Ekosystem - rafa koralowa

1. Ekosystem – ogólnie
EKOSYSTEM - wycinek biosfery, obejmujący wszystkie organizmy żyjące na danym obszarze ( część ożywiona - biocenoza ) wraz z fizycznym środowiskiem ( część nieożywiona - biotop ), które powiązane są ze sobą procesami przepływu energii i obiegu materii.

Elementami nieożywionymi są:
- woda,
- gleba,
- gazy atmosferyczne ( tlen, azot, dwutlenek węgla),
- rzeźba terenu,
- klimat,
- temperatura.

Elementy ożywione ( biocenoza ) ekosystemu to zespół wszystkich populacji wzajemnie od siebie uzależnionych, zajmujących określone środowisko. Biocenozy dzielimy na naturalne (jezioro, las, rzeka) oraz sztuczne (pole, sad, laka). Każda biocenoza charakteryzuje się określoną strukturą troficzną. Struktura ta przedstawia powiązania pokarmowe między organizmami tworzącymi określony poziom troficzny.
Poziom troficzny to grupa organizmów zajmujących taką samą pozycję w łańcuchu pokarmowym. Wyróżniamy poziomy:
- producentów, czyli organizmy zdolne do wytwarzania materii organicznej w procesie fotosyntezy ( rośliny zielone i bakterie fotosyntetyzujące ) oraz chemosyntezy ( bakterie chemosyntetyzujące ),
- konsumentów, czyli organizmy niezdolne do wytwarzania związków organicznych z nieorganicznych, a przystosowane do pobierania gotowej materii organicznej; należą tu wszystkie zwierzęta, istnieją:
- konsumenci I rzędu, czyli roślinożercy,
- konsumenci II rzędu, czyli drapieżcy,
- konsumenci III rzędu odżywiają się konsumentami II rzędu.
- reducentów, czyli grupę organizmów odżywiających się martwą materią organiczną i rozkładających ją na proste związki nieorganiczne, które później dostarczają roślinom zielonym; należą tu głównie bakterie i niektóre grzyby.

Produktywność ekosystemu
- Produktywność ekosystemu to intensywność, z jaką produkowana jest materia, lub intensywność magazynowania energii w związkach organicznych.
- Produktywność pierwotna to tempo wytwarzania materii organicznej przez producentów.

Produktywność ekosystemów zależy od wielu czynników i w każdym regionie ziemi kształtuje się inaczej. Jej miara jest produkcją pierwotną, która dla każdych ekosystemów waha się w granicach 500-2000g/m2/rok.

Typ ekosystemu Produktywność w kaloriach/m2/rok
pustynie i półpustynie - mniej niż 500
wody otwartego oceanu - mniej niż 1000
żyzne lasy liściaste i mieszane, wilgotne łąki, pola uprawne - 3000–10 000
rafy koralowe, niektóre ujścia rzek - 10 000–25 000
wody szelfów - 500–3000

2. Rafa koralowa
Rafa koralowa – nagromadzenie wapiennych szkieletów organizmów morskich, tworzące podwodny wał lub grzbiet na tyle masywny i duży, że jest zdolny do przeciwstawienia się niszczącemu wpływowi fal (co odróżnia je od małych struktur ). Najczęściej współczesne rafy zbudowane są ze szkieletów korali, dlatego mówi się o rafach koralowych ( jednakże w ich tworzeniu biorą udział także inne organizmy rafotwórcze, m.in. mszywioły, mięczaki, otwornice, a także glony ). Powstają w ciepłych morzach strefy międzyzwrotnikowej, w których temperatura wody nigdy nie spada poniżej 18°C. Rafa jest bardzo złożonym i niezwykle produktywnym ekosystemem.

Można wyróżnić trzy główne typy raf koralowych:

1. Rafy przybrzeżne, przylegające bezpośrednio do wyspy lub lądu, rozrastające się w miejscach zupełnie płytkich, tak, że często podczas odpływu wynurzają się z wody i można wtedy chodzić po nich „suchą nogą”.

2. Rafy zaporowe albo barierowe, oddzielone od brzegu lub wyspy dość znaczną przestrzenią wody, najczęściej spokojnej, niekiedy nawet mętnej, niesprzyjającej zbytnio rozwojowi koralowców. Często wał barierowy może bezpośrednio przechodzić w rafę przybrzeżną.

3. Rafy zatokowe albo atole, zwykle pierścieniowego kształtu, rzadziej zamknięte, najczęściej przerywane, okalające lagunę o spokojnej wodzie i odrębnym życiu.

Struktura troficzna
Producentami ekosystemów raf koralowych są fotosyntetyzujące algi. Rafy koralowe przedstawiają sobą jedną z najbardziej różnorodnych zespołów morza i rzeczywiście jedna czwarta gatunków morskich żyje właśnie tam. Fotosyntetyzujące glony raf koralowych wchodzą w mutualistyczną ( oba gatunki czerpią korzyści ) relację z koralami ( konsumenci I rzędu ). Algi są zamknięte wewnątrz wapiennych szkieletów koralowców i w zamian dostarczają substancji odżywczych. Na algach żerują najrozmaitsze gatunki bezkręgowców, które ostatecznie zjadane są przez ryby, a te przez jeszcze większe ryby ( konsumenci wyższych rzędów ).

Powstanie raf koralowych
Rafa koralowa jest najstarszym ekosystemem w historii geologicznej Ziemi.
Już w epoce mioceńskiej ( około 28 mln lat temu ) ruchy tektoniczne przesunęły kontynent australijski na północny wschód, do strefy tropikalnej. Cieplejszy klimat i spokojne wody, a potem także przesunięcie w dół mas skalnych i uformowanie się płytkiego basenu morskiego, stworzyły doskonałe warunki rozwoju raf koralowych.

Do lat 80 nikt nie wiedział jak rozmnaża się rafa koralowa. Teraz wiadomo, że raz w roku, w księżycową noc polipy wyrzucają do wody ogromne ilości jaj i plemników. Kiedy dojdzie do zapłodnienia po kilku dniach tworzy się larwa która unosi się w wodzie, dopiero po jakimś czasie larwa ta osiada na powierzchni. Rozród ten, jak mówi każdy nurek, jest widowiskiem niezwykle fascynującym. Rafa koralowa to tak naprawdę wapienny domek polipa. Małe ryby także przybywają w tym okresie złożyć jaja prawdopodobnie dlatego, że chcą zapewnić potomstwu dosyć jedzenia.

Biocenoza
Niezwykła symbioza
Rafa koralowa to doskonałe miejsce to obserwowania zjawiska symbiozy między dwoma zupełnie różnymi gatunkami zwierząt. Rak pustelnik znany jest z symbiozy z ukwiałem. Polega ona na tym, że parzydełka przyczepionego do muszli ukwiału zapewniają ochronę pustelnikowi, a ukwiał ma zapewniany transport i możliwość zbierania pożywienia. Niektóre rybki żyją w symbiozie z krewetkami. Ryby zamieszkujące rafę koralową zbierają się czasami i czekają wspólnie na pojawienie się określonych gatunków krewetek lub wargaczy. Stworzenia te uwalniają większe ryby od pasożytów i usuwają martwe tkanki. Z takiego układu korzystają obie strony - krewetki, które mają stałe źródło pożywienia oraz ryby pozostające dzięki nim przy życiu. Kolejnym przykładem symbiozy jest współpraca ryb z gatunku babkowatych i krewetek z gatunku Alpheidae. Krewetka posiada asymetryczne, silne kleszcze. Wykopuje ona nimi tunel, który potem zamieszkuje wspólnie z rybami. O każdym niebezpieczeństwie dobrze widzące ryby babkowate powiadamiają niemal ślepe krewetki, uderzając je ogonem po czułkach. Oba gatunki unikają w ten sposób zagrożenia, chroniąc się we współdzielonej jamie. Występujące na rafie koralowce żyją w symbiozie z glonami - zooksanrelami, które bytują wewnątrz tkanek koralowców i zaopatrują je w węglowodany i tlen. Te jednokomórkowe glony żywią się zbędnymi produktami przemiany materii koralowców, korzystając z wytworzonych przez nie fosforanów i związków azotowych. W tym przypadku glon uzyskuje ochronę i substancje konieczne do przeprowadzania fotosyntezy, a korzyścią korala jest zamiana jego metabolitów w tlen i pokarm.

Zoocenoza
Rafa koralowa liczy około 4 tysięcy gatunków mięczaków, 1,5 tysiąca gatunków ryb, gąbki oraz szkarłupnie.
Wśród nich diugonie – bardzo rzadkie, zagrożone wyginięciem morskie ssaki zaliczane do syren, jedyni współcześnie żyjący przedstawiciele rodziny diugoni. Są to stworzenia roślinożerne. Ich długość ciała osiąga do 4m. Żyją zwykle do 20 lat. Obecnie na świcie jest ich tylko około 10 000 egzemplarzy.
Rafy Koralowe zamieszkują również tak piękne stworzenia jak amfitriony – kolorowe rybki znane wszystkim z akwariów jako błazenki, ryby klowny lub ryby ukwiałowe. Żyją one w symbiozie z ukwiałami, skąd pochodzi ich potoczna nazwa. Są to rybki niewielkie – mają zaledwie od 3 do 30 centymetrów długości. Co ciekawe, stworzenia te posiadają zdolność do zmiany płci. Na świecie jest prawie 30 gatunków tych ryb.
W zaroślach korali znajduje schronienie – i pożywienie – rozgwiazda. Mimo że jest przepiękne i wydaje się być niegroźna, rozgwiazda jest drapieżnikiem. W zależności od gatunku żywi się jeżowcami, małżami, ślimakami, a czasami mułem dennym i w większości koralowcami. Jest to powolne i leniwe stworzenie, najczęściej chowa się wśród szczelin i ukwiałów aby znienacka napaść na ofiarę. Rozgwiazdy poruszają się za pomocą nóżek ambulakralnych, czyli drobnych odnóży zaopatrzonych w przyssawki. Są uważane za szkodniki, ponieważ mimo że stanowią ozdobę podwodnej toni, od 1966 korony cierniowe niszczą Wielką Rafę Koralową z zastraszającą prędkością osiemdziesięciu kilometrów rocznie! Ich gwałtownie wzrastającą liczebność prawdopodobnie spowodował człowiek – zanieczyszczenie wody w obrębie raf koralowych spowodowało w tamtym rejonie wymarcie ślimaków trytonów, które były naturalnymi wrogami rozgwiazd i ograniczały ich liczbę.
Na rafach koralowych wyjątkowo licznie występują żółwie morskie – nigdzie na świecie nie ma tylu osobników naraz. Są to duże zwierzęta – długość ciała osiąga od 70 – 140cm a masa nawet do 500kg. Jedzą meduzy, wodorosty, kraby, krewetki, ukwiały lub skorupiaki, tylko niektóre gatunki są roślinożerne. Całe życie spędzają w wodzie. Większość życia spędzają samotnie a w stada zbierają się tylko jeżeli gdzieś występuje nagromadzenie pożywienia. Żółwie morskie mogą spędzić pod wodą do trzech godzin bez wynurzania się.
Jednak rafy koralowe zamieszkują też mniej urocze zwierzęta. Bliski kontakt z meduzą żyjącą w tej strefie może być śmiertelny, a na pewno bolesny. Odstraszają ludzi swoim nietypowym wyglądem. W obrębie rafy koralowej najczęściej występuje meduza chełbi modrej. Jej ciało jest galaretowate i przezroczyste, ponieważ składa się w 95% z wody. Chełbia to parzydełkowiec. Żywi się drobnymi organizmami morskimi. Jej ciało ma kształt parasola. Na obwodzie kapelusza znajdują się ciałka brzeżne, zastępujące meduzie oczy. Otwór gębowy, znajdujące się pomiędzy parzydełkami. Najpierw chełbia parzy swoją ofiarę substancją trującą znajdującą się w czterech płatach gębowych, następnie przy ich pomocy wkłada ją do otworu gębowego. Oddychają całym ciałem. Meduzy są rozdzielnopłciowe, pojawiły się na naszej planecie ponad 580 000 000 lat temu.

Fitocenoza
Rafa koralowa należy raczej do królestwa zwierząt, a nie do świata roślin. Występują w niej liczne glony, w szczególności krasnorosty.

Charakterystyczną cechą rafy koralowej jest jej nieustanna zmienność. Nieprzerwane oddziaływanie różnorodnych bodźców środowiskowych, takich jak chociażby trzęsienia ziemi, wiatry, pływy, a także samego człowieka wpływają na wygląd i kondycję australijskiej rafy koralowej.

Biotop
Jak już pisałam, rafa potrzebuje stosunkowo wysokiej temperatury – powyżej 18°C do 35°C. Powstaje najczęściej u wybrzeży w strefie szelfu kontynentalnego ( ale bywa też samotna np. w kształcie atolu ), dlatego nie spotyka się jej powyżej 30-35° szerokości geograficznej północnej i południowej. Zasolenie wody wynosi od 27 do 40‰. Woda musi być dość ruchliwa, tak by do organizmów docierało pożywienie. Koralowce są też bardzo wrażliwe na zanieczyszczenie wody.

Wielka Rafa Koralowa - największa na świecie rafa koralowa, położona u wybrzeży Australii.

Wartość przyrodnicza Wielkiej Rafy Koralowej jest unikalna. W żadnym innych miejscu na świecie nie doszło do powstania formacji tak ogromnej a jednocześnie tak bogatej. W celu jej ochrony władze Związku Australijskiego ogłosiły w roku 1975, że ten bezcenny obszar objęty zostanie ochrona w ramach parku narodowego. Dodatkowo utworzono specjalną jednostkę rządowa, której zadaniem jest dbanie o zapewnienie odpowiedniej kondycji tego parku (Zarząd Parku Morskiego Wielkiej Rafy Koralowej). Należało także rozstrzygnąć kwestie sprzecznych interesów jakie charakteryzowały różne grupy osób bezpośrednio związanych z funkcjonowaniem strefy ochronnej. Mowa tu przede wszystkim o ekologach, naukowcach, turystach oraz rybakach. Każda z wymienionych grup w inny sposób wyobrażała sobie sposób korzystania z bogactw Wielkiej Rafy Koralowej. Bardzo sprytnie udało się bezkonfliktowo spełnić żądania i nadzieje poszczególnych grup zainteresowanych. Zgodnie z istniejącym planem zagospodarowania rafy 1% jej powierzchni przeznaczony jest wyłącznie do badań naukowych; do tej strefy wstęp maja jedynie upoważnione osoby ze świata nauki. Ponadto ściśle określono te części rafy, które służyć mają celom turystycznym oraz te przeznaczone na połowy.

O wielkości, potędze tego ekosystemu świadczy fakt, że rafa australijska widoczna jest z kosmosu.