Embed Size (px)
Citation preview
DISTRIBUCIJA ORGANIZAMA: OKOLIŠI
Ili Kako ekološki uvjeti utječu na distribuciju organizama?
1
ABIOTIČKI/BIOTIČKI FAKTORI
Biotički- Živi
Abiotički- Ne živi, Okolišni
2
Ekološki faktori
Međudjelovanje ABIOTIČKIH i BIOTIČKIH faktora utječe na distribuciju organizama.
BIOTIČKI + BIOTIČKI FAKTORI=
EKOLOŠKI FAKTORI
3
Graničnim faktori su oni bez kojih nema organizama.
4
Definicija: Ekološki faktori
Ekološki maksimum – najveći intenzitet nekog faktora kojeg organizam može podnijeti
Ekološki minimum – najmanji intenzitet nekog faktora koji mora postojati da bi organizam živio
Ekološki optimum – najpovoljnija vrijednost nekog faktora za neki organizam ili proces
Ekološka valencija – razlika između donje i gornje granice nekog faktora 5
TOLERANCIJA VRSTE
Ovisno pravilo: tolerancija prema jednom ili više abitičkih i/ili biotičkih faktora određuje postojanje, brojnost i rasprostranjene vrsta.
6
Morski okoliši: Abiotički faktori
Morski okoliši su definirani s brojnim karakteristikama:
Svjetlo Kisik Temperatura Nutrijenti Salinitet Podloga: energija Dubina
7
SVJETLO i FOTIČKA ZONA Osnovni izvor energije za primarne
proizvođače
Autotrofni: Heterotrofni organizmi
Fotička (Eufotička): Afotička zona
8
Površina mora – dubokomorsko dno
9
10
11
12
Paleoekologija i svjetlo: Vertikalna zonacija fitoplanktona
obzirom na smanjenje količine svijetla ne ostavlja neposredni fosilni trag.
Bentičke alge Fotička zona
Mikritizacija plitkomorki okoliš
13
Kisik
Koliko kisika trebaju organizmi (eukarioti i neki prokarioti) za disanje ovisi o veličini i njihovim aktivnosti.
GRANIČNI faktor: < 2 ml/l
U morima koncentracija kisika:
0 – 8 ml/l (uglavnom 1 – 6 ml/l)
14
Kisik
Zona osiromašenja kisika (Oxygen minimum zone – OMZ)
15
Kisik
Količina otopljenog kisika u okolišu (Tyson & Pearson, 1991):
Oksični okoliš: više od 2 ml/l
Dizoksični okoliš: 0,2 – 2 ml/l
Suboksični okoliš: 0,0 – 0,2 ml/l
Anoksiči okoliš
16
Kisik
Biofacijesi (Tyson & Pearson, 1991; Savrda & Bottjer, 1991):
Aerobni: > 1 ml/l
Dizaerobni: 0,1 – 1 ml/l
Anaerobni: < 0,1 ml/l
17
Kako prepoznati okoliš u kojem nema dovoljno otopljenog kisika?
Bioraznolikost se smanjuje u okolišima u kojima je manjak kisika (osobito BENTOS)
Plitka ukopavanja
Vrste prilagođuju vrijeme razmnožavanja sezonskim fluktuacijama
Jedinke su manje. Zašto?
18
Neke su podloge sklonije tome? Koje i zašto?
Ozračivanje sedimenta
19
Uvjeti za izvrsnu fosilizaciju
Anoksija
Velika količina organske tvari
Niska energija
Brzo zatrpavanje
Loše: kompresija
20
TEMPERATURA Organizmi: POIKILOTERMNI
HOMEOTERMNI
Temperatura utječe na:
1. Bioraznolikost
2. Brojnost jedinki u zajednici
3. Brojnost jedinki jedne vrste (dominacija)
4. Starost jedinki u zajednici
21
Geografska širina
ili horizontalna
promjena
Temperature
22
Termoklina (stalna ili sezonska) = vertikalna promjena temperature
23
Ekvator Blizina polova
24
Paleotemperature
Vjerodostojni geološki dokazi (PROKSIJI)
a) zastupljenost fosila
b) GEOKEMIJSKI SASTAV SEDIMENTA
c) geokemijski sastav skeleta
Rekonstrukcija distribucije temperature oceana
Koji su procesi doveli do takve distribucije
25
Metode
Analiza fosilnih zajednica:
a) Opisna
b)Transfer funkcije
c) Tehnika modernih analoga (MAT)
Kisikovi izotopi
Mg/Ca (foraminifere) ili Sr/Ca (koralji)
Alkenoni
26
Paleoekologija i temperatura: Morski prostori Taksonomski uniformitarizam: temperaturno
osjetljivi organizmi i njihovi fosilni srodnici: KZski
27
Koralji i velike bentičke foraminifere
Brzina rasta: razlika u veličini jedinki iste vrste, građi skeleta (tzv. Bergmannovo pravilo: veće
životinje nalazimo u hladnijim Područjima MORFOLOGIJA makrofosila Allenovo pravilo: manji omjer površine/volumena= hladnije
24/8
28/8
28
Paleoekologija i temperatura: Kopno
Ostaci nekih kopnenih životinja:
Naslage ugljena
Ostaci listova: oblik i nervatura
29
Transfer funkcije i MAT
Sastav zajednica planktonskih foraminifera se mijenja promjenom temperature.
Odnos između zajednica planktonskih foraminifera i fizikalnih osobina ne mijenja se kroz povijest.
Možemo povezati sastav recentne zajednice s temperaturom, tako da fosilna nam zajednica oslikava paleotemperaturu.
Trebamo:
a) Sastav zajednica sa što više recentnih lokacija
b) Podatke o temperaturama površinskih voda s tih lokacija
c) Kvantitativnu analizu fosilnih zajednica
30
Distribucija
zajednica planktonskih
foramnifera u Atlantskom
oceanu
31
Metoda modernih analoga - MAT
Mjeri razliku u sastavu fosilne zajednice prema sastavu moderne, i za svaku fosilnu zajednicu prepoznaje najbolje analoge. Površinska se temperatura izračunava pomoću koeficijenta različitosti koji predstavlja prosječni stupanj sličnosti između uzorka i analoga.
32
Rezervoar sadrži 18O i 16O atome
18O
16O
18O
16O
Uklonimo li 18O i 16O atome u različitim omjerima u odnosu na original
18O
16O
To mijenja omjer 18O i 16O u originalnom rezervoaru
Ovaj proces ovisi o TEMPERATURI.
Promijenimo li temperaturu, eliminirat ćemo različite omjere izotopa iz originalnog rezervoara.
Biologija (foraminifere)
Originalna morska voda
Modificirana morska voda
34
Kisikovi izotopi su mjere za paleotemperature
Dva su stabilna kisikova izotopa koristimo za procjene paleotemperature:
16O (nekih 99,8% ukupne količine kisika), 18O (ostatak).
Druge kisikove izotope ne koristimo u tu svrhu.
“Normalni” omjer 18O/16O je 1/400, stoga promjene omjera množimo s 1000, kako bi vrijednosti bili cijeli brojevi.
Uvijek definiramo omjer kao d18O omjer… [teški izotop/laki izotop]
Kod (18O/16O)SMOW to je uzorak oceanske površinske vode gdje je d18O = 0.
35
Omjer izotopa 16O i 18O koristi se kao “mjera” za izračunavanje paleotemperatura u dvije sredine:
1. Kisik iz kalcita ljuštura foraminifera koje su živjele u morima (oceanima)
2. Kisik iz jezgara izvučenih iz leda Artika i Antartika.
U slučaju ljuštura u sedimentu, omjer 16O i 18O u karbonatima bilježi omjer u morskoj vodi,
Promijenjen je temperaturom morske vode (frakcioniranje izotopa 18O i 16O).
Omjer 16O i 18O u moru ovisi i o volumenu leda koji je na Zemlji.
36
TEMPERATURNO frakcioniranje izotopa 18O i 16O
Planktonske foraminifere žive u površinskih 100 m oceana. Danas, površinska voda ima d18O blizu 0.
Biološko frakcioniranje kisikovih izotopa (organizmi akumuliraju više “laganih” izotopa) zbiva se metabolizmom.
ALI količina frakcioniranja OVISI O TEMPERATURI.
I laboratorijski podaci i promatranja na terenu ukazuju kako je temperaturna ovisnost biološkog frakcioniranja
1 0/00 d18O manja za svakih 4,2°C porasta temperature mora
ili… 18O postaje manje zastupljen u kućicama foraminifera prema 16O – kad temperatura raste.
37
Formiranje ledenih kapa mijenja omjer d18O u moru!
Primjer: Tropska planktonska foraminifera koja živi u vodi čija je temperatura oko 21°C ima d18O nekih -1 0/00 (nižu od vrijednosti mora). Bentička foraminifera koja živi na dnu (duboko na dnu) gdje je temperatura nekih 2°C ima vrijednost d18O nekih +5 0/00 (višu nego more). Tko ima više 18O? Hladni okoliš-bentička foraminifera i njen omjer d18O bit će pozitivniji Paleoklimatolog određuje razliku između temperature mora na površini i na dnu (na istom mjestu) koristeći jezgru - s bentičkim i planktonskim foraminiferama raspršenim u sedimentu!
38
Ako je temperaturna ovisnost evaporacije/precipitacije jedini proces koji djeluje, morska voda u VISIKIM GEOGRAFSKIM ŠIRINAMA imat će visoku vrijednost d18O (oko +5 0/00). Frakcioniranje je veće na nižim temperaturama!
Ali na polovima to ne vrijedi. KIŠA i donos iz rijeka/leda pridonosi da morska voda u polarnim područjima ima d18Ovrijednost jednaku 0, kao u tropima!
39
Temperaturna je ovisnost kao mjera za d18O je
T = 16,9 – 4,2 (d18Oc – d18Ow)
T je temperatura u °C,
d18Oc je d18O izmjeren iz kalcita ljušture, i
d18Ow je d18O vrijednost za morsku vodu gdje se ljuštura stvarala.
Alternativna formula je:
Dd18Oc = Dd18Ow – 0,23 DT gdje D znači ‘promjena’.
I tako možemo odrediti temperaturu morske vode kad je foraminifera živjela.
40
Mg/Ca i alkenoni
Zamjena Ca++ s Mg++ (ili s Cd++, Ba++, Sr++) povezana je s termo dinamičkim procesima, količina Mg eksponencijalno raste u rasponu temperatura od 0 do 300C
Problem: Otapanje (više Mg i veće otapanje CaCO3) i intra- i interspecijeske varijacije
10-20% lipida stanične opne kokolitoforida su alkenoni. Produkcija alkeonona raste linearno s porastom temperature
42
NUTRIJENTI Organska (masti…) ili anorganska tvar
neophodna za rast organizama.
Dušik i fosfor, manje željezo i silicij
Teza: Brojnost organizama ovisi o količini raspoloživih nutrijenata!
43
Gdje je najveća koncentracija nutrijenta?
U fotičkoj zoni
A što je sa dubokomorskim prostorima?
Blizina obale
Up-welling mjesta
44
Okoliši
Oligotofični
Eutrofični
Mezotrofični
45
Nutrijentima siromašne vode Tihog oceana Pokušajmo objasniti disribuciju koncentracije
pigmenta i temperature uzduž obale Kalifornije
46
Ciklus dušika
Višestanični organizmi ne mogu koristiti atmosferski dušik (N2)
Fiksacija dušika
Nitrifikacija
Amonifikacija
Denitrifikacija
47
Ciklus dušika
AMONIJAK nitrit NITRAT
48
Ribe izbacuju neprobavljenu
hranu.
NH3 nastaje iz raspadnutih
organskih otpadaka, a bakterije
Nitosomonas pretvaraju NH3 u NITRIT (NO2)
Nitrobacter pretvara nitrite u NITRATE (NO3)
Biljke koriste NITRATE za
gnojivo
Ribe konzumiraju
biljke
49
Ciklus fosfora
Izvori fosfora: Trošenje stijena, fertilizacija i onečišćenje
Koriste ga biljke i životinje
Truljenje
Kratkotrajni ciklus P
P u tlu
uginuće
Dugotrajni ciklus P
P je u vapnencima
P se ispire u ocean
vapnenac
50
EROZIJA, ORGANSKI OTPAD, RUDARENJE, UMJETNA GNOJIVA
IZLUČIVANJE, TRULJENJE
OTOPLJENI FOSFAT
SEDIMENT ALGE
ŽIVOTINJE
51
Paleoekologija i nutrijenti
Prepoznati mjesta upwelling-a: biogeni sedimenti bogati ostacima ili biomarkerima:
Kako? Važno!!! To su potencijalna mjesta za nastanak nafte i plina
52
Up-welling
53
Up-welling područja i naftna nalazišta
54
SALINITET Slatkovodni okoliš rasol
55
Promjene saliniteta osmoza
EURIHALNI
STENOHALNI
STENOHALNI
56
EURIHALNI i STENOHALNI organizmi
57
Jasna razlika saliniteta između
površinske vode
i dubokomorske.
HALOKLINA: vodeni
sloj gdje salinitet
naglo raste.
58
59
Salinitet utječe na gustoću vode, pa je važan za cirkulaciju.
90% morske vode je dubokomorska.Tu je salinitet konstantan zbog vremena zadržavanja soli (100 milijuna godina)
60
Paleoekologija i salinitet
Fosilne zajednice male bioraznolikosti
Fosilna zajednica bez stenohalilnih organizama
Fosilna zajednica s mnoštvom eurihalilnih organizama
61
Ostrakodi
62
Charophyta
63
Paleoekologija i salinitet
Foraminifere, Dinoflagelate C izotopi (model cirkulacije i tok C)
86Sr/87Sr Mg/Ca
18O/16O Fluor Alkenoni (produkti kokolitoforida)
64
Omjer ta dva izotopa iskazuje se prema standardu (PeeDeeBelemnite) kao
d13C = [(Ruzorak/Rstandard) -1] x 1000; gdje je R = (13C/12C).
Kako vrijednosti d13C rastu, količina težeg izotopa (13C) raste.
Biološka aktivnost favorizira frakcioniranje u korist 12C
12C obogaćenje
Visok 12C donos
Obogaćenje s 12C u biološkom rezervoaru, osiromašuje 12C u okolnoj vodi, i d13C omjer morske vode RASTE.
Dva stabilna izotopa ugljika: 12C i 13C.
65
Visok donos 12C biološki:
More osiromašuje s 12C,
Omjer morske vode s d13C postaje VISOK i POZITIVAN
12C obogaćenje
X
X
12C obogaćenje
Veliko otpuštanje 12C u more kroz metan (d13C = -60):
Morska voda je bogata s 12C i siromašnija s 13C,
d13C omjer je NIZAK i NEGATIVAN.
More
Sediment
66
PODLOGA
Sastav i veličini zrna: upućuju na struje i donos s kopna
67
Sitnozrnata podloga
Veličina (0,002mm do 0,06 mm)
Silt, mulj ili glina
Nakon dijageneze?
Prilikom transporta prvo se talože”teže” čestice, a kako more postaje dublje i mirnije tako slijedi taloženje sitnozrnatog materijala.
68
1. Pokretljivost podloge
utjecaj organizama – ubušivanja, učvršćivanje stranica jazbina
Kohezivnost: bakterije i mukus
2. Intersticijski prostor – prostor između zrna, pore
Utječu na tok vode
Difuziju elemenata
69
3. Organska tvar - postotak organske tvari - podloga za djelovanje bakterija
koje oksidiraju organsku tvar, za detritivore (muljojede)
4. Oksidacijsko-redukcijska granica
70
Epifauna
71
Epibionti
72
Infauna
73
Muljevita podloga: dubokomorsko dno ili priobalje
Priobalje:
Raznolikost = O
“Juhasti” mulj i meki
slabo vezani mulj 74
Intenzivna bioturbacija – peletima bogat meki sediment koji se lako prelazi u suspenziju
75
Zajednica na dubinama ispod valne baze
76
Pijesci
Veličina: 0,06 mm do 2 mm
Postoje sitnozrnata i grubozrnata varijanta
Brzo se taloži, na šelfu, blizu obale
Najveća raznolikost muljeviti pijesci, umjerena pjeskoviti muljevi
Nepovoljan za stanovanje. Kako to?
77
Pjeskovita podloga: plaže
Pokretljivost
78
Šljunak
Veličina: veći od 2 mm
Ne dolaze u dublje dijelove oceana (težina uzrokuje da se brzo odlože, i dalje kotrljaju ili “skakuću”
Organizmi: pričvršćeni za podlogu i njihovi Grabežljivci
79
Kamenita podloga
To su očvrsnuli karbonatne stijene u kojima se ubušuju organizmi ili pričvršćuju za podlogu.
80
Stjenovita: obale i greben, obrasli koraljima i mahovnjacima
81
Podloga: mobilnost, brzina nakupljanja i turbulencija
Pokretljivost sedimenta i turbulencija
vode su GRANIČNI faktori u priobalnim okolišima.
Pravila podloge:
veća turbulencija, grublje zrnata podloga je razvijena.
veća pokretljivost podloge, manja raznolikost zajednice
82
Tko su dobitnici/gubitnici ako...?
Muljevi male kohezivne povezanosti među česticama utječu na suspenzojede i neke muljojede!
Pijesci: brzo premještanje zrnaca, imaju malo organizama. Tko živi/je živio?
Brzo i duboko ubušavanje u sediment: prilagodba infaune.
83
Paleoekologija i podloga
Autohtoni fosili: morfologija i brojnost epifaune vs. brojnost infaune
Epifuna se dijeli na: epipelik, epilitik, epipsamik, epifitik i epizoan
84
Slučaj školjkaša
Plitka infauna: u sedimenti blizu površine, omjer dužina visina je 1:1; da bi se lakše ukopavali površina ljušture je glatka, ponekad imaju bodlje da onemoguće grabežljivce da ih “iskopaju”.
85
Duboka infauna Duboku u sedimentu; Ljušture dva puta su duže nego široke; pojavile su se prije 2 milijuna god. (evolucija dvostrukog sifona je dugo trajala); otvaranjem ljuštura i guranjem mišića prema dolje se ubušuju.
86
Epifauna
Za podlogu se drži bisus nitima koje ili dodiruju površinu sedimenta ili se nalaze uronjene u sediment.
Specifičan oblik?
87
Paleoekologija i podloga
Ihnofosili
88
Paleoekologija i podloga
Blizina kopna i način transporta s kopna:
Elementi u tragovima poput Fe i Ti
89
Kompezacijska dubina kalcita (CCD)
Ispod određene dubine, otapaju se kalcitni skeleti Dubina se zove LIZOKLINA Faktori koji utječu na otapanje kalcita su niska temperatura i
visoki tlak
Fotik
Lizoklina CCD
Silicijske ooze
Tonjenje ostataka Ooze Si i
CaCO3
FORAMINIFERE (CaCO3) DIJATOMEJE
90
91
HIDROSTATSKI TLAK
Progresivno raste s dubinom.
Prema stupnju podnošenja visokog tlaka razlikujemo stenobatne i euribatne organizme.
92
Morski okoliši: Abiotički faktori
Morski okoliši obilježeni su brojnim osobinama: Svjetlo Kisik Nutrijenti Temperatura Salinitet Podloga: energija Dubina
93
