Введение в физическую лимнологию. Лекция-2

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Зима
Голомиктические озера – повергаются
полному сезонному перемешиванию
Классификация озер по Hutchinson, 1957 (общепринятая)

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Голомиктические озера
– повергаются полному сезонному перемешиванию
Димиктические озера – полное перемешивание два раза в год:
весной и осенью
Мономиктические озера –полное перемешивание
один раз в год:
Классификация озер по Hutchinson, 1957 (общепринятая)
Полимиктические озера –
многократному перемешивание
в течение года
Олигомиктические озера
перемешиванию реже, чем раз в год

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Зима
Димиктические озера – полное перемешивание два раза в год:
весной и осенью
Глубокие крупные пресные озера
умеренной зоны, где температура
дважды в год переходит через +4С

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
лёд
Мономиктическое озеро:
Зима
Глубокие небольшие озера,
защищенные от ветра + «дружная» весна; полная циркуляция осенью

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
«Теплое» мономиктическое озеро:
Осень
Зима
Незамерзающие озера
в теплом климате (t всегда выше +4С)
полная циркуляция зимой
при минимальной температуре

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
«Холодное» мономиктическое озеро:
Лето
Осень
Зима
лёд
Полярные озера, (t всегда ниже +4С)
полная циркуляция летом при
максимальной температуре

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Полимиктические озера – подвергаются
многократному перемешиванию в течение года
Мелководные озера глубиной менее 5 метров,
эпилимнион не может сформироваться из-за ветров
Олигомиктические озера – подвергаются
перемешиванию реже, чем раз в год, причем нерегулярно.
Зависит о погодных условий: например холодная зима

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Лето
Осень
Зима
2. Меромиктические озера – не повергаются
полному сезонному перемешиванию
Классификация озер по Hutchinson, 1957 (общепринятая)
Весна

Плотность, г/л
Миксолимнион - подвергается сезонной циркуляции
Монимолимнион - не захватывается сезонной циркуляцией как минимум больше одного года
Глубина
Меромиктический водоем:
Сероводород
Миксолимнион
Монимолимнион
Н2S
Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

Chemical stratification of Shira Lake water column
in July 2002
O2
H2S
Chemocline
Меромиктические озера: вертикальная стратификация экологических ниш
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Введение в физическую лимнологию. Лекция-2

H2S
Свет
Пурпурные
серные
бактерии (ПСБ)
Зеленые серные
бактерии (ЗСБ)
Редокс-зона
Фототрофные серные бактерии являются характерными обитателями меромиктических водоемов. Каротиноиды фототрофных серных бактерий сохраняются в донных отложениях, и служат палео-индикаторами присутствия сероводорода в фотической зоне.
Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

оз. Шунет
Численность ПСБ в «пурпурном слое» была экстремально высокой,
в летнее время превышала 108 кл мл-1.
Подобная численность известна для одного озера в мире –
озера Mahoney, Канада (Overmann et al., 1997).
Лето
Зима
Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Озеро Шунет, август 2016

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Озеро Учум, август 2016

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Классификация озер по Hutchinson, 1957 (общепринятая)
Происхождение меромиктических озер
1. Креногенные
Пресное озеро + растворение солей из подстилающих пород
Примеры - карстовые озера, образующиеся на известняковых породах

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Классификация озер по Hutchinson, 1957 (общепринятая)
Происхождение меромиктических озер
2. Эктогенные
А) В пресное озеро извне поступает соленая вода и проникает вглубь
Примеры: Черное море, прибрежные пресные озера,
Б) В соленое озеро извне поступает пресная вода и остается
на поверхности
Примеры: прибрежные озера, отделившиеся от моря
в результате изостатического поднятия (Антарктида,
побережье Белого моря), озеро Моно (США),
затопленные шахты

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Классификация озер по Hutchinson, 1957 (общепринятая)
Происхождение меромиктических озер
3. Эндогенные
Биологические процессы
Деструкция органики в придонных
слоях может приводить к накоплению
растворенных продуктов:
Фотосинтез = продукция органики
Деструкция органики =
растворенные продукты + CO2
Оседание

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Классификация озер по Hutchinson, 1957 (общепринятая)
Происхождение меромиктических озер
3. Эндогенные
Химические процессы:
CaCO3 + CO2 + H2O
Ca2+ + 2HCO3-
Осадок
CH2O + O2 + CaCO3
2HCO3- + Ca2+
Осаждение кальцита при увеличении рН в результате фотосинтеза,
его растворение в нижних слоях
Фотосинтез = увеличение рН

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Классификация озер по Hutchinson, 1957 (общепринятая)
Происхождение меромиктических озер
3. Эндогенные
Химические процессы:
Осадок
CH2O + 4Fe(OH)3 + 8H+
CO2 + 4Fe2+ + 11H2O
4Fe2+ + O2 + 4H+
4Fe3+ + 2H2O
Fe3+ + 3H2O
Fe(OH)3 + 3H+
Двухвалентное железо окисляется трехвалентного, выпадает в осадок
Внизу в анаэробных условиях вновь восстанавливается до двухвалентного
и растворяется

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Классификация озер по Hutchinson, 1957 (общепринятая)
Происхождение меромиктических озер
3. Эндогенные
Криогенные процессы:
Осадок
2Na+ + SO42-
Na2SO4
При концентрации > 30 г/л сульфат натрия (мирабилит)
Зимой кристаллизуется и выпадает в осадок
2Na+ + SO42-
Na2SO4

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Классификация озер по Hutchinson, 1957 (общепринятая)
Происхождение меромиктических озер
3. Эндогенные
Криогенные процессы:
Лёд
При кристаллизации воды образуются капли концентрированного
раствора солей, которые оседают, не успевая раствориться.

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
1. Схема вертикального распределения солености в голомиктическом озере
при постоянном уровне озера и постоянной толщине льда (H1 = H2 и L1 = L2).
2. Схема возникновения неоднородного вертикального распределения солености
(меромиксии) при подъеме уровня воды в голомиктическом озере.
Криогенные процессы:

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Сезонная динамика вертикальной структуры соленого озера
Оз. Учум

Температура, °С
Кислород, мг л-1
Соленость, г л-1
Плотность, (ρ -1000) г л-1
Глубина, м
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Rogozin DY, Genova SN, Gulati RD and Degermendzhy AG.Aquatic Ecology, 2010, V.44, No.3, P.485-496

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Озеро Шира

Глубина, м
Рогозин Д.Ю., Зыков В.В., Дегерменджи А.Г. Микробиология, 2012, Т. 81, № 6, c. 786-795.
Соленость, г л-1
Плотность, (ρ -1000) г л-1
Температура, °С
Кислород, мг л-1
Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

Многолетняя динамика озера Шунет
Глубина, м
Температура, °С
Кондуктивность,
мСименс см-1
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Введение в физическую лимнологию. Лекция-2

Происхождение меромиксии озер Шира и Шунет
2. Питание озер осуществляется за счет менее минерализованных источников:
оз. Шира – р.Сон, поверхностный сток, грунтовые воды
оз. Шунет – ручей, поверхностный сток, грунтовые воды
Причина солености озер Шира и Шунет –
испарительное концентрирование растворенных солей,
поступающих в результате выветривания горных
пород на окружающей территории (Гусева и др., 2012)
3. Соленость грунтовых вод 1.4 – 3 г л-1 (Природные воды…, 2003)
Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

Rogozin DY, Genova SN, Gulati RD and Degermendzhy AG Aquatic Ecology, 2010, V.44, No.3, P.485-496
Динамика уровня воды и солености в оз. Шира
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Введение в физическую лимнологию. Лекция-2

Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Глубина и соленость в соленых озерах Минусинской котловины (Кривошеев, Хасанов, 1990)

Мелкое соленое
озеро:
Происхождение меромиксии озер Шира и Шунет
Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

Происхождение меромиксии озер Шира и Шунет
Поступление пресной воды
с поверхностным стоком
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
Введение в физическую лимнологию. Лекция-2

Происхождение меромиксии озер Шира и Шунет
Меромиксия
Введение в физическую лимнологию. Лекция-2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016