Кіріспе
Пыкноклин – су қоймасындағы тығыздық градиенті ең күшті болатын қабат. Океан ағындары толқындардың күйреуі, температура және тұздылықтың айырмашылығы, жел, Кориолис күші және аспан денелерінің тартылысынан туындаған толқындар сияқты күштердің әсерінен пайда болады. Сонымен қатар, тығыздық градиенттерімен шақырылатын пыкноклиннің физикалық қасиеттері мұхиттағы ағындар мен тік профильдерге де әсер етеді. Бұл өзгерістер жылу, тұз және қоректік заттардың мұхит арқылы тасымалдануымен байланысты болуы мүмкін, ал пыкноклиннің таралуы (диффузиясы) беттік судың жоғары көтерілуін (апвеллинг) бақылайды. Аралас қабаттың астындағы тұрақты тығыздық градиенті (немесе пыкноклин) жоғарғы және төменгі суды бөліп, тік тасымалды шектеуге мүмкіндік береді. Бұл бөліну мұхитқа және теңізде тіршілік ететін организмдерге маңызды биологиялық әсер етеді. Дегенмен, пыкноклин арқылы тік араласу мұхиттарда кең таралған құбылыс болып табылады және серпілістің (shear) тудырған турбуленттілік арқылы жүзеге асады. Мұндай араласу қоректік заттардың тасымалдануында маңызды рөл атқарады.
A pycnocline is the cline or layer where the density gradient is greatest within a body of water. An ocean current is generated by the forces such as breaking waves, temperature and salinity differences, wind, Coriolis effect, and tides caused by the gravitational pull of celestial bodies. In addition, the physical properties in a pycnocline driven by density gradients also affect the flows and vertical profiles in the ocean. These changes can be connected to the transport of heat, salt, and nutrients through the ocean, and the pycnocline diffusion controls upwelling. Below the mixed layer, a stable density gradient (or pycnocline) separates the upper and lower water, hindering vertical transport. This separation has important biological effects on the ocean and the marine living organisms. However, vertical mixing across a pycnocline is a regular phenomenon in oceans, and occurs through shear produced turbulence. Such mixing plays a key role in the transport of nutrients.
Физикалық қызмет
Жел мен толқындардың тудырған қарбалас араласуы жылуды беткейден төмен қарай жеткізеді. Төменгі және орта ендіктерде бұл судың біркелкі температуралы аралас қабатын құрайды, оның тереңдігі бірнеше метрден бірнеше жүз метрге дейін болуы мүмкін. Бұл аралас қабаттан төмен, ашық мұхиттың 200–300 м тереңдігінде температура шамамен 1000 м-ге дейін күрт төмендеуі басталады. Температура градиенті ең тік болатын су қабаты тұрақты термоклин деп аталады. Бұл қабаттағы температура айырмашылығы ендігіне байланысты 20°C-қа дейін жете алады. Тұрақты термоклин жылы, азат тығыздықтың беттік сулары мен астыңғы суық, тығыз сулар арасындағы су тығыздығының өзгеруімен сәйкес келеді. Тығыздықтың күрт өзгеретін аймағы пикноклин деп аталады және ол тік су айналымына кедергі жасайды; осылайша ол теңіздердің биологиясында маңызды рөл атқаратын кейбір химиялық элементтердің тік таралуына да әсер етеді. Температура мен тығыздықтың күрт өзгеруі жануарлардың тік қозғалысын шектеуге де мүмкін.
Маусымдық
Жоғарыда түсіндірілген пикноклиннің жалпы құрылымы сақталып тұрса да, пикноклиндер маусымға қарай өзгеріп отыруы мүмкін. Қыс айларында теңіз бетінің температурасы төмендейді, толқындар күшейеді, бұл аралас қабаттың тереңдігін кейбір жағдайларда негізгі термоклине/пикноклинге дейін ұлғайтады. Жазда температураның жоғарылауы, теңіз және құрлық мұздарының еруі, күн сәулесінің артуы мұхиттың беткі қабатының температурасын көтереді. Бұл қабат бұрын қалыптасқан қысқы үлкен аралас қабаттың үстінде орналасып, негізгі пикноклиннің үстінде маусымдық пикноклин құрайды, ал қысқы аралас қабат – пикностад деп аталатын төменгі тығыздық градиентіне айналады. Маусымдар қайтадан өзгергенде, беткі қабаттан жылудың жоғалуы және желдің үздіксіз араласуы келесі жазға дейін маусымдық пикноклиннің ыдырауына себеп болады.
Микробтық цикл
Микробтық цикл – теңіздік микробтық азық тізбегіндегі трофикалық жол. "Микробтық цикл" терминін Азам және авторлар тобы (1983) теңіз экожүйесіндегі микроорганизмдердің көміртегі және қоректік заттар айналымындағы рөлін сипаттау үшін ұсынған. Бұл циклде еріген органикалық көміртек (DOC) бактериялық биомассаға қосылу арқылы жоғары трофикалық деңгейлерге қайтарылады және фитопланктон, зоопланктон, нектоннан құралған классикалық азық тізбегімен байланысады. Фитопланктон гүлденуінің соңында, балдырлар қартаю сатысына өткен кезде фитодетрит жинақталып, еріген метаболиттердің шығарылуы артады. Дәл осы кезде бактериялар осы энергия көздерін пайдаланып көбейіп, фитопланктон гүлденуінен кейін болатын күрт өсімге (немесе гүлденуге) себеп болады. Фитопланктон мен бактериялар арасындағы осы қатынас бактериопланктонның тік таралуына да әсер етеді. Бактериялардың ең көп саны пикноклинде кездеседі, онда үстіңгі эуфотикалық аймақтан төмен түскен фитодетрит жинақталады. Онда бактериялардың ыдырату қызметі тұрақты сулардағы оттегінің ең төменгі қабаттарының қалыптасуына ықпал етеді.
Диелдің тік көшірілуі
Планктонның ерекше мінез-құлық белгілерінің бірі – 24 сағаттық циклмен жүзеге асырылатын тік көші-қон. Бұл көбінесе тәуліктік немесе күндізгі тік көші-қон деп аталады. 24 сағат ішінде жүрілетін тік қашықтық әртүрлі, әдетте ірі және жақсы жүзуге жарамды түрлерде көп болады. Бірақ тіпті кішкентай копеподтар да 24 сағат ішінде екі рет бірнеше жүз метрге көшіп-қонып жүре алады, ал еуфаузидтер мен пелагикалық шаян тәрізді күшті жүзушілер 800 метрден астам қашықтыққа жүзе алады. Көші-қонның тереңдік диапазоны термоклиннің немесе пикноклиннің болуымен шектелуі мүмкін. Дегенмен, тәуліктік тік көші-қонға қабілетті фитопланктон мен зоопланктон көбінесе пикноклинде шоғырланады. Сонымен қатар, термоклин немесе пикноклин арқылы жүзуге қабілетті теңіз организмдері көші-қон кезінде температура мен тығыздықтың күрт өзгеруіне, сондай-ақ айтарлықтай қысым өзгерісіне тап болуы мүмкін.
Тұрақтылық
Пикноклиндер олардың Ричардсон саны 0,25-тен төмен түскенде тұрақсыз болады. Ричардсон саны – потенциалдық және кинетикалық энергия арақатынасын көрсететін өлшемсіз шама. Бұл арақатынас 0,25-тен төмен түседі, егер серпіліс жылдамдығы қабаттанудан басып кетсе. Бұл Келвин-Гельмгольц тұрақсыздығын тудырады, оның нәтижесінде турбуленттілік пайда болады, ал ол араласуға алып келеді. Пикноклиннің тереңдігі немесе қасиеттерінің өзгеруін кейбір компьютерлік модельдер арқылы модельдеуге болады. Бұл модельдер үшін қарапайым тәсіл – мұхиттың жалпы айналымы моделіне (OCGM) негізделген Экманның сорғылау моделін қарастыру.
Клиндердің түрлері
Термоклин – су температурасының айырмашылығына негізделген градиент. Химоклин – су химиясының айырмашылығына негізделген градиент. Галоклин – судың тұздылығының айырмашылығына негізделген градиент. Лютоклин – судың мөлдірлігінің айырмашылығына негізделген градиент.