϊ ύδατα ϋχουν ςχετικϊ ομοιόμορφη θερμοκραςύα, αντύθετα το θερμοκλινϋσ αντιπροςωπεύει τη μεταβατικό ζώνη των δύο αυτών ςτρωμϊτων. τα μεςαύα και μικρϊ γεωγραφικϊ πλϊτη η θερμοκραςιακό δομό επιτρϋπει τη διϊκριςη τριών ςτρωμϊτων: Ένα ανώτερο ςτρώμα το οπούο βρύςκεται κϊτω από την ϊμεςη επύδραςη τησ ηλιακόσ ενϋργειασ. Εκτεύνεται από την επιφϊνεια τησ θϊλαςςασ μϋχρι βϊθοσ 25-200 μ. και ϋχει περύπου την ύδια θερμοκραςύα, λόγω τησ ανϊμειξόσ του από ανεμογενό κύματα. Γι αυτό ονομϊζεται επιφανειακό μικτό ςτρώμα. Ένα μεταβατικό ςτρώμα ςτο οπούο η θερμοκραςύα ελαττώνεται ϋντονα με το βϊθοσ. Σο ςτρώμα μϋςα ςτο οπούο η θερμοβαθμύδα εύναι μϋγιςτη ονομϊζεται θερμοκλινϋσ. Ένα βαθύτερο ςτρώμα κϊτω από το κύριο θερμοκλινϋσ, ςε βϊθη μεγαλύτερα των 1000 μ., όπου η θερμοκραςύα μεταβϊλλεται πολύ λύγο με το βϊθοσ, καθιςτώντασ το νερό ςχεδόν ιςόθερμο.
Μόνιμο θερμοκλινϋσ ςτα μικρϊ και μεςαύα γεωγραφικϊ πλϊτη. Εποχικό θερμοκλινϋσ: ςτα μεςαύα γεωγραφικϊ πλϊτη, το χειμώνα η επιφανειακό θερμοκραςύα εύναι ςχετικϊ μικρό, τα κύματα μεγϊλα και το μικτό ςτρώμα μπορεύ να επεκταθεύ μϋχρι το βϊθοσ του κύριου θερμοκλινούσ. Σο καλοκαύρι το θερμοκλινϋσ εύναι πιο ϋντονο. τισ πολικϋσ περιοχϋσ το θερμοκλινϋσ ςχεδόν απουςιϊζει. Σο εποχικό θερμοκλινϋσ ϋχει ιδιαύτερη οικολογικό ςημαςύα.
Βιολογικό επύδραςη: Η θερμοκραςύα ϋχει μεγϊλη επύδραςη ςτο ρυθμό μεταβολιςμού, ο οπούοσ αυξϊνει με την αύξηςη τησ θερμοκραςύασ. ε υψηλότερεσ θερμοκραςύεσ, ο μεταβολικόσ ρυθμόσ μειώνεται και επϋρχεται θϊνατοσ. Εντούτοισ ςε οριςμϋνεσ περιπτώςεισ, οι οργανιςμού μπορεύ να αλλϊξουν τον ρυθμό μεταβολιςμού τουσ με την αλλαγό τησ θερμοκραςύασ π.χ. οι οργανιςμού ςε θερμϊ περιβϊλλοντα ϋχουν χαμηλότερο μεταβολιςμό από αυτούσ ςε ψυχρϊ περιβϊλλοντα. Εύναι δύςκολο να μετρόςουμε τον ρυθμό μεταβολιςμού ςτα απολιθωμϋνα ϊτομα. την περύπτωςη αυτό μιλϊμε για ρυθμό ανϊπτυξησ. Ο ρυθμόσ ανϊπτυξησ καταγρϊφεται ςτα απολιθώματα, όπωσ για παρϊδειγμα οι δακτύλιοι ανϊπτυξησ εντόσ του κελύφουσ. Σϋτοιοι δακτύλιοι επιτρϋπουν τον προςδιοριςμό του μϋςου ετόςιου ποςοςτού ανϊπτυξησ το οπούο εύναι ςυνϊρτηςη τησ μϋςησ ετόςιασ θερμοκραςύασ. Η θερμοκραςύα ελϋγχει επύςησ την εποχό τησ αναπαραγωγόσ, καθορύζει την γεωγραφικό εξϊπλωςη του εύδουσ, επηρεϊζει το μϋγεθοσ του οργανιςμού, για παρϊδειγμα, τα εύδη που ζουν ςε θερμϊ ύδατα (υπϋρκορα με CaCO 3 ) ϋχουν εύρωςτουσ ςκελετούσ.
ΑΛΜΤΡΟΣΗΣΑ Η αλμυρότητα αποτελεύ μϋτρο ςυγκϋντρωςησ των διαλυμϋνων αλϊτων ςτο θαλαςςινό νερό. Ορύζεται ωσ το βϊροσ ςε γραμμϊρια των διαλυμϋνων ςτερεών ςε 1Kg θαλαςςινού νερού. Εκφρϊζεται ςε επύ τοισ χιλύοισ που αντιςτοιχεύ ςε ppt. Σα πιο ςυνηθιςμϋνα κατιόντα ςτο θαλαςςινό νερό εύναι Na +, Mg 2+, Ca 2+, K + και Sr 2+. Σα πιο ςυνηθιςμϋνα ανιόντα εύναι Cl -, SO4 2-, Br - και F -. Οι ςχετικϋσ αναλογύεσ των ςτοιχεύων αυτών ςτο θαλϊςςιο νερό εύναι ςταθερϋσ ανεξϊρτητα από τισ απόλυτεσ ςυγκεντρώςεισ τουσ. Γι αυτόν τον λόγο, ονομϊζονται ςυντηρητικϊ ςτοιχεύα. Αλλα ςτοιχεύα όπωσ P, N και Si παρουςιϊζουν χαμηλϋσ και ςε μεγϊλο βαθμό μεταβλητϋσ ςυγκεντρώςεισ λόγω τησ ςυμμετοχόσ τουσ ςτη φωτοςύνθεςη και ςε ϊλλεσ βιολογικϋσ διαδικαςύεσ. Σα ςτοιχεύα αυτϊ ονομϊζονται θρεπτικϊ ςτοιχεύα. Σο κανονικό θαλϊςςιο νερό ϋχει αλμυρότητα περύπου 35. Η αλμυρότητα μπορεύ να εύναι πολύ υψηλότερη ςε εβαποριτικϊ περιβϊλλοντα, όπωσ εύναι η περιοριςμϋνη λιμνοθϊλαςςα και οι αλυκϋσ. Η αλμυρότητα μειώνεται ςχεδόν ςτο μηδϋν ςε περιοχϋσ ανϊμιξησ με γλυκό νερό. Εύναι χαμηλότερη ςε υψηλϊ γεωγραφικϊ πλϊτη όπου η εξϊτμιςη εύναι ελϊχιςτη και λαμβϊνει χώρα απορροό του γλυκού νερού από τισ ηπεύρουσ.
Βάθος Η Αλμυρότητα ωσ περιοριςτικόσ παρϊγοντασ Αλμσρότητα Επιφανειακή ζώνη Αλοκλινές Βαθιά ζώνη Τπϊρχει μια χαρακτηριςτικό διαφορϊ μεταξύ τησ αλμυρότητασ τησ επιφανειακόσ ζώνησ και τησ βαθιϊσ ζώνησ. Αν και η αλμυρότητα αυξϊνεται γενικϊ με το βϊθοσ, υπϊρχει ϋνα ευδιϊκριτο ςτρώμα όπου ο ρυθμόσ αύξηςησ εύναι πολύ μεγϊλοσ. Σο ςτρώμα αυτό ονομϊζεται Halocline (αλοκλινϋσ). Σα περιςςότερα ωκεϊνια ύδατα ϋχουν ςχετικϊ ομοιόμορφα επύπεδα αλμυρότητασ ςτα οπούα η πλειονότησ των θαλαςςύων οργανιςμών εύναι καλϊ προςαρμοςμϋνη. Γενικϊ η αλμυρότητα γύνεται ςημαντικόσ περιοριςτικόσ παρϊγοντασ ςτα περιθωριακϊ θαλϊςςια περιβϊλλοντα, υφϊλμυρα ό υπερύαλα. Οι περιςςότεροι ωκεανού και θϊλαςςεσ ϋχουν αλμυρότητα 30-40. Η πανιδικό ποικιλότητα εύναι γενικϊ υψηλό μϋςα ςε αυτό το εύροσ και ελαττώνεται ςε υψηλότερεσ και χαμηλότερεσ αλμυρότητεσ. Οι πανύδεσ που αντϋχουν ςε υφϊλμυρα νερϊ (από 30-0,5 ) ςυνύςταται κυρύωσ από ευρύαλα θαλϊςςια εύδη.
Βιολογικό επύδραςη: Οι ςυγκεντρώςεισ των διαλυμϋνων ςτερεών ςτο θαλαςςινό νερό (αλμυρότητα) εύναι πολύ ςημαντικϋσ για τουσ οργανιςμούσ. Οριςμϋνοι οργανιςμού εύναι πολύ ανεκτικού ςτισ διακυμϊνςεισ αλμυρότητασ (ευρύαλοι), ενώ ϊλλοι ϋχουν μικρϊ όρια ανοχόσ (ςτενόαλοι). Η αλμυρότητα επηρεϊζει την οςμωτικό πύεςη ςτισ κυτταρικϋσ μεμβρϊνεσ του οργανιςμού. Οριςμϋνοι οργανιςμού μπορούν να ρυθμύςουν την ιοντικό ςυγκϋντρωςη μϋςα ςτο ςώμα τουσ (ωςμορυθμιςτϋσ), ενώ ϊλλοι δεν μπορούν (osmoconformers). Οριςμϋνοι οργανιςμού μεταναςτεύουν όταν οι τοπικϋσ αλμυρότητεσ γύνουν δυςμενεύσ για την επιβύωςό τουσ, ενώ ϊλλοι μπορούν να κλειςτούν ςτο κϋλυφόσ τουσ μϋχρι την επικρϊτηςη ευνοώκών ςυνθηκών αλμυρότητασ. Η μεγαλύτερη ποικιλότητα των θαλϊςςιων αςπόνδυλων παρατηρεύται ςε περιοχϋσ κανονικόσ αλμυρότητασ. Η ποικιλότητα μειώνεται ςε ςυνθόκεσ πολύ χαμηλόσ και πολύ υψηλόσ αλμυρότητασ, αλλϊ αυξϊνεται ςχετικϊ ςε ςυνθόκεσ γλυκών υδϊτων, πιθανώσ λόγω τησ ςταθερότητασ τησ αλμυρότητασ ςτο γλυκό νερό (ουςιαςτικϊ 0). Ο κορεςμόσ του νερού με CaCO 3 επηρεϊζει επύςησ το πϊχοσ του περιβλόματοσ (αύξηςη πϊχουσ του κελύφουσ παρατηρεύται με την αύξηςη τησ ςυγκϋντρωςησ ςε CaCO 3 ).
ΘΡΕΠΣΙΚΑ ΣΟΙΦΕΙΑ Σα θρεπτικϊ ςτοιχεύα, μαζύ με το φωσ εύναι πολύ ςημαντικού παρϊγοντεσ για τον καθοριςμό του αριθμού των οργανιςμών που ζουν ςε ϋνα δεδομϋνο περιβϊλλον (θαλϊςςιο). το χερςαύο περιβϊλλον, η θερμοκραςύα και η διαθεςιμότητα του νερού αποτελούν επιπλϋον παρϊγοντεσ. Παραγωγικότητα: Παραγωγικότητα εύναι ο ρυθμόσ παραγωγόσ οργανικού υλικού από βιολογικϋσ διαδικαςύεσ. Διακρύνεται ςε πρωτογενό παραγωγικότητα (η παραγωγό οργανικού υλικού από τη φωτοςύνθεςη) και ςε δευτερογενό παραγωγικότητα (η παραγωγό οργανικού υλικού από οργανιςμούσ που χρηςιμοποιούν προώπϊρχουςα φυτικό και ζωικό οργανικό ύλη). Βιομϊζα (ταθερό Βιομϊζα): Εύναι το ποςό τησ ϋμβιασ οργανικόσ ύλησ ςε μια ςυγκεκριμϋνη περιοχό οποιαδόποτε χρονικό ςτιγμό. Έχει ςχϋςη με την παραγωγικότητα αλλϊ δεν ιςοδυναμεύ με αυτό. Η βιομϊζα εύναι ςυνϊρτηςη τησ παραγωγικότητασ ςε ςυνδυαςμό με την μακροβιότητα. Για παρϊδειγμα: μια περιοχό με μεγϊλα μακρόβια φυτϊ θα ϋχουν μεγαλύτερη βιομϊζα από μια εξύςου παραγωγικό περιοχό με μικρϊ, βραχύβια φυτϊ
Η Διαθεςιμότητα Σροφόσ ωσ περιοριςτικόσ παρϊγοντασ ημαντικότατα τροφικϊ ςτοιχεύα: ϊζωτο, φωςφόροσ, ςύδηρο, πυρύτιο. Σο Ν ςημαντικό για την ςύνθεςη αμινοξϋων, πρωτεώνών και νουκλεώνικών οξϋων: ςημαντικϊ για την ανϊπτυξη των οργανιςμών. Υωςφόροσ: ςημαντικόσ για τον μεταβολιςμό. Παρόλο που το Ν εύναι το πιο ϊφθονο αϋριο ςτην ατμόςφαιρα και βρύςκεται και διαλυμϋνο ςτο θαλϊςςιο νερό, δεν εύναι διαθϋςιμο για οργανικό μεταβολιςμό παρϊ μόνον ςτη μορφό οξειδύων. Ν παρϋχεται ςτον ωκεανό από την ατμόςφαιρα και τουσ ποταμούσ. Αντύθετα ο φωςφόροσ προϋρχεται από την ηπειρωτικό διϊβρωςη. Η περιςςότερη οργανικό παραγωγό λαμβϊνει χώρα ςτα επιφανειακϊ ύδατα των ωκεανών διότι εύναι απαραύτητο το φωσ για φωτοςύνθεςη. Η διαθεςιμότητα ςε Ν και φωςφόρο καθορύζει την γεωγραφικό και χρονικό ποικιλότητα τησ παραγωγικότητασ. Τψηλϊ επύπεδα βρύςκονται ςτισ ηπειρωτικϋσ κρηπύδεσ όπου τα ηπειρωτικώσ προερχόμενα τροφικϊ ςτοιχεύα εύναι πολλϊ και ςε ωκεϊνιεσ περιοχϋσ όπου υπϊρχουν ανοδικϊ ρεύματα τα οπούα μεταφϋρουν τροφικϊ ςτοιχεύα από τα βαθύτερα τμόματα των ωκεανών.
τα τμόματα του ωκεανού όπου η παροχό θρεπτικών ςτοιχεύων εύναι ςταθερό αλλϊ ςχετικϊ χαμηλό, η πρωτογενόσ παραγωγό (δϋςμευςη του ϊνθρακα από τουσ φωτοςυνθετικούσ οργανιςμούσ) δημιουργεύ νϋα παραγωγό με τη μορφό του φυτοπλαγκτού. Σο οργανικό υλικό ανακυκλώνεται ικανοποιητικϊ διαμϋςου τησ τροφικόσ αλυςύδασ και θρεπτικϊ ςυςτατικϊ απελευθερώνονται για περαιτϋρω ανϊπτυξη (αναγεννημϋνη παραγωγό). Τπϊρχει μικρό πτώςη οργανικού υλικού από την ευφωτικό ζώνη (εξαγωγικό παραγωγό). Ρεύματα θολερότητασ ό ανοδικϊ ρεύματα upwelling: η παροχό θρεπτικών ουςιών εύναι υψηλό και ςυςχετύζεται με νϋα παραγωγό. αν αποτϋλεςμα, μεγϊλα ποςϊ οργανικού υλικού εξϊγονται ςε μεγϊλα βϊθη. Σο οργανικό αυτό υλικό βυθύζεται με τη μορφό του Διαλυμϋνου Οργανικού Τλικού (Dissolved Organic Matter DOM), ό ςαν κοκκώδεσ οργανικό υλικό (Particulate Organic Matter POM) το οπούο υφύςταται ιζηματογϋνεςη και δημιουργεύ πλούςιεσ ςε οργανικό υλικό ιλύεσ.
Πώσ μπορούμε να μετρόςουμε την παραγωγικότητα ό τη βιομϊζα ςτο γεωλογικό αρχεύο; την πραγματικότητα αυτό εύναι δύςκολο και αβϋβαιο αλλϊ απαραύτητο για την πλόρη κατανόηςη των παλαιοοικολογικών ςυνθηκών. Η απολιθωμϋνη βιομϊζα εύναι δύςκολο να μετρηθεύ για δύο λόγουσ: Πολύ μικρό ποςοςτό από την αρχικό βιομϊζα διατηρεύται ςτο γεωλογικό αρχεύο. Η ςυγκϋντρωςη των απολιθωμϊτων ελϋγχεται όχι μόνο από το ρυθμό παραγωγόσ τουσ, αλλϊ και από τον ρυθμό ιζηματογϋνεςησ. Η ςυγκϋντρωςη των απολιθωμϋνων ςκελετικών υλικών υπόκειται ςε διαγενετικϋσ διεργαςύεσ και ενδϋχεται να μην αντικατοπτρύζει με ακρύβεια την αρχικό ςυγκϋντρωςη.
Κϊθετεσ Μεταβολϋσ: Σο φωσ εύναι η πηγό ενϋργειασ για το ςχηματιςμό τησ οργανικόσ ύλησ μϋςω τησ φωτοςύνθεςησ. Εύναι πϊντα διαθϋςιμο ςε ρηχϊ νερϊ, αλλϊ η κατανομό του εύναι εποχιακό. Από την ϊλλη πλευρϊ, η ςυγκϋντρωςη των θρεπτικών ςτοιχεύων, N, P, αποτελούν περιοριςτικό παρϊγοντα. Με την αύξηςη του βϊθουσ, η διαθεςιμότητα του φωτόσ ωσ πηγό ενϋργειασ γύνεται περιςςότερο ςημαντικό από την ςυγκϋντρωςη θρεπτικών ςτοιχεύων. ε μικρό βϊθοσ τα φυτϊ φωτοςυνθϋτουν γρηγορότερα από ό, τι αναπνϋουν, ςυνεπώσ, παρϊγεται περιςςότερο οργανικό υλικό από ό, τι καταναλώνεται. ε ϋνα ςυγκεκριμϋνο βϊθοσ (βϊθοσ εξιςορρόπηςησ) η φωτοςύνθεςη και η αναπνοό εύναι ύςεσ. Κϊτω από αυτό το βϊθοσ η αναπνοό υπερβαύνει τη φωτοςύνθεςη και ςυνεπώσ, τα φυτϊ δεν μπορούν να επιβιώςουν. Η καταςτροφό τησ οργανικόσ ύλησ απελευθερώνει θρεπτικϊ ςτοιχεύα τα οπούα διαλύονται ςτο θαλαςςινό νερό. Οριςμϋνοι οργανιςμού παρϊγουν οργανικό ύλη χρηςιμοποιώντασ χημικό ενϋργεια και όχι την ενϋργεια του φωτόσ, για παρϊδειγμα τα βακτόρια τα οπούα λαμβϊνουν την ενϋργειϊ τουσ από την οξεύδωςη ςουλφιδύων ςε θερμϋσ πηγϋσ που βρύςκονται ςτισ μεςοωκεϊνιεσ ρϊχεσ.
Γεωγραφικό διαφοροπούηςη: Οι γεωγραφικϋσ διακυμϊνςεισ ςτη ςυγκϋντρωςη θρεπτικών ςτοιχεύων και τησ παραγωγικότητασ επηρεϊζονται ϋντονα από τα παγκόςμια πρότυπα κυκλοφορύασ. Περιοχϋσ με αποκλύνοντα ρεύματα χαρακτηρύζονται ςυνόθωσ από υψηλό ςυγκϋντρωςη θρεπτικών ςτοιχεύων και υψηλό παραγωγικότητα. Αυτό ςυμβαύνει διότι νερό πλούςιο ςε θρεπτικϊ ςτοιχεύα κϊτω από τα βϊθοσ εξιςορρόπηςησ αναβλύζει ςε αυτϋσ τισ περιοχϋσ. Η παραγωγικότητα εύναι κατϊ μϋςο όρο υψηλότερη κοντϊ ςτην όπειρο από ό, τι ςτα κϋντρα των ωκεανών εξαιτύασ τριών παραγόντων: 1 Η ανϊβλυςη ςυμβαύνει ςυχνϊ κοντϊ ςε ακτϋσ, όπου τα επιφανειακϊ ύδατα απομακρύνονται από την όπειρο. 2 - Αύξηςη ςυγκϋντρωςησ θρεπτικών ςτοιχεύων εξαιτύασ εκροόσ ποταμών. 3 - Βιολογικό υλικό που παρϊγεται από τη φωτοςύνθεςη ςυςςωρεύεται ςτη ρηχό υφαλοκρηπύδα.
Βιολογικϋσ επιδρϊςεισ: Η παραγωγικότητα των επιφανειακών υδϊτων η οπούα εξαρτϊται από τη ςυγκϋντρωςη θρεπτικών ςτοιχεύων επηρεϊζει τη φύςη των οργανιςμών που ζουν ςε μια ςυγκεκριμϋνη περιοχό. Σα ερματυπικϊ κορϊλλια εύναι προςαρμοςμϋνα να ζουν ςε περιοχϋσ χαμηλόσ παραγωγικότητασ. Αυτό οφεύλεται ςτο γεγονόσ ότι όταν αυξϊνει η παραγωγικότητα, ϊλλοι οργανιςμού τεύνουν να αντικαταςτόςουν τα κορϊλλια. Η παραγωγικότητα επύςησ επηρρεϊζει το βϊθοσ ζώνωςησ των φωτοεξαρτώμενων οργανιςμών όπωσ εύναι τα ερματυπικϊ κορϊλλια και τα φύκη. Αυτού οι οργανιςμού ποικύλουν ςτο βϊθοσ κατανομόσ τουσ ανϊλογα με τη διαφοροπούηςη των επιπϋδων παραγωγικότητασ.
ΒΑΘΟ Σο βϊθοσ του νερού εύναι ςημαντικό για την ερμηνεύα τησ Παλαιογεωγραφύασ και τησ γεωλογικόσ ιςτορύασ. Εύναι επύςησ ςημαντικό ςτη μελϋτη ιζηματογενών λεκανών και την εμφϊνιςη των υδρογονανθρϊκων ό ϊλλων οικονομικών πόρων ςε αυτϋσ τισ λεκϊνεσ. Σο βϊθοσ του νερού επηρεϊζει πολλούσ ϊλλουσ παρϊγοντεσ, όπωσ η υδροςτατικό πύεςη, το φωσ, η θερμοκραςύα, η αλμυρότητα και η ςυγκϋντρωςη των θρεπτικών ςτοιχεύων και η ποςότητα των διαλυμϋνων αερύων. Σο φωσ μπορεύ να χρηςιμοποιηθεύ για τον καθοριςμό του παλαιοβϊθουσ. Εύναι απαραύτητο για τη φωτοςύνθεςη, οπότε η αφθονύα και τα χαρακτηριςτικϊ των βενθονικών φυτών ςυςχετύζονται ϋντονα με το βϊθοσ. Η αφθονύα των φυτών μειώνεται γρόγορα ςτο βαθύτερο τμόμα τησ ευφωτικόσ ζώνησ, ενώ κϊτω από αυτό τα φυτϊ απουςιϊζουν. Κϊποια φυτϊ, όπωσ τα ερυθρϊ φύκη εύναι ςε θϋςη να φωτοςυνθϋςουν ςε βϊθοσ 250 μϋτρων, ενώ ϊλλα, όπωσ τα πραςινοφύκη ϋχουν πολύ ρηχό όριο. Πολλϋσ ομϊδεσ οργανιςμών ϋχουν γϋνη τα οπούα περιϋχουν ςυμβιωτικϊ φύκη μϋςα ςτουσ ιςτούσ τουσ (κορϊλλια, τρηματοφόρα, δύθυρα μαλϊκια) τα οπούα ελϋγχονται από το φωσ και το βϊθοσ.
ΥΨ Η ζώνη όπου λαμβϊνει χώρα διεύςδυςη του φωτόσ ςτουσ ωκεανούσ (η ευφωτικό ζώνη) επηρεϊζεται από την καθαρότητα του ύδατοσ και την προςπύπτουςα γωνύα των ακτύνων του όλιου. Ωσ εκ τούτου, η ευφωτικό ζώνη εύναι βαθύτερη ςτα τροπικϊ ύδατα (>200 m) και μειώνεται ςε βϊθοσ προσ τουσ πόλουσ όπου επηρεϊζεται από την εποχικότητα του κλύματοσ. Η πρωτογενόσ παραγωγό των θρεπτικών ουςιών από τα πλαγκτονικϊ και βενθονικϊ φύκη καθιςτϊ αυτόν την ζώνη ελκυςτικό για μεγϊλο αριθμό ομϊδων οργανιςμών.
Η Ϊνταςη του φωτόσ ωσ περιοριςτικόσ παρϊγοντασ Η ϋνταςη του φωτόσ ελαττώνεται εκθετικϊ με το βϊθοσ με αποτϋλεςμα η περιςςότερη φωτοςυνθετικό δραςτηριότητα να ςταματϊει ςε βϊθοσ 150 μ. Ο υψηλότεροσ ρυθμόσ φωτοςύνθεςησ παρατηρεύται ςτα 10-20 μ. κϊτω από την επιφϊνεια τησ θϊλαςςασ και όχι ςτην επιφϊνεια τησ θϊλαςςασ όπου η υψηλό ϋνταςη τησ ηλιακόσ ακτινοβολύασ εμποδύζει την φωτοςύνθεςη δημιουργώντασ φωτοοξειδωτικϋσ αντιδρϊςεισ.
ΔΙΑΛΤΜΕΝΟ ΟΞΤΓΟΝΟ Σο διαλυμϋνο οξυγόνο εύναι πολύ ςημαντικό για την κατανομό των οργανιςμών, καθορύζει επύςησ τισ πρώιμεσ διαγενετικϋσ διεργαςύεσ ςτη διεπαφό νερού-ιζόματοσ ό ςε μικρϊ βϊθη ςτο εςωτερικό του ιζόματοσ (οξικϋσ και ανοξικϋσ ςυνθόκεσ). Επηρεϊζει επύςησ τη διατόρηςη των οργανικών ενώςεων. Σο οργανικό περιεχόμενο των ιζημϊτων ϋχει ςημαντικϋσ οικονομικϋσ ςυνϋπειεσ από την ϊποψη μητρικών πετρωμϊτων των υδρογονανθρϊκων. Σα επιφανειακϊ ύδατα εύναι πλούςια ςε διαλυμϋνο οξυγόνο από την ατμόςφαιρα ό από τη φωτοςύνθεςη. Σα επύπεδα οξυγόνου υποχωρούν με το βϊθοσ, ιδύωσ αν δεν υπϊρχει κατακόρυφη κυκλοφορύα. Σα επύπεδα οξυγόνου εύναι χαμηλϊ ςε πολύ μικρϊ βϊθη ςτισ κλειςτϋσ ρηχϋσ θϊλαςςεσ, λύμνεσ, ϋλη και βϊλτουσ, όπου η οξεύδωςη πολύ πλούςιασ οργανικόσ ύλησ αφαιρεύ το οξυγόνο. Σα επύπεδα οξυγόνου εξιςορροπούνται από την αλληλεπύδραςη του ρυθμού παραγωγόσ οξυγόνου μϋςω τησ φωτοςύνθεςησ, τησ εξϊντληςησ του από την αναπνοό και την οξεύδωςη και την κατακόρυφη κυκλοφορύα.
Διαθεςιμότητα ςε οξυγόνο Οι απαιτόςεισ ςε οξυγόνο γενικϊ αυξϊνουν με το μϋγεθοσ και τη δραςτηριότητα ενόσ οργανιςμού. Σο περιεχόμενο οξυγόνο ςτο θαλϊςςιο νερό κυμαύνεται από 8.5 ϋωσ 0 ml/l, αλλϊ ςυνόθωσ ϋχει τιμϋσ από 6 ϋωσ 1 ml/l. Σο οξυγόνο αποτελεύ περιοριςτικό περιβαλλοντικό παρϊγοντα όταν οι τιμϋσ του πϋςουν κϊτω από 2 ml/l. τα ανώτερα ωκεϊνια ςτρώματα ο ρυθμόσ με τον οπούον το οξυγόνο προςτύθεται ςτο θαλϊςςιο νερό - ύςτερα από διϊλυςη από την ατμόςφαιρα ό με τη διαδικαςύα τησ φωτοςύνθεςησ του φυτοπλαγκτού εξιςορροπεύται από τισ απώλειεσ κατϊ την αναπνοό και τισ οξειδωτικϋσ διεργαςύεσ. Κϊτω από την ευφωτικό ζώνη, το οξυγόνο δεν ανανεώνεται με την φωτοςύνθεςη αλλϊ καταναλώνεται από την οργανικό αναπνοό και την μικροβιακό διϊςπαςη του οργανικού υλικού, με αποτϋλεςμα την μεύωςη των επιπϋδων ςε διαλυμϋνο οξυγόνο ςτο νερό.
Ζώνη Ελαχύςτου Οξυγόνου Σα υψηλότερα επύπεδα οξυγόνου παρατηρούνται ςτο ανώτερο τμόμα του ωκεανού, ενώ κϊτω από τα 100 μ. αυτϊ ελαττώνονται ςταδιακϊ δημιουργώντασ τελικϊ την Ζώνη Ελαχύςτου Οξυγόνου (Oxygen Minimum Zone OMZ), όπου το οξυγόνο φτϊνει ςτισ χαμηλότερεσ τιμϋσ του. Αυτό η ζώνη παρουςιϊζεται ςε βϊθη από 200 ϋωσ 1000 m, ανϊλογα με τισ τοπικϋσ ςυνθόκεσ. Δημιουργεύται ςε περιοχϋσ όπου επικρατούν ϋντονα ανοδικϊ ρεύματα και υψηλό επιφανειακό παραγωγικότητα. Αερόβια βακτόρια τρϋφονται με αυτό την οργανικό ύλη, οξυγόνο χρηςιμοποιεύται ωσ μϋροσ τησ μικροβιακόσ μεταβολικόσ διαδικαςύασ μειώνοντασ τη ςυγκϋντρωςη μϋςα ςτο νερό. Κϊτω από την OMZ τα επύπεδα οξυγόνου παρουςιϊζουν εκ νϋου αύξηςη εξαιτύασ τησ δραςτικόσ μεύωςησ των τροφικών ςτοιχεύων και τησ περιοριςμϋνησ κατανϊλωςησ οξυγόνου.
Η ταξινόμηςη των επιπϋδων οξυγόνου ενόσ περιβϊλλοντοσ αναφϋρεται ςτο περιεχόμενο διαλυμϋνο επύπεδο: Οξικό, Δυςοξικό, Τπο-οξικό, Ανοξικό. Άλλη ταξινόμηςη βαςύζεται ςτισ παρούςεσ βιοφϊςεισ: Αναερόβιεσ (<0.1 ml/l O2), Δυςαερόβιεσ (0.1-1.0 ml/l O2), Αερόβιεσ (>1.0 ml/l O2).
Ανϊπτυξη μειωμϋνων ςε οξυγόνο υδϊτινων μαζών (OMZ/ABW) Γενικϊ, το ποςοςτό κατανϊλωςησ οξυγόνου αυξϊνει με την παραγωγικότητα των επιφανειακών υδϊτων και μειώνεται με το βϊθοσ ύδατοσ, ό όταν η ανανϋωςη των μαζών ύδατοσ εμποδύζεται. Ζώνη Ελαχύςτου Οξυγόνου (OMZ). υνδϋεται ϊμεςα με τον υψηλό ρυθμό παραγωγικότητασ, καθώσ ςυνθόκεσ μειωμϋνησ οξυγόνωςησ ςτην υδϊτινη ςτόλη μπορούν να αναπτυχθούν όταν επικρατεύ ϋντονη αύξηςη φυτοπλαγκτού προκληθεύςα από ανοδικϊ ρεύματα, η οπούα οδηγεύ ςε υψηλό κατανϊλωςη οξυγόνου. Ανοξικό ςενϊριο του πυθμϋνα τησ θϊλαςςασ (ABW). Λαμβϊνει χώρα ςε (ημι)ϋγκλειςτη θαλϊςςια λεκϊνη με περιοριςμϋνη ανταλλαγό ύδατοσ με τον ανοικτό ωκεανό. Παρατηρεύται μειωμϋνη περιεκτικότητα ςε οξυγόνο ςτο κατώτατο ςτρώμα ύδατοσ λόγω τησ αργόσ κυκλοφορύασ ό τησ ςταςιμότητασ των υδϊτων, τησ ςτρωματοπούηςησ πυκνότητασ ό αλατότητασ, ό τησ υψηλόσ ειςροόσ χερςογενούσ οργανικόσ ουςύασ. Ανεξϊρτητο από τισ τιμϋσ τησ πρωτογενούσ παραγωγικότητασ
ΤΠΟΣΡΨΜΑ Τπϊρχουν δύο εύδη υποςτρώματοσ, το μαλακό υπόςτρωμα και το ςκληρό υπόςτρωμα. Η φύςη του υποςτρώματοσ καθορύζεται από πολλούσ παρϊγοντεσ, όπωσ η ϋνταςη ρεύματοσ, η πηγό ιζόματοσ, οι διεργαςύεσ και ο ρυθμόσ ιζηματογϋνεςησ, οι διαγενετικϋσ διεργαςύεσ και οι οργανιςμού. Οι οργανιςμού προςαρμόζονται ςτο υπόςτρωμϊ τουσ.
Βιοτικϋσ αλληλεπιδρϊςεισ Ανταγωνιςμόσ δύο ό περιςςότεροι οργανιςμού ςτον ύδιο χώρο απαιτούν τουσ ύδιουσ πόρουσ (π.χ., διατροφό, νερό, διευθϋτηςη χώρου). Αλληλοβοόθεια - δύο εύδη αυξϊνουν την προςαρμοςτικότητϊ τουσ μετϊ από αλληλεπύδραςη με ϊλλα εύδη. υμβιωτικϋσ ςχϋςεισ (τα εύδη αλληλεπιδρούν φυςικϊ και η ςχϋςη τουσ εύναι βιολογικϊ ουςιαςτικό για την επιβύωςη) Αςυμβιωτικϋσ (τα εύδη ζουν ανεξϊρτητα παρόλα αυτϊ δεν μπορούν να επιζόςουν το ϋνα χωρύσ το ϊλλο). Αρπακτικότητα-βιολογικό ςχϋςη μεταξύ ειδών όπου το αρπακτικό εύδοσ καταναλώνει το θόραμα εύδοσ. Παραςιτιςμόσ-βιολογικό ςχϋςη μεταξύ ειδών όπου το παραςιτικό εύδοσ ζει με τον οικοδεςπότη εύδοσ. Amensalism - βιολογικό αλληλεπύδραςη μεταξύ δύο ειδών κατϊ την οπούα το ϋνα εμποδύζει ό περιορύζει την επιβύωςη ςτο ϊλλο χωρύσ να επηρεϊςει όμωσ θετικϊ ό αρνητικϊ την παρουςύα του. Εύναι ϋνασ τύποσ ςυμβύωςησ. υνόθωσ αυτό εμφανύζεται όταν ϋνασ οργανιςμόσ εξιδρώνει μια χημικό ουςύα ςτα πλαύςια του μεταβολιςμού του η οπούα εύναι καταςτρεπτικό για ϋναν ϊλλο οργανιςμό. Commensalism - βιολογικό αλληλεπύδραςη μεταξύ ειδών όπου ϋνα εύδοσ ωφελεύται ενώ τα υπόλοιπα δεν δεύχνουν καμύα επύδραςη.