湖沼の水温と比重

質問

夏の湖の水深の浅い層は太陽熱によって暖められているので、水温が高く
比重が小さいが、水深の深い層では水温が低く、比重が大きい。(４℃の比重が最も大きい)
したがって、夏の湖は下層が重く、上層が軽いという安定状態になって
水の混合が妨げられ、浅い層から深い層への溶存酸素の供給が起こりにくい。

という文なのですが、どんなことをいってるのか、よくイメージできないでいます。
水が軽い、重いということはどういうことなのでしょうか。
また、どうしてそうなるのか教えてください。高校の生物です。

回答No.1

TTOS · ベストアンサー

熱気球のことは知っていますね。
暖められた空気は軽くなるため，気球を浮かせることができます。

温度が高くなると気体や液体は膨張します。質量は変化せず体積が大きくなるため，比重（密度）が小さくなります。比重は体積当たりの質量だから，比重が小さくなるということは同じ体積で比較すると軽くなるということです。

下から暖めると，暖められた液体や気体は軽くなって上昇し，上部の冷たいものが下がってきます。これが対流です。

上部が温められても，対流は起こりません。冷たいものは下に，暖かいものは上に，層をつくって混ざる事がなくなります。

暖かく明るい部分で光合成が起こり，水中の酸素濃度が高くなっても，その酸素は底の低温のところには供給されないということです。

夏は水の対流がないけど，寒くなると対流が起こる・・・参考URLの水温変化のグラフを参考にしてみてください。

参考URL：

http://park2.wakwak.com/~icefishing/water_temp/thermoclines_wakasagi.htm

お礼

わかりやすいご説明でした。
ようやくモヤモヤが晴れました。ありがとうございました。

回答No.2

suiran2

水と油を一緒にしましても，油は軽いですから上に浮いてしまいます。海水と淡水でも同様なことがおきます。同じ場所で下を海水魚が泳ぎ，上を淡水魚が泳ぐといったケースも見られます。

湖沼の水も温度により同様なことが起こります。水の密度（比重）は４℃で最大になります。夏は表層水は太陽の熱で暖められますが，温められた水は比重が軽いために，表層水内でしか対流が起こりません。同様に冬の表層水は温度が低く比重が小さくなります。氷となれば更に軽くなりますよね。そこで夏と冬は，湖水の上下の循環が止まるわけです。

夏には，そうなりますと，深層水は分解者の作用で酸素が消費されても，水の循環がないために無酸素になる場合があります。これを無酸素層といいます。

春と秋に表層水の水温が４℃となるときに，湖沼水は表層水と深層水の循環が起こります。この際に表層水の溶存酸素が深層水に供給され，深層水の栄養塩類が反対に表層水に供給されます。というわけで湖沼の植物プランクトンは春と秋の二回大増殖が起こります。

詳しくは参考URLをご覧下さい。

参考URL：

http://www.aa.alpha-net.ne.jp/cobyan/zatugaku/ikimonokankyou.htm

お礼

なるほどです。
ご説明いただいて、わかるようになりました。
ありがとうございました。