La température de l'océan mondial affecte considérablement sa diversité biologique. Cela signifie que l’activité humaine pourrait modifier la répartition mondiale de la vie dans l’eau, ce qui semble déjà se produire avec le phytoplancton, dont le déclin est en moyenne de 1 % par an.

Le phytoplancton océanique - microalgues unicellulaires - représente la base de presque tous chaînes alimentaires et les écosystèmes de l'océan. La moitié de la photosynthèse sur Terre provient du phytoplancton. Son état affecte la quantité de dioxyde de carbone que l’océan peut absorber, l’abondance des poissons et, à terme, le bien-être de millions de personnes.

Terme "diversité biologique" désigne la variabilité des organismes vivants de toutes sources, y compris, mais sans s'y limiter, les écosystèmes terrestres, marins et autres écosystèmes aquatiques et les complexes écologiques dont ils font partie ; ce concept inclut la diversité au sein des espèces, entre les espèces et la diversité des écosystèmes.

C'est la définition de ce terme dans la Convention sur la diversité biologique. Les objectifs de ce document sont la conservation de la diversité biologique, l'utilisation durable de ses composantes et le partage juste et équitable des bénéfices découlant de l'utilisation des ressources génétiques.

De nombreuses recherches ont déjà été menées sur la biodiversité terrestre. Les connaissances humaines sur la répartition de la faune marine sont considérablement limitées.

Mais une étude intitulée « Recensement de la vie marine », dont Gazeta.Ru a parlé à plusieurs reprises, qui a duré une décennie, a changé la situation. L'homme a commencé à en savoir plus sur l'océan. Ses auteurs ont rassemblé des connaissances sur les tendances mondiales de la diversité biologique par grands groupes habitants de la mer, y compris les coraux, les poissons, les baleines, les phoques, les requins, les mangroves, algue et le zooplancton.

« Bien que nous soyons de plus en plus conscients des gradients de diversité mondiaux et des facteurs environnementaux"Notre connaissance du fonctionnement de ces modèles dans l'océan est considérablement en retard par rapport à ce que nous savons sur la terre ferme, et cette étude a été menée pour éliminer cet écart.", - Walter Jetz de l'Université de Yale a expliqué le but du travail.

Sur la base des données obtenues, les scientifiques ont comparé et analysé les modèles mondiaux de diversité biologique de plus de 11 000 espèces marines de plantes et d'animaux, allant du minuscule plancton aux requins et aux baleines.

Les chercheurs ont découvert des similitudes frappantes entre les modes de répartition des espèces animales et la température de l’eau des océans.

Ces résultats signifient que les futurs changements de température des océans pourraient affecter de manière significative la répartition de la vie marine.

En outre, les scientifiques ont découvert que l'emplacement des points chauds de la diversité de la vie marine (zones où l'on trouve actuellement grand nombre espèce rare, qui sont en danger d'extinction : de tels « points », par exemple, sont récifs coralliens) se produit principalement dans les zones où il a été enregistré haut niveau impact humain. Des exemples de tels impacts incluent la pêche, l'adaptation environnement pour vos besoins, changement anthropique pollution du climat et de l’environnement. L'humanité devrait peut-être réfléchir à la manière dont cette activité s'inscrit dans le cadre de la Convention sur la diversité biologique.

« L’effet cumulatif de l’activité humaine menace la diversité de la vie dans les océans du monde. », déclare Camilo Mora de l'Université de Delhousie, l'un des auteurs de l'ouvrage.

A côté de ces travaux, un autre article a été publié dans Nature sur les problèmes de diversité biologique marine sur Terre. Dans ce document, des scientifiques canadiens parlent du taux colossal actuel de déclin de la biomasse phytoplanctonique au cours des dernières années. Utiliser les données d'archives en conjonction avec les dernières observations satellitaires les chercheurs ont découvert que En raison du réchauffement des océans, la quantité de phytoplancton diminue de 1 % par an.

Le phytoplancton a la même taille et le même rapport d'abondance que les mammifères

Le phytoplancton est la partie du plancton qui réalise la photosynthèse, principalement les algues protocoles, les diatomées et les cyanobactéries. Le phytoplancton est d’une importance vitale car il représente environ la moitié de la production de toute la matière organique sur Terre et la majeure partie de l’oxygène de notre atmosphère. Outre une réduction significative de l’oxygène dans l’atmosphère terrestre, qui reste un problème à long terme, la diminution des effectifs de phytoplancton menace les changements dans les écosystèmes marins, ce qui affectera certainement la pêche.

Lors de l'étude d'échantillons de phytoplancton marin, il s'est avéré que ce taille plus grande cellules d'un type particulier d'algues, plus leur nombre est faible. Étonnamment, cette diminution de l’abondance se produit proportionnellement à la masse cellulaire à la puissance –0,75 – exactement le même rapport quantitatif de ces quantités a été décrit précédemment pour les mammifères terrestres. Cela signifie que la « règle de l’équivalence énergétique » s’applique également au phytoplancton.

Le phytoplancton est inégalement réparti dans l’océan. Sa quantité dépend de la température de l'eau, de l'éclairage et de la quantité nutriments. Les années fraîches des régions tempérées et polaires sont plus propices au développement du phytoplancton que les eaux tropicales chaudes. En zone tropicale océan ouvert le phytoplancton ne se développe activement que là où passent les courants froids. Dans l'Atlantique, le phytoplancton se développe activement dans la région des îles du Cap-Vert (près de l'Afrique), où le courant froid des Canaries forme un gyre.

Sous les tropiques, la quantité de phytoplancton est la même tout au long de l'année, tandis que sous les hautes latitudes, on observe une prolifération abondante de diatomées au printemps et en automne et un fort déclin en hiver. La plus grande masse le phytoplancton est concentré dans les eaux de surface bien éclairées (jusqu'à 50 m). En dessous de 100 m, là où la lumière du soleil ne pénètre pas, il n’y a quasiment pas de phytoplancton car la photosynthèse y est impossible.

L'azote et le phosphore sont les principaux nutriments nécessaires au développement du phytoplancton. Ils s'accumulent en dessous de 100 m, dans une zone inaccessible au phytoplancton. Si l’eau est bien mélangée, de l’azote et du phosphore sont régulièrement délivrés à la surface, nourrissant le phytoplancton. Eaux chaudes plus légers que les froids et ne coulent pas en profondeur - aucun mélange ne se produit. Par conséquent, sous les tropiques, l’azote et le phosphore ne parviennent pas à la surface et la rareté des nutriments empêche le développement du phytoplancton.

Dans les régions polaires eaux de surface refroidir et couler en profondeur. Des courants profonds transportent les eaux froides jusqu'à l'équateur. Se heurtant aux crêtes sous-marines, les eaux profondes remontent à la surface et transportent avec elles des minéraux. Dans ces zones, il y a beaucoup plus de phytoplancton. DANS zones tropicales en haute mer, dans les plaines profondes (bassins nord-américains et brésiliens), où il n'y a pas de montée des eaux, il y a très peu de phytoplancton. Ces zones sont des déserts océaniques et sont évitées même par les grands animaux migrateurs comme les baleines ou les voiliers.

Le phytoplancton marin Trichodesmium est le fixateur d'azote le plus important dans les régions tropicales et subtropicales de l'océan mondial. Ces minuscules organismes photosynthétiques utilisent la lumière du soleil, le dioxyde de carbone et d’autres nutriments pour synthétiser la matière organique, qui constitue la base de la pyramide alimentaire marine. L'azote entrant dans les couches supérieures éclairées de l'océan à partir des couches profondes de la colonne d'eau et de l'atmosphère sert de nourriture nécessaire au plancton.

Les diatomées sont principalement des plantes autotrophes ; chez elles, comme dans d'autres organismes autotrophes, le processus de formation de matière organique se produit dans les chloroplastes à l'aide de pigments lors de la photosynthèse. Il a été initialement découvert que les pigments des diatomées étaient constitués d’un mélange de chlorophylles, de xanthophylles et de fucoxanthine. Plus tard, pour clarifier la composition des pigments des diatomées, la méthode chromatographique a été utilisée, à l'aide de laquelle la présence de huit pigments dans les chloroplastes des diatomées a été déterminée (Dutton, Manning, 1941 ; Strain, Manning, 1942, 1943 ; Strain a. oth., 1943, 1944 ; Wassink, Kersten, 1944, 1946 ; Ces pigments sont les suivants : chlorophylle α, chlorophylle c, β-carotène, fucoxanthine, diatoxanthine, diadinoxanthine, néofucoxanthine A et néofucoxanthine B. Les quatre derniers pigments font partie de la diatomine, découverte plus tôt. Certains auteurs soulignent également la présence minime de xanthophylle et de phéophytine (Strain et. oth., 1944).

La quantité totale de pigments dans les diatomées représente en moyenne environ 16 % de la fraction lipidique, mais leur teneur varie selon les espèces. différents types. Il existe très peu de données dans la littérature sur la teneur quantitative en pigments des diatomées planctoniques marines, et pour les espèces benthiques, particulièrement riches en pigments jaunes et bruns, il n'existe quasiment aucune donnée (Tableaux 1 et 2).

Les données ci-dessus montrent que la teneur en pigments varie même au sein d’une même espèce. Il est prouvé que la teneur en pigments est sujette à des fluctuations en fonction de l'intensité de la lumière, de sa qualité, de la teneur en nutriments du milieu, de l'état de la cellule et de son âge. Par exemple, une abondance de nutriments dans l'environnement avec une intensité lumineuse relativement faible stimule la productivité des pigments, et inversement, une intensité lumineuse élevée avec un manque de nutriments dans l'environnement entraîne une diminution de la concentration en pigments. Avec un manque de phosphore et d'azote, la teneur en chlorophylle a peut diminuer de 2,5 à 10 fois (Finenko, Lanskaya, 1968). Il a été établi qu'à mesure que les cellules vieillissent, la teneur en chlorophylle c diminue.

Les fonctions des pigments autres que les chlorophylles chez les diatomées ne sont pas encore suffisamment élucidées. La chlorophylle α est le principal pigment qui absorbe l'énergie lumineuse de tous les rayons du spectre, et elle se présente sous deux formes qui diffèrent par l'absorption de la lumière : l'une d'elles est excitée directement par la lumière rouge, et la seconde, en outre, également par le énergie transmise par le pigment auxiliaire fucoxanthine (Emerson, Rabinowitch, 1960). Les pigments restants sont auxiliaires de la chlorophylle a, mais ils jouent également un rôle relativement important dans la photosynthèse. La chlorophylle c a un maximum d'absorption plus élevé dans la région bleue que dans la région rouge et, par conséquent, elle est capable d'utiliser des rayons lumineux de longueurs d'onde plus courtes, son maximum d'absorption se situe entre 520 et 680 nm et tombe à zéro à une longueur d'onde de 710 nm. , donc son absorption est plus intense dans la zone de lumière bleue, c'est-à-dire à des profondeurs de 10 à 25 m de la surface de l'eau, où la chlorophylle a est moins efficace. Le rôle du β-carotène n'est pas assez clair ; son spectre d'absorption se termine brusquement à 500 nm, ce qui indique sa capacité à absorber des rayons de longueur d'onde 500-560 nm, c'est-à-dire dans la région de la lumière vert-jaune (dans l'eau à des profondeurs de 20 nm). -30 m ). Ainsi, le β-carotène transfère l'énergie absorbée à la chlorophylle α (Dutton et Manning, 1941). Ceci est connu par exemple pour Nitzschia dissipée, qui absorbe l'énergie dans la région de la lumière vert-jaune (Wassink, Kersten, 1944, 1946). Les pigments bruns du groupe des fucoxanthines ont une absorption maximale à une longueur d'onde d'environ 500 nm et assurent apparemment la photosynthèse des diatomées à des profondeurs de 20 à 50 m en transférant l'énergie qu'ils absorbent à la chlorophylle. Dutton et Manning (1941), puis Wassink et Kersten (1946) ont montré que la fucoxanthine est le principal pigment accessoire des diatomées. La lumière absorbée par la fucoxanthine est utilisée pour la photosynthèse presque aussi efficacement que la lumière absorbée par la chlorophylle. Ceci n’est pas observé chez les algues vertes et bleu-vert dépourvues de fucoxanthine. Tanada (1951) a également constaté que chez les diatomées d'eau douce Navicule minima var. atomoïdes la fucoxanthine absorbe la lumière bleue (450-520 nm) et l'utilise aussi efficacement que la lumière absorbée par la chlorophylle. Hendy (1964) indique la longueur d'onde de la lumière à laquelle l'absorption maximale de la lumière se produit par divers pigments de diatomées. Dans l'acétone, ils sont les suivants (en mmkm) : chlorophylle α - 430 et 663-665, chlorophylle c - 445 et 630, β-carotène - 452-456, fucoxanthine - 449, diatoxanthine - 450-452, diadinoxanthine - 444-446 , néofucoxanthine A - 448 - 450 et néofucoxanthine B - 448.

La chimie de la photosynthèse chez les diatomées est apparemment quelque peu différente de celle des autres organismes végétaux, dans lesquels le produit final de la photosynthèse est constitué de glucides, tandis que chez les diatomées, ce sont des graisses. Recherche utilisant microscope électronique n'ont détecté la présence d'amidon ni dans le stroma des chloroplastes ni à proximité des pyrénoïdes. Fogg pense que chez les diatomées, le produit final de l'assimilation est également constitué de glucides, mais que lors de processus métaboliques ultérieurs rapides, ils sont convertis en graisses (Collyer et Fogg, 1955 ; Fogg, 1956). Composition chimique les graisses des diatomées ne sont inconnues ni pour les produits d'assimilation, ni pour les huiles nutritives de réserve et les corps huileux (Goulon, 1956).

Dans les océans, les mers et les plans d'eau douce à la surface de l'eau, les conditions de photosynthèse sont proches de celles de l'air, mais à mesure que vous plongez plus profondément, elles changent en raison des changements d'intensité et de qualité de la lumière. En termes d'éclairage, on distingue trois zones : euphotique - de la surface jusqu'à 80 m de profondeur, la photosynthèse s'y produit ; disphotique - de 80 à 2000 m, on trouve encore ici quelques algues, et aphotique - en dessous, dans lequel il n'y a pas de lumière (Das, 1954, etc.). La photosynthèse du phytoplancton marin et d'eau douce dans la couche superficielle de l'eau a été suffisamment étudiée tant dans des conditions naturelles que culturelles (Wassink, Kersten, 1944, 1946 ; Votintsev, 1952 ; Tailing, 1955, 1957a, 1966 ; Ryther, 1956 ; Edmondson, 1956). ; Ryther, Menzel, 1959 ; Steemann Nielsen, Hensen, 1959, 1961, etc.). En particulier, des observations effectuées tout au long de l'année dans la mer Noire ont montré que l'intensité la plus élevée de la photosynthèse phytoplanctonique coïncide avec le rayonnement solaire le plus élevé. En été, la photosynthèse maximale du phytoplancton est observée entre 1 et 16 heures. (Lanskaya, Sivkov, 1949 ; Bessemyanova, 1957). Chez différentes espèces planctoniques, l'intensité maximale de la photosynthèse présente des limites de variation caractéristiques d'une espèce particulière. En même temps grande valeur a une localisation latitudinale des plans d'eau (Doty, 1959, etc.).

Parmi les diatomées (planctoniques et benthiques), il existe des espèces qui aiment la lumière et l'ombre, qui ont des taux de photosynthèse et des taux d'utilisation de l'énergie solaire différents pour le même rayonnement. Chez les espèces qui aiment la lumière, comme Cerataulina bergonii(planctonique) et Navicule pennata var. pontique(sous-littoral), la photosynthèse se produit parallèlement au rayonnement et atteint un maximum à midi, et chez les plantes aimant l'ombre - Thalassionema nitzschioides (planctonique) et Clostérium de Nitzschia(tychopélagique) - une dépression de la photosynthèse est observée pendant la journée et l'intensité maximale de ce processus se produit le matin et l'après-midi (Bessemyanova, 1959). Le même déroulement de la photosynthèse est observé dans les cultures d'espèces pélagiques du nord Coscinosira polycorde Et Coscinodiscus excentrique(Marshall et Ogg, 1928 ; Jenkin, 1937). Dans les formes benthiques, l'intensité de la photosynthèse par unité de biomasse est nettement plus élevée que dans les formes planctoniques (Bessemyanova, 1959). C'est tout à fait naturel", car les diatomées benthiques ont de gros chloroplastes, intensément colorés par des pigments, c'est-à-dire que la quantité totale de pigments photosynthétiques qu'elles contiennent est beaucoup plus grande. Les observations ont montré que la photosynthèse est plus active dans les formes mobiles que dans les formes immobiles et est sensiblement activée. pendant la période de division des diatomées (Talling, 1955). La photosynthèse ne s'arrête pas même au clair de lune, mais dans ces conditions, l'oxygène est libéré 10 à 15 fois moins que pendant la journée. Dans l'horizon supérieur de la colonne d'eau, la photosynthèse nocturne. ne représente que 7 à 8 % de la consommation quotidienne (Ivlev, Mukharevskaya, 1940 ; Subrahmanyan, 1960).

Avec la profondeur, l’intensité lumineuse diminue fortement. Mesure à différentes profondeurs dans le hall. Puget Sound (partie nord-est Océan Pacifique) à l'aide d'une caméra photoélectrique Kunz, a montré que l'intensité d'éclairage (à la surface de l'eau prise à 100 %) à une profondeur de 10 m chute à 9,6 %, à une profondeur de 20 m elle est de 4 % et à 35 m - 2,4 % , pratiquement à cette profondeur complètement sombre (Grein, dans : Feldmann, 1938 ; Gessner, 1955-1959, I). Parallèlement à la baisse de l'éclairage, les heures de clarté sont raccourcies. Dans l'océan aux latitudes 30-40° avec la plus grande transparence de l'eau à une profondeur de 20 m de longueur jour d'été environ 1 heure, à 30 m - 5 heures, à 40 m - seulement 5 minutes.

Avec la profondeur, non seulement l'intensité de l'éclairage et la photopériode diminuent, mais la qualité de la lumière change également en raison de l'absorption inégale des rayons du spectre solaire de différentes longueurs d'onde de lumière. Dans le tableau La figure 3 montre les changements dans l'absorption des rayons lumineux et la couleur de l'éclairage crépusculaire à différentes profondeurs.

Ce tableau montre que l'absorption de la lumière dans l'eau de mer est inversement proportionnelle à la longueur des ondes lumineuses, c'est-à-dire que plus les longueurs d'onde lumineuses du spectre sont longues, plus elles sont absorbées rapidement par l'eau. À mesure que les rayons lumineux sont absorbés à des profondeurs appropriées, la couleur de l’éclairage crépusculaire change. Tous deux limitent la photosynthèse en profondeur. La diminution de l'intensité des différents rayons du spectre à différentes profondeurs de la mer est présentée dans le tableau. 4.

Les données de ce tableau indiquent que certaines algues marines brunes et rouges peuvent encore se développer à une profondeur de 75 m et, probablement, plus profondément dans des conditions de très grande transparence de l'eau. Comme on le sait, la transparence de l’eau varie considérablement non seulement selon les plans d’eau, mais également au sein d’un même plan d’eau. Dans la région pélagique des mers et des océans, l'eau est transparente jusqu'à une profondeur de 40 à 160 m, et dans le sous-littoral marin, la transparence de l'eau descend jusqu'à 20 m et moins. La limite inférieure de répartition des algues est déterminée par l'intensité lumineuse à laquelle l'assimilation et la respiration s'équilibrent mutuellement, c'est-à-dire lorsque le point dit de compensation est atteint (Marshall, Orr, 1928). Naturellement, le point de compensation des algues dépend de la transparence de l'eau, de la composition des pigments et d'un certain nombre d'autres facteurs. À cet égard, il existe certaines données sur les algues macrophytes qui ont des systèmes de pigments différents (Levring, 1966), mais il n'existe pas d'informations de ce type pour les diatomées (tableau 5).

Dans des conditions d'éclairage égales, le point de compensation des algues de différentes divisions dépend de la fonction de leurs pigments. Chez les algues bleu-vert (ayant des pigments : chlorophylles a et b, β-carotène, cétocaroténoïde, myxoxanthophylle) le point de compensation se situe à une profondeur d'environ 8 m, chez les algues vertes (pigments : chlorophylles a et b, β-carotène, xanthophylle ) - environ 18 m, et chez les algues brunes et rouges, qui ont des pigments supplémentaires en plus de la chlorophylle, du carotène et de la xanthophylle (les brunes ont de la phycoxanthine, les rouges ont de la phycoérythrine et du phycocyan), le point de compensation descend nettement en dessous de 30 m.

Chez certaines espèces de diatomées de la mer Noire sublittorale, le point de compensation peut apparemment descendre jusqu'à une profondeur de 35 m. Technique moderne la collecte de diatomées subtidales ne fournit pas un indicateur précis des conditions de vie des espèces individuelles. Sur la base des données les plus récentes, un modèle général de répartition des diatomées subtidales à travers les profondeurs a été établi. Dans les conditions sublittorales de la mer Noire, ils vivent jusqu'à une profondeur d'environ 30 m (Proshkina-Lavrenko, 1963a), dans la mer Méditerranée - jusqu'à une profondeur de 60 m (Aleem, 1951), ce qui est tout à fait naturel lorsque la transparence de l'eau dans cette mer est de 60 m. Il y a des indications de diatomées résidentielles jusqu'à 110 m (Smyth, 1955), jusqu'à 200 m (Bougis, 1946) et jusqu'à 7 400 m (Wood, 1956), Wood déclarant que les diatomées vivantes ( généralement subtidal) ont été trouvés à cette profondeur espèces marines avec ceux d'eau douce !). Les données des deux derniers auteurs sont peu fiables et nécessitent une vérification.

Le point de compensation pour une même espèce de diatomées n'est pas constant, il dépend de latitude géographique l'habitat de l'espèce, la saison de l'année, la transparence de l'eau et d'autres facteurs. Marshall et Opp (Marshall, Orr, 1928) ont établi expérimentalement, en abaissant une culture de diatomées à différentes profondeurs dans la baie (Loch Striven ; Écosse), que Coscinosira polycorde en été, il a un point de compensation à une profondeur de 20 à 30 m et en hiver près de la surface de l'eau. Ils ont obtenu des résultats similaires pour Chaetocéros sp.

Les diatomées benthiques présentent sans aucun doute une adaptation chromatique, ce qui explique la capacité de beaucoup d'entre elles à vivre à une certaine plage de profondeur dans des conditions de lumière spectrale et d'intensité changeantes ; il est possible qu'ils aient des races différentes (certaines espèces Amphore, Carrtpylodiscus, Diploneis, Navicula). Il a été établi expérimentalement que le processus d'adaptation à l'intensité lumineuse se produit assez rapidement. Par exemple, une diatomée planctonique immobile d'eau douce Cyclotella meneghiniana s'adapte à un éclairage de 3 000 à 30 000 lux en 24 heures, il est capable de résister à une intensité lumineuse nettement plus élevée - jusqu'à 60 000 lux et même jusqu'à 100 000 lux (Jorgensen, 1964a, 1964b). Appareil photosynthétique des espèces mobiles subtidales ( Tropidoneis, Nitzschia) s'adapte aux conditions d'éclairage à des profondeurs de leur habitat de 1 à 3 m, où l'intensité lumineuse varie de 10 à 1 % (Taylor, 1964). De manière générale, une abondante littérature est consacrée à la question de l'adaptation chromatique chez les diatomées (Talling, 1955, 1957a ; Ryther, 1956 ; Ryther, Menzel, 1959 ; Steemann Nielsen, Hensen, 1959 ; Jørgensen, 1964a).

Les diatomées planctoniques peuvent vivre beaucoup plus profondément que les diatomées sublittorales, ce qui est principalement dû à la plus grande transparence de l'eau dans la zone pélagique. On sait que dans les mers et les océans, le plancton des diatomées s’étend jusqu’à des profondeurs de 100 m ou plus. Dans la mer Noire, à une profondeur de 75 à 100 m, le phytoplancton est constitué de Thalassionema nitzschioides et plusieurs types Nitzschia, et ici ils vivent de manière significative plus que dans une couche d'eau de 0 à 50 m (Morozova-Vodyanitskaya, 1948-1954). De nombreux types Nitzschia, comme on le sait, passe facilement d'une nutrition autotrophe à une nutrition mixotrophe et hétérotrophe. Apparemment, les espèces planctoniques qui vivent dans les zones disphotiques et aphotiques des mers ont la même propriété : elles créent du plancton d'ombre dans les profondeurs marines. Cependant, Steemann Nielsen et Hensen (1959) considèrent le phytoplancton de surface comme « lumière » dans des conditions d'intensité de rayonnement de 600 à 1 200 lx et comme « ombre » dans des conditions de faible rayonnement : 200 à 450 lx. Selon ces chercheurs, le phytoplancton de surface hivernal dans la zone tempérée est une « ombre » typique. Cependant, le phytoplancton hivernal est constitué d’espèces de la fin de l’automne et du début du printemps, qui ne peuvent être classées comme espèces « d’ombre ». Il faut reconnaître que le problème de la phytosynthèse chez les diatomées en est encore au stade initial de la recherche, et selon de nombreux questions d'actualité Il n'existe que des données fragmentaires et non vérifiées sur ce problème.

Le principe de la méthode de l'oxygène et du radiocarbone pour déterminer la production primaire (taux de photosynthèse). Tâches pour déterminer la destruction, la production primaire brute et nette.

Quelles conditions obligatoires doivent exister sur la planète Terre pour la formation de la couche d'ozone. Quelles plages d'UV le filtre à ozone bloque-t-il ?

Quelles formes de relations écologiques affectent négativement les espèces.

Amensalisme - une population affecte négativement une autre, mais elle-même ne subit aucune influence négative ni positive. Un exemple typique est celui des hautes cimes d’arbres qui inhibent la croissance des plantes basses et des mousses en bloquant partiellement l’accès à la lumière du soleil.

L'allélopathie est une forme d'antibiose dans laquelle les organismes exercent des influence néfaste les uns sur les autres, en raison de leurs facteurs vitaux (par exemple, les sécrétions de substances). On le trouve principalement dans les plantes, les mousses et les champignons. Dans le même temps, l'influence néfaste d'un organisme sur un autre n'est pas nécessaire à sa vie et ne lui apporte aucun bénéfice.

La compétition est une forme d'antibiose dans laquelle deux espèces d'organismes sont intrinsèquement des ennemis biologiques (généralement en raison d'un approvisionnement alimentaire commun ou d'un handicap pour reproduction). Par exemple, entre prédateurs d’une même espèce et d’une même population ou différents types manger la même nourriture et vivre sur le même territoire. Dans ce cas, le préjudice causé à un organisme profite à un autre, et vice versa.

L'ozone se forme lorsque le rayonnement ultraviolet du soleil bombarde les molécules d'oxygène (O2 -> O3).

La formation d'ozone à partir d'oxygène diatomique ordinaire nécessite beaucoup d'énergie - près de 150 kJ pour chaque mole.

On sait que la majeure partie de l'ozone naturel est concentrée dans la stratosphère à une altitude de 15 à 50 km au-dessus de la surface de la Terre.

La photolyse de l'oxygène moléculaire se produit dans la stratosphère sous l'influence d'un rayonnement ultraviolet d'une longueur d'onde de 175 à 200 nm et jusqu'à 242 nm.

Réactions de formation d'ozone :

О2 + hν → 2О.

O2 + O → O3.

La modification au radiocarbone se résume à ce qui suit. L'isotope du carbone 14C est ajouté à l'échantillon d'eau sous forme de carbonate de sodium ou de bicarbonate de sodium dont la radioactivité est connue. Après une certaine exposition des bouteilles, leur eau est filtrée à travers filtre à membrane et déterminer la radioactivité des cellules planctoniques sur le filtre.

La méthode de l'oxygène pour déterminer la production primaire des réservoirs (méthode du flacon) repose sur la détermination de l'intensité de la photosynthèse des algues planctoniques dans des bouteilles installées dans un réservoir à différentes profondeurs, ainsi que dans conditions naturelles- par la différence de teneur en oxygène dissous dans l'eau en fin de journée et en fin de nuit.

Tâches pour déterminer la destruction, la production primaire brute et nette.??????

La zone euphotique est la couche supérieure de l'océan dont l'éclairage est suffisant pour que le processus de photosynthèse se produise. La limite inférieure de la zone photique passe à une profondeur qui atteint 1% de la lumière de la surface. C'est dans la zone photique que vivent le phytoplancton, ainsi que les radiolaires, les plantes poussent et vivent la plupart des animaux aquatiques. Plus la Terre est proche des pôles, plus la zone photique est petite. Ainsi, à l'équateur, où rayons du soleil tombent presque verticalement, la profondeur de la zone peut atteindre 250 m, tandis qu'à Bely elle ne dépasse pas 25 m.

L'efficacité de la photosynthèse dépend de nombreux facteurs internes et conditions extérieures. Pour feuilles individuelles placé dans des conditions particulières, l'efficacité de la photosynthèse peut atteindre 20 %. Cependant, les processus de synthèse primaires se produisant dans la feuille, ou plutôt dans les chloroplastes, et la récolte finale sont séparés par une série de processus physiologiques au cours desquels une partie importante de l'énergie accumulée est perdue. De plus, l’efficacité de l’absorption de l’énergie lumineuse est constamment limitée par les facteurs environnementaux déjà mentionnés. En raison de ces limitations, même les variétés de plantes agricoles les plus avancées conditions optimales croissance, l'efficacité de la photosynthèse ne dépasse pas 6-7%.

Leçon 2. Biomasse de la biosphère

Analyse des travaux de test et notation (5-7 min).

Répétition orale et tests informatiques (13 min).

Biomasse terrestre

La biomasse de la biosphère représente environ 0,01 % de la masse de matière inerte de la biosphère, les plantes représentant environ 99 % de la biomasse et environ 1 % pour les consommateurs et les décomposeurs. Les continents sont dominés par les plantes (99,2%), les océans sont dominés par les animaux (93,7%)

La biomasse des terres est bien supérieure à la biomasse des océans de la planète, elle atteint près de 99,9 %. Ceci est expliqué durée plus longue la vie et la masse des producteurs à la surface de la Terre. Dans les plantes terrestres, l'utilisation de l'énergie solaire pour la photosynthèse atteint 0,1 %, et dans l'océan, elle n'est que de 0,04 %.

La biomasse des différentes zones de la surface de la Terre dépend des conditions climatiques - température, quantité de précipitations. Grave conditions climatiques toundra - basses températures, pergélisol, des étés courts et froids ont formé des communautés végétales uniques à faible biomasse. La végétation de la toundra est représentée par des lichens, des mousses, des arbres nains rampants, une végétation herbacée capable de résister à de tels conditions extrêmes. Biomasse de la taïga, puis mélangée et forêts de feuillus augmente progressivement. La zone steppique est remplacée par une végétation subtropicale et tropicale, où les conditions de vie sont les plus favorables et la biomasse est maximale.

La couche supérieure du sol présente les conditions d’eau, de température et de gaz les plus favorables à la vie. Le couvert végétal fournit de la matière organique à tous les habitants du sol : animaux (vertébrés et invertébrés), champignons et un grand nombre de bactéries. Les bactéries et les champignons sont des décomposeurs ; ils jouent un rôle important dans le cycle des substances dans la biosphère, minéralisant substances organiques. « Les grands fossoyeurs de la nature », c'est ainsi que L. Pasteur appelait les bactéries.

Biomasse des océans du monde

Hydrosphère La « coquille d'eau » est formée par l'océan mondial, qui occupe environ 71 % de la surface. globe et les réservoirs terrestres - rivières, lacs - environ 5 %. Il y a beaucoup d'eau dedans eaux souterraines et les glaciers. En raison de la forte densité de l’eau, les organismes vivants peuvent normalement exister non seulement au fond, mais aussi dans la colonne d’eau et à sa surface. L'hydrosphère est donc peuplée sur toute son épaisseur, les organismes vivants sont représentés benthos, plancton Et necton.

Organismes benthiques(du grec benthos - profondeur) mènent une vie de fond, vivant au sol et dans le sol. Le phytobenthos est formé de diverses plantes - algues vertes, brunes, rouges, qui poussent à différentes profondeurs : à faible profondeur vertes, puis brunes, plus profondes - les algues rouges, que l'on trouve à des profondeurs allant jusqu'à 200 m, sont représentées par des animaux - mollusques, vers, arthropodes, etc. Beaucoup se sont adaptés à la vie même à plus de 11 km de profondeur.

Organismes planctoniques(du grec planctos - errant) - habitants de la colonne d'eau, ils ne sont pas capables de se déplacer de manière indépendante sur de longues distances, ils sont représentés par le phytoplancton et le zooplancton. Le phytoplancton comprend algues unicellulaires, cyanobactéries présentes dans les eaux marines jusqu'à 100 m de profondeur et qui en sont le principal producteur matière organique- ils ont un caractère extraordinaire grande vitesse reproduction. Le zooplancton est composé de protozoaires marins, de coelentérés et de petits crustacés. Ces organismes se caractérisent par des migrations quotidiennes verticales ; ils constituent la principale source de nourriture des grands animaux - poissons, baleines à fanons.

Organismes nectoniques(du grec nektos - flottant) - habitants milieu aquatique, capable de se déplacer activement dans la colonne d’eau et de parcourir de longues distances. Ce sont des poissons, des calmars, des cétacés, des pinnipèdes et d'autres animaux.

Travail écrit avec cartes :

1. Comparez la biomasse des producteurs et des consommateurs sur terre et dans l'océan.

2. Comment la biomasse est-elle distribuée dans l'océan mondial ?

3. Décrire la biomasse terrestre.

4. Définir les termes ou développer les concepts : necton ; le phytoplancton ; le zooplancton ; le phytobenthos; le zoobenthos; pourcentage de la biomasse terrestre par rapport à la masse de matière inerte de la biosphère ; pourcentage de biomasse végétale par rapport à la biomasse totale des organismes terrestres ; pourcentage de biomasse végétale par rapport à la biomasse totale organismes aquatiques.

Carte au tableau :

1. Quel est le pourcentage de la biomasse terrestre par rapport à la masse de matière inerte de la biosphère ?

2. Quel pourcentage de la biomasse terrestre provient des plantes ?

3. Quel pourcentage de la biomasse totale des organismes terrestres est constitué de biomasse végétale ?

4. Quel pourcentage de la biomasse totale des organismes aquatiques représente la biomasse végétale ?

5. Quel pourcentage de l’énergie solaire est utilisé pour la photosynthèse sur terre ?

6. Quel pourcentage de l’énergie solaire est utilisé pour la photosynthèse dans l’océan ?

7. Quels sont les noms des organismes qui habitent la colonne d’eau et qui sont transportés par les courants marins ?

8. Quels sont les noms des organismes qui habitent le sol océanique ?

9. Quels sont les noms des organismes qui se déplacent activement dans la colonne d’eau ?

Tâche de test:

Essai 1. La biomasse de la biosphère à partir de la masse de matière inerte de la biosphère est :

Essai 2. La part des plantes dans la biomasse terrestre est de :

Essai 3. Biomasse des plantes terrestres comparée à la biomasse des hétérotrophes terrestres :

2. Soit 60 %.

3. S'élève à 50 %.

Essai 4. Biomasse végétale de l’océan comparée à la biomasse des hétérotrophes aquatiques :

1. Prévaut et représente 99,2 %.

2. Soit 60 %.

3. S'élève à 50 %.

4. La biomasse des hétérotrophes est moindre et s'élève à 6,3 %.

Essai 5. L’utilisation moyenne de l’énergie solaire pour la photosynthèse sur terre est de :

Essai 6. L’utilisation moyenne de l’énergie solaire pour la photosynthèse dans l’océan est de :

Essai 7. Le benthos océanique est représenté par :

Essai 8. Le necton océanique est représenté par :

1. Animaux se déplaçant activement dans la colonne d’eau.

2. Organismes qui habitent la colonne d’eau et sont transportés par les courants marins.

3. Organismes vivant au sol et dans le sol.

4. Organismes vivant à la surface de l’eau.

Essai 9. Le plancton océanique est représenté par :

1. Animaux se déplaçant activement dans la colonne d’eau.

2. Organismes qui habitent la colonne d’eau et sont transportés par les courants marins.

3. Organismes vivant au sol et dans le sol.

4. Organismes vivant à la surface de l’eau.

Essai 10. De la surface jusqu’aux profondeurs, les algues se développent dans l’ordre suivant :

1. Brun peu profond, vert plus profond, rouge plus profond jusqu'à - 200 m.

2. Rouge peu profond, brun plus foncé, vert plus profond jusqu'à - 200 m.

3. Vert peu profond, rouge plus foncé, brun plus foncé jusqu'à - 200 m.

4. Vert peu profond, brun plus foncé, rouge plus foncé - jusqu'à 200 m.

Charles

Pourquoi les océans ont-ils une « faible productivité » en termes de photosynthèse ?

80 % de la photosynthèse mondiale a lieu dans les océans. Malgré cela, les océans ont également une faible productivité : ils couvrent 75 % surface de la terre, mais sur les 170 milliards de tonnes de poids sec annuels enregistrés grâce à la photosynthèse, elles n'en fournissent que 55 milliards de tonnes. Ces deux faits que j'ai rencontrés séparément ne sont-ils pas contradictoires ? Si les océans fixent 80% du total C O X 2 " role="présentation" style="position : relative;"> C O X C O X 2 " role="présentation" style="position : relative;"> C O X 2 " role="présentation" style="position : relative;"> 2 C O X 2 " role="présentation" style="position : relative;"> C O X 2 " role="présentation" style="position: relative;">C C O X 2 " role="présentation" style="position: relative;">O C O X 2 " role="présentation" style="position: relative;">X C O X 2 " role="présentation" style="position: relative;">2 fixé par la photosynthèse sur terre et libère 80% du total O X 2 " role="presentation" style="position: relative;"> Ô X O X 2 " role="presentation" style="position: relative;"> O X 2 " role="presentation" style="position: relative;"> 2 O X 2 " role="presentation" style="position: relative;"> O X 2 " role="présentation" style="position: relative;">O O X 2 " role="présentation" style="position: relative;">X O X 2 " role="présentation" style="position: relative;">2 Libérés par la photosynthèse sur Terre, ils devaient également représenter 80 % du poids sec. Existe-t-il un moyen de concilier ces faits ? Quoi qu’il en soit, si 80 % de la photosynthèse a lieu dans les océans, il ne semble guère faible productivité - alors pourquoi dit-on que les océans ont une faible productivité primaire (de nombreuses raisons sont également avancées pour cela - que la lumière n'est pas disponible à toutes les profondeurs des océans, etc.) ? Plus de photosynthèse doit signifier plus de productivité !

C_Z_

Il serait utile que vous nous disiez où vous avez trouvé ces deux statistiques (80 % de la productivité mondiale vient de l'océan, et les océans produisent 55/170 millions de tonnes de poids sec)

Réponses

chocolat

Premièrement, il faut savoir quels sont les critères les plus importants pour la photosynthèse ; ce sont : la lumière, le CO 2, l'eau, les nutriments. docenti.unicam.it/tmp/2619.ppt Deuxièmement, la productivité dont vous parlez devrait être appelée « productivité primaire » et se calcule en divisant la quantité de carbone convertie par unité de surface (m2) par le temps. www2.unime.it/snchimambiente/PrPriFattMag.doc

Ainsi, du fait que les océans couvrent une vaste zone du monde, les micro-organismes marins peuvent convertir de grandes quantités de carbone inorganique en carbone organique (principe de la photosynthèse). Un gros problème dans les océans est la disponibilité des nutriments ; ils ont tendance à se déposer ou à réagir avec l'eau ou d'autres produits chimiques, même si les organismes marins photosynthétiques se trouvent principalement à la surface, où la lumière est bien sûr présente. Cela réduit par conséquent le potentiel de productivité photosynthétique des océans.

WYSIWYG♦

MTGradwell

Si les océans fixent 80 % du CO2CO2 total fixé par la photosynthèse sur terre, et rejettent 80 % de l'O2O2 total fixé par la photosynthèse sur terre, ils doivent également représenter 80 % du poids sec résultant.

Tout d'abord, qu'entend-on par « O 2 libéré » ? Cela signifie-t-il que « l'O 2 est libéré des océans dans l'atmosphère, où il contribue à une croissance excessive » ? Cela ne peut pas être le cas puisque la quantité d'O 2 dans l'atmosphère est assez constante et il est prouvé qu'elle est nettement inférieure à celle de l'époque jurassique. En général, les puits mondiaux d’O2 devraient équilibrer les sources d’O2 ou, le cas échéant, les dépasser légèrement, ce qui entraînerait une augmentation progressive des niveaux actuels de CO2 atmosphérique aux dépens des niveaux d’O2.

Ainsi, par « libéré », nous entendons « libéré par le processus de photosynthèse au moment de son action ».

Les océans fixent certes 80 % du CO 2 total fixé par la photosynthèse, mais ils le décomposent également au même rythme. Pour chaque cellule d'algue photosynthétique, il y en a une qui est morte ou mourante et qui est consommée par des bactéries (qui consomment de l'O2), ou elle consomme elle-même de l'oxygène pour maintenir ses processus métaboliques la nuit. Ainsi, la quantité nette d'O 2 rejetée par les océans est proche de zéro.

Il faut maintenant se demander ce que nous entendons par « performance » dans ce contexte. Si une molécule de CO2 se fixe en raison de l'activité des algues, mais se détache ensuite presque immédiatement, est-ce considéré comme de la « productivité » ? Mais clignez des yeux et vous le manquerez ! Même si vous ne clignez pas des yeux, il est peu probable que cela soit mesurable. Le poids sec des algues à la fin du processus est le même qu’au début. par conséquent, si l'on définit la « productivité » comme « l'augmentation de la masse sèche des algues », alors la productivité serait nulle.

Pour que la photosynthèse des algues ait un effet durable sur les niveaux globaux de CO 2 ou d'O 2, le CO 2 fixé doit être incorporé dans quelque chose de moins rapide que les algues. Quelque chose comme la morue ou le merlu, qui peuvent être collectés et placés sur les tables en prime. La « productivité » fait généralement référence à la capacité des océans à reconstituer ces éléments après la récolte, ce qui est vraiment minime comparé à la capacité de la Terre à produire des récoltes répétées.

Ce serait une autre histoire si nous considérions les algues comme potentiellement adaptées à une récolte massive, de sorte que leur capacité à se développer comme une traînée de poudre en présence de ruissellement d'engrais provenant des terres était considérée comme une « productivité » plutôt que comme une nuisance profonde. Mais ce n'est pas vrai.

En d’autres termes, nous avons tendance à définir la « productivité » en termes de ce qui est bon pour nous en tant qu’espèce, ce qui n’est généralement pas le cas des algues.