اکولوژی شیلاتی

- دما در سیستمهای دریایی:

حرارت نظیر شوری یکی از عوامل محدودکننده در محیط زیست آبزیان  در دریا محسوب میشود و باعث تغییر در تنوع و فراوانی موجودات میشود. شوری و حرارت هر دو از عوامل مهم در تعیین چگالی هستند و از عوامل مهم در گردش آب محسوب میشوند. چگونگی توزیع موجودات زنده وابسته به دما است. ظرفیت حرارتی آب دریا بالاست و بهمین دلیل باعث محدودتر شدن گستره حرارتی دریا نسبت به خشکی میگردد. دامنه حرارتی دریاها و اقیانوسها عمدتا مابین 2- تا 30 درجه سانتیگراد است که 2- در مناطق قطبی است و دماهای بالاتر در نواحی گرمسیری و نیمه گرمسیری، دماهایی در حد 50-45 در لاگونهای دریایی (لاگون Lagoon : قسمت کم عمق دریا، دریاچه کم عمق و کوچکی که به پیکره آبی بزرگتر متصل شود) و حوضچه هایی که پس از پسروی آب دریا در سواحل سنگلاخی ایجاد میشود را داریم.

بیشتر حیات موجودات آبزی بین 30-0 درجه متمرکز شده است.

میانگین درجه حرارت سطح آب در نیمکره جنوبی کمتر از نیمکره شمالی است.

حد متوسط دمای آب اقیانوسها 5/17 درجه سانتیگراد است که دمای متوسطی برای کل سیستمهای آبی است. تغییر دمای اب سطحی در فصول مختلف در رابطه با عرضهای جغرافیایی میانه است زیرا در مناطق قطبی دما معمولا ثابت و در حد صفر است و در استوا دما همواره بالا و در حد 30 درجه است. معمولا تغییرات فصلی درجه حرارت در قسمتهای شمالی اقیانوس اطلس کارولینای شمالی بسیار شدید و از 30-3 متغیر است. اما در کالیفرنیا که هم عرض با کارولینا است و در سمت غربی آمریکا در ساحل اقیانوس آرام قرار دارد حداکثر اختلاف دما در طول سال 5 درجه است این تفاوت فاحش در کارولینا بدلیلی وجود سیستم آب و هوایی خاص در این ناحیه است که از ساحل به سمت دریا می وزد.

توزیع موجودات در سیستمهای آبی تحت تأثیر دما است. هر چه از قطب به سمت استوا می آییم ماهیان علاوه بر Poikilotherm  بودن در دماهای بالاتر زیست میکنند.

درجه حرارت همچنین بر فیزیولوژی موجودات تأثیر مستقیم دارد و بطور غیرمستقیم با اصلاح برخی از ویژگیهای آب نظیر تراکم، چسبندگی، حلالیت گازها، شناوری، حرکت و تنفس موجودات اثر دارد.

چسبندگی یا ویسکوزیته آب با افزایش دما کاهش می یابد و حرکت آبزیان در آب ساده تر میگردد. از طرف دیگر در اثر تغییرات شدید دمایی استرس حرارتی به ماهی وارد میگردد و تغییرات فیزیولوژیکی خاصی خصوصا از نظر متابولیکی رخ میدهد، حلالیت گازها و اکسیژن محلول کاهش می یابد و نیازهای اکسیژنی افزوده میگردد و ماهی با مشکل مواجه میگردد.

در مناطق ساحلی یا جزر و مدی Inter tidal  موجودات اداپتاسیون خاصی را یافته اند تا در زمان جزر بتوانند در مقابل افزایش حرارت مقاومت کنند و برای این عمل دارای رنگهای خاص شده اند و بصورت کلنی زیست میکنند تا میزان حرارت را در مرکز کلنی کاهش دهند.

درجه حرارت در اقیانوسها دارای نیمرخ یا Profile  میباشد که برای هر منطقه متفاوت میباشد. معمولا دمای آبهای سطحی در مناطق استوایی و معتدله زیاد و هر چه به سمت عمق میرویم میزان حرارت کاهش می یابد.

آب قسمتهای عمقی اقیانوسها، اعماق کمتر از 1000 متر به 5 درجه میرسد و بعد از آن دما کاهش می یابد و تا 2- 5/0 میرسد. از نظر حرارتی آبهای عمقی باثبات تر هستند و نوسانات حرارتی در آبهای سطحی رخ میدهد و در آبهای عمیق دیده نمیشود. در فصول سرد سال معمولا درجه حرارت آب سطحی و عمق به هم نزدیک است ولی در فصول گرم اختلاف حرارتی فاحش منجر به ایجاد لایه ترموکلاین Thermocline (دماشیب= گرادیان دما= لایه پرشی دما= منطقه سقوط دما) میشود.

مشخصه عمده این لایه کاهش شدید درجه حرارت میباشد و معمولا به ازای هر یک متر عمق، یک درجه کاهش دما داریم (معمولا قبل از 1000 متر) . شکل و عمق این لایه به عرض جغرافیایی محل بستگی دارد بطوریکه در استوا نزدیک به سطح بوده و در نواحی قطبی و عرضهای بالا در عمق بیشتری قرار میگیرد.

این لایه عمدتا در نواحی معتدل در فصل تابستان تشکیل میگردد و با پیشرفت سال از اوایل پاییز شروع به حل شدن میکند. در واقع این لایه در تابستان است و وابسته به 1000 متر بالای سیستمهای دریایی و اقیانوسی میباشد. در هنگام تشکیل ترموکلاین تغییرات شدید درجه حرارت رخ میدهد و در واقع منطقه ای را ایجاد میکند که شیب تغییرات حرارت شدید است و باعث میگردد که همانند سدی بین آبهای سطحی و عمقی عمل میکند. ترموکلاین مانع از انتقال جریانهای آبی سطحی به عمق، مانع از ورود مواد غذایی از عمق به بالا، مانع نفوذ اکسیژن از سطح به عمق و تبادل اکسیژن و دی اکسیدکربن بین لایه های مختلف و گهگاهی از حرکت موجودات بین دو بخش بالایی و پایینی جلوگیری میکند..

گاهی تغییرات حرارتی بسیار شدید است که ترموکلاین را مبدل به دیواری در برابر حرکت موجودات میکند و باعث تشکیل دو لایه متفاوت میگردد:

1) لایه سطحی (Thermospher) که بر روی ترموکلاین شناور است و دارای نور زیاد ، اکسیژن محلول فراوان، جریانهای آبی زیاد،بخوبی مخلوط شده، وجود فتوسنتز اما تولید محدود و متناسب با مواد غذایی در دسترس است، ضخامت لایه کم است و جریانهای عمقی وجود ندارد. در لایه سطحی به ازای هر 25 متر افزایش عمق، 5 درجه کاهش دما داریم.

2) لایه عمقی (Psychrospher) که زیر ترموکلاین است؛ ضخیم، بی حرکت، سرد و تاریک از نظر حرارتی باثبات و دارای مقادیر زیادی مواد معدنی انباشته شده است. در این لایه دما ثابت و در حدود 4 درجه میباشد

ترموکلاین ویژه عمقهای 300-1000 متر است و از عمق حدود 1000 تا 4000 متر اختلاف دما در حدود 2 تا 3 درجه است یعنی ممکن است از 5 درجه به 3-2 درجه برسد در صورتیکه در ترموکلاین در عمق 1000 متر دما از 20 درجه در طول این مسیر به 5 درجه میرسد.

لایه ترموکلاین در نواحی استوایی و نزدیک استوا همیشه با قدرت وجود دارد (به ازای هر متر یک درجه دما افت میکند).

در مناطق معتدله به محض از بین رفتن لایه ترموکلاین، تولید زیاد شده و قبل از ایجاد ترموکلاین بعدی شکوفایی جلبکی حاصل میشود. در زمستان دمای سطح و عمق تقریبا یکسان و با ثبات از نظر حرارتی است. در بهار دمای آب سطحی بتدریج زیاد شده و مثلا از 5 به 8 میرسد.افزایش دما سرآغاز تشکیل ترموکلاین است. بتدریج اختلاف حرارتی بین سطح و عمق زیاد شده و در تابستان دمای سطحی به 14 درجه میرسد در اینحالت لایه ترموکلاین خود را با قدرت نشان میدهد و دما در عمق 100 متر حدود 5 درجه است در اینحالت لایه ترموکلاین قوی تشکیل میگردد و ارتباط سطح با عمق قطع میگردد. هر چه که اختلاف دمای سطح با عمق بیشتر گردد ترموکلاین قویتر شده و سد محکمتری بین دو لایه سطحی و عمقی خواهد بود. در پاییز دمای آب سطحی در حال کاهش و از 14 به 10 میرسد. با نزدیک شدن دمای سطحی به عمق، لایه ترموکلاین ضعیف تر شده و شروع به از بین رفتن میکند در اینحالت فرصت مغتنم میگردد برای بالا آمدن مواد معدنی. پس در بهار و پاییز دو پیک تولید وجود دارد و در زمستان بعلت کمبود نور و کاهش دما میزان تولید مجددا کاهش می یابد.

در پاییز ترموکلاین نابود میگردد و مواد غذایی در دسترس است اما کاهش دما و شدت نور باعث کاهش تولید میگردد. در زمستان مواد غذایی موجود است اما کاهش دما و شدت نور مانع افزایش تولید است. در بهار ترموکلاین از بین رفته است و دما و مواد غذایی مناسب است پس تولید انجام میشود.

ترموکلاین همواره با قدرت در طی تمامی فصول وجود دارد چون معمولا دما در سطح 24، در پنجاه متر به 5 درجه و در عمق به 3-2 درجه میرسد و شیب ترموکلاین زیاد است.

در عرضهای جغرافیایی میانه یک ترموکلاین دائمی اما ضعیف وجود دارد زیرا در تمامی فصول آب سطحی گرمتر از آب عمقی است اما در تابستان بعلت اختلاف حرارتی شدید ترموکلاین قوی رخ میدهد و باعث کاهش تولید میگردد و با بروز پاییز از بین میرود.

در عرضهای جغرافیایی بالا عکس دو مورد قبل است و دما در سطح سردتر از عمق است یعنی دما در سطح 5/1- است که بعلت تماس با هوای سرد قطبی است پس ترموکلاین تشکیل میگردد تا دما به 1 درجه برسد یعنی اختلاف 5/2 درجه ای باعث بروز ترموکلاین میگردد. در اعماق 15-10 متر به پایین دما مجددا کاهش می یابد و به حد زیر صفر میرسد (زیرا آب سطحی در قطب همواره در حال Sinking است).

ترموکلاین در قسمتهای قطبی ضعیف، کم عمق و مدت آن کوتاه است (بعلت کم بودن اختلاف دمایی سطح و عمق که در حدود 5/2 درجه میباشد چون بعلت کوتاه بودن دوره نوری در قطب آب خیلی گرم نمیشود). ترموکلاین فصلی در عرضهای جغرافیایی میانه در دریاها و سیستمهای دریاچه ای Limnitic وجود دارند.

در نواحی معتدله و قطبی ترموکلاین فصلی و در نواحی استوایی ترموکلاین دائمی (بعلت دریافت انرژی خورشیدی بیشتر) وجود دارد.

 لازم به ذکر است که در دریاهای نواحی معتدله دو ترموکلاین یکی دائم ویکی فصلی تشکیل میشود. ترموکلاین دائمی Permanent thermocline  در مناطق گرمسیری (حاره ای) و مناطق نیمه گرمسیری و مناطق معتدله در اعماق 400 تا 600 متری تشکیل میشود. اما ترموکلاین فصلی Seasonal thermocline  منحصرا در مناطق معتدله و در فصل تابستان (بدلیل افزایش درجه حرارت در این فصل) تشکیل میشود که عمق آن در حدود 40 تا 60 متری میباشد که در فصل پاییز تا زمستان از بین میرود (چون دمای سطحی به دمای اعماق پایین نزدیک میشود).

ترموکلاین در دریای خزر همانند دریاهای واقع در مناطق معتدله شامل ترموکلاین دائمی و فصلی است (بخصوص در بخشهای میانی و جنوبی دریای خزر) اما ترموکلاین دائمی ان بسیار ضعیف ولی ترموکلاین فصلی اش بسیار قوی میباشد که یکبار در سال و آن هم در پاییز می شکند زیرا بادهای پاییزی باعث اختلاط آبها و همدمایی آنها میشوند.

در خلیج فارس بدلیل کمی عمق، لایه بندی حرارتی وجود ندارد و ترموکلاین تشکیل نمیشود.   

بسته به سرعت کاهش درجه حرارت، میزان مقاومت و پایداری ترموکلاین هم تغییر میکند بطوریکه هر چه اختلاف دما بیشتر باشد شیب دمایی بیشتر و ترموکلاین قویتر است.

وضعیت ترموکلاین در نواحی مختلف

در اینجا بهتر است به چند اصطلاح که در رابطه با ترموکلاین میباشد هم توجه کنیم:

- پیکنوکلاین Pycnocline : شیب تغییرات چگالی می یابد و از نظر شکل درست برعکس ترموکلاین است و در کنار هم موجب تحکیم و تشدید این سد میشوند.

- هالوکلاینHalocline : شیب تغییرات شوری میباشد که در سطح آب میزان شوری بعلت تبخیر آب زیاد است و بطرف عمق کم میشود و اگر این مورد خیلی سریع اتفاق بیفتد منحنی آن مثل ترموکلاین شده و با هم بر پیکنوکلاین اثر میگذارند.

پیکنوکلاین و هالوکلاین از نظر عمقی تقریبا بر هم منطبق هستند و هر دو دارای انواع فصلی و دائمی میباشند.

ایجاد و نابودی ترموکلاین در دریاچه ها باعث گردش آب و تبادلات گازی و غذایی است. تغییرات نیترات و فسفات در فصول و در اعماق مختلف (علت اعماق مختلف این استکه در قسمتهای سطحی تولید است و مواد مصرف میگردند) وجود دارد. معمولا میزان این عناصر در قسمتهای سطحی کمتر از عمق است اما در مدت زمان قبل از ترموکلاین و در زمان شکوفایی جلبکی Water bloom  این میزان در قسمتهای سطحی بیشتر از عمق است که البته بسرعت مصرف میگردد.

میزان نیترات، سیلیکات و فسفات برای هر کدام از موجودات متفاوت است مثلا میزان نیاز به سیلیکات در دیاتومه ها بسیار بالاست.

در قسمتهای شرقی آمریکای شمالی آپ ولینگ وجود دارد (کارولینای شمالی) که بدلیل وجود جریانهای آب و هوایی خاص در این ناحیه است. هر چند سال یکبار جریان آب و هوای گرم النینو این ناحیه را فرا میگیرد و باعث افزایش دمای آب اقیانوس، کاهش بارش و خشکسالی در برخی نقاط و بروز بارشهای سیل آسا در نقاط دیگر را سبب میگردد. بدلیل گرم شدن آب سطحی؛ پلانکتونها و ماهیها به قسمتهای عمقی دریا مهاجرت کرده و از دسترس پرندگان ماهیخوار و نهنگ های پلانکتونخوار خارج میگردند. در اینحالت تعداد زیادی از مرغان دریایی تلف میشوند و لاشه های نهنگ ها در سواحل یافت میشود.

* طبقه بندی حرارتی دریاها:

1-  دریاهای قطبی : درجه حرارت آب همیشه کمتر از 5 درجه سانتیگراد است

2- دریاهای نیمه قطبی: بجز در دوره های کوتاهی از سال، درجه حرارت آب کمتر از 10 درجه است.

3- دریاهای معتدله: بطور کلی درجه حرارت در این دریاها بین 8 تا 23 درجه است و بر دو نوعند:

الف) دریاهای معتدله گرم: 12 < T < 23  مثل خزر جنوبی

ب) دریاهای معتدله سرد: 8 < T < 18 مثل خزر شمال و میانی (بطور کلی دریای خزر جزء دریاهای معتدله سرد بشمار میرود)

4- دریاهای استوایی: درجه حرارت آب همیشه بیشتر از 23 درجه و غالبا 25 درجه است.

اختلاف درجه حرارت آبهای سطحی دریاها در گرمترین و سردترین زمان سال به قرار زیر است:

در مناطق قطبی: حدود 5/1 درجه ، در مناطق گرمسیری: 3-2 درجه ، در مناطق معتدله: 20-2 درجه. لازم به ذکر است که اثر فصل بر روی درجه حرارت دریاها در عمق 300 متری به بعد، به صفر میرسد.

در آبهای اقیانوسی (باز) تغییرات شبانه روزی درجه حرارت آب، در فصل زمستان 3 درجه و در فصل تابستان 5/1 درجه میباشد.

تغییرات درجه حرارت نسبت به شوری، تأثیر بیشتری بر تغییرات چگالی دارد.

وقتی زندگی 100دلیل برای گریه کردن به تو نشان می دهد،تو 1000 دلیل برای خندیدن به او نشان بده.(چارلی چاپلین)