BEVEZETÉS A TENGEREK ÖKOLÓGIÁJÁBA

Pécsi Tudományegyetem Természettudományi Kar BEVEZETÉS A TENGEREK ÖKOLÓGIÁJÁBA Szerkesztette: Bräger Zsuzsanna

Bevezetés a tengerek ökológiájába Introduction to marine ecology Szerkesztő/ Editor: Bräger Zsuzsanna Szerzők/ Authors: Bräger Zsuzsanna, Dr. Németh Szabolcs, Dr. Regős János Szakmai lektorok/ Reviewers: Dr. Farkas János, Kovács Roland, Dr. Purger J. Jenő Nyelvi lektor/ Language lector: Csicsay Sarolta Technikai szerkesztő/ Technical editor: Hári József Fedő- és hátlap fényképek/ Front and back cover photos: Kovács Roland Fényképek és engedélyek/ Photos and credits: Feltüntetve az egyes ábrák alatt/ Indicated below each figure Illusztrációk/ Illustrations: Credit: Sumich J.L. & Morrissey J.F. Introduction to the Biology of Marine Life. 2004. Jones & Bartlett Learning, Burlington, MA. www.jblearning.com. Permission given by Jones & Bartlett Learning on the 18th of March 2014. Reference No.: 197910110-0727. Minden jog fenntartva. Tilos ezen elektronikus könyv bármely részét sokszorosítani bármilyen formában vagy módon a szerzővel történt előzetes megállapodás nélkül. Tilos továbbá ezen online oktatóanyag mindennemű terjesztése a szerző beleegyezése nélkül! All rights reserved. No part of this electronic book may be reproduced or distributed in any form or by any means without the prior written permission of the author. ISBN 978-963-642-639-2 A kiadásért felelős: Dr. Gábriel Róbert 2014 Pécsi Tudományegyetem

TARTALOMJEGYZÉK KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS IV ELŐSZÓ V AZ ÓCEÁNOK ÉS TENGEREK ÁLTALÁNOS JELLEMZÉSE 1 1.1. KITERJEDÉS, FÖLDRAJZI ELOSZLÁS, MÉLYSÉG 1 1.2. AZ ÓCEÁNOK KIALAKULÁSA ÉS EVOLÚCIÓJA 5 1.3. AZ ÓCEÁNFENÉK DINAMIZMUSA 7 1.4. A TENGERÁRAMLATOK 10 1.5. ÉGHAJLAT ÉS A TENGER 13 1.6. ÁRAPÁLY 15 A TENGERI KÖRNYEZET FIZIKAI ÉS KÉMIAI JELLEMZŐI 19 2.1. A TENGERI KÖRNYEZET FELOSZTÁSA 19 2.2. A TENGEREK FÉNYVISZONYAI 21 2.3. A TENGEREK HŐMÉRSÉKLETI VISZONYAI 23 2.4. A TENGERVÍZ SÓ- ÉS TÁPANYAGTARTALMA 26 2.5. A TENGERVÍZ SŰRŰSÉGE ÉS HIDROSZTATIKAI NYOMÁSA 28 A TENGEREK ÖKOLÓGIAI RENDSZERE 33 3.1. A TENGERI ÖKOSZISZTÉMA FELOSZTÁSA ÉS JELLEMZÉSE 33 3.2. A TENGERI ÖKOSZISZTÉMA ANYAG- ÉS ENERGIAFORGALMA 35 3.3. A SZÁRAZFÖLDI ÉS TENGERI ÖKOSZISZTÉMÁK KÜLÖNBSÉGEI 37 3.4. A TENGERI KÖRNYEZET HATÁSA A SZERVEZETEK ADAPTÁCIÓJÁRA 40 TENGERI ÉLŐHELYEK ÉS ÉLETKÖZÖSSÉGEK 53 4.1. A BENTOSZ ÁLTALÁNOS JELLEMZÉSE 53 4.2. MÉRSÉKELT TENGEREK ÉLŐHELYTÍPUSAI 55 4.2.1. SZIKLÁS TENGERPART 55 4.2.2. HOMOKOS TENGERPART 62 4.2.3. TENGERIFŰ-MEZŐK 68 4.3. TRÓPUSI ÉS SZUBTRÓPUSI TENGEREK ÉLŐHELYTÍPUSAI 70 4.3.1. TRÓPUSI KORALLSZIRTEK 70 4.3.2. MANGROVE 77 4.3.3. SARGASSO-TENGER ÉLETKÖZÖSSÉGE 80 4.4. MÉLYTENGEREK ÉLETKÖZÖSSÉGEI 82 FORRÁSOK 93 5.1. FELHASZNÁLT IRODALOM 93 5.2. FELHASZNÁLT WEBOLDALAK 94 5.3. AJÁNLOTT WEBOLDALAK 95

iv KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Hálám szeretném kifejezni mindazoknak, akik egyazon cél érdekében tevékenykednek, a tengerek és azok élővilágának megismertetése és megóvása céljából. Köszönet a Kék Bolygó Magyarország Egyesület elnökének Kováts Kingának, és szakmai vezetőjének Kovács Rolandnak, akik nemcsak kollégáim, de barátaim is egyben, s akik támogatása nélkül, mint sok más, ez a jegyzet sem születhetett volna meg. Köszönöm szerzőtársaimnak, akik a tengerbiológia oktatás úttörőinek számítanak Magyarországon. Mély hálám Dr. Purger J. Jenőnek, Kovács Rolandnak, Dr. Farkas Jánosnak és Csicsay Saroltának, akik gondos odafigyeléssel lektorálták a jegyzetet. Külön köszönöm Dr. Gábriel Róbertnek, akinek a támogatása révén a Pécsi Tudományegyetemen helyet kaphatott a tengerbiológia ismeretanyagának terjesztése. Köszönet az illusztrációk, kép- és segédanyagok szerzőinek és a Jones és Bartlett Kiadónak, valamint Hári Józsefnek, akik a jegyzet színesebbé tételében közreműködtek. Végül, de nem utolsó sorban pedig köszönöm Dr. Stefan Brägernek, Michelle Bondnak és az International Seabed Authority Könyvtárának, hogy lehetőséget kaptam a jegyzet megírására.

v ELŐSZÓ A tengeri környezet a világ legnagyobb és egyben legfontosabb élőhelye. Földünk felületének 71 százalékát borítja. Az óceánok és tengerek hatalmas ökológiai egységként működnek, melyben lenyűgözően sokféle és tökéletesen alkalmazkodott élőlények sokasága talál otthonra. A földi élet nagyban függ a tengeri ökoszisztémák működésétől és azok egyensúlyától. Már csak ezen oknál fogva is fontos, hogy megismerjük a világtengert a benne uralkodó környezeti tényezőkkel és élővilággal együtt. A Bevezetés a tengerek ökológiájába című jegyzet ezen célból született meg, hogy a sokak számára ismeretlen, mégis oly vonzó tudományterületet közelebb hozzuk az olvasóhoz. Ezen elektronikus jegyzet segítséget nyújt a tengertan alapjainak és az óceánokban uralkodó fizikokémiai folyamatoknak a megértéséhez, továbbá eszközként szolgál a tengeri ökoszisztémák megismeréséhez. Az oktatóanyag elsajátítása és az összefüggések megértése, reményeink szerint, az olvasónak egy átfogóbb képet nyújt majd a tengerek élővilágának működéséről. ~ A Szerkesztő ~

vi

1 AZ ÓCEÁNOK ÉS TENGEREK ÁLTALÁNOS JELLEMZÉSE 1.1. KITERJEDÉS, FÖLDRAJZI ELOSZLÁS, MÉLYSÉG Földünk felszínének 71%-át borítja víz, s ennek 97,2%-a sós tengervíz. Világtenger (óceánok és tengerek) Oceanográfiai értelemben a Föld összes, egymással kapcsolatban álló és sósvízzel borított medencéjét egyetlen fizikai egységnek tekintjük, amelyet világtengernek nevezünk. A világtenger átlagos mélysége 3 700 méter, össztérfogata pedig 1 370 millió km 3, amely csaknem 15-szöröse a szárazföldek térfogatának. Óceán - hatalmas kiterjedésű, nagy mélységű, önálló medencével és áramlási rendszerrel rendelkező állóvíz, mely kontinenseket választ el egymástól. Az óceánok sótartalma átlagosan 35, legfeljebb partközelben változik (33-38 ). Tenger - az óceánnál kisebb kiterjedésű állóvíz, mely közvetlen vagy közvetett tengeri eredetű és kapcsolatban áll valamelyik óceánnal. Az óceántól szigetek, félszigetek, tengerszorosok választják el. A tengerek sótartalma 1-41 között ingadozik. A szárazföldek és tengerek eloszlása a Föld két féltekéjén igen különböző: a kontinensek inkább az északi hemiszférában koncentrálódnak, míg a déli féltekét az óceánok uralják. Földrajzilag három nagy óceáni medencét különböztetünk meg egymástól; az Atlanti-, az Indiai-, és a Csendes-óceánt. Bár néhány irodalom az Északi Jeges-tengert (Arktiszi-), illetve a Déli- (Antarktiszi-) óceánt is önálló egységnek tekinti, ma már teljesen meghaladott ez a felosztás, mivel az Északi Jeges-tenger földrajzilag is az atlanti medence szerves része, a Déli-óceán pedig nem különíthető el sem földrajzi, sem pedig hidrológiai értelemben a három nagy óceáni medencétől. Az alábbiakban viszont feltüntetjük az utóbbi kettő százalékos részesedését is.

2 1. AZ ÓCEÁNOK ÉS TENGEREK ÁLTALÁNOS JELLEMZÉSE A világtenger vízszintes és függőleges tagozódása: 1. Vízszintes tagozódás: Csendes-óceán 46%, Atlanti-óceán 23%, Indiai-óceán 20%; Egyéb: Déli-óceán 7%, Északi Jeges-tenger 4%. A fent említett óceáni medencéket geográfiai értelemben további részekre szokás felosztani: Peremtenger - az óceánok peremén/szélén, annak a szárazfölddel határos részén helyezkedik el, önálló medencéje nincs, ezért az óceán medencéjében fekszik. A nyílt óceántól szigetek, szigetsorok, félszigetek választják le, ezért az óceánnal közvetlen kapcsolatban áll. Klasszikus peremtenger például az Arab-félsziget és az indiai szubkontinens közé ékelődő Arab-tenger, vagy az India és Indokína között húzódó Bengáli-öböl. Melléktenger - önálló medencével rendelkező tenger, mely közvetlen vagy közvetett kapcsolatban áll valamely óceáni medencével. Két fajtája ismert: földközi tenger - az óceánnal közvetlen kapcsolatban áll és földrészeket választ el egymástól. Földközi tengernek nevezzük azt a víztömeget, amely a kontinensek illetve szárazulatok közé ékelődik be, és csupán keskeny szorossal kapcsolódik valamelyik nagy óceáni medencéhez, vagy más módon például szigetsorral szeparálódik el az óceántól. Talán a Földközi-tenger az egyik legjobb példája a melléktengerek ezen típusának, amelyet csupán a keskeny Gibraltári-szoros fűz az Atlanti-óceánhoz. Szigetívvel leválasztott melléktenger például a Karib-tenger. beltenger - az óceánnal közvetett kapcsolatban áll, a szárazföld belsejében helyezkedik el. A részmedencék gyakran csak több áttételen keresztül állnak összeköttetésben egy adott óceáni medencével. E többszörösen szeparált, és a melléktenger részét alkotó önálló medencéket szokás beltengereknek is hívni. Tipikus beltenger például a tágabb értelemben vett mediterrán medencéhez tartozó Fekete-tenger.

1.1. KITERJEDÉS, FÖLDRAJZI ELOSZLÁS, MÉLYSÉG 3 1.1. táblázat. Az óceánok és a legfontosabb tengerek eloszlása. Terület Térfogat Átlagos mélység (10 3 km2) (10 3 km3) (m) Atlanti-óceán 82 440 324 600 3 930 Melléktengerekkel 106 460 354 700 3 330 Csendes-óceán 165 250 707 600 4 280 Melléktengerekkel 179 680 723 700 4 030 Indiai-óceán 73 440 291 000 3 960 Melléktengerekkel 74 920 291 900 3 900 Jeges-tenger 14 090 17 000 1 205 Földközi-tenger Fekete-tengerrel együtt 2 970 4 200 1 430 Világtenger 361 100 1 370 000 3 790 Czelnai (1999) nyomán 1.1. ábra. A világtenger vízszintes tagozódása. Forrás: Sumich J.L. & Morrissey J.F. Introduction to the Biology of Marine Life. 2004. Jones & Bartlett Learning, Burlington, MA. www.jblearning.com. Permission given by Jones & Bartlett Learning on the 18th of March 2014. Reference No.: 197910110-0727.

4 1. AZ ÓCEÁNOK ÉS TENGEREK ÁLTALÁNOS JELLEMZÉSE 2. Függőleges tagozódás: Kontinentális self - a szárazföldeket párkányszerűen övező víz borította határterület. A kontinentális talapzat enyhe lejtésű - legfeljebb 200 m-es mélységig terjedő és általában kis kiterjedésű (= átlagos szélessége 75 km) - része. Kontinentális lejtő - A kontinentális talapzat meredekebb lejtésű része 200-4 000 m-es tengermélységig. A kontinentális lejtő képezi az átmenetet a szárazföldek és a mélytengerfenék (a kontinentális és az óceáni kéreg) között. Szélessége 20-100 km. Mélytengeri tábla - Ez a Föld felszínének legterjedelmesebb szintje. Átlagos mélysége 4000-6000 méter. Mélytengeri árok - Az óceánok és egyben a földfelszín legmélyebb pontjai az óceáni árkokban találhatók. Több száz km hosszúak és akár 15 000 m-t is megközelíti a szintkülönbség bennük. Jelenleg 26 mélytengeri árok ismert, közülük a legmélyebb a Csendes-óceánban található Mariana-árok (mélysége 11 034 méter). 1.2. ábra. Az óceánok függőleges tagozódása. Forrás: Wikipedia, the free encyclopedia. http://en.wikipedia.org/wiki/file:oceanic_basin.svg

1.2. AZ ÓCEÁNOK KIALAKULÁSA ÉS EVOLÚCIÓJA 5 1.2. AZ ÓCEÁNOK KIALAKULÁSA ÉS EVOLÚCIÓJA Az óceánok keletkezése, és tágabb értelemben a földi hidroszféra kialakulása elválaszthatatlan a Föld keletkezésének történetétől. A jelenleg legáltalánosabban elfogadott elmélet szerint, Földünk nagyjából 4,6 milliárd évvel ezelőtt egy felrobbant óriáscsillag, egy szupernóva maradványát alkotó, és az ősi Nap körüli kozmikus por- és gázfelhőből (nebula) jött létre. A hadaikum időszakában (4,6 milliárd évtől 3,8 milliárd évig) játszódtak le azok a folyamatok, amelyek a Föld, mint bolygócsíra kialakulásától kezdve elvezettek a földfelszínt borító állandó hidroszféra kialakulásáig. A világtenger kialakulásának folyamat a következő fázisokra osztható: 1. Becsapódási fázis: Az ős Föld pályáján rendkívül sok volt a kozmikus törmelék, amellyel a bolygócsíra folyamatosan ütközött. A korai időszak meteorzáporai nem csak felforrósították a felszínt, hanem sok elemmel ill. vegyülettel, többek között a vízzel is gazdagították a Föld (a mainak ekkor még csak kb. 40 százaléknyi) tömegét. A Föld viszonylag nagyobb tömege biztosította a nehezebb gázok, mint például a szén-dioxid és a metán visszatartását, ezzel pedig az őslégkör, a légnyomás, és a folyékony víz megjelenéséhez szükséges hőmérséklet kialakulását. A folyamatos meteorzáporoktól felhevült felszín eleinte gyakorlatilag cseppfolyós magma-óceán volt. A Nap körül keringő Föld azonban lassan magába szippantotta a pályáját borító összes kozmikus törmeléket, és más, kisebb bolygócsírát, s lassan véget ért a becsapódási időszak. Ennek egyik fénypontja egy kb. Mars méretű kóbor bolygóval való ütközés lehetett, amely kollízió-törmelékeiből a mai Hold is létrejöhetett. 2. Lehűlés és kigázosodás: A forró, olvadt állapotú felszín lehűlési folyamata eredményezte a kigázosodást. Ekkor rendkívül nagy mennyiségű vízgőz és szén-dioxid került az őslégkörbe. 3. Kondenzáció: A további lehűlés következtében a vízgőzzel telített légkörből - a kondenzáció eredményeként -, évezredekig tartó esőzések formájában csapódott ki a víz. A megszilárdult és kihűlt kéregről a víz már nem párolgott el. A földfelszín egyenetlenségeiben kiterjedt vízfelületek jöttek létre. Ezek voltak az első ősi tavak és tengerek. 4. A sós tengervíz létrejötte: A csapadékból keletkezett víztömeget kezdetekben még édesvíz alkotta. A tengerekre jellemző sótartalom kialakulása egy viszonylag hosszabb, összetett folyamat eredménye volt. Az őslégkörben lévő, rendkívül nagy mennyiségű szén-dioxidot az esőzések a medencéket kitöltő víztömegbe mosták. Emiatt az őstengerek vize savas kémhatású lett. Az enyhén savas víz a kéregből kioldotta az ásványi sókat, így - egyéb hatások eredményeként -, az őstengerek vize a ma is ismert sóoldattá vált. Az első, karbonátos, óceáni eredetű kőzetek kora 3,8 milliárd év. E kőzetek lerakódásának kezdetétől beszélhetünk a Földet borító, és a mai értelemben vett világtengerről.

6 1. AZ ÓCEÁNOK ÉS TENGEREK ÁLTALÁNOS JELLEMZÉSE 5. Kontinenskezdemények: A kontinensek kialakulása is erre az időszakra tehető. Valószínű, hogy legősibb területeik sem idősebbek 3,8 milliárd évnél. Igaz, hogy képződésük már az anyagelkülönülés kezdetén megindulhatott: kis sűrűségű kőzethabként merültek fel a földköpenyből a hatalmas gránittömegek. Ezek a kontinenskezdemények azonban nem élték túl a meteorbombázást és a pusztító vulkáni működést. Csak akkor maradtak meg és kezdtek gyarapodni, amikor ezek a heves folyamatok lecsendesedtek (kb. 3,8 milliárd évvel ezelőtt). 6. Az Ősóceán: Az Ősóceán, más néven Panthalassza (görögül minden tenger ) a paleozoikum és a mezozoikum elején körbevette a Pangea szuperkontinenst. Hozzátartozott a Csendes-óceán őse nyugaton és északon, továbbá az ősi Tethys-óceán délkeleten. Az Csendes-óceán akkor jött létre belőle, amikor a Tethys-medence összezárult, és a Pangea darabokra szakadt létrehozva az Atlanti-óceán, a Jeges-tenger és az Indiai-óceán medencéit. Mivel a Csendes-óceán (nemzetközi nevén Pacifikus-óceán) belőle származott, a Panthalasszát nevezik Paleo-Pacifikus-óceánnak (Ős-Csendes-óceán) is. Az óceánok kialakulásának történelmi lépései: 1. Ősidő: A hőmérséklet csökkenésével a kéregdarabok megszilárdultak, a légkör lehűlt, a lecsapódott vízgőztartalomból kialakult az Ősóceán (4,6 milliárd év 590 millió év). 2. Óidő: A szárazföldek az óidő végére egyetlen őskontinensbe, a Pangeába tömörültek, melyet az ősóceán, a Panthalassza vett körül (590 millió év 235 millió év). 3. Középidő: A Pangea kettészakadt, és a Tethys-tenger benyomult a két új rész közé, melynek szétválásával Laurázsia északra, Gondwana délebbre tolódott. Ez egy hosszanti hátság, amely az Atlanti-óceán kialakulásához vezetett, ami elválasztotta Észak-Amerikát Eurázsiától, illetve Dél-Amerikát Afrikától (235 millió év 65 millió év). 4. Újidő (A): A Tethys teljesen megsemmisült, mai utóda a Fekete-tenger, az Aral-tó és a Kaszpi-tenger (Harmadidőszak 65 millió év 2 millió év). 5. Újidő (B): A földrészek és óceánok már mai helyükön voltak, de a jégkorszak alaposan átformálta a szárazföldek arculatát (Negyedidőszak 2 millió év - napjainkig). 1.3. ábra. Az óceánok kialakulásának történelmi lépései. Forrás: Sumich J.L. & Morrissey J.F. Introduction to the Biology of Marine Life. 2004. Jones & Bartlett Learning, Burlington, MA. www.jblearning.com. Permission given by Jones & Bartlett Learning on the 18th of March 2014. Reference No.: 197910110-0727.

1.3. AZ ÓCEÁNFENÉK DINAMIZMUSA 7 1.3. AZ ÓCEÁNFENÉK DINAMIZMUSA Geológiai-lemeztektonikai értelemben az óceánok egy szabályos fejlődési pályát járnak be. Kialakulásuk a lemezszegélyek (hasadékvölgyek) divergenciájával veszi kezdetét. Az ennek során létrejövő óceánközepi hátságok (hegyláncok) mentén a két kőzetlemez eltávolodik egymástól, lassan kialakítva az óceán medencéjét. A későbbiek során mindkét óceáni lemez egy másik (óceáni vagy szárazföldi) lemez felé tart, és vagy az alá bukik, vagy afölé csúszik, megkezdve az óceán medencéjének lassú felemésztődését, végül az óceán teljesen be is zárulhat. Mindezek alapján az óceánok fejlődési sora a következőképpen vázolható fel: 1. embrionális óceán (rift): pl. Bajkál-tó vagy az afrikai Rift Valley 2. fiatal: Vörös-tenger (Afrika és az Arab-félsziget távolodása) 3. érett: Atlanti-óceán 4. hanyatló: Csendes-óceán 5. elhaló: Földközi-tenger 6. végső (halott): Himalája (Eurázsia és Hindusztánia találkozása révén) Az 1960-as években elvégzett mérések, így különösen a Glomar Challanger expedíció kutatásai mutatták ki az óceáni aljzat tágulását (spreading). Az óceáni aljzat tágulása, mint tudományosan bizonyított tény, megerősítette a német geofizikus, Alfred Wegener majd fél évszázaddal korábbi elméletének helyességét is (1912-ben a mai lemeztektonika elméletének alapjául szolgáló kontinensvándorlás gondolata, amelyet csak halála után fogadott el a tudományos világ). Az óceáni aljzat tágulását Robert S. Dietz elméletben már az 1950-es években modellezte, míg a tágulási mechanizmus értelmezése Harry H. Hess nevéhez fűződik. A lemeztektonika a kontinensvándorlás, és az óceáni aljzat tágulási elméletének a modern szintézise. A Föld külső kérge a hideg és szilárd litoszférából, valamint a szintén szilárd halmazállapotú, de forró, és viszkóz tulajdonsággal rendelkező asztenoszférából áll. A konvekciós áramlások modellje arra a feltételezésre épül, hogy a viszkózus, 2 900 km vastagságú földköpenyben a hőmérséklet megoszlása nem egyenletes, benne lokális különbségek lépnek fel. A melegebb helyeken, a konvekciós sejtekben (konvekciós cellulák) az anyag kitágul, könnyebb lesz környezeténél, és lassan a felszín, azaz a földkéreg irányába áramlik. Az óceáni földkéreg bazaltból áll, amely a tengerfenék alatt kb. 10-20 km vastagságú. A kontinensek alatt vastagabb (30-100 km), ám könnyebb fajsúlyú gránit és szilikát alapú kontinentális kéreg található. A kontinensek mintegy bazaltkérgen úsznak. A tengerfeneket borító, s a kontinensek alatt is végigvonuló merev bazaltkéreg nem képez összefüggő borítást a forró köpeny felett, hanem több tektonikus

8 1. AZ ÓCEÁNOK ÉS TENGEREK ÁLTALÁNOS JELLEMZÉSE lemezből (litoszfératábla) áll, amelyek részben eltávolodnak egymástól, részben egymás felé közelítenek. A tektonikus lemezek ott távolodnak el egymástól, ahol a konvekciós sejtekből kiinduló konvekciós áramlások felszállnak a kéreg irányába, s elérik a szilárd felszínt. Ezeket a területeket forrópontoknak nevezzük. Itt, az óceáni hegyláncok vagy hátságok gerincének repedésein, a repedésvölgyön át forró láva lép a felszínre, s a kéreg a felszálló áramlás hatására több ezer méter magasságban megemelkedik. E folyamat során a földkéreg állandóan újraképződik, a tektonikus lemezek pedig a konvekciós áramlások és kilépő láva taszító hatása következtében évente 0,6-8,5 cm sebességgel távolodnak egymástól. Ez a sebesség emberi léptékkel mérve nem tűnik ugyan túl jelentősnek, viszont évmilliókban mérve, a lemezek vándorlása folyamatosan megváltoztatja a Föld arculatát, új szárazföldeket és tengereket létrehozva vagy pedig éppen ellenkezőleg, hatalmas óceáni medencéket megsemmisítve. Az óceáni medencék keletkezésének, vagy bezáródásának szempontjából igen jelentős körülmény a litoszféra lemezek mozgási iránya. E mozgások különösen a lemezszegélyek mentén tekinthetők intenzívnek. Az irányukat tekintve összetartó vagy ütköző lemezszegélyek mozgását konvergens mozgásnak nevezzük (ez jellemzi a bezáródó óceáni medencéket, például napjaink Csendes-óceánját). Az egymástól széttartó lemezek mozgását pedig divergens mozgásnak hívjuk, ami a születő, illetve növekvő óceáni medencék sajátossága (erre jó példa az Atlanti-óceán). A súrlódó lemezszegélyek szerepet játszhatnak az óceáni csírák, a szárazföldi hasadékvölgyek kialakulásában is (pl. a kelet-afrikai Hasadékvölgy (ang.: Rift Valley)). A már említett kontinentális és az óceáni kéreg eltérő vastagsága és fajsúlya miatt a lemezek ütközése (kollízió) során mindig a vékony és sűrűbb óceáni kéreg tolódik a kontinentális kéreg alá (szubdukció). Mindaddig, amíg a Föld belső hőmérséklete fenntartja a litoszféralemezeket mozgató konvekciós rendszert, a világtenger földrajzi helyzete is folyamatosan változni fog. A tengertan egyik ága, a geológiai oceanográfia napjainkra pontosan feltárta az óceánok megszületésének és halálának mechanizmusát, illetve fázisait. Az óceánok keletkezésének és megszűnésének folyamatát, első leírója után, Wilsonciklusnak nevezzük. 1.4. ábra. Az óceánfenék dinamizmusa. Forrás: Sumich J.L. & Morrissey J.F. Introduction to the Biology of Marine Life. 2004. Jones & Bartlett Learning, Burlington, MA. www.jblearning.com. Permission given by Jones & Bartlett Learning on the 18 th of March 2014. Reference No.: 197910110-0727.

1.3. AZ ÓCEÁNFENÉK DINAMIZMUSA 9 A Wilson-ciklus, avagy az óceánok fejlődési folyamata: 1. Riftesedés: Az óceánok keletkezésének legelső fázisa a riftesedés, azaz a szárazföldön kialakuló hasadékvölgy megjelenése. A hasadékvölgyek alatt, az ún. forró pontok miatt, a kontinentális kéreg elvékonyodik. A köpenyből függőlegesen feláramló, forró olvadt magma hatására a felszíni rideg kőzetrétegek képlékennyé válnak, beroskadnak, kialakítva ezzel a leendő óceán jövőbeli tengelyét, a hasadékvölgyet. A szárazföldön lévő árokrendszer tengerszint alá süllyedésével a tengervíz fokozatosan benyomul a keskeny völgybe, létrehozva ezzel a tengervályút. Erre a folyamatra, illetve struktúrára kiváló jelen idei példa a Jordán völgyében kezdődő és a dél-afrikai Zambezi folyamig húzódó kelet-afrikai hasadékvölgy, amelynek tengervályúja, egyben az óceánná szélesedés folyamatának erőközpontja, a Vörös-tenger. 2. Spreading: A második fázis a tágulási fázis, azaz az óceáni medence szerkezet létrejötte, és kiterjedése. Az egykori hasadékvölgy tengelyében folyamatosan feláramló olvadt magma, a hűvös tengervízzel érintkezve megdermed (párnaláva), és felboltozódva kialakítja a középóceáni hátságrendszert, amely nem más, mint egy tektonikailag aktív víz alatti hegyvonulat. A középóceáni hátság alatti hőáramlat a hátság két oldalán kialakuló óceáni lemezt ellentétes irányba tolja folyamatosan szélesítve ezzel az óceán medencéjét. Ez a folyamat a kifejlődő, legszebb korukban lévő óceánokat jellemzi, amelyre az Atlantióceán a legjobb jelen idei példa. 3. Szubdukció: A harmadik fázis az óceáni medence felemésztődése, bezáródása - a szubdukció révén. A konvergens kontinentális lemezek egymáshoz közeledve a kontinensek között húzódó óceáni medencét összenyomják, amely így térrövidülést szenved el. A vékony de nehéz óceáni kéreg a kontinentális lemez alá nyomódik (szubdukció). A szubdukciós zónában roppant mély óceáni árkok jönnek létre. Mivel a mélybe bukó óceáni kéreg magas víztartalmú üledékeket vonszol magával, a forró olvadt köpenyanyaggal érintkezve nagy mennyiségű vízgőz keletkezik. Ennek feszítő hatása igen heves, ún. eruptív vulkánkitöréseket eredményez a szubdukciós zónában. Az alábukási övezet mögött emiatt alakul ki rendszerint a vulkáni szigetív. Végül az ütközésben lévő kontinentális lemezek teljesen bezárják az óceán medencéjét, és a szubdukciós folyamattal fel nem emésztődött tengeri üledékeket szárazföldi hegylánccá gyűrik fel (orogenezis). Az egykori óceánból így csak a szárazföldi középhegységeket alkotó, és kőzetté vált tengeri üledéksor marad fenn. Napjainkban a Csendes-óceán a legjobb példa a bezáródó óceáni medencére.

10 1. AZ ÓCEÁNOK ÉS TENGEREK ÁLTALÁNOS JELLEMZÉSE A tengerek keletkezése: A tengerek kialakulásának folyamatában megkülönböztetjük egymástól az ingressziós és a transzgressziós tengereket. 1. Ingressziós tengerek: (a) földkéreg törésvonalain kialakuló beszakadások mentén jönnek létre. Tipikusan a riftesedéssel (lásd fent) kialakuló mély hasadékvölgyekbe benyomuló óceáni víztömeg hozza létre ezeket a tengereket, de ettől eltérő módon; (b) kiterjedt, nagy, szárazföldi törések mentén szintén létrejöhetnek ingressziós medencék. Előbbire jó példa napjaink Vörös-tengere, utóbbira pedig a Földközitenger. 2. Transzgressziós tenger: szintén kétféle módon alakulhat ki: (a) lassan megsüllyedő kontinentális talapzatra nyomul elő fokozatosan a tenger; vagy (b) a tenger vízszintje emelkedik meg (például az interglaciálisok időszakában bekövetkező olvadás hatására), mely fokozatosan elönti a szárazföld mélyebben fekvő területeit. Transzgressziós tengerekre példa az Adria északi területe, vagy pedig a Baltitenger, illetve a Perzsa-öböl. 1.4. A TENGERÁRAMLATOK A tengeráramlatok az óceánok hatalmas folyamrendszerei, amelyek óriási víztömegeket szállítanak az óceán egyik részéből a másikba. Ökológiai szerepük kiemelkedő, meghatározzák a tengervíz hőmérséklet-, oxigén- és tápanyageloszlását, biztosítják Földünk hőtranszportját és számos tengeri faj elerjedését. A legnagyobb tengeráramlatokat a földi légkörzés tartósan fújó szelei és a magasabb földrajzi szélességeken lesüllyedő víztömegek által keltett, tölcsérszerű szívóhatások mozgatják. A fenti erőket befolyásolja továbbá a Föld forgásából eredő Coriolis-erő, a tengerfenék domborzata és a kontinensek alakja kialakítva ezzel az óceánok sajátos cirkulációs rendszerét. Az áramlások két fő irányban történnek: 1. horizontális felszíni- és felszín alatti tengeráramlatok 2. vertikális fel- és leszálló áramlatok Ezek egymástól nem függetlenül, hanem egymást kiegészítve és szoros összefüggésben működnek. A víz mozgását befolyásoló két fő tényező a szél és a tengervíz sűrűsége. 1. Szél által irányított cirkuláció A Föld állandó irányú szelei (pl. passzátszelek) a tengervíz felső rétegeit mozgásra késztetik, hatásuk kb. 100 méter mélységig érezhető (felszíni tengeráramlatok). Az áramlatok iránya nem egyezik meg a szelek

1.4. A TENGERÁRAMLATOK 11 irányával, amelytől a súrlódási erő miatt 45 fokos szögben eltér. Ráadásul a Föld forog a saját tengelye körül, így az áramlatok az északi féltekén az óramutató járásával megegyező, míg a délin az óramutató járásával ellentétes irányba térülnek el. A Föld forgásából adódó eltérítő erőt nevezzük Coriolis-erőnek. Természetesen a kontinensek alakja is befolyásolja az áramlatok irányát. A fentiek hatására kör alakú óriási vízmozgások jönnek létre, melyek meleg illetve hideg vizeket szállítanak, és jelentős mértékben befolyásolják a szárazföldek éghajlatát, valamint a tengeri élőlények elterjedését. 1.5. ábra. Felszíni tengeráramlatok. Forrás: Wikipedia, the free encyclopedia. http://en.wikipedia.org/wiki/file:corrientes-oceanicas.gif Golf-áramlat A Golf-áramlat az egyik legfontosabb szél által hajtott felszíni-tengeráramlat. Nagyon meleg trópusi vizet szállít a Karibi-tengerből és a Mexikói-öbölből az Észak-Atlanti-óceánon keresztül Európa, ill. Afrika felé, mivel a Coriolis-erők és a kontinensek errefelé térítik el. Egyik ága azonban északkelet felé fordul el, és útja során a víz melege felmelegíti a felette lévő levegőt. Ennek a meleg levegőnek a mozgása nagyon fontos módja az észak felé irányuló hőtranszportnak. Ennek eredményeként Észak-Európa sokkal melegebb, mint a hasonló szélességek Észak-Amerikában vagy a csendes-óceáni területek. A Golf-áramlat példa egy nyugati áramlatra, ami azt jelenti, hogy az áramlat az óceáni medence nyugati medencéjében folyik. Hasonló áramlat a csendes-óceáni Kuroshio-áramlat és az Indiai-óceánon az Aghulas-áramlat. Mindegyiküknek nagy a sebessége (a Golf-áramlat átlagos sebessége 1 m/s, azaz 3,6 km/h), mindegyik elég keskeny (100 és 200 km között) és valamennyi meleg vizet szállít.

12 1. AZ ÓCEÁNOK ÉS TENGEREK ÁLTALÁNOS JELLEMZÉSE A keleti áramlatok ezzel ellentétben hideg felszíni vizet szállítanak a pólusoktól az Egyenlítő felé. Keleti áramlat például Afrika délnyugati partjai mentén található Benguela-áramlat, Dél-Amerika csendesóceáni partja előtt haladó Humboldt-áramlat, vagy Ausztrália nyugati partjainál végigvonuló Nyugatausztráliai-áramlat. 2. Sűrűség által okozott cirkuláció A tengervíz sűrűsége függ a hőmérséklettől és a sótartalmától. A különböző helyek tengervíz sűrűségének különbségei vezérelik az ún. termohalin cirkulációt (Conveyor öv), ami folyamatos mozgásban tartja a fel- és leszálló áramlatokat kialakítva ezzel a felszín alatti tengeráramlatok rendszerét. 1.6. ábra. A termohalin cirkuláció. Forrás: Sumich J.L. & Morrissey J.F. Introduction to the Biology of Marine Life. 2004. Jones & Bartlett Learning, Burlington, MA. www.jblearning.com. Permission given by Jones & Bartlett Learning on the 18th of March 2014. Reference No.: 197910110-0727. Északi félteke Az óceáni cirkuláció meleg felszíni tengervizet szállít a poláris területek felé, és útja során lehűl. Ezzel hő szabadul fel, ami felmelegíti a levegőt. Az Atlanti-óceánban a Golf-áramlat északi ágának lehűlő vize besűrűsödik, és lesüllyed az óceán aljára (leszálló tengeráramlat). Ez a folyamat az Atlanti-óceán északi részén új mélytengeri víz kialakulását teszi lehetővé, ami az óceánfenék víztömegét lassan a déli irányba tolja. Ilyen mélytengeri víz kialakulásának főbb területei a Labrador-tenger, Grönlandi-tenger az Észak- Atlanti-óceán északi része. Az így létrejövő, oxigénben gazdag Észak-Atlanti Mélytengeri víz ezután dél felé áramlik, miközben a Golf-áramlat meleg felszíni vize a lesüllyedő lehűlt víztömegek helyébe

1.5. ÉGHAJLAT ÉS A TENGER 13 áramolhat. Erős hűlés a Csendes-óceán északi részén lévő Bering-tengerben is előfordul, de itt az óceáni fenék struktúrája meggátolja a mélytengeri víz bekapcsolódását az észak-pacifikus óceáni cirkulációba. Déli félteke Az Antarktisz körül is alakul ki mélytengeri víz a tengerjég képződésének köszönhetően. Ez a jég nagyon kevés sót tartalmaz, mivel a fagypont alatt nem egy eutektikum (azaz két vagy több komponens elegye), hanem édesvizes jég képződik, amelynek rései között besűrűsödött tengervíz csorog ki. Ez a sűrű víz lesüllyed az antarktiszi kontinens szélén, és kialakítja az Antarktiszi Mélytengeri vizet. Ez az Antarktisz körül cirkuláló víz tőle északra lévő óceánok aljzata felé is továbbítódik, ellátva ezen területeket is oxigénben gazdag vízzel. Sokáig úgy gondolták, hogy a mélytengeri vizek, amelyek a pólusoknál süllyednek alá, az Egyenlítő felé mozognak, lassan felmelegszenek, felemelkednek a felszínre az egész óceánon, és ez a víz ezután visszatér a pólusokhoz a meleg felszíni áramlásokban, s így záródik a körzés. Azonban a jelenlegi vizsgálatok azt mutatják, hogy ez a fokozatos feláramlási folyamat túl lassú ahhoz, hogy ezzel meg tudjuk magyarázni a tengervíz korát. A jelen elfogadott elmélet szerint a mélytengeri cirkuláció az óceáni fenék mentén elérkezik az óceáni hátságokhoz, melyek a fenék hegyvidéki területei. Ezen területek érdessége erős keveredést okoz, ami a mélytengeri vizet a felszínre való emelkedésre kényszeríti (felszálló tengeráramlatok). A déli óceánokban a szél is erős keveredést okoz, ami szintén a mélytengeri víz felszínrejutását eredményezi. Amennyiben már a felszínre jutott a víz, akkor a szél által hajtott felszíni áramlatokkal immár felszíni víz visszatér a pólusokra, és ezzel záródik a kör. 1.5. ÉGHAJLAT ÉS A TENGER Egy terület éghajlatát a hosszabb ideig fennálló időjárási körülmények határozzák meg. A tenger légkörrel való kölcsönhatásai révén mindenütt jelentősen befolyásolja az éghajlatot, ahol a napsugarak először elérik a földfelszínt. A beérkező napenergia mintegy 30%-a visszaverődik a világűrbe. 19%-át a felhők és az alacsonyabb légkör nyeli el. A fennmaradó 51%-ot pedig a tenger és a szárazföld akkumulálja azzal a kis mennyiséggel együtt, amelyet átmenetileg a növények vesznek fel a fotoszintézishez. Idővel azonban az összes napenergia, amely eléri a Földet, végül visszasugárzódik a világűrbe. A napsugárzás és a Föld forgása révén a légkörben lévő levegő felmelegszik, felszáll, közben lehűl, és celláknak nevezett légtömegek formájában csapódik le. A légköri cirkuláció ezen általános modellje eredményezi a víz globális körforgását, és befolyásolja a hőmérséklet és csapadék szezonális változásait. Ez idézi elő az óceánok felszíni áramlásait mozgásban tartó szélrendszereket, és ez hat a víztömegeknek a vízfelszín és az óceánfenék közötti állandó mozgására. A légkör összetételében bekövetkezett állandó

14 1. AZ ÓCEÁNOK ÉS TENGEREK ÁLTALÁNOS JELLEMZÉSE változások, különösen az ún. üvegházhatású gázok mennyiségének megnövekedése miatt az atmoszféra annyira felmelegszik, hogy az éghajlat világszerte megváltozik. El Niño és La Niña A fentiekből láthatjuk, hogy a tenger és a légkör kölcsönhatása mind az időjárásra, mind pedig az éghajlatra hatással van. A tengervíz 10%-át a szelek által hajtott és az éghajlati folyamatokat erősen befolyásoló felszíni áramlások mozgatják. Peru partjainál kb. négyévenként az ún. déli oszcilláció legyengíti vagy megfordítja a nagyobb tengeráramlásokat. Ez megakadályozza ezen a területen a hideg, tápanyagokban gazdag víz feláramlását. Ez az akár 18 hónapig vagy tovább is eltartó jelenség perui halászoktól kapta az El Niño (spanyolul kisfiú gyermek) nevet. (Az először karácsonykor észlelt jelenséget az újszülött Jézusról nevezték el). Az El Niño jelenség, amelyre a szokatlanul meleg és tápanyagban szegény tengervíz jellemző, az amerikai kontinens nyugati partjai mentén, valamint Délkelet-Ázsiában nagy veszélyt jelent a vízi élőlények és a velük táplálkozó állatvilág számára. A meleg felszíni víz fokozott párolgása miatt gyakoribbá válnak az erős viharok, amelyek egyes esetekben súlyos károkat okozhatnak. Ezzel ellentétben a La Niña (spanyolul kislány) jelenség bekövetkezésekor a tengerfelszín szokatlanul hideg marad. Ez szintén globális méretű időjárás-változásokat okozhat. 1.7a. ábra. Az egyenlítői szelek és pacifikus cirkuláció normál körülmények között. Forrás: Wikipedia, the free encyclopedia. http://en.wikipedia.org/wiki/file:enso_normal.png 1.7b. ábra. Az El Niño jelenség. Forrás: Wikipedia, the free encyclopedia. http://en.wikipedia.org/wiki/file:enso_elnino.png (Megjegyzés: A perui szardella (Engraulis ringens), más néven anchoveta, a világ egyik legtöbbet halászott halfaja, amelyet csaknem kizárólag jó minőségű hallisztté dolgoznak fel. A perui szardella főleg zooplanktonnal táplálkozik. Ha azonban az El Niño miatt a felfelé szálló áramlat kimarad, tápanyag hiányában a zooplankton mennyisége is megcsappan, ennek következtében a szardella állomány is alaposan megfogyatkozik jelentős anyagi károkat okozva ezzel a helyi halászatban.) 1.7c. ábra. A La Niña jelenség. Forrás: Wikipedia, the free encyclopedia. http://en.wikipedia.org/wiki/file:enso_lanina.png

1.6. ÁRAPÁLY 15 1.6. ÁRAPÁLY Az árapály jelensége a közeli égitestek egymásra gyakorolt tömegvonzása által egymáson létrehozott alakváltozásokat jelenti. Földi értelemben az árapály, vagy régies nevén tengerjárás a tenger szintjének periodikus emelkedése (áradat vagy dagály) és süllyedése (apály), melyet a Hold és a Nap vonzásának befolyása okoz. 1. Föld-Hold hatás A Föld tömege 81-szer nagyobb mint a Holdé, ez okozza azt, hogy a Föld-Hold rendszer egy a Föld belsejében található közös tömegközéppont (s) körül forog. A forgás miatti centrifugális erő a Föld tömegközépponttól távoli részén 7-szer nagyobb hatású, mint az ellenkező részen, emiatt a dagályhullámnak különböző méretűnek kellene lennie a Föld átellenes pontjain. De nem így van, mivel a centrifugális erőn kívül a Hold tömegvonzása is érvényesül, mely a Föld tömegközépponttól távoli részén csökkenti, az ahhoz közeli részen pedig növeli a dagályhullám mértékét. Gyakorlatilag a dagályhullám (ami nem más, mint vízpúp a Föld felületén) egyszerre két ponton, azonos mértékben jelentkezik, így egyszerre két helyen van apály is. Mivel a Hold kb. 24 óra 50 perc alatt kerüli meg a Földet, a Föld egy adott pontján ez idő alatt kétszer lesz apály és kétszer dagály, tehát megközelítőleg hat óránként van váltás. 1.8. Árapály. Föld-Hold hatás. Forrás: Sumich J.L. & Morrissey J.F. Introduction to the Biology of Marine Life. 2004. Jones & Bartlett Learning, Burlington, MA. www.jblearning.com. Permission given by Jones & Bartlett Learning on the 18th of March 2014. Reference No.: 197910110-0727.

16 1. AZ ÓCEÁNOK ÉS TENGEREK ÁLTALÁNOS JELLEMZÉSE 2. Föld-Hold-Nap hatás Bár a Hold lényegesen kisebb tömegű, mint a Nap, sokkal közelebb található, emiatt hatása a Föld dagályhullámára kétszerese a Nap hatásának. Amennyiben a Föld, Hold és a Nap egy képzeletbeli tengelyen helyezkedik el (újhold és holdtölte idején), akkor a Hold és a Nap felerősíti egymás hatását, az átlagosnál jóval nagyobb dagályhullám keletkezik (egy holdhónap 27 1/3 nap alatt kétszer). Ezt a jelenséget szökőárnak nevezzük. Azonban, ha a Hold és a Nap derékszögben áll a Földhöz képest, akkor egymás hatását gyengítik, és a dagályhullám a legkisebb lesz, ezt a jelenséget vakárnak nevezik, mely félhold (első és utolsó negyed) esetén áll elő. 1.9. Árapály. Föld-Hold-Nap hatás. Forrás: Sumich J.L. & Morrissey J.F. Introduction to the Biology of Marine Life. 2004. Jones & Bartlett Learning, Burlington, MA. www.jblearning.com. Permission given by Jones & Bartlett Learning on the 18th of March 2014. Reference No.: 197910110-0727. 3. Földrajzi hatások Bár a dagályhullámokat kozmikus okok (Hold, Nap) hozzák létre, azok mértékét földrajzi hatások is befolyásolják: dagályhullámok interferálhatnak, vagyis felerősíthetik egymást (pl. a Fundy-öböl 21,3 méteres maximális dagályhulláma), vagy leronthatják egymást (pl. Amphidromikus pontok az Északi-tengerben) ahol nincs szintingadozás. vihardagály - amikor a part felé fújó nagy erejű szél felerősíti a dagályhullámot, a szokásosnál jóval nagyobb mértékű dagály jöhet létre. Veszélyes jelenség pl. Hollandia partjainál, ahol 1953-ban az egész Zeeland tartományt elöntötte a tengerár.

1.6. ÁRAPÁLY 17 tolóár - a dagályhullám behatolhat a tölcsértorkolattal rendelkező folyókba, és visszafordíthatja a folyásirányt. A legismertebb ilyen jelenség az Amazonason látható, ahol a dagályhullám és a folyóvíz találkozásánál akár több méter magas függőleges vízfal jöhet létre. Ez 20-40 km/h sebességgel a folyásiránnyal szemben rohanva akár 100 km távolságra is éreztetheti hatását. Általában elmondható, hogy a zárt tengerekben a dagály mértéke rendkívül kicsi, így a Földközi-tengerben mintegy 20 cm, míg az Adrián ennél is kisebb. Az apály-dagály jelenség az élővilág szempontjából különösen fontos, hisz az időszakosan elöntött majd újra szárazra került területeken élő állatok, növények különleges alkalmazkodóképességgel kell, hogy rendelkezzenek a víznélküliség, az édesvíz, a megnövekedett hőmérséklet és sókoncentráció elviseléséhez.

18 1. AZ ÓCEÁNOK ÉS TENGEREK ÁLTALÁNOS JELLEMZÉSE

2 A TENGERI KÖRNYEZET FIZIKAI ÉS KÉMIAI JELLEMZŐI 2.1. A TENGERI KÖRNYEZET FELOSZTÁSA A tengerekben alapvetően 2 fő életteret különböztetünk meg (víztest és a tengerfenék/aljzat), és ennek megfelelően 2 fő életforma lehetséges: (a) a szervezetek vagy szabadon úsznak ill. sodródnak a vízben (nekton ill. plankton); vagy (b) a tengerfenék anyagán ill. abban élnek (bentosz). A tengeri környezetet is ez alapján feloszthatjuk pelágikus, másrészt bentikus birodalomra. Az előbbi a világtengerek összes víztestét foglalja magába, míg az utóbbiba az összes tengerfenék tartozik bele. A tengeri környezetet felosztása: I. Pelágikus II. Bentikus I. Pelágikus birodalom A kontinensek közelében a tengerek általában sekélyek, s kb. 200 m-ig lassan mélyülnek. A sekély selftengerek a kontinentális talapzat ( shelf ) felett helyezkednek el, mely nem más, mint a kontinens erodeált, s a tenger által elfoglalt része. A pelágikus birodalmon belül megkülönböztetünk: 1. sekély parti/ neritikus / inshore provincia a kontinentális talapzat feletti rész; 2. óceáni/ offshore provincia - a nagy mélységek feletti, azaz a kontinentális talapzaton kívül eső részt.

20 2. A TENGERI KÖRNYEZET FIZIKAI ÉS KÉMIAI JELLEMZŐI 2.1. ábra. A tengeri környezet felosztása. Forrás: Wikipedia, the free encyclopedia. http://en.wikipedia.org/wiki/file:oceanic_divisions.svg Mivel a mélység növekedésével a körülmények is változnak, így az óceáni provinciát több zónára lehet osztani: a. epipelágikus zóna a vízfelülettől kb. 200 m mélységig terjed. A hőmérséklet- és fényviszonyok a mélység növekedésével fokozatosan csökkenek. b. mezopelágikus zóna 200 m 1 000 m közötti víztömeg. Ezt a zónát az igen csekély megvilágítás, a nagy hőmérsékleti stabilitás, valamint bizonyos rétegében az oxigéntartalom minimuma jellemzi. c. bathipelágikus zóna 1 000 m mélységtől 4 000 m mélységig terjed. Legfőbb jellemzői az alacsony vízhőmérséklet, a sötétség, valamint 100 atm.-nál magasabb nyomás. d. abisszopelágikus zóna 4 000 m 6 000 m közötti pelágikus teret foglalja magába. e. hadalpelágikus zóna az óceáni árkok feletti, 6 000 és maximum 11 000 m közötti pelágikus térség. A fent említett zónák közül csak az epipelágikus zónában van elegendő fény a fotoszintézishez (annak

2.2. A TENGEREK FÉNYVISZONYAI 21 is főképp a felső 100 méterében), ezt a zónát ezért fotikus (átvilágított) zónának is nevezik; ez alatt húzódnak az afotikus zónák, ahová a fény már nem képes lehatolni, itt teljes a sötétség, melyet helyenként csak az állatok biolumineszcenciája szakít meg. II. Bentikus birodalom A bentikus birodalmat (tengerfenék) a következő részekre oszthatjuk: szupralitorális, litorális, és szublitorális; valamint a mélytengeri bentoszra; ezeken belül pedig a következő zónákat különítjük el: 1. Szupralitorális zóna - a litorális zóna feletti rész. A partvonalat foglalja magába a víz és a szárazföld határa felett; permetövnek is nevezik, melyet csak a hullámok nedvesítenek. 2. Eulitorális zóna ezen belül megkülönböztetünk: a. felső (mezo-) litorális zóna ez az árapály zónája, melyben az árapály, illetve a hullámverés erősségétől függően több órás vizes-nedves időszakok váltakoznak több órás száraz periódusokkal. b. alsó (infra-) litorális zóna állandó vízborítottságú övezet, mely jól átvilágított, a neptunfű alsó elterjedési határáig húzódik (35-40 m mélységig). 3. Szublitorális zóna a litorális zóna alatti terület; ez már fényszegény övezet, mely átlagosan 35-40 m-től 80-100 m mélységig nyúlik le, (vagy a kontinentális talapzat pereméig (200 m). 4. Mélytengeri bentosz a. bathiális zóna a kontinentális talapzat peremétől kb. 4 000 m-ig tart. b. abisszális zóna 4 000 m-től a mélytengeri árkok mélységéig (kb. 6 000 m) tart, és magába foglalja az óceáni medencéket és a középóceáni hegyláncokat is. c. hadális zóna mélytengeri árkok (6 000 m alatt). 2.2. A TENGEREK FÉNYVISZONYAI A víz a fényt a levegőnél jóval erősebben abszorbeálja. Ennek következtében a fotoszintetikus primerprodukció a tengerekben csupán a felső 100-200 m-es (fotikus) vízrétegben lehetséges. A tengerek víztömegének legnagyobb hányada (96-98%) teljesen sötét. Míg a szárazföldi ökoszisztémákba a Nap sugárzásának csaknem teljes spektruma lejut, addig a tengerek fényáteresztő képessége a fény hullámhosszától is függ. A napfény összetett fény, különböző hullámhosszúságú és különböző energiájú összetevőkből áll. A tengerek felszínét három alapvető sugárzásféleség éri el; az infravörös, ultraibolya sugárzás és a látható fény. Ezek közül a legnagyobb hullámhosszúságú és legkisebb energiájú sugarak az infravörös tartományból kerülnek ki, melyek 3-5 méter mélységig jutnak le, elsődleges szerepet töltenek be a víz felmelegedésében. Az ultraibolya sugarak 30 méter mélységben nyelődnek el teljesen, hatásuk kevésbé ismert. A látható

22 2. A TENGERI KÖRNYEZET FIZIKAI ÉS KÉMIAI JELLEMZŐI fény szerepe az élő szervezetek szempontjából nyilvánvalóbb (lásd 3. fejezet). A tenger tulajdonképpen először tükörként, majd szűrőként működik. Felszíne a Nap látóhatáron bejárt útjától függően visszaveri a fénysugarakat; ez az arány délben kevesebb, mint 5%, de amikor a Nap alacsonyan jár, a visszavert sugarak részesedése 40%-ra emelkedik. A vissza nem vert fénysugarak sorsa ezután a víz és a benne lebegő részecskék (iszap, szennyező anyagok, légbuborékok, stb.) optikai tulajdonságain múlik. A lebegő részecskék módosítják a víz fényáteresztő képességét (átlátszóságát), továbbá eltérítik a fényt, amely így minden irányba szóródik. Ezenfelül a víz erőteljes szűrőként is működik. A fehér fény különböző alkotóelemeit, vagyis az eltérő hullámhosszú sugarakat az egyre vastagabb vízréteg kiszűri. Először az alacsony rezgésszámú (kis energiájú) vörös szín nyelődik el kb. 10-15 méter mélységben, majd a narancs, 20-25 méter között, a sárga fénysugarak pedig nagyjából 50 méter mélységig jutnak el. Ennél mélyebbre már csak a zöld és a kék sugarak, a tenger saját színei hatolnak, melyek a Földközi-tengerhez hasonló, átlátszó vizű tengerekben akár 800-1 000 méter mélységig is folytathatják útjukat. Legmélyebbre csak a kék fény (kis hullámhossz, nagy energia) hatol le, mely nyomokban akár 1000 méter mélységben is észlelhető, de általában 2-300 méter mélységig jut le. A tengerek fényáteresztő-képessége alapján három különböző zónát különítünk el. Beszélhetünk fotoszintetikus zónáról (a fent említett fotikus zóna), ahol még elegendő fény áll a növények rendelkezésére a fotoszintézis lebonyolításához. A fotoszintetikus zóna mélysége mérsékelt övi tengerekben 40 méter, a trópusi (átlátszóbb) vizekben 100 méter. 100-200 méter között homályos zónáról (átmeneti zóna) beszélünk, ahol van még fény, de a fotoszintézishez már nem elegendő. 200 méter alatt található a sötét zóna (a fent említett afotikus zóna), ahol fényt csak a mélytengeri élőlények által keltett biolumineszcencia jelensége okoz. Bár azt mondtuk, hogy a trópusi vizek fotoszintetikus zónája akár 100 méter is lehet, az óceánok 2/3 része a tápanyagok (elsődlegesen a vas, nitrogén és foszfor) hiánya miatt sivatagnak tekinthető.

2.3. A TENGEREK HŐMÉRSÉKLETI VISZONYAI 23 2.2. ábra. A tenger fényáteresztő-képessége. Forrás: Sumich J.L. & Morrissey J.F. Introduction to the Biology of Marine Life. 2004. Jones & Bartlett Learning, Burlington, MA. www.jblearning.com. Permission given by Jones & Bartlett Learning on the 18th of March 2014. Reference No.: 197910110-0727. 2.3. A TENGEREK HŐMÉRSÉKLETI VISZONYAI A tengeri környezet a víz nagy fajhőjénél fogva hatalmas hőmérsékleti stabilitással rendelkezik, mely jóval felülmúlja a szárazföldi ökoszisztémákét. Ennélfogva az egyes tengerek hőmérséklete, bizonyos szélsőségesen sekély shelf-tengerek kivételével, igen stabilis és általában megfelel a földrajzi szélességre jellemző átlagos hőmérsékletnek. A hőmérsékleti stabilitásukat a levegő hőmérsékletének fluktuációi csak csekély mértékben befolyásolják. Az évszakos hőmérsékleti változások a mérsékelt övi tengerekben a legerősebbek, míg a trópusi vizek állandóan melegek, s a sarkvidékiek állandóan hidegek maradnak. A legmagasabb vízfelületi hőmérsékleteket az alacsony szélességi fokok tengereiben találták. A trópusi tengerek átlaghőmérséklete általában 20 o C fölött van (kivéve azokon a helyeken, ahol a felszálló tengeráramlat hideg vizet szállít a mélyről). Ugyanakkor ami az alacsony hőmérsékleteket illeti nyilvánvaló, hogy egy tenger hőmérséklete sem süllyedhet sokkal 0 o C alá, mivel az átlagos sótartalmú (3,5%-os) tengervíz fagyáspontja 1,91 o C.

24 2. A TENGERI KÖRNYEZET FIZIKAI ÉS KÉMIAI JELLEMZŐI Így a leghidegebb és legmelegebb tengerek közötti felszíni hőmérséklet-különbségek sem tesznek ki többet 30-35 o C-nál, s az egyes tengereken belüli évszakos hőmérsékleti ingadozások még ennél is csekélyebb mértékűek. Az évi hőmérséklet-ingadozások csak a mérsékelt övi tengerek felszínén jelentősebbek, de itt is alig haladják meg az évi 10 o C-os értékeket. (Megjegyzés: bizonyos sekély, elzárt tengerekben, amilyen például a Fekete-tenger, ez a szám 18-20 o C körül is lehet, de még ez az érték is jóval elmarad a szárazföldeken mért évi hőmérséklet-ingadozásoktól). Míg a felszíni vizek hőmérsékletviszonyai az évszakok szerint még változhatnak, a mélységi vizek hőmérséklete világszerte csaknem teljesen stabilisnak tekinthető. Az óceánok mélységi vizeinek hőmérséklete 0 és 2-3 o C között van. A tengerek és óceánok a vertikális irányba történő hőmérsékleti változását a hőmérsékleti profilok szemléltetik. A 2.3. ábrán egy sematikus óceáni hőmérsékleti profilt láthatunk, ahol a hőmérséklet a mélység növekedésével csökken. Bizonyos mélységek elérésénél a víz hőmérséklete ugrásszerűen csökken, ez az ún. termoklin vagy hőmérsékleti váltóréteg, s ezt követően a hőmérséklet beáll egy stabil alacsony értékre. A mélység növekedésével hasonló változás következik be a tengervíz sűrűségét és nyomását illetően (bővebben lásd a 2.5. fejezetben). 2.3. ábra. A tengerek hőmérsékleti- és sűrűségbeli váltórétegének sematikus ábrája. Forrás: Sumich J.L. & Morrissey J.F. Introduction to the Biology of Marine Life. 2004. Jones & Bartlett Learning, Burlington, MA. www.jblearning.com. Permission given by Jones & Bartlett Learning on the 18th of March 2014. Reference No.: 197910110-0727. A tengerek vertikális hőmérsékleti profilját illetően három csoportot különböztetünk meg: 1. Trópusi tengerekben a meleg felületi vizek alatt kb. 100 és 500 m közötti mélységekben következik be egy ugrásszerű lehűlés. Ez állandó meglétű, ezért permanens termoklinnek nevezzük. 2. Mérsékelt övi tengerekben a felső vízrétegek a nyár során felmelegednek, s így itt kb. 10-40 méter mélységben évszakos termoklinek alakulnak ki, amelyek télre eltűnnek, de alattuk szinte változatlanul megmarad egy, az évszaktól független, permanens termoklin.

2.3. A TENGEREK HŐMÉRSÉKLETI VISZONYAI 25 3. A sarkvidéki hideg tengerek felületi vize meleget ad le és lehűl, ami által konvekciós áramlatok lépnek fel, amelyek kiegyenlítik a mélységi és a felületi vizek hőmérsékleti különbségeit, itt éles hőmérsékleti átmenetek nem vagy csak ritkán alakulnak ki. 2.4. ábra. A termoklin évszakos növekedésének és csökkenésének sematikus ábrái trópusi, mérsékelt övi és sarkvidéki tengerekben. A vertikális tengelyen a mélység látható (méterben megadva), a horizontális tengelyen a hőmérséklet (Celsius fokban megadva). Forrás: Sumich J.L. & Morrissey J.F. Introduction to the Biology of Marine Life. 2004. Jones & Bartlett Learning, Burlington, MA. www.jblearning.com. Permission given by Jones & Bartlett Learning on the 18th of March 2014. Reference No.: 197910110-0727.