24.3.2016
HLUBOKÝ OCEÁN OCEÁNSKÉ DNO
NÁPLŇ TÉTO LEKCE • Nejhlubší biotopy světového oceánu – oblast s převažující či stálou tmou • Specifika + abiotické parametry • Světové rozšíření daného biotopu • Adaptace potřebné pro život organizmů • Ekologický význam daného biotopu – primární produkce, útočiště pro živočichy • Ukázka typických organismů, kteří jsou součástí tohoto biotopu
Miloslav Petrtýl Katedra zoologie a rybářství ‐ ČZU v Praze
[email protected]
home.czu.cz/petrtyl/
CO JE „HLUBOKÝ OCEÁN“ (DEEP SEA)? CO JE „HLUBOKÝ OCEÁN“ (DEEP SEA)? • Horních 200 m = eufotická zóna. • Organismy hlubších vod jsou závislé na povrchových vodách. • Průměrná hloubka světového oceánu 3.800 m. • Hluboký oceán > 1000 m, trvale bez světla + dlouhodobě velmi stabilní prostředí (pH, t, světlo, živiny, atp.). • 75% celkového objemu biosféry tj. nejrozšířenější biotop světa! • Zároveň máme o tomto biotopu asi nejméně informací.
SVĚTELNÉ PODMÍNKY VERTIKÁLNÍ GRADIENT
• Být, či nebýt vidět…to je oč tu běží
transparentní
5%
depth Stříbřité boky ryb Částečně červení korýši
Ryby bez odlesků Zcela červení korýši
13%
51% 2%
1
24.3.2016
SVĚTELNÉ PODMÍNKY • Být, či nebýt vidět…to je oč tu běží
HLUBOKÉ VODY Zbarvení živočichů ‐ černé nebo tmavočervené tělo odolné tlaku – naplnění vodou a tukem Lov potravy • Pasívní osvětlení kořisti („noční vidění“), přilákání kořisti, poplašné zařízení, odrazení dravce, dorozumívání mezi jedinci stejného druhu čekání – citlivé brvy, velká ústa a zuby, roztažitelný žaludek, • Aktivní čekání – zvětšený 1. paprsek hřbetní ploutve – ilícium „anglerfish“
SVĚTELNÉ PODMÍNKY SVĚTELNÉ PODMÍNKY
Macropinna microstoma
ZDROJE ŽIVIN V HLUBŠÍCH ČÁSTECH Trvalá tma – bez fotosyntézy „mořský sníh“ drobné částečky organické hmoty z vyšších prosvětlených „produkčních“ vrstev. DOM – Dissolved Organic Matter Organická hmota, uvolněná činností autotrofních ogranismů a rozkladem odumřelých těl. Viz prezentace „produkce‐energie“
• Orientace ve tmě a bez očí • Ryby rodu Bathypterois • Pasivní čekání na potravu • Rozmnožení bez parnetra
Tripod fish – B. grallator
VERTIKÁLNÍ MIGRACE • Viz prezentace „otevřený“ oceán – volná voda • Nedostatek živin v hlubších vodách způsobuje každodenní světově nejrozsáhlejší migrace živočichů • „DIURNAL VERTICAL MIGRATION“ ‐ DVM • Systém den a noc – hlavními migranty je plantkon • Za planktonem vyrážejí jeho konzumenti i jejich větší predátoři • „Deep Scattering Layer“ • Matení sonarů ponorek za druhé světové války
2
24.3.2016
ZDROJE ŽIVIN NA HLUBOKÉM DNĚ • Kromě „mořského sněhu“ se na dno občas dostane uhynulý jedince většího organismu • Tyto dočasné „občerstvovací stanice“ mohou lokálně živit bentickou fauno po několik let ‐ to se stává v případě uhynulých kytovců.
NEDOSTATEK POTRAVY ‐ CHEMOSYNTÉZA • Překvapivé „ostrovy“ s vysokou abundancí adaptovaných druhů na hlubokém dně • Hlubokomořské termální minerální prameny „bílé“ a „černé“ kuřáky • CHEMOAUTOTROFNÍ ORGANIMZY = NA SVĚTLE NEZÁVISLÉ EKOSYSTÉMY
https://www.youtube.com/watch?v=rdI3eFrTGs8
CHEMOSYNTETICKÉ BAKTERIE • Přeměna oxidu uhličitého či metanu na organické látky s využitím oxidace anorganických látek např. sirovodíku (H2S) či metanu (CH4). • Tuto schopnost má mnoho zástupců domén Bacteria a Archaea • Což zřejmě vychází z dob, kdy ještě na Zemi nebyla kyslíková atmosféra.
SVĚTOVÉ ROZŠÍŘENÍ • Většina lokalit s hlubokomořskými vývěry spadá do vulkanicky aktivních oblastí
„Hydrotermální vývěry“ vs. „Chladné vývěry“ (černý a bílý kuřák)
S. Beaulieu; K. Joyce; S. A. Soule; Whoi (2010)
CHEMOSYNTETICKÉ BAKTERIE
CHEMOAUTOTROFNÍ ZDROJ ŽIVIN
Absenci světla, obrovský tlak teplota mezi 0‐100 °C Vysoká biodiversita (cá 300 druhů) a vysoká biomasa Bezobratlí (červi, měkkýši, korýši) i obratlovci (ryby) Důležitou makroskopickou skupinou jsou přisedlí kroužkovci Absence úst a trávicí soustavy soužití s bakteriemi (podobný princip jako koráli)
https://www.youtube.com/watch?v=BLOUFrncG7E&list=PLnah‐hqu5MaRZbcNLPmyBmERGxBESbu Riftie hlubnná (Riftia pachyptila) (zdroj: cms.daegu.ac.kr)
3
24.3.2016
PROBLEMATIKA VÁPNÍKU • CCD – karbonátová kompenzační hloubka • Zvýšené obsahy CO2 v hlubokých chladnějších vodách způsobují rychlejší rozpouštění vápence (CaCO3) • CCD se nachází zpravidla v hloubkách 4‐5 km pod hladinou moře
VZNÁŠIVOST ‐ VZTLAK • Většina hlubinných ryb s plynovým měchýřem patří do skupiny physoclistous – obtížná regulace plynu. • Plynový měchýř byl nalezen i u ryb žijících v hloubkách pod 7000 m. • Větší zastoupení tkání s nízkou hustotou • Plynový měchýř částečně vyplněn tuky
Problematické pro organismy s vnitřní kostrou založenou na uhličitanu vápenatém
NEDOSTATEK POTRAVY – „RYBAŘENÍ“
NEDOSTATEK POTRAVY – „RYBAŘENÍ“
Melanocetus johnsoni
Himantolophus groenlandicus
esca illicium
A
Cryptopsaras couesi
NEDOSTATEK POTRAVY ‐ ZUBY
Další ukázka online: https://www.youtube.com/watch?v=VqPMP9X‐89o
NEDOSTATEK POTRAVY ‐ ZUBY
• Viper fish ‐ Chauliodus macouni
Zubatice (Anoplogaster) „fangtooth“
4
24.3.2016
NEDOSTATEK POTRAVY‐ Gulper eels
NEDOSTATEK POTRAVY ‐ ZUBY
Až 10 násobné roztažení čelistí – spolkne kořist větší než je on sám
Saccopharynx lavenbergi
• Eurypharynx pelecanoides, "umbrellamouth gulper„ https://www.youtube.com/watch?v=tInHUbz3B_Y
NEDOSTATEK PARTNERŮ
SEXUÁLNÍ DIMORFIZMUS & SEXUÁLNÍ „PARAZITIZMUMS“
• Reproduknčí strategie – extrémní přizpůsobení v extrémních podmínkách • Světelné orgány – komunikace ve tmě na větší vzdálenost • Samci: • Akustické orgány – zvuk lákající samice • Rozvinuté čichové orgány • Posílené červené svalstvo ‐ vytrvalé plavání • Větší zásoby tuku (hledání partnerky) • Samice: • Často výrazně větší než samci
SEXUÁLNÍ DIMORFIZMUS & SEXUÁLNÍ „PARAZITIZMUMS“
Haplophryne mollis
Drobný sameček trvale přichycený k samici
HLOUBKOVÍ REKORDMANI • 8370 m ‐ Abyssobrotula galatheae (family Ophidiidae)
• Dosud nejhlouběji objevenou rybou byl exemplář rodu Abyssobrotula galatheae, který byl v roce 1970 vyloven z Portorického příkopu z hloubky přes osm kilometrů.
5
24.3.2016
HLOUBKOVÍ REKORDMANI
Pseudoliparis amblystomopsis 7700m
• Ryby byly natočeny v Tichém oceánu východně od japonských ostrovů. • Pseudoliparis amblystomopsis
BIOLUMINSCENCE
BIOLUMINISCENCE
Nezávisle se vyvinula u mnoha skupin mořských organismů Plankton, měkkýši, ostnokožci, korýši, obratlovci,…
Edith Widder: The weird, wonderful world of bioluminescence https://www.ted.com/talks/edith_widder_the_weird_and_wond erful_world_of_bioluminescence?language=en
KONVERGENTÍ ADAPTACE „axiom evoluční biologie“
MEDITERRANEAN DEEP SEA
Extrémní selekční tlak způsobuje konvergenci znaků u nepříbuzných organizmů
• 27% of Mediteránské mořské fauny jsou endemité!!
VZNÁŠIVOST ‐ VZTLAK •
horizontální migrace – udržují hloubku
•
vertikální migratce – mění hloubku
• Obtížná migrace hlubinných druhů díky „mělkému“ prahu v Gibraltarské úžině 300‐1000 m
SVĚTELNÉ PODMÍNKY •
Invisibility – prey * predator
•
Visibility ‐ male * female
•
Eyes
• Stálé podmínky prostředí a nedávný původ hlubinné fauny Střed moře zřejmě způsobuje nižší druhovou diverzitu – Messinská salinitní krize (před 6 mil. let)
NEDOSTATEK POTRAVY •
Low‐cost metabolism
•
Extreme mouth
•
Extreme teeth
•
Lures from dorsal fin ray
NEDOSTATEK PARTNERŮ •
Sexuální dimorfizmus + sexuální parazitizmus
Bathysaurus molis
6
24.3.2016
STŘEDOZEMNÍ MOŘE Částečně uzavřené hlubokomořské pánve – dvě části • Oriental – 5000 m • Occidental – 3000 m
GIBRALTARSKÁ ÚŽINA • Limitující prvek pro migrující hlubokomořskou faunu
OTÁZKY K TÉTO LEKCI HLUBINNÉ DRUHY STŘEDOZEM. MOŘE
Alepocephalidae Alepocephalus sp.
Macrouridae coelorinchus sp.
Gadidae Antonogadus sp.
• Základní abiotické podmínky daného prostředí • Anatomické a fyziologické adaptace na toto prostředí • Světové rozšíření biotopu a jeho ekologický význam • Typické druhy organismů a jejich vazba/přizpůsobení na daný biotop
Moridae Lepidion sp.
7
