فتوسنتز در کدام ناحیه از اقیانوس غیرممکن است؟ زندگی حیوانات و گیاهان در اقیانوس ها

فتوسنتز زیربنای تمام حیات در سیاره ماست. این فرآیند که در گیاهان خشکی، جلبک‌ها و بسیاری از انواع باکتری‌ها اتفاق می‌افتد، وجود تقریباً تمام اشکال حیات روی زمین را تعیین می‌کند و جریان‌های نور خورشید را به انرژی پیوندهای شیمیایی تبدیل می‌کند، که سپس مرحله به مرحله به بالای تعداد زیادی از آنها منتقل می‌شود. زنجیره های غذایی

به احتمال زیاد، همین فرآیند در یک زمان آغاز افزایش شدید فشار جزئی اکسیژن در جو زمین و کاهش نسبت دی اکسید کربن بود که در نهایت به شکوفایی ارگانیسم های پیچیده متعدد منجر شد. و تاکنون، به گفته بسیاری از دانشمندان، تنها فتوسنتز قادر به مهار هجوم سریع CO 2 منتشر شده در هوا در نتیجه سوزاندن روزانه میلیون ها تن انواع سوخت های هیدروکربنی توسط انسان است.

یک کشف جدید توسط دانشمندان آمریکایی ما را وادار می کند تا نگاهی تازه به فرآیند فتوسنتز بیندازیم

در طول فتوسنتز "عادی"، این گاز حیاتی به عنوان یک "محصول فرعی" تولید می شود. در حالت عادی، کارخانه‌های فتوسنتزی برای اتصال CO2 و تولید کربوهیدرات‌ها مورد نیاز هستند که متعاقباً به عنوان منبع انرژی در بسیاری از فرآیندهای درون سلولی عمل می‌کنند. انرژی نور در این "کارخانه ها" برای تجزیه مولکول های آب استفاده می شود که طی آن الکترون های لازم برای تثبیت دی اکسید کربن و کربوهیدرات ها آزاد می شوند. در طی این تجزیه، اکسیژن O 2 نیز آزاد می شود.

در فرآیند تازه کشف شده، تنها بخش کوچکی از الکترون های آزاد شده در طی تجزیه آب برای جذب دی اکسید کربن استفاده می شود. سهم شیر آنها در طی فرآیند معکوس به تشکیل مولکول های آب از اکسیژن "تازه آزاد شده" می رسد. در این حالت، انرژی تبدیل شده طی فرآیند فتوسنتزی تازه کشف شده به شکل کربوهیدرات ذخیره نمی شود، بلکه مستقیماً به مصرف کنندگان انرژی حیاتی درون سلولی عرضه می شود. با این حال، مکانیسم دقیق این فرآیند هنوز یک راز باقی مانده است.

از بیرون ممکن است به نظر برسد که چنین تغییری در فرآیند فتوسنتز اتلاف وقت و انرژی خورشید است. باورش سخت است که در طبیعت زنده، جایی که در طی میلیاردها سال آزمایش و خطای تکاملی، هر چیز کوچک بسیار کارآمد بوده است، می‌تواند فرآیندی با این کارایی پایین وجود داشته باشد.

با این وجود، این گزینه به شما امکان می دهد از دستگاه پیچیده و شکننده فتوسنتزی در برابر قرار گرفتن بیش از حد در معرض نور خورشید محافظت کنید.

واقعیت این است که فرآیند فتوسنتز در باکتری ها را نمی توان به سادگی در غیاب مواد لازم در محیط متوقف کرد. تا زمانی که میکروارگانیسم ها در معرض تابش خورشید هستند، مجبورند انرژی نور را به انرژی پیوندهای شیمیایی تبدیل کنند. در غیاب اجزای لازم، فتوسنتز می تواند منجر به تشکیل رادیکال های آزاد شود که برای کل سلول مخرب هستند و بنابراین سیانوباکتری ها به سادگی نمی توانند بدون گزینه پشتیبان برای تبدیل انرژی فوتون از آب به آب انجام دهند.

این اثر کاهش تبدیل CO 2 به کربوهیدرات و کاهش آزادسازی اکسیژن مولکولی قبلاً در یک سری از مطالعات اخیر در شرایط طبیعی اقیانوس اطلس و اقیانوس آرام مشاهده شده است. همانطور که مشخص شد، سطوح پایین مواد مغذی و یون های آهن تقریباً در نیمی از مناطق آبی آنها مشاهده می شود. از این رو،

حدود نیمی از انرژی نور خورشید که به ساکنان این آبها می رسد با دور زدن مکانیسم معمول جذب دی اکسید کربن و آزادسازی اکسیژن تبدیل می شود.

این بدان معنی است که سهم اتوتروف های دریایی در فرآیند جذب CO2 قبلاً به طور قابل توجهی بیش از حد برآورد شده بود.

به عنوان یکی از متخصصان دپارتمان اکولوژی جهانی در موسسه کارنگی، جو بوری، این کشف جدید به طور قابل توجهی درک ما را از فرآیندهای پردازش انرژی خورشیدی در سلول های میکروارگانیسم های دریایی تغییر خواهد داد. به گفته وی، دانشمندان هنوز مکانیسم فرآیند جدید را کشف نکرده اند، اما وجود آن اکنون ما را مجبور می کند تا نگاهی متفاوت به برآوردهای مدرن از مقیاس جذب فتوسنتزی CO 2 در آب های جهان بیندازیم.

از سطح زمین تا پایین، اقیانوس با زندگی انواع حیوانات و گیاهان زنده است. درست مانند روی زمین، تقریباً تمام زندگی در اینجا به گیاهان بستگی دارد. غذای اصلی میلیاردها گیاه میکروسکوپی به نام فیتوپلانکتون است که توسط جریان ها حمل می شوند. آنها با استفاده از پرتوهای خورشید از دریا، دی اکسید کربن و مواد معدنی برای خود غذا درست می کنند. در طی این فرآیند، نامیده می شود فتوسنتزفیتوپلانکتون ها 70 درصد اکسیژن اتمسفر را تولید می کنند. فیتوپلانکتون عمدتاً از گیاهان کوچکی به نام دیاتوم ها تشکیل شده است. در یک فنجان آب دریا تا 50 هزار عدد از آنها می تواند وجود داشته باشد. فیتوپلانکتون ها فقط می توانند در نزدیکی سطحی زندگی کنند که نور کافی برای فتوسنتز وجود داشته باشد. بخش دیگری از پلانکتون - زئوپلانکتون - در فتوسنتز شرکت نمی کند و بنابراین می تواند عمیق تر زندگی کند. زئوپلانکتون ها حیوانات کوچکی هستند. آنها از فیتوپلانکتون تغذیه می کنند یا یکدیگر را می خورند. زئوپلانکتون شامل بچه ها - لارو خرچنگ، میگو، چتر دریایی و ماهی است. اکثر آنها اصلا شبیه بزرگسالان نیستند. هر دو نوع پلانکتون غذای ماهی ها و سایر حیوانات را فراهم می کنند - از چتر دریایی کوچک گرفته تا نهنگ ها و کوسه های بزرگ. مقدار پلانکتون در هر مکان و فصل به فصل متفاوت است. بیشتر پلانکتون ها در فلات قاره و در قطب ها یافت می شوند. کریل نوعی زئوپلانکتون است. بیشتر کریل ها در اقیانوس جنوبی یافت می شوند. پلانکتون ها در آب های شیرین نیز زندگی می کنند. اگر می توانید، به یک قطره آب از یک برکه یا رودخانه یا یک قطره آب دریا زیر میکروسکوپ نگاه کنید.

زنجیره های غذایی و اهرام

حیوانات گیاهان یا حیوانات دیگر را می خورند و خودشان به عنوان غذا برای گونه های دیگر خدمت می کنند. بیش از 90 درصد از ساکنان دریا در شکم دیگران به زندگی خود پایان می دهند. بنابراین تمام زندگی در اقیانوس به یک زنجیره غذایی عظیم متصل است که از فیتوپلانکتون شروع می شود. برای تغذیه یک حیوان بزرگ، به تعداد زیادی حیوان کوچک نیاز دارید، بنابراین همیشه تعداد حیوانات بزرگ کمتر از حیوانات کوچک است. این را می توان به عنوان یک هرم غذایی به تصویر کشید. ماهی تن برای افزایش 1 کیلوگرم وزن خود باید 10 کیلوگرم ماهی خال مخالی بخورد. برای به دست آوردن 10 کیلوگرم ماهی خال مخالی به 100 کیلوگرم شاه ماهی جوان نیاز دارید. برای 100 کیلوگرم شاه ماهی جوان به 1000 کیلوگرم زئوپلانکتون نیاز دارید. برای تغذیه 1000 کیلوگرم زئوپلانکتون به 10000 کیلوگرم فیتوپلانکتون نیاز دارید.

کف اقیانوس

ضخامت اقیانوس را می توان با توجه به میزان نور و حرارتی که از سطح نفوذ می کند به لایه ها یا مناطق تقسیم کرد (همچنین به مقاله "" مراجعه کنید). هرچه منطقه عمیق تر باشد، سردتر و تاریک تر است. همه گیاهان و بیشتر حیوانات در دو منطقه بالا یافت می شوند. منطقه آفتابی به همه گیاهان و طیف گسترده ای از حیوانات حیات می بخشد. فقط کمی نور از سطح به منطقه گرگ و میش نفوذ می کند. بزرگترین ساکنان اینجا ماهی، ماهی مرکب و اختاپوس هستند. در منطقه تاریک حدود 4 درجه سانتیگراد است. حیوانات در اینجا عمدتاً از "باران" پلانکتون مرده ای که از سطح می ریزد تغذیه می کنند. منطقه پرتگاه کاملا تاریک و سرد یخی است. تعداد معدودی از حیواناتی که در آنجا زندگی می‌کنند تحت فشار بالا و مداوم زندگی می‌کنند. حیوانات همچنین در فرورفتگی های اقیانوسی، در اعماق بیش از 6 کیلومتری از سطح، یافت می شوند. آنها از آنچه از بالا می افتد تغذیه می کنند. حدود 60 درصد از ماهی های اعماق دریا درخشش خاص خود را برای یافتن غذا، شناسایی دشمنان و دادن سیگنال به خویشاوندان دارند.

صخره های مرجانی

صخره های مرجانی در آب های استوایی کم عمق، گرم و شفاف یافت می شوند. آنها از اسکلت حیوانات کوچکی به نام پولیپ مرجانی تشکیل شده اند. وقتی پولیپ های قدیمی می میرند، پولیپ های جدید روی اسکلت آنها رشد می کنند. قدیمی ترین صخره ها هزاران سال پیش شروع به رشد کردند. یکی از انواع صخره های مرجانی جزیره مرجانی است که به شکل حلقه یا نعل اسب است. شکل گیری جزایر مرجانی در زیر نشان داده شده است. صخره های مرجانی در اطراف جزیره آتشفشانی شروع به رشد کردند. پس از فروکش کردن آتشفشان، جزیره شروع به فرورفتن به پایین کرد. با غرق شدن جزیره، صخره همچنان به رشد خود ادامه می دهد. یک تالاب (دریاچه نمک کوچک) در وسط صخره تشکیل می شود. هنگامی که جزیره به طور کامل غرق شد، صخره مرجانی یک جزیره مرجانی را تشکیل داد - یک صخره حلقوی با یک تالاب در وسط. صخره‌های مرجانی نسبت به سایر بخش‌های اقیانوس از نظر زندگی متنوع‌تر هستند. یک سوم از تمام گونه های ماهی اقیانوس در آنجا یافت می شود. بزرگترین سد مرجانی در سواحل شرقی استرالیا است. طول آن 2027 کیلومتر است و 3000 گونه را در خود جای داده است

بیوسفر (از یونانی "bios" - زندگی، "کره" - توپ) به عنوان حامل زندگی با ظهور موجودات زنده در نتیجه توسعه تکاملی سیاره بوجود آمد. بیوسفر به بخشی از پوسته زمین اطلاق می شود که موجودات زنده در آن زندگی می کنند. دکترین بیوسفر توسط آکادمیک ولادیمیر ایوانوویچ ورنادسکی (1863-1945) ایجاد شد. V.I. Vernadsky بنیانگذار دکترین بیوسفر و روش تعیین سن زمین توسط نیمه عمر عناصر رادیواکتیو است. او اولین کسی بود که نقش عظیم گیاهان، حیوانات و میکروارگانیسم ها را در حرکت عناصر شیمیایی در پوسته زمین آشکار کرد.

زیست کره دارای مرزهای مشخصی است. مرز بالایی بیوسفر در ارتفاع 15-20 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد. در استراتوسفر اتفاق می افتد.

بخش عمده ای از موجودات زنده در پوسته هوای پایین - تروپوسفر - قرار دارند.

پایین ترین قسمت تروپوسفر (50-70 متر) پرجمعیت ترین قسمت است.

مرز پایین زندگی از لیتوسفر در عمق 2-3 کیلومتری عبور می کند. زندگی عمدتاً در قسمت بالایی لیتوسفر - در خاک و روی سطح آن متمرکز است. پوسته آب این سیاره (هیدروسفر) تا 71 درصد از سطح زمین را اشغال می کند. اگر اندازه همه ژئوسفرها را با هم مقایسه کنیم، می توانیم بگوییم که سنگ کره بیشترین جرم را دارد و جو کوچکترین. زیست توده موجودات زنده در مقایسه با اندازه ژئوسفرها (0.01٪) کوچک است. در بخش‌های مختلف بیوسفر، تراکم حیات یکسان نیست. بیشترین تعداد موجودات در سطح لیتوسفر و هیدروسفر یافت می شود. محتوای زیست توده نیز بر اساس منطقه متفاوت است. جنگل های استوایی بیشترین تراکم را دارند، در حالی که یخ های قطب شمال و مناطق کوهستانی کمترین تراکم را دارند.زیست توده. ارگانیسم‌هایی که زیست توده را تشکیل می‌دهند، توانایی فوق‌العاده‌ای برای تکثیر و انتشار در سراسر سیاره دارند (به بخش «مبارزه برای هستی» مراجعه کنید). تولید مثل تعیین می کند

تراکم زندگی

این بستگی به اندازه موجودات و منطقه مورد نیاز برای زندگی دارد. تراکم زندگی باعث ایجاد کشمکش بین موجودات برای فضا، غذا، هوا و آب می شود. در فرآیند انتخاب طبیعی و سازگاری، تعداد زیادی از موجودات با بیشترین تراکم حیات در یک منطقه متمرکز می شوند.

زیست توده زمین.

ساکنان خاک یک مجموعه بیوسنوتیک منحصر به فرد را نشان می دهند. خاک حاوی مقدار زیادی باکتری (تا 500 تن در هکتار)، مواد آلی در حال تجزیه قارچ‌ها و جلبک‌های سبز و سبز آبی در لایه‌های سطحی آن زندگی می‌کنند و از طریق فرآیند فتوسنتز، خاک را با اکسیژن غنی می‌کنند. ضخامت خاک توسط ریشه های گیاهان عالی نفوذ می کند و سرشار از تک یاخته ها - آمیب ها، تاژک ها، مژک داران است. حتی چارلز داروین توجه را به نقش کرم های خاکی جلب کرد که خاک را شل می کنند، می بلعند و با آب معده اشباع می کنند. علاوه بر این، مورچه ها، کنه ها، خال ها، مارموت ها، گوفرها و سایر حیوانات در خاک زندگی می کنند. همه ساکنان خاک کارهای خاک سازی زیادی انجام می دهند و در ایجاد حاصلخیزی خاک مشارکت دارند. بسیاری از ارگانیسم های خاک در چرخه کلی موادی که در بیوسفر اتفاق می افتد شرکت می کنند.

زیست توده اقیانوس جهانی.

هیدروسفر زمین یا اقیانوس جهانی بیش از 2/3 سطح سیاره را اشغال می کند. آب دارای خواص ویژه ای است که برای حیات موجودات مهم است. ظرفیت گرمایی بالای آن باعث می شود دمای اقیانوس ها و دریاها یکنواخت تر شود و تغییرات شدید دما در زمستان و تابستان را تعدیل کند. خواص فیزیکی و ترکیب شیمیایی آب اقیانوس ها بسیار ثابت است و محیطی مساعد برای زندگی ایجاد می کند. اقیانوس حدود 1/3 از فتوسنتز انجام شده در کل سیاره را تشکیل می دهد.

جلبک های تک سلولی و حیوانات کوچک معلق در آب پلانکتون را تشکیل می دهند. پلانکتون از اهمیت اولیه در تغذیه جانوران اقیانوس ها برخوردار است.

در اقیانوس، علاوه بر پلانکتون ها و حیوانات آزاد شنا، موجودات زیادی به کف متصل هستند و در امتداد آن می خزند. به ساکنان پایین بنتوس می گویند.

در اقیانوس جهانی 1000 برابر کمتر از روی خشکی زیست توده زنده وجود دارد. در تمام نقاط اقیانوس جهانی میکروارگانیسم هایی وجود دارند که مواد آلی را به مواد معدنی تجزیه می کنند.

گردش مواد و تبدیل انرژی در بیوسفر. موجودات گیاهی و جانوری در ارتباط با محیط غیر آلی در چرخه پیوسته مواد و انرژی در طبیعت قرار می گیرند.

کربن به طور طبیعی در سنگ ها به شکل سنگ آهک و مرمر یافت می شود. بیشتر کربن در جو به صورت دی اکسید کربن یافت می شود. دی اکسید کربن در طی فتوسنتز توسط گیاهان سبز از هوا جذب می شود. کربن به دلیل فعالیت باکتری هایی که بقایای مرده گیاهان و جانوران را از بین می برند، وارد چرخه می شود.

هنگامی که گیاهان و حیوانات تجزیه می شوند، نیتروژن به شکل آمونیاک آزاد می شود. باکتری های نیتروفیزاسیون آمونیاک را به نمک اسیدهای نیتروژن و نیتریک تبدیل می کنند که توسط گیاهان جذب می شوند. علاوه بر این، برخی از باکتری های تثبیت کننده نیتروژن قادر به جذب نیتروژن اتمسفر هستند.

سنگ ها دارای ذخایر زیادی از فسفر هستند. هنگامی که این سنگ ها از بین می روند، فسفر را به سیستم های اکولوژیکی زمینی آزاد می کنند، اما برخی از فسفات ها به چرخه آب کشیده شده و به دریا منتقل می شوند. همراه با باقی مانده های مرده، فسفات ها به پایین فرو می روند. یک قسمت از آنها استفاده می شود و قسمت دیگر در رسوبات عمیق گم می شود. بنابراین، بین مصرف فسفر و بازگشت آن به چرخه اختلاف وجود دارد.

در نتیجه چرخه مواد در بیوسفر، مهاجرت بیوژنیک پیوسته عناصر رخ می دهد. عناصر شیمیایی لازم برای زندگی گیاهان و جانوران از محیط به بدن منتقل می شوند. هنگامی که موجودات زنده تجزیه می شوند، این عناصر به محیط باز می گردند و از آنجا دوباره وارد بدن می شوند.

موجودات مختلف، از جمله انسان، در مهاجرت بیوژنیک عناصر شرکت می کنند.

نقش انسان در زیست کره انسان، بخشی از زیست توده زیست کره، از دیرباز به طور مستقیم به طبیعت اطراف وابسته بوده است. با رشد مغز، خود انسان به عاملی قدرتمند در تکامل بیشتر روی زمین تبدیل می شود. تسلط انسان بر اشکال مختلف انرژی - مکانیکی، الکتریکی و اتمی - به تغییرات قابل توجهی در پوسته زمین و مهاجرت بیوژنیک اتم ها کمک کرد. در کنار فواید، مداخله انسان در طبیعت اغلب به آن آسیب می رساند. فعالیت های انسانی اغلب منجر به اختلال در قوانین طبیعی می شود. اختلال و تغییر بیوسفر یک نگرانی جدی است. در این راستا، در سال 1971، یونسکو (سازمان آموزشی، علمی و فرهنگی ملل متحد) که شامل اتحاد جماهیر شوروی است، برنامه بین المللی بیولوژیکی (IBP) "انسان و بیوسفر" را تصویب کرد که تغییرات زیست کره و منابع آن را تحت نظر انسان بررسی می کند. نفوذ

اصل 18 قانون اساسی اتحاد جماهیر شوروی می گوید: «به نفع نسل حاضر و نسل های آینده، اقدامات لازم در اتحاد جماهیر شوروی برای حفاظت و بهره برداری منطقی علمی از زمین و زیر خاک، منابع آب، گیاهان و جانوران انجام می شود. برای حفظ هوا و آب پاک، برای اطمینان از تولید مثل منابع طبیعی و بهبود محیط زیست انسانی."

انواع مختلفی از وظایف سیتولوژیکی وجود دارد.

1. در مبحث "سازمان شیمیایی سلول" مسائل مربوط به ساخت مارپیچ دوم DNA را حل می کنند. تعیین درصد محتوای هر نوکلئوتید و غیره، به عنوان مثال، کار شماره 1. در یک بخش از یک زنجیره DNA نوکلئوتید وجود دارد: T - C - T-A - G - T - A - A - T. تعیین: 1 ) ساختار زنجیره دوم، 2) درصد محتوای هر نوکلئوتید در یک بخش معین.

راه حل: 1) ساختار زنجیره دوم با اصل مکمل بودن تعیین می شود. جواب: الف - گ - الف - ت - ج - الف - ت - ت - الف.

2) 18 نوکلئوتید (100%) در دو زنجیره این قطعه DNA وجود دارد. پاسخ: A = 7 نوکلئوتید (38.9%) T = 7 - (38.9%); G = 2 - (11.1%) و C = 2 - (11.1%).

II. در مبحث "متابولیسم و ​​تبدیل انرژی در سلول"، آنها مسائلی را برای تعیین ساختار اولیه پروتئین از روی کد DNA حل می کنند. ساختار ژنی بر اساس ساختار اولیه پروتئین، به عنوان مثال، کار شماره 2. ساختار اولیه پروتئین سنتز شده را تعیین کنید اگر نوکلئوتیدها بر روی بخشی از یک زنجیره DNA در توالی زیر قرار دارند: GATACAATGGTTCGT.

1. بدون ایجاد اختلال در توالی، نوکلئوتیدها را به سه قلو گروه بندی کنید: GAT - ACA - ATG - GTT - CGT.
2. یک زنجیره مکمل از mRNA بسازید: CUA - UGU - UAC - CAA - GC A.

حل مشکل

3. با استفاده از جدول کد ژنتیکی، آمینو اسیدهای کدگذاری شده توسط این سه قلو را تعیین کنید. جواب: لی سیس تیر گلو آلا. انواع مشابهی از مسائل به روشی مشابه بر اساس الگوهای مربوطه و توالی فرآیندهای رخ داده در سلول حل می شوند.

مشکلات ژنتیکی در مبحث "الگوهای اساسی وراثت" حل شده است. اینها مشکلات مربوط به الگوهای مونو هیبریدی، تلاقی دو هیبریدی و سایر الگوهای وراثتی است، به عنوان مثال وظیفه شماره 3. هنگامی که خرگوش های سیاه با یکدیگر تلاقی می کنند، فرزندان به دست آمده 3 خرگوش سیاه و 1 خرگوش سفید هستند. ژنوتیپ والدین و فرزندان را تعیین کنید.

1. با هدایت قانون تقسیم شخصیت، ژن هایی را که تظاهرات شخصیت های غالب و مغلوب را در این متقاطع تعیین می کنند، شناسایی کنید. کت و شلوار سیاه - A، سفید - a;
2. تعیین ژنوتیپ والدین (تولید فرزندان در حال جداسازی به نسبت 3:1). پاسخ: آه.
3. با استفاده از فرضیه خلوص گامت و مکانیسم میوز، یک نمودار متقاطع بنویسید و ژنوتیپ فرزندان را تعیین کنید.

پاسخ: ژنوتیپ خرگوش سفید aa، ژنوتیپ خرگوش سیاه 1 AA، 2Aa است.

سایر مشکلات ژنتیکی نیز به همین ترتیب و با استفاده از الگوهای مناسب حل می شوند.

دمای اقیانوس جهانی به طور قابل توجهی بر تنوع زیستی آن تأثیر می گذارد. این بدان معناست که فعالیت‌های انسانی می‌تواند توزیع جهانی حیات در آب را تغییر دهد، چیزی که به نظر می‌رسد در حال حاضر در مورد فیتوپلانکتون‌ها که به طور متوسط ​​1 درصد در سال کاهش می‌یابند، رخ داده است.

فیتوپلانکتون های اقیانوسی - ریزجلبک های تک سلولی - اساس تقریباً تمام زنجیره های غذایی و اکوسیستم های اقیانوس را نشان می دهند. نیمی از کل فتوسنتز روی زمین از فیتوپلانکتون ها حاصل می شود. شرایط آن بر میزان دی اکسید کربنی که اقیانوس می تواند جذب کند، فراوانی ماهی و در نهایت بر رفاه میلیون ها نفر تأثیر می گذارد.

مدت "تنوع بیولوژیکی" به معنی تنوع موجودات زنده از همه منابع، از جمله، اما نه محدود به، اکوسیستم های زمینی، دریایی و سایر آبزیان و مجموعه های اکولوژیکی که آنها بخشی از آن هستند. این مفهوم شامل تنوع درون گونه ها، بین گونه ها و تنوع اکوسیستم می شود.

این تعریف این واژه در کنوانسیون تنوع زیستی است. اهداف این سند حفاظت از تنوع زیستی، استفاده پایدار از اجزای آن و به اشتراک گذاری عادلانه و عادلانه منافع ناشی از استفاده از منابع ژنتیکی است.

تحقیقات زیادی قبلاً در مورد تنوع زیستی زمینی انجام شده است. دانش بشر در مورد توزیع جانوران دریایی به طور قابل توجهی محدود است.

اما مطالعه‌ای به نام «سرشماری حیات دریایی» که Gazeta.Ru بارها درباره آن نوشته است، یک دهه به طول انجامید، وضعیت را تغییر داد. انسان شروع به دانستن بیشتر در مورد اقیانوس کرد. نویسندگان آن دانش روندهای جهانی در تنوع زیستی را در گروه‌های عمده حیات دریایی، از جمله مرجان‌ها، ماهی‌ها، نهنگ‌ها، فوک‌ها، کوسه‌ها، حرا، جلبک‌های دریایی و زئوپلانکتون‌ها گرد هم آورده‌اند.

اگرچه ما به طور فزاینده ای از شیب تنوع جهانی و عوامل اکولوژیکی مرتبط با آنها آگاه هستیم، دانش ما از نحوه عملکرد این الگوها در اقیانوس به طور قابل توجهی از آنچه در خشکی می دانیم عقب است و این مطالعه برای رسیدگی به این اختلاف طراحی شده است.، - والتر جتز از دانشگاه ییل هدف کار را توضیح داد.

بر اساس داده های به دست آمده، دانشمندان الگوهای جهانی تنوع زیستی بیش از 11 هزار گونه دریایی از گیاهان و جانوران را از پلانکتون های کوچک گرفته تا کوسه ها و نهنگ ها مقایسه و تجزیه و تحلیل کردند.

محققان شباهت های قابل توجهی بین الگوهای توزیع گونه های جانوری و دمای آب اقیانوس ها کشف کرده اند.

این نتایج به این معنی است که تغییرات آینده در دمای اقیانوس ها می تواند به طور قابل توجهی بر توزیع حیات دریایی تأثیر بگذارد.

علاوه بر این، دانشمندان دریافته‌اند که محل کانون‌های تنوع دریایی (مناطقی که در حال حاضر تعداد زیادی از گونه‌های کمیاب در معرض خطر انقراض هستند، مانند صخره‌های مرجانی) در مناطقی متمرکز است که سطح بالایی از تأثیرات انسانی ثبت شده است. نمونه هایی از این اثرات عبارتند از ماهیگیری، سازگاری محیط با نیازهای آنها، تغییرات آب و هوایی انسانی و آلودگی محیط زیست. شاید بشریت باید به این فکر کند که چگونه این فعالیت در چارچوب کنوانسیون تنوع زیستی قرار می گیرد.

«تأثیر تجمعی فعالیت‌های انسانی، تنوع حیات در اقیانوس‌های جهان را تهدید می‌کند.»کامیلو مورا از دانشگاه دلهوسی، یکی از نویسندگان این اثر می گوید.

در کنار این اثر، مقاله دیگری در نیچر در مورد مشکلات تنوع زیستی دریایی بر روی زمین منتشر شد. در آن، دانشمندان کانادایی در مورد نرخ عظیم کاهش فعلی در زیست توده فیتوپلانکتون در سال‌های اخیر صحبت می‌کنند. محققان با استفاده از داده های آرشیوی همراه با آخرین مشاهدات ماهواره ای دریافتند که در نتیجه گرم شدن اقیانوس ها، میزان فیتوپلانکتون سالانه 1 درصد کاهش می یابد.

فیتوپلانکتون ها اندازه و نسبت فراوانی مشابه پستانداران دارند

فیتوپلانکتون بخشی از پلانکتون است که فتوسنتز را انجام می دهد، عمدتاً جلبک های پروتوکوکی، دیاتوم ها و سیانوباکتری ها. فیتوپلانکتون ها بسیار مهم هستند زیرا تقریباً نیمی از تولید تمام مواد آلی روی زمین و بیشتر اکسیژن موجود در جو ما را تشکیل می دهند. علاوه بر کاهش قابل توجه اکسیژن در اتمسفر زمین، که هنوز یک موضوع طولانی مدت است، کاهش تعداد فیتوپلانکتون ها تغییراتی در اکوسیستم های دریایی را تهدید می کند که مطمئنا شیلات را تحت تاثیر قرار می دهد.

هنگام مطالعه نمونه‌های فیتوپلانکتون دریایی، مشخص شد که هر چه اندازه سلول‌های نوع خاصی از جلبک‌ها بزرگتر باشد، تعداد آنها کمتر است. با کمال تعجب، این کاهش تعداد به نسبت جرم سلولی به توان 0.75- رخ می دهد - دقیقاً همان نسبت کمی از این مقادیر که قبلاً برای پستانداران خشکی توصیف شده بود. این بدان معنی است که "قاعده هم ارزی انرژی" در مورد فیتوپلانکتون نیز صدق می کند.

فیتوپلانکتون ها به طور نابرابر در سراسر اقیانوس توزیع می شوند. مقدار آن به دمای آب، نور و مقدار مواد مغذی بستگی دارد. سال های خنک مناطق معتدل و قطبی برای توسعه فیتوپلانکتون مناسب تر از آب های گرم استوایی است. در منطقه گرمسیری اقیانوس باز، فیتوپلانکتون به طور فعال فقط در جایی که جریان های سرد عبور می کند توسعه می یابد. در اقیانوس اطلس، فیتوپلانکتون به طور فعال در منطقه جزایر کیپ ورد (نزدیک آفریقا) توسعه می یابد، جایی که جریان سرد قناری یک چرخش را تشکیل می دهد.

در مناطق گرمسیری، مقدار فیتوپلانکتون در طول سال یکسان است، در حالی که در عرض های جغرافیایی بالا، تکثیر فراوان دیاتوم ها در بهار و پاییز و کاهش شدید در زمستان وجود دارد. بزرگترین توده فیتوپلانکتون در آبهای سطحی با نور خوب (تا 50 متر) متمرکز شده است. زیر 100 متر، جایی که نور خورشید به آن نفوذ نمی کند، تقریباً هیچ فیتوپلانکتون وجود ندارد زیرا فتوسنتز در آنجا غیرممکن است.

نیتروژن و فسفر مواد مغذی اصلی لازم برای رشد فیتوپلانکتون هستند. آنها در زیر 100 متر، در یک منطقه غیر قابل دسترس برای فیتوپلانکتون تجمع می کنند. اگر آب به خوبی مخلوط شود، نیتروژن و فسفر به طور منظم به سطح می رسد و فیتوپلانکتون را تغذیه می کند. آب های گرم سبک تر از آب های سرد هستند و به عمق فرو نمی روند - اختلاط رخ نمی دهد. بنابراین، در مناطق استوایی، نیتروژن و فسفر به سطح نمی رسد و کمبود مواد مغذی مانع از رشد فیتوپلانکتون می شود.

در مناطق قطبی، آب های سطحی سرد می شوند و تا عمق فرو می روند. جریان های عمیق آب های سرد را به استوا می برند. در برخورد با برآمدگی های زیر آب، آب های عمیق به سطح می آیند و مواد معدنی را با خود حمل می کنند. در چنین مناطقی فیتوپلانکتون بسیار بیشتری وجود دارد. در مناطق گرمسیری اقیانوس باز، بالای دشت های اعماق دریا (حوضه های آمریکای شمالی و برزیل)، جایی که آب بالا نمی رود، فیتوپلانکتون بسیار کمی وجود دارد. این مناطق بیابان های اقیانوسی هستند و حتی حیوانات بزرگ مهاجر مانند نهنگ ها یا قایق های بادبانی از آنها دوری می کنند.

فیتوپلانکتون دریایی Trichodesmium مهمترین تثبیت کننده نیتروژن در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری اقیانوس جهانی است. این موجودات فتوسنتزی کوچک از نور خورشید، دی اکسید کربن و سایر مواد مغذی برای سنتز مواد آلی استفاده می کنند که اساس هرم غذایی دریایی را تشکیل می دهد. نیتروژنی که از لایه های عمیق ستون آب و از جو وارد لایه های نورانی بالایی اقیانوس می شود به عنوان خوراک ضروری برای پلانکتون ها عمل می کند.

چارلز

چرا اقیانوس ها از نظر فتوسنتز «بازده پایین» دارند؟

80 درصد فتوسنتز جهان در اقیانوس ها انجام می شود. با وجود این، اقیانوس ها نیز بهره وری پایینی دارند - 75 درصد از سطح زمین را پوشش می دهند، اما از 170 میلیارد تن وزن خشک سالانه که از طریق فتوسنتز ثبت می شود، تنها 55 میلیارد تن است. آیا این دو واقعیتی که من به طور جداگانه با آنها مواجه شدم متناقض نیستند؟ اگر اقیانوس ها 80 درصد از کل را ثابت کنند C O X 2 " role="presentation" style="position: relative;"> C O X C O X 2 " role="presentation" style="position: relative;"> C O X 2 " role="presentation" style="position: relative;"> 2 C O X 2 " role="presentation" style="position: relative;"> C O X 2 " role="presentation" style="position: relative;">C C O X 2 " role="presentation" style="position: relative;">O C O X 2 " role="presentation" style="position: relative;">X C O X 2 " role="presentation" style="position: relative;">2با فتوسنتز روی زمین ثابت می شود و 80٪ از کل را آزاد می کند O X 2 " role="presentation" style="position: relative;"> O 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="presentation" style="position: relative;">O O X 2 " role="presentation" style="position: relative;">X O X 2 " role="presentation" style="position: relative;">2آنها با فتوسنتز روی زمین آزاد می شوند و باید 80 درصد وزن خشک را نیز تشکیل دهند. آیا راهی برای تطبیق این حقایق وجود دارد؟ در هر صورت، اگر 80 درصد فتوسنتز در اقیانوس ها اتفاق بیفتد، به سختی به نظر می رسد پایینبهره وری - پس چرا گفته می شود که اقیانوس ها بهره وری اولیه پایینی دارند (دلایل زیادی نیز برای این موضوع ذکر شده است - اینکه نور در تمام اعماق اقیانوس ها در دسترس نیست و غیره)؟ فتوسنتز بیشتر باید به معنای بهره وری بیشتر باشد!

C_Z_

اگر بتوانید به این دو آمار اشاره کنید که از کجا این دو آمار را پیدا کرده اید مفید خواهد بود (80 درصد بهره وری جهان از اقیانوس ها می آید و اقیانوس ها 55/170 میلیون تن وزن خشک تولید می کنند)

پاسخ ها

شکلاتی

ابتدا باید بدانیم که مهمترین معیارهای فتوسنتز کدامند. اینها عبارتند از: نور، CO 2، آب، مواد مغذی. docenti.unicam.it/tmp/2619.ppt ثانیاً بهره وری که شما در مورد آن صحبت می کنید باید «بهره وری اولیه» نامیده شود و با تقسیم مقدار کربن تبدیل شده در واحد سطح (m2) بر زمان محاسبه می شود. www2.unime.it/snchimambiente/PrPriFattMag.doc

بنابراین، با توجه به این واقعیت که اقیانوس ها منطقه وسیعی از جهان را پوشش می دهند، میکروارگانیسم های دریایی می توانند مقادیر زیادی کربن معدنی را به کربن آلی تبدیل کنند (اصل فتوسنتز). یک مشکل بزرگ در اقیانوس ها در دسترس بودن مواد مغذی است. آنها تمایل به رسوب یا واکنش با آب یا سایر مواد شیمیایی دارند، حتی اگر ارگانیسم های فتوسنتزی دریایی عمدتاً در سطح، جایی که نور البته وجود دارد، یافت می شوند. این در نتیجه پتانسیل بهره وری فتوسنتزی اقیانوس ها را کاهش می دهد.

WYSIWYG♦

MTGradwell

اگر اقیانوس ها 80 درصد از کل CO2 CO2 تثبیت شده توسط فتوسنتز روی زمین را ثابت کنند و 80٪ از کل O2O2 ثابت شده توسط فتوسنتز روی زمین را آزاد کنند، باید 80٪ از وزن خشک حاصل را نیز تشکیل دهند.

اولاً، منظور از "O 2 منتشر شد" چیست؟ آیا این بدان معنی است که "O 2 از اقیانوس ها به جو آزاد می شود، جایی که به رشد بیش از حد کمک می کند"؟ این مورد نمی تواند باشد زیرا مقدار O 2 در جو نسبتاً ثابت است و شواهدی وجود دارد که نشان می دهد به طور قابل توجهی کمتر از زمان ژوراسیک است. به طور کلی، غرق‌های O2 جهانی باید منابع O2 را متعادل کنند یا، در غیر این صورت، اندکی از آنها فراتر رود، که باعث می‌شود سطح فعلی CO2 اتمسفر به تدریج به قیمت سطوح O2 افزایش یابد.

بنابراین منظور ما از "رها شده" "رها شده توسط فرآیند فتوسنتز در لحظه عمل آن" است.

اقیانوس ها 80 درصد از کل CO2 تثبیت شده از طریق فتوسنتز را ثابت می کنند، بله، اما آنها نیز با همان سرعت آن را تجزیه می کنند. برای هر سلول جلبکی که فتوسنتزی می‌کند، یک سلول مرده یا در حال مرگ وجود دارد و توسط باکتری‌ها مصرف می‌شود (که O2 را مصرف می‌کنند)، یا خودش اکسیژن مصرف می‌کند تا فرآیندهای متابولیکی خود را در شب حفظ کند. بنابراین مقدار خالص O 2 آزاد شده توسط اقیانوس ها نزدیک به صفر است.

اکنون باید بپرسیم که منظور ما از "عملکرد" ​​در این زمینه چیست؟ اگر یک مولکول CO2 به دلیل فعالیت جلبک ثابت شود، اما تقریباً بلافاصله دوباره ثابت نشود، آیا این "بازده" در نظر گرفته می شود؟ اما پلک بزنید و آن را از دست خواهید داد! حتی اگر پلک نزنید، بعید است که قابل اندازه گیری باشد. وزن خشک جلبک ها در پایان فرآیند مانند ابتدا است. بنابراین، اگر «بازده» را به عنوان «افزایش جرم خشک جلبک» تعریف کنیم، بهره‌وری صفر خواهد بود.

برای اینکه فتوسنتز جلبک ها اثر پایداری بر سطوح جهانی CO 2 یا O 2 داشته باشد، CO 2 ثابت باید در چیزی با سرعت کمتری نسبت به جلبک ها ترکیب شود. چیزی مانند ماهی کاد یا هیک که می توان آن ها را جمع آوری کرد و به عنوان جایزه روی میزها قرار داد. «بهره‌وری» معمولاً به توانایی اقیانوس‌ها برای دوباره پر کردن این چیزها پس از برداشت اشاره دارد، و این در مقایسه با توانایی زمین برای تولید برداشت‌های مکرر واقعاً ناچیز است.

اگر جلبک‌ها را به‌عنوان بالقوه مناسب برای برداشت انبوه ببینیم، داستان متفاوتی خواهد بود، به طوری که توانایی آن برای رشد مانند آتش‌سوزی در حضور روان کود از زمین به‌عنوان «بهره‌وری» تلقی می‌شود تا یک مزاحمت عمیق. اما این درست نیست.

به عبارت دیگر، ما تمایل داریم «بهره‌وری» را بر اساس آنچه برای ما به عنوان یک گونه خوب است تعریف کنیم، و جلبک‌ها اینطور نیستند.