Pyknoklin - Pycnocline

To månemaneter som forstyrrer pyknoklinen i det øverste vannet i Gullmarn- fjorden, Sverige

En pycnocline er det Cline eller lag hvor densiteten gradient (∂ ρ/∂ z) er størst i en vannkropp. En havstrøm genereres av kreftene som å bryte bølger, temperatur- og saltholdighetsforskjeller , vind, Coriolis-effekt og tidevann forårsaket av gravitasjonstrekningen til Månen og Solen. I tillegg påvirker de fysiske egenskapene i en pyknoklin drevet av tetthetsgradienter også strømmer og vertikale profiler i havet . Disse endringene kan kobles til transport av varme, salt og næringsstoffer gjennom havet, og pyknoklin-diffusjonen styrer oppvellingen.

Under det blandede laget skiller en stabil tetthetsgradient (eller pyknoklin) det øvre og nedre vannet, og hindrer vertikal transport. Denne separasjonen har viktige biologiske effekter på havet og de marine levende organismer. Imidlertid er vertikal blanding over en pyknoklin et vanlig fenomen i havene, og skjer gjennom skjærprodusert turbulens . Slik blanding spiller en nøkkelrolle i transporten av næringsstoffer.

Fysisk funksjon

Turbulent blanding produsert av vind og bølger overfører varme nedover fra overflaten. På lave og midtre breddegrader skaper dette et overflateblandet vannlag med nesten jevn temperatur som kan være noen få meter dyp til flere hundre meter dyp. Under dette blandede laget, på dybder på 200–300 m i åpent hav, begynner temperaturen å synke raskt ned til ca 1000 m. Vannlaget der temperaturgradienten er brattest, er kjent som den permanente termoklinen . Temperaturforskjellen gjennom dette laget kan være så stor som 20 ℃, avhengig av breddegrad. Den permanente termoklinen sammenfaller med en endring i vanntetthet mellom det varmere overflatevannet med lav tetthet og det underliggende kaldt tette bunnvannet. Regionen med rask tetthetsendring er kjent som pyknoklin, og den fungerer som en barriere for vertikal vannsirkulasjon; dermed påvirker det også den vertikale fordelingen av visse kjemikalier som spiller en rolle i havets biologi. De skarpe gradientene i temperatur og tetthet kan også fungere som en begrensning for vertikale bevegelser hos dyr.

Biologisk funksjon

Veksthastigheten på planteplankton styres av næringskonsentrasjonen, og regenerering av næringsstoffer i havet er en veldig viktig del av samspillet mellom høyere og lavere trofiske nivåer . Separasjonen på grunn av pyknoklindannelsen forhindrer tilførsel av næringsstoffer fra det nedre laget til det øvre laget. Ernæringsstrømmer gjennom pyknoklin er lavere enn ved andre overflatelag.

Mikrobiell sløyfe

Den mikrobielle sløyfen er en trofisk vei i det marine mikrobielle næringsnettet. Begrepet "mikrobiell sløyfe" ble laget av Azam et al. (1983) for å beskrive rollen som mikrober spiller i det marine økosystemets karbon- og næringssykluser der oppløst organisk karbon (DOC) returneres til høyere trofiske nivåer gjennom innlemmelsen i bakteriell biomasse, og også kombinert med den klassiske næringskjeden dannet av fytoplankton - dyreplankton - nekton .

På slutten av planteplanktonblomstring, når alger kommer inn i et senescent stadium, er det en akkumulering av fytodetritus og en økt frigjøring av oppløste metabolitter. Det er spesielt på dette tidspunktet at bakteriene kan bruke disse energikildene til å formere seg og produsere en skarp puls (eller blomstring) som følger planteplanktonblomstringen. Det samme forholdet mellom planteplankton og bakterier påvirker den vertikale fordelingen av bakterioplankton. Maksimalt antall bakterier forekommer vanligvis ved pyknoklin, der fytodetritus akkumuleres ved å synke fra den overliggende eufotiske sonen . Der bidrar nedbrytning av bakterier til dannelsen av oksygenminimumslag i stabilt vann.

Diel vertikal migrasjon

En av de mest karakteristiske atferdstrekkene ved plankton er en vertikal migrasjon som skjer med en 24-timers periodisitet. Dette har ofte blitt referert til som døgn- eller diel vertikal migrasjon . Den vertikale avstanden som er reist over 24 timer varierer, og er generelt større blant større arter og bedre svømmere. Men selv små copepods kan vandre flere hundre meter to ganger i løpet av en 24-timers periode, og sterkere svømmere som euphausiids og pelagiske reker kan reise 800 m eller mer. Dybdeområdet for migrasjon kan inhiberes av tilstedeværelsen av en termoklin eller pyknoklin. Imidlertid er fytoplankton og zooplankton som er i stand til diel vertikal migrasjon ofte konsentrert i pyknoklin. Videre kan de marine organismer med svømmeferdigheter gjennom termoklin eller pyknoklin oppleve sterke temperatur- og tetthetsgradienter, samt betydelige trykkendringer under migrasjonen.

Stabilitet

Pyknokliner blir ustabile når Richardson-tallet faller under 0,25. Richardson-tallet er en dimensjonsløs verdi som uttrykker forholdet mellom potensial og kinetisk energi. Dette forholdet faller under 0,25 når skjærhastigheten overstiger stratifisering. Dette kan produsere Kelvin-Helmholtz ustabilitet , noe som resulterer i en turbulens som fører til blanding.

Endringene i pycnocline dybde eller egenskaper kan simuleres fra noen dataprogrammodeller. Den enkle fremgangsmåten for disse modellene er å undersøke den Ekman pumpe modell basert på havet generelle sirkulasjonen modell (OCGM).

Typer kliner

• Thermocline - En kline basert på forskjell i vanntemperatur ,
• Chemocline - En klin basert på forskjell i vannkjemi ,
• Haloklin - En klin basert på forskjell i saltinnhold i vannet .
• Lutocline - En Cline basert på forskjellen i vann turbiditet .

Se også

• Isopycnal
• Oseanografi
• Tynne lag (oseanografi)

Merknader

Referanser