Globalne zmiany środowiska

Globalne zmiany Globalne zmiany środowiskaśrodowiskadr inż. Danuta J. Michczyńskadr inż. Danuta J. Michczyńska

Wykład 5Wykład 5

Osady morskieOsady morskie

Globalne Zmiany Środowiska Wykład 5 Globalne Zmiany Środowiska Wykład 5 str. str. 33


Poz. przypływu

Poz. odpływu



Cesare Emiliani (1922-1995): Cesare Emiliani (1922-1995): twórca twórca palooceanografii, zainicjował badania palooceanografii, zainicjował badania izotopowe osadów morskichizotopowe osadów morskich

Sir Nicholas ShackletonSir Nicholas Shackleton Stratygrafia izotopowa, SPECMAPStratygrafia izotopowa, SPECMAP Badania względnego rozpowszechnienia Badania względnego rozpowszechnienia

organizmów morskichorganizmów morskich Analiza alkenówAnaliza alkenów


Analiza alkenówAnaliza alkenów

Morski fitoplankton z gatunku Prymnesiophyceae, najczęściej są to kokkolitofory Emiliania huxleyi (rodzaj alg), reaguje na zmiany temperatury wody zmianą składu molekularnego błon komórkowych.

Temperatura wody obniża się - wzrasta produkcja nienasyconych alkenów

Alkeny - węglowodory; lipidowe składniki błon komórkowych

Nienasycenie to pojawianie się podwójnych, potrójnych, a nawet poczwórnych wiązań w miejsce pojedynczych wiązań między sąsiednimi atomami węgla



Emiliania huxleyi Emiliania huxleyi jest jest jednym z ok. 5000 gatunkówjednym z ok. 5000 gatunkówfitoplanktonufitoplanktonu

Jest to gatunek bardzo rozpowszechnionyJest to gatunek bardzo rozpowszechniony – często – często pojawia się w formie potężnych zakwitów o powierzchni > pojawia się w formie potężnych zakwitów o powierzchni > 100 000km100 000km22

Podczas zakwitów liczba komórek Podczas zakwitów liczba komórek E. huxleyiE. huxleyi zazwyczaj zazwyczaj przewyższa liczbę komórek pozostałych gatunków razem przewyższa liczbę komórek pozostałych gatunków razem wziętych – często jest to wziętych – często jest to 80 80 -- 90% 90% całego fitoplanktonu całego fitoplanktonu

Występuje wszędzie, za wyjątkiem oceanów polarnychWystępuje wszędzie, za wyjątkiem oceanów polarnych

SeaWiFS satellite image of bloom off Newfoundland in the western Atlantic on 21 July 1999



Analiza alkenów w rdzeniach morskich Analiza alkenów w rdzeniach morskich dostarcza bardzo dokładnych informacji o dostarcza bardzo dokładnych informacji o temperaturze powierzchni morza, tzw. SST temperaturze powierzchni morza, tzw. SST (ang. (ang. Sea Surface TemperatureSea Surface Temperature), gdyż ), gdyż alkeny pochodzą od fitoplanktonu, który alkeny pochodzą od fitoplanktonu, który żyje w większości w 10-metrowej górnej żyje w większości w 10-metrowej górnej warstwie oceanu.warstwie oceanu.



Wskaźnik nienasycenia:Wskaźnik nienasycenia:

gdzie: gdzie: [C37:2 ] – koncentracja dwu-nienasyconego ketonu metylu,

[C37:4 ] – koncentracja cztero-nienasyconego ketonu metylu,

[C37:2 + C37:3 + C37:4] – koncentracja dwu- trój- i cztero-nienasyconego ketonu metylu.

Uproszczony wskaźnik nienasycenia:

4:373:372:37

4:372:37K37 CCC

CCU

3:372:37

2:37'K37 CC

CU



Zmiany wskaźnika Zmiany wskaźnika

z temperaturąz temperaturą

(Prahl(Prahl et al.et al.,,1919888)8)::

Wybór równania kalibracyjnego – przez porównanie z obecną temperaturą powierzchni morza w okresie lata

]C[T039.0T034.0U 'K37 ,

'K37U


Analiza alkenówAnaliza alkenówBradley, 1999, str. 235:

Rekonstrukcje SST dla rdzenia ODP 658C pobranego u pn.-zach. wybrzeży Afryki w porównaniu ze zmianami procentowymi N. Pachyderma (gatunek otwornicy żyjący w zimnych wodach) w dwóch rdzeniach z Pn. Atlantyku.

Silna korelacja pomiędzy zdarzeniami Heinricha a występowaniem chłodnej wody w Pn. Atlantyku z niskimi wartościami SST u wybrzeży Afryki wskazuje na powiązanie między tymi rejonami poprzez zimny prąd Kanaryjski, który niósł na południe w tych okresach zimne, słabo zasolone wody roztopowe



Analiza alkenów - chromatografia gazowa z detektorem płomieniowo-jonizacyjnym

Cyrkulacja wody w Cyrkulacja wody w oceanie światowymoceanie światowym


Ocean światowyOcean światowy

Rozpatrując wodę w oceanie możemy wyróżnić dwie istotne warstwy – powierzchniową i denną, różniące się temperaturą, zasoleniem i gęstością.


Cyrkulacja wody w Cyrkulacja wody w oceanie światowymoceanie światowym

Prądy morskiePrądy morskie - ruch mas wodnych, - ruch mas wodnych, rodzaj rzek płynących w morzach i rodzaj rzek płynących w morzach i oceanach. Niektóre prądy potrafią oceanach. Niektóre prądy potrafią przenosić na bardzo dużą odległość wielkie przenosić na bardzo dużą odległość wielkie ilości ciepła. ilości ciepła. Prądy morskie mogą być wywołane Prądy morskie mogą być wywołane wiatrem (wiatrem (prądy wiatroweprądy wiatrowe), różnicą gęstości ), różnicą gęstości wody (wody (prądy gęstościoweprądy gęstościowe), przyciąganiem ), przyciąganiem Słońca i Księżyca (Słońca i Księżyca (prądy pływoweprądy pływowe). ).


Prądy powierzchniowePrądy powierzchniowe


Cyrkulacja Cyrkulacja termohalinowatermohalinowa

Cyrkulacja termohalinowa – Cyrkulacja termohalinowa – system gęstościowych prądów system gęstościowych prądów morskich obejmujący całą kulę ziemską. Składają się na nią ciepłe morskich obejmujący całą kulę ziemską. Składają się na nią ciepłe prądy powierzchniowe i chłodne prądy głębinowe. Cyrkulacja prądy powierzchniowe i chłodne prądy głębinowe. Cyrkulacja termohalinowa jest ważnym składnikiem klimatu ziemskiego.termohalinowa jest ważnym składnikiem klimatu ziemskiego.

Zmiany temperatury i zasolenia wody wpływają na gęstość wody Zwiększenie gęstości wody powoduje jej opadanie aż do osiągnięcia

warstwy wody o porównywalnej gęstości Woda opada na dno oceanów w wyniku ochłodzenia i zwiększenia

zasolenia Głębokooceaniczne prądy przenoszą zimne, zasolone wody wokół

globu (powolny transport ~ 1000 lat)


Cyrkulacja termohalinowa – Cyrkulacja termohalinowa – globalny pas transmisyjnyglobalny pas transmisyjny

Obraz uproszczony


Skutki cyrkulacji Skutki cyrkulacji termohalinowejtermohalinowej

Odchylenie temperatury [°C] od średniej strefowej


Cyrkulacja Cyrkulacja termohalinowa – 3Dtermohalinowa – 3D



Główne źródła Wody Głębokiej Głęboka Woda Północnego Atlantyku (North Atlantic

Deep Water – NADW) – formowana w Morzu Grenlandzkim poprzez ochłodzenie silnie zasolonej wody – płynie na południe pod Golfsztromem

Głęboka Woda Antarktyczna (Antarctic Bottom Water – AABW) – formowana w pobliżu Antarktydy poprzez zwiększenie zasolenia zimnej wody przy tworzeniu lodu – płynie na północ do wszystkich głównych basenów oceanicznych



Główne źródła Wody Średniej Średnia Woda Śródziemnomorska

(Mediterranean Intermediate Water – MIW) – formowana przez parowanie ciepłej powierzchniowej wody Morza Śródziemnego – opada na dno i poprzez Cieśninę Gibraltarską płynie w poprzek Atlantyku

Średnia Woda Antarktyczna (Antarctic Intermediate Water – AAIW) – powstaje w pobliżu Antarktydy poprzez mieszanie AABW z zimną, słodką wodą pochodzącą z topniejącego lodu


Cyrkulacja Cyrkulacja termohalinowa w termohalinowa w AtlantykuAtlantyku


Jak można zrekonstruować Jak można zrekonstruować cyrkulację oceaniczną w cyrkulację oceaniczną w przeszłości?przeszłości? Rozkłady pewnych pierwiastków śladowych i Rozkłady pewnych pierwiastków śladowych i

izotopów są wskaźnikami prądów oceanicznychizotopów są wskaźnikami prądów oceanicznych Użyteczne są zwłaszcza pierwiastki śladowe Użyteczne są zwłaszcza pierwiastki śladowe

różnych typów substancji odżywczychróżnych typów substancji odżywczych Rozkład substancji odżywczych zależy od Rozkład substancji odżywczych zależy od

(1) (1) morskiego cyklu biologicznegomorskiego cyklu biologicznego (2) (2) cyrkulacji wodycyrkulacji wody Pierwszy proces kontroluje koncentrację Pierwszy proces kontroluje koncentrację wertykalną, a drugi horyzontalną.wertykalną, a drugi horyzontalną.


Jak można zrekonstruować Jak można zrekonstruować cyrkulację oceaniczną w cyrkulację oceaniczną w przeszłości?przeszłości? Główny producent morskiej materii organicznej to Główny producent morskiej materii organicznej to

fitoplankton, który biernie unosi się w wodzie, nie posiada fitoplankton, który biernie unosi się w wodzie, nie posiada zdolności ruchu lub tylko w znacznie ograniczonym zdolności ruchu lub tylko w znacznie ograniczonym zakresie.zakresie.

Rozwój fitoplanktonu zależy od fotosyntezy (żyje w górnej Rozwój fitoplanktonu zależy od fotosyntezy (żyje w górnej warstwie oceanów) i nieorganicznych związków, głównie warstwie oceanów) i nieorganicznych związków, głównie azotanów i fosforanów.azotanów i fosforanów.

C, N, P C, N, P są używane do wytwarzania tkanek miękkichsą używane do wytwarzania tkanek miękkich Ca Ca ii CO CO33

-2-2 do wytwarzania węglanu wapnia w skorupkachdo wytwarzania węglanu wapnia w skorupkach SiOSiO44 do wytwarzania krzemionkowych do wytwarzania krzemionkowych (SiO(SiO22) ) skorupekskorupek Tkanki miękkie i skorupki zawierają również takie Tkanki miękkie i skorupki zawierają również takie

pierwiastki śladowe pierwiastki śladowe jak: jak: Cd, Ba Cd, Ba ii Zn Zn..


Jak można zrekonstruować Jak można zrekonstruować cyrkulację oceaniczną w cyrkulację oceaniczną w przeszłości?przeszłości?

Cykl substancji odżywczych:Cykl substancji odżywczych: Koncentracja C, N i P oraz Koncentracja C, N i P oraz CaCa,, CO CO33

-2-2 i i SiOSiO44 zaniżona w zaniżona w warstwie powierzchniowej – bo są używane w procesie warstwie powierzchniowej – bo są używane w procesie fotosyntezy i do konstrukcji skorupek.fotosyntezy i do konstrukcji skorupek.

Martwe organizmy opadają na dno. Na większych Martwe organizmy opadają na dno. Na większych głębokościach tkanki organiczne są utleniane, a skorupki głębokościach tkanki organiczne są utleniane, a skorupki częściowo rozpuszczane – pierwiastki wracają do wody i częściowo rozpuszczane – pierwiastki wracają do wody i głęboka woda jest bogata w substancje odżywcze.głęboka woda jest bogata w substancje odżywcze.

Prądy morskie wynoszą substancje odżywcze do warstwy Prądy morskie wynoszą substancje odżywcze do warstwy powierzchniowej gdzie cykl zamyka się.powierzchniowej gdzie cykl zamyka się.


Jak można zrekonstruować Jak można zrekonstruować cyrkulację oceaniczną w cyrkulację oceaniczną w przeszłości?przeszłości? Wody oceanów południowych Wody oceanów południowych (AAIW, AABW) (AAIW, AABW) są są

bogate w substancje odżywcze, natomiast woda bogate w substancje odżywcze, natomiast woda NADW – uboga. NADW – uboga.

Dystrybucja substancji odżywczych zależy od Dystrybucja substancji odżywczych zależy od cyklu biologicznego i prądów oceanicznych. cyklu biologicznego i prądów oceanicznych. Zatem koncentracja pierwiastków substancji Zatem koncentracja pierwiastków substancji odżywczych zwiększa się od Atlantyku do odżywczych zwiększa się od Atlantyku do Antarktydy i od Pn. Pacyfiku i Pn. Oceanu Antarktydy i od Pn. Pacyfiku i Pn. Oceanu Indyjskiego na południeIndyjskiego na południe..

Globalne zmiany środowiska

Documents

Transcript of Globalne zmiany środowiska