Многомасштабная изменчивость мезопланктонных полей океана

• Автор: Пионтковский, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 03.00.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Севастополь
• Количество страниц: 326 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .

РАЗДЕЛ 1. ПРОСТРАНСТВЕННОВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПЛАНКТОННЫХ ПОЛЕЙ КРАТКАЯ

ИСТОРИЯ ПРОБЛЕМЫ

РАЗДЕЛ 2. МЕТОДЫ СБОРА, ОБРАБОТКИ И АНАЛИЗА

2.1. Планктонные сети и насосы

2.2. Буксируемые и зондирующие приборы

2.3. Исследованные акватории

2.4. Статистическая обработка данных и модели пространственной структуры поля

РАЗДЕЛ 3. ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ

ИЗМЕНЧИВОСТИ ТРЕНДЫ.

3.1. Тропическая зона Индийского океана.
3.2. Тропическая зона Атлантического океана.
3.3. Континентальные моря.
РАЗДЕЛ 4. ИЗМЕНЧИВОСТЬ МАСШТАБА ТЫСЯЧ И
СОТЕН КИЛОМЕТРОВ.
4.1. Тропическая зона океана.
4.2. Континентальные моря
РАЗДЕЛ 5. ИЗМЕНЧИВОСТЬ МАСШТАБА ДЕСЯТКОВ
КИЛОМЕТРОВ.
5.1 Тропическая зона океана
5.2. Континентальные моря
РАЗДЕЛ 6. ИЗМЕНЧИВОСТЬ МАСШТАБА ДЕСЯТКОВ
СОТЕН МЕТРОВ.
РАЗДЕЛ 7. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ СУЩЕСТВОВАНИЯ
РАЗНОМАСШТАБНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ
РАЗДЕЛ 8. ОБЩИЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗНОМАСШТАБНОЙ
ИЗМЕНЧИВОСТИ ЗООПЛАНКТОННЫХ ПОЛЕЙ
8.1. Частота встречаемости разномасштабных неоднородностей.
8.2. Обобщенная диаграмма изменчивости
8.3. Количественные соотношения пространственновременной изменчивости
РАЗДЕЛ 9. ПРОСТРАНСТВЕННОВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
ПЛАНКТОННЫХ ПОЛЕЙ
РАЗДЕЛ . ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОСТРАНСТВЕННОВРЕМЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ПЛАНКТОННЫХ ПОЛЕЙ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


На масштабах десятков километров существенную роль в формировании неоднородностей распределения организмов, в первую очередь представителей высших трофических уровней, играют трофоэтологические взаимодействия, так как масштабы индивидуальной двигательной активности особей например, рыб сопоставимы с рассматриваемыми масштабами пространства. Для масштабов сотен метров и менее известны скопления планктона, образующиеся вследствие отологических взаимодействий особей в случае действия активных механизмов пятнообразования, или гидрофизических процессов соответствующего масштаба типа лангмюровской циркуляции в случае доминирования пассивных механизмов пятнообразования. В предельно малой шкале масштабов сантиметры и менее, где число Ричардсона меньше единицы, характеристикой динамики гидрофизических процессов служит число Рейнольдса V г V, где Ь характерный масштаб. V скорость потока, V кинематическая вязкость. Таким образом, число Рейнольдса характеризует соотношение сил инерции и вязкости в потоке. В экологии числа Рейнольдса важны при оценках двигательных способностей организмов планктона 5. Для организмов зоопланктона сопоставимость масштабов индивидуальной двигательной активности и рассматриваемого пространства, вероятно, имеет место например, у копспод, начиная с десятков сотен метров. Это следует из сопоставимости скоростей движений и характера временной структуры двигательной активности тропических копепод4, 7, 5. Концептуальная модель Л. Хаури отмечает начало широкого внедрения идеи многомасштабных структур в оценке распределения планктона. Этому способствовала автоматизация методов прямых полевых измерений концентрации фито и зоопланктона 0, 7, а также методов косвенной оценки концентрации планктона по интенсивности его биолюминесценции и рассеяния звука на определенных частотах 5. Полученные с помощью новых приборных комплексов данные убедительно показывали, что общим свойством гидрофизических и биологических полей океана является вероятностная природа их пространственновременной изменчивости. Анализ литературы по проблеме пространственного распределения мезопланктона с учетом неоднородности этого распределения приводит к выводу о том, что число работ, выполненных на основе адекватного статистического подхода к обсуждаемым оценкам распределения, составляет около от их общего количества. Как правило, в большинстве исследований, где рассматривается распределение планктона, используются одномерные или двухмерные сечения поля. В первом случае обсуждение данных концентрируется на особенностях распределения планктона на одном или нескольких разрезах, где выполнена последовательность измерений станций, например. На основе этих карт авторы описывают те или иные особенности распределения изучаемого параметра. Число подобных работ огромно и имеет тот общий недостаток, что картина пространственного распределения одномерная или двухмерная при таком подходе складывается из совокупности единичных измерений в каждой последующей точке. Статистическая обеспеченность такой картины распределения равна нулю. В то же время, при достаточно большом массиве измерений имеется возможность выявить общие и в этом смысле статистически обеспеченные свойства поля по результатам его одномерного или двухмерного сечения как единого целого. Т. Платт и К. Денман 0, 6,7 одними из первых получили оценки пространственной неоднородности в распределении концентрации хлорофилла методами спектрального анализа массива измерений. На километровых разрезах в прибрежной зоне Американского континента они выполнили высокочастотные измерения в поверхностном слое и описали общие тенденции распределения дисперсии концентрации хлорофилла по спектру пространственных частот его колебаний. Главный вывод исследований состоял в том, что на различных пространственных масштабах действуют, сменяя друг друга, два различных механизма генерации пространственной неоднородности в распределении фитопланктона. На пространственных масштабах менее 5 км фитопланктон ведет себя как пассивная примесь, распределение которой полностью определяется гидрофизической динамикой вод. На пространственных масштабах более 5 км явление роста фитопланктона существенно модифицирует структуру его пространственного распределения по сравнению со структурой гидрофизических полей.