75
1 Ekologija planktona Dr. sc. Nenad Jasprica Fitoplankton

Ekologija planktona

  • Upload
    lenhan

  • View
    244

  • Download
    6

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Ekologija planktona

1

Ekologija planktona

Dr. sc. Nenad Jasprica

Fitoplankton

Page 2: Ekologija planktona

2

Literatura

• Viličić, D., 2002. FitoplanktonJadranskog mora. Biologija itaksonomija. Školska knjiga,Zagreb. 240 pp.

• Viličić, D., 2002. Fitoplankton uekološkom sustavu mora. Školskaknjiga, Zagreb. 196 pp.

• Literatura iz Opće biologije

Page 3: Ekologija planktona

3

Page 4: Ekologija planktona

4

Page 5: Ekologija planktona

5

Page 6: Ekologija planktona

6

Alge u ekosustavima

A. Terrestrial (kopneni ekosustavi) – u tlu (Chlorococcales, Chlorophyta)B. Vodeni ekosustavi- Benthos- Lithophilic- Endolithic- Epipelic- Periphyton- Epiphytic- Endophytic- Epizoic- Endozoic- Plankton (grč. planktos – koji tumara) – “sinking”- tonjenje,

“grazing” – predacija.

Page 7: Ekologija planktona

7

Ekologija planktona

Page 8: Ekologija planktona

8

Ekologija planktonaEkologija je biološka disciplina koja izučava uzajamne odnose između organizama i

njihovog okoliša. Ekologija je znanost o brojnosti, raspodjeli i međusobnimodnosima organizama, ili skupina organizama, u njihovom okolišu.

Plankton – životni oblik u moru, jezerima, i u drugim kopnenim stajačica (limnoplankton),te u velikim rijekama (potamoplankton), odakle dospijeva u ušća, a sastoji se od

1) fitoplankton - fotosintetski – autotrofni i miksotrofni organizami2) zooplankton, heterotrofi3) bakterioplankton, heterotrofi

Plankton s obzirom na trajanje planktonskog života: 1) holoplankton, europlankton ilipravi plankton ; 2) meroplankton (šest podtipova; trajne spore dijatomeja u bentalu).

Plankton prema staništu 1) Neritički, 2) Oceanski – u dvije cjeline (provincije) – 1)neritička provincija - vodeni stupac iznad kontinentalne podine ili šelfa (diomorskog dna koji se postupno spušta od obale pa do dubine od oko 200 m) - to suujedno OBALNE VODE; 2) oceanska provincija – dijelovi morskog dna koji sepružaju od dubine od oko 200 m pa do najvećih dubina- OTVORENE VODE!

Page 9: Ekologija planktona

9

Water column - Vodeni stupac

Eufotički sloj, afotička zona, kompenzacijska dubina (1% površ. svjetl.;KT=Secchi depth (m) x 2,5), “samozasjenjenje”

Page 10: Ekologija planktona

10

Fitoplankton

Page 11: Ekologija planktona

11

FitoplanktonFitoplankton – se sastoji od jednostaničnih alga, alga čije su stanice povezane u kolonije , teod jednostaničnih i višestaničnih cijanobakterija (ex. modrozelenih alga).

Lebdenje kao način života omogućuju: 1) prisutnost hranjivih tvari i plinova u slobodnoj vodi2) njezina gustoća (elastičnost)

Prilagodbe za lebdenje:1) smanjenje specifične težine tijela (redukcija težih dijelova skeleta, voda, sluz, ulja, masti,plinovi)2) povećanje otpora tonjenju (povećanje tjelesne površine smanjenjem apsolutne veličine –relativna površina tijela raste s kvadratom opadanja njegovog volumena -; prisutnost različitihtjelesnih nastavaka)3) aktivno gibanje.

Taksonomija –Carstvo Protista (jednostanični, autotrofni i heterotrofni eukarioti).Fitoplankton čine vegetativne, a također spolne i nespolne rasplodne stanice planktonskih i

bentoskih alga.

Page 12: Ekologija planktona

12

TAKSONOMSKA PODJELA �IVOGA SVIJETA(Whittaker, 1969; Margulius & Schwartz, 1999)

A. Nadcarstvo PROCARYONTA (PROCARYOTA)

1) Monera (prokarioti, jednostanicni ili višestanicni, heterotrofi ili autotrofi –arhebakterije, prave bakterije, cijanobakterije (ex. modrozelene alge, proklorofita)

B. Nadcarstvo EUCARYONTA (EUCARYOTA)

2) Protoctista – protoktista (eukarioti, jednostanicni, kolonijalni ili višestanicni;autotrofni, miksotrofni ili heterotrofno organizmi cije tijelo ne izgraduje tkiva, alge)

3) Mycota (Funghi) – jednostanicni i višestanicni; heterotrofni organizmi, cije tijelone izgraduju tkiva, od protoktista se razlikuju po kem. sastavu st. stijenke, rezervnimtvarima itd.) + Lichenes (lišajevi, simbioza alga i gljiva)

4) Plantae (biljke) – višestanicni, autotrofni organizmi cije tijelo izgraduju tkiva(Bryophyta - Pteridophyta - Magnoliophyta)

5) Animalia (�ivotinje) - višestanicni, heterotrofni organizmi cije tijelo izgradujutkiva.

Page 13: Ekologija planktona

13

Dendroid habit

Page 14: Ekologija planktona

14

Fitoplankton!Fitoplankton je oblik �ivota mikroskopske velicine (0.6-200µm)

! 4.500 vrsta (svojti) u svjetskim oceanima, cca. 1.100 svojti(25%) u Jadranu, na istočnoj obali 888 svojti (Viličić & al. 2001).

!U morima i oceanima proizvodi oko 80% godišnje proizvodnjekisika na Zemlji. Fotosinteza _

12H2O + 6CO2 + sun.svj. ! C6H12O6 (glukoza) + 6O2 + 6H2O

! Potrošac je polovice atmosferskog ugljicnog dioksida, pa imaglavnu ulogu u kontroli koncentracije ugljicnog dioksida uatmosferi.

Page 15: Ekologija planktona

15

Page 16: Ekologija planktona

16

Glavne skupine fitoplanktonaMorskiMorski mikrofitoplanktonmikrofitoplankton - - malimali brojbroj taksonomskihtaksonomskih skupinaskupina, , alialije je raznolikraznolik rodovimarodovima i i vrstamavrstama

Dijatomeje i dinoflagelati su najbrojnije svojte fitoplanktona uJadranskom moru.

Alge kremenjašice=dijatomeje (=Bacillariophyta)Alge kremenjašice=dijatomeje (=Bacillariophyta)

Group The NeretvaRiver Estuary

The OmblaRiver Estuary

CHRYSOPHYCEAE 3 (2.0) 1 (1.8)PRYMNESIOPHYCEAE 8 (5.5 ) 4 (7.1)CYANOPHYCEAE 1 (0.7) -EUGLENOPHYCEAE 1 (0.7) 1 (1.8)BACILLARIOPHYCEAE 74 (50.7) 20 (35.7)DINOPHYTA 58 (39.7 ) 29 (51.8)CHLOROPHYCEAE 1 (0.7) 1 (1.8)Total 146 (100) 56 (100)

Tablica 1. Broj vrsta fitoplanktona i njihov udio (%) u ukupnom broju vrsta alga.

Page 17: Ekologija planktona

17

Alge kremenjašice=dijatomeje (=Bacillariophyta)

Page 18: Ekologija planktona

18

!Si ljušturice, sastavljene od 2 dijela (epiteka, hipoteka)!citoplazma sadrži velike vakuole!pigmenti: Chl a i c, beta karoten, fukoksantin i dr.!proizvodi asimilacije: leukozin i ulje; nikada škrob.!neke su pokretne, plazmatsko tijelo izbacuju krozpukotine (rafe)!pojedinačno, u lancima!razmnožavanje: vegetativno i spolno!12000 vrsta, hladnija mora

Page 19: Ekologija planktona

19

Dinoflagelati (=Dinophyta)

Page 20: Ekologija planktona

20

! jednostanični bičaši s dva biča nejednake dužine (prilagodba na pelagički način života)! celulozni oklop (theca), ima i neoklopljenih oblika! tijelo okružuje vanjska membrana, a ispod nje su membranski mjehurići! pigmenti: Chl a, b, beta karoten, peridinin, diadinoksantin, fukoksantin! rezervna tvar: škrob, ulja, masti – nagomilavaju se u vakuolama (pelagički način života)! lebdenje olakšavaju razni tjelesni nastavci (šuplji rogovi, krilca s funkcijom jedra i dr.)! razmnožavanje: binarna dioba i spolno razmnožavanje gametama koje završava stadijem ciste! ishrana: autotrofno, heterotrofno, miksotrofno (bezbojni plastidi)! plankton, bentos! sposobnost bioluminiscencije (svjetlucanja za vrijeme toplijih mjeseci) kao rezultat oksidativnih procesa (Gonyaulax, Noctiluca)! endo- i ektoparaziti! 1200 vrsta! toplija mora, cvjetanje mora, “red-tide” (-crvene plime)

Page 21: Ekologija planktona

21

Nove vrste(nove metode, sustavnija istraživanja)

! Jasprica & Hafner, 2004! Jasprica & al., 2005! 126 novih vrsta fitoplanktona

u Hrvatskoj (Hafner, 2003 )

N.J.

Slika 3. Erythropsidinium agile agg. - nova vrstadinoflagelata u Jadranskom moru (j. Vlaška, 31.1.2000.,dubina 5 m, dužina stanice je 153 µm; snimio dr. N.Jasprica)

Slika 4. Oxyphysis oxytoxoides je nova vrsta dinoflagelata uJadranskom moru (j. Vlaška, 26.8.1999., dubina 3-6 m;dužina stanice 55 µm; crtež dr. N. Jasprica).

Sl. 3.

Sl. 4.

Page 22: Ekologija planktona

22

Nove vrste(antropogeno)

" Unos morskihorganizama:

a) Sueski kanal (1869)

b) Balastne vode(ekscistiranje)

c) ostali načini (Caulerpa)

" JANAF-“DružbAdria”

Page 23: Ekologija planktona

23

Kokolitoforidi

Page 24: Ekologija planktona

24

Kokolitoforidi

! jednostanični flagelati s 2 biča, malih dimenzija 5-30 mikrometra! vapnenasti oklop, kokoliti izgrađeni od CaCO3, smješteni u sloju sluzi koja okružuje

plazmatsku membranu stanice.! žive pojedinačno i u kolonijama! morski organizmi, žive slobodno, ali mali broj vrsta kao epifiti na drugim planktonskim

organizmima! uglavnom subpolarne regije, masovne cvatnje u područjima siromašnim nutrijentima! “Blooms” - sjeverna obala Australije, vode oko Islanda, Beringovo more (iznenađenje jer je

B.m. bogato nutrijentima).! 300 vrsta! pigmenti: Chl a, c , alfa- i beta-karoten, i dr.! rezervna tvar: zrnca leukozina i kapljice ulja! razmnožavanje: vegetativno tj. dijeljenjem stanice po dužini! autotrofi i heterotrofi (u Atlantiku na dubini 4000 m).

Page 25: Ekologija planktona

25“Blooms” kokolitofoirda u Keltskom moru.

Page 26: Ekologija planktona

26

!Silikoflagelati

- silicijski skelet, - 1 bič, - sjeverna mora, - u Jadranu najčešće zimi.

“Mikroflagelati” = goli flagelati, ne prelaze veličinu 20 mikrometra, s jednim ili više bičeva, neoklopljeni,mobilni, autotrofni ili heterotrofni, različite taksnomske kategorije (Crypotophyceae, Chrysophyceae,

Chlorophyceae, Euglenophyceae i dr.), eurihalini organizmi česti u obalnim vodama, estuarijima,lukama, solanama, slanim lokvicama na obalnim stijenama (“rock pools”).

Page 27: Ekologija planktona

27

Stanična struktura alga- građa prokariotske stanice

Page 28: Ekologija planktona

28

ProchlorophytaProchlorophyta

• fotosintetički prokarioti• klorofil b, pigmenti uz tilakoide,

ali ne u zrncima (fikobilisomima)kao u cyano.

• Tilakoidi u lamelama (paralelnenakupine po dva i više)

• DNK difuzno raspoređena postanici

• U stanici se nalaze karboksisomi(poliedrična tjelašca s enzimimaza fotosintezu) i plinske vakuole.

• 0,5-1,6 (izdužene st. -10 µm).• 104-105 stanica mL-1 u moru.• Prochloron, Prochlorothrix,

Prochlorococcus

Page 29: Ekologija planktona

29

Prochlorophyta - brojanjeProchlorophyta - brojanje

• Flow cytometer

Page 30: Ekologija planktona

30

Uzorkovanje i metodeistraživanja fitoplanktona

"Mrežni uzorci (20 µm i 53 µm, kvalitativni sastav)

"Uzorci za brojanje (5 L Niskin crpac, Utermöhl 1958)

"Koncentracija klorofila a (biomasa)

"Primarna proizvodnja (14C)

Page 31: Ekologija planktona

31

Uzorkovanje i određivanje količine fitoplanktonau moru

Konzerviranje (formaldehid – bolji za stanice >10 µm , J u KJ=lugol –bolji za stanicemanje od 10 µm) drugi konzervansi – glutaraldehid....

Količina fitoplanktona u moru:

1) Abundancija (=gustoća populacija, broj stanica po jedinici volumena mora (L, mL)2) Biomasa (na više načina)

Page 32: Ekologija planktona

32

Uzorkovanje i određivanje količine fitoplanktonau moru

• Količina fitoplanktona u moru:Abundancija (=gustoća populacija, broj stanica po jedinici volumena mora (L, mL)Biomasa

Page 33: Ekologija planktona

33

Estuarine environment - estuariji

• euri -thermic, -haline• steno -thermic, -haline• interstitial water

Page 34: Ekologija planktona

34

100

1000

10000

100000

1000000

10000000

The Neretva River Estuary The Ombla River Estuary

cells

L-1

Microphytoplankton

Diatoms

0

20

40

60

80

100

Rel

ativ

e co

ntri

butio

n (%

)

A M J J A S O N D J F M A1999 2000

M o n t h s/ Y e a r s

N D J F M A M J J A S O N 1999 2000

A M J J A S O N D J F M A N D J F M A M J J A S O N

Others

CHRY

DINO

BACI

Sezonska raspodjela abundancije fitoplanktona

Page 35: Ekologija planktona

35

Uzorkovanje i određivanje količine fitoplanktonau moru

• Biomasa fitoplanktona se izražava:Koncentracijom klorofila aBiovolumenomKoncentracijom organskog ugljika (u jedinici volumena mora).

Page 36: Ekologija planktona

36

Page 37: Ekologija planktona

37

Koncentracija klorofila a

! Spektrofotometrijska metoda! Fluorometrijska metoda –

preciznija za otvoreno more! Filteri (stakleni, celulozni,

različite veličine pora,Whatman GF/F- 0.7 µm)

! Filtracija 0.5 – 1 L morske vode! Homogenizacija! Ekstrakcija u 90% acetonu! Centrifugiranje! Mjerenje apsorpcije-

fluorescencije klorofila! mg m-3 ili µg L-1

Page 38: Ekologija planktona

38

Biovolumen, količina organskog ugljika

! Abundancija je često nedostatnipokazatelj količine fitoplanktona zbogvelike promjenljivosti veličine stanica.Uz brojanje mjeri se veličina stanica.To omogućuje izračun biomasebiovolumenom.

! Aproksimacija oblika stanicegemetrijskom tijelu (kugla, valjak,kvadrat i dr.).

! Volumen populacije (u uzorku)! Volumen! Količina organskog ugljika! Količina organskog ugljika iz

koncentracije klorofila a pomoćufaktora konverzije (veća pogreška).

Page 39: Ekologija planktona

39

Brzina primarne proizvodnje

! Brzina primarne produkcije ili brzina fotosinteze određuje se mjerenjemradioaktivnosti izotopa ugljika 14C, koji se ugrađuje u glukozu tijekom fotosinetezeu jedinici vremena .

! Inkubacija može biti “in situ” (u moru) ili u laboratoriju na brodu u uvjetima stalnetemperature i svjetlosti - “in vitro”.

! “In situ” inkubacija min. 6 h, za danjeg svjetla od 9-15 h. Dubine uzorkovanja: u %površ. intenziteta svjetlosti – 95%, 75%, 50%, 25%, 10%, 3% i 1%.

! Brzina produkcije se može odrediti mjerenjem oslobađanja kisika za vrijemeinkubacije u svijetlim i tamnim bocama. Ne manja od 24 h u oligotrof. uvjetima “invitro”.

“In situ” metoda mjerenja primarne proizvodnjeugradnjom izotopa ugljika 14C

Page 40: Ekologija planktona

40

Brzina primarne proizvodnje

! Brzina primarne proizvodnje se izračunava:! za dan - mg C m-3 d-1

! izračun za cijeli vodeni stupac – mg C m-2 d-1

! dovoljan broj mjerenja – godišnja proizvodnja nekog područjag C m-3 y-1 ili g C m-2 y-1

Brzina primarne proizvodnje svjetskih mora

Klasifikacija svjetskih mora prema primarnoj proizvodnji :

I kategorija <100 mg C m-2 d-1

II kategorija 100-150 mg C m-2 d-1

III kategorija 150-250 mg C m-2 d-1

IV kategorija 250-500mg C m-2 d-1

V kategorija >500 mg C m-2 d-1

Page 41: Ekologija planktona

41

Page 42: Ekologija planktona

42

Page 43: Ekologija planktona

43

Primarna proizvodnja u Jadranu! relativno niska! četiri produktivne zone (Buljan 1964); 1) otvoreni srednji i južni Jadran (oko 3/4

njegove površine); 2) plitki sjeverni Jadran i dio zapadne obale ; 3) kanalski dioistočne obale; 4) zaljevi i lagune

Page 44: Ekologija planktona

44

Ishrana - nutrition

Page 45: Ekologija planktona

45

Rezervne tvari - storage products• A. High- molecular-weight compounds

1. Floridean starch - Rodophyta, similar to the amylopectin of higher plants,2. Myxophycean starch - Cyanophyta, similar structure to glycogen. It occurs as

granules (25-67 nm)3. Starch - Chlorophyta, is composed of amylose & amylopectin; Cryptophyta,

Dinophyta4. Laminarin - Phaeophyceae, oil-like liquid outside of the chloroplast,

commonly in a vesicle surrounding the pyrenoid.5. Chrysolaminarin (leucosin) - Chrysophyceae, Prymnesiophyta, diatoms6. Paramylon – ugljikohidrat sličan škrobu - Euglenophyta, Xanthophyceae,

Prymnesiophyta7. Fructosans - Chlorophyta

B. Low-molecular-weight compounds1. Sugars -Chlorophyta, Euglenophyta, Cyanophyta, Rodophyta (low)2. Glycosides - widely distributed in the Rodophyta.3. Polyols – ugljikohidrati, ali nisu šećeri - mannitol (Phaeophyceae); glycerol

(Dunalliela)

Page 46: Ekologija planktona

46

Ishrana - nutrition

• Heterotrophic algae may be! Phagocytotic (holozoic) - absorbing food particles whole into food

vesicles for digestion! Osmotrophic - absorbing nutrients in a soluble form through the

plasma membrane! Saprophytic - if algae live heterotrophically on dead material! Parasitic - if they live off a live host! Auxotrophic (flagellates) - requiring a small amount of an organic

compound, but not as energy source. These algae require a vitamin.! Mixotrophic (facultatively heterotrophic), capable of also using

organic compound supplied in the medium.• a) Jasprica, N., 2000. Heterotrofni dinoflagelat Noctiluca scintilans

(Macartney) Kofoid. Hrvatska vodoprivreda 92, 50-52.• b) Viličić, D., 1993. Planktonske alge - autotrofni, miksotrofni i

heterotrofni mikroorganizmi. Priroda 797, 36-38.

Page 47: Ekologija planktona

47

Marine environment

Page 48: Ekologija planktona

48

Marine environment

Page 49: Ekologija planktona

49

Water column - UVB

Jasprica & Carić, 1996. Ultraljubičasto zračenje i morski fitoplankton.Priroda 824, 26-28.

Page 50: Ekologija planktona

50

Toxic algae - Toksične (otrovne) alge

1. Production large populations in the aquat. environ.2. Production of toxins:

Cyanophyceae (cyanobacteria)a. Neurotoxinsb. Hepatotoxins

Dinophyceae (dinoflagellates)a. Diarrhetic shellfish poisoningb. Ciguatera fish poisoningc. Paralytic shellfish poisoning

Bacillariophyceae (diatoms)a. Amnesic shellfish poisoning

Unidentified toxins : Raphidophyceae (chloromonads) - Japan;Prymnesiophyceae (haptophytes) - Scandinavia & Israel;

Page 51: Ekologija planktona

51

Toxic algae - Toksične (otrovne) alge

Page 52: Ekologija planktona

52

Toxic algae - Toksične (otrovne) alge

1. Production large populations in the aquat. environ.Blooms, red-tide, “cvjetanje”, “cvatnje”

Page 53: Ekologija planktona

53

Toxic algae - Toksične (otrovne) alge

Page 54: Ekologija planktona

54

Faktori otrovnosti vrsta

• “genotipska”• “fenotipska” (potencijalna) otrovnost:• 1. kompleks ekoloških faktora

(temperatura, slanost, zasićenje kisikom,pH, koncentracija nutrijenata, teških kovinaitd.)

• 2. nagla promjena uvjeta sredine (ekološkistres)

• 3. ekscistiranje,• 4. balastne vode (unos egzotičnih vrsta)

Page 55: Ekologija planktona

55

Lanac otrovanjatoksičnim vrstama

Page 56: Ekologija planktona

56

Vrste otrovanja

# Paralitičko (PSP - Paralitic ShellfishPoisoning)

# Dijaretičko (DSP – DiarrheticShellfish Poisoning)

# Neurotoksično (NSP – NeurotoxicShellfish Poisoning)

# Amnezično (ASP – Amnesic ShellfishPoisoning)

Page 57: Ekologija planktona

57

PSP - Paralytic ShellfishPoisoning

• Alge: Alexandrium catenella, A. minutum,A. tamarense, Gymnodinium bahamense

• Toksini: Saksitoksini (saxitoxins)Simpotimi otrovanja

• a) blaži oblik: (nakon pola sata) utrnulostoko usana, glavobolja, omaglica, mučnina,povraćanje, proljev

• b) teški oblik: (2-24 h) mišićna paraliza,otežano disanje (moguća smrt zbogparalize respiratorne muskulature)

Page 58: Ekologija planktona

58

DSP - Diarrhetic ShellfishPoisoning

• Alge: Dinophysis acuta, D. fortii, D.novergica, Prorocentrum lima i dr.

• Toksin: okadaična (okadaic acid)Simptomi otrovanja

• a) blaži oblik: (30 min-12 h) proljevastestolice, mičnina, povraćanje, grčevi utrbuhu

• b) teški oblik: poradi kroničneizloženosti toksinu može potaknutinastanak tumora probavnog sustava.

Page 59: Ekologija planktona

59

NSP - Neurotoxic ShellfishPoisoning

• Alge: Gymnodinium breve, G. cf. breve• Toksini: brevetoksini (brevetoxins)

Simptomi otrovanja• a) blaži oblik: (3-6 h) tresavica, glavobolja,

proljevasta stolica, mišićna slabost, bolovi umišićima i zglobovima, mučnina, povraćanje

• b) teški oblik: parestezija, otežano disanje,dvoslike, teškoće u govoru i pri gutanju.

Page 60: Ekologija planktona

60

ASP – Amnesic ShellfishPoisoning

• Alge: Pseudo-nitzschia multiseries, P.pseudodelicatissima, P. australis i dr.

• Toksin: domoična kiselina (domoic acid)Simptomi otrovanja

• a) blaži oblik: (3-5 h) mučnina, povraćanje,proljevaste stolice, grčevi u trbuhu

• b) teški oblik: smanjen osjet za dubolu bol,omaglica, halucinacije, kratkotrajni gubitakpamćenja, epileptički grčevi

Page 61: Ekologija planktona

61

Zaključci

• “Cvatnje” fitoplanktona događaju se upodručjima pod utjecajem pojačanogdotoka nutrijenata i organskih tvari.

• U obalnom južnom jadranskom području surelativno rijetke.

• Prisutne su potencijalno otrovne vrste.• Mikroskopska analiza fitoplanktona i

monitoring fizikalno-kemijskih uvjetasredine su neophodni u uzgajalištimaškoljkaša i riba.

• Suradnja stručnjaka različitih profila(biologa, liječnika, biokemičara)

Page 62: Ekologija planktona

62

Literatura

• Jasprica et al., 2001. Toksične ilipotencijalno toksične vrstefitoplanktona u južnom Jadranu.Zbornik radova 1. Kongresapomorske, podvodne i hiperbaričnemedicine (ur. N. Petri et al.),Opatija, 18.-21.4.2001., 91-98.

Page 63: Ekologija planktona

63

Literatura

Page 64: Ekologija planktona

64Sukcesivni razvoj fitoplanktona i zooplanktona u moru.

Page 65: Ekologija planktona

65Odnos brzine primarne produkcije (P) i bioamse (B).

Page 66: Ekologija planktona

66Sezonske promjene ekoloških čimbenika i planktona u moru umjerenog pojasa.

Page 67: Ekologija planktona

67Mikrobni krug

Page 68: Ekologija planktona

68

Fitoplankton i ekološki čimbenici - svjetlost

! Potpovršinski maksimum klorofila (DCM; SCM): može se stvoriti na dubini većoj od kompenzacijske gdjeje intenzitet svjetlosti mali.

! U takvim uvjetima pikoplanktonske fotosintetske stanice imaju povećanu specifičnu koncentraciju klorofila(kromatska adaptacija).

! U toplim moraima između 50 i 150 m dubine, u Jadranu između 50 i 75 m (Jasprica, Carić, Viličić 2002).! Razlozi nastanka DCM: 1) tonjenje stanica 2) pokretljiivošću stanica tj. plivanjem na za njih odgovarajuću

dubinu 3) diferencijalnom predacijom 4) ubrzanim rastom populacije u sloju gdje su optimalnouravnotežene vrijedfnosti koncentracije nutrjenata i intenziteta svjetlosti.

! Nakupljanje pigmenata često je maksimalno uz donji rub površinskog, izmješanog sloja i neposredno iznadnitrakline.

Page 69: Ekologija planktona

69

Fitoplankton i ekološki čimbenici – morske struje! Najvažniji izvori energije koji pokreću vodene mase oceana (stvaranje struja) jesu: Sunčeva

radijacija, vjetrovi, rotacija Zemlje (Coriolisov učinak), te plima i oseka.! Primjer djelovanja vjetra i morskih struja na razvoj fitoplanktona jest pojava u istočnom

Tihom oceanu – El Niòo.

! Razvoj pojedinih skupina fitoplanktona ovisi o njihovoj toleranciji na turbulenciju.! zelene alge – cijanobakterije – dijatomeje – dinoflagelati.

Page 70: Ekologija planktona

70

Tolerancija alga prema pH

A. Acidophilic algae – acidofilne - vrste koje ili isključivo žive u kiselojsredini ili kisela sredina predstavlja optimalne uvjete za njihovrazvitak (pH 2.0, zelena alga Dunaliella acidophila).

Mehanizmi adaptacije na niski pH:• Površina stanice je barijera koja je ekstremno impermeabilna

(nepropusna) za protone (H+) tako da pH protoplazme održavaneutralnim;

• Plazmatska membrana ima veću koncentraciju zasićenihmasnih kiselina, što ima za posljedicu smanjenje propustljivosti.

• Akumulacija derivata glicerola u protoplazmi kako bi sepostigla otpornost prema osmotskom disbalansu prouzročenomviskoj koncentraciji H2SO4.

B. Alkaliphiles (Bazifilne vrste) – rastu u vodi sa visokom pH. Cy.Spirulina platensis – pH 9.0-10.0 Potreban im je natrij kako bizadržali niski pH protoplazme. Otpuštanje natrija dovodi dolizije (grč. lysis – rastapanje, rastvaranje) stanica.

Page 71: Ekologija planktona

71

Tolerancija alga temperaturi

A. Termophiles – termofilne -alge koje imaju visoke kardinalne točkeu odnosu na temperaturu. One su dakle prilagođene visokimtemperaturama. Termofilne cijanobakterije žive u termalnimizvorima pri 75°C.

B. Psychrophyles – psihrofilne -alge koje žive u vodenim ekosustavimasa niskom temperaturom, optimum manji od 15°C (morskedijatomeje na Arktiku, žive u stabilnom ekosustavu koji je uvijekhladan).

C. Psychotrophs – psihotrofne- alge koje toleriraju niske temperature,ali im je optimum iznad 15°C (=slatkovodne cijanobakterije naArktiku i Antarktiku u kasno ljeto; preživljavaju hladnu zimu, alirastu i u toplijem ljetnim uvjetima sredine)

Page 72: Ekologija planktona

72

Fitoplankton i ekološki čimbenici – nutrijenti, metali! Za rast stanica potrebne su hranjive tvari (anorganske soli, organske tvari).! Normalan metabolizam stanica održava se uz prisutnost glavnih biogenih elemenata

(CH,O,P,K,N,S,Mg,Ca,Fe) i elemenata u tragovima – mikroelemenata(Cu,Mn,Zn,Mo,Na,Co,V,Si,Cl,B).

! Voda bogata nutrijentima naziva se EUTROFNOM, a voda siromašna hranjivim solimaOLIGOTROFNOM.

! Eutrofikacija je proces obogaćivanja mora hranjivim tvarima, ponajprije dušikom i fosforom,što dovodi do porasta primarne produkcije i vidljivog cvjetanja alga.

! U uvjetima povećane eutrofikacije moći će se izmjeriti porast abundancije i biomasefitoplantkona, količine organske tvari u vodi, ubrzana fotosinteza, te brži razvoj herbivora,konzumenata višeg reda i ostalih heterotrofa.

! Eutrofikaciju obalnog mora ubrzava pojačano ispiranje sedimenata (tla), pogotovo u područjus razvijenom poljoprivredom (rijeka Po).

! Metali u tragovima – biogeni mikroelementi (Fe,Mn,Zn,Ni,Cu) mogu biti limitirajućičimbenici za rast fitoplanktona. Njihove koncentracije u obalnim vodama mogu biti za četirireda veličine veći nego u oceanskim vodama.

Page 73: Ekologija planktona

73

Fitoplankton i ekološki čimbenici – biotički čimbenici! Zooplankton! Dva klasična tipa lanca prehrane u pelagijalu:! 1) nanoplankton – mikrozooplankton – želatinozni karnivorni zooplankton! 2) mikrofitopalnkton –mezozooplankton – mala riba! Nanaoflagelati i pikoplankton (cijanobakterije) najvažnija su velilčinska frakcija u prehrani

lorikatnih cilijata.! Heterotrofni mikroflagelati (6-14 mikrometra) mogu se hraniti šest puta dužim stanicama

dijatomeja.! Regulacija abundancije krupnijih dijatomeja s pomoću parazitskih nanoflagelata koji ih

napadaju kroz stanične pore.! Bentosni filtratori (školjkaši) mogu znatno rediucirati fitoplanktosku biomasu koristeći se za

prehranu i malim stanicama veličien 2 mikrometra,a i dijatomejama veličine nekoliko stotoinaputa,

! Virusne infekcije! guste populacije fitoplanktona i bakterioplanktona propadaju nakon infekcije virusima.! Virusi se nalaze unutar stanica, i u slobodnoj vodi.! brzina infekcije virusima ovisi od svjetlsoti, temperaturi, koncentraciji nutrijenata, nasljednim

svojstvima i o metaboličkom stanu stanice.! Više je virusa utvrđeno u prokariotama i u jače eutroficiranim vodama.

Page 74: Ekologija planktona

74

Antropogeničimbenici

" Opterećivanje mora hranjivimtvarima s kopna (rijeke Po, Krka,Neretva, itd.)

" Intenzivne “cvatnje”fitoplanktona (“cvjetanje mora”,sjeverni Jadran, Kaštelanskizaljev)

" Otrovni fitoplankton – mogućizdravstveni problem nauzgajalištima riba i školjkaša

Page 75: Ekologija planktona

75

Cvjetanje fitoplanktona (“Cvatnje”, red-tide, blooms)

! 1) Netoksične 2) Toksične (>100 milijuna stanica L-1)

Stabilnost vodenog stupca

Stratifikacija ili gomilanje mobilnih organizama

Usporena reprodukcija, predacija

Uvjeti monokulture (potrošnja hranjivih soli, smanjenjeprozirnosti, obojenost vode)

crvena voda

Starenje, ugibanje stanica ioslobađanje toksina

Raspadanje stanica, potrošnja O2Toksični efekti

Masovno ugibanje