Бентический пограничный слой

Бентический пограничный слой ( БПС ) — это слой воды непосредственно над отложениями на дне водоема ( реки, озера, моря и т. д.). ^{[ 1 ]} Благодаря специфическим процессам седиментации определенные организмы могут жить в этом глубоком слое воды. BBL создается трением воды , движущейся по поверхности подложки , что значительно уменьшает ток воды в этом слое. ^{[ 2 ]} Толщина этой зоны определяется многими факторами, в том числе силой Кориолиса . Бентические организмы и процессы в этом пограничном слое повторяют толщу воды над ними. ^{[ 2 ]}

BBL служит переходной зоной между толщей воды и слоем отложений, регулируя биогеохимические процессы и поток питательных веществ и органических материалов. ^{[ 2 ]} Эта зона также служит основным слоем сопротивления переносу массы, тепла и питательных веществ из осадка в воду или наоборот. ^{[ 1 ]} Именно эта область взаимодействия между двумя средами важна для репродуктивных стратегий многих видов, особенно для расселения личинок. Пограничный слой бентоса также содержит питательные вещества, важные для рыболовства, широкий спектр микроскопической жизни, множество взвешенных материалов и резкие градиенты энергии. Он также является поглотителем многих антропогенных веществ, выбрасываемых в окружающую среду, поскольку эти вещества обычно опускаются на дно толщи воды. ^{[ 2 ]}

Жизнь в глубоководном бентосном пограничном слое

Бентический пограничный слой (БПС) представляет собой несколько десятков метров водного столба непосредственно над морским дном. ^{[ 3 ]} и представляет собой важную зону биологической активности в океане. ^{[ 4 ]} Он играет жизненно важную роль в круговороте веществ, и его называют «конечной точкой» осаждения материала, который обеспечивает высокую скорость метаболизма микробных популяций. ^{[ 5 ]}

После прохождения через BBL этот разложившийся материал либо возвращается в толщу воды , либо мобилизуется в осадок , где в конечном итоге может иммобилизоваться. Хотя запасы ПОМ (органических частиц) или морского снега относительно ограничены и сдерживают численность видов , они поддерживают сложную, но недостаточно изученную микробную петлю, которая может поддерживать как мейофаунистические, так и макрофаунистические популяции. В микробной петле неподвижные донные организмы, живущие в придонном пограничном слое, доставляют в петлю питательные вещества, высвобождая неиспользованные частицы для использования микробными сообществами. ^{[ 2 ]} В исследовании Уилла Ритцрау (1996) было установлено, что микробная активность в BBL была в 7,5 раза выше, чем в прилегающих водах. ^{[ 6 ]} Хотя это исследование было завершено на глубине 100–400 м, оно может иметь значение для глубокого BBL.

Организмы, обитающие в пограничном слое бентоса, называются бентопелагическими. ^{[ 7 ]} Все организмы, обитающие преимущественно в пограничном слое бентоса, должны получать питание из падающих частиц в толще воды. ^{[ 2 ]} Росту бактерий и потреблению выпадающего органического детрита препятствует гидростатическое давление воды и увеличение глубины. ^{[ 8 ]} Это позволяет изменчивым и расходуемым веществам достигать океанского паводка и потребляться донными организмами. Качество и количество питательных веществ, попадающих на морское дно, играют важную роль в развитии донных сообществ. ^{[ 2 ]} Эти организмы в конечном итоге играют жизненно важную роль в реминерализации вещества и помогают расщеплять ПОМ, которые в конечном итоге могут стать постоянными отложениями. За исключением гидротермальных источников , большая часть глубоководного бентоса является аллохтонной . ^{[ 9 ]}^{[ 3 ]} и важность бактерий для преобразования субстрата имеет первостепенное значение.

^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}

В настоящее время известно, что бактериальные популяции глубокого BBL способны поддерживать простейших бактериоядных животных, таких как фораминиферы и некоторые многоклеточные зоопланктон. ^{[ 12 ]} что, в свою очередь, может поддерживать более крупные организмы. ^{[ 13 ]} Мейофауна и макрофауна, обнаруженные в глубоком BBL, включают: копепод , кольчатых червей , нематод , двустворчатых моллюсков , остракод , изопод , амфипод , членистоногих и брюхоногих моллюсков , и это лишь некоторые из них. ^{[ 14 ]}^{[ 15 ]} Современное количество видов, обитающих в придонном пограничном слое, широко неизвестно. Однако предполагается, что в BBL обитает до 10 000 000 видов. ^{[ 16 ]} Эти организмы в конечном итоге играют жизненно важную роль в реминерализации вещества и помогают расщеплять ПОМ, которые в конечном итоге могут стать постоянными отложениями.

Седиментация в бентосном пограничном слое

Бентический пограничный слой (BBL) играет жизненно важную роль в круговороте веществ, и его обычно называют «конечной точкой» или «приемником» осадочного материала, который обеспечивает высокую скорость метаболизма микробных популяций. ^{[ 7 ]} Частицы из пелагической экосистемы опускаются в BBL, где они будут использоваться организмами. ^{[ 2 ]} Исследования показали, что частицы из фотической зоны опускаются со скоростью примерно 100 метров в день. ^{[ 17 ]} До 10% осадков из фотической зоны способны опускаться до донного пограничного слоя. ^{[ 7 ]} Однако на общее количество массы, попадающей в BBL, влияет общая пелагическая продукция и сезонная изменчивость. ^{[ 17 ]} После прохождения через BBL этот разложившийся материал либо возвращается в толщу воды , либо мобилизуется в отложениях , где в конечном итоге может иммобилизоваться из-за течений или силы осадков. Повторное взвешивание или восходящие потоки частиц могут возникать из-за возмущений окружающей среды, таких как ветер, течения, приливные колебания и донные штормы. ^{[ 7 ]} В связи с растущей обеспокоенностью по поводу окончательной судьбы вещества в океане, знание сложных биологических процессов в глубоководных BBL (глубоководных BBL) и того, как они влияют на будущие скорости седиментации и реминерализации, представляет ценность для научного сообщества.

На глубине моря 1800 м и более BBL имеет почти однородную температуру и соленость с периодическими потоками детрита или твердых частиц органического вещества (POM). ПОВ тесно связано с сезонными изменениями продуктивности поверхности и гидродинамическими условиями. Количество ПОМ, попадающего в воду, напрямую коррелирует с производством в фотозоне водного столба.

Будущие направления

Эта зона представляет интерес для биологов, геологов, седиментологов , океанографов , физиков и инженеров, а также представителей многих других научных дисциплин . Поскольку последствия антропогенной деятельности начинают наносить еще больший ущерб морским процессам, долгосрочные исследования имеют важное значение для определения состояния и стабильности глубоководного BBL. ^{[ 16 ]} Текущие изменения климата и потепление также могут сыграть важную роль в изменениях в BBL, уничтожая присутствующие там живые виды, и могут побудить будущие научные сообщества провести долгосрочные исследования. В настоящее время несколько групп используют кабельные обсерватории (ALOHA Cableed Observatory, Monterey Accelerated Research System , NEPTUNE , VENUS и Liquid Jungle Lab (LJL) Panama-PLUTO ) для разработки столь необходимых временных рядов. Подводные сети с кабелем обеспечивают непрерывное питание подключенных приборов, что позволяет проводить долгосрочные исследования. ^{[ 16 ]} Кабели также позволяют просматривать данные в режиме реального времени с берега. Камеры замедленной съемки , ловушки для отложений , транспортные средства для рассечения дна, ловушки с наживкой, акустические решетки, ведомые камеры и автономные подводные аппараты (АНПА) также используются для сбора дополнительной информации об организмах и процессах в придонном пограничном слое. ^{[ 16 ]} Используя эти методы исследования, ученые могут начать находить новые способы сохранения сообществ BBL и собирать новые данные о видах.

^{[ 15 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Свенссон, Урбан; Рам, Ларс (15 июня 1988 г.). «Моделирование придонной области донного пограничного слоя» . Журнал геофизических исследований . 93 (С6): 6909–6915. Бибкод : 1988JGR....93.6909S . дои : 10.1029/JC093iC06p06909 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Гилли, Джозеф-Мария; Вендрел-Симон, Бегонья; Арнц, Вольф; Сабатер, Франческ; Рос, Жоандоменек (11 декабря 2020 г.). «Бентос: последняя граница океана?» . Морская наука . 84 (4): 463–475. дои : 10.3989/scimar.05091.24A . hdl : 10261/225437 . ISSN 1886-8134 . S2CID 229386878 .
^ Jump up to: ^а ^б Картес, Джоан Э. (1998). «Динамика батиального бентосного пограничного слоя в северо-западной части Средиземноморья: глубинные и временные вариации макрофаунистических-мегафаунальных сообществ и их возможные связи в глубоководных трофических сетях» (PDF) . Прогресс в океанографии . 41 (1): 111–139. Бибкод : 1998Proce..41..111C . дои : 10.1016/S0079-6611(98)00018-4 .
^ Лохте, К. (1992). «Постоянный запас бактерий и потребление органического углерода в бентосном пограничном слое абиссальной части Северной Атлантики». Глубоководные пищевые цепи и глобальный углеродный цикл . стр. 1–10. дои : 10.1007/978-94-011-2452-2_1 . ISBN 978-94-010-5082-1 .
^ Бьянки, А; Толосан, О; Гарсен, Дж.; Полихронаки, Т; Целепидес, А; Бускайль, Р.; Дуйневельд, Г. (2003). «Микробная деятельность в бентосном пограничном слое Эгейского моря». Прогресс в океанографии . 57 (2): 219. Бибкод : 2003PrOce..57..219B . дои : 10.1016/S0079-6611(03)00034-X .
^ Рицрау, Уилл (1996). «Микробная активность в придонном пограничном слое: мелкомасштабное распространение и ее связь с гидродинамическим режимом». Журнал морских исследований . 36 (3–4): 171–180. Бибкод : 1996JSR....36..171R . дои : 10.1016/S1385-1101(96)90787-X .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Ангел, МВ; Боксхолл, Джорджия (1990). «Жизнь в бентосном пограничном слое: связь со средней водой и морским дном [и обсуждение]» . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия А, Математические и физические науки . 331 (1616): 15–28. дои : 10.1098/rsta.1990.0053 . ISSN 0080-4614 . JSTOR 53650 . S2CID 123179301 .
^ де Хесус Мендес, Педро А.; Майер, Ирен; Томсен, Лаунц (ноябрь 2007 г.). «Влияние физических переменных на критическое напряжение сдвига при эрозии частиц: гидростатическое давление, наклон и изменения плотности воды» . Устьевые, прибрежные и шельфовые науки . 75 (3): 317–326. Бибкод : 2007ECSS...75..317D . дои : 10.1016/j.ecss.2007.04.035 .
^ Сорб, Жан Клод (1999). «Глубоководные комплексы макрофауны в бентосном пограничном слое каньона Кап-Ферре (Бискайский залив, северо-восток Атлантики)». Глубоководные исследования, часть II: Актуальные исследования в океанографии . 46 (10): 2309–2329. Бибкод : 1999DSRII..46.2309S . дои : 10.1016/S0967-0645(99)00064-8 .
^ Поремба, К.; Хоппе, Х.-Г. (1995). «Частичное изменение продукции донных микробов и гидролитической ферментативной активности на континентальном склоне Кельтского моря» (PDF) . Серия «Прогресс в области морской экологии» . 118 : 237–245. Бибкод : 1995MEPS..118..237P . дои : 10.3354/meps118237 .
^ Терли, Кэрол (2000). «Бактерии в холодном глубоководном пограничном слое бентоса и на границе осадочных пород и воды северо-восточной части Атлантики» . ФЭМС Микробиология Экология . 33 (2): 89–99. дои : 10.1111/j.1574-6941.2000.tb00731.x . ПМИД 10967208 .
^ Манн, Колин Б. (2004). Морская микробиология . п. 161. ИСБН 978-1-85996-288-6 .
^ Гуиди-Гилвард, доктор медицинских наук; Чертополох, Д.; Хрипунов А.; Гаспарини, С. (2009). «Динамика донных копепод и другой мейофауны в придонном пограничном слое глубокой северо-западной части Средиземного моря» (PDF) . Серия «Прогресс в области морской экологии» . 396 : 181–195. Бибкод : 2009MEPS..396..181G . дои : 10.3354/meps08408 .
^ Сорб, Жан Клод (1999). «Глубоководные комплексы макрофауны в бентосном пограничном слое каньона Кап-Ферре (Бискайский залив, северо-восток Атлантики)». Глубоководные исследования, часть II: Актуальные исследования в океанографии . 46 (10): 2309–2329. Бибкод : 1999DSRII..46.2309S . дои : 10.1016/S0967-0645(99)00064-8 .
^ Jump up to: ^а ^б Шерман, Алана Д.; Смит, КЛ (2009). «Глубоководные сообщества пограничного слоя бентоса и запасы продовольствия: долгосрочная стратегия мониторинга». Глубоководные исследования, часть II: Актуальные исследования в океанографии . 56 (19–20): 1754. Бибкод : 2009DSRII..56.1754S . дои : 10.1016/j.dsr2.2009.05.020 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Шерман, Алана Д.; Смит, КЛ (сентябрь 2009 г.). «Глубоководные сообщества пограничного слоя бентоса и запасы продовольствия: долгосрочная стратегия мониторинга» . Глубоководные исследования, часть II: Актуальные исследования в океанографии . 56 (19–20): 1754–1762. Бибкод : 2009DSRII..56.1754S . дои : 10.1016/j.dsr2.2009.05.020 .
^ Jump up to: ^а ^б Болдуин, Р.Дж.; Глаттс, Р.С.; Смтих-младший, КЛ (2 октября 1997 г.). «Потоки твердых частиц в бентический пограничный слой на станции с длинными временными рядами в абиссальной северо-восточной части Тихого океана: состав и потоки» . Глубоководные исследования, часть II: Актуальные исследования в океанографии . 45 : 643–665. дои : 10.1016/S0967-0645(97)00097-0 .

Источники

Бентический пограничный слой, транспортные процессы и биогеохимия. Под редакцией Бернара П. Будро и Бо Баркера Йоргенсена. Февраль 2001 г., Издательство Оксфордского университета.

[:02-1] Jump up to: ^а ^б Свенссон, Урбан; Рам, Ларс (15 июня 1988 г.). «Моделирование придонной области донного пограничного слоя» . Журнал геофизических исследований . 93 (С6): 6909–6915. Бибкод : 1988JGR....93.6909S . дои : 10.1029/JC093iC06p06909 .

[:16-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Гилли, Джозеф-Мария; Вендрел-Симон, Бегонья; Арнц, Вольф; Сабатер, Франческ; Рос, Жоандоменек (11 декабря 2020 г.). «Бентос: последняя граница океана?» . Морская наука . 84 (4): 463–475. дои : 10.3989/scimar.05091.24A . hdl : 10261/225437 . ISSN 1886-8134 . S2CID 229386878 .

[auto-3] Jump up to: ^а ^б Картес, Джоан Э. (1998). «Динамика батиального бентосного пограничного слоя в северо-западной части Средиземноморья: глубинные и временные вариации макрофаунистических-мегафаунальных сообществ и их возможные связи в глубоководных трофических сетях» (PDF) . Прогресс в океанографии . 41 (1): 111–139. Бибкод : 1998Proce..41..111C . дои : 10.1016/S0079-6611(98)00018-4 .

[4] Лохте, К. (1992). «Постоянный запас бактерий и потребление органического углерода в бентосном пограничном слое абиссальной части Северной Атлантики». Глубоководные пищевые цепи и глобальный углеродный цикл . стр. 1–10. дои : 10.1007/978-94-011-2452-2_1 . ISBN 978-94-010-5082-1 .

[auto1-5] Бьянки, А; Толосан, О; Гарсен, Дж.; Полихронаки, Т; Целепидес, А; Бускайль, Р.; Дуйневельд, Г. (2003). «Микробная деятельность в бентосном пограничном слое Эгейского моря». Прогресс в океанографии . 57 (2): 219. Бибкод : 2003PrOce..57..219B . дои : 10.1016/S0079-6611(03)00034-X .

[6] Рицрау, Уилл (1996). «Микробная активность в придонном пограничном слое: мелкомасштабное распространение и ее связь с гидродинамическим режимом». Журнал морских исследований . 36 (3–4): 171–180. Бибкод : 1996JSR....36..171R . дои : 10.1016/S1385-1101(96)90787-X .

[:22-7] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Ангел, МВ; Боксхолл, Джорджия (1990). «Жизнь в бентосном пограничном слое: связь со средней водой и морским дном [и обсуждение]» . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия А, Математические и физические науки . 331 (1616): 15–28. дои : 10.1098/rsta.1990.0053 . ISSN 0080-4614 . JSTOR 53650 . S2CID 123179301 .

[8] де Хесус Мендес, Педро А.; Майер, Ирен; Томсен, Лаунц (ноябрь 2007 г.). «Влияние физических переменных на критическое напряжение сдвига при эрозии частиц: гидростатическое давление, наклон и изменения плотности воды» . Устьевые, прибрежные и шельфовые науки . 75 (3): 317–326. Бибкод : 2007ECSS...75..317D . дои : 10.1016/j.ecss.2007.04.035 .

[9] Сорб, Жан Клод (1999). «Глубоководные комплексы макрофауны в бентосном пограничном слое каньона Кап-Ферре (Бискайский залив, северо-восток Атлантики)». Глубоководные исследования, часть II: Актуальные исследования в океанографии . 46 (10): 2309–2329. Бибкод : 1999DSRII..46.2309S . дои : 10.1016/S0967-0645(99)00064-8 .

[10] Поремба, К.; Хоппе, Х.-Г. (1995). «Частичное изменение продукции донных микробов и гидролитической ферментативной активности на континентальном склоне Кельтского моря» (PDF) . Серия «Прогресс в области морской экологии» . 118 : 237–245. Бибкод : 1995MEPS..118..237P . дои : 10.3354/meps118237 .

[11] Терли, Кэрол (2000). «Бактерии в холодном глубоководном пограничном слое бентоса и на границе осадочных пород и воды северо-восточной части Атлантики» . ФЭМС Микробиология Экология . 33 (2): 89–99. дои : 10.1111/j.1574-6941.2000.tb00731.x . ПМИД 10967208 .

[12] Манн, Колин Б. (2004). Морская микробиология . п. 161. ИСБН 978-1-85996-288-6 .

[auto2-13] Гуиди-Гилвард, доктор медицинских наук; Чертополох, Д.; Хрипунов А.; Гаспарини, С. (2009). «Динамика донных копепод и другой мейофауны в придонном пограничном слое глубокой северо-западной части Средиземного моря» (PDF) . Серия «Прогресс в области морской экологии» . 396 : 181–195. Бибкод : 2009MEPS..396..181G . дои : 10.3354/meps08408 .

[14] Сорб, Жан Клод (1999). «Глубоководные комплексы макрофауны в бентосном пограничном слое каньона Кап-Ферре (Бискайский залив, северо-восток Атлантики)». Глубоководные исследования, часть II: Актуальные исследования в океанографии . 46 (10): 2309–2329. Бибкод : 1999DSRII..46.2309S . дои : 10.1016/S0967-0645(99)00064-8 .

[auto3-15] Jump up to: ^а ^б Шерман, Алана Д.; Смит, КЛ (2009). «Глубоководные сообщества пограничного слоя бентоса и запасы продовольствия: долгосрочная стратегия мониторинга». Глубоководные исследования, часть II: Актуальные исследования в океанографии . 56 (19–20): 1754. Бибкод : 2009DSRII..56.1754S . дои : 10.1016/j.dsr2.2009.05.020 .

[:42-16] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Шерман, Алана Д.; Смит, КЛ (сентябрь 2009 г.). «Глубоководные сообщества пограничного слоя бентоса и запасы продовольствия: долгосрочная стратегия мониторинга» . Глубоководные исследования, часть II: Актуальные исследования в океанографии . 56 (19–20): 1754–1762. Бибкод : 2009DSRII..56.1754S . дои : 10.1016/j.dsr2.2009.05.020 .

[:3-17] Jump up to: ^а ^б Болдуин, Р.Дж.; Глаттс, Р.С.; Смтих-младший, КЛ (2 октября 1997 г.). «Потоки твердых частиц в бентический пограничный слой на станции с длинными временными рядами в абиссальной северо-восточной части Тихого океана: состав и потоки» . Глубоководные исследования, часть II: Актуальные исследования в океанографии . 45 : 643–665. дои : 10.1016/S0967-0645(97)00097-0 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]