KBE 343 Hydrobiologie pro terrestrické biology
JEN SCHEMATA, BEZ FOTO !
• Téma 3:
Voda jako biotop – mořské biotopy • • • • • • • •
Proč moře ? Děje v moři a nad mořem rozhodují o klimatu pevnin Produkční procesy v moři ovlivňují celou planetu Některé jevy v moři a kolem moře jsou lépe prozkoumány nebo vysvětleny než jevy ve vnitrozemských vodách Mořský biocyklus: 71 % povrchu Země objem 1 305 000 000 km3 obsahuje téměř 99 % vody, která není vázána v horninách odpar z moře 446 000 km3, z toho 9/10 se vrací zpět ve srážkách padajících na hladinu moře Světový oceán je spojitý: 3 až 7 oceánů navzájem propojených
Členění : • oceanické pásmo • kontinentální šelf (k. práh, k. lavice): pevninské desky „vyčnívají“ pod hladinu oceánu různě daleko (několik až stovky km) – vysoce produktivní mělčiny
1
• • •
kontinentální šelf : obvyklý pokles hloubky asi o 2m/km táhne se na desítky až stovky km od pobřeží, končí pevninským svahem = zlom do hlubin průměrná hloubka oceánu 3 800 m, maximální hloubka 11 034 m (příkopy) (pevnina: průměrná výška 700 m)
Vlastní pobřeží pevniny: • zkrápěná příbojová zona = supralitorál
• • • • • •
• • • • • •
vlastní eulitorál = zóna mezi hranicí přílivu a odlivu sublitorál = trvale zatopený šelf Speciální biotopy v moři Kromě širého oceánu existuje v mořském biocyklu řada dílčích speciálních biotopů Některé mají rozšíření nějak zeměpisně ohraničené – na určité oblasti moří Jiné jsou vymezeny geomorfologií Jednotlivé typy: skalnaté pobřežní útesy, pobřežní louky, písečné pláže, kelpové „lesy“, porosty mangrove, korálové útesy, podmořské sopečné vývěry Dmutí oceánu (tide) skládáním přitažlivých sil Slunce a Měsíce se zvedá a klesá hladina oceánů = příliv a odliv – rozdíl 0,3 (na moři) až 16 m periodicita dmutí je asi 12 ½ hodiny, denní zpoždění cca 50 minut skočné dmutí (příliv) – jednou za dva týdny se sčítá vliv Slunce a Měsíce hluché dmutí – naopak Pohyb vody v moři: vzniká působením větru na hladinu, rozdíly teplot v různých zeměpisných šířkách a oblastech, nerovnoměrným ohříváním vody, zemskou rotací, přítokem vody z pevniny, místní sopečnou činností a zemětřesením projevuje se jako: 1) mořské proudy 2) vlnění hladiny
Pohyb vody v moři: • podstatný podíl na příčinách pohybu vody v oceánu má nerovnoměrný podíl dvou oceánů, Atlantického a Pacifického, na velikosti pevninských povodí a návratu vody do oceánu = hydrologická bilance • Atlantik má sice obrovské povodí pevnin oproti Tichému a Indickému oceánu, ale : • odnosem odparu přes pevniny ztrácí 0,32 milionů m3.s-1 vody • ztráta se vyrovnává mořskými proudy
2
mapa : bilance odparu a srážek oceánů
• • •
Vlnění hladiny: tlakem větru na hladinu se částice vody zvedají a klesají nahoru a dolů – téměř nepostupují vpřed po větru, ale : jednotlivé částice opisují kruhové dráhy tvaru husté spirály = Langmuirovy spirály s osou kolmou na směr vln (osa vyznačena řádkami pěny) průměr L.s. (na moři) 15 - 30 m, každé dvě sousední spirály rotují opačně
Langmuirovy spirály : • tlak větru na hladinu působí zvedání částic vody nad rovinu hladiny a jejich následný pokles dolů • výsledkem je rotační pohyb částic vody po spirální dráze v podobě rovnoběžných válců po směru větru • Horní vrstva vody je tedy tvořena válci rotujících částic vody • osy válců jsou rovnoběžné navzájem a rovnoběžné se směrem větru • válce vody jen pomalu postupují ve směru osy válce (spirály) • tam kde okraje dvou sousedních válců klesají do hloubky, se na hladině hromadí lehké částice (jako pěna, apod.) 3
- tvoří se pruhy pěny po směru větru (konvergence)
- rozestup sousedních pruhů (konvergencí) je určen dvojnásobkem průměru dvou sousedních Langmuirových spirál
• •
na moři mají Langmuirovy spirály rozměr desítek metrů, ve velkých jezerech na podzim až 25 m, na rybnících v decimetrech na moři se projevuje i účinek sil geostrofických (Corioliho síly) : - na severní polokouli je spirála rotující po směru hodinových ručiček větší - na jižní polokouli opačně
4
Langmuirovy spirály: efekt na živočichy : • s tímto rozdílem mezi severními a jižními oceány souvisí i existence antimerických populací prudce toxického trubýše rodu Physalia : • (koloniální žahavec s částí stolonu přetvořenou na plovací měchýř nad hladinou, ve vodě jsou toxicky žahavá chapadla dlouhá několik metrů) • „plovací měchýř“ kolonie je asymetrický, a to obráceně u populací ze severní než u populací z jižní polokoule • obrázek : Physalia
• • •
Vlnění hladiny: výška vln do 12 m (max. až 28 m), délka (rozestup) vln 300 m, max. 1100 m vlny může vytvářet i vítr působící velmi daleko – „divoké moře za bezvětří“ - vlnění se šíří rychlostí 60 km/hod. u pobřeží se vlny „řadí“ podél břehu – interakce Langmuirových spirál se dnem litorálu
obrázky : vlny na širém moři, vlny na mělčinách
• • • •
Vlny vyvolané tektonickými jevy: podmořské zemětřesení nebo sopečný výbuch vyvolá pokles nebo vzestup dna následkem je vytvoření vysoké vlny (až 38m) tsunami, která se šíří oceánem (cca 800 až 1500 km/hod) a u pobřeží se silně zvyšuje a zalije pevninu až 3 km daleko při této vlně voda postupuje vpřed na počátku je nápadný odliv !!!
Mořské proudy • souhrou všech sil působících na vodu oceánu vzniká pohyb vodních mas v oceánu = mořské proudy • na severní polokouli ve směru hodin. ručiček, na jižní p. proti směru – ale dále formovány rozložením pevninských ker, polohou atmosférických cyklon a anticyklon a pravidelných větrů (pasáty) • podle teploty vodních mas se tvoří vrstvy – ty se pohybují různým směrem a různou rychlostí, ale ve vzájemné vazbě = globální systém termohalinní cirkulace • svým pohybem přenášejí teplo a zásadně ovlivňují klima kontinentů • podle svého původu obsahují a přemísťují živiny (nebo ne) obrázek : propojení mořských proudů světových oceánů proudy kolem Antarktidy = globální systém
5
Klimatické oscilace • dva velké systémy atmosférické cirkulace: ENSO a NAO • ENSO = El Nińo Southern Oscillation: v důsledku rozdílu atmos. tlaku nad Jižní Amerikou a Austrálií vane vítr Pacifikem od Ameriky k JV Asii, Indii, Africe a nese vláhu a srážky - také zvedá hladinu moře o 20 až 40 cm na návětrné straně u Asie a Australie Klimatické oscilace : ENSO • pravidelný chod těchto klimatických jevů popsal na základě dlouholetých dat britské koloniální správy v Indii (pro klidnou správu kolonie byly podstatné jevy jako stav počasí, sucho - neúroda - požáry - hladomor - revolty obyvatelstva) na počátku minulého století britský statistik a fyzik sir Gilbert Thomas Walker (1868-1958) : snažil se najít možnost předpovědí občasných výpadků monsunových dešťů a následných dob neúrody obrázky : Jižní Amerika a oceány, (družicový snímek Jižní Ameriky: pásemné pohoří při západním pobřeží - strmý pokles šelfu do hlubin, prostor pro Humboldtův proud ) • když je rozdíl tlaků mezi J.Am. a Asií velký, vane silný vítr k Asii, jako monzun přináší do indonesie, Indie a východní Afriky vláhu ¨ pole rodí, není hlad, u pobřeží Peru jsou bohatá loviště ryb • tato loviště u západního pobřeží Jižní Ameriky umožňuje stálý přísun studených vod bohatých živinami z Antarktidy = Humboldtův proud • tento stav trvá po většinu roku 6
• • • • •
normálně se přerušuje na několik týdnů kolem Vánoc teplá voda Pacifiku se „zhoupne“ zpět k západnímu pobřeží Jižní Ameriky živiny nejsou, potrava není, ryby zmizí do hlubin oceánu po pár týdnech se normální chod proudů a větrů obnoví jednou za 4 až 6 let se tento přechodný stav prodlouží na několik měsíců: = El Nińo - peruánský rybolov zkolabuje - v JV Asii sucho a požáry - v Indii hladomor, revolty, atd. - v záp. části USA kalamitní počasí
NAO (North Atlantic Oscillation) • systém Severoatlantické oscilace NAO později: zejména James W. Hurrell (USA) a kol. • pro Evropu je významnější NAO = Severoatlantická oscilace • obě oscilace spolu souvisejí přes systém atmosférické cirkulace • NAO je dána rozdílem atmosférického tlaku azorské tlakové výše a islandské tlakové níže • tento rozdíl rozhoduje o počasí nad Atlantikem a o jeho dosahu nad Evropu obrázky : Azorské ostrovy, ostrov Island, jezero Mývatn na Islandu, NAO (North Atlantic Oscillation):
7
• • •
vzhledem k pohyblivé poloze středů azorské tlakové výše a islandské tlakové níže se za index NAO bere konvenčně rozdíl atmosférických tlaků Lisabon – Reykjavík tabulky denních a měsíčních hodnot indexu pro jednotlivé roky lze nalézt na www.cpc.noaa.gov/data/teledoc/nao.shtml stručně též www.Ideo.columbia.edu/NAO/
NAO index od roku 1950 :
NAO (North Atlantic Oscillation) • podle rozdílu tlaků v období prosinec – březen zasahuje vliv teplého Golfského proudu dále nebo méně daleko do evropské pevniny - tím se posouvá rozhraní mezi vlhčím a teplotně méně kontrastním atlantským a sušším a teplotně kontrastním klimatem kontinentálním západovýchodně • zejména výrazný je efekt ve střední Evropě 8
NAO index : předpověď vývoje (7 dní)
9
NAO (North Atlantic Oscillation) : • podle rozdílu tlaků v období prosinec – březen zasahuje vliv teplého Golfského proudu dále nebo méně daleko do evropské pevniny • tím se posouvá rozhraní mezi vlhčím a teplotně méně kontrastním atlantským a sušším a teplotně kontrastním klimatem kontinentálním západovýchodně • zejména výrazný efekt ve střední Evropě :
10
Kolísání severoatlantické oscilace v letech 1864 až 1994 :
• •
• • • • •
Teplota v oceánu velká vodní masa – stabilní teplota, denní kolísání 0,2 – 0,3 °C podle zeměpisné šířky: - tropické pásmo – hladina 26 až 29 °C, teplotní stratifikace, u dna 2,5 °C - mírné pásmo – sezónní změna u hladiny o 6 °C, mělká moře až o 15 °C - polární moře – hladina i dno -1,8 °C Teplota v oceánu a vzestupné proudy : teplotní stratifikace v teplých mořích znemožňuje přísun (návrat) živin z hypolimnia a ze dna proto jsou v tropickém pásmu hluboká moře (dál od pobřeží) málo produktivní živiny mohou dodat pouze vzestupné proudy cirkulací vody z hlubin nebo studené proudy zasahující do tropického pásma a přinášející živiny z nestratifikovaných vod v mořích arktických a antarktických je teplotní rozdíl mezi hladinou a dnem nepatrný – není stratifikace, živiny se mohou dostávat vzestupnými proudy do eufotické zony : dostatek živin proto je v polárních mořích vysoká primární produkce, mnoho zooplanktonu a bohatství ryb i mořských ptáků a savců
11
•
Obsah rozpuštěných látek : hustota mořské vody: 1 litr váží 1,0248 kg umožňuje existenci živočichů o hmotnosti 100 t
osmotické poměry: pro mnoho organismů je to isotonické prostředí, ne pro ryby: ze sladkých vod
12
