Pycnocline - Pycnocline
| Vízi rétegek |
|---|
| Rétegzés |
| Lásd még |
A pycnocline a Cline vagy réteg, ahol a sűrűség gradiens (∂ ρ/∂ z) a víztesten belül a legnagyobb. Az óceán áramát olyan erők generálják, mint a hullámok törése, a hőmérséklet és a sótartalom különbségei, a szél, a Coriolis-effektus és az árapály, amelyet a Hold és a Nap gravitációs vonzata okoz. Ezenkívül a piknoklin fizikai tulajdonságai, amelyeket a sűrűséggradiensek vezérelnek, szintén befolyásolják az óceán áramlását és függőleges profilját . Ezek a változások összekapcsolhatók a hő, a só és a tápanyagok óceánon keresztül történő szállításával, és a piknoklin diffúziója szabályozza a felmelegedést.
A vegyes réteg alatt stabil sűrűség-gradiens (vagy piknoklin) választja el a felső és az alsó vizet, akadályozva a függőleges transzportot. Ez az elválasztás fontos biológiai hatással van az óceánra és a tengeri élő szervezetekre. A függőleges keverés a piknoklinon keresztül azonban rendszeres jelenség az óceánokban, és nyírás által előidézett turbulencia révén következik be . Az ilyen keverés kulcsszerepet játszik a tápanyagok szállításában.
Fizikai funkció
A szél és hullámok által okozott turbulens keveredés lefelé továbbítja a hőt a felszínről. Alacsony és közepes szélességeken ez szinte egyenletes hőmérsékletű, felszínen kevert vízréteget hoz létre, amely néhány métertől akár több száz méterig is mély lehet. E vegyes réteg alatt, a nyílt óceán 200–300 m mélységében a hőmérséklet gyorsan csökken, körülbelül 1000 m-re csökken. A vízréteget, amelyen a hőmérséklet-gradiens a legmeredekebb, állandó termoklinnak nevezik . A hőmérséklet-különbség ezen a rétegen a szélességtől függően akár 20 ℃ is lehet. Az állandó termoklin egybeesik a melegebb, kis sűrűségű felszíni vizek és a mögöttes hideg sűrű fenékvizek közötti sűrűség változásával. A gyors sűrűségváltozás régiója piknoklin néven ismert, és gátja a függőleges vízkeringésnek; így befolyásolja bizonyos vegyi anyagok vertikális eloszlását is, amelyek szerepet játszanak a tengerek biológiájában. A hőmérséklet és a sűrűség éles gradiensei korlátozhatják az állatok függőleges mozgását is.
Biológiai funkció
A fitoplankton növekedési sebességét a tápanyagkoncentráció szabályozza, és a tápanyagok regenerációja a tengerben nagyon fontos része a magasabb és az alacsonyabb trofikus szintek közötti kölcsönhatásnak . A piknoklin képződés miatti szétválasztás megakadályozza a tápanyagok ellátását az alsó rétegből a felső rétegbe. A piknoklinon keresztüli tápanyagáramlás alacsonyabb, mint a többi felszíni rétegnél.
Mikrobiális hurok
A mikrobiális hurok egy trofikus út a tengeri mikrobiális táplálékhálóban. A "mikrobiális hurok" kifejezést Azam et al. (1983), hogy leírja a szerepét mikrobák a tengeri ökoszisztéma szén és a tápanyagok, ahol a ciklusok oldott szerves szén (DOC) visszavezetjük a magasabb trofikus szintjét keresztül a bedolgozás bakteriális biomassza, valamint párosul a klasszikus tápláléklánc kialakított fitoplankton - zooplankton - nekton .
A fitoplankton virágzásának végén, amikor az algák öregedő szakaszba lépnek, a fitodetritus felhalmozódása és az oldott metabolitok fokozott felszabadulása következik be. Különösen ebben az időben képesek a baktériumok ezeket az energiaforrásokat felhasználni a fitoplankton virágzását követő éles impulzus (vagy virágzás) előállításához. Ugyanez a kapcsolat a fitoplankton és a baktériumok között befolyásolja a bakterioplankton vertikális eloszlását. Maximális a baktériumok számát általában előfordulnak a pycnocline, ahol phytodetritus halmozódik által süllyed a fedő euphotic zónában . Ott a baktériumok általi lebontás hozzájárul az oxigén minimális rétegeinek kialakulásához a stabil vizekben.
Diel vertikális migráció
A plankton egyik legjellemzőbb viselkedési jellemzője a vertikális migráció, amely 24 órás periodicitással történik. Ezt gyakran napi vagy diel vertikális migrációnak nevezik . A 24 órán át megtett függőleges távolság változó, általában nagyobb a nagyobb fajok és a jobb úszók között. De még a kicsi kopepodák is kétszáz méteres körzetben vándorolhatnak 24 órás periódus alatt, és az erősebb úszók, mint például az euphausiidák és a nyílt tengeri garnélarák, 800 m-t is megtehetnek. A migráció mélységtartományát gátolhatja termoklin vagy piknoklin jelenléte. A vertikális migrációra képes fitoplankton és zooplankton azonban gyakran a piknoklinban koncentrálódik. Ezen túlmenően azok a tengeri élőlények, akik képesek úszni a termoklinon vagy a piknoklinon keresztül, erős hőmérsékleti és sűrűségi gradienseket, valamint jelentős nyomásváltozásokat tapasztalhatnak a vándorlás során.
Stabilitás
A piknoklinek instabillá válnak, amikor Richardson-számuk 0,25 alá csökken. A Richardson-szám egy dimenzió nélküli érték, amely kifejezi a potenciál és a kinetikus energia arányát. Ez az arány 0,25 alá csökken, amikor a nyírási arány meghaladja a rétegzettséget. Ez Kelvin-Helmholtz instabilitást eredményezhet, ami turbulenciát eredményez, amely keveredéshez vezet.
A piknoklin mélységének vagy tulajdonságainak változásai egyes számítógépes programmodellekből szimulálhatók. Ezeknek a modelleknek az egyszerű megközelítése az Ekman szivattyúzási modell vizsgálata az óceán általános keringési modellje (OCGM) alapján.
A klínusok típusai
- ThermoCline - A Cline alapuló különbség víz hőmérséklete ,
- Chemocline - A Cline alapuló különbség vízben Chemistry ,
- Halocline - A cline alapján különbséget víz sótartalma .
- Lutocline - A cline alapján különbséget víz zavarossága .
Lásd még
Megjegyzések
Hivatkozások
- Anand Gnanadesikan. 1999. Egyszerű prediktív modell az óceáni piknoklin szerkezetére. Science 283 (5410): 2077–2079.
- Mann és Lazier (2006). A tengeri ökoszisztémák dinamikája. 3. kiadás. Blackwell Kiadó. 3. fejezet.
- Knauss, John A. (1997). Bevezetés a fizikai oceanográfiába. 2. kiadás, Prentice-Hall. 1. fejezet
- Lalli és Parson (1993). Biológiai okeanográfia: bevezetés. Pergamon sajtó. 2. fejezet
- Hales, B., Hebert, D. és Marra, J. 2009. A fitoplankton turbulens tápanyagellátása a New England polcszakadás elején. Geofizikai Kutatások Lapja. Vol. 114, C05010, doi : 10.1029 / 2008JC005011 .
- Lalli és Parson (1993). Biológiai okeanográfia: bevezetés. Pergamon sajtó. 5. fejezet
- Lalli és Parson (1993). Biológiai okeanográfia: bevezetés. Pergamon sajtó. 4. fejezet
- Hill, AE 1998. Diel vertikális migráció a rétegzett árapályáramokban: implikációk a plankton szétszóródására. Journal of Marine Research , 56. évfolyam, 1069–1096.
- Talley, Lynne D., Pickard, George L., Emery, William J. és Swift, James H. Leíró fizikai óceánográfia: bevezetés. 6.
- Capotondi, A., Alexander, MA, Deser, C. és Miller, A. 2004. Alacsony frekvenciájú piknoklin-variabilitás a Csendes-óceán északkeleti részén. Amerikai Meteorológiai Társaság. Vol. 35, 1403–1420.