DØGNVARIASJONER I TEMPERATUR OG LUFTFUKTIGHET I ULIKE TROPISKE HABITAT

Kurs i tropisk biologi for fysiologistudentene ved UNIT og UIB 1994.

Rapporten er utført av Pål A. Olsvik (red.) , Hilde-Gunn Bye, Eskil Forås og Dagny K. Ugulsvik. Veileder: Hans Jørgen Fyhn.

HENSIKT

Hensikten med dette arbeidet var å måle døgnvariasjoner i temperatur og relativ luftfuktighet i forskjellige nivåer over/under bakken, og å sammenligne disse målingene i ulike tropiske habitater som regnskog (Kibale National Park i Uganda), savanne (Samburu National Park i Kenya) og kyst (Diani Beach sør for Mombasa i Kenya).

METODE

To dataloggere med fire utganger hver ble tilkoblet 6 temperaturprober og 2 fuktighetsprober. Probene ble festet til en stokk (ca. 1 meter høy) i ulike høyder over bakken, samt plassert i jorda ca. 10 cm under bakken (temp.).

Temperatur : -10 cm, 0 cm, 5 cm, 10 cm, 50 cm og 100 cm.

Fuktighet : 10 cm og 100 cm. Probene ble beskyttet mot soleksponering med unntak av den som lå på bakken (0 cm).

Målestaven ble plassert i områder som var typiske for habitatet. Temperaturen og fuktigheten ble logget hver halve time i ca. ett døgn. Temperaturmålingene ble plottet mot tid og fuktighet. Disse ble brukt til å foreta en sammenligning mellom de ulike steder og høydenivåer. Tabeller med maksimum- og minimumstemperaturer og differansen mellom disse ble også laget for å gjøre sammenligningen lettere. Ved vurdering av endringer i den relative luftfuktigheten ble det brukt verdier fra standardtabeller.

RESULTATER OG DISKUSJON

Pga. at den ene loggeren brøt sammen allerede før vi hadde tatt de første målingene i Kibale, ble forsøket en del redusert. Dette førte blant annet til at antallet temperaturmålinger ble redusert fra 6 til 4, og at vi ikke kunne måle relativ fuktighet (med unntak av den ene natten i Samburu, hvor relativ fuktighet ble avlest hver time).

 

Temperaturer 10 cm under bakken.

Kibale : Min. ca. kl. 07.00, og maks. ca. kl. 17.00. Differansen var størst i Kibale fordi det var mye kaldere om natten der (ca. 1500 m.o.h.) (figur 1, tabell 1).

Samburu : Min. ca. kl. 07.00, og maks. ca. kl. 14.00 (figur 2, tabell 1).

Mombasa: Min. ca. kl. 06.00, og maks. ca. kl. 14.00. Forholdsvis liten differanse. (figur 3, tabell 1).

Tabell 1. Maksimum- og minimumstemperaturer ca. 10 cm under overflaten ved de valgte lokalitetene i Kibale, Samburu og Mombasa.

 
Maks. temp. (íC)
Min. (íC)
Differanse (íC)
Kibale
24,6
17,2
7,4
Samburu
31,8
26,4
5,4
Mombasa
31,0
27,6
3,4

Figur 1. Døgnfaste temperaturvariasjoner i luft og jord i Kibale. Målingene er tatt i et typisk regnskog-lokalitet. Mens vi var i Kibale var det unormalt tørt (det hadde ikke vært nedbør på over en mnd.).

Ved sammenligning av kurvene 10 cm under overflaten ser en at temperaturen holder seg på et stabilt nivå, dette pga. det beskyttende og isolerende jordlaget. Den totale temperaturdifferansen gjennom døgnet er 3 - 7íC. Temperaturene stiger ganske raskt fra soloppgang og frem til kl. 12.00. I noen timer er de ganske stabile for siden å synke gradvis frem til soloppgang.

 

Temperaturen på overflaten (0 cm).

Målingene som er tatt på bakken viser store variasjoner, både fordi bakken absorberer mye varme og fordi elektrodene ble soleksponert.

Kibale: Min. ca. kl. 09.00, og maks. ca. kl. 13.00. En del uregelmessigheter fra kl. 12.00 og utover kan komme av skyggeeffekt fra trærne omkring. Denne effekten var nok også grunnen til at Kibale hadde den laveste differansen mellom min. og maks. (figur 1, tabell 2)

Samburu: Min. ca. kl. 07.00, og maks. ca. kl. 14.00. Det ble her observert en dramatisk temperaturstigning etter soloppgang. Fra kl. 06.30 til 09.00, dvs. på 2 1/2 time steg temperaturen over 20íC. Andre temperaturmålinger på overflaten viste 54íC (figur 2, tabell 2).

Mombasa: Min. ca. kl. 06.30, og maks. ca. kl. 14.00. Kurven har en del uregelmessigheter fra kl. 10.00 til kl. 13.30. Dette kom mest sannsynlig av at proben og bakken rundt den ble tilskygget (figur 3, tabell 2).

 

Lufttemperaturen 10 og 100 cm over bakken.

Lufttemperaturene 10 og 100 cm over bakken hadde et tilnærmet sammenfallende forløp med temperaturen på bakkeoverflaten (0 cm). De har de samme døgnvariasjonene som bakketemperaturen, men er ikke så store. Dels må dette tilskrives at disse temperaturmålerene var beskyttet mot direkte sollys.

Kibale: Min. ca. kl. 07.00, og maks. ca. kl. 14.00. En del variasjoner midt på dagen kom mest sannsynlig av skygge fra trærne eller skyer (figur 1, tabell 3).

Samburu: Min. ca. kl. 06.00, og maks. ca. kl. 14.00. Skygge fra treet som probene var festet til var nok grunnen til nedgangen i temperatur de to siste timene (figur 2, tabell 3).

Mombasa: Min. ca. kl. 06.30, og maks. ca. kl. 14.00 (figur 3, tabell 3).

Ved sammenligning av kurvene 10 cm under overflaten ser en at temperaturen holder seg på et stabilt nivå, dette pga. det beskyttende og isolerende jordlaget. Den totale temperaturdifferansen gjennom døgnet er 3 - 7íC. Temperaturene stiger ganske raskt fra soloppgang og frem til kl. 12.00. I noen timer er de ganske stabile for siden å synke gradvis frem til soloppgang.

I Kibale og Mombasa var det elektroden som var lengst over bakken som hadde høyeste temperatur om dagen, mens det om natten var varmest nærmest bakken. I Samburu var tendensen akkurat motsatt, der var varmerefleksen fra bakken meget sterk, noe som kan ha ført til oppvarming av den nederste proben. I Kibale var bakken mindre eksponert og utstrålingen dermed mindre. I Mombasa kan den stabile vinden og dens konveksjon føre til lavere temperatur like over bakken.

I Mombasa var temperaturdifferansen betydelig lavere enn på de to andre stedene. årsaken til dette kan ligge i havets varmekapasitet og den konstante vinden. I løpet av dagen absorberer havet varme og luften avkjøles ned mot havoverflatens temperatur. Dette gir en avkjølende bris om dagen. Etter solnedgang varmes luften opp av havet, og dette gir en varm bris om natten.

 

RELATIV FUKTIGHET (RH)

Når det gjelder den relative luftfuktigheten så er den omvendt proporsjonal med temperaturen. Dette betyr at ved en temperaturreduksjon vil den relative fuktigheten stige og metningen gradvis bli høyere. I det den når full metning vil overskuddet danne dråper/dugg. Ut fra tabell 4 kan en bl.a. regne ut den absolutte fuktighet i mg H2O/l luft fra de relative fuktighetsmålingene vi tok i Samburu, se tabell 5.

Tabell nr. 4 er tatt fra Schmidt-Nielsen, K.: "Desert Animals; Physiological Problems of Heat and Water". Oxford Univ. Press, 1964. Den viser vanndampstrykket og absolutt fuktighet ved 100% metning ved økende temperaturer under standardiserte forhold, dvs. det er den samme luftmassen som blir oppvarmet.

Den eneste plassen vi fikk tatt både temperaturmålinger og målinger av relativ fuktighet var i Samburu. Vi har derfor kun dette ene sammenligningsgrunnlaget for hvordan den relative fuktigheten varierer med temperaturen (Figur 4). Man kan tydelig se den forventede økningen av RH ved temperatursenkingen ut over natten. Kl. 06.00 var temperaturen lavest og da var også den relative luftfuktigheten høyest.

De beregnede verdiene for luftas absolutte mengde vann (mg H2O/l) viser at det kun er mindre endringer i løpet av perioden. Den høyeste verdien for RH er 66,2%. Det er ikke tilstrekkelig for å gi utfelling i form av dugg. Dugg ble da heller ikke observert om morgenen i Samburu.

I Kibale kunne vi observere dugg på bakken og på bladverket om morgenen. Dette tyder på at lufta i løpet av natten har blitt overmettet med vanndamp. Det generelle klimaet i Kibale var også noe mer fuktig enn f.eks. i Samburu, slik at den relative fuktigheten i lufta der var noe høyere.

Temperaturvariasjonene i Mombasa var som nevnt før noe mindre enn på de andre lokalitetene pga. den konstante brisen fra havet. Denne lave differansen mellom maks. og min. temperatur betyr også en mindre variasjon i luftfuktighet i løpet av et døgn. Eventuelle dugg og dråper på vegetasjonen vil dessuten bli effektivt fjernet pga. den betydelige konveksjonen som vinden skaper.

Figur 2. Døgnfaste temperaturvariasjoner i luft og jord i Samburu. Målingene er tatt ute på en åpen sandslette (tørt klima).

Figur 3. Døgnfaste temperaturvariasjoner i luft og jord i Mombasa. Målingene ble tatt på stranden like over havnivå (fuktig klima).

Figur 4. Sammenligning mellom relativ og forventet fuktighet samt temperaturen fra målingene som ble foretatt i Samburu. Grafisk framstilling av resultatene fra tabell 5.

Tabell 4. Vanndampstrykket og absolutt fuktighet ved økende temperatur.

 
Maks. temp. (íC)
Min. (íC)
Differanse (íC)
Kibale
34,8
14,6
10,2
Samburu
>40,0
20,2
>20,0
Mombasa
>40,0
22,8
>20,0

Tabell 2. Maksimum- og minimumstemperaturer på overflaten ved de valgte lokalitetene i Kibale, Samburu og Mombasa.

Tabell 3. Maksimum- og minimumstemperaturer i ulike høydenivåer over bakken ved de valgte lokalitetene i Kibale, Samburu og Mombasa.

KONKLUSJON

Kibale Forest er en tropisk regnskog i den vestlige delen av Uganda. Området ligger ca. 1500 m.o.h. på den østlige siden av Ruwensori-fjellene og den nordlige siden av Margherita-fjellene. Denne beliggenheten gir en ganske stor temperaturvariasjon mellom natt og dag. Dagtemperaturen er ganske høy pga. den sterke soloppvarmingen, mens natt-temperaturen er lav (ca. 15íC) pga. høyden over havet. I tillegg vil de to fjellene som ligger bak Kibaleskogen normalt gi en god del nedbør og et fuktig klima.

Samburu-regionen er en tørr savanne ca. 500 m.o.h. sentralt i Kenya. Savannen ligger i en "gryte" nord for Mount Kenya. I denne gryten er klimaet meget tørt (under 30% luftfuktighet ved 30íC) med lite nedbør. Temperaturen er svært høy midt på dagen (30-40-50íC). De varme dagene gir habitatet en betydelig temperaturvariasjon mellom dag og natt.

Mombasa ligger ved kysten sydøst i Kenya, ved det Indiske hav. Her er det stabilt tropisk kystklima med høy temperatur og høy luftfuktighet. Den konstante østlige vinden fra havet opprettholder stabiliteten i både døgntemperatur og fuktighet.

Ved sammenligning av temperaturer i de ulike høydenivåene ser en at det er høyest og mest variabel temperatur på bakkenivå (0 cm). Her akkumuleres det mye solenergi i løpet av dagen, mens det om natten er betydelig utstråling og varmetap. Dette gir et ekstremt og ugjestmildt miljø for eventuelle dyr som lever der.

Allerede 10 cm under bakken gir jordlaget betydelig beskyttelse mot soloppvarming om dagen og mot utstråling om natten. Dette er det mest gunstige stedet for dyr å oppholde seg om dagen for å beskytte seg som høye dagtemperaturer (og mot predasjon). Målinger av lufttemperaturer i ueksponerte lokaliteter viser at temperaturene der er merkbart lavere enn i eksponerte lokaliteter (direkte sollys). Disse lokalitetene bør derfor være naturlige steder å søke ly i for dyr. Om natten er temperaturen under bakken høyere enn på overflaten, og dyr som oppholder seg huler eller lignende habitater store deler av døgnet vil dermed være mindre utsatt for stress pga. store døgnvariasjoner i temperatur. Grundigere undersøkelser om dyrenes atferd med henblikk på termoregulering er gjennomført av andre grupper og følger senere i rapporten.

Temp. (íC)
PH2O
mg H2O
0
4,6
4,85
5
6,5
6,80
10
9,2
9,40
15
12,8
12,8
20
17,5
17,3
25
23,8
23,1
30
31,8
30,4
35
42,8
39,6
40
55,3
51,2
45
71,9
-
50
92,5
-
55
118,0
-
60
149,4
-
65
188,0
-
70
234,0
-

Tabell 5. Målte fuktighets- og temperaturvariasjoner, samt utregnet absolutt fuktighet, fra kveld til formiddag i Samburu. I tillegg viser tabellen de teoretisk beregnede verdier for RH med utgangspunkt i første RH-måling.

Tid x
Temp. (íC)
RH (%) mg
H2O/l luft
Forventet RH (%)
20
29,2
35,1
10,2
35,1
21
28,5
35,1
9,8
36,4
22
27,0
37,5
9,6
39,7
23
25,1
45,0
10,6
44,2
24
24,6
48,4
10,9
45,3
1
24,3
46,7
10,4
45,9
2
22,1
54,5
10,7
52,1
3
22,2
54,0
10,7
51,5
4
20,9
60,0
11,1
55,1
5
20,8
60,7
11,0
56,0
6
19,2
66,2
10,8
62,6
7
20,3
61,0
10,7
58,0
8
25,9
43,0
10,5
42,0
9
28,7
37,5
10,6
36,0
10
29,5
33,4
9,9
34,6
11
32,1
28,1
9,3
30,9
  Maks. temp. (íC) 100 cm* Min. (íC) Differanse Maks. temp. (íC) 10 cm* Min. (íC) Differanse
Kibale 29,0 12,0 17,0 29,0 12,6 16,4
Samburu 37,6 19,6 18,0 >40,0 19,2 20,8
Mombasa 33,6 24,4 9,2 33,2 23,6 9,6