Oxigén a tóvíz vastagságában • Alexey Gilyarov • Tudományos-népszerű feladatok a "Elemeken" • Ökológia

Oxigén a tóvíz vastagságában

A középső zenekar mélytengereiben nyáron a hőmérséklet rétegződése megtörtént (szó szerint "rétegződés"). A legfelső réteg víz – epilimnion – jól fűtött a nap és keverte a szél. Az alábbiakban egy bizonyos mélységtől (3-5 méter) a hőmérséklet hirtelen hirtelen csökken. Ez egy hőmérséklet ugrás zóna, vagy metalimnion. A metalimnion alsó szegmense homályos, mivel simán behatol hipolimnion – kiterjedt mély zóna, amelynek vízhőmérséklete 4-5 ° C, vagyis a maximális sűrűség elérése. Az őszi hideg megjelenésével az epilimnion hőmérséklete jelentősen csökken, és a szél-keverés mindent érint.körülbelüla legnagyobb vízoszlop térfogata. Végül egy állapot fordul elő homothermy – ugyanaz a hőmérséklet az aljától a felszínig. Ebben az esetben a teljes víz tömegét könnyen fel lehet keverni. Télen, amikor a felület jégre támaszkodik, és nincs keverés, a tóban fordított hőmérsékleti rétegződés jön létre: a leghidegebb víz közvetlenül a jég alatt, 1-2 ° C és alacsonyabb – 4-5 ° C. Tavasszal, miután jön a jég, a vízoszlop újra összekeveredik, és egy homotermia állapota jelenik meg benne egy ideig.Később, amikor a felsőbb szintek felmelegednek, a tóban fokozatosan nő a nyári rétegződés. Az éves ciklus bezáródik (1.

Ábra. 1. A vízmennyiség és a függőleges hőmérsékletek alakulása a középső zónában egy kicsi, de mély tónál. Az egész vízoszlop kétszer keveredik: tavasszal és ősszel. Ezeket az időszakokat a homotermia jellemzi – azaz az alsó és a felszín közötti hőmérsékletet. Nyáron megállapítják a hőmérsékleti rétegződést: az epilimnion, a fémimion és a hypolimnion rétegek egyértelműen kimutathatók. Télen, amikor a tó felülete jéggel van lefedve, a vízoszlopban a fordított hőmérsékleti rétegződés jön létre: a jég alatt nagyon hideg víz van, de mélyebbre melegszik. Ábra. A. Gilyarova

A tó minden biológiai és kémiai folyamata szorosan függ a vízoszlop hőmérsékletétől és a vízoszloptól függő hidrológiai szerkezetétől (például arról, hogy van-e keverés vagy sem). A fitoplankton (mikroszkopikus algák és cianobaktériumok) nagy része az epilimnionban koncentrálódik. Itt van az elsődleges termelés (a fotoszintézis során keletkező szerves anyag) nagy része, ami miatt a tó minden más lakója létezik – a baktériumból a halakig.Mindenütt, bár különböző intenzitású helyeken különböző szerves anyagok bomlása zajlik le – a pusztítás folyamata, amelyben minden szervezet részt vesz, de a baktériumok szerepe különösen nagy.

Ábra. 2. Függőleges hőmérséklet-eloszlás (piros vonal, ° C) és az oldott oxigén tartalom (kék vonal, mg / l) a nyár végén egy kis mély tó vízoszlopában

feladat

A nyár második felében a középső zónában egy kis, de mély tónál dolgozó hidrobiológusok a hőmérséklet függőleges eloszlását és az oldott oxigéntartalmat (2. A hőmérsékleti görbe a vízoszlop világos rétegződését jelzi, amely epilimnionra, metalimnionra és hypolimnionra oszlik. Az oldott oxigén megoszlása ​​a mélységtől függően összetettebb. Magas koncentrációja az epilimnionban van megfigyelhető, majd a metalimnionban éles csökkenés (majdnem nulla) látható, mélyebb növekedést figyeltek meg, némelyik növekedést, majd hamarosan csökkenést követ. A vízoszlop nagy oxigén mélységében szinte nem volt.
Feladat. Magyarázza el, hogy ebben az esetben mely tényezők határozzák meg az oxigén függőleges eloszlását.Miért van ez a görbe, és nem valami más formában.


segít

Ügyeljen arra, hogy a víz sűrűsége függ a hőmérséklettől (3. Emlékezzünk vissza, hogy a fotoszintézis folyamatában az oxigén melléktermékként szabadul fel a külső környezetbe. Az összes szervezet (beleértve az elhalt szerves anyagot bontó baktériumokat) légzésének folyamata során az oxigén felszívódik.

Ábra. 3. A víz sűrűségének függése (g / cm3) hőmérséklet (° C)


döntés

A tanulmányokat végző hidrobiológusok nem kétségesek, hogy az általuk azonosított oxigén összetétel összetett vertikális profilját nagymértékben meghatározza a szervezet létfontosságú aktivitása. A fenti grafikonok alapján a felmérés idején a hőmérséklet (és ennek megfelelően a hidrológiai) rétegződése erősen kifejeződött a tóban. Nagy oxigén van az oxigén felső rétegeiben – ez a légkörből származik, ráadásul a fotoszintézis során felszabadul (emlékeztet arra, hogy a fitoplankton fő tömege koncentrálódik az epilimnionban). A szokatlanul erős hőmérséklet-csökkenés a közvetlenül az epilimnion alatt lévő mélységgel, a termoklin övezetében ugyanakkor élesen megemeli a víz sűrűségét.Ennek megfelelően valamilyen "második fenék" keletkezik – egy sűrű ugrás, ahol a detritus részecskék felülről leereszkednek (halott fitoplankton sejtek, plankton rákos ürülék, maguk a plankton állatok levelei stb.). Mivel még mindig elég meleg ezen a mélyen, a baktériumok, amelyek természetesen lélegzik, támadják a szerves anyagot felülről, és anyagcsere arányuk rendkívül magas. Nem meglepő, hogy ebben az esetben az itt jelen levő összes oxigént a baktériumok majdnem teljes mértékben elfogyasztják, és ha kevés oxigén van, akkor a szerves anyagok bomlási folyamatát jelentősen gátolja.

De mélyebben, ahogy látjuk a grafikonon, az oxigén kicsit több lesz. Hol van? Ez egyszerűen a baktériumok alulhasznált oxigénje, amely a tavaszi keverés óta a vízoszlopban maradt. A profil görbe mentén tovább haladva látjuk, hogy az oxigén mélység nagyon kicsi lesz. A baktériumok létfontosságú aktivitásának eredményeképpen az összes detritust bontja le, amely fokozatosan leereszkedik a vízoszlopról.Ha a nyár elejétől függőleges függőleges oxigénprofilok álltak rendelkezésünkre, akkor látni fogjuk, hogy az oxigén teljesen eltűnik mindentől, és fokozatosan az oxigéntől mentes zóna határát fokozatosan és magasabbra tolva. A minimális oxigén minimum keletkezik később, általában a nyár végéig. Az előfordulásához szükséges feltételek éles hőmérsékleti gradiens (és ennek megfelelően sűrűség) és magas primer termelés alakul ki az epilimnionban.


utószó

Az ebben a problémában leírt helyzetet valójában a Glubokoe-tó (Ruza körzet, Moszkva régió) észleli. Ez a tó partján fekszik Oroszország legrégebbi és a világ egyik legrégebbi édesvízbiológiai állomása. Az alumínium oxigéntartalmának éles csökkenését (az úgynevezett "fém minimális oxigént") először az 1930-as években az állomáson dolgozó kutatók fedezték fel. Ez volt az egyik első jól dokumentált bizonyítéka ennek a jelenségnek. A Deep Lake-ban lévő oxigén fém minimumairól szóló cikkekre való hivatkozásokat a limnológiáról szóló legnagyobb világjelentések adják, például a híres Limnológiai Tézisről (A Treatise on Limnology.London: Wiley & Sons. 1957) amerikai ökológus és hidrobiológus J. Evelyn Hutchinson (George Evelyn Hutchinson).


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: