얇은 층(해양학)

Thin layers (oceanography)
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남캘리포니아 앞바다에 있는 적조, 플랑크톤 조류 꽃의 눈에 보이는 층
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관련 토픽

얇은 층은 수 센티미터에서 수 미터까지의 두께로 수직으로 압축되고 수평으로 넓으며 때로는 킬로미터까지 확장되는 연안 및 연안 해역의 식물성 플랑크톤과 동물성 플랑크톤의 집중된 집합체이다.일반적으로 얇은 층은 1) 수평 및 시간적으로 지속되어야 하며 2) 수직 두께의 임계 임계값을 초과해서는 안 되며 3) 최대 농도의 임계 임계값을 초과해서는 안 된다.얇은 층의 임계 임계값에 대한 정확한 값은 플랑크톤, 계장 및 환경 조건이 [1]매우 다양하기 때문에 오랫동안 논의되어 왔다.얇은 층은 그물이나 병과 같은 전통적인 샘플링 기법으로는 측정하기 어려운 생물학적, 화학적, 광학 및 음향적 특징을 가지고 있습니다.그러나 기술과 기구의 큰 진보로 인해 지난 20년 동안 얇은 층에 대한 연구가 급증했다.식물성 플랑크톤은 LIDAR와 같은 형광을 검출할 수 있는 광학 기기로 측정되며, 동물성 플랑크톤은 [2]ABS와 같은 음향 후방 산란을 검출할 수 있는 음향 기기로 측정된다.이러한 플랑크톤의 비상한 농도는 해양 광학 및 음향뿐만 아니라 해양 생태학의 많은 측면(예를 들어 식물 플랑크톤 성장 역학, 동물 플랑크톤 방목, 행동, 환경 효과, 유해 조류 꽃)에 중요한 영향을 미친다.동물성 플랑크톤 얇은 층은 식물성 플랑크톤 층의 약간 아래에서 종종 발견되는데, 왜냐하면 많은 층이 그것을 먹고 살기 때문이다.얇은 층은 강어귀, 해안 선반, 피오르드, 만, 외양 등 다양한 해양 환경에서 발생하며, 종종 피크노크라인과 같은 물기둥의 어떤 형태의 수직 구조나 흐름 [3]감소 구역과 관련이 있습니다.

기준

고집

다른 작은 크기의 플랑크톤들이 몇 분 [1]동안 존재하는 동안 얇은 층은 몇 시간에서 몇 주까지 지속됩니다.연안 전선, 에지, 융기 지역뿐만 아니라 영양소의 존재는 얇은 층의 지속성을 크게 증가시킨다.플랑크톤 집합이 얇은 층으로 간주되는 주요 기준 중 하나는 물기둥의 특정 깊이에서 증가한 농도가 후속 측정 프로필에 나타나야 한다는 것이다.그러나 얇은 레이어는 동적이고 수평으로 확장되므로 한 위치에서 [4]여러 측정을 사용하여 지속성을 정의할 수 없습니다.더 최근 그리고 점점 더 긴 적조 개화에 책임이 있는 카레니아 브레비스 조류에 대한 연구는 세포 유전자 발현 패턴이 매우 다양하다는 것을 보여주는데, 이것은 이 특정 종의 플랑크톤이 변화하는 조건에 잘 적응하기 때문에 더 탄력적이라는 것을 의미합니다.연구들은 또한 적조 번영이 같은 영양소를 얻기 위해 경쟁하거나 조류 [5]세포에 악영향을 미칠 수 있는 바이러스나 박테리아와 같은 다른 미생물과의 상호작용에 의해 종종 중단된다는 것을 보여준다.

두께

일부 연구는 얇은 층의 수직 두께에 대한 최대 임계 임계값을 3미터로 간주했지만, 보다 최근의 데이터에 따르면 이 기준은 [1][2][4][6]5미터까지 완화될 수 있다.얇은 층의 수평 익스텐트는 수십 킬로미터에 이를 수 있으며, 수평 대 수직 가로 세로 비율은 보통 최소 1000:[1]1입니다.

강렬함

얇은 층의 강도는 배경과 물기둥에 대한 층 내 플랑크톤의 최대 농도를 의미한다.얇은 층의 농도는 배경의[1] 3배에서 100배, [7]물기둥의 총 바이오매스의 75%에 이를 수 있습니다.

형성

부력

북극해에서 발견되는 식물성 플랑크톤 층.

비운동성 식물성 플랑크톤의 얇은 층은 염도(할로크라인), 온도(온도), 밀도(피크노크라인)의 강한 수직 구배 경계에 모이는 경향이 있으며,[7] 이들은 정비례하기 때문에 종종 일치한다.이러한 특정 얇은 층은 피크노클린에서 중성 부력에 도달하는 비운동성 식물성 플랑크톤을 침하시키고 이러한 깊이에서 수직 난류 산포를 억제함으로써 형성된다.다른 연구에 따르면 영양소(영양선)의 기울기도 얇은 층 [8]형성에 기여하는 것으로 나타났습니다.

수직 이행

많은 동물성 플랑크톤은 보통 하루 중 시간을 기준으로 물기둥의 깊이를 조절하는 DVM(diel vertical migration) 패턴을 보인다.식물성 플랑크톤은 광합성과 단백질 생성을 위해 햇빛을 필요로 하지만 주로 빛에 끌리지는 않는다.이것은 해 뜨기 전에 수면 근처로 한 번, 해가 지기 전에 더 깊은 바다로 한 번 이동함으로써 명백합니다.이들의 집단 이동으로 인해 집적이 얇은 층을 형성할 수 있습니다.이러한 규칙적인 움직임은 정상적인 영양소 농도의 내부 시계에 의해 지배되는 것으로 생각되지만, 영양소 농도가 [9]정상보다 높거나 낮을 때 불규칙적으로 이동하는 것으로 관찰되었다.

속도전단에 의해 바다 속 플랑크톤 패치가 수평으로 분산

주화성

운동성 플랑크톤은 더 높은 영양소 농도 및/또는 빛의 강도를 감지하고 헤엄칠 수 있는 것으로 관찰되었습니다.이 메커니즘은 화학작용이라고 불리며 영양소가 풍부한 깊은 곳에서 얇은 층을 형성하는 데 부분적으로 책임이 있다.다이노플라겔라테스 특유의 또 다른 메커니즘은 헬리컬 klinotaxis라고 불리는데, 여기서 알조세포는 양성과 음성의 화학 감각 신호에 반응하는 능력이 그들의 운동에 중요하다.만약 다이노플라겔라테가 양성과 음성의 화학축성을 모두 가질 수 없다면,[10] 그들은 각각 회전 운동과 번역 운동을 일으키는 가로 편모의 특성 때문에 성공적으로 항법할 수 없을 것이다.

에디, 필라멘트 및 전면

해양에서의 급격한 유속 변화로 인한 수영 플랑크톤의 회전 포획.

얇은 층의 또 다른 분명한 원인은 플랑크톤 농도가 높은 물이 [1]낮은 물로 수평으로 이동하기 때문이다.이 경우 영양소가 풍부한 경사면의 상향 침입이 녹조 발생 및 일부 얇은 [11]층의 원인일 수 있다.그러나 에디, 필라멘트 및 프런트 등 보다 복잡한 유체 메커니즘의 경계에서 얇은 층이 형성되는 것이 관찰되었습니다.이러한 얇은 층은 혼합 [4]층의 바닥에서 최대 전단 및 성층화 영역인 전이 층에 위치했습니다.

전단 변형

얇은 층의 형성에 기여하는 유체 메커니즘은 유체가 수평으로 기울어져 분산되는 전단 속도 프로파일에 의한 유체 변형입니다.플랑크톤 패치가 전단되는 유체에 위치할 경우 패치가 속도전단에 의해 변형됨으로써 얇은 층이 형성될 수 있다.변형에 의한 플랑크톤 분포의 4단계는 1) 기울기, 2) 전단 박막화, 3) 붕괴, 4) 전단 분산(분산)[12]이다.

자이로틱 트랩

흐름 속도의 급격한 변화는 또한 일부 운동성 플랑크톤이 방향을 잡거나 수직으로 헤엄치는 것을 막을 수 있다.이 유체 메커니즘은 자이로타틱 [13]트랩이라고 불립니다.

「 」를 참조해 주세요.

크리티컬 스케일 및 씬 레이어

식물성 플랑크톤

주플랑크톤

적조

카레니아 브레비스

녹조

쌍편모충류

할로클라인

열전계

파이크노클린

주화성

레퍼런스

  1. ^ a b c d e f Durham, William M.; Stocker, Roman (2012-01-15). "Thin Phytoplankton Layers: Characteristics, Mechanisms, and Consequences". Annual Review of Marine Science. 4 (1): 177–207. Bibcode:2012ARMS....4..177D. doi:10.1146/annurev-marine-120710-100957. ISSN 1941-1405. PMID 22457973.
  2. ^ a b Benoit-Bird, Kelly J.; Shroyer, Emily L.; McManus, Margaret A. (2013-08-02). "A critical scale in plankton aggregations across coastal ecosystems". Geophysical Research Letters. 40 (15): 3968–3974. Bibcode:2013GeoRL..40.3968B. doi:10.1002/grl.50747. ISSN 0094-8276.
  3. ^ 맥매너스, M.A., 셰리턴, O.M., 드레이크, P.J., 홀리데이, D.V., 스토라치, C.D., 도나헤이, P.L. 등(2005).연안 해양의 얇은 동물성 플랑크톤 층의 구조와 운송에 대한 물리적 과정의 영향.해양생태진보 시리즈, 301, 199-215.
  4. ^ a b c Johnston, T.M. Shaun; Cheriton, Olivia M.; Pennington, J. Timothy; Chavez, Francisco P. (February 2009). "Thin phytoplankton layer formation at eddies, filaments, and fronts in a coastal upwelling zone". Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 56 (3–5): 246–259. Bibcode:2009DSRII..56..246J. doi:10.1016/j.dsr2.2008.08.006. ISSN 0967-0645.
  5. ^ Van Dolah, Frances M.; Lidie, Kristy B.; Monroe, Emily A.; Bhattacharya, Debashish; Campbell, Lisa; Doucette, Gregory J.; Kamykowski, Daniel (March 2009). "The Florida red tide dinoflagellate Karenia brevis: New insights into cellular and molecular processes underlying bloom dynamics". Harmful Algae. 8 (4): 562–572. doi:10.1016/j.hal.2008.11.004. ISSN 1568-9883.
  6. ^ Greer, Adam T.; Cowen, Robert K.; Guigand, Cedric M.; McManus, Margaret A.; Sevadjian, Jeff C.; Timmerman, Amanda H.V. (2013-06-04). "Relationships between phytoplankton thin layers and the fine-scale vertical distributions of two trophic levels of zooplankton". Journal of Plankton Research. 35 (5): 939–956. doi:10.1093/plankt/fbt056. ISSN 1464-3774.
  7. ^ a b McManus, M. A.; Woodson, C. B. (2012-02-22). "Plankton distribution and ocean dispersal". Journal of Experimental Biology. 215 (6): 1008–1016. doi:10.1242/jeb.059014. ISSN 0022-0949. PMID 22357594.
  8. ^ Churnside, James H.; Marchbanks, Richard D. (2015-06-22). "Subsurface plankton layers in the Arctic Ocean". Geophysical Research Letters. 42 (12): 4896–4902. Bibcode:2015GeoRL..42.4896C. doi:10.1002/2015gl064503. ISSN 0094-8276.
  9. ^ Yamazaki, Atsuko K.; Kamykowski, Daniel (September 2000). "A dinoflagellate adaptive behavior model: response to internal biochemical cues". Ecological Modelling. 134 (1): 59–72. doi:10.1016/s0304-3800(00)00336-7. ISSN 0304-3800.
  10. ^ FENCHEL, T (December 2001). "How Dinoflagellates Swim". Protist. 152 (4): 329–338. doi:10.1078/1434-4610-00071. ISSN 1434-4610. PMID 11822661.
  11. ^ Walsh, John J. (2003). "Phytoplankton response to intrusions of slope water on the West Florida Shelf: Models and observations". Journal of Geophysical Research. 108 (C6): 3190. Bibcode:2003JGRC..108.3190W. doi:10.1029/2002jc001406. ISSN 0148-0227.
  12. ^ Birch, Daniel A.; Young, William R.; Franks, Peter J.S. (March 2008). "Thin layers of plankton: Formation by shear and death by diffusion". Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 55 (3): 277–295. Bibcode:2008DSRI...55..277B. doi:10.1016/j.dsr.2007.11.009. ISSN 0967-0637.
  13. ^ Guasto, Jeffrey S.; Rusconi, Roberto; Stocker, Roman (2012-01-21). "Fluid Mechanics of Planktonic Microorganisms". Annual Review of Fluid Mechanics. 44 (1): 373–400. Bibcode:2012AnRFM..44..373G. doi:10.1146/annurev-fluid-120710-101156. ISSN 0066-4189.