PODSTAWY BIOLOGII: 2. ŻYCIE BIOSFERY January Weiner Instytut Nauk o Środowisku Uniwersytetu Jagiellońskiego 14.X.2015
ŻYCIE BIOSFERY 1. EKOSYSTEM BIOSFERY 2. RÓŻNORODNOŚĆ BIOSFERY 3. MECHANIZMY
CO TO JEST ŻYCIE??
DEFINIOWANIE ŻYCIA PRZEZ ENUMERACJĘ ATRYBUTÓW ŻYWEGO OBIEKTU Jedność strukturalna wszystkich organizmów C, H, O, N, S, P... białka, tłuszczowce, węglowodany budowa komórkowa kod genetyczny Zdolność do przetwarzania materii (METABOLIZM) Zdolność do replikacji (ROZMNAŻANIE) Działanie doboru naturalnego (EWOLUCJA)
Życie jest procesem masowym, obejmuje wiele obiektów w interakcjach Żaden pojedynczy organizm nie może żyć w środowisku abiotycznym Wszystkie organizmy i ich interakcje na powierzchni Ziemi stanowią globalny ekosystem - biosferę Biologia jest nauką o życiu całej biosfery (nie tylko pojedynczych organizmów i ich części) Ekologia jest działem biologii zajmującym się interakcjami między organizmami
Ekologię stworzył Darwin Nazwę wymyślił Haeckel Charles Darwin (1809 1882) Ernst Haeckel (1834 1919)
POJĘCIE BIOSFERY SUESS (1875): STATYCZNE, TOPOLOGICZNE (WARSTWA NA POWIERZCHNI GLOBU) VERNADSKIJ (1926): DYNAMICZNE, FUNKCJONALNE (EKOSYSTEM)
Miąższość biosfery < 20 km 0,2 mm 15 cm
Skład chemiczny organizmów Pierwiastki Związki chemiczne Zawartość w organizmach Bakteria Roślina grzyb ryba świnia H O Woda 75 94 90 83 57 C H O N S Białka 17.5 1.4 3.6 12 20.1 C H O Tłuszcze 2.5 0.4 0.4 3.5 20.2 C H O C H O N P Węglowodany DNA,RNA, ATP 1.3 3.0 5.1 0 0 3.7 1.2 0.9 1.5 2.7 ZWIĄZKI ZREDUKOWANE: POTRZEBNA ENERGIA I DONOR ELEKTRONÓW
SUBSTRATY ŻYCIA Budowa biomasy DONOR ELEKTRONóW (REDUKTOR LUB SUBSTRAT ENERGETYCZNY) (CH O), H, NH, H S 2 2 3 AKCEPTOR ELEKTRONóW (UTLENIACZ) - -- O,NO,SO,CO 2 3 4 2 2 Energia (praca)
PRZYKŁAD REAKCJI REDOKS REDOX REACTION 2H 2 = 4H + + 4e - O 2 + 4e - = 20 2-2H 2 + O 2 = 2H 2 0 H = donor elektronów, reduktor O = akceptor elektronów, utleniacz
Aleksander Iwanowicz Oparin (1894-1980) (z Salvadorem Dalim, Barcelona, 1973)
Stanley L. Miller 1930-2007
EKSPERYMENT MILLERA 60 000 V Reaktor Chłodzenie Ogrzewanie Wyjście SUBSTRATY: H 2 O H 2 CH 4 NH 3 N 2 (atmosfera redukująca )
Wyniki eksperymentów Millera
Wyniki eksperymentów Millera AMINOKWASY KWASY TŁUSZCZOWE I ICH POCHODNE MOCZNIK, METYLOMOCZNIK
Źródło hydrotermalne
ŹRÓDŁA HYDROTERMALNE EKOSYSTEMY CHEMOAUTOTROFICZNE
DWIE GRUPY HIPOTEZ: ZIMNA ZUPA (Miller i wsp., następcy): ocean + atmosfera; energia słoneczna i/lub elektryczna; najpierw heterotrofia GORĄCA PIZZA (Wächtershäuser i wsp.) źródła hydrotermalne; autotrofia (chemosynteza) od początku
ŻYCIE JAKO WŁAŚCIWOŚĆ PLANETY Życie to endoenergetyczny proces, polegający na cyklicznym utlenianiu i redukowaniu związków węgla, realizowany przez autokatalitycznie powielające się makrocząsteczki (organizmy).
Życie biosfery = cykl redoks węgla DEPOZYCJA (ocean, osady) energia CO 2 energia REDUKCJA tylko żywe organizmy UTLENIANIE organizmy: szybko procesy abiotyczne: powoli (CH O) 2 n DEPOZYCJA (złoża paliw)
Metabolizm: ODDYCHANIE ODDYCHANIE TLENOWE akceptor elektronów (tlen) CO PRACA 2 O (ciepło) 2 energia elektrony (CH 2 O) H 2 O donor elektronów (substrat organiczny)
Metabolizm: ODDYCHANIE ODDYCHANIE BEZTLENOWE akceptor elektronów (azotan) CO PRACA 2 NO (ciepło) 3 _ energia elektrony DENITRYFIKACJA (CH 2 O) donor elektronów (substrat organiczny) N 2 _ N 2 O,NO 2
Metabolizm: ODDYCHANIE ODDYCHANIE BEZTLENOWE akceptor elektronów (CO 2 ) CO PRACA 2 CO (ciepło) 2 energia elektrony METANOGENEZA (fermentacja metanowa) (CH 2 O) CH 4 donor elektronów (substrat organiczny)
Metabolizm: FOTOAUTOTROFIA BEZTLENOWA SO 4 -- CO 2 S elektrony (CH 2 O) H 2 S S BAKTERIE ZIELONE I PURPUROWE
Metabolizm: FOTOAUTOTROFIA BEZTLENOWA CO 2 H 2 O elektrony (CH 2 O) H 2 BAKTERIE ZIELONE I PURPUROWE
Metabolizm: FOTOAUTOTROFIA TLENORODNA FOTOSYNTEZA CO 2 O 2 energia elektrony (CH 2 O) H 2 O ROŚLINY ZIELONE SINICE
2 mld LAT TEMU: FOTOSYNTEZA CHLOROFIL, TLEN
Banded Iron Formation, BIF Żelazo utlenione Żelazo zredukowane
Historia Ziemi BIG BANG POWSTANIE ZIEMI FOTO- SYNTEZA DZIŚ 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Miliardy lat POWSTANIE WSZECHŚWIATA POWSTANIE ŻYCIA EKOSYSTEMY LĄDOWE Miliony lat 444 416 145 65 600 542 488 359 299 251 199 23 2,3 FANEROZOIK
Wczesny kambr 544 511 mln lat
Późny karbon 329-296 mln lat
Kreda/Trzeciorzęd 81-58 mln lat
BIOSFERA WSPÓŁCZESNA
Stała słoneczna (poza Ziemią): 1366 W/m 2 Średnio na powierzchnię kuli: 1/4 Odbicie od atmosfery: ok. 1/3 Pochłanianie atmosferyczne: ok. 1/3 Średnio na powierzchni Ziemi: ok. 113 W/m 2 Rozkład nierównomierny ENERGIA SŁONECZNA 1/3 1/3 1/3
Widmo promieniowania słonecznego
ŚREDNIE ROCZNE NASŁONECZNIENIE [W/m 2 ] (NASA) Na pow. atmosfery 1/3 1/3 1/3 Na pow. Ziemi
BILANS WĘGLA BIOSFERY
PRODUKCJA PIERWOTNA Pp brutto Respiracja PAR O 2 CO 2 Pp netto H 2 O Aniony kationy
METODY ŻNIWNE METODY DENDROMETRYCZNE Zajęcia terenowe kursu Ekologia ekosystemów
Produkcja pierwotna BEZPOŚREDNI POMIAR FOTOSYNTEZY (ZAJĘCIA TERENOWE Z EKOLOGII EKOSYSTEMÓW 2014)
Landsat 7 LANDSAT 8 METODY SATELITARNE
ZASADA ZDALNEGO POMIARU NDVI R IR Roślinność REFLEKTANCJA Goła gleba IR - R Widzialne Bliska podczerwień DŁUGOŚĆ FALI
LĄDY 0-100 100-200 200-400 400-600 600-800 800-1000 g C m -2 rok -2 Mapa produktywności lądów
Mapa produktywności oceanów MORZA 0-100 100-200 > 200 g C m -2 rok -2
LĄDY Mapa produktywności 0-100 100-200 200-400 400-600 600-800 800-1000 MORZA 0-100 100-200 > 200 g C m -2 rok -2
BILANS ENERGETYCZNY BIOSFERY CAŁKOWITA PRODUKCJA OCEANÓW: 20-23 10 9 ton C/ rok = 50-55 10 9 ton s.m. / rok = 1 10 21 J / rok = 32 10 6 MW CAŁKOWITA PRODUKCJA LĄDÓW: 100 10 9 ton s.m. / rok = 1.8 10 21 J / rok = 57 10 6 MW *48.5 Gt C rok 1 *56.4 Gt C rok 1 (53.8%) RAZEM BIOSFERA: 2.8 10 21 J / rok = 89 10 6 MW (inne źródła: 128 10 6 MW) *104.9 Gt C rok 1 ENERGIA ZE SŁOŃCA (PhAR): 80.0 10 9 MW Pp = 0.1... % PhAR * Field et al 1998
PRODUKCJA PIERWOTNA BIOSFERY A CYWILIZACJA ŚREDNIE ZUŻYCIE 2 kw /1 człowieka KRAJE ROZWINIĘTE 10 kw / 1 człowieka Pp BIOSFERY 100 10 6 MW = 100 10 9 kw (100 10 9 ) / 10 = 10 10 9 = 10 miliardów ludzi (cywilizowanych nadmiernie) (100 109)/2 = 50 109 = 50 miliardów ludzi (cywilizowanych średnio...)
BILANS WĘGLA BIOSFERY??
UTLENIANIE = HETEROTROFIA, DEKOMPOZYCJA
Sieć interakcji troficznych Uporządkowane poziomy troficzne Producent Konsument I Konsument II. Martwa materia organiczna Destruent (pasożyty) EKOLOGIA EKOSYSTEMÓW energia, biomasa, C
Sieć interakcji troficznych Uporządkowane poziomy troficzne Producent Konsument I Konsument II. Martwa materia organiczna Destruent (pasożyty) PROGI STECHIOMETRYCZNE pierwiastki odżywcze
ROŚLINOŻERNOŚĆ POKARM OBJĘTOŚCIOWY NISKOSTRAWNY OBFICIE DOSTĘPNY SYMBIOZY METABOLICZNE, METANOGENEZA
TERMITY
Nasutitermes sp.
Sieć troficzna boru P.N. PRZEPŁYW ENERGII?
Morulina sp. (Collembola) Onychiurus sp. (Collembola) Campodea sp. (Diplura) P o r c e l i Porcellio o sp. Isopoda)
Pomiar tempa dekompozycji in situ Kurs ekologii tropikalnej, Wenezuela 2008
NATURALNY LAS LIŚCIASTY, COWEETA ENERGIA MJ ha -1 rok -1 PRZEPŁYW ENERGII W LESIE Sc 2800 ŚCIÓŁKA GLEBA Sc 1030 KORZENIE DEKOMPOZYCJA ODPŁYW
NATURALNY LAS LIŚCIASTY, COWEETA AZOT N kg ha -1 rok -1 LIŚCIE 95 KORA 206 DREWNO 258 Sc 563 9 OBIEG PIERWIASTKÓW BIOGENNYCH W LESIE GLEBA 6803 Sc 434 KORZENIE ŚCIÓŁKA 102 DEKOMPOZYCJA 0,09 ODPŁYW 83,5 BIOGEOCHEMIA
BILANS WĘGLA BIOSFERY
BILANS WĘGLA BIOSFERY
BILANS WĘGLA BIOSFERY
BILANS WĘGLA BIOSFERY 203,3 207,1 207,1-203,3 = 3,8 PRZYROST 4,0 8,9 mld t/rok =4,3%
September 2014: September 2013: September 2012: 395.28 ppm 393.52 ppm 391.06 ppm http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/
ZMIANY KLIMATU W FANEROZOIKU Wikipedia
ZMIANY KLIMATU W KENOZOIKU Wikipedia
ZMIANY KLIMATU W CIĄGU OSTATNICH 5 mln LAT
ZMIANY KLIMATU W PEJSTOCENIE
ZMIANY KLIMATU I ZAWARTOŚCI CO 2 W ATMOSFERZE W CIĄGU OSTATNICH 400 tys. LAT (Rdzeń lodowy Vostoc) Zmiany zawartości CO 2 w atmosferze (ppmv) Zmiany średniej temperatury, o C
ZMIANY KLIMATU I ZAWARTOŚCI CO 2 W ATMOSFERZE W CIĄGU OSTATNICH 400 tys. LAT (Rdzeń lodowy Vostoc) 400 (kwiecień 2014) Zmiany zawartości CO 2 w atmosferze (ppmv) 400 tys, lat CAŁA HISTORIA CYWILIZACJI Zmiany średniej temperatury
ŻYCIE BIOSFERY 1. EKOSYSTEM BIOSFERY 2. RÓŻNORODNOŚĆ BIOSFERY 3. MECHANIZMY
Górska łąka w Beskidzie Sądeckim
78
RÓŻNORODNOŚĆ BIORÓŻNORODNOŚCI Polimorfizm genetyczny Bogactwo gatunkowe Przestrzenne zróżnicowanie siedlisk
Heterotrof jeden gatunek pełni funkcję ekosystemu Substrat zredukowany Ciepło Substrat utleniony Potomstwo
Ekosystem złożony z dwóch gatunków Substrat utleniony Energia Ciepło REDUCENT (PRODUCENT) DESTRUENT (KONSUMENT) Substrat zredukowany
Ekosystem złożony z wielu gatunków Energia Ciepło konkurencja drapieżnictwo pasożytnictwo mutualizm
ILE JEST GATUNKÓW?
Liczba nowo opisywanych rodzajów i gatunków orzęsków wciąż rośnie wykładniczo
Co roku opisywane jest kilka nowych gatunków ptaków; liczba nowych gatunków pajęczaków i skorupiaków rośnie wykładniczo
Pseudoryx nghetinhensis 1992
T.L.Erwin
OSZACOWANIE LICZBY GATUNKÓW PRZEZ ERWINA Fumigowano 19 drzew Luehea seemani (Panama) zebrano gatunków chrząszczy...1200 Założenie 1: Średnia specyficzność chrząszczy 13.5% zatem: l. gat specyficznych...163 Założenie 2: L. gat. drzew w lesie równikowym 50000, na każdym wyspecjalizowane chrząszcze zatem: łączna l. gat. wyspecjalizowanych... 8150000 Założenie 3: Chrząszcze stanowią 40% gat. stawonogów zatem: l. gat. stawonogów... 20000000 Założenie 4: W koronach drzew 2 x więcej gat. niż na dnie lasu zatem: całkowita l. gat w lesie równikowym.. 30 mln
Liczba gatunków owadów GB: 22000 Liczba gatunków motyli dziennych GB: 67 Liczba gatunków motyli dziennych świata: 15-20 tys. Szacowana liczba gatunków owadów świata: (22000/67) (15000-20000) = 4.9 do 6.6 mln
Nieznana różnorodność gatunkowa mikroorganizmów Grupa Liczba gatunków % znanych znanych szacowana gatunków Algae 40000 60000 67 Bacteria 4000 30000 13 Fungi 69000 1500000? 5? Virales 6000 130000 5 Protista 30000 100000 31 RAZEM 149000 1820000? 8?
SZACOWANA RÓŻNORODNOŚĆ FORM PROCARYA ŹRÓDŁO DNA LICZEBNOŚĆ KOMÓREK SZACOWANA LICZBA GENOMÓW Gleba leśna 4.8 x 10 9 6000 Gleba pastwiska 1.8 x 10 10 3500-8800 Gleba orna 2.1 x 10 10 140-350 Osady mor skie 3.1 x 10 9 11400 Osady morskiej 7.7 x 10 9 50 hodowli ryb Solanka 6.0 x 10 7 7 Torsvik et al.. 2002
Liczba znanych gatunków: 1 800 000? Hipotetyczna liczba gatunków obecnie żyjących: 30 000 000? 92
WSZYSTKIE ZNANE ORGANIZMY (ok. 1.8 mln gatunków) 93
?
RÓŻNORODNOŚĆ GATUNKOWA W POLSCE (ŁĄCZNIE ZNANYCH OK. 50 000 GATUNKÓW) 1200 5000? 1600? ROŚLINY 7299 GLONY 4133 MSZAKI 910 PAPROTNIKI 67 NAGOZALĄŻKOWE 17 OKRYTOZALĄŻKOWE 2172 KRĘGOWCE 620 RYBY 116 PŁAZY 18 GADY 9 PTAKI 365 SSAKI 107 1015 3000? STAWONOGI 28500? SKORUPIAKI 432 PAJĘCZAKI 2253 WIJE 136 OWADY 26000? PLUSKWIAKI 1500 MOTYLE 3000 BŁONKÓWKI 6000 MUCHÓWKI 7000 CHRZĄSZCZE 6000 95
ZMIANY BIORÓŻNORODNOŚCI W HISTORII BIOSFERY
Liczba rodzin planktonowych Foraminifera (Sepkoski 1993)
Zmiany różnorodności gatunkowej radiolarii (a) i roślin lądowych (b) w okresie fanerozoiku
Zmiany różnorodności (liczba rodzin) owadów i kręgowców czworonogów w okresie fanerozoiku
Zmiany różnorodności form życiowych w biosferze w ciągu fanerozoiku wszystkie organizmy organizmy lądowe organizmy morskie (Benton, 1995)
Liczba rodzin Planktonowych Foraminifera (Sepkoski 1993) WIELKIE WYMIERANIA
Liczba rodzin Planktonowych Foraminifera (Sepkoski 1993) WIELKIE WYMIERANIA
KRATER METEORYTOWY CHICXULUB
ROZMIESZCZENIE PRZESTRZENNE BIORÓŻNORODNOŚCI BIOSFERY jw
Alfred Russel Wallace (1823 1913)
Bogactwo rodzajów termitów w zależności od szerokości geograficznej
GRADIENT GEOGRAFICZNY BOGACTWA RODZIN Rośliny kwiatowe Płazy Liczba rodzin Gady Ssaki Strefa szerokości geograficznej Gaston et al.. 1995
Bogactwo gatunkowe ptaków w Ameryce Północnej (Brown & Gibson, 1983; Currie, 1991) 25 75 Szerokość geograficzna
Bogactwo gatunkowe ptaków wróblowatych w Argentynie (Rabinowich & Rapoport 1975)
ZALEŻNOŚĆ BOGACTWA GATUNKOWEGO OD PRODUKTYWNOŚCI EKOSYSTEMÓW Ssaki mięsożerne w Teksasie Drzewa Azji Wsch. i Ameryki Liczba gatunków Liczba gatunków Produktywność (g x m -2 x rok -1 ) Produktywność (t x ha -2 x rok -1 )
Bogactwo gatunkowe drzew Ameryki Północnej w zależności od czynników klimatycznych (Currie, 1991) Bogactwo gatunków drzew Szerokość geograficzna ºN Ewapotranspiracja potencjalna mm rok -1 Opady, mm rok -1 Ewapotranspiracja rzeczywista mm rok -1
BOGACTWO GATUNKÓW KRĘGOWCÓW LĄDOWYCH W ZALEŻNOŚCI OD POTENCJALNEJ EWAPOTRANSPIRACJI (Currie 1991) Bogactwo gatunków Ewapotranspiracja potencjalna, mm rok -1
RÓŻNORODNOŚĆ BIORÓŻNORODNOŚCI Polimorfizm genetyczny Bogactwo gatunkowe Przestrzenne zróżnicowanie siedlisk
Energia promieniowania słonecznego
ŚREDNIE ROCZNE SUMY OPADÓW
EWAPOTRANSPIRACJA RZECZYWISTA [mm/rok] FAO http://www.fao.org/geonetwork/srv/en/metadata.show?id=37233
Lód Chłodny Suchy Ciepły-umiarkowany Tropikalny Górski GŁÓWNE KLIMATY ZIEMI
Cyrkulacja atmosferyczna Determinuje strefowość opadów (wilgotności klimatu)
BIOM: fragment biosfery, odznaczający się typowymi warunkami środowiskowymi, determinującymi tempo produkcji i dekompozycji (czyli bilans materii organicznej), w konsekwencji: rozwój charakterystycznych gleb i roślinności; Pojęcie biomu można rozszerzyć na typowo ukształtowane obszary oceanów NIE MYLIĆ Z KRAINĄ BIOGEOGRAFICZNĄ!
GŁÓWNE TYPY GLEB uproszczona klasyfikacja genetyczna Glejowe Bielicowe Czarnoziemy Szaroziemy Lateryty Gleby górskie
cm ZALEŻNOŚĆ TYPU ROŚLINNOŚCI (BIOMU) OD TEMPERATURY I OPADÓW (WG WHITTAKERA, ZMIENIONE)
BIOM: RÓWNIKOWY LAS DESZCZOWY Klimat Temperatura Opady Gleby Brak sezonowości średnia > 17 o C > 24 000 mm/rok laterytowe Produkcja 1800-2000 g s.m. m -2 rok -1 Dekompozycja błyskawiczna Roślinność Uwagi las wieczniezielony, wielowarstwowy ogromne bogactwo gatunków
82 m 69 m
Równikowy las górski, Wenezuela
Drzewa z korzeniami przyporowymi. Rancho Grande, Venezuela
Nizinny las deszczowy (dipterokarpowy), Sabah, Borneo
Las mgłowy; Cordillera de la Costa, Venezuela
Namorzyny (lasy mangrowe); Ocumare, Venezuela
jw MRÓWKI GRZYBIARKI Atta sp.
BIOM: LAS LIŚCIASTY STREFY UMIARKOWANEJ Klimat Temperatura Opady Gleby sezonowy latem > 12 o C, zimą < 0 o C 750-2000 mm/rok brunatne Produkcja do 1200 g s.m. m -2 rok -1 Dekompozycja równoważy produkcję Roślinność Uwagi las liściasty sezonowy lub zimozielony obecnie: rolnictwo; odmiany: macchia itd.
PUSZCZA NIEPOŁOMICKA
ŻUBRY W PUSZCZY BIAŁOWIESKIEJ
Pola uprawne
BIOM: BOREALNY LAS IGLASTY = TAJGA Klimat Temperatura Opady Gleby silnie sezonowy, krótki okres wegetacyjny latem > 10 o C, zimą < 0 o C 300-700 mm/rok bielicowe Produkcja ok. 800 g s.m. m -2 rok -1 Dekompozycja nie nadąża za produkcją (akumulacja C org.) Roślinność Uwagi las iglasty zimozielony Mała różnorodność gat., fluktuacje
Tajga mongolska górna granica lasu w górach Chentej
Tajga mongolska w górach Chentej
BIOMY TRAWIASTE: STEP, PRERIA, PAMPA Klimat Temperatura Opady Gleby sezonowy, kontynentalny duża amplituda ok. 0-800 mm/rok czarnoziemy; kasztanowe Produkcja 500 g s.m. m -2 rok -1 Dekompozycja może nie nadążać za produkcją Roślinność Uwagi jednowarstwowa; trawy, zioła, krzewy Pastwiska; odmiana: sawanna
Preria, Wyoming, USA
Step karaganowy, Mongolia
Śr. temp. roczna Suma opadów Pory roku BIOM: SAWANNA TROPIKALNA. 18 25 0 C 400-1000 mm/rok Wyraźne (pora sucha, pora deszczowa) Stan biomasy 1.5 kg/m 2 Produkcja (NPP) 500-1600 g m -2 rok -1 Producenci Roślinożercy Drapieżne Destruenci Gleby Przewaga fotosyntezy C4 Liczne duże przeżuwacze, gryzonie Duże ssaki drapieżne (kotowate, psowate); ssaki mrówko- i termitożerne duży udział termitów i mrówek; pożary laterytowe
jw Żyrafa siatkowana Giraffa camelopardalis reticulata; Samburu, Kenia
Sawanna trawiasta, Masai Mara, Kenia
Sawanna zalewowa, Los Llanos, Wenezuela
BIOM: PUSTYNIA Klimat Temperatura Opady Gleby Produkcja suchy; czasem sezonowy niska, wysoka, lub sezonowo zmienna < 250 mm/rok pustynne (szaroziemy; kasztanowe) znikoma Dekompozycja powolna Roślinność Uwagi sukulenty, pokrycie 0-30% pow. półpustynie; życie pod ziemią
Egipt - Pustynia Wschodnia (Sahara)
Pustynia kaktusowa; Paraguana, Venezuela
BIOM:TUNDRA Klimat Temperatura Opady Gleby sezonowość; b. krótki okres wegetacyjny niska; wieczna zmarzlina < 250 mm/rok laterytowe Produkcja 150-300 g s.m. m -2 rok -1 Dekompozycja powolna Roślinność Uwagi mchy, porosty, zioła, krzewinki latem długi dzień; pojawy masowe
Zmarzlina
PIĘTRA ROŚLINNOŚCI W TATRACH
Piętrowość roślinności w Alpach (Hohe Tauern)
Paramo Andy, Cordiliera de Merida, Venezuela
Senecio sp. Mt. Kenia
BIOMY MORSKIE
GLOBALNY SCHEMAT POWIERZCHNIOWYCH PRĄDÓW MORSKICH
GŁÓWNE STREFY UPWELLINGÓW Anderson & Lucas 2009
Występowanie raf koralowych granica izotermy 20 o C
MORSKIE OKRZEMKI PLANKTONOWE wiki
Trichodesmium sp. Wolnożyjąca sinica morska wiążąca azot
Planktonowe Coccolithophora Coccolithus pelagicus Gephyrocapsa oceanica
LETNI ZAKWIT GLONÓW W MORZU BARENTSA; niebeskie zmętnienia: Coccolithophora (?) zielonkawe: okrzemki acquired August 31, 2010
wiki KRYL Meganyctiphanes norvegica
wiki Mors (Odobenus rosmarus)
wiki Foka pospolita Phoca vitulina
OKRZEMKI UPROSZCZONA SIEĆ TROFICZNA OCEANU POŁUDNIOWEGO ZOOPLANKTON KRYL WIELORYBY KRABOJAD ORKA PTAKI PELAGICZNE PINGWIN ADELI SKUA DUŻE RYBY LAMPART MORSKI MAŁE RYBY I GŁOWONOGI PINGWIN CESARSKI FOKA ROSSA FOKA WEDDELLA
KRYL ANTARKTYCZNY (Euphausia superba) STAN BIOMASY: 125-725 mln ton
PRODUKCJA PIERWOTNA OCEANU POŁUDNIOWEGO Producenci: okrzemki, bruzdnice Otwarty ocean 0,5-2 g C m 2 d -1 Łącznie Ocean Południowy (na pd od 50 S) 4,4 Tg C rok -1 [= 10 9 t] Westwood et al. 2010, Arrigo et al. 1998
KONSUMPCJA FITOPLANKTONU Kryl (Euphausia superba) Osłonice (Salpa thompsoni) Łącznie do 86% dobowej NPP Łącznie eliminacja do 30% C 1 do 50 mg C m -2 d -1» E.A. Pakhomov 2004 Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography» Volume 51, Issues 22-24, November-December 2004, Pages 2645-2660
KONSUMPCJA KRYLA Krabojady 63 mln t/rok Wszystkie foki razem 63-130 mln t/rok Ptaki 15-20 mln t/rok Głowonogi 30-100 mln t/rok Ryby 10-20 mln t/rok RAZEM 152-313 mln t/rok
wiki Foka Weddella (Leptonychotes weddellii)
Pingwin cesarski (Aptenodytes forsteri)
RAFA KORALOWA jw
Ekosystem rafy koralowej Tylko w wodach tropikalnych (temp.>18 o C;optimum 23-25 o C) Płytko (max. 150 m, zwykle do 50 m) Maksymalna Pp (2500 do 4000 g C m -2 rok -1 ) [5-10 g C m -2 d -1 ] Maksymalna bioróżnorodność Złożone interakcje (symbioza zooksantelli z koralowcami i in.) Znaczenie biogeochemiczne: obieg wapnia, tworzenie skał (0,3-12 kg CaCO 3 m -2 rok -1 ); aragonit
żywy polip SCHEMAT POLIPA KORALOWCA koralit ektoderma symbiotyczne zooksantelle (bruzdnice) entoderma szkielet wapienny Neshyba
Symbioza z zooksantellami: 80-90% zapotrzebowania pokarmowego polipa; Drapieżnictwo: pozostałe 10-20%
Threadfin Butterflyfish Chaetodon auriga żywi się bezkregowcami, nie koralowcami Koralowce twarde Koralowce miękkie Chaetodontidae: 120 gatunków w 10 rodzajach; głownie indo-pacificzne, wiele gatunków kosmopolitycznych Red Sea JW
RYBY RAF KORALOWYCH jw
BIOMY ZAGROŻONE BIOMY ANTROPOGENICZNE ANTROMY
ANTROPOGENICZNE PRZEKSZTAŁCENIE BIOMÓW W OKRESIE 1700 DO 2000 anthropogenic biomes = anthromes Anthropogenic transformation of the biomes, 1700 to 2000 E.C. Ellis, K. K. Goldewijk, S. Siebert, D. Lightman, N. Ramankutty, 2010
BIOMY ANTROPOGENICZNE WG. ELLISA et al. 2010