Principii de funcționare a lacurilor și a ecosistemelor lac
1. Unele dintre procesele fizice care formează structura apei în lacurile
Apa proaspătă - o substanță unică. Ea are cea mai mare densitate la 4 ° C, care previne înghețarea chiar și organisme relativ puțin adânci de apă, deoarece o apă rece și gheață sunt apoi a produs o densitate mai mică și „float“ pe suprafata. O astfel de relație între densitatea și temperatura apei se datorează particularităților structurii sale moleculare. Rezultatul este un corp stratificat termic de apă atât vara cât și (eventual) iarna (stratificare inversă).
Sub epilimnion temperaturii apei scade rapid, deoarece straturile inferioare sunt semnificativ mai puțină căldură solară și eoliană nu este susceptibil de amestecare. Această zonă este o scădere bruscă a temperaturii situată deasupra hipolimnion, numit metalimnion (thermocline - limitată la o adâncime la care modificările cele marcate temperaturii).
Hipolimnion - include apa cat mai rece si este relativ izotermă. În acest domeniu, variațiile de temperatură pe tot parcursul anului sunt minime, nu există nici un flux. Thermocline (grosimea sa este de obicei 2-5 m) este o barieră eficientă de amestecare a apei între epi- și hipolimnion datorită gradienților de temperatură ascuțite. Ca urmare, lac în ansamblu este un sistem dinamic stabil.
In toamna, atunci când temperatura scade, lacul începe să dea căldură în atmosferă. Atunci când densitatea de-timpul de răcire straturile superioare crește și se deplasează prin epilimnion până adâncimea de echilibru. Instabilitatea de acest tip este cauza curenților care distrug în cele din urmă termoclinei și duce la condiții izoterme în lac. Consecința acestei „revoluții“ este turbiditate excesivă cauzată de sedimente stârniți și creșterea disponibilității nutrienților în zona eufotică (în care intensitatea depășește intensitatea respirației plantelor fotosinteză); adâncimea zonei (grosimea stratului) în diferite tipuri de rezervoare are parametrii specifici.
După ce a realizat un profil de temperatură uniformă, lac continuă să se răcească și să ajungă la partea de jos a fluxului convectiv. Omogenitatea este astfel stabilit și menținut atâta timp cât temperatura se atinge densitatea maximă a apei (fenomen marcat nu apare niciodată în lacuri situate în zonele cu climă mai caldă). Dacă temperatura apei stratul de suprafață este mai mică decât 4C, variația anormală a densității apei de temperatură determină că acestea apa rece va fi mai puțin dens, având ca rezultat o creștere a stabilității, în care profilul de temperatură indică stratificare inversă. Suprafața apei strat îngheța în cele din urmă. Cu toate acestea, datorită faptului că stratul mai rece este dispus pe suprafața straturilor inferioare vor avea o temperatură de aproximativ 4 ° C și nu se congela. Astfel, lacul devine acoperire cu gheață. Acesta este produs numai în cazul în care apa a lacului, până la o anumită adâncime de înghețare pierd suficientă căldură. Apa cu gheață protejează în mod eficient masa din agitarea vântului.
2. Principalele surse de intrări de nutrienți în lac
lacuri cu apă dulce (rezervor) conținând 0,009% din rezervele mondiale de apă și 1,4% apă proaspătă. În ultimele secole, lacuri cu apă dulce și rezervoare care degradează și dispar la tot mai mare viteză. Activitatea umană și pasivitate - principalele motive pentru degradarea rapidă a corpurilor de apă. Pornind din anii 1960, un bărbat se uită la atitudinea față de mediu se schimbă treptat. În prezent, este recunoscut de către toate că epuizarea resurselor naturale, iar acestea trebuie să fie protejate de supra-exploatare.
Problema principală a lacurilor - eutrofizare. Această creștere a nivelului producției primare prin creșterea cantității de substanțe nutritive, în principal, azot și fosfor. Tranziția de apă de stat de la oligotrof prin mezotrofice în eutrofă asociată cu acumularea de sedimente în ele, și scăderea coloanei de apă, care la aceeași rată de sosire nutrienți crește concentrația lor. Distinge eutrofizare natural (dureaza de milenii, și chiar perioade geologice) și antropogene, care poate avea loc foarte rapid, mai ales în rezervoare susținute de scurgere.
În esență, eutrofizarea - un termen care se referă la îmbătrânirea lacului. „Young“ lac - oligotrof conține o cantitate mică de substanțe nutritive, care poate sprijini doar un nivel scăzut de biomasă. procese naturale, cum ar fi eroziunea eoliană sau spălarea cu apă de ploaie, asigură îndepărtarea nutrienților în mediul apos, care susține creșterea plantelor și animalelor.
Intrări de nutrienți în iaz este întotdeauna mai mare decât pierderile lor de la ea, ceea ce duce la „curat“ acumularea acestor substanțe în apă. Acesta începe formarea de precipitații, de obicei, cu o viteza medie de 0,2-2,0 mm / an sau mai mult. Deoarece adâncimea de depunere a lacului este redus, iar radacina (litorala) vegetația începe să se amestece pe zonele deschise anterior ale suprafeței apei. Lacul trece prin etapa de mijloc - devine mezotrofice și în cele din urmă devine „vechi“ rezervor, care se numește eutrofe. În sens geologic, ca lacul va dispărea în curând.
În flux (râuri, cursuri de apă) și de rezervoare alungite susținute de scurgere (lacuri, bazine, lacuri, mări interioare), rata de primire de nutrienți poate depăși rata de descompunere a acestora, ca urmare a veniturilor umane suplimentare, ceea ce duce la eutrofizarea și creșterea biomasei.
Ecosistemul reducerii limitate concentrației de fosfor duce la limitarea creșterii plantelor și algelor. În astfel de circumstanțe, procesul de eutrofizare este încetinit și chiar devine reversibil.
Sistem, limitate la azot, sunt de multe ori o problemă mai serioasă în comparație cu rezervoarele de, deoarece sursele elementului nutritiv mai dificil de controlat, limitat de fosfor.
Prezența apei în lacurile de siliciu este de interes special deoarece este necesar pentru dezvoltarea populației diatomee alge ajunge de obicei un arc maxim. În cazul în care cantitatea de siliciu este epuizat, există o reducere rapidă sau „moartea“ a populației de diatomee. Dioxid de siliciu este esențială pentru a construi diatomi armura. Vara după moartea silicei diatomee se mișcă încet înapoi în apă, deși partea cealaltă fiind îngropată în noroaiele de jos.
Ciclul redox Fierul este un component esențial lacuri Biochimie, deoarece este asociat cu oxidare-reducere potențială (potențial redox) și pH-ul mediului apos.
Mangan - un element biogenică foarte important, cu toate acestea rare, chiar dacă este limitativă. Studii de formulare mangan constatare a identificat două surse principale de primire: cu intrări de apă în lacuri și izolarea sediment.
Sedimentele din lacurile de acumulare sunt formate din două surse principale: 1 - a fost aplicat un material alohton (extern la sistemul lac) asigură alimentarea în rezervor a particulelor anorganice și unele substanțe organice (ploios crește transportul sedimentelor și eroziune); 2 - „ploaie“ materia organică moartă din lac masele de apă (aceasta a doua cea mai mare contribuție la sedimentele de pe fundul).
3. Modul de funcționare a ecosistemului lacului, situat în zona temperată
Înainte de a trece la prezentarea materialului de hrănire, apele de reproducere a somonului din Pacific, ia în considerare exemplul ecosistemului - lac, situat în zona temperată (Dreux, 1976), ceea ce ne privește cele mai multe lacuri din regiunile în cauză.
Flora sistemului lacului este alcătuit dintr-un număr de plante acvatice care aparțin diferitelor grupe de plante cu flori, dintre care unele cresc pe mal, celălalt - în apă. Dar cea mai mare parte a materiei de plante în lacurile prestavlena alge microscopice - diatomee (Bacilariophyta), albastru-verde (Cyanophyta), verde (Chlorophyta), aur (Chrysophyta), dinoflagelate (Dinophyta) etc. Toate aceste plante datorită energiei luminii soarelui pătrunde cu ușurință la unele. adâncime (în diferite lacuri - poate varia), absorb sărurile minerale și dioxidul de carbon dizolvat în apă, și le sintetiza din propria lor substanță cresc și se multiplică.
Nutrienții - sunt componente care folosesc producătorii primari pentru viața și reproducerea. Algele de creștere se bazează pe consumul de cel puțin 19 de nutrienți, deși cele mai multe dintre ele sunt necesare în cantități infime.
În plus față de cele trei componente esențiale de bază (carbon, hidrogen și oxigen) necesare producătorilor primari și alți nutrienți în cantități relativ mari. Dintre aceste macronutrienti (sodiu, calciu, fosfor, magneziu, siliciu, azot, fosfor și sulf).
Fitoplanctonul mânca multe animale, mai ales mici, care nu pot mișcări mai mari și mai rapide. Acestea, precum și organisme ale fitoplanctonului sunt în imposibilitatea de a rezista la transferul curenților. În mod colectiv, animale mici, în lacuri - forma zooplancton. Aceasta este, în principal copepode (Copepoda) și cladocere (cladocer) crustacee, nemathelminthes - rotiferelor (Rotatoria); De asemenea, sunt incluse larvele mici ale unor specii de insecte, cum ar fi țânțarii.
Trebuie remarcat faptul că anumite tipuri de pește sunt, de asemenea, utilizate în produsele alimentare fitoplancton. .. Animalele care se hrănesc cu fitoplanctonice - este consumatorii primari astfel încât acestea utilizează o materie organică gata făcute, limitând transformarea acesteia; ci de a re-crea materia organică nu pot.
Cel mai mic dintre principalii consumatori (. Copepoda, cladocer și Rotatoria etc.) apar în cantități mari, de obicei, atunci când o mulțime de produse alimentare; prin urmare, în dezvoltarea sa în ansamblu, ei urmează dezvoltarea fitoplanctonului. Vizavi de pește, care se hrănesc cu fitoplancton, dar au o durată semnificativă de viață, poate muri de foame pentru o lungă perioadă de timp sau de a schimba obiecte pitaniya.Zooplankton, la rândul său, servește ca hrană pentru animale mai mari (larve de insecte, multe specii de pești, unele specii de păsări). Toate aceste carnivore, t. E. Hrănirea altor animale, denumite consumatori secundari. Acest lucru arată că ființele vii care aparțin diferitelor grupuri taxonomice, ecosistemele pot juca în același rol - toate aparțin aceleași produse alimentare sau ca o probabilitate mai mare de a spune nivel trofice. niveluri trofice dependențe interconectate pliere a legăturilor elementare într-un lanț - toate acestea formează împreună așa-numitul lanț alimentar, ale cărui legături depind unele de altele: dispariția zooplancton fitoplanctonului duce la dispariție, și de aceea consumatorii secundari (figura).
Lanțul alimentar descris mai sus joacă un rol dominant în lacurile. Dar, în afară de faptul că, în lacurile, sunt multe alte lanturi alimentare. De exemplu, plantele de coastă, jumătate sub apă pe părțile de suprafață ale ierbivore insecte vii, hrănire pe frunze. Datorită acestor insecte, la rândul lor, hrăni păsările. părți de plante subacvatice gnaw insecte acvatice și larvele lor (de exemplu, coleoptere, gândaci maturator de apă) și gastropode și moluste bobine de tip.
alimente de legume nu este digerat pe deplin consumatorii primari. În ultima excrementele conține multe substanțe organice vegetale, mai ales usor de digerat, deoarece acestea sunt măcinate în intestin. Ele se hrănesc cu un număr mare de specii, printre care izopodele în principal dominat (colocvial numit viermi). După trecerea prin canalul digestiv, reziduurile alimentare organice devin bacterii pradă care complet descompuse la sărurile lor minerale și dioxid de carbon, utilizate de plante din nou. Acest lucru indică faptul că în natură există și lanțuri alimentare degraders, care se descompun complet materia organică.
Conceptul lanțului alimentar pentru prezentare convenabilă, acesta corespunde, în unele cazuri, fenomenele observate de fapt, dar, în general, este oarecum simplificată. Mai precis pentru a vorbi despre un web aliment foarte complex, care unește toate speciile care trăiesc în lacuri, care să acopere toate comise în procesele lor metabolice.
Astfel, fluxul continuu de materie și energie pătrunde în mod continuu ecosistem. În cazul în care ecosistemul este stabil, el poate fi comparat cu o țeavă mare, dintre care un capăt primește săruri minerale și energie solară, iar celălalt vine de la materia vie. Acesta din urmă poate fi utilizat de către prădători externi, de exemplu, persoana care, prinderea de pește lac și mănâncă este ultima verigă a lanțului trofic. Omul, în acest caz, joacă rolul terțiar de consum sau cuaternare, dar să nu se piardă din vedere că colectarea Nasturel pe malul lacului urmând exemplul multor altor organisme, acesta poate fi consumatori primari (Dreux, 1976).
În lacurile nerkovyh principala sursă de substanță organică „nouă“ este fitoplancton.
În fotografie: algei colonial - Cferonostok prune Sphaeronostoc priniforme. În Kamceatka este cunoscut din lac. Nalychevo și lacuri puțin adânci din bazinul. Dreptul Kikhchik (foto D. Gimelbranta)