Температура, свет, магнетизм, звук

Температура

Относится к числу наиболее универсальных экологических факторов, т.к. в отличие от многих элементов среды является неустранимым фактором. Температура влияет на многие процессы в гидросфере. В водной среде она играет роль условного сигнала, воздействует на структуру живого, влияет на уровень метаболизма, условия дыхания, изменяет активность ферментов, скорость роста, темп воспроизводства популяций и др.

По отношению к температуре организмы бывают:

эвритермные, обитающие в широком температурном диапазоне;

стенотермные, существующие в узком температурном диапазоне. Они могут быть теплолюбивыми, или термофuльнымu и холодолюбивыми, или крuофuльнымu.

В природных водах температура колеблется от - 7,75°С (некоторые сильно минерализованные озера) до 96,3°С (горячие ключи). В Мировом океане диапазон встречаемых температур не превышает 38°С: от - 2 до 36°С.

Термический режим отдельных водоемов определяется их географическим положением, глубиной, особенностями циркуляции водных масс и многими другими факторами. Поступление тепла в водоем зависит главным образом от проникновения солнечной радиации и контакта с более нагретой атмосферой. Известную роль играет также тепло осадков, берегов и то, которое образуется во время перехода воды из жидкого состояния в твердое. Охлаждение воды происходит в результате испарения, лучеиспускания, контакта с менее нагретыми слоями атмосферы и берегами, за счет поступления холодных осадков и поглощения тепла во время таяния льда.

Как правило, с продвижением из низких широт в высокие водоемы становятся более холодными и менее термостабильными, в самых высоких широтах колебания температуры воды снова уменьшаются. В пределах одного водоема заметные изменения температуры прослеживаются на поверхности, с погружением в глубину температурные колебания выражены не столь сильно.

Летом поверхностный слой воды более теплый, чем глубинный, зимой - наоборот. Переход от более к менее нагретым слоям часто происходит не постепенно, а скачкообразно, и между ними образуется слой так называемого температурного скачка, или термоклuн (рисунок 1).

Рисунок 1 - Термоклин

Обычно слой температурного скачка располагается в морях на глубинах 15-100 м.

Различие в температуре слоев воды называется температурной дихотомие, а расслоение воды на теплые и холодные - температурной стратuфuкацuей. Различают прямую стратuфuкацuю, когда более легкие теплые слои остаются на поверхности, располагаясь над тяжелыми холодными (летом), и обратную, когда в придонном слое более теплая вода (зимой), так как непосредственно подо льдом температура поверхностных вод меньше 4°С, и они в силу физико-химических свойств воды становятся более легкими. В большинстве озер летом и зимой наблюдается резко выраженная температурная дихотомия, в результате которой образуется стратификация и нарушается вертикальная циркуляция воды. Такой период застоя называется стагнацией.

Весной холодная поверхностная вода нагревается до 4°С, становится более плотной и погружается вглубь, снизу поднимается более теплая вода. При интенсивной вертикальной циркуляции водных масс происходит выравнивание температурных градиентов, называемое гомотермией, когда температура во всей массе воды становится 4°С (рисунок 2). Дальнейшее повышение температуры поверхностных вод приводит к тому, что они становятся менее плотными, остаются на поверхности, прогреваются все больше, и наблюдается температурная дихотомия.

Рисунок 2 - Стратификация и перемешивание воды в озере

Наступает летняя стагнация. Осенью поверхностные воды постепенно охлаждаются до 4°С, становятся более плотными и начинают опускаться вглубь. Процесс перемешивания приводит к осенней гомотермии. Далее поверхностные воды охлаждаются ниже 4°С, становятся менее плотными и остаются на поверхности. Осеняя циркуляция заканчивается, в водоеме вновь наблюдается температурная дихотомия и наступает зимняя стагнация. В периоды стагнаций четко выделяются три слоя: верхний (эпилимнион) с наиболее резкими сезонными колебаниями температуры воды, средний (металимнион или термоклин), в котором происходит резкий скачок температур, и придонный (гиполимнион), в котором температура в течение года изменяется слабо. В периоды стагнаций в толще воды образуется дефицит кислорода - летом в придонной части, а зимой и в верхней, вследствие чего в зимний период нередко происходят заморы рыбы.

По термическим особенностям различают озера:

1) Холодные мономикстные - с полной циркуляцией летом (полярные и субполярные озера).
2) Димикстные - с полной циркуляцией осенью и весной (озера умеренных широт).
3) Теплые мономикстные с полной циркуляцией зимой (субтропические озера).
4) Олигомикстные - с редкими полными циркуляциями, не закономерно следующих друг за другом через разные промежутки времени (часть тропических озер).
5) Теплые полимикстные - с частыми полными циркуляциями (часть тропических озер).
6) Холодные полимикстные - с почти постоянной полной циркуляцией (тропические высокогорные озера).

В реках, в связи с высокой перемешиваемостью, температура меняется довольно быстро, и ее распределение сходно как по вертикали, так и поперек русла.