МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
«ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»
Кафедра хімічної техніки та промислової екології
РЕФЕРАТ
По курсу: «Екологія»
тема:
«Морські екосистеми: особливості середовища проживання, явище
апвелінга.»
Виконав:
Студент групи 1БЕМ 703.9
Макеєв В.В.
Перевірив: доц. Новожилова Т.Б.
Харків 2019
Зміст
Вступ…………………………………………………………………………………..3
1.Морські екосистеми………………………………………………………………..4
2.Вітрові течії, їх будова і властивості Процес апвелінгу …….............…………..10
3.Особливості водного середовища………………………………………..………12
Висновки…………………………………………………………………………….14
Список використаної літератури…………………………………………………...15
Вступ
Екосистема морська — сукупність живих морських організмів та середовища моря, що взаємодіють між собою. Морське середовище неперервне і займає понад 70% поверхні планети.
Морські екосистеми:
відкритий океан (пелагічна екосистема);
води континентального шельфу (прибережні води);
райони апвелінгу (родючі райони з продуктивним риболовством);
естуарії (прибережні бухти, протоки, гирла річок, лимани, солоні марші)
глибоководні рифтові зони.
Апвелінг — підйом глибинних вод у верхні шари океану. Найчастіше виникає при згінних вітрах у прибережних районах, де під дією направлених вітрів і течій відбувається підняття вод з глибин 100—300 м. Сумарна площа виявів постійного апвелінгу в сучасному океані оцінюється близько 1 млн км² за середньої вертикальної швидкості підйому 1 м/добу.
1.Морські екосистеми
Екотоксиканти, що потрапляють до морів та океанів, розподіляються в них нерівномірно. Максимально забрудненими виявляються прибережні води, причому у вмісті токсикантів звичайно спостерігаються мозаїчність і зональність. Багато з них переважно локалізуються на межах розділу фаз (вода – повітря, вода – донні відкладення), де відбуваються складні і різноманітні фізико-хімічні і біологічні процеси.
Поверхня розділу "вода – атмосфера" слугує середовищем життя для сукупності організмів, що утворюють нейстон і плейстон. Нейстонні організми живуть біля поверхневої плівки, тому вони більшою мірою зазнають впливу нафтопродуктів і добре розчинних у них поліхлорованих сполук – пестицидів і поліхлорбіфенілів.
Значна частина забруднюючих компонентів, проходячи крізь товщу води у складі суспензій, осаджуються на дно. Тому вміст багатьох токсикантів у придонних і порових водах, а також у донних відкладеннях є набагато більшим, ніж у водній товщі. Заховані в донних відкладеннях органічні речовини і сполуки важких металів можуть знову потрапити до води. Таке "вторинне" забруднення зумовлено скаламучуванням осадків донними організмами (молюски, ракоподібні, деякі риби), але особливо інтенсивно воно відбувається при хвильовому і повітряному впливі, а також у процесі апвелінгу.
Унаслідок накопичення екотоксикантів у придонних водах і осадках найбільш уразливими виявляються малорухомі або прикріплені бентосні організми, які живуть у прибережних зонах. Сидячий спосіб життя і локалізація на невеликих глибинах сприяє використанню їх як біоіндикаторів.
Як індикаторні організми перевірялося широке коло видів водоростей, тварин і мікроорганізмів. Зараз визнається, що для з'ясування рівня забрудненості морських екосистем важкими металами найбільше підходять бурі водорості-макрофіти і молюски.
Бурі водорості (Phaeophyta) – фукуси, ламінарії, цитозіри, саргаси – накопичують важкі метали в менших кількостях, ніж це характерно для багатьох видів морських зелених і червоних водоростей-макрофітів і фітопланктону. Проте, на відміну від останніх, поглинання бурими водоростями іонів металів лінійно пов'язане з їхніми концентраціями в навколишньому середовищі. Окрім того, вони більш міцно утримують метали в своїх тканинах.
Здатність накопичувати значні кількості токсичних металів і при цьому виживати пов'язують з високим вмістом специфічних для відділу Phaeophyta полісахаридів – полімерів L-гулуронової і D-манурової кислот, що називаються альгіновими кислотами. їхні солі, альгінати, містяться переважно в клітинних стінках сланей, складаючи до 40 % маси сухих водоростей. Альгінові кислоти характеризуються високою спорідненістю із двовалентними іонами. Зв'язування ними іонів важких металів з утворенням нерозчинних альгінатів відбувається за механізмом іонного обміну. Тому виділені з бурих водоростей альгінати застосовують для виведення радіоактивного стронцію з організмів людини і домашніх тварин.
Очевидно, альгінові кислоти виконують не тільки структурні функції (подібно лігніну і целюлозі наземних рослин): ці полісахариди перешкоджають проникненню до клітин водоростей іонів токсичних важких металів. Міцність альгінатів, що утворюються, визначає виключно великий період напіввиведення зв'язаних металів. В експериментах з ізотопами заліза 59Fe було з'ясовано, що час напіввиведення його для фуксової водорості Fucus vesiculosus складає близько 180 діб.
Найбільшу увагу як біоіндикатори привертають бурі водорості порядку Fucales, які утворюють три родини: фукусові (Fucaceae), саргасові (Sargassaceae) і цистозейрові (Cystoseiraceae). Це, зокрема, пояснюється їхнім широким поширенням – вони ростуть по всіх морях, окрім Каспійського й Аральського, причому самі стають об'єктом промислу (для отримання альгінатів, виробництва кормової муки і добрива). Деякі види фукусового добрива вживають у їжу.
У прибережних холодних морях західної і східної півкуль широко поширені фукуси (Fucus vesiculosus, F. evanescens), костарії (Costaria costata) і сцитосифон (Scytosiphon lomentaria), У більш теплих водах їм на зміну приходять саргаси (Sargassum pallidum, S, mijabei, S, tosaene), пельвеція (Pelvetia wrightii) і представники інших родів порядку Fucales,
Про рівні біоконцентрації іонів важких металів бурими водоротями можна зробити висновок за даними, які отримані в різних районах Приморського краю. Вміст металів (мкг/г сухої маси) коливається в них у межах:
Залізо 22-258 Цинк 20-915
Марганець 2-175 Свинець 0,5-23
Мідь 1-9 Кадмій 0,4-8
Дуже великі кількості свинцю, цинку і кадмію, що відповідно сягають 3100, 2370 і 140 мкг/г сухої маси, були виявлені в їстівних мідіях (М. edulis) із Хардагенфіорда (Норвегія). Деякі двостулкові молюски відрізняються унікальною здатністю накопичувати кадмій. Наприклад, у пектинах (Pecten maximus) з протоки Ла-Манш середній вміст Cd у розрахунку на суху масу склав 32,5 мкг/г, а в – Pecten novae-zelandiae із затоки Тасман (Нова Зеландія) він перебуває в межах 210-300 мкг/г.
Так само, як і у випадку з водоростями, у молюсків існує особливий механізм зв'язування іонів важких металів, який забезпечує високу пластичність і дає їм можливість вижити в умовах як природних геохімічних аномалій, так і сильного антропогенного забруднення вод цими токсинами. У цитоплазмі молюсків із забруднених вод виявлені великі кількості водорозчинних низькомолекулярних білків-металтіонеїнів, які мають значну спорідненість з іонами металів. Молекулярні маси цих білків коливаються від б до 12 тис. При цьому вміст у них цистеїну сягає 30-35 %. Встановлено, що металтіонеїни з молекулярними масами до 25 тис. Д. а. синтезуються і в організмах хребетних тварин у відповідь на введення іонів кадмію, цинку, міді і ртуті.
У морських безхребетних у зв'язуванні, а отже, і в детоксикації деяких важких металів беруть участь не тільки металтіонеїни. У тканинах зябер, мантії і травної залози мідії М. gallopromncialis були виявлені білки, які зв'язують мідь і мають відносно невисокий вміст цистеїну. Навіть у мідій, що не зазнали впливу іонів Сu2+, були виявлені такі білки. Очевидно, вони здійснюють не тільки захисну функцію по відношенню до цитотоксичного впливу цього металу, але також грають важливу роль в основному метаболізмі життєво необхідної міді.
Морське середовище неперервне і займає понад 70% поверхні планети. Глибина океану величезна (до 11 км), але життя є у всіх його куточках і найбільш багате поблизу суші. Бар'єрами для пересування тварин є температура, солоність, глибина, тим не менш, в океані відсутні абіотичні зони. Через постійно діючі вітри — пассати — в океанах і морях відбувається постійна циркуляція води за рахунок потужних течій, що виключає дефіцит кисню в глибинах океану. Найбільш продуктивні в Світовому океані області апвелінгу. Апвелінг — процес підйому холодних вод з глибини океану там, де вітри постійно переміщують воду геть від крутого материкового схилу, взамін якої піднімається з глибини вода, збагачена біогенами. Високопродуктивні і багаті біогенами, за рахунок привноса їх з суші води естуаріїв. Солоність у них коливається за сезонами року, тому тут живуть евригалінні організми, на відміну від таких у відкритому океані (середня солоність 35 г/л), які є стеногалінними.
Біогенні елементи — важливий фактор, що лімітує в морському середовищі, де їх міститься кілька частин на мільярд частин води. Але ці елементи швидко перехоплюються організмами, потрапляючи в їх трофічні ланцюги, практично не досягнувши гетеротрофної зони (біологічний круговорот). Отже, низька концентрація біогенів ще не свідчить про їх загальний дефіцит. Головним чинником, що диференціює морську біоту, є глибина моря: материковий шельф різко змінюється материковим схилом, плавно переходить у материкове підніжжя, яке опускається нижче до рівного ложа океану — абісальної рівнини. Цим морфологічним частинам океану приблизно відповідають такі зони: неритична — шельфу (з літораллю — припливно-відпливною зоною), батіальна — материкового схилу і його підніжжю; абісальна — область океанічних глибин від 2000 до 5000 м. Область відкритого океану за межами шельфу називають океанічною. Все населення океану, так само як і в прісноводних екосистемах, ділиться на планктон, нектон, бентос. Планктон і нектон, все, що живе у відкритих водах, утворює так звану пелагічну зону. Сама верхня частина океану, куди проникає світло і де створюється первинна продукція, називається евфотичною. Її потужність у відкритому океані доходить до 200 м, а в прибережній частині — не більше 30 м. У порівнянні з кілометровими глибинами, ця зона досить тонка і відокремлюється компенсаційної зоною від значно більшої водної товщі, аж до самого дна — афотичної зони. Біотичні угруповання кожної із зазначених зон, крім евфотичної, поділяються на бентосні і пелагічні. У них до первинних консументів відносяться зоопланктон, комах в морі екологічно замінюють ракоподібні. Переважна кількість великих тварин — хижаки. Для моря характерна дуже важлива група тварин, яку називають сесильними (прикріпленими). Їх немає в прісноводних системах (морські лілії). Всі тварини бентосу у своєму життєвому циклі проходять пелагічну стадію у вигляді личинок. Область континентального шельфу, обмежена глибиною моря до 200 м має найбагатшу фауну в океані. Дуже багатий кормом планктон за рахунок личинок бентосної фауни. Області апвелінгу розташовані уздовж західних пустельних берегів континентів. Вони багаті рибою і птахами, які живуть на островах. Але при зміні напрямку вітру приходить спад «цвітіння» планктону і настає масова загибель риб внаслідок розвитку безкисневих умов (евтрофікація). Лимани — це напівзамкнуті прибережні водойми. Вони являють собою екотони між прісноводними і морськими екосистемами. Лимани високопродуктивні, є пастками біогенних речовин. Океанічні області — евфотична зона відкритого океану, бідні на біогенні елементи. Це води «пустелі» у порівнянні з прибережними. Зони Арктики і Антарктики багато продуктивніше, так як щільність планктону зростає при переході до холодних морів і фауна риб і китів тут значно багатша. Екосистеми глибоководних рифтових зон океану знаходяться на глибині близько 3000 м і більше, в суцільній темряві, де неможливий фотосинтез, переважає сірководневе забруднення, є виходи гарячих підземних вод, високі концентрації отруйних металів, і, тим не менш, тут існує життя.
2.Вітрові течії, їх будова і властивості. Процес апвелінгу
За згінно-нагінних явищ у береговій зоні можуть виникати вітрові течії. Вітровітечії (wind currents) – це течії, які обумовлені нахилом поверхні моря чи перерозподілом густини води під дією вітру. Вирізняють також дрейфові течії (drift currents), утворені дотичною напругою вітру на водну поверхню. Формуються ці течії у поверхневому шарі водної товщі, а джерелом їхньої енергії є енергія вітру.
Вітрові течії за малих глибин у береговій зоні, внаслідок турбулентного тертя, поширюються до дна. Однак вітрова течія утворюється лише тоді, коли в придонному шарі на взаємодію з дном розсіюється така ж кількість енергії, яка надходить від вітру на поверхню води. В умовах поступового зменшення глибини за вітрів, що дмуть з моря, в береговій зоні створюється нагін. Виникаючий при цьому градієнт тиску обумовлює зворотну за напрямом градієнтну течію. Відповідно, вітрова течія розміщується у поверхневому горизонті водної товщі, оскільки пов’язана з вітром, а відтік проходить у придонному шарі. Отож складова вітрової течії, спрямованої до берега, не повинна досягати дна. Вздовжберегова складова вітрових течій не пов’язана з відтоком водної маси, значить її швидкість зростатиме доти, доки втрати енергії в шарі тертя біля дна не дорівнюватимуть кількості енергії, що передається вітром воді.
Вітрові течії в однорідному морському середовищі загалом складаються із трьох шарів:
глибинної течії, що визначається градієнтом тиску і спрямованої, відповідно, за напрямом вітру;
поверхневої течії, яка накладається на глибинну і відхиляється у північній півкулі під впливом сили Коріоліса вправо від дрейфової течії;
придонної течії, в якій позначається вплив тертя до дна і яка відхиляється вліво від власне дрейфової течії.
Отже, вітер, який дме паралельно до берега, відноситиме воду від берега поверхневою течією, на її місце надходитиме вода, яку приносить придонна течія. Такий підйом придонних вод (апвелінг), збагачених киснем і поживними речовинами, супроводжується значним розквітом морської біоти, що сприяє значному накопиченню біогенних речовин на дні берегової зони, а таке велике споживання кисню органічною продукцією може супроводжуватися явищами заморів і сірководневого забруднення, що і відображається у властивостях утворених донних наносів.
Апвелінг (upwelling; від англ. up – догори і well – хлинути) – підйом глибинних шарів води на поверхню в морях і океанах. Розрізняють два типи апвелінгу – прибережний і у відкритому океані. Зумовлений постійно дуючими вітрами, які зганяють поверхневі води в бік відкритого моря, а на їхню заміну на поверхню піднімаються води нижчих лежачих шарів. Причиною прибережного апвелінгу, зазвичай, є згінні вітри або ж сила Коріоліса. Апвелінг супроводжується пониженням приповерхневої температури води.
Вітрові течії характеризуються такими властивостями:
1. Швидкості вітрових течій максимальні біля морської межі берегової зони і мінімальні біля урізів води.
2. Швидкість складової вздовжберегової вітрової течії зменшується з глибиною від максимального значення на поверхні до мінімального в придонному шарі.
3. На відміну від хвильових течій, пульсація швидкостей у вітрових течіях менша, тобто швидкості у вітрових течіях постійніші.
4. За абсолютної величини швидкості вітрових течій поступаються хвильовим у 3-5 разів за будь-якого кута накочування хвилі і подуву вітру на берег.
3.Особливості водного середовища
У водному середовищі існує біля 150 тис. видів тварин. Водний організм- це жива істота, яка існує у водному середовищі. Деякі біонти (наприклад, жаби) можуть змінювати водне середовище на наземно-повітряне або жити певний час серед повітряно-водних рослин, наприклад, водяні комахи (комарі, бабки та інші), називаютьсягетеротопними організмами,або гетеротопами. Гідробіонти, що живуть лише у воді, називаютьсягомотопними, або гомотопами. Об’єднання гідро біонтів, що живуть у певних зонах водойм (у товщі води, на дні, серед рослин), має назвуугруповання (спільнота). Сукупність організмів, що живуть у межах одного водного об’єкта, утворюєбіом, а для узагальненого позначення рослинного і тваринного населення водойм (флори і фауни ) використовується термінбіота.Склад біоти відображає біологічне різноманіття водного середовища ( океанів, морів та прісноводних водойм і водотоків ). Кожен вид у природі має певну зону поширення (ареал), а в межах окремої території чи акваторії - певну ділянку з відповідними умовами середовища, до яких він адаптований. Ця ділянка називаєтьсябіотопом чиекотопом.
Гідрологічний режим водойм зумовлює формування специфічних угруповань організмів, пристосованих до умов уповільненого стоку ( стагнофільні угруповання ) або до умов проточності (реофільні угруповання - організми приймають певне положення відносно течії і намагаються її подолати ). Відповідно формуютьсялетичні аболотичні екосистеми, які суттєво відрізняються як за складом біоти, так і за особливостями проходження гідробіологічних процесів. Текучі води в процесі адаптації формували тіло риб, наприклад форелі, яке в поперечному розрізі є округле, тоді як у риб стоячих водойм ( короп, карась, окунь ) воно плоске. Кожен гідробіонт має свою шкалу відношень до тих чи інших факторів. Така шкала по термінології визначається префіксами: "оліго" - мало, "мезо" - помірно, "полі" - багато, "стено" - постійно (стабільно), "еврі" (еври) - скрізь. Окремі види гідро біонтів та їх угруповань пристосовані лише до певних умов існування у водоймах. Одні весь час знаходяться на поверхні дна чи зариваються у грунт, інші знаходяться у товщі води, деякі - закріплюються на підводних частинах твердих предметів. Залежно від місця перебування біота гідроекосистем поділяється на такі екоугруповання: планктон, нектон, бентос, перифітон, пелагобентос, нейстон і плейстон
Висновки
Водне середовище — це різні водойми планети від маленьких струмків до океанів.
У водному середовищі існування провідна роль належить температурі, освітленню, тиску, газовому складу, солоності води, рельєфу дна, швидкості водних течій.
• має різний вміст солей (розрізняють прісні річки, ставки, озера, джерела та солоні моря і океани);
• світло зосереджене у верхніх шарах водойм;
• коливання температури не такі різкі, як у повітрі, але тепліше у верхніх шарах водойми;
• вода має менший уміст кисню, ніж атмосфера, він зосереджений у верхніх шарах (одні тварини для дихання використовують кисень, розчинений у воді, інші – атмосферний кисень);
• значні перепади тиску.
Апвелінг – підйом глибинних шарів води на поверхню в морях і океанах. Розрізняють два типи апвелінгу – прибережний і у відкритому океані
Морські екосистеми: відкритий океан (пелагічна екосистема); води континентального шельфу (прибережні води); райони апвелінгу (родючі райони з продуктивним риболовством); естуарії (прибережні бухти, протоки, гирла річок, лимани, солоні марші); глибоководні рифтові зони.
Список використаної літератури:
Дедю И. И. Экологический энциклопедический словарь. — Кишинев: Глав. ред. Молд. сов. энциклопедии, 1989.
Одум Е. Экология. — М.: Мир, 1975. — 708 с.
Корсак К. В., Плахотнік О. В. Основи сучасної екології : Навч. посіб. — 4-те вид., перероб. і допов. — К.: МАУП, 2004. — 340 с: іл.
Кучерявий В. П. Екологія . — Львів: Світ, 2001–500 с: іл.
Мусієнко М. М., Серебряков В. В., Брайон О. В. Екологія: Тлумачний словник. — К.: Либідь, 2004. — 376 с.
П.Д Астапенко, «Питання про погоду», Ленінград Гідрометеоіздат, 1986
Зенкевич Л. А., Фауна и биологическая продуктивность моря, т. 1, М., 1951; его же, Биология морей СССР, М., 1963; его же, Изучение фауны морей и океанов, в кн.: Развитие биологии в СССР, М., 1967;
Винберг Г. Г. Гидробиология пресных вод, в кн.: Развитие биологии в СССР, М., 1967; ;
Константинов А. С., Общая гидробиология, М., 1967.
Доклад
Екосистема морська — сукупність живих морських організмів та середовища моря, що взаємодіють між собою. Морське середовище неперервне і займає понад 70% поверхні планети.
Морські екосистеми:
відкритий океан (пелагічна екосистема);
води континентального шельфу (прибережні води);
райони апвелінгу (родючі райони з продуктивним риболовством);
естуарії (прибережні бухти, протоки, гирла річок, лимани, солоні марші)
глибоководні рифтові зони.
У водному середовищі існує біля 150 тис. видів тварин. Водний організм- це жива істота, яка існує у водному середовищі. Деякі біонти (наприклад, жаби) можуть змінювати водне середовище на наземно-повітряне або жити певний час серед повітряно-водних рослин, наприклад, водяні комахи (комарі, бабки та інші), називаютьсягетеротопними організмами,або гетеротопами. Гідробіонти, що живуть лише у воді, називаютьсягомотопними, або гомотопами. Об’єднання гідро біонтів, що живуть у певних зонах водойм
За згінно-нагінних явищ у береговій зоні можуть виникати вітрові течії. Вітровітечії (wind currents) – це течії, які обумовлені нахилом поверхні моря чи перерозподілом густини води під дією вітру. Вирізняють також дрейфові течії (drift currents), утворені дотичною напругою вітру на водну поверхню. Формуються ці течії у поверхневому шарі водної товщі, а джерелом їхньої енергії є енергія вітру.
Вітрові течії в однорідному морському середовищі загалом складаються із трьох шарів:
глибинної течії, що визначається градієнтом тиску і спрямованої, відповідно, за напрямом вітру;
поверхневої течії, яка накладається на глибинну і відхиляється у північній півкулі під впливом сили Коріоліса вправо від дрейфової течії;
придонної течії, в якій позначається вплив тертя до дна і яка відхиляється вліво від власне дрейфової течії.
Вітрові течії характеризуються такими властивостями:
1. Швидкості вітрових течій максимальні біля морської межі берегової зони і мінімальні біля урізів води.
2. Швидкість складової вздовжберегової вітрової течії зменшується з глибиною від максимального значення на поверхні до мінімального в придонному шарі.
3. На відміну від хвильових течій, пульсація швидкостей у вітрових течіях менша, тобто швидкості у вітрових течіях постійніші.
4. За абсолютної величини швидкості вітрових течій поступаються хвильовим у 3-5 разів за будь-якого кута накочування хвилі і подуву вітру на берег.
Апвелінг – підйом глибинних шарів води на поверхню в морях і океанах. Розрізняють два типи апвелінгу – прибережний і у відкритому океані. Зумовлений постійно дуючими вітрами, які зганяють поверхневі води в бік відкритого моря, а на їхню заміну на поверхню піднімаються води нижчих лежачих шарів. Причиною прибережного апвелінгу, зазвичай, є згінні вітри або ж сила Коріоліса. Апвелінг супроводжується пониженням приповерхневої температури води.