Как образуется термоклин

Вода имеет наибольшую плотность при температуре 4 градуса. Поэтому зимой самая холодная, около нуля градусов, вода находится у поверхности (подо льдом), а более тяжелая теплая (около +4 С) - в придонном горизонте. Такое состояние называется обратной стратификацией (strata - слой).

Весной, по распалении льда, поверхностный слой начинает прогреваться. Плотность его возрастает, он становится тяжелее и опускается вниз, а ему на смену поднимается более легкая вода из нижележащих слоев. В результате вода разных горизонтов перемешивается, и температура у поверхности и у дна выравнивается - наступает состояние, которое называют гомотермией.

В водоемах, где происходит интенсивное перемешивание воды по всей толще, например, в реках, благодаря течению, или в озерах и водохранилищах в результате сильного ветрового волнения, гомотермия так и сохраняется до самой осени, и никакого термоклина в них не возникает.

В водоемах, где перемешивание захватывает не всю толщу воды, а только поверхностные слои, гомотермия сменяется другим режимом, который называется прямой стратификацией. Именно в этом случае и может возникать термоклин.

Когда с ростом среднесуточных температур поверхностный слой воды нагревается выше 4 градусов, получается, что самая нагретая вода оказывается и самой легкой. Она занимает положение у поверхности. Чем холоднее вода, тем выше ее плотность и, соответственно, тем глубже она располагается.
Однако в приповерхностных горизонтах постоянно идет некоторое перемешивание воды. Оно происходит за счет ветрового волнения и за счет того, что, остывая в ночное время, поверхностный спой опускается, а ему на смену поднимается нижележащий стой. В результате этих процессов температура в пределах некоторого приповерхностного слоя воды выравнивается.
Получается, что в водоеме возникают два слоя воды: верхний (эпилимнион), в котором вода прогрета и имеет по всей его толщине примерно одинаковую температуру, и нижний (гиполимнион ), который не затронут перемешиванием, и вода в котором остается холодной. На границе между этими слоями температура воды резко падает - здесь возникает зона температурной скачка. Именно эта зона, то есть пограничный слой воды, отделяющий теплый верхний стой от холодного нижнего, и есть термоклин (металимнион).

В водоемах средней полосы термоклин возникает, как правило, в начале июня. Глубина его «залегания» сначала небольшая. Например, в озере Глубоком под Москвой она составляет 1,5-2 метра, в Плещеевом озере - 2-4 метра. Помере прогревания в течение лета зона термоклина опускается. Так, в Глубоком к сентябрю она погружается на глубину 7-8 метров, в Плещсевом озере - на 10-12 метров. В Онежском озере к концу лета верхняя граница тсрмоклина может проходить на глубине 30 - 50 метров.

Толщина самого термоклина составляет в среднем 3-4 метра. Перепад температур на верхней и нижней его границах может доходить до 10 градусов. В среднем, скорость падения температуры в пределах термоклина составляет около 1 градуса на каждый метр глубины. Для наглядности здесь приводится схема (см. рисунок), показывающая распределение температур в толще Плещеева озера.

Наличие значительных глубин вовсе не означает, что в водоеме обязательно будет существовать термоклин. Например, в Рыбинском водохранилище он возникает только в восточной части Главного плеса на глубине 2-4 метра на короткий период в начале лета. Сильное ветровое перемешивание воды на этом водоеме приводит к тому, что стратификация разрушается и термоклин исчезает. В глубоких частях водохранилища, над руслами Волги, Шексны и Мологи температурный скачок вообще не выражен. Примерно такая же картина наблюдается и в большей части Иваньковского водохранилища.

Параметры и само существование тсрмоклина сильно зависит от погодных условий, и заранее никогда нельзя сказать на какой глубине находится термоклин в данном водоеме, какой он «толщины», и насколько сильно в пределах термоклина падает температура.

Термоклин и кислород

Благодаря ветровому перемешиванию, благоприятным световым условиям, обеспечивающим продуцирование кислорода за счет фотосинтеза, вода верхнего слоя (эпилимниона), как правило, богата кислородом.

В термоклине меньше света, и фотосинтез малоэффективен. В пределах термоклина с падением температуры возрастает вязкость воды. Поэтому всевозможные органические частички (отмершие планктонные организмы, продукты жизнедеятельности рыб и других животных) в термоклине задерживаются. На их разложение тратится кислород, которого здесь и так не много.

Как правило, еще хуже кислордные условия в нижнем слое (гиполимнионе). Фотосинтез здесь практически невозможен и гиполимнион полностью отсечен термоклином от источника кислорода - эпилимниона.
Кроме того, недоразложившийся «дождь трупов», пройдя сквозь термоклин, оседает на дно и образует иногда очень мощный слой богатого органикой ила, гниение которого опять же сопровождается поглощением кислорода.

Более или менее благоприятные для жизни рыб кислородные условия могут существовать в термоклине и гиполнмнионе только в глубоких озерах альпийского типа с чистой холодной водой, бедной органикой. Во всех остальных случаях эти зоны оказываются малопригодными для жизни большинства видов рыб.

Термоклин и рыбы

Возникновение термоклина создает для рыб множество неудобств. Опускаясь на глубину и проходя сквозь термоклин, рыба должна выдержать перепад температур иногда в 10 градусов, для них - это тяжелая процедура.

Но главное препятствие для обживания термоклина, не говоря уже об гиполнмнионе, - это недостаток
кислорода. Поэтому для многих видов термоклин становится почти непроходимой границей, как бы «жидким дном». В первую очередь, это касается судака, который довольно чувствителен к содержанию кислорода в воде.

Термоклин в течение сезона опускаеться во все более глубокие горизонты водоема. Поскольку поверхность термоклина только грубо соответствует форме ложа водоема, отдельные элементы рельефа дна, например подводные плато, могут в результате опускания границы энилимннона оказаться над термоклином.
На таких участках возникают достаточно специфические условия для хищников. Кислорода хватает, оптимальное, благодаря большой глубине, сумеречное освещение, сюда собирается различная кормовая рыба. В такой ситуации термоклин играет на руку рыболову, выполняя роль «концентратора» рыбы.

Различные виды рыб по-разному реагируют на изменения температуры окружающей среды, а тем более на содержание кислорода.

Окунь, – пожалуй, самая неприхотливая рыба. Окунь живуч и неприхотлив к температуре воды и содержанию кислорода. Крупные горбачи и зимой и летом предпочитают глубину, придонные слои ниже термоклина.

Язь пересекает границу термоклина свободно .

Красноперка – к теплой воде относится благосклонно. В реке стоит выше термоклина, вблизи него. К кислородному голоданию чувствительна, но устойчивее чем плотва.

Густера термоклин пересекает редко. Обычно стая стоит ниже термоклина, непосредственно под ним.

Лещ недостаток кислорода не переносит, теплую воду недолюбливает

Карась любит теплую воду, термоклина избегает и стоит либо выше, либо ниже его, перемещаясь по водоему в течение дня постепенно.

Сазан теплолюбив, но очень осторожен, так что найти его вероятней всего ниже термоклина. Кислородное голодание он переносит легко. Совершает миграции по водоему в течение дня.

Щуки способны существовать ниже термоклина, но активно охотиться они там не могут. Щука теплую воду переносит тяжело, а вот кислородное голодание стойко. В жару стоит в зарослях, практически не питается. В жару, в речной воде стоит ниже термоклина и вблизи дна находят укрытие.

Судак – ночной хищник, любит теплую воду, но болезненно переносит недостаток кислорода. Днем стоит в глубоких местах, ниже уровня термоклина.

Сом любит теплую воду и любит покушать в летнюю пору. На термоклин и кислород ему начихать.

Из статьи Алексея Цессарского