Дистрофическое озеро
Озеро, содержащее большое количество гуминовых веществ и органических кислот.
Дистрофическое озеро в заповеднике Белява в Польше

Дистрофические озера , также известные как гуминовые озера , — это озера, содержащие большое количество гуминовых веществ и органических кислот. [1] Присутствие этих веществ придает воде коричневый цвет и низкий уровень pH , около 4,0–6,0. [2] Присутствие гуминовых веществ обусловлено в основном определенными растениями в водоразделах озер, такими как торфяные мхи и хвойные деревья. Из-за этих кислых условий выживать способны лишь немногие таксоны, состоящие в основном из водных растений , водорослей , фитопланктона , пикопланктона и бактерий . [3] [4] Дистрофические озера можно найти во многих районах мира, особенно в северных бореальных регионах. [5] [6]

Классификация дистрофных озер

Дистрофию можно классифицировать как состояние, влияющее на трофическое состояние, а не как трофическое состояние само по себе. [7] Озера обычно классифицируются в соответствии с возрастающей продуктивностью как олиготрофные , мезотрофные, эвтрофные и гиперэвтрофные. [8] Дистрофные озера раньше классифицировались как олиготрофные из-за их низкой продуктивности . Однако более поздние исследования показывают, что дистрофия может быть связана с любым из трофических типов. Это связано с более широким возможным диапазоном pH (кислотный 4,0 до более нейтрального 8,0 иногда) и другими флуктуирующими свойствами, такими как доступность питательных веществ и химический состав. Гидрохимический индекс дистрофии — это шкала, используемая для оценки уровня дистрофии озер. В 2017 году Горняк предложил новый набор правил для оценки этого индекса, используя такие свойства, как pH поверхностной воды, электропроводность и концентрации растворенного неорганического углерода и растворенного органического углерода. [9]

Химические свойства

Озеро Матесон , дистрофичное озеро в Новой Зеландии, имеет воду, окрашенную танинами настолько темного цвета , что отражение в ней близлежащих Южных Альп сделало его туристической достопримечательностью.

Дистрофические озера имеют высокий уровень растворенного органического углерода. Он состоит из органических карбоновых и фенольных кислот , которые поддерживают уровень pH воды относительно стабильным, возможно, действуя как естественный буфер . [10] Таким образом, естественный кислый pH озера в значительной степени не зависит от промышленных выбросов. Растворенный органический углерод также уменьшает количество ультрафиолетового излучения, попадающего в озеро, и может снизить биодоступность тяжелых металлов, связывая их. [11] В воде и отложениях дистрофического озера значительно ниже содержание кальция по сравнению с недистрофическим озером. [3] Незаменимые жирные кислоты , такие как эйкозапентаеновая кислота (ЭПК) и докозагексаеновая кислота (ДГК) , все еще присутствуют в организмах в гуминовых озерах, но их питательная ценность снижается из-за этой кислой среды, что приводит к низкой питательной ценности продуцентов дистрофического озера , таких как фитопланктон. [12] Из-за различного трофического статуса некоторые дистрофные озера могут сильно отличаться по своему химическому составу от других дистрофных озер. [7] Исследования химического состава различных типов дистрофных озер показали различные уровни растворенного неорганического азота, липазы и глюкозидазы в зависимости от цвета воды.

Жизнь в дистрофных озерах

Водосборная площадь дистрофного озера обычно представляет собой богатый хвойный лес или область с торфяными мхами . [13] [14] [3] Несмотря на наличие обильных питательных веществ, дистрофные озера можно считать бедными питательными веществами, поскольку их питательные вещества удерживаются в органическом веществе и, следовательно, недоступны для первичных продуцентов. [15] [16] Значительное количество органического вещества в дистрофных озерах является аллохтонным, то есть оно производится вне озера. Из-за большого количества органического вещества и отсутствия света именно бактериопланктон контролирует скорость потока питательных веществ между водной и наземной средами. [17] Бактерии встречаются в большом количестве. Эти бактерии управляют пищевой сетью гумусных озер, обеспечивая энергией и поставляя пригодные для использования формы органического и неорганического углерода другим организмам, в первую очередь фаготрофным и миксотрофным жгутиконосцам . [18] Разложение органического вещества бактериями также преобразует органический азот и фосфор в их неорганические формы, которые затем доступны для поглощения первичными продуцентами, включая как крупный, так и мелкий фитопланктон (водоросли и цианобактерии). [4] [3] Однако биологическая активность гумусовых озер доминирует за счет бактериального метаболизма . Химия гумусовых озер затрудняет установление более высоких трофических уровней, таких как планктоноядные рыбы, в результате чего образуется упрощенная пищевая сеть, состоящая в основном из растений, планктона и бактерий. [17] Доминирование бактерий означает, что дистрофные озера, как правило, имеют более высокую скорость дыхания , чем скорость первичной продукции . [3]

Влияние дистрофикации на экосистему озера

Образование гумусных озер посредством органического стока оказывает драматическое воздействие на экосистему озера . Повышение кислотности озера затрудняет размножение рыб и других организмов . Качество озера для использования в качестве питьевой воды также снижается по мере увеличения концентрации углерода и кислотности. Рыба, которая адаптируется к повышенной кислотности, также может быть непригодна для потребления человеком из-за органических загрязнителей .

Дистрофические озера и изменение климата

Озера, как известно, являются важными поглотителями в углеродном цикле . Дистрофные озера, как правило, являются чистыми гетеротрофами из-за большого количества бактериального дыхания, перевешивающего фотосинтез фитопланктона, что означает, что дистрофные озера являются более крупными источниками углерода, чем чистые озера, выделяя углерод в атмосферу. [19] Повышенные уровни аллохтонного углерода в гумусовых озерах обусловлены растительностью в озере и водосборной площади, сток с которой является основным источником органического материала. Однако изменения этих уровней также могут быть связаны со сдвигами в осадках, изменением практики лесного хозяйства, уменьшением отложения сульфата и изменением температуры. [20] Современное изменение климата приводит к повышению температуры и количества осадков в некоторых частях мира, тем самым увеличивая поставку гуминовых веществ в озера, делая их более дистрофными; этот процесс называется «побурением». [20] [21]

Примеры дистрофных озер

Примерами дистрофных озер, изученных учеными, являются озеро Сухар II в Польше, озера Аллгюттерн, Фиолен и Брунншён в Швеции , а также озеро Матесон в Новой Зеландии. [3] [9] [22]

Ссылки

  1. ^ Горняк, А.; Екатеринчук-Рудчик, Э.; Добжинь, П. (1999). «Гидрохимия трех дистрофических озер северо-востока Польши». Acta Hydrochimica et Hydrobiologica . 27 (1): 12–18 . doi :10.1002/(SICI)1521-401X(199901)27:1<12::AID-AHEH12>3.0.CO;2-X. ISSN  1521-401X.
  2. ^ Куллберг, А. (1993-01-01). «Экологическое значение растворенного органического углерода в подкисленных водах». Ambio (Журнал окружающей среды человека, исследований и управления) . 22 (5): 331–337 .
  3. ^ abcdef Држимульска Д., Филок М., Купрянович М., Шерочиньска К. и Зелински П. 2015. Послеледниковые сдвиги в трофическом статусе озера на основе мультипрокси-исследования гумусового озера. Голоцен, 25(3), 495-507.
  4. ^ ab Jasser, I. 1997. Динамика и значение пикопланктона в мелком дистрофном озере в сравнении с поверхностными водами двух глубоких озер с контрастным трофическим статусом. Hydrobiologia, 342/343(1), 87-93.
  5. ^ Собек, Себастьян; Транвик, Ларс Дж.; Прери, Ив Т.; Кортелайнен, Пиркко; Коул, Джонатан Дж. (май 2007 г.). «Закономерности и регулирование растворенного органического углерода: анализ 7500 широко распространенных озер». Лимнология и океанография . 52 (3): 1208– 1219. doi :10.4319/lo.2007.52.3.1208. ISSN  0024-3590.
  6. ^ Kostrzewska-Szlakowska, I. 2017. Микробная биомасса и ферментативная активность поверхностного микрослоя и подповерхностной воды в двух дистрофных озерах. Польский журнал микробиологии, 66(1), 75-84.
  7. ^ ab Kostrzewska-Szlakowska, I, Jasser, I. 2011. Черный ящик: что мы знаем о гумусовых озерах? Польский журнал экологии, 59(4), 647-664.
  8. ^ Карлсон, Роберт Э. (март 1977 г.). «Индекс трофического состояния озер1». Лимнология и океанография . 22 (2): 361– 369. doi :10.4319/lo.1977.22.2.0361. ISSN  0024-3590.
  9. ^ ab Górniak, A. 2016. Новая версия индекса гидрохимической дистрофии для оценки дистрофии в озерах. Экологические индикаторы, 78(1), 566-573.
  10. ^ Куллберг, Андерс; Бишоп, Кевин Х.; Харгеби, Андерс; Янссон, Матс; Петерсен, Роберт К. (1993). «Экологическое значение растворенного органического углерода в подкисленных водах». Ambio . 22 (5): 331– 337. ISSN  0044-7447. JSTOR  4314098.
  11. ^ Korosi, JB и Smol, JP 2012. Контрасты между дистрофными и прозрачными озерами в долгосрочных эффектах закисления на сообщества ветвистоусых ракообразных. Freshwater Biology, 57(1), 2449–2464.
  12. ^ Тайпале, С. Дж., Вуорио, К., Страндберг, У. и др. 2016. Эвтрофикация и побурение озер снижают доступность и перенос незаменимых жирных кислот для потребления человеком. Environment International, 96(1), 156-166.
  13. ^ Грей, Эмма; Каппелли, Джованни; Гаммелл, Мартин П.; Роден, Силиан М.; Лалли, Хизер Т. (август 2022 г.). «Обзор дистрофных озер и водоемов в Европе: ирландская перспектива». Журнал охраны природы . 68 : 126189. doi : 10.1016/j.jnc.2022.126189 .
  14. ^ Górniak, Andrzej (июль 2017 г.). «Новая версия индекса гидрохимической дистрофии для оценки дистрофии в озерах». Ecological Indicators . 78 : 566–573 . doi :10.1016/j.ecolind.2017.03.030.
  15. ^ Мейли, Маркус (1992-02-01). «Источники, концентрации и характеристики органического вещества в мягководных озерах и ручьях шведского лесного региона». Hydrobiologia . 229 (1): 23– 41. doi :10.1007/BF00006988. ISSN  1573-5117.
  16. ^ Drakare, S, Blomqvist, P, Bergstro, A, et al. 2003. Взаимосвязи между пикофитопланктоном и экологическими переменными в озерах вдоль градиента цвета воды и содержания питательных веществ. Freshwater Biology, 48(1), 729-740.
  17. ^ ab Newton, RJ et al. 2006. Динамика микробного сообщества в гумусном озере: дифференциальная устойчивость распространенных пресноводных филотипов. Environmental Microbiology, 8(6), 956-970.
  18. ^ Салонен, К. и Йокинен, С. 1988. Жгутиконосцы, питающиеся бактериями в небольшом дистрофном озере. Гидробиология, 161(1), 203-209.
  19. ^ Лайкенс, Джин Э. (2009). Энциклопедия внутренних вод (1-е изд.). Лондон Бостон: Academic Press. ISBN 978-0-12-370626-3.
  20. ^ ab Klante, Clemens; Larson, Magnus; Persson, Kenneth M. (август 2021 г.). «Побурение озера Больмен, Швеция, и его связь с естественными и антропогенными изменениями». Журнал гидрологии: региональные исследования . 36 : 100863. doi : 10.1016/j.ejrh.2021.100863 .
  21. ^ Ларсен, С., Андерсен, Т. и Хессен, Д.О. 2010. Биология глобальных изменений, 17(2), 1186-1192.
  22. ^ Флинт, EA (1979). «Комментарии о фитопланктоне и химии трех мономиктических озер в национальном парке Вестленд, Новая Зеландия». New Zealand Journal of Botany . 17 (2): 127– 134. Bibcode : 1979NZJB...17..127F. doi : 10.1080/0028825X.1979.10426885.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Дистрофическое_озеро&oldid=1266136455"