New User Special Price Expires in

Let's log you in.

Sign in with Facebook


Don't have a StudySoup account? Create one here!


Create a StudySoup account

Be part of our community, it's free to join!

Sign up with Facebook


Create your account
By creating an account you agree to StudySoup's terms and conditions and privacy policy

Already have a StudySoup account? Login here

Marine Bio Midterm Study Guide 1

by: Cara Macdonald

Marine Bio Midterm Study Guide 1 EBIO 2100

Marketplace > Tulane University > Environmental Biology > EBIO 2100 > Marine Bio Midterm Study Guide 1
Cara Macdonald
GPA 3.86

Preview These Notes for FREE

Get a free preview of these Notes, just enter your email below.

Unlock Preview
Unlock Preview

Preview these materials now for free

Why put in your email? Get access to more of this material and other relevant free materials for your school

View Preview

About this Document

This is an extensive study guide covering all the material learned in the first 4 weeks of lectures, to be on the first midterm exam. Topics covered range from marine geology to marine microbes, an...
Marine Biology
Timothy Mclean
Study Guide
Marine, Geology, Microbes, Viruses, protists, diatoms, protozoa, dinflagellates, ciliates, Tides, seas
50 ?




Popular in Marine Biology

Popular in Environmental Biology

This 31 page Study Guide was uploaded by Cara Macdonald on Sunday September 25, 2016. The Study Guide belongs to EBIO 2100 at Tulane University taught by Timothy Mclean in Fall 2016. Since its upload, it has received 20 views. For similar materials see Marine Biology in Environmental Biology at Tulane University.


Reviews for Marine Bio Midterm Study Guide 1


Report this Material


What is Karma?


Karma is the currency of StudySoup.

You can buy or earn more Karma at anytime and redeem it for class notes, study guides, flashcards, and more!

Date Created: 09/25/16
Learning Objectives Covered:   This test will cover the following learning objectives from each lecture (all photos and  diagrams taken from lecture powerpoint presentations)  1. Importance of the study of marine biology  2. Learn about aspects of basic biology  3. Learn about life in the largest segment of the Earth’s biosphere:   a. How does life exist/how is it different in the marine system?   b. How does it inform us about early life on Earth?  c. Many products come from the sea  d. Ocean as oxygen factory  e. Ocean health and human health are interconnected  f. Marine environment supports recreation and tourism   g. History of marine biology/oceanography  4. Reconstruct the basic structure of Earth  5. Describe the evidence to support “plate tectonics is responsible for the origin and  the structure of the oceans basins”  6. Diagram the geological provinces of the ocean  7. Contrast active and passive margins   8. Describe the basic and chemical properties of water (generally) and seawater  (specifically)  9.  describe the origins of and influences upon ocean circulation, including the  Coriolis effect,  global wind patterns, and the great ocean conveyor  10.Diagram the major surface currents, or gyres  11.Contrast the basic tidal patterns   12.Describe basic principles of biology:  a. biochemical components of macromolecules photosynthesis, respiration,  primary production cell structure and function sexual and asexual  reproduction evolution, biodiversity, and taxonomy  13.Identify and describe the most important adaptations of organisms to the marine  environment  14. explain the important characteristics and ecological significance of marine  viruses  15.explain the important characteristics and ecological significance of marine  prokaryotes (bacteria and archaea), protists e.g. (dinoflagellates, diatoms,  foraminiferans, radiolarians, ciliates), and fungi   16.describe the most important morphological characteristics,ecological  significance, and economic importance of seaweeds  17.summarize the essential steps involved in the sexual reproduction of seaweeds  18.describe and differentiate between the important characteristics of marine  flowering plants (seagrasses), salt marsh plants, and mangroves                          Objectives 1 and 2: Why is marine biology important to study? Learn about the basics of  biology   ● We don’t know much about the ocean, even though it covers 70% of our earth  ● New marine species are ​constantly  ​ being found   ● To learn about life in the ​largest segment of the Earth’s biosphere   ○ How does life exist​ here and ​how did it originate in the oceans​?   ■ All organisms start out as a single cell  ● Ex. Sea urchin embryology follows the same path of growth  as humans   ■ Can see ​how mutating different genes affects development  ● Understand w ​ hich genes control which features  ● Human counterparts ​  to these genes  ○ Ex. studying giant axons in squids allowed us to learn  about neurons  ● Discovery of ​cyclins: different proteins​ that are associated  with ​growth transitions  ​ applicable to ALL organisms   ■ Learn about early life​ on Earth by working backwards to recreate  what life may have looked like  ● Marine organisms ​can feed us   ○ We learn ​how to grow organisms​ outside their natural environment   ● Have m ​ edicinal benefits  ○ Isolate and test chemicals from different organisms  ● Can kill us  ○ Harmful toxin​s (e.g. algal blooms) make shellfish dangerous to eat  ○ Water may not be potable   ● Affect the world around us  ○ May be a nuisance e.g. barnacle growth   ○ Important positive effects   ■ Production of gases affects c ​ loud formation   ■ Ocean is an ​oxygen factory   ● T​rees and plants ​on ground produce ​half the oxygen   ● Life in the ​ocean produces the other half   ● Oceans and human health are​ interconnected   ○ Humans enjoy beaches   ○ Environment ​supports recreation and tourism   ● History of Marine Biology (formal study)  ○ Dates back to Aristotle (the father of marine biology)  ○ Disagreed with Plato’s theory of intuitive thinking for discovery   ■ Gave rise to scientific method: Observing, testing hypotheses  ○ Described over 500 marine species   ○ First recognition that cetaceans were mammals  ○ Many voyages of discovery:  ■ 3 voyages of James Cook in mid­late 1700s   ■ Charged with mapping, claiming land for england   ​ ■ Darwin in the ​Beagle 1831­36  ■ Wilkes Expedition, 1838­1842  ■ Challenger Expedition, 1872­1876  ● First time boats sent out for sole purpose of oceanographic  research   ● Discovered over 5,000 species  ● Discovered Mariana Trench (deepest part of the ocean)  ■ Global Ocean Sampling Expeditions, 2003­2010  ● Guy who first sequenced the human genome   ● Outfitted a sailboat to go around the world sampling water   ● Isolated DNA from those samples and sequenced   ○ Establishment of dedicated marine stations and labs  ■ We now have hundreds of these nationally and internationally   ○ Research vessels invented   ■ Bathysphere: first dive on August 15th 1885  ■ Kept making new discoveries and designs  ● We now have much more sophisticated research vessels   ● Designed to go out for days, weeks or months   ● Can tag and track animal move    3a: How does life exist in the marine system?     4: Reconstruct the Basic Structure of Earth   ● 71% of Earth is covered in water (more than 96% is saline)  ○ Technically our planet should be called “ocean”   ○ General “basins” make up the separate oceans   ■ Used to be only 4, until oceanographers considered different flows  of water and characteristics, added a 5th   ■ No ocean is really self­contained  ● All mix and become homogenous   ■ Southern ocean:   ● Slightly warmer   ■ Pacific: largest surface area, almost twice as big as Atlantic  ● Greatest average depth  ■ Atlantic: second largest ocean   ● Slightly less deep than Indian  ■ Indian: third largest   ■ Arctic: smallest ocean   ○ Average depth of all oceans is about 4 km   ■ Far deeper than the highest point on land  ○ Earth exists as layers with different densities and temperatures:   ■ Core:  ● Very dense, hot and iron­rich   ● Solid ​inner core​ and liquid ​outer core  ○ Swirling motions of liquid outer core thought to  produce Earth’s magnetic field   ■ Mantle:   ● Layer outside of core  ● Solid, but very hot and near melting point of rocks  ○ Much flows like a liquid, swirling and mixing  ■ Crust:   ● Outermot and best­known layer of earth   ● Comparatively thin layer, less dense than mantle and core   ● Broken up into p ​ lates:  ○ Plates are  ​ constantly moving​→ creation and  destruction along the edges   ○ Rock re­melts as it enters into the Earth, new rock is  made on the opposite edge of the Earth   ​ ○ Crust of the earth is broken up into many different plates​, which can  move relative to each other  ■ The continents can move on these tectonic plates  ○ Main features of plate tectonics:   ■ Plates are constantly moving​→ creation and destruction along  the edges   ■ Rock re­melts as it enters into the Earth, new rock is made on the  opposite edge of the Earth   ■ Ring of Fire: site of active volcanoes and Earthquake activity  ● These sites line up exactly with the lines of the tectonic  plates   ○ Evidence of Plate Tectonics:   ■ Age of the surface rocks: the rock right along the ridges of plates  are youngest (site of creation)  ● Become older as you travel away from ridges   ■ Sediment accumulation: young rock has had less time to gather  sediment   ■ Magnetic Strips:   ● Magma contains iron elements that slow their movement and  harden as it cools  ● Dipole ridgelines point toward the magnetic poles of the  earth   ○ Coincides with the time when the poles of the Earth  flipped   ● What is created must be destroyed…   ○ When two plates come together, one is forced back down into the mantle  where the solid rock is remelted   ■ Continental plates (less dense) tend to be the “winners” versus  oceanic plates (more dense), which are forced down into the  mantle   ■ This is called ​subduction  ■ When India and Asia collided (two continental plates), the  Himalayan Mountains were formed   ○ Convection currents beneath the plates assist movement   ■ Create the heat necessary for rock building/ destroying   ■ Animation: html   ● Structure of the Sea Floor  ○ Continental shelf is shallow, submerged extension   ■ More like a continent than the ocean floor  ■ In some places, continental shelf is very large   ● Activity along mid­ocean ridges:   ○ Deep ocean environments exist where ridges of tectonic plates exist  ■ Newly made rock continuously being regenerated from magma  underneath, solidified immediately by cold water   ■ Geologic, seismic environments   ■ “Chimneys” of rock form and release heat, smoke, toxic materials,  etc.   ● Sea Floor Spreading:   ○ Slabs of oceanic crust separate, form cracks called ​rifts   ○ Releases pressure from the mantle, allowing hot magma to push up  through the crust  ○ Immediately cools in water, forms mid­ocean ridge   ● Sea Floor Spreading and Plate Tectonics:   ○ Oceanic and Continental Plates:   ■ Lithosphere: ​layer of crust and uppermost mantle, broken into  lithospheric or ​tectonic plates   ■ Asthenosphere: ​denser, more plastic layer of upper mantle that  plates float on   ○ Plates spread at about 2­18 cm per year, creating new lithosphere and  destroying old  ■ Destroyed at ​trenches, ​formed when two plates collide and one  dips over the other   ■ Subduction: ​downward movement of plates into the mantle   ■ Subduction animation: ml   Objective 6: Diagram the geological provinces of the ocean    Terms:   ● Continental margin:   ○ Boundaries between continental and oceanic crust   ○ Sediment from the continents accumulates here   ■ Can be up to 6 mi thick  ● Continental shelf: shallowest part of the margin  ○ Biologically richest parts of the oceans   ○ Composed of continental crust that presently “happens” to be under water  ○ Extends in a gradual, gentle slope   ○ Varies in width from less than 1 km to more than 750 km   ○ Ends at the ​shelf break:   ■ Slope abruptly gets steeper  ■ Usually occurs at depths of 120­200 m   ● Continental slope: closest thing to exact edge of continents  ○ Begins at shelf break and descends down to deep­sea floor   ○ Submarine canyons channel sediments from the continental shelf to the  deep sea  ● Continental rise: consists of a thick layer of sediment piled up like an “avalanche”  ○ Sediment accumulates at canyon’s base in a deposit called a deep­sea  fan  ○ May extend the continental rise away from fans   ● Abyssal plain: nearly flat region of the deep­sea floor   ○ Rises at a very gentle slope until it reaches the mid­ocean ridge   ○ Does include some abyssal hills, plateaus, rises and submarine volcanoes  called ​seamounts   ■ Guyots ​are distinctive flattopped seamounts common in parts of  the Pacific   ● Some were once islands but are now submerged, partly due  to the lithosphere sinking and partly due to rising sea level   Objective 7: Contrast active and passive margins  ● Active margins:   ○ Trenches created when plates collide  ○ Zones of intense geological activity, including earthquakes and volcanoes  ○ Steep, rocky shorelines caused by the scraping off of descending plate   ○ No continental rise   ● Passive margins:   ○ Much wider shelf   ○ Gentle continental slope   ○ Lots of continental rise before a ​ byssal plane                            Objective 8: Describe the basic and chemical properties of water and seawater  ● Water:   ○ The biological medium on Earth, required by all life more than any other  substance   ■ Main reason Earth is habitable  ■ Earth is only known planet with liquid water  ■ Most cells are 70­90% water  ○ Water molecules:   ■ 2 hydrogen atoms +1 oxygen atom  ● Covalently bonded: sharing electrons between them  ○ Electrons tend to circulate around the oxygen nucleus  more than hydrogen ions  ○ High electronegativity causes hydrogen atoms to be  slightly more positive   ○ Oxygen atoms tend to be more negatively charged  ● Polar molecules: neg on one end, pos on the other  ○ Allows to attract to other polarized molecules  ○ Allows to form hydrogen bonds: weak bonds   ■ Causes molecules to orient themselves from  positive­negative   ■ Constantly making and breaking bonds  ● Can exist in 3 different states (all can be found on Earth)  ○ Ice:   ■ Molecules orient themselves into a rigid  formation  ○ Liquid water  ■ Salt added to water prevents formation of  hydrogen bonds  ● Allows us to cool water below freezing  point without freezing it  ○ Results in supercool seawater   ○ Gas: not much living here   ■ Added heat energy breaks hydrogen bonds,  turns gaseous   ● Presence of hydrogen bonds→ water can store lots of heat  energy  ○ Stabilizes temperatures   ■ Water temp highs and lows moderate along  coastline   ○ “Universal solvent” (mostly): individual ions (+/­) allow  themselves to point in a ​hydration shell​ of water  around atom  ■ Eventually becomes dissolved   ● Seawater: has low viscosity, allowing quick movement within  water  ■ Compared to trying to swim through molasses   ○ High transparency: allows us to see things suspended   ○ High sound transmissibility: sound travels really fast in  water, esp salt water (4x faster in water than air)  ○ Freshwater vs seawater:   ■ Seawater is more dense: has more stuff dissolved in it   ■ Freshwater has more heat capacity   ■ Seawater evaporates more slowly   ■ Seawater has lower freezing point (decreases with salinity  increasing)  ○ Salinity: the total mass of salt dissolved per mass of seawater   ■ For 1 kg of seawater, >95% is just water molecules BUT  ● Chloride  ● Sodum   ● Magnesium   ● Sulfate  ● All these proportions stay constant   ■ Typical salinity of seawater ~35g/kg (33­36 g/kg)  ● Salinity may also be expressed as parts per thousand or psu  (practical salinity units­ measured using electricity  ○ How fast does electricity travel between 2  electrodes?)  ■ Rule of constant proportions:   ● No matter the salinity, the ratios of the constituents remains  the same (within a range)   ○ Sources of ions in saltwater:   ■ Atmospheric deposition: volcanic action, burning of fossil fuels, etc.  puts ions into the air, associate with rain particles, then bring them  to the water   ● Acid rain: water high in sulfates brought from the  atmosphere   ■ Weathering: lithogenous sediments coming from continents are  broken down into individual ions, which disperse into the water  ■ Benthic seepage: water dissolves substances and brings them  back to the surface   ● Water molecule: input is evaporation, residence time is  thousands of years  ● Salt ion: input is formation of salt deposit/salt spray,  accumulate over millions of years   ○ Has the ocean always been so salty?   ■ NO: t ​ he accumulation has occurred over  millions of years   ■ Our cells contain just slightly less salt than the  oceans do today, so we can infer that the first  cells contained slightly less water than ours do  today  ● Knowing that all life began in the ocean   ■ Highest salinities in areas with more evaporation than precipitation  ● Freshwater inputs near coastlines drive salinity down   ■ Density of seawater depends on:   ● Primarily temperature: as you warm things up, they tend to  spread out and decrease density (colder temps → denser  water)  ● Secondarily, salinity (more so in estuaries): higher salinity →  denser seawater   ● Thirdly, pressure (only in the ocean): denser seawater at the  bottom of the ocean than the top (higher pressure→ denser  water)  ○ How does temperature distribute across the surface of the oceans?  ■ Higher at the equator, gradually cools down toward north or south  pole   ■ Surface: around air temperature (between 20­25 degrees C)  ■ Thermocline: shift of temperatures as depth changes  ● Average temperature in the ocean ~3.5 degrees C  ○ How does salinity distribute?  ■ Changes across the halocline from ~34.5­35.5   ● Pretty constant throughout the oceans  ○ How does density distribute?  ■ Density changes across pycnocline: increases with depth   ● Seawater also contains ​dissolved gases  ○ Contain nitrogen, oxygen and carbon dioxide  ○ Per 1 kg seawater:   ■ N2 ~0.014g  ■ O2: 0.005g  ■ CO2: 0.09g   ○ Dissolve in the air, go back and forth between water and air   ○ Oxygen: only slightly soluble   ■ Most stays in atmosphere or quickly returns to atmosphere   ■ Anoxic zones: low concentration causes dead zones in organisms  ● Fish kills, death of invertebrates   ■ Strongly influenced by biological activity  ● Bubbles up off of vegetation/photosynthetic sources   ○ Carbon Dioxide: highly soluble  ■ Reacts with water to create bicarbonate→ carbonic acid → carbon  buildup at the bottom of the oceans   ● Oceans becoming acidified as a direct consequence of  global warming   ● Acidic environment dissolves shells → organisms that rely  on shells die → predators die → travels up the food chain  ○ Also contains natural parts of the Earth’s crust that dissolve into the  ocean:   ■ Silica  ■ Lead  ■ Iodine   ■ Manganese   ● Colors in water have different biological implications  ○ Which wavelengths organisms can see, photosynthesise with   ● Water Pressure:  ○ Increases with depth   ■ The pressure at the surface is one atmosphere of pressure   ● For every 10m, add one more atmosphere  ■ Organisms have evolved to live at different depths:   ● Some live 4,000m+ below surface  ○ They have evolved and adapted to do so   ○ If they were to come up, they would expand with  decreasing pressure   ○ CHANGE i​ n pressure is more detrimental than  pressure itself­ most species cannot survive a  significant pressure change   ■ Ex: grouper has a swim bladder that will  expand greatly when it comes to the top of  water (deep sea fishing)  ● It may be unable to compress bladder  back down and swim to the bottom   ■ Other organisms don’t swim down bc they can’t  withstand the increase in pressure  ○ Most organisms don’t do a lot of swimming up and  down   ● Sound in water:   ○ Speed of sound travels much faster in seawater than in freshwater or the  air (4x quicker)   ■ Waves of sound travel faster between denser particles in salt water  (waves travel from particle to particle)  ■ It is difficult for us to determine the direction of sound   ■ Organisms have special adaptations to be able to orient  themselves with the direction of sound     Objective 9: Describe the origins of/ influences upon ocean circulation  ● Movement of water: ocean is always moving   ○ Significant driver of circulation within the oceans: wind patterns   ■ Blowing of wind across the surface of the water (may be winds  blowing all the way across the world radiating onward)  ○ Winds a ​ nd​ currents are subject to the​ oriolis Effect:  ■ If the earth were not spinning and you traveled (on airplane) directly  north to south, you would move in a straight line. However since the  earth IS spinning beneath you, your pinpoint destination is moving  → you must correct your course to compensate for Earth’s rotation  ■ Wind/water deflected to the right in Northern hemisphere, left in  Southern hemisphere   ● What generates the​ ​wind? ​   ○ Differential heating of the earth from solar energy   ■ Hot air rises up, tends to hold more water  ■ As it starts to cool down, it releases held water and causes storms  ■ Hot air cools and disperses from the equator, cool air comes toward  equator to replace it and is heated up   ■ Does NOT move North to South, moves in a general westerly  direction   ○ Cycle cells of wind circulation are c​ onvection currents:  ■ 3 convection cells in Northern hemisphere, 3 in Southern   ● 6 different convection cells (each pair moving in opposite  directions)  Objective 10: Diagram the major surface currents, or gyres   ○ Wind blowing in a certain direction pushes surface current away from it in  the same direction   ■ (​surface currents ​driven by wind and ultimately heat energy of  sun)  ■ Water is also subject to the ​Coriolis effect ​and deflects slightly  away from the direction of the wind  ● The stronger the wind, the more effect on the water’s  direction   ■ Ekman spiral: ​opposition in direction from the coriolis effect versus  air movement   ■ Ekman transport: ​90 degrees to the right of wherever the wind is  blowing   ● Water tends to compromise between these perpendicular  angles and move at about 45 degrees angle   ● Vertical movement of water:   ○ Usually, water will s​ tratify:   ■ Will layer by temperature: warm water at surface, cold water  deeper, thermocline between   ■ When strata are stable (from stable temperature) water will stay  stratified   ■ In temperate regions, warmer strata will cool and move downward   ● Decreased thermocline   ● Most oxygen exists at the top, life and nutrients at the  bottom. Water moves to bring nutrients to the top and  oxygen to the bottom   ■ In the summer, stratification is stable and consistent   ■ In the fall, stratification begins to break down as temperature  decreases   ■ In the winter, surface water becomes very cold and more dense,  sinks to the bottom→ ​Downwelling (o ​ verturn):  ​ ■ Causes a slight circulation as wind comes up one side of the wave  and down the other side   ■ Higher waves→ energy transferred deeper down into water   ○ Size ​of a wave is directly related to windspeed itself:   ■ The FASTER the wind or the LONGER the wind has been blowing  is directly related to wave size   ■ Wind ​fetch:​ the longer the wind has been blowing gives it more  distance to interact with the water    ● Expect greater rates of erosion at the top where fetch is  higher and closer to wind   ● Size of waves increase with:   ○ faster/longer the wind blows   ○ Greater ​fetch: ​the area of open water over which the wind can blow   ■ Open ocean has ​tremendous fetch   ■ Where wind is ​actively blowing, ​wind pushes ​crests​ into sharp  peaks to create ​ seas”   ● Causes waves to become irregular, choppy   ● Energy propagates down into the water column   ■ Where wind is no longer actively blowing, waves still exist as  energy is translated   ● Waves become smoother, more regular   ■ Where waves encounter some ​land mass, ​  energy is forced up  from the water column   ● Top of waves b ​ reak ​to create ​surf  ● Waves are larger ​the longer they have been traveling  across the ocean, gaining energy   ○ Tides: ​the rhythmic rise and fall   ■ We go through revolutions of high and low tide throughout the day   ● Bulges ​of water:  ○ Caused by the ​moon, ​  which pulls the water toward it  using gravity   ○ ALSO caused by the moon’s and the earth’s “dance”   ■ Imagined on a fulcrum: to get to the point of  balance, must move the fulcrum to Earth  ● The Earth moves as the moon rotates  around it   ■ Centrifical force pushing the earth to the  opposite side of the moon, resulting in ​ wo  bulges:   ● One on the moon side, one on the  opposite side   ○ Much like the moon and the Earth, the ​Sun a ​ nd the  Earth have a dance too   ■ Gravitational pull from Sun creates much  smaller bulges   ■ When the sun, Earth and moon are all lined up  (on the new monthly moon), we get VERY high  tides   ● 7 days later, the bulges of the moon are  perpendicular to the bulges of the sun,  and they partially cancel out   ● 7 days later, everything is in line and we  get ​spring tides​ again  ■ High tides ​don’t occur at the same time every day; not on a  perfect, 24­hour cycle   ● First high tide occurs when t=0 (midnight)  ● 6­ish hours later, the moon causes a low tide  ● 6 more hours, high tide again  ● 6 more hours, low tide again  ● By the 24th hour, it is not quite high tide (because the moon  has moved around the earth: 1/28th of its orbit around Earth,  about 50 extra minutes)  ■ Most places have to high and two low tides a day­ ​semidiurnal  (East coast)  ● If the high tides are unequal in amplitude, ​mixed  semidiurnal ​(West coast)  ● Rarely, a single high and low tide­ ​diurnal ​(places like the  gulf of Mexico­ enclosed body of water where winds are  different)  ■ Geographic features, spins/orbits of celestial bodies, weather and  seasonal climatic fluctuations may affect the rhythmic rise and fall  of sea level at shore lines   ■ Tidal range: ​refers to difference in water level between successive  high and low tides   ■ Spring tides: ​when sun and moon are in line with each other, their  effects add together, creating a much larger tidal range  ■ Neap tides: ​when the sun and moon are perpendicular to each  other, their effects partially cancel out, creating a much smaller tidal  range   ● Chemical and Physical features of Seawater and the World Oceans  ○ Important properties associated with seawater/oceans  ○ Effects of wind:   ■ Surface currents (influences of the Coriolis effect)  ■ Creates waves   ○ Thermohaline circulation and the great ocean conveyer  ○ Rhythm of tides   *Practice quiz*​: How might measurements of salinity, nutrient levels, D.O., surface  water temperature and sea water density might differ during winter and summer?  Assign relative values to each paramater­relative values   ● Salinity: ​lower in the summer when freshwater from the Gulf of Mexico dilutes  into the Mississippi; higher in the winter  ● Nutrient Levels: ​lower in the winter, higher in the summer because of fertilizers  drifting downstream   ● Dissolved Oxygen: ​intermediate in the winter, low/none in the summer (“dead  zones”)  ● Surface temperature: h ​ igher in the summer   ● Seawater Density: ​dependent on temperature and salinity → lower in the  summer when things expand, has a lower salinity   Objective 12: Describe the basic principles of biology  ○ Cells are 70­95% water, the rest made up by:   ■ Carbohydrates   ■ Lipids   ■ Nucleic acids  ■ Proteins   ■ Others   ■ **All products of photosynthesis in plants**  ○ Element: ​substance that cannot be broken down into other substances by  chemical reactions   ■ Oxygen, Carbon, Hydrogen ​and​ Nitrogen​ make up 96% of living  matter   ■ Require some amount of ​trace elements ​like iron, magnesium, etc.   ○ Compound: ​a substance consisting of two or more elements in a fixed  ratio   ■ Sodium chloride=Sodium: Chlorine 1:1  ○ Biomolecules: ​cells are 70­95% water, and the rest:   ■ Mostly carbon­based molecules that came from CO2 in the air  around us   ● Through the processes of some photosynthetic organism  that was either directly or indirectly consumed   ■ When we go from small, simple molecules to very complex  molecules, ​energy ​is required to make/break bonds, store fats,  anabolism/catabolism  ● Enzymes ​help us break molecules down during digestion so  we can use the energy released   ■ Carbohydrates: ​sugar  ● Monosaccharides: one sugar molecule   ● Polysaccharides: many molecules in a chain   ● BOTH are almost exclusively C,H and O  ● Functions:   ○ Quick source of energy (if it’s not a carbohydrate, we  make it into one for fast energy)  ○ Energy storage (starch and glycogen)  ○ Structural elements (cellulose and chitin)  ■ Proteins: ​long chains of amino acids  ● May be coiled into secondary structures  ○ Can be further manipulated into tertiary structures   ● 3D structure allows for a variety of functions, ultimately all  related to structure  ○ Mostly C, H and O; also N and a little S  ■ Lipids: ​very diverse fats, oils, phospholipids, and steroids   ● Mostly hydrocarbons (maybe P, O and/or N)  ● Provide A LOT of energy   ● Make up most of our membranes (phospholipids)  ● Store energy and can be used for energy (fats/oils)  ○ For many organisms, the priority is to store layers of  fat as blubber, insulation, etc., or bouyancy (energy  storage)  ○ Also waterproofing, major membrane components  (phospholipids, cholesterol) and chemical  messengers (hormones)  ● Steroids are chemical messengers that have an important  role in sexual development   ● Extremely hydrophobic­ ​separate themselves from water   ■ Nucleic Acids: ​DNA and RNA   ● Almost exclusively C, H, O, N and P   ● Functions:   ○ DNA: stores information and directly synthesizes to  RNA  ○ RNA: transmits information to ribosomes, translated  or assists in translation, regulates gene expression,  riboenzymes   ○ What fuels life? ​Much of it is about breaking things down and extracting  energy  ■ ATP is how we capture energy:   ● The ATP cycle:     ● Most organisms get energy from the sun:   ○ Directly: ​Autotrophs (producers) ​feed themselves  ■ Photoautotroph ​feeds itself through light  ■ Producers of the organic matter we consume   ■ Bottom of food chain: all energy in all ecosystems is ultimately  derived from the sun  ■ Include plants, (terrestrial and aquatic), algae (macro and micro),  certain other protists and some prokaryotes   ● Harmful agal blooms made up of c ​ yanobacteria  (single­celled organisms)  ■ All collectively produce at least half the gas in the atmosphere   ■ Can assume photosynthesis   ● Solar energy trapped in pigments of chlorophyll  ● Creating ATP, generating Oxygen as a waste product   ● Bring in carbon dioxide as carbon source   ■ Marine plants have huge amounts of water, CO2 and light (if clear  water close to surface)  ● Requires sunlight, energy, CO2, water and other required  nutrients (N, P, Si­ usually as silica SiO2, Fe)  ○ Indirectly: Heterotrophs (consumers)  ■ Heterotrophs eat autotrophs (or other heterotrophs)   ■ Rely on autotrophs for energy and/or oxygen   ■ Tops of the food chain   ■ Undergo process of respiration:   ● Glycolysis: series of reactions to break down glucose   ● Aerobic respiration: in the presence of Oxygen; much more  efficient in making ATP   ● Anaerobic respiration: cells may utilize fermentation   ● Photosynthesis is to building as respiration is to breaking  down  ○ Everything respires (including plants) but only plants  photosynthesise   ○ Balancing of building stuff up (photosynthesis) and breaking stuff down  (respiration)  ■ Usually photosynthesis rates are faster than respiration rates,  which results in a net increase in organic matter (primary  production→ allows for growth )  ○ It all comes down to ​cells:   ■ The basic structure of life   ■ All cells have 4 characteristics:   ● Genetic material (DNA)  ● Cell membrane (semi­permeable membrane)  ● Cytoplasm   ● Ribosomes   ■ Prokaryotic ​cells: evolved before the evolution of a nucleus   ● Most primitive/ancestral of all known forms of life   ● Most have cell wall   ○ All have nucleic acid, cell membrane, ribosomes  ■ Eukaryotic ​cells:   ● Struturally complex w multiple organelles including nucleus   ● Extensive endomembrane system   ● Structural and content differences: plant cell versus animal  cell  ○ Plant cells have cell walls for extra support; animal  cells lack  ● Lots of singe­celled eukaryotes in the world   ● Reproduction: how do aquatic organisms make more of themselves?   ○ Asexual reproduction: ​primary way single­cell organisms reproduce (cell  division)  ■ Individual can reproduce itself without the involvement of a partner   ■ Offspring inherits all genetic information from parent­­ are exact  copies   ■ Multicellular organisms reproduce this way too, through:   ● Fission: s ​ plit in half  to create 2 smaller versions  ● Budding: ​instead of dividing, parent develops small growths  that break away and become separate individuals   ○ Sexual reproduction: ​most multicellular and some unicellular organisms  use   ■ New offspring arise from the union of two separate cells, called  gametes   ■ Organisms have special ​germ tissue ​of cells capable of dividing by  meiosis (produces two haploid cells with copies of half parents’  chromosomes)  ■ Most organisms’ ​gametes ​are one of two types:   ● Eggs (female gametes)  ● Sperm (male gametes)  ■ Sperm and egg fuse to form a ​zygote t ​ hat is 2n   ● DNA from both parents  ● Recombination produces diversity of unique offspring   ● Evolution:   ○ Fueled by process of natural selection  ■ Best adapted individuals produce most offspring   ■ Pass favorable genetic traits down   ○ Every population is constantly adapting to its environment and being faced  with new challenges   ○ An endless process of extinction and adaptation   Objective 13: Identify and describe the most important adaptations to marine life  ● Adapting to a marine environment:   ○ Several changing factors to adapt to:   ○ Temperature   ■ Temperatures very low at the bottom of the ocean   ■ Some organisms are heat­tolerant  ● Bacteria living in hot springs/geysers   ■ Also affects pressure  ■ Two schemes categorize organisms by how they regulate (or don’t)  body temperature  ● All organisms generate metabolic heat. Some can retain and  maintain the heat (like us), while some organisms cannot  retain their heat and rely on an outside source (like lying in  the sun)  ● Ectotherm: cold­blooded  ● Endotherm: warm­blooded   ● Poikilotherm: body temperature varies   ○ All ectotherms are poikilotherms   ○ Some endotherms: large sharks, tunas and billfishes   ■ Allows them to swim faster when muscles are  warm   ● Homeotherm: maintains a very stable body temperature   ○ NO ectotherms   ○ Some endotherms: mammals and birds   ○ Salinity   ■ How do marine organisms cope with solute differences between  themselves and their saline, aqueous environment?   ● Osmoconformers:   ○ No active control of osmolyte/water balance   ○ No internal concentration varies with surrounding  osmolarity   ○ Most can only tolerate a very narrow range of salinity   ● Osmoregulators:   ○ Active control of their internal osmolyte concentrations   ○ Can generally tolerate a wider range of salinities than  osmoconformers   ○ Mechanisms of osmoregulation:   ■ Actively matching the internal osmolyte  concentration to the external concentration   ● Sharks, rays, skates are capable of this   ● Increase the osmolyte concentration of  their blood by adding urea to it   ○ Bullsharks are able to regulate  themselves much better than  other sharks   ○ Dunaliella sp. Produces lots of  glycerol in its cytoplasm,  increases internal osmolyte  concentration, thrives in salt  ponds  ■ In other fishes that aren’t cartilagenous  (sharks/ rays) can maintain an internal  osmolyte concentration not equal to the eternal  concentration  ● Water loss by osmosis through gills and  skin  ● Make up for this by drinking lots of  seawater­ have a physiology that filters  out ions in the water   ○ OR they have a very  concentrated urine   ■ Specialized salt accumulating glands or cells to  get rid of excess salt  ● Tear ducts in turtles   ■ Plants and some algae have cell walls to  impede swelling  ● So even in a hypotonic solution, it can  only absorb so much water   Objective 14: explain the important characteristics and ecological significance of…  ● What do we mean by ​microbes?  ○ Organisms less than 100 microns (cannot usually be seen with the naked  eye, requires use of a microscope)  ■ Viruses/bacteriophage  ■ Prokaryotes  ■ Fungi  ■ Protists  ■ Multicellular eukaryotes   ○ Why do we care about them?   ■ Can live in all oceanic habitats­­ they are literally everywhere  ■ Are the most numerous group of organisms on the planet­­ highly  abundant   ■ Are capable of many different types of metabolism  ● bio/geochemical   ● animal/plant/human health   ● Viruses: ​obligate, intracellular parasites  ○ All forms of life are infected by viruses: exist as discrete particles but can  have HUGE impacts on all forms of life  ■ Rely on living things in order to reproduce themselves  ■ Infect a cell, use its machinery to create new copies of its own  genome  ■ We are discovering new viruses frequently   ● Hundreds and hundreds of different viruses that humans are  susceptible to   ● 95% of particles found are viruses, but still only have a small  biomass   ■ Most widespread family of viruses: herpes virus   ● 8 human herpes viruses   ● Almost all organisms are susceptible to some form or  another  ● Not fatal to humans, but may be in other organisms    ○ Vary in size, shape, genetic content, genome, host range (specificity of  infection), etc.   ■ Some have very very small genomes with 4­5 genes, some have  200­300  ■ Every virus is specific to a certain cell type  ● Cannot just infect any cell it finds  ○ Whether or not viruses are “living” is moot   ● Ecological roles in the Oceans:   ○ 1. Part of a microbial loop (like a food chain)  ○ Some of the particles that aren’t eaten get released into the water,  dissolve into organic matter   ■ What happens to this?   ● Phytoplankton don’t eat  ● Grazers don’t eat  ● Heterotrophic bacteria are able to recognize and make  energy by consuming these “dead cells”   ○ Virus abundance is important for contributing to this  loop   ○ When viruses infect a cell, they cause it to lyse and  release its material, which contributes new food to the  microbial loop  ■ Produces Dissolved Organic Matter (DOP) and  Particulate Organic Matter (POM)  ○ 2. Cause disease to marine organisms, water­borne and seafood­borne  disease to humans   Objective 15: prokaryotes, protists and fungi  ● Prokaryotes: ​2 domains, bacteria and archaea   ○ Most ancient forms of life, single­celled, non­nucleated organisms   ○ 3 shapes of ​bacteria:   ■ Cocci (round­ coccus, diplococcus, streptococci, staphylococci),  bacilli (bacillus, diplobacilli, streptobacilli) (rod) or other shapes   ■ Structurally simple, with few shapes   ■ Few, if any organelles  ■ Yet, most metabolically diverse organisms on earth  ■ Most have cell walls made of peptidoglycan (not cellulose)  ■ Asexual reproduction (binary fission)  ○ Virus particles: 10^7 viruses/ml; bacteria: 10^6 cells/ml   ■ These numbers are pretty much uniform throughout the ocean   ■ How diverse are these numbers?  ● Samples and sequencing experiments found at least 18,000  species­­ highly abundant, highly diverse   ○ How can there be so many? What are all of these bacteria doing?   ■ If you win, you lose: if one species is more abundant than another,  it’s more likely you will be infected with viruses  ● Helps to limit any one species from predominating  ■ They are playing important roles in the earth’s biogeochemistry   ● Ex carbon and nitrogen cycles, symbiotic relationships,  biotransformation and remineralization   ○ Special group: ​cyanobacteria  ■ Formerly known as blue­green algae, because of their green color  due to photosynthesis   ● Don’t have a nucleus, so they are prokaryotes that are  photosynthetic   ■ Ancient­ fossilized (sometimes still alive!) in stromatolites (up to 3  billion years old)  ● May still be actually photosynthetic  ● Responsible for creating the first oxygen in our atmosphere  now   ■ Highly abundant and can be found everywhere (freshwater, saline  water, land, etc.)  ● Prochlorococcus is probably the most abundant type in the  ocean   ■ Thought to be the cells that ultimately became the chloroplasts in  eukaryotic cells   ■ Important nitrogen fixers, especially in the ocean   ■ Can cause highly toxic harmful “algal” blooms and dermatitis   ● Archaea: ancient, single­celled, non­nucleated organisms  ○ Originally found in only “extreme” environments, but later shown to be  common in marine environment (symbionts with other marine organisms)  ■ Hot springs­ vibrant color is different species of archaea.  thermoacidophiles  ■ Great salt lake: extreme halophiles  ■ Sewage: methanogens (a lot in our stomach, gets excreted and  ends up in sewage facilities)  ○ Are now known to be much more widespread, not just in extreme  environments   ● Photoautotrophs: photosynthetic  ● Chemoautotrophs: can synthesize food by using the chemicals around them   ● Heterotrophs: bacteria which can’t make their own food, rely on others    Marine Microbiology: ​unicellular eukaryotes   ● Microalgae and protozoa→ P ​ rotists​: 10^3­10^4 cells/ml   ● Pure phototrophs: g


Buy Material

Are you sure you want to buy this material for

50 Karma

Buy Material

BOOM! Enjoy Your Free Notes!

We've added these Notes to your profile, click here to view them now.


You're already Subscribed!

Looks like you've already subscribed to StudySoup, you won't need to purchase another subscription to get this material. To access this material simply click 'View Full Document'

Why people love StudySoup

Jim McGreen Ohio University

"Knowing I can count on the Elite Notetaker in my class allows me to focus on what the professor is saying instead of just scribbling notes the whole time and falling behind."

Anthony Lee UC Santa Barbara

"I bought an awesome study guide, which helped me get an A in my Math 34B class this quarter!"

Bentley McCaw University of Florida

"I was shooting for a perfect 4.0 GPA this semester. Having StudySoup as a study aid was critical to helping me achieve my goal...and I nailed it!"


"Their 'Elite Notetakers' are making over $1,200/month in sales by creating high quality content that helps their classmates in a time of need."

Become an Elite Notetaker and start selling your notes online!

Refund Policy


All subscriptions to StudySoup are paid in full at the time of subscribing. To change your credit card information or to cancel your subscription, go to "Edit Settings". All credit card information will be available there. If you should decide to cancel your subscription, it will continue to be valid until the next payment period, as all payments for the current period were made in advance. For special circumstances, please email


StudySoup has more than 1 million course-specific study resources to help students study smarter. If you’re having trouble finding what you’re looking for, our customer support team can help you find what you need! Feel free to contact them here:

Recurring Subscriptions: If you have canceled your recurring subscription on the day of renewal and have not downloaded any documents, you may request a refund by submitting an email to

Satisfaction Guarantee: If you’re not satisfied with your subscription, you can contact us for further help. Contact must be made within 3 business days of your subscription purchase and your refund request will be subject for review.

Please Note: Refunds can never be provided more than 30 days after the initial purchase date regardless of your activity on the site.