Introductiοn to Marine Ecosystems

1. Εισαγωγή στα Θαλάσσια Οικοσυστήματα Καθηγ. Χαρά Ντρίνια

2. ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑ • Ένα οικοσύστημα αναφέρεται σε όλα τα ζώα και τα φυτά που βρίσκονται σε μια περιοχή, και στον τρόπο που ζουν μαζί. • Διαφορετικά φυτά και ζώα ζουν σε διαφορετικά οικοσυστήματα • Διαφορετικά οικοσυστήματα μπορεί να βρίσκονται πολύ κοντά μεταξύ τους. • Μερικά ζώα ανήκουν σε αρκετά οικοσυστήματα.

4. Η ΒΙΟΣΦΑΙΡΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑ κοινότητα πληθυσμός άτομο

5. Οικολογική Ιεραρχία Ατομο (κατώτερο επίπεδο) Πληθυσμός Κοινότητα Οικοσύστημα Βιογεωγραφική επαρχία Βιόσφαιρα (υψηλό επίπεδο)

6. ΟΙΚΟ + ΣΥΣΤΗΜΑ Σχετίζεται με το περιβάλλον Σύνολο συσχετιζόμενων τμημάτων που λειτουργούν σε μια ενότητα

7. Τι είναι οικοσύστημα • Ένα οικοσύστημα αποτελείται από τη βιολογική κοινότητα που εμφανίζεται σε μια περιοχή, και τους φυσικούς και χημικούς παράγοντες που αποτελούν το αβιοτικό περιβάλλον του. • Η μελέτη των οικοσυστημάτων αφορά κυρίως στη μελέτη ορισμένων διαδικασιών που συνδέουν τα βιοτικά συστατικά με τα αβιοτικά συστατικά.

8. Παράγοντες • Βιοτικοί παράγοντες –έμψυχο υλικό ενός περιβάλλοντος • Αβιοτικοί παράγοντες –άψυχο υλικό ενός περιβάλλοντος • Περιοριστικοί Παράγοντες-Βιοτικοί και Αβιοτικοί παράγοντεςπου καθορίζουνπόσοι οργανισμοί μπορούν να ζήσουν σε μια δεδομένη περιοχή. • Περιοριστικός πόρος: Εκείνος, του οποίου οι ποσότητες είναι οι μικρότερες σε σχέση με τις ανάγκες του πληθυσμού και άρα εξαντλείται πρώτος από όλους τους πόρους που θα μπορούσαν να περιορίσουν ένα πληθυσμό.

9. Περιοριστικοί Παράγοντες-Βιοτικοί και Αβιοτικοί παράγοντεςπου καθορίζουνπόσοι οργανισμοί μπορούν να ζήσουν σε μια δεδομένη περιοχή. Ικανότητα χωρητικότητας - αριθμός οργανισμών που μπορεί να υποστηρίξει ένα περιβάλλον.

10. «Ο νόμος του ελαχίστου» του Liebig • Η δυνατότητα επιβίωσης ενός  πληθυσμού οποιουδήποτε  είδους σε ένα συγκεκριμένο τόπο και χρόνο δεν εξαρτάται από την παράμετρο που είναι απαραίτητη για την ζωή του και βρίσκεται «εν περισσεία» αλλά από αυτήν που βρίσκεται «εν ελαχίστω». • Πχ  μπορεί να έχουμε την επόμενη μέρα διπλάσια στρέμματα γης να καλλιεργήσουμε αλλά να μην έχουμε νερό. Τότε η παραγωγή μας και επομένως και η ζωή μας  δεν θα εξαρτάται από τα στρέμματα που θα έχουμε εν περισσεία αλλά από την ελαχίστη ποσότητα νερού. • Ο νόμος του ελαχίστου βρίσκει την πλήρη εφαρμογή του μόνο όσον αφορά στις χημικές ουσίες που είναι απαραίτητες για την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή

11. Ο νόμος του Shelford για την ανοχή • Για το κάθε είδος υπάρχουν μέγιστα και ελάχιστα όρια συνθηκών, που αφορούν στον εκάστοτε περιβαλλοντικό παράγοντα και μέσα στα οποία το είδος μπορεί να αντέξει. Ανάμεσα στα όρια αυτά υπάρχει ένα εύρος ανοχής στο οποίο περιλαμβάνονται και οι βέλτιστες συνθήκες • Τα όρια ανοχής παριστάνονται με τη βοήθεια κωδωνοειδών καμπύλων και μπορεί να είναι διαφορετικά για κάθε είδος ως προς τον ίδιο περιβαλλοντικό παράγοντα, αλλά και για το ίδιο είδος ως προς τον κάθε παράγοντα ξεχωριστά

12. Όρια ανοχής

13. Ο ορισμός ενός οικοσυστήματος προϋποθέτει ότι πρέπει να υπάρχει κάποιο είδος ορίου (boundary) που το διαχωρίζει από άλλα συστήματα. • Στην απλούστερη περίπτωση το όριο είναι γεωγραφικό

14. Φυσιογραφικοί Γεωγραφικό πλάτος Βάθος Ανάγλυφο Υπόστρωμα Γεωλογία Γεωλογική δραστηριότητα Ωκεανογραφικοί Θερμοκρασία Ωκεάνια ρεύματα Αλμυρότητα Τροφική διαθεσιμότητα Φως, ρεύματα θολερότητας Παραγωγικότητα Παλίρροιες Πάγος Παράγοντες για τον καθορισμό των γεωγραφικών ορίων ενός οικοσυστήματος

15. Χαρακτηριστικά της έννοιας του οικοσυστήματος: • O όρος υιοθετήθηκε από τον A.G. Tansley (1935). • Εχει θεωρητική έννοια. Δημιουργήθηκε ουσιαστικά για να βοηθήσει τους επιστήμονες στις αναλύσεις τους. • Δεν περιλαμβάνει κανένα καθορισμένο σύνολο ουσιαστικών ιδιοτήτων. • Δεν υπάρχει κανένα πρωτόκολλο για τη μέτρηση των ιδιοτήτων ενός οικοσυστήματος. • Δεν υπάρχει κανένα φυσικό πλαίσιο ή γεωγραφικοί περιορισμοί. • Μπορεί να διαμορφωθεί ή να οριοθετηθεί με διάφορους τρόπους. • Μπορεί να καθοριστεί με οποιαδήποτε μεταβλητή.

16. Οικοσυστήματα με διαφορετικό μέγεθος και μορφή σε οποιαδήποτε θέση. • Μετατόπιση οικοσυστημάτων στον χρόνο και στο χώρο με τις αλλαγές στη κατανομή της βιοποικιλότητας. • Δεν υπάρχει ένα συμφωνηθέν σύστημα ταξινόμησης των θαλασσίων οικοσυστημάτων.

17. Ενδιαίτημα • Ο φυσικός χώρος στον οποίο ζει ένας οργανισμός και περιλαμβάνει το περιβάλλον του. • Μέσα στο ενδιαίτημα υπάρχουν φυσικοί και βιολογικοί πόροι τους οποίους ένας οργανισμός χρησιμοποιεί για να επιβιώσει και να αναπαραχθεί, και οι οποίοι συνολικά αποτελούν τον οικολογικό του θώκο (ecological niche).

18. Οικοχώρος ή οικολογικός θώκος ή οικοθέση ή οικολογική φωλεά Η οικοθέση ενός είδους συνίσταται: • στο ρόλο του στο οικοσύστημα (φυτοφάγο, σαρκοφάγο, παραγωγός, κλπ) • στα όρια ανοχής του (π.χ. pH του εδάφους, υγρασία) • στις απαιτήσεις του για στέγη, φωλιά κλπ κλπ.

19. Οικοχώρος ή οικολογικός θώκος • Οικοχώρος ή οικολογικός θώκος ή οικοθέση: αναφέρεται τόσο στο λειτουργικό ρόλο ενός οργανισμού, όσο και στη θέση του στο χώρο και στο χρόνο. Δηλαδή, περιλαμβάνει όχι μόνο το φυσικό χώρο που καταλαμβάνει ένας οργανισμός, αλλά επίσης και το λειτουργικό του ρόλο στην κοινότητα, όπως π.χ. είναι οι τροφικές σχέσεις, ο τρόπος που αντιδρά στις περιβαλλοντικές διαταραχές κλπ. • Generalists –Ευρύς οικοχώρος • Specialists – Στενός οικοχώρος

20. 10-1 Λειτουργικές πτυχές του οικοσυστήματος • Τα οικοσυστήματα λειτουργούν από την ανταλλαγή της ύλης και της ενέργειας. • Τα φυτά χρησιμοποιούν χλωροφύλλη στη φωτοσύνθεση για να μετατρέψουν το ανόργανο υλικό σε οργανικές ενώσεις και να αποθηκεύσουν ενέργεια για την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή. • τα φυτά είναι αυτότροφοι οργανισμοί και πρωτογενείς παραγωγοί στα περισσότερα οικοσυστήματα. • Όλοι οι άλλοι οργανισμοί είναι ετερότροφοι, καταναλωτές και αποικοδομητές στα οικοσυστήματα. • Τα φυτοφάγα καταναλώνουν φυτά και απελευθερώνουν την αποθηκευμένη ενέργεια.

21. Παραγωγοί • Το ηλιακό φως είναι η πηγή ενέργειας για το μεγαλύτερο ποσοστό ζωής πάνω στη Γη. • Οι παραγωγοί περιέχουν χλωροφύλλη και μπορούν να χρησιμοποιήσουν την ενέργεια άμεσα από τον ήλιο.

22. Αυτότροφοι οργανισμοί • Αυτότροφος είναι κάθε οργανισμός που μπορεί να δημιουργήσει μόνος του την τροφή του. • Οι αυτότροφοι ονομάζονται επίσης και παραγωγοί • Φυτά, άλγη, ορισμένα πρώτιστα και ορισμένα βακτήρια.

23. Οικοθέση του παραγωγού(niche: ο ρόλος ενός οργανισμού στο οικοσύστημα) • Αιχμαλωτίζει ενέργεια και την μετατρέπει σε οργανική, αποθηκευμένη ενέργεια για χρήση από άλλους ζώντες οργανισμούς. • Μπορεί να είναι φωτοαυτότροφοιοργανισμοί, αν χρησιμοποιούν την ηλιακή ενέργεια π.χ. φυτά. • Μπορεί να είναι χημειοαυτότροφοιοργανισμοί αν χρησιμοποιούν χημική ενέργεια (π.χ. κυανοβακτήρια).

24. Ενδιαίτημα των φωτοαυτότροφων οργανισμών • Στη ξηρά • Φυτά • Στη θάλασσα • Αλγη, oρισμένα Πρώτιστα (φυτοπλαγκτόν) • Στα παλιρροιακά επίπεδα και στους βάλτους υψηλής αλμυρότητας • Κυανοβακτήρια

25. Χημειοαυτότροφοι οργανισμοί • Αιχμαλωτίζουν ενέργεια από τους δεσμούς ανόργανων μορίων όπως είναι το Σουλφίδιο του Υδρογόνου. • Η διεργασία ονομάζεται χημειοσύνθεση. • Συχνά λαμβάνει χώρα σε βαθιά ωκεάνια υδροθερμικά πεδία και στα εντόσθια των ζώων.

26. 10-1 • Το μέγεθος του πληθυσμού εξαρτάται από την τροφική διαθεσιμότητα. • Η ύλη συνεχώς ανακυκλώνεται στο οικοσύστημα, αλλά η ενέργεια διαχέεται σταδιακά ως θερμότητα και χάνεται.

28. Εξέλιξη των οικοσυστημάτων Αλλαγή στη σύνθεση της ατμόσφαιρας Αλλαγή στη διευθέτηση της ξηράς

29. 2 Τύποι Οικοσυστημάτων • Χερσαία Οικοσυστήματα • Υδατικά Οικοσυστήματα

30. Χερσαία οικοσυστήματα Υδατικά οικοσυστήματα • Διείσδυση του φωτός • Ωκεάνια ρεύματα • Συγκέντρωση διαλυμένων τροφικών στοιχείων(κυρίως N και P) • Αιωρούμενα στερεά • Αλμυρότητα • Ηλιακό φως • Θερμοκρασία • Ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα • Ανεμος • Γεωγραφικό πλάτος • Υψόμετρο • Πυρκαγιές • Εδαφος

31. Χερσαία οικοσυστήματα • Η θερμοκρασία και η βροχόπτωση καθορίζουν τους κύριους τύπους των χερσαίων οικοσυστημάτων. • Οι διάφοροι τοπικοί παράγοντες επηρεάζουν το τοπικό κλίμα. • Στα χερσαία οικοσυστήματα παρουσιάζονται οι μεγαλύτερες διακυμάνσεις των φυσικών παραγόντων. • Η σημασία του μικροκλίματος καθίσταται σημαντική για την επιβίωση των ζώων.

32. ΥΔΑΤΙΚΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

33. Χαρακτηριστικά υδάτινων οικοσυστημάτων • Καταλαμβάνουν το 90% της βιόσφαιρας • Γεωλογικά χαρακτηριστικά • Φυσικά χαρακτηριστικά • Χημικά χαρακτηριστικά • Βιολογικά χαρακτηριστικά

34. Φυσικά χαρακτηριστικά • Θερμοκρασία • Οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας εντοπίζονται στο επιφανειακό στρώμα, ενώ σε βάθη μεγαλύτερα από 200 μέτρα εμφανίζεται θερμοκρασιακή ομοιομορφία, χαρακτηριστική για κάθε υδατική λεκάνη. • Πυκνότητα • Χρώμα, διαύγεια, απορρόφηση ηλιακού φωτός

35. Το θερμοκλινέςείναι το μεταβατικό στρώμα μεταξύ των επιφανειακών υδάτων και των υδάτων μεγάλου βάθους. Τα όρια του θερμοκλινούς καθορίζονται από την θερμοκρασία των υδάτων. Τα επιφανειακά ύδατα και τα βαθιά ψυχρά ύδατα έχουν σχετικά ομοιόμορφη θερμοκρασία, αντίθετα το θερμοκλινές αντιπροσωπεύει τη μεταβατική ζώνη των δύο αυτών στρωμάτων.Στα μεσαία και μικρά γεωγραφικά πλάτη η θερμοκρασιακή δομή επιτρέπει τη διάκριση τριών στρωμάτων: • Ένα ανώτερο στρώμα το οποίο βρίσκεται κάτω από την άμεση επίδραση της ηλιακής ενέργειας. Εκτείνεται από την επιφάνεια της θάλασσας μέχρι βάθους 25-200 μ. και έχει περίπου την ίδια θερμοκρασία, λόγω της ανάμειξής του από ανεμογενή κύματα. Γι’ αυτό ονομάζεται επιφανειακό μικτό στρώμα. • Ένα μεταβατικό στρώμαστο οποίο η θερμοκρασία ελαττώνεται έντονα με το βάθος. Το στρώμα μέσα στο οποίο η θερμοβαθμίδα είναι μέγιστη ονομάζεται θερμοκλινές. • Ένα βαθύτερο στρώμακάτω από το κύριο θερμοκλινές, σε βάθη μεγαλύτερα των 1000 μ., όπου η θερμοκρασία μεταβάλλεται πολύ λίγο με το βάθος, καθιστώντας το νερό σχεδόν ισόθερμο.

36. Χημικά χαρακτηριστικά • Ανόργανα άλατα.Τα κύρια ανόργανα συστατικά του νερού είναι τα ιόνταχλωρίου, νατρίου, καλίου, ασβεστίου και μαγνησίου. • Μια ειδική κατηγορία ανοργάνων αλάτων είναι τα άλατα αζώτου, φωσφόρου και πυριτίου, γνωστά ως θρεπτικά άλατα τα οποία είναι περιοριστικοί παράγοντες ανάπτυξης πρωτογενών οργανισμών και σχετίζονται άμεσα με το φαινόμενο του ευτροφισμού. • Εκτός από τα κύρια στοιχεία που προαναφέρθηκαν, στονερό υπάρχουν και πολλά άλλα στοιχεία, συνήθως σε απειροελάχιστες ποσότητες (ιχνοστοιχεία).

37. Χημικά χαρακτηριστικά • Αέρια • Το οξυγόνο προέρχεται από την ατμόσφαιρα και από τα θαλάσσια φυτά που φωτοσυνθέτουν. Σε μερικές θάλασσες που είναι σχεδόν κλειστές, το οξυγόνο απουσιάζει τελείως από τα ακίνητα νερά του βυθού (π.χ. Μαύρη θάλασσα). • Το διοξείδιο του άνθρακα είναι ευδιάλυτο στο θαλάσσιο νερό και προέρχεται είτε από το διοξείδιο του άνθρακα της ατμόσφαιρας είτε από εκείνο που παράγεται από την αναπνοή των οργανισμών. • Οργανικές ενώσεις

38. Βιολογικά χαρακτηριστικά • Πλαγκτόν: το σύνολο των μικροσκοπικών οργανισμών που ζουν ελεύθερα στο νερό και που εξαιτίας της περιορισμένης ικανότητας τους για κίνηση, μεταφέρονται από τις διάφορες μορφές κινήσεως των υδάτινων μαζών. • Φυτοπλαγκτόν • Ζωοπλαγκτόν • μακροπλαγκτόν (μέγεθος > 1mm) • μικροπλαγκτόν ( μέγεθος <1mm) και • ναννοπλαγκτόν (μέγεθος < 5μm) • Ολοπλαγκτό • Μεροπλαγκτό • Βένθος: ζουν επάνω ή μέσα στον πυθμένα των υδάτων ή εξαρτώνται άμεσα από αυτόν. • Νηκτόν: έχουν την ικανότητα να κολυμπούν και να κινούνται ευχερώς, ενάντια ή ανεξάρτητα από τις διάφορες μορφές κινήσεως των υδάτων. • Νευστόν: χρησιμοποιούν σαν τόπο διαβιώσεως τους την επιφανειακή μεμβράνη ανάμεσα στο νερό και τον αέρα. • επινευστόν • υπονευστόν

39. Βένθος: πάνω στον πυθμένα (επιπανίδα) ή μέσα στο ίζημα (ενδοπανίδα).

40. Τύποι υδατικών οικοσυστημάτων • Οικοσυστήματα γλυκών υδάτων • Στάσιμα ύδατα-λίμνες & μικρές λίμνες • Ρέοντα ύδατα-ποτάμια & ρέματα • Μεταβατικά οικοσυστήματα • Εκβολές ποταμών • Υγρότοποι-τυρφώνες / βάλτοι, έλη • Θαλάσσια οικοσυστήματα • Ακτογραμμές • Διαφραγματοειδείς νησίδες • Κοραλιογενείς ύφαλοι • Ανοικτός ωκεανός

41. Θάλασσες • Με την ευρύτερη έννοιά του ο όρος θάλασσα περιλαμβάνει το σύνολο των αλμυρών τμημάτων της υδρόσφαιρας, τα οποία επικοινωνούν μεταξύ τους και καλύπτουν τα 7/10 της επιφάνειας του πλανήτη. • Με την γεωγραφική έννοια ο όρος αναφέρεται σε σχετικά περιορισμένες εκτάσεις που περιβάλλονται από την ξηρά (π.χ. Μεσόγειος θάλασσα), σε αντίθεση με τον ανοικτό ωκεανό

42. Εννέα σημαντικά θαλάσσια οικοσυστήματα • Βραχώδη ενδοπαλιρροιακά • Αμμώδεις και χαλικώδεις παραλίες • Αλμυροί βάλτοι και εκβολές ποταμών • Ανοικτός ωκεανός • Βαθύς θαλάσσιος πυθμένας • Υδροθερμικές πηγές • Κοραλλιογενείς ύφαλοι • Πολικός ωκεανός • Δάσος φαιοφυκών (kelp forest) • Θεωρούνται ως ένα από τα πιο παραγωγικά και δυναμικά οικοσυστήματα στη Γη

43. Ταξινόμηση των Θαλασσίων Οικοσυστημάτων 1. Παράκτια οικοσυστήματα– περιλαμβάνουν: εκβολές ποταμών, αλυκές, βάλτους, βραχώδεις και αμμώδεις ακτές 2. Κοραλλιογενείς ύφαλοι 3. Ωκεανοί

44. Εκβολές ποταμών Ορισμός: μια περιοχή στην οποία γλυκό ​​νερό από ένα ποτάμι αναμιγνύεται με θαλασσινό νερό από τον ωκεανό- μια περιοχή μετάβασης από την ξηρά στον ωκεανό. Αλλα ονόματα: κόλπος, sound, λιμνοθάλασσα, λιμένας, βάλτος Ωκεανός Περιοχή όπου γλυκό και θαλασσινό νερό αναμιγνύονται Ποταμός που μεταφέρει γλυκό νερό προς τη θάλασσα

45. Χαρακτηριστικά των εκβολών Το νερό είναι υφάλμυρο: ένα μείγμα γλυκού και θαλασσινού νερού Υπάρχει μια διαβάθμιση (σταδιακή μεταβολή) στην αλατότητα • Κοντά στην είσοδο του ποταμού: 0-5 ppt • Στο μέσο της εκβολής: 5-25ppt • Στον ωκεανό: >25 ppt (ppt = μονάδα αλατότητας)

46. Χαρακτηριστικά των εκβολών Πολύ πλούσια σε θρεπτικά συστατικά οικοσυστήματα υψηλή παραγωγικότητα και υψηλή βιοποικιλότητα Γρήγορα κινούμενα ποτάμια και κύματα μεταφέρουν σωματίδια πλούσια σε θρεπτικά συστατικά Ίζημα κατακάθεται στις εκβολές του ποταμού, όταν το νερό επιβραδύνει Συσσωρεύεται στον πυθμένα (βενθική ζώνη) Εξαιρετικό μέρος για να αναπτυχθούν φυτά!

47. Αλμυροί βάλτοι Ορισμός: μια χαμηλή περιοχή που υπόκειται σε τακτική, αλλά ήπια, παλίρροια Κυριαρχείται από γρασίδι (Να θυμάστε, τα έλη δεν έχουν δέντρα ή θάμνους)

48. Μαγκρόβιοι βάλτοι Ορισμός: παράκτιοι υγρότοποι που βρίσκονται σε τροπικές και υποτροπικές ζώνες- χαρακτηρίζονται από ανεκτικά σε υψηλή αλμυρότητα δένδρα και θάμνους, όπως μαγκρόβια δέντρα («δέντρα της θάλασσας», με βασικό χαρακτηριστικό τεράστιο ριζικό σύστημα και το γεγονός ότι μπορούν και αναπτύσσονται σε νερό θαλασσινό ή υφάλμυρο)

49. Βραχώδεις ακτές Ονομάζεται επίσης βραχώδης ενδοπαλιρροιακή ζώνη– χαρακτηρίζεται από υψηλή βιοποικιλότητα Οι οργανισμοί είναι προσαρμοσμένοι στην έντονη δράση των κυμάτων και στα μεταβαλλόμενα παλιρροιακά επίπεδα

50. Αστερίας Καβούρια ερημίτες Καβούρια Βραχώδης ακτή πλημμυρίδα Σάλιαγκας Αχινός Ανεμώνη μύδι άμπωτη σκορπίνα πεταλίδες φαιοφύκη σκώληκας γυμνοβράγχιο