Дистрофическое озеро
Дистрофические озера , также известные как гуминовые озера , представляют собой озера, содержащие большое количество гуминовых веществ и органических кислот. Присутствие этих веществ приводит к тому, что вода становится коричневой по цвету и обычно имеет низкий уровень pH – около 4,0–6,0. Из-за этих кислых условий существует небольшое биоразнообразие , способное выжить, состоящее в основном из водорослей , фитопланктона , пикопланктона и бактерий . [1] [2] Обширные исследования были проведены на многих дистрофических озерах, расположенных в Восточной Польше, но дистрофические озера можно найти во многих регионах мира. [3]
Классификация дистрофных озер
[ редактировать ]По возрастанию продуктивности озера можно разделить на олиготрофные , мезотрофные, эвтрофные и гиперэвтрофные. раньше относили к олиготрофным Дистрофные озера 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 (иногда от кислого 4,0 до более нейтрального 8,0) и другими нестабильными свойствами, такими как наличие питательных веществ и химический состав. Следовательно, дистрофию можно классифицировать как состояние, влияющее на трофическое состояние, а не как трофическое состояние само по себе. [4]
Химические свойства
[ редактировать ]
Дистрофные озера имеют высокий уровень растворенного органического углерода. В его состав входят органические карбоновые и фенольные кислоты , которые поддерживают уровень pH воды относительно стабильным, действуя как естественный буфер . Таким образом, природный кислый уровень pH озера практически не зависит от промышленных выбросов. Растворенный органический углерод также уменьшает проникновение ультрафиолетового излучения и может снизить биодоступность тяжелых металлов, связывая их. [5] В воде и донных отложениях дистрофного озера значительно понижено содержание кальция по сравнению с обычным озером. [1] Незаменимые жирные кислоты , такие как EPA [ нужны разъяснения ] и ДГК [ нужны разъяснения ] , все еще присутствуют в организмах гуминовых озер, но их питательная ценность снижается из-за кислой среды, что приводит к снижению питательной ценности дистрофических продуцентов озера , таких как фитопланктон. [6] Индекс гидрохимической дистрофии — шкала, используемая для оценки уровня дистрофии озер. В 2016 году Горняк предложил новый набор правил для оценки этого индекса, используя такие свойства, как pH поверхностных вод, электропроводность , а также концентрации растворенного неорганического углерода и растворенного органического углерода. [7] Из-за различного ранее существовавшего трофического статуса озера, пораженные дистрофией, могут сильно отличаться по своему химическому составу от других дистрофических озер. [4] Исследования химического состава дистрофных озер показали повышенное содержание растворенного неорганического азота и более высокую активность липазы и глюкозидазы в полигуминовых озерах по сравнению с олигогуминовыми. В олигогумусных озерах поверхностные микрослои имеют более высокий уровень активности фосфатазы , чем подповерхностные микрослои. Обратное верно, когда озеро многогумичное. Как олигогуминовые, так и полигуминовые озера демонстрируют более высокую аминопептидазную активность в приповерхностных микрослоях, чем в поверхностных микрослоях. [3]
Жизнь в дистрофных озерах
[ редактировать ]Водосбор хвойный дистрофного озера обычно представляет собой лес , богатый торфяными мхами , стелющимися по водной поверхности. [1] Несмотря на наличие большого количества питательных веществ, дистрофные озера можно считать бедными питательными веществами, поскольку их питательные вещества задерживаются в органических веществах и, следовательно, недоступны для первичных производителей. [8] Органическое вещество в дистрофных озерах преимущественно аллохтонное: оно имеет наземное происхождение: вынесенное на водосбор органическое вещество постепенно заполняет эту водную среду. Из-за этой богатой органическими веществами среды именно бактериопланктон контролирует скорость потока питательных веществ между водной и наземной средой. [9] Бактерии встречаются в большом количестве и имеют большой потенциал роста, несмотря на дистрофические состояния. Эти бактерии управляют пищевой сетью гуминовых озер, обеспечивая энергию и поставляя полезные формы органического и неорганического углерода другим организмам, в первую очередь фаготрофным и миксотрофным жгутиконосцам . [10] Разложение органического вещества бактериями приводит также к преобразованию органического азота и фосфора в их неорганические формы, которые теперь доступны для потребления первичными продуцентами, включающими как крупный, так и мелкий фитопланктон (водоросли и цианобактерии). [2] [1] Однако в биологической активности гумусовых озер преобладает бактериальный метаболизм , который доминирует в пищевой сети . Химический состав гуминовых озер затрудняет утверждение более высоких трофических уровней, таких как планктоноядные рыбы, оставляя упрощенную пищевую сеть, состоящую в основном из растений, планктона и бактерий. [9] Доминирование бактерий означает, что в дистрофных озерах скорость дыхания выше , чем скорость первичной продукции . [1]
Воздействие дистрофикации на экосистему озера
[ редактировать ]Образование гуминового озера за счет органических стоков оказывает огромное влияние на экосистему озера . Изменения химического состава, повышающие кислотность озера, затрудняют 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 употребления в пищу человеком из-за органических загрязнителей . Концентрация и подвижность тяжелых металлов также могут изменяться в результате изменения химического состава гуминового озера. [11]
Дистрофические озера и изменение климата
[ редактировать ]Озера, как известно, являются важными поглотителями углерода в цикле углерода . Из-за высокого содержания растворенного органического углерода дистрофические озера являются значительно более крупными поглотителями углерода, чем чистые озера. [12] На повышенный уровень концентрации углерода в гуминовых озерах влияет характер растительности водосбора, стоки с которого являются основным источником органического материала. Однако изменения этих уровней также можно объяснить изменением количества осадков, изменением скорости минерализации почвы , уменьшением сульфатов отложения и изменениями температуры. На все эти факторы могут влиять изменения климата . Ожидается, что современное изменение климата приведет к увеличению поступления органического углерода в озера и, следовательно, изменит характер некоторых озер на дистрофический. [11]
Примеры дистрофных озер
[ редактировать ]Примеры дистрофических озер, которые изучались учеными, включают озеро Сучар II в Польше, озера Алльгюттерн, Фиолен и Бруннсйон в Швеции и озеро Мэтисон в Новой Зеландии. [1] [7] [13]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж Држимульска Д., Филок М., Купрянович М., Шерочиньска К. и Зелински П. 2015. Послеледниковые сдвиги в трофическом статусе озера на основе мультипрокси-исследования гуминового озера. Голоцен, 25(3), 495-507.
- ^ Jump up to: а б Джассер, И. 1997. Динамика и значение пикопланктона в мелком дистрофном озере по сравнению с поверхностными водами двух глубоких озер с контрастным трофическим статусом. Гидробиология, 342/343(1), 87-93.
- ^ Jump up to: а б Костшевска-Шлаковска, И. 2017. Микробная биомасса и ферментативная активность поверхностного микрослоя и подземных вод в двух дистрофических озерах. Польский журнал микробиологии, 66(1), 75-84.
- ^ Jump up to: а б Костшевска-Шлаковска И., Яссер И. 2011. Черный ящик: что мы знаем о гуминовых озерах? Польский журнал экологии, 59(4), 647-664.
- ^ Короси, Дж. Б. и Смол, Дж. П. 2012. Контрасты между дистрофическими и прозрачными озерами в долгосрочном воздействии подкисления на комплексы кладоцер. Пресноводная биология, 57 (1), 2449–2464.
- ^ Тайпале, С.Дж., Вуорио, К., Страндберг, У и др. 2016. Эвтрофикация озер и потемнение озер снижают доступность и передачу незаменимых жирных кислот для потребления человеком. Международная организация окружающей среды, 96(1), 156-166.
- ^ Jump up to: а б Горняк, А. 2016. Новая версия Индекса гидрохимической дистрофии для оценки дистрофии в озерах. Экологические индикаторы, 78(1), 566-573.
- ^ Дракар, С., Бломквист, П., Бергстро, А. и др. 2003. Взаимосвязь между пикофитопланктоном и переменными окружающей среды в озерах по градиенту цвета воды и содержания питательных веществ. Пресноводная биология, 48(1), 729-740.
- ^ Jump up to: а б Ньютон, Р.Дж. и др. 2006. Динамика микробного сообщества в гуминовом озере: дифференциальная устойчивость распространенных пресноводных филотипов. Экологическая микробиология, 8 (6), 956-970.
- ^ Салонен, К., и Йокинен, С. 1988. Жгутиконосцы, пасущиеся на бактериях в небольшом дистрофическом озере. Гидробиология, 161(1), 203-209.
- ^ Jump up to: а б Ларсен С., Андерсен Т. и Хессен Д.О. 2010. Биология глобальных изменений, 17(2), 1186-1192.
- ^ Собек, С. и др. 2006. Углеродный баланс небольшого гуминового озера: пример важности озер для круговорота органических веществ в бореальных водосборах. Амбио, 35 (8), 469–475.
- ^ Флинт, Э.А. (1979). «Комментарии о фитопланктоне и химическом составе трех мономиктических озер в национальном парке Вестленд, Новая Зеландия» . Новозеландский журнал ботаники . 17 (2): 127–134. Бибкод : 1979NZJB...17..127F . дои : 10.1080/0028825X.1979.10426885 .
