Die Filterleistung der Planktonröhre „Hai“ bei verschiedener Schleppgeschwindigkeit. Eine vorläufige Mitteilung

Helgoland Marine Research, May 2019

1. Der Durchstrom durch den modifizierten Gulf-III-Sampler „Hai” wurde mit 2 Strommessern bei Schleppgeschwindigkeiten von 2,5 bis 8,5 kn auf einer Meßstrecke von 1 sm bestimmt. 2. Der Durchstrom pro Seemeile variiert in aufeinanderfolgenden Fängen bei gleicher Fahrtstufe um maximal 20%. 3. Der Durchstrom pro Seemeile ist bei Schleppgeschwindigkeiten unter 4 kn relativ gering, steigt dann zu einem Optimum bei 6 kn an, das auch bei höheren Geschwindigkeiten annähernd gehalten wird.

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Die Filterleistung der Planktonröhre „Hai“ bei verschiedener Schleppgeschwindigkeit. Eine vorläufige Mitteilung

D i e Filterleistung der Planktonr/Shre ,,Hai" bei verschiedener Schleppgeschwindigkeit. Eine vorl iufige Mitteilungl, 2 The filtration capacity of the plankton sampler "Hai" at different towing speeds. A preliminary note. Towing tests performed with a modified Gulf III-sampler ("Hai") with ~Iowmeters revealed an increase in the amount of water filtered per nautical mile with increasing towing speeds from 2.5 to about 6 knots. At higher speeds (6-9 knots) the fiitration capacity remains ahnost constant. The variation between the readings of successive hauts at equal speeds does not exceed 20 ?/0 and is smallest at 4 to 7 knots. - Fiir die Versuche wurde eines der ~ilteren Modelle des ,HAY' mit konisch zulaufendem Vorderteil verwendet, und zwar mit folgenden Hauptabmessungen: Totall~inge der R~Shre250 cm, Eingangs6ffnung 18 cm, Durchmesser der R~Shre( = Austritts6ffnung) 50 cm. Das Netz besteht aus Monelgaze mit 24 Maschen/cm (40 Maschen/ inch). Der Fangbecher hat ein Gaze-Fenster. Durch einen Kragen, der in der Spitze der R~Shre den Netzeinsatz umgreifi, wird verhindert, daf~ Wasser innerhalb der R~Shre augen am Netz vorbeistreichen kann. Zur Messung des Durchstromes wurden nacheinander zwei Propeller-Strommesser am Gest~inge des Netzes etwa 10 cm hinter dem Fangbecher exzentrisch angebracht (Abb. 1 und 2): 1. Ein grot~er Strommesser Type Abb. 1: HinterteiI des Netzeinsatzes zum ,,Hai" mit gro~em Durchstrommesser I-IW II HW Nr. II (Firma Hydrowerkst~itten, Kid); Propellerradius 7 cm, davor ein ovaler Trichter (gr/5t~terDurchmesser 34 cm, kleinster Durchmesser 30 cm); Abstand des Propellers yore Becherende 25 cm. 2. Ein kleiner Strommesser (Type TSK der Firma Tsurumi Seiki Kosakusho, Yokoh.); Propellerradius 4 cm. Dies Ger~it ist zur Messung yon Durchstromgeschwindigkeiten geeicht; der Abstand yore Becherende betdigt 25 cm. Die Schteppgeschwindigkeit und die w~ihrend der Versuche jeweils zuriickgelegte Wegstrecke wurde mit Hilfe yon Stoppuhr und Patentlog, das auf lk00 sm anzeigte, bestimmt. Vorhergehende Schteppversuche ,nit dem Patentlog hatten gezeigt, dag die Messung befriedigend genau ist, wenn man vor jeder Ablesung das Schwungrad oder die Logleine anst6f~t, damit sich der in der Leine aufgestaute Drall abspult. Bei den von uns verwendeten Geschwindigkeiten yon 2,5 bis 9 kn iibertrugen sich die Drehungen des Log-Propellers n~imlich in Intervallen, die 0,05 bis 0,t sm entsprachen, auf das Z~ihlwerk. Filterleistung der Planktonr~hre ,,Hai" Die Versuche wurden an Bord yon F.K. ,,Uth~Srn" am 20. bis 24. August 1964 in der Umgebung Helgolands durchgeftihrt. Der ,,Hai" wurde in 5 bis 10 m Tiefe bei 4 verschiedenen Fahrtstufen ,ganz langsam" (ca. 3 kn), ,halbe Fahrt" (ca. 4 kn), ,,dreiviertel Fahrt" (ca. 6 kn), ,voile Fahrt" (ca. 8 kn) geschleppt. Die Schleppstre&e lag bei 1 sm; sie schwankte im Extrem zwischen 0,91 und 1,24 sm. Die Hauptserie (24 F~inge) mit dem grot~en Strommesser am 21.8. 1964 war vom Wetter sehr begtinstigt (schwa& Abb. 2: Hinterteil des Netzeinsatzes zum .Hai" mit kleinem DurchstrommesserTSK windig), die zweite Serie des grot~en Strommessers (7 F~inge) sowie die Versuche mit dem kleinen Strommesser (8 F~inge) erfolgten am 24. August bei SW-Wind 6 Bi~ in Lee der Insel, dabei muflte yon einer Ausgangsposition immer in einer Richtung geschleppt und dann wieder aufgedamp~ werden. Am 21. August konnte dagegen auf einer festgelegten Stre&e (1 sin) hin und her geschleppt werden. Dabei differierte die Schleppgeschwindigkeit bei aufeinanderfolgenden F~ingen trotz gleichbleibender Fahrtstufe der Schiffsmaschine in Abh~ingigkeit yore Wind. Nach jedem Hol wurden Netz und Netzbecher griindli& ges~iubert. Die ersten 20 F~ingewurden konserviert, 300 1500 200 1000 Die Umdrehungszahlen der Strommesser berechnet auf 1 sm sind ?iir alle 39 Versuche in Abbildung 3 zusammengefaflt, dabei wurde zwischen den beiden Strommessern und beim grogen Strommesser HW zwischen den beiden Versuchstagen unters&ieden. Die letztgenannte Trennung war erforderlich, da der Wasserdurchflufg am 24. August st~irker als am 21. war. Die schlechtere Filtration am 21. August diirfce dur& die Verstopfung des Netzes dur& Phytoplankton (vorwiegend Biddulphia sinensis) bedingt gewesen sein. Da die Verteilung yon Biddulphia ni&t glei&m~ittig ? + . HW 21/8 ~ ~ ' ? ?x / I / ' ' - - " ~ ? TSK2418 x ERGEBNISSE Abb. 3: Umdrehungszahl der Strommesser pro Seemeile in Abh~ingigkeit yon der Schleppgeschwindigkeit. @ Mittelwerte bei verschiedenenFahrtstufen war, kann die damit wechselnde St~irke der Netzverschmutzung auch die betr~ichtiiche Variation in den Umdrehungszahlen verursacht haben. Am 24. August war das Wasser sehr klar, das Netz verstopt~e sich kaum, damit war die Durchstr/Smung des Netzes st~irker und einheitli&er. Unter der Voraussetzung, dat~ die Empfindli&keit der Durchstr6mungsmesser in dem bier untersu&ten Ges&windigkeitsberei& yon der Schleppges&windigkeit unabh~ingig ist, zeigten die S&leppversu&e, daft die Durchstr6mung des Netzes bei 2 his 4 kn Fahrt relativ gering ist, bei 5 his 7 kn ein Optimum erreicht und dann bei h6herer Geschwindigkeit absinkt. Leider konnten wir mit F. K. ,,Uth6rn" keine S&leppgeschwindigkeiten iiber 8,5 kn erziden. Vergleicht man fiir die Serie vom 21. August die mittlere Umdrehungszahl der Hots bei Ges&windigkeiten yon 2,5 bis 5 kn mit der Filterteistung der PlanktonrShre , H a i " t65 yon 5,1 bis 7 kn, so ergibt sich ein statistisch gesi&erter Unters&ied (P < 0,001). Der Abfall vom Optimum bei 5,1 bis 7,0 kn zu den F~ingen bei roller Fahrt ( > 7 kn) l~igt sich nur dann schwa& si&ern (P ~ 0,05), wenn man die F~ingeyore 24. August hinzunimmt. Bei dem kleinen Strommesser TSK deuten die Ablesungen bei ganz langsamer Fahrt noch ausgepr~igter auf eine schlechte Filtration bei geringer Schleppgeschwindigkeit bin als beim Get,it H W II. Diese Differenz zwischen den beiden Strommessern ist mSglicherweise dutch die unters&iedliche Aufh~ingung innerhalb der RShre bedingt, der kleine Strommesser erfat~t einen kleineren Ausschnitt aus dem wahrscheinlich nicht einheitlichen Ausstrom. Die Ergebnisse der Schleppversuche sind in zweierlei Hinsicht interessant: In 4 his 8 aufeinanderfolgenden F~ingen bei gleicher Fahrtstufe (abet um maximal 1,1 sm variierender Schleppgeschwindigkeit) differieren die Ablesungen des grogen Strommessers selbst bei reichem, schwankendem Vorkommen yon Phytoplankton (21.8.) um maximal 20 0/0. Am 24. August, wo die Verstop?ung durch Phytoplankton gering war und die Geschwindigkeit auf den einzelnen Fahrtstufen einheitlicher war, betrugen die Schwankungen innerhalb der Wertepaare weniger als 5 ?/0. Fiir den kleinen TSKStrommesser lagen die Differenzen innerhalb der Wertepaare bei 20 %. Insgesamt ist damit gezeigt, dab der , H a i " bei einheitlicher Fahrtgeschwindigkeit relativ zuverl~issig reproduzierbare Werte beziiglich seiner Filterleistung liefert. Unerwartet war die relativ geringe Filterleistung bei Schleppgeschwindigkeiten unter 4 Knoten. Man kann vermuten, daf~ bei geringer Fahrt der Druck des Wassers auf die Gaze und/oder der Saugeffekt durch die gegeniiber der EintrittsSffnung erweiterte AustrittsSffnung nicht ausreicht, den Filtrationswiderstand der Gaze in befriedigendem Maf~e zu iiberwinden. Das in den Versuchen ermittelte DurchstrSmungsoptimum tiegt mit 6 kn bei der in den Fischbrut-Untersuchungen auf ,,Anton Dohrn" (H~Mwc 1960, Ov.aY 1964) verwendeten Fahrtgeschwindigkeit. Abweichungen um etwa 1 kn diirf~en nach den hier dargestellten Schleppversuchen auf die F~ingigkeit keinen einschneidenden Einfluf~haben. ZUSAMMENFASSUNG 1. Der Durchstrom dutch den modifizierten Gul?-III-Sampler ,,Hai" wurde mit 2 Strommessern bei Schleppgeschwindigkeiten yon 2,5 bis 8,5 kn auf einer Megstrecke yon 1 sm bestimmt. 2. Der Dur&strom pro Seemeile variiert in aufeinander?olgenden F~ingen bei glei&er Fahrtstufe um maximal 20 ?/0. 3. Der Dur&strom pro Seemeile ist bei Schleppges&windigkeiten unter 4 kn relativ gering, steigt dann zu einem Optimum bei 6 kn an, das auch bei hSheren Ges&windigkeiten ann~hernd gehalten wird. G. H~MP~L NACHTRAG Auf einer Forschungsfahrt yon F.F.S. ,,Anton Dohrn" in die nSrdliche Nordsee konnten am 18. und 19. September 1964 die Schleppversuche fortgesetzt werdem In zwei Serien wurden 31 OberflSchenf~inge fiber eine Seemeile dur&gefiihrt. Die verwendeten Durchstr6mungsmesser waren die gleichen wie auf F.K, ,,Uth6rn". Die Versu&e unters&ieden sich aber in zwei wichtigen Punkten yon denen auf F.K. ,UthSrn": 1. Beide Strommesser waren nebeneinander in der RShre angebra&t (Abb. 4). Abb. 4: Anbringung der DurchstrSmungsmesserTSK und HW bei den Versuchen auf F.F.S. ,,Anton Dohrn" Damit war es mSglich, Paratlelablesungen f(ir jeden einzelnen Hol zu machen. Eine Beeinflussung des Durchstromes als Fotge des Einbaues beider Durchstr6mungsmesser ist nicht ausgeschlossen. 2. Anstelle des konischen Vorderteiles hatte der auf F.F.S. ,,Anton Dohrn" verwendete ,,Hal" ein halbkugei?~rmiges Mundsfiick. Der Durchmesser der Eintritts8ffnung war aber der gleiche wie bei dem auf ,,UthSrn" gebrauchten ,,Hai" (18 cm). Die Ergebnisse aus 31 Vergleichshols sind in Abbildung 5 graphisch dargestelh. Im Prinzip stimmen sie mit den Versuchen auf F.K. ,,UthSrn" gut ~iberein. Sehr auffallend ist der starke Anstieg der Umdrehungszahl pro Seemeile mit zunehmender Schleppgeschwindigkeit zwischen 2 und 5 Knoten. Der Durchstrommesser TSK, der bei sehr geringer Geschwindigkeit (< 3 kn) offenbar kaum anspricht, zeigte im Gegensatz zu den Untersuchungen auf F.K. ,,UthSrn" einen weiteren Anstieg des Durchstromes pro Seemeile bei hohen S&Ieppgeschwindigkeiten > 7 kn. In diesem Bereich ist die Varianz der Einzelablesungen sehr hoch. Nach den weniger streuenden Werten des Ger~ites H W ist der Durchstrom dur& den H W im Geschwindigkeitsbereich 6 bis 10 kn unabh~ingig yon der Schleppgeschwindigkeit. Das unterschiedli&e Verhalten yon H W und TSK ist miSglicherweise darauf zurii&zuflihren, daf~ bei hoher Geschwindigkeit ein Stau vor dem Trichter des H W ~ ~ ~ xEj.~"I "~"x TS~ x ; " i 5 ~ ~ ~ ) ~ Abb. 5: Umdrehungszahl pro Seemeile bei verschiedenen Schleppgeschwindigkeiten auf F.F.S. ,,Anton Dohrn" eintritt, der dem TSK zus~itzliches Wasser liefert. Wenn das zutrifl~, k~Snnten wir annehmen, dag auch bei hoher Geschwindigkeit die pro Seemeile filtrierte Wassermenge mit zunehmender Schleppgeschwindigkeit langsam zunimmt. Diese Versuche wurden mit Unterstiitzung der Deutschen WissenschaRli&en Kommission ?iir Meeresfors&ung durchgefiihrt. Z I T I E R T E L I T E R A T U R BRIDGER , J. P. , 1958 . On efficiency tests made with a modified Gulf III High Speed Tow Net . ]. Cons . 23 , 357 - 365 . GEHRINGER , J. W. , 1952 . High speed plankton samplers. 2. An all-metal plankton sampler (Mode1 Gulf Ill) . Spec. sci. Rep . U. S. Fish. Wiidl. Serv . - Fish. 88 . -- 1962 . 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Gotthilf Hempel. Die Filterleistung der Planktonröhre „Hai“ bei verschiedener Schleppgeschwindigkeit. Eine vorläufige Mitteilung, Helgoland Marine Research, 161, DOI: 10.1007/BF01612367