8.3: ביומות מימיות

Last updated
Save as PDF

Page ID: 209254

Melissa Ha and Rachel Schleiger
Yuba College & Butte College via ASCCC Open Educational Resources Initiative

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

גורמים אביוטיים המשפיעים על ביומות מימיות

כמו ביומות יבשתיות, ביומות מימיות מושפעות משורה של גורמים אביוטיים. למדיום המימי - מים - יש תכונות פיזיקליות וכימיות שונות מאשר לאוויר. גם אם המים בבריכה או בגוף מים אחר צלולים לחלוטין (אין חלקיקים תלויים), מים עדיין סופגים אור. כאשר יורדים לגוף מים עמוק, בסופו של דבר יהיה עומק שאור השמש לא יכול להגיע אליו. אמנם ישנם כמה גורמים אביוטיים וביוטיים במערכת אקולוגית יבשתית שעלולים לטשטש אור (כמו ערפל, אבק או נחילי חרקים), אך בדרך כלל אלה אינם מאפיינים קבועים של הסביבה. חשיבות האור בביומות מימיות היא מרכזית בקהילות האורגניזמים המצויות הן במערכות אקולוגיות של מים מתוקים והן במערכות אקולוגיות ימיות. במערכות מים מתוקים, ריבוד הטמפרטורה עקב הבדלי צפיפות הוא אולי הגורם האביוטי הקריטי ביותר וקשור להיבטי האנרגיה של האור. התכונות התרמיות של מים (שיעורי חימום וקירור) הן משמעותיות לתפקוד של מערכות ימיות ויש להן השפעות גדולות על האקלים העולמי ודפוסי מזג האוויר. מערכות ימיות מושפעות גם מתנועות מים פיזיות רחבות היקף, כמו זרמים; אלה פחות חשובים ברוב אגמי המים המתוקים.

ביומות ימיות

האוקיינוס הוא הביומה הימית הגדולה ביותר. זהו גוף רציף של מי מלח שהוא אחיד יחסית בהרכב הכימי; זהו פיתרון חלש של מלחים מינרליים וחומר ביולוגי נרקב. בתוך האוקיינוס, שוניות האלמוגים הן סוג שני של ביומה ימית. שפכים, אזורי חוף שבהם מים מלוחים ומים מתוקים מתערבבים, יוצרים ביומה ימית ייחודית שלישית.

אוקיינוס

המגוון הפיזי של האוקיינוס הוא בעל השפעה משמעותית על צמחים, בעלי חיים ואורגניזמים אחרים. האוקיינוס מסווג לפי מספר אזורים (איור\(\PageIndex{a}\)). לכל אזור יש קבוצה מובחנת של מינים המותאמים לתנאים הביוטיים והאביוטיים המיוחדים לו. אזור הגאות והשפל, שהוא האזור שבין גאות ושפל, הוא האזור האוקיאני הקרוב ביותר ליבשה. באופן כללי, רוב האנשים חושבים על חלק זה של האוקיינוס כחוף חולי. במקרים מסוימים, אזור הביניים הוא אכן חוף חולי, אך הוא יכול להיות גם סלעי או בוצי. אורגניזמים נחשפים לאוויר ולאור שמש בשפל ונמצאים מתחת למים רוב הזמן, במיוחד בזמן גאות. לכן, יצורים חיים המשגשגים באזור הביניים מותאמים להיות יבשים לפרקי זמן ארוכים. גם החוף של אזור הגאות והשפל נפגע שוב ושוב על ידי גלים, והאורגניזמים שנמצאים שם מותאמים לעמוד בפני נזקים מפעולת הדפיקות של הגלים (איור\(\PageIndex{b}\)). השלדים החיצוניים של סרטני קו החוף (כגון סרטן החוף, Carcinus maenas) קשוחים ומגנים עליהם מפני התייבשות (התייבשות) ונזקי גלים. תוצאה נוספת של הגלים הדופקים היא שמעט אצות וצמחים מתבססים בסלעים, בחול או בבוץ הנעים כל הזמן.

קבוצה של כוכבי ים, אשר משתנים הוא צבע וגודל — איור\(\PageIndex{b}\): קיפודי ים, קליפות מולים וכוכבי ים נמצאים לעתים קרובות באזור הגאות והשפל, המוצג כאן במפרץ קצ'מק, אלסקה. (אשראי: NOAA)

האזור הנריטי משתרע מאזור הגאות והשפל לעומקים של כ -200 מ '(או 650 רגל) בקצה המדף היבשתי. מכיוון שאור יכול לחדור לעומק זה, פוטוסינתזה יכולה להתרחש. המים כאן מכילים סחף והם מחומצנים היטב, נמוכים בלחץ ויציבים בטמפרטורה. פיטופלנקטון וסרגסום צף (סוג של אצות ימיות צפות חופשיות) מספקים בית גידול לחיי ים מסוימים הנמצאים באזור הנריטי. זואופלנקטון, פרוטיסטים, דגים קטנים ושרימפס נמצאים באזור הנריטי ומהווים בסיס שרשרת המזון עבור רוב הדיג בעולם.

מעבר לאזור הנריטי נמצא אזור האוקיאנוס הפתוח המכונה אזור האוקיאנוס. בתוך האזור האוקיאני יש ריבוד תרמי בו מים חמים וקרים מתערבבים בגלל זרמי האוקיאנוס. פלנקטון בשפע משמש כבסיס שרשרת המזון לבעלי חיים גדולים יותר כמו לווייתנים ודולפינים. חומרים מזינים הם נדירים וזה חלק פחות פרודוקטיבי יחסית של הביומה הימית. כאשר אורגניזמים פוטוסינתטיים והפרוטיסטים ובעלי החיים הניזונים מהם מתים, גופם נופל לקרקעית האוקיינוס שם הם נשארים.

כל המים הפתוחים של האוקיינוס מכונים הממלכה הפלאגית. התחום הפלאגי מחולק לאזורים הפוטיים, האפוטיים והתהומיים מלמעלה למטה בהתבסס על כמה רחוק האור מגיע למים. האזור הפוטי, שהוא החלק של האוקיינוס שאור יכול לחדור אליו (כ -200 מ 'או 650 רגל). בעומקים העולים על 200 מ ', האור אינו יכול לחדור; לפיכך, זה מכונה האזור האפוטי. רוב האורגניזמים באזור האפוטי כוללים מלפפוני ים (פילום אכינודרמטה) ואורגניזמים אחרים השורדים על חומרי המזון הכלולים בגופות המתים של אורגניזמים באזור הצילום.

החלק העמוק ביותר של האוקיאנוס הוא אזור התהום שנמצא בעומקים של 4000 מ 'ומעלה. גם האזורים האפוטיים וגם האביססליים חסרים מספיק אור לפוטוסינתזה, ויחד הם מהווים את רוב האוקיאנוס. החלק העמוק ביותר של האוקיאנוס, עומק הצ'לנג'ר (בתעלת מריאנה, הממוקם במערב האוקיאנוס השקט), הוא בעומק של כ -11,000 מ '(כ -6.8 מייל). כדי לתת קצת פרספקטיבה על עומק התעלה הזו, האוקיינוס הוא בממוצע 4267 מ 'עומק. אזורים אלה רלוונטיים גם לאגמי מים מתוקים. אזור התהום קר מאוד ובעל לחץ גבוה מאוד, תכולת חמצן גבוהה ותכולת תזונה נמוכה. ישנם מגוון של חסרי חוליות ודגים שנמצאים באזור זה, אך באזור התהום אין צמחים בגלל חוסר האור. סדקים בקרום כדור הארץ הנקראים פתחי אוורור הידרותרמיים נמצאים בעיקר באזור התהום (איור). \(\PageIndex{c}\) סביב פתחי האוורור הללו, חיידקים המנצלים את המימן הגופרתי ומינרלים אחרים הנפלטים כמקור אנרגיה משמשים כבסיס לשרשרת המזון המצויה באזור התהום.

נוצות לבנות משתרעות מקרקעית האוקיינוס הסלעית — איור\(\PageIndex{c}\): פתח אוורור הידרותרמי. תמונה מאת NOAA (נחלת הכלל).

התחום הבנטי, משתרע לאורך קרקעית האוקיינוס מקו החוף לחלקים העמוקים ביותר של קרקעית האוקיינוס. הוא מורכב מחול, סחף ואורגניזמים מתים. זהו חלק עשיר בחומרים מזינים של האוקיינוס בגלל האורגניזמים המתים הנופלים מהשכבות העליונות של האוקיינוס. בגלל רמה גבוהה זו של חומרים מזינים, קיים מגוון של ספוגים, כלניות ים, תולעים ימיות, כוכבי ים, דגים וחיידקים.

שוניות אלמוגים

שוניות האלמוגים מאופיינות במגוון ביולוגי גבוה ובמבנים שנוצרו על ידי חסרי חוליות החיים במים חמים ורדודים באזור הצילום של האוקיאנוס. הם נמצאים בעיקר בטווח של 30 מעלות צפונית ודרומית לקו המשווה. שונית המחסום הגדולה היא מערכת שוניות ידועה הממוקמת כמה קילומטרים מהחוף הצפון מזרחי של אוסטרליה. אורגניזמי האלמוגים הם מושבות של פוליפים של מים מלוחים המפרישים שלד סידן פחמתי. שלדים עשירים בסידן מצטברים אט אט ויוצרים את השונית התת מימית (איור). \(\PageIndex{d}\)

שונית אלמוגים עם רכיבים מסועפים, צהובים וסגולים ודגים במים פתוחים ברקע — איור\(\PageIndex{d}\): שוניות אלמוגים נוצרות על ידי שלדי סידן פחמתי של אורגניזמים אלמוגים, שהם חסרי חוליות ימיים. (קרדיט: טרי יוז)

לאלמוגים המצויים במים רדודים יותר (בעומק של כ -60 מ 'או כ -200 רגל) יש קשר הדדי עם אצות חד-תאיות פוטוסינתטיות הנקראות דינופלגלטים. הקשר מספק לאלמוגים את רוב התזונה והאנרגיה שהם דורשים. המים בהם חיים האלמוגים הללו דלים מבחינה תזונתית, וללא הדדיות זו לא ניתן היה לצמוח אלמוגים גדולים. לחלק מהאלמוגים החיים במים עמוקים וקרים יותר אין קשר הדדי עם אצות; אלמוגים אלה משיגים אנרגיה וחומרים מזינים באמצעות תאים צורבים על זרועותיהם כדי ללכוד טרף. ההערכה היא כי יותר מ -4,000 מיני דגים מאכלסים שוניות אלמוגים. דגים אלה יכולים להאכיל מאלמוגים, חסרי חוליות אחרים או מהאצות והאצות הקשורות לאלמוגים.

שפכים: היכן שהאוקיינוס פוגש מים מתוקים

שפכים הם ביומים המתרחשים במקום בו מקור מים מתוקים, כמו נהר, פוגש את האוקיאנוס. לכן, גם מים מתוקים וגם מי מלח נמצאים באותה סביבה; ערבוב מביא למים מלוחים מדוללים (מליחים). שפכים יוצרים אזורים מוגנים שבהם רבים מהצאצאים הצעירים של סרטנים, רכיכות ודגים מתחילים את חייהם. מליחות היא גורם חשוב מאוד המשפיע על האורגניזמים ועל ההתאמות של האורגניזמים המצויים בשפכים. מליחות השפכים משתנה ומבוססת על קצב הזרימה של מקורות המים המתוקים שלה. פעם או פעמיים ביום, גאות ושפל מביאים מי מלח לשפך. גאות ושפל המתרחשים באותה תדר הופכים את זרם מי המלח.

השונות הקצרה והמהירה במליחות עקב ערבוב של מים מתוקים ומי מלח מהווה אתגר פיזיולוגי קשה עבור הצמחים ובעלי החיים המאכלסים שפכים. מיני צמחי שפך רבים הם הלופיטים, צמחים שיכולים לסבול תנאים מלוחים. צמחים הלופיטים מותאמים להתמודדות עם המליחות הנובעת ממי מלח על שורשיהם או מריסוס ים. בחלק מההלופיטים מסננים בשורשים מוציאים את המלח מהמים שהצמח סופג. צמחים אחרים מסוגלים לשאוב חמצן לשורשיהם. בעלי חיים, כמו מולים וצדפות, פיתחו התאמות התנהגותיות שמוציאות אנרגיה רבה לתפקוד בסביבה המשתנה במהירות זו. כאשר בעלי חיים אלה נחשפים למליחות נמוכה, הם מפסיקים להאכיל, סוגרים את קליפותיהם ומפסיקים להשתמש בחמצן. כאשר הגאות חוזרת לשפך, מליחות ותכולת החמצן של המים עולה, ובעלי חיים אלה פותחים את קליפותיהם, מתחילים להאכיל וחוזרים להשתמש בחמצן.

ביומות מים מתוקים

ביומות מים מתוקים כוללות אגמים ובריכות (מים עומדים) וכן נהרות ונחלים (מים זורמים). הם כוללים גם ביצות, אשר יידונו מאוחר יותר. בני אדם מסתמכים על ביומות מים מתוקים כדי לספק משאבים מימיים למי שתייה, השקיית יבולים, תברואה ותעשייה. תפקידים שונים ויתרונות אנושיים אלה מכונים שירותי מערכת אקולוגית. אגמים ובריכות נמצאים בנופים יבשתיים ולכן הם קשורים לגורמים אביוטיים וביוטיים המשפיעים על ביומות יבשתיות אלה.

אגמים ובריכות

אגמים ובריכות יכולים לנוע בשטח של כמה מטרים רבועים לאלפי קילומטרים רבועים. הטמפרטורה היא גורם אביוטי חשוב המשפיע על יצורים חיים המצויים באגמים ובבריכות. בקיץ, ריבוד תרמי של אגמים ובריכות מתרחש כאשר שכבת המים העליונה מחוממת על ידי השמש ואינה מתערבבת במים עמוקים וקרירים יותר. בדומה לאוקיאנוסים, לאגמים ולבריכות יש אזורים פוטואיים שדרכם אור יכול לחדור ואזורים אפוטיים ללא אור. פיטופלנקטון (אורגניזמים פוטוסינתטיים קטנים כמו אצות וחיידקים פוטוסינתטיים שצפים במים) נמצאים כאן ומבצעים פוטוסינתזה, המספקים את בסיס רשת המזון של אגמים ובריכות. זואופלנקטון (בעלי חיים קטנים מאוד שצפים במים), כמו רוטיפים וסרטנים קטנים, צורכים פיטופלנקטון אלה (איור). \(\PageIndex{e}\) בתחתית אגמים ובריכות, חיידקים באזור האפוטי מפרקים אורגניזמים מתים השוקעים לקרקעית.

חיה שקופה גלילית מתחת למיקרוסקופ — איור\(\PageIndex{e}\): רוטיפר הוא דוגמה לזואופלנקטון המצוי באגמים ובבריכות. תמונה מאת בוב בליילוק בוויקיפדיה האנגלית (CC-BY-SA).

נהרות ונחלים

נהרות ונחלים הם גופי מים הנעים ללא הרף המובילים כמויות גדולות של מים מהמקור, או מי ראש, לאגם או לאוקיאנוס. הנהרות הגדולים ביותר כוללים את נהר הנילוס באפריקה, נהר האמזונס בדרום אמריקה (איור\(\PageIndex{f}\)) ונהר המיסיסיפי בצפון אמריקה. מאפיינים אביוטיים של נהרות ונחלים משתנים לאורך הנהר או הנחל. נחלים מתחילים בנקודת מוצא המכונה מי מקור. מי המקור בדרך כלל קרים, דלים בחומרים מזינים וצלולים. התעלה (רוחב הנהר או הנחל) צרה יותר מאשר בכל מקום אחר לאורך הנהר או הנחל. בגלל זה, הזרם לרוב מהיר יותר כאן מאשר בכל נקודה אחרת של הנהר או הנחל.

נהר רחב עם גדות צמחייה בקושי נראה — איור\(\PageIndex{f}\): נהר האמזונס הוא הנהר הגדול בעולם. תמונה על ידי ג'ייסון הולינגר (CC-BY)

המים הנעים במהירות גורמים להצטברות סחף מינימלית בתחתית הנהר או הנחל, ולכן המים צלולים. הפוטוסינתזה כאן מיוחסת בעיקר לאצות הגדלות על סלעים; הזרם המהיר מעכב את צמיחת הפיטופלנקטון. קלט נוסף של אנרגיה יכול להגיע מעלים או מחומר אורגני אחר הנופל לנהר או לנחל מעצים וצמחים אחרים הגובלים במים. כאשר העלים מתפרקים, החומר האורגני וחומרי המזון בעלים מוחזרים למים. צמחים ובעלי חיים הסתגלו למים הנעים במהירות זו. למשל, לעלוקות יש גוף מוארך ופראיירים משני הקצוות. פראיירים אלה מתחברים למצע, ושומרים על העלוקה מעוגנת במקומה. מיני פורל מים מתוקים הם טורף חשוב בנהרות ובנחלים המהירים הללו.

כאשר הנהר או הנחל זורמים מהמקור, רוחב הערוץ מתרחב בהדרגה והזרם מאט. למים הנעים לאט זה, הנגרמים מירידה בשיפוע ועליית הנפח ככל שיובלים מתאחדים, יש יותר שקיעה. פיטופלנקטון יכול להיות מושעה גם במים איטיים. לכן, המים לא יהיו ברורים כפי שהם ליד המקור. המים גם חמים יותר. ניתן למצוא תולעים וחרקים מתחפרים בבוץ. החולייתנים הטורפים מסדר גבוה יותר כוללים עופות מים, צפרדעים ודגים.

שטחי ביצות

שטחי ביצות הם סביבות בהן האדמה רוויה במים לצמיתות או מעת לעת. שטחי ביצות שונים מאגמים מכיוון שאדמות ביצות הן גופי מים רדודים שעלולים להתייבש מעת לעת. צמחייה מתעוררת מורכבת מצמחי ביצות המושרשים באדמה אך יש להם חלקים של עלים, גבעולים ופרחים המשתרעים מעל פני המים. ישנם מספר סוגים של שטחי ביצות כולל ביצות, ביצות, ביצות, בוץ וביצות מלח (איור). \(\PageIndex{g}\)

עצי ברוש קירחים עם אפיפיטים (Tillandsia) שקועים במים עם ציפור גבוהה ולבנה — איור\(\PageIndex{g}\): ממוקם בדרום פלורידה, הפארק הלאומי אוורגליידס הוא מגוון עצום של סביבות ביצות, כולל ביצות עשב, ביצות ברוש ויערות מנגרובים בשפך. כאן, אנפה גדולה הולכת בין עצי ברוש. (אשראי: NPS)

ייחוס

שונה על ידי מליסה הא מ-Aquatic Biomes מביולוגיה סביבתית על ידי מתיו ר 'פישר (מורשה תחת CC-BY)