factors affecting rocky intertidal zonation factors affecting rocky intertidal zonation patterns...

Download Factors affecting Rocky Intertidal Zonation Factors affecting Rocky Intertidal Zonation Patterns •

Post on 23-Mar-2020

0 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Factors affecting Rocky Intertidal Zonation Patterns

    • Intertidal Zones  – Immersion in seawater  – Emmersion in Air – Tidal Patterns

    • Biobands of intertidal algae and Animals – Diversity determined in part by the presence of a keystone  predator

    – Upper end of species range determined by abiotic tolerances • Temperature tolerance • Desiccation tolerance

    – Lower end of species range determined by biotic interactions • Predation • competition

  • Nearshore Patterns ‐ Biobands

    Biobands are species  assemblages with a  characteristic color and  across‐shore elevation.

    Splash Zone Lichen (VER)

    Rockweed or Fucus (FUC)

    Red Algae (RED)

    Soft Brown Kelps (SBR)

    Green Algae (ULV)

    Barnacles (BAR)

  • Tides • The gravitational forces of the moon and sun pull on the  earths surface water

    • Since the moon is much closer to us, it has a much greater  effect, and in effect it pulls an ellipse of water around the  earth as it moves in its own rotational path, creating a  “bulge” of water pointing towards wherever the moon is,  and a reciprical bulge on the other side of the earth as the  planet’s rotation adds a centrifugal effect – Each site on the planetary surface gets a surge of water – a high  tide‐ every half lunar day, where the lunar period is 24h and 50  min, thus cycling through high – low – high every 12h 25 min

    – Hence shores normally experience two high tides and two low  tides a day which are delayed by a fixed period of 50 min on  successive days

    – Exception – northern Gulf of Mexico – mostly diurnal tides – one  low and one high tide a day 

  • Tides • The effect of the sun modifies this basic pattern by  superimposing a lesser gravitational pull with a different  periodicity – Spring tides at new and full moons – The sun and moon are in  line producing a greater gravitational pull – get particularly  extreme high and low tides

    – Neap tides at half moons the sun and moon are working against  each other so the tidal ranges are reduced

    – Springs and neaps occur twice each lunar cycle, or roughly twice  a month (Fig. 12.3)

    • A third periodicity effects tides, since they also vary with  the declination of the sun, which runs on a yearly cycle

    • Declination is greatest at the equinoxes, so the most  extreme tides always come in March and September 

  • Tides • The actual degree to which tides rise and fall on any shore is highly 

    variable and must be computed for each location because of  differences in coastal topography – Neap and spring tidal ranges for Great Britain is 3.5m (neaps) and 4.7 m 

    (springs) – Bay of Fundy – Spring – 60 ft – Cook Inlet – Spring – 55 ft – Juneau AK – Spring – 28 ft – Friday Harbor, WA – spring – 6 ft – Coastal LA – Spring – 2 ft

    • On a smaller scale, long, thin inlets pointing upstream from  prevailing winds can experience a “tidal bore” when the fast  incoming tide is increasingly channeled into a narrowing profile – Bristol Channel – Cook Inlet – Turnagain Arm – St. Johns New Brunswick

    • Tides are also modified from day to day by weather, particularly by  strong winds and the after‐effects of storms at sea

  • Zonation Patterns

  • Freeze Tolerance at Bridget Cove, AK

  • Biological factors, Lower Limit:

    5.  Predation and competition

    • Examples from studies by Joe Connell and  Robert Paine

  • Connell study • Balanus and Chthamalus differ in  distribution on rocky shores.  Adult Balanus extend from mean low water to above mid  tide line.  There is an abrupt transition to  Chthamalus which extends from the upper  limit of Balanus to the upper intertidal.

    • Adult barnacles do not overlap 

  • • Classic experiment of Connell:

    `Figures 6.16, 6.17

  • • Larval settlement generally overlapping  – therefore, distribution is not due to larval  settlement patterns but post‐settlement mortality

    • Transplant experiments suggest that Balanus cannot withstand physical stress in the upper  intertidal – transplanted barnacles die due to temperature or  desiccation stress

  • • Chthamalus lives well if transplanted down and if Balanus is removed

    • If Chthamalus transplanted down and Balanus is  not removed, Balanus overgrows and kills  Chthamalus   – Chthamalus experiences a refuge from Balanus above Balanus’ distributional range

    Balanus is the superior competitor for space and  competition sets the lower distributional limit  for Chthamalus

  • Paine study: • Pisaster ochraceus lives from the lower to  mid tide region and preys on many species  (barnacles, chitons, snails etc)

    • However, Pisaster prefers Mytilus  californicus

    • It “clears” a path, leaving open space  behind

    http://www.dkimages.com/discover/previews/1014/70008128.JPG

  • An exclusion experiment: • Paine excluded Pisaster from an area near a  mussel bed

    • The mussel bed grew larger, by 2 m, and it spread  down the intertidal

    • Thus, Pisaster predation sets the lower  distribution of Mytilus

    • Keystone predator – a predator which, by preying  on a competitive dominant species, limits the  competitive exclusion of other species by the  dominant

  • A keystone predator

    • Outside cages, 15 sessile species co‐exist on  the rocky shore

    • Without Pisaster, species richness decreased  to 8 because mussels  excluded other species  by overgrowth – Mytilus californicus is the superior competitor for  space in the mid‐intertidal  

  • Overall pattern of sessile biota:

    • Physical factors limit distribution up the  intertidal

    • Biological factors often limit downward  distribution – predation intensity decreases upward  (predators are often limited to mid‐tide region  ‐ a refuge exists above this limit)

    – competition is most intense in the mid‐ intertidal

  • Rocky shore paradigm:

    • Space is limiting and biota will be  dominated by a superior competitor for  space unless: – disturbance/predation reduces the abundance  of the superior competitor 

    – or tolerance provides a refuge for inferior  competitors  

    • Works best in the mid‐intertidal

  • Figure 6.26

    RSP works for plants too!

  • • Disturbance may be equivalent to predation • Disturbance is greatest in the lower intertidal

    –waves sweep away or logs crush sessile animals – the frequency of disturbance events may dictate  species composition

    –disturbance increases diversity

  • No cage, control

    Inside cage

    Barnacle cover

    (months)

  • No cage, control

    Inside cage

    Barnacle cover

    (months)

    Quiz 10:  Are barnacles controlled by predation,  competition or physical factors?

  • Is the rocky‐shore paradigm widespread?

    • Low larval supply may prevent it from  working on some shores – few barnacles on the coast of northern  California because currents move them  elsewhere

    • It may or may not work in other marine  habitats

  • Next Weeks lecture on Laboratory Topics • Thursday April 23, 2009 at 7 PM in Williams 208 • Labs Covered

    – Limiting nutrients and competition – Go Fish – Oil Spills

    Factors affecting Rocky Intertidal Zonation Patterns Slide Number 2 Slide Number 3 Tides Tides Slide Number 6 Tides Zonation Patterns Freeze Tolerance at Bridget Cove, AK Slide Number 10 Biological factors, Lower Limit: Connell study Slide Number 13 Slide Number 14 Slide Number 15 Paine study: Slide Number 17 An exclusion experiment: Slide Number 19 A keystone predator Slide Number 21 Overall pattern of sessile biota: Slide Number 23 Rocky shore paradigm: Slide Number 25 Slide Number 26 Slide Number 27 Slide Number 28 Is the rocky-shore paradigm widespread? Next Weeks lecture on Laboratory Topics

Recommended

View more >