الهائمات الحيوانية البحرية

الهائمات الحيوانية البحرية Marine Zooplankton

اعداد الاستاذ: أمجد قناوى احمد قناوى

•         الأهمية

•         التصنيف

•         الصفات العامة

•         دورة الحياة

•         التغيرات الموسمية

What are plankton – and why study themما هى الهائمات - لماذا ندرس الهائمات ?

أهمية الهائمات الحيوانية

•         المستهلكين الأولي: ربط المنتجين Primary Producers  والمستهلكين الأعلى (الاسماك)

•         الهائمات الحيوانية تعمل على:
تحدد الكمية والأنواع المجتمع الهائمات النباتية
تحدد الكمية والأنواع تكوين المستهلكين الثانوية (الاعلي)

الهائمات الحيوانية البحرية (Marin Zooplankton) هي عبارة عن الحيوانات المائية العالقة التي تتواجد في المحيطات والبحار والتي يتحكم تيار الماء في مسارها اي بتحريكها من مكان لآخر، وذلك بسبب اما انها غير متحركة او متحركة ولكن سرعتها اقل من سرعة التيار وبالتالي تكون المحصلة النهائية حيث التيار هو الذي يتحكم في مسارها.

التفاعلات المفترسة وتنافسية

الهائمات الحيوانية تؤثر على تكوين مجتمعهم، وهذا بدوره المستويات الغذائية أعلاه وأدناه. للنقاش.

للهائمات الحيوانية دور هام في السلاسل البحرية حيث تعتبر الهائمات النباتية (Phytoplankton) المنتج الاول في البحر تعتمد عليها الهائمات الحيوانية (Zooplankton) التي تعتبر حلقة وصل هامة في السلسلة الغذائية وتمثل ايضاً رئيساً للعديد من الاسماك

Classifications

• Size:

As there are significant ecological and physiological implications of body size in plankton (Peters 1983), we use plankton size as a first step in classification.

Peters RH (1983). The Ecological Implications of Body Size. Cambridge University Press, Cambridge.

The various size categories of plankton are as follows:

1.      Megaplankton are those large floating organisms that exceed 20cm in length. They are represented by very large jellyfish, salps and their relatives.

2.    Macroplankton (2–20 cm) include large visible organisms such as krill, arrow worms, comb jellies and jellyfish.

3.    Mesoplankton (0.2–20 mm) are very common and visible to the naked eye; they are diverse and include copepods,  cladocerans, small salps, the larvae of many benthic organisms and fish, and others

4.    Microplankton (20–200 µm) include large phytoplankton (large single-celled or chain-forming diatoms, dinoflagellates), foraminiferans, ciliates, nauplii (early stages of crustaceans such as copepods and barnacles), and others

5.    Nanoplankton (2–20 µm) include small zooplankton small ciliates, radiolarians, coccolithophorids and others

6.    Picoplankton (0.2–2 µm) are mostly bacteria (called bacterio-plankton). They require at least 400 magnification for detection and counting. Marine viruses are even smaller (less than 0.2 µm).

Life history:

holoplankton (e.g. calanoid copepods);

meroplankton (e.g. invertebrate larvae)

• Trophic status:

Herbivores (e.g. small calanoid copepods, barnacle nauplii);

Omnivores (e.g. cyclopoid copepods);

Carnivores (e.g. chaetognaths, ctenophores, crab zoea)

والهائمات الحيوانية تكون في العادة حيوانات صغيرة الحجم تتراوح بين الصغيرة الذي لايمكن روءيتها إلا بالمجهر والذي يمكن روءيتها بالعين المجردة ولا يمكن تمييز تفاصيلة,تشمل الهائمات الحيوانية ايضاً البيوض والمراحل اليرقية المختلفة للكثير من الحيوانات البحرية القاعية او السابحة او الهائمة

Zooplankton Classification

1.   هائمات دائمه Holoplankton :

2.   هائمات مؤاقته Meroplankton

تعريفات

الهائمات: الكائنات الحية التي تطفو أو ضعيفة السباحة من خلال المياه.

الهائمات النباتية: الكائنات الحية التي تستخدم أشعة الشمس لإنتاج الكربون.

الهائمات الحيوانية: الجزء الحيواني من العوالق؛ العاشبة، آكلة اللحوم أو مختلطة.

Holoplankton - الكائنات الحية التي تعيش كل دورة حياتها كما العوالق.

Meroplankton: الكائنات الحية التي تعيش فقط مراحلها اليرقات كما العوالق، ثم إما تستقر في القاع أو تنمو كبيرة بما يكفي لتسبح بنشاط ضد التيارات.

Arthropod Zooplankters

Most taxa are Crustaceans (arthropods with cephalothorax and abdomen)

Order Anostraca

Order Ostracoda

Order Cladocera

Order Copepoda

Suborder Calanoida

Suborder Cyclopoida

Suborder Harpacticoida

Copepod Diversity

Suborder: Cyclopoida

Suborder: Calanoida

Suborder: Harpacticoida

Basic copepod anatomy

Nutritional modes in zooplankton

Herbivores: feed primarily on phytoplankton

Carnivores: feed primarily on other zooplankton (animals)

Detrivores: feed primarily on dead organic matter (detritus) 

Omnivores: feed on mixed diet of plants and animals and detritus

Feeding modes in Zooplankton

Life cycles in Zooplankton

Holoplankton: spend entire life in the water column (pelagic)

Meroplankton: spend only part of their life in the pelagic environment, mostly larval forms of invertebrates and fish

Ichthyoplankton: fish eggs and fish larvae

Holoplankton

Barnacles: benthic sessile crustacean

Meroplankton

Barnacle population regulation

Protists: Protozooplankton

Dinoflagellates: heterotrophic relatives to the phototrophic Dinophyceae; naked and thecate forms. Noctiluca miliaris – up to 1 mm or bigger, bioluminescence, prey on fish egg & zooplankton

Zooflagellates:  heterotrophic nanoflagellates (HNF): taxonomically mixed group of small, naked flagellates, feed on bacteria and small phytoplankton; choanoflagellates: collar around flagella

Foraminifera: relatives of amoeba with calcareous shell, which is composed of a series of chambers; contribute to ooze sediments; 30 µm to 1-2 mm, bacteriovores; most abundant 40°N – 40°S

Protists: Protozooplankton

Radiolaria: spherical, amoeboid cells with silica capsule; 50 µm to several mm; contribute to silica ooze sediments, feed on bacteria, small phyto- and zooplankton; cold water and deep-sea

Ciliates: feed on bacteria, phytoplankton, HNF; naked forms more abundant but hard to study (delicate!); tintinnids: sub-group of ciliates with vase-like external shell made of protein; herbivores

Figure 3.21b

Invertebrate Holoplankton

Cnidaria: primitive group of metazoans; some holoplanktonic, others have benthis stages; carnivorous (crustaceans, fish); long tentacles carry nematocysts used to inject venoms into prey; box jellyfish of Australia kills humans within minutes

Medusae: single organisms, few mm to several meters

Siphonophores: colonies of animals with specialization: feeding polyps, reproductive polyps, swimming polyps; Physalia physalis (Portuguese man-of-war), common in tropical waters, Gulf of Mexico, drifted by the wind and belong to the pleuston (live on top of water surface)

Invertebrate Holoplankton

Ctenophores: separate phylum, do not belong to Cnidaria; transparent organisms, swimm with fused cilia; no nematocysts; prey on zooplankton, fish eggs, sometimes small fish; important to fisheries due to grazing on fish eggs and competition for fish food

Chaetognaths: arrow worms, carnivorous, <4 cm
Polychaets: Tomopteris spp. only important planktonic genus

Invertebrate Holoplankton

Mollusca: 

Heteropods: small group of pelagic relatives of snails, snail foot developed into a single “fin”; good eyes, visual predators

Pteropods: snail foot developed into paired “wings”; suspension feeder – produce large mucous nets to capture prey; carbonate shells produce pteropod ooze on sea floor

Protochordate Holoplankton

Appendicularia: group of Chordata, live in gelatinous balloons (house) that are periodically abandoned; empty houses provide valuable carbon source for bacteria and help to form marine snow; filter feeders of nanoplankton

Salps or Tunicates: group of Chordata, mostly warm water; typically barrel-form, filter feeders; occur in swarms, which can wipe the water clean of nanoplankton; large fecal bands, transport of nano- and picoplankton to deep-sea; single or colonies

Pelagic Salps

Arthropoda: crustacean zooplankton

Cladocera (water fleas): six marine species (Podon spp., Evadne spp.), one brackish water species in the Baltic Sea; fast reproduction by parthenogenesis (without males and egg fertilization) and pedogenesis (young embryos initiate parthenogenetic reproduction before hatching)

Amphipoda: less abundant in pelagic environment, common genus Themisto; frequently found on siphonophores, medusae, ctenophores, salps

Euphausiida: krill; 15-100 mm, pronounced vertical migration; not plankton sensu strictu; visual predators, fast swimmers, often undersampled because they escape plankton nets; important as prey for commercial fish (herring, mackerel, salmon, tuna) and whales (Antarctica)

Arthropoda: crustacean zooplankton

Copepoda: most abundant zooplankton in the oceans, “insects of the sea“; herbivorous, carnivorous and omnivorous species

Calanoida: most of marine planktonic species

Cyclopoida: most of freshwater planktonic species

Harpacticoida: mostly benthic/near-bottom species

Copepod development: first six larval stages = nauplius (pl. nauplii), followed by six copepodit stages (CI to CVI)

Tropical species distinct by their long antennae and setae on antennae and legs (podi)

Common Meroplankton

Mollusca: clams and snails produce shelled veliger larvae; ciliated velum serves for locomotion and food collection

Cirripedia: barnacles produce nauplii, which turn to cypris 

Echinodermata: sea urchins, starfish and sea cucumber produce pluteus larvae of different shapes, which turn into brachiolaria larvae (starfish); metamorphosis to adult is very complex

Polychaeta: brittle worms and other worms produce trochophora larvae, mostly barrel- shaped with several bands of cilia

Common Meroplankton

Decapoda: shrimps and crabs produce zoëa larvae; they turn into megalopa larvae in crabs before settling to the sea floor

Pisces: fish eggs and larvae referred to as ichthyoplankton; fish larvae retain part of the egg yolk in a sack below their body until mouth and stomach are fully developed

Meroplanktonic Larvae

Planktotrophic

Feeding larvae

Longer Planktonic Duration Times

High dispersal potential

Lecithotrophic (non-feeding)

Non-feeding larvae

Shorter planktonic Duration Times

Low dispersal potential

العوامل التى تؤثر علي الهائمات الحيوانية

هنالك عدة عوامل تؤثر علي توزيع الهائمات الحيوانية وهي

عوامل فيزيائية Physical Factors مثل (درجة الحرارة Temperature، الشفافية Transparency، الضوءLight)،

عوامل كيميائية Chemical Factors مثل الملوحة Salinity، المغذيات (نترات ، سيلكا ، فوسفات) والغازات مثل(O₂)، والأس الهيدروجيني pH))،

 للعوامل البيولوجية Biological Factor مثل الافتراس وكمية ونوعية الهائمات النباتية

نجد أن مجتمع الهائمات الحيوانية يتأثر بعوامل عدة منها درجة الحرارة والتي تعتبر من العوامل الرئيسية التي تؤثر علي البيئة البحرية وبالتالي تؤثر علي التوزيع المكاني للحيوانات البحرية مثل الهائمات الحيوانية.

الهائمات الحيوانية تتأقلم للتواجد في درجات حرارة معينة تعيش بعضها في المناطـق القطـبية أو المعتدلـة وبعضـها يتـواجد فـي المنـاطق المدارية والاستوائية.

تزيد الملوحة في فصل الصيف وربما تصل في بعض المناطق إلي ‰45 وتنخفض عن ‰30 في مصبات الأنهار

الأكسجين ذا أهمية كبري ينشط الكائنات البحرية خاصة الدقيقة منها (الدايتومات، والفورمونيفرا) مصدره في مياه البحار والمحيطات الهواء الجوي الملامس لسطح البحر والإفراز بواسطة الأعشاب والنباتات البحرية

الضوء عامل حيوي لكل الكائنات الحية ويلعب دورا رئيسياً في حياة الهائمات الحيوانية والتي نجدها حساسة للضوء بدرجات متفاوتة، وتميل أفراد كل نوع من الهائمات الحيوانية للتحرك إلي أعلي أو أسفل في عمود الماء حتى تصل إلي العمق الذي به درجة أضاءه مثلي بالنسبة لها

الشفافية هي مدي اختراق الضوء للمياه وهنالك عوامل عديدة تؤثر علي الشفافية منها ما هو متعلق بالضوء نفسه، مثل شدة الأضاءه وزاوية الاختراق والطول الموجي للأشعة الضوئية، ومنها ما هو متعلق بالبيئة المائية وأهمها تركيز المواد العالقة سوء من جزيئات التربة والمواد الغروية والمواد العضوية أو من الهائمات النباتية والهائمات الحيوانية.

التيارات المائية عامل طبيعي هام له دور في انتشار العوالق من مكان لأخر أفقياً أو عند مستويات رأسية مختلفة، أما إذا كانت التيارات هابطة فأنها قد تذهب بالعديد من العوالق من الطبقات السطحية المضيئة إلي الطبقات المظلمة فيقضي عليها أو قد تصادفها في الطبقات العميقة تيارات أفقية أخري فتأخذ هذه العوالق معها إلي مناطق أخري فتصعد إلي السطـح مـع التيارات الصـاعدة فـتزدهر أذا كانت الظروف البيئـية مـلائمة لنمؤها.

العناصر الغذائية الرئيسية التي تحد بالنسبة للعوالق هي النيتروجين - في شكل الأمونيوم (NH₄) والنتريت (NO₂) ونترات (NO₃) - والفوسفات (PO₄).

ومن المعروف أن المجتمعات الهائمات الحيوانية تتأثر باختلاف في المتغيرات الفيزيائية والكيميائية للبيئة المائية والمغذيات، وأيضاً تتأثر بالنفايات البرية السائلة الصناعية والمنزلية وذلك بزيادة وفرة وتركيب مجتمعات العوالق في المناطق الساحلي

Vertical Distribution

Epipelagic: upper 200-300 m water column; high diversity, mostly small and transparent organisms; many herbivores

Mesopelagic = 300 – 1000 m; larger than epipelagic relatives; large forms of gelatinous zooplankton (jellyfish, appendicularians) due to lack of wave action; some larger species (krill) partly herbivorous with nightly migration into epipelagic regimes 

Oxygen Minimum Zone: 400 – 800 m depth, accumulation of fecal material due to density gradient, attract high bacterial growth, which in turn attracts many bacterial and larger grazers; strong respiration reduces O2 content from 4-6 mg l-1 to < 2 mg l-1

Bathypelagic: 1000 – 3000 m depth, many dark red colored, smaller eyes

Abyssopelagic: > 3000 m depth, low diversity and low abundance

Demersal or epibenthic: live near or temporarily on the seafloor; mostly crustaceans (shrimp and mysids) and fish

Diel Vertical Migration

DAILY (diel) vertical migrations over distances of <100 to >800 m

Nocturnal: single daily ascent beginning at sunset, and single daily descent beginning at sunrise

Twilight: two ascents and descents per day (one each assoc. with each twilight period)

Reversed: single ascent to surface during day, and descent to max. depth during night

 تتميز الهائمات الحيوانية بظاهرة الهجرة الرأسية اليومية حيث أنها تكون بالقرب من السطح خلال فترات الليل وتحت المنطقة السطحية خلال النهار، يختلف زمن الهجرة من نوع لأخر وحسب المراحل العمرية، هنالك بعض الهائمات تهاجر هجرة عكسية.
     هنالك تباين واسع حول أهمية هذه الهجرة للهائمات الحيوانية وغالباً ما يعزي الي الحصول علي الغذاء وتجنب المفترسات

Scattering Layer

Horizontal distribution: patchiness

وجد أن لمعظم الهائمات القدرة علي الحركة بدرجة أو بأخري في الأتجاه الرأسي لعمود المياه والتي يعرف منها نوعان هي الهجرة الموسمية والهجرة اليومية، والتي تحدث نتيجة لعدة عوامل بيئية أهمها الإضاءة.

      أيضا حيث يوجد هناك نوعان من العوامل المختلفة التي من المعروف ان تلعب دوراً في الهجرة الرأسية وهي عوامل داخلية وخارجية، العوامل الداخلية تنطلق من الكائن نفسة مثل الجنس، السن، الإيقاعات البيولوجية، العوامل الخارجية والبيئية المؤثرة علي الكائنات الحية مثل الضوء، درجة الحرارة، الإكسجين، الشفافية، المفترس والفريسة

Exotic Planktonic species

Black Sea Ballast Invasions

Black Sea Ballast Invasions

European Green Crab – Carcinus maenas

b.   التغذيةHarpacticoids  تحتوي على أجزاء الفم لكشط جزيئات من الرواسب والنباتات.

•         Calanoids  وCyclopoids  يمكن أن تتغذي على الهائمات النباتية أو تكون الحيوانات المفترسة.

•         Reproduction

•         Copepods are sexual and eggs are carried by females in 1 or 2 egg sacs with 1-30 eggs

•         Eggs hatch into small, free-swimming larvae called nauplii

Marine Food Web

تعتبر الهائمات البحرية عنصراً هاماً في النظم البيئية المائية حيث تلعب دوراً مهما في الشبكة الغذائية، حيث تمثل قناة لتدفق الطاقة من المنتجين إلي المستهلكين.

تعتمد كثير من حيوانات القاع في غذائها بصورة مباشرة علي الهائمات التي تتوفر حولها ومن أمثلة ذلك قشريات البرنقيلBarnacles  والديدان الأنبوبية Tube Worms)). يمكن القول إن الهائمات الحيوانية تشكل الرابطة الحيوية بالسلسلة الغذائية البحرية والتي يتم بواسطتها جعل طاقة الغذاء التي تكونها الهائمات النباتية متاحة لجميع صور الحياة الحيوانية في البحر

Food Chains

Methods Continued

Annual cycles in other regions