Ekosistem laut

Produktivitas biologis

Produktivitas primer adalah tingkat di mana energi diubah oleh autotrof fotosintesis dan kemosintetik menjadi zat organik. Jumlah total produktivitas di suatu daerah atau sistem adalah produktivitas primer bruto. Sejumlah bahan organik digunakan untuk menopang kehidupan produsen; yang tersisa adalah produktivitas bersih. Produktivitas primer kelautan adalah jumlah bahan organik yang tersedia untuk mendukung konsumen (herbivora dan karnivora) laut. Tanaman tegakan adalah total biomassa (berat) vegetasi. Sebagian besar produktivitas primer dilakukan oleh fitoplankton pelagis, bukan tanaman bentik.

Sebagian besar produsen primer membutuhkan nitrogen dan fosfor, yang tersedia di laut sebagai nitrat, nitrit, amonia, dan fosfor. Kelimpahan molekul-molekul ini dan intensitas serta kualitas cahaya memberikan pengaruh besar pada laju produksi. Dua kategori utama produsen (autotrof) di laut adalah fitoplankton pelagis dan mikroalga bentik dan makroalga. Tumbuhan bentik hanya tumbuh di pinggiran lautan dunia dan diperkirakan hanya menghasilkan 5 hingga 10 persen dari total bahan tanaman laut dalam setahun. Kemoautotrof adalah produsen ventilasi laut dalam.

Produktivitas primer biasanya ditentukan dengan mengukur penyerapan karbon dioksida atau output oksigen. Tingkat produksi biasanya dinyatakan sebagai gram karbon organik per satuan luas per satuan waktu. Produktivitas seluruh lautan diperkirakan sekitar 16 × 10 ¹⁰ ton karbon per tahun, yang sekitar delapan kali lipat dari daratan.

Rantai makanan pelagis

Rantai makanan di perairan pantai dunia umumnya diatur oleh konsentrasi nutrisi. Konsentrasi-konsentrasi ini menentukan kelimpahan fitoplankton, yang pada gilirannya menyediakan makanan bagi konsumen utama, seperti protozoa dan zooplankton, yang menjadi konsumen tingkat atas — ikan, cumi-cumi, dan mamalia laut — menjadi mangsa. Diperkirakan bahwa fitoplankton dalam kisaran ukuran 5 hingga 100 mikrometer bertanggung jawab atas sebagian besar produksi primer di laut dan bahwa peternak seperti copepod mengendalikan jumlah fitoplankton. Namun, data yang dikumpulkan sejak 1975 menunjukkan bahwa sistem ini jauh lebih kompleks daripada ini. Sekarang diperkirakan bahwa sebagian besar produksi primer di perairan laut dunia dilakukan oleh fototrof sel tunggal 0,5 hingga 10 mikrometer (bakteri dan protista). Selain itu, protista heterotrofik (protagonis phagotrophic) sekarang dipandang sebagai pengontrol dominan bakteri dan produksi primer di laut. Model terkini rantai makanan laut pelagis menggambarkan interaksi kompleks dalam jaring makanan mikroba. Metazoa yang lebih besar didukung oleh produksi sel autotrofik dan heterotrofik.

Upwelling

Perairan paling produktif di dunia berada di wilayah upwelling. Upwelling di perairan pantai membawa nutrisi ke permukaan. Fitoplankton berkembang biak dengan cepat dalam kondisi ini, dan zooplankton yang merumput juga menggandakan dan menyediakan pasokan makanan berlimpah untuk nekton. Beberapa perikanan terkaya di dunia ditemukan di daerah upwelling — misalnya, perairan beriklim lepas Peru dan California. Jika upwelling gagal, efeknya pada hewan yang bergantung padanya bisa menjadi bencana. Perikanan juga menderita pada saat-saat ini, sebagaimana dibuktikan oleh runtuhnya industri ikan teri Peru pada tahun 1970-an. Intensitas dan lokasi upwelling dipengaruhi oleh perubahan sirkulasi atmosfer, seperti yang dicontohkan oleh pengaruh kondisi El Nino.

Siklus produksi musiman

Siklus produksi plankton bervariasi pada garis lintang yang berbeda karena pola cahaya dan suhu musiman bervariasi secara dramatis dengan garis lintang. Dalam kondisi ekstrem di kutub, populasi plankton terhempas selama kegelapan musim dingin dan mekar yang konstan di musim panas dengan berjam-jam cahaya dan mundurnya medan es. Di perairan tropis, variasi dalam sinar matahari dan suhu sedikit, nutrisi hadir dalam konsentrasi rendah, dan kumpulan planktonik tidak mengalami fluktuasi besar dalam kelimpahan. Akan tetapi, ada siklus reproduksi yang cepat dan tingginya tingkat penggembalaan dan pemangsaan yang menghasilkan pergantian plankton yang cepat dan panenan yang rendah. Di daerah beriklim sedang, puncak kelimpahan plankton di musim semi karena suhu dan panjang dan intensitas siang hari meningkat. Selain itu, badai musim dingin musiman biasanya mencampur kolom air, menciptakan distribusi nutrisi yang lebih merata, yang memfasilitasi pertumbuhan fitoplankton. Puncak produksi zooplankton umumnya tertinggal dibandingkan dengan fitoplankton, sedangkan konsumsi fitoplankton oleh zooplankton dan protagonis phagotrophic diperkirakan mengurangi kelimpahan fitoplankton. Puncak sekunder dalam kelimpahan terjadi di musim gugur. Puncak musiman beberapa plankton sangat mencolok, dan komposisi plankton sangat bervariasi. Pada musim semi dan awal musim panas banyak ikan dan invertebrata bertelur dan melepaskan telur dan larva ke dalam plankton, dan, sebagai akibatnya, komponen meroplanktonik dari plankton lebih tinggi pada saat-saat ini. Pola umum kelimpahan plankton mungkin lebih lanjut dipengaruhi oleh kondisi setempat. Hujan deras di wilayah pesisir (terutama daerah di mana musim hujan berlaku) dapat menghasilkan bulu keruh yang kaya nutrisi (yaitu bulu estuari atau sungai) yang meluas ke perairan landas kontinen. Perubahan dalam produksi, oleh karena itu, tergantung pada musim, kedekatan dengan air tawar, dan waktu serta lokasi upwelling, arus, dan pola reproduksi.