stringtranslate.com

альпийское озеро

Озеро Бланка в Вашингтоне , США, с характерной зеленоватой водой из ледниковой муки . Ледник Колумбия, видимый на заднем плане, является основным источником воды для этого озера.

Альпийское озеро — высокогорное озеро в горной местности, обычно около или выше линии деревьев , с длительными периодами ледяного покрова . Эти озера обычно являются ледниковыми озерами, образованными в результате ледниковой активности (как текущей, так и прошлой), но также могут быть образованы в результате геологических процессов, таких как вулканическая активность ( вулканогенные озера ) или оползни ( барьерные озера ). Многие альпийские озера, питаемые талой ледниковой водой , имеют характерный яркий бирюзово- зеленый цвет в результате ледниковой муки , взвешенных минералов, полученных от ледника, размывающего коренную породу . [1] Когда активные ледники не снабжают озеро водой, как, например, большинство альпийских озер Скалистых гор в Соединенных Штатах , озера все еще могут быть ярко-голубыми из-за отсутствия роста водорослей в результате низких температур, отсутствия стока питательных веществ с окружающей земли и отсутствия поступления осадка. Окраска и горное расположение альпийских озер привлекают множество любителей отдыха.

Альпийское озеро в горах Серро-Бланко, Колорадо, 1874 год. Фотографии американского Запада, Бостонская публичная библиотека

Альпийские озера являются одними из самых распространенных типов озер на Земле. Только в Швейцарских Альпах насчитывается около 1000 альпийских озер, большинство из которых образовались после Малого ледникового периода . [2] По мере того, как глобальные температуры продолжают расти, будет образовываться больше альпийских озер, поскольку ледники отступают и обеспечивают больший сток в окружающие районы, а существующие озера будут испытывать больше биогеохимических изменений и сдвигов экосистем . Трофическое состояние альпийского озера (т. е. уровень биологической продуктивности ) прогрессирует с возрастом (например, низкая продуктивность после образования и повышенная продуктивность с растительностью и зрелостью почвы в окружающем водоразделе), [3] но антропогенные воздействия, такие как сельское хозяйство и изменение климата , быстро влияют на уровни продуктивности в некоторых озерах. [4] Эти озера являются чувствительными экосистемами и особенно уязвимы к изменению климата из-за ярко выраженных изменений ледяного и снежного покрова. [5] В связи с важностью горных озер как источников пресной воды для сельского хозяйства и человека, их физические, химические и биологические реакции на изменение климата активно изучаются.

Физические характеристики

Формирование

Образование ледникового озера.

Обычно альпийские озера образуются в результате текущей или предыдущей ледниковой активности (называемые ледниковыми озерами ), но также могут образовываться в результате других геологических процессов, таких как запруда воды из-за потоков вулканической лавы или обломков, [6] [7] обрушение вулканического кратера, [8] или оползни . [9] Ледниковые озера образуются, когда ледник размывает и опускает коренную породу , двигаясь вниз по склону, и когда ледник отступает, впадины заполняются талой ледниковой водой и стоком. Эти озера обычно довольно глубокие по этой причине, и некоторые озера глубиной в несколько сотен метров могут быть вызваны процессом, называемым переуглублением . В горных долинах, где движение ледника образовало круглые впадины, могут образовываться каровые озера (или каровые озера), когда вода оказывается запруженной. Когда запруды возникают из-за обломков от движения ледника, эти озера называются моренными озерами. Эти плотины из мусора могут быть очень устойчивыми или могут прорваться, вызывая экстремальные наводнения, которые представляют значительную опасность для сообществ в альпийских районах, особенно в Гималаях . [1] Озера-котлы также образуются при отступлении ледника, но образуются, когда часть льда откалывается от отступающего ледника, вызывает впадину, а затем тает. Некоторые альпийские озера находятся в впадинах, образованных ледниками, которые существовали во время последнего ледникового периода , но больше не находятся рядом с какими-либо ледниками и питаются снегом, дождем или грунтовыми водами. [ требуется ссылка ]

Число ледниковых альпийских озер резко возросло за последние годы. С 1990 по 2018 год число ледниковых озер увеличилось на 53%, а общая площадь ледниковых озер увеличилась на 51% из-за глобального потепления . [10] Альпийские озера, прилегающие к ледникам, также могут привести к положительной обратной связи из-за снижения альбедо воды относительно льда, создавая более крупные озера и вызывая большее таяние ледников. [10]

Недавно образованное (примерно в 2015 году) высокогорное озеро на конце ледника Айс-Ворм на горе Дэниел в штате Вашингтон, США, образовавшееся в результате отступления ледника.

Ледниковые альпийские озера отличаются от других озер, образованных ледниками, тем, что они встречаются на больших высотах и ​​в горной местности, обычно на границе леса или выше. Например, Великие озера США и Канады образовались в результате отступления ледникового щита Лаврентид во время последнего ледникового периода , который размыл плоскую поверхность скал, но не находится в альпийском регионе. [11] Напротив, озеро Луиз, расположенное в Скалистых горах, образовалось из ледниковых обломков, перекрывающих талую воду (т. е. моренное озеро) из ледника Виктория. [ требуется ссылка ]

Стратификация

Озеро Каданьо в Швейцарских Альпах является естественным меромиктическим высокогорным озером, образованным за счет солености грунтовых вод.

Годовой цикл стратификации и смешивания в озерах играет важную роль в определении вертикального распределения тепла, растворенных химических веществ и биологических сообществ. [12] Большинство альпийских озер находятся в умеренном или холодном климате, характерном для их большой высоты, что приводит к режиму димиктического смешивания. Димиктические озера полностью смешиваются дважды в год между периодами вертикальной стратификации летом и зимой. [12] Летняя стратификация вызвана нагреванием поверхностных вод, а зимняя стратификация вызвана охлаждением поверхностных вод ниже температуры пресной воды максимальной плотности (приблизительно 4 °C (39 °F)). [13] Сезонный ледяной покров усиливает цикл димиктической стратификации альпийских озер, изолируя озеро от ветра и теплого воздуха весной, когда стратификация, как правило, слабее. [12] Некоторые мелкие альпийские озера могут полностью смешиваться несколько раз в год из-за эпизодических ветровых или холодных притоков и поэтому считаются холодными полимиктическими . [14] Существует ряд меромиктических альпийских озер (в которых глубокий слой озера никогда не смешивается с поверхностной водой). Озеро Каданьо , расположенное в Швейцарских Альпах, является меромиктическим из-за природных источников, которые постоянно питают дно озера плотной соленой водой. [15] Другие альпийские озера, такие как Траунзее в Австрии, стали меромиктическими из-за засоления в результате антропогенной деятельности, такой как добыча полезных ископаемых. [16]

Недавние [ когда? ] исследования показывают, что изменение климата может повлиять на годовые циклы стратификации в альпийских озерах. Высокогорные регионы испытывают изменение сезонных погодных условий и более быстрое потепление, чем в среднем по миру. [17] Продолжительность ледяного покрова на альпийских озерах чувствительна к этим факторам, и более короткая продолжительность ледяного покрова имеет потенциал для смещения режима смешивания озер с димиктического на мономиктический (один стратифицированный и один полностью смешанный период каждый год). [18] Изменение режима смешивания может фундаментально изменить химические и биологические условия, такие как доступность питательных веществ, а также время и продолжительность гипоксии в альпийских озерах. [18] Кроме того, относительно небольшой размер и большая высота альпийских озер могут сделать их особенно восприимчивыми к изменениям климата. [19]

Гидрология

Гидрология водораздела альпийского озера играет большую роль в определении химических характеристик и доступности питательных веществ. [20] [21] Источниками притока воды в альпийские озера являются осадки, таяние снега и ледников, а также грунтовые воды. [ 22 ] [20] [21] Приток воды в альпийские озера часто имеет большой сезонный цикл из-за осадков, выпадающих в виде снега, и слабого таяния ледников на водоразделе зимой, в отличие от осадков и усиленного таяния ледников летом. [23] Альпийские озера часто расположены в горных районах вблизи или выше линии леса, что приводит к крутым водоразделам с недоразвитой почвой и редкой растительностью. [20] Сочетание холодного климата над альпийскими водоразделами, затенения от крутого рельефа и низкой концентрации питательных веществ в стоке делает альпийские озера преимущественно олиготрофными .

Различные характеристики водораздела создают различие между чистыми альпийскими озерами и ледниковыми альпийскими озерами (озера с притоком от тающих ледников). [22] Чистые альпийские озера имеют низкие концентрации взвешенных осадков и мутности , что может быть вызвано отсутствием эрозии в водоразделе. Озера, питаемые ледниками, имеют гораздо более высокие концентрации взвешенных осадков и мутности из-за притока ледниковой муки , что приводит к непрозрачности и ярко-синему или коричневому цвету. [22] Мутность альпийских озер играет важную роль в определении доступности света для первичной продуктивности и сильно зависит от уникального водораздела каждого озера. [24] [21]

Циркуляция

Циркуляция в альпийских озерах может быть вызвана ветром, речными притоками, течениями плотности , конвекцией и волнами в масштабе бассейна. Крутой рельеф, характерный для альпийских озер, может частично защищать их от ветра, создаваемого региональными погодными условиями. [25] Следовательно, ветровые режимы меньшего масштаба, создаваемые местной топографией, такие как дневной горный бриз [26] и катабатический ветер [25] [27] , могут быть важны для принудительной циркуляции в альпийских озерах. Ветровые режимы, которые пространственно различаются по протяженности озера, могут создавать области апвеллинга и даунвеллинга . [28] Речной приток может вызывать циркуляцию в альпийских озерах посредством импульса, переносимого непосредственно в озеро реками или ручьями, и посредством течений плотности. Если приточная вода плотнее воды на поверхности озера (из-за разницы в температуре или концентрации осадков), плавучесть заставляет более тяжелую приточную воду течь вниз по склону дна озера или во внутреннюю часть озера. Такие потоки, обусловленные плотностью, были зарегистрированы в альпийских озерах со скоростями, достигающими почти 1 м/с. [29] Нагревание и охлаждение альпийских озер может привести к тому, что поверхностные воды станут более плотными, чем вода внутри озера. Это приводит к гравитационно нестабильному водному столбу, и плотная вода тянется вниз от поверхности, вызывая конвекцию. [30] Эта вертикальная циркуляция является эффективным средством для перемешивания в озерах [30] и может играть значительную роль в гомогенизации водного столба между периодами стратификации. [31] Волны масштаба бассейна, такие как внутренние волны и сейши , также могут управлять циркуляцией в альпийских озерах. Внутренние сейши в альпийском озере наблюдались с сопутствующими скоростями порядка нескольких сантиметров в секунду. [26]

Экология

Структура микробного сообщества

Альпийские озера являются домом для уникального разнообразия беспозвоночных, которые в высокой степени адаптированы к более холодным и в целом более суровым условиям этих сред по сравнению с озерами на более низких высотах. Несколько доминирующих видов приспособились к олиготрофным условиям и интенсивному УФ-излучению, при этом хирономиды и олигохеты составляют почти 70% сообщества в двух хорошо изученных альпийских озерах на севере Италии, [32] а также два самых известных вида (66% и 28% соответственно) в 28 альпийских озерах в Австрии. [33] В популяциях фитопланктона доминируют нанопланктонные, мобильные виды, включая хризофиты, динофлагелляты и криптофиты в толще воды, при этом важный вклад в фотосинтез также вносит сообщество водорослей, прикрепленных к субстратам, эпилиту и эпипелону. [34] Вирусы также наблюдаются в альпийских озерах в количестве до 3 x 10 7 мл −1 , что близко к верхнему диапазону общего наблюдаемого количества от 10 5 до 10 8 мл −1 в водных системах. [35]

Исследование 28 альпийских озер показало, что с увеличением высоты обилие макробеспозвоночных увеличивается в небольших озерах, но уменьшается в более крупных озерах, а состав сообщества смещается с увеличением высоты в сторону небольшого числа специализированных видов. [33] Считается, что увеличение обилия в небольших озерах по мере увеличения высоты связано с более экстремальными температурными режимами, характерными для небольших водоемов, выбирая небольшое подмножество более крепких видов, которые в конечном итоге процветают при меньшей общей конкуренции. [33] Высота также может влиять на состав сообщества из-за изменения доступности пищевых ресурсов. Например, на больших высотах альпийские озера испытывают более короткие периоды без льда, что накладывает ограничение на объем первичной продукции и последующего роста пищи. В заключение следует отметить, что как физические характеристики озера, включая размер и субстрат, так и параметры окружающей среды, включая температуру и ледяной покров, определяют состав и структуру сообщества, причем одно исследование предполагает, что температура и высота являются основными движущими силами, [36] а другое представляет доказательства вместо этого неоднородности морфометрии озера и субстрата как основных движущих сил. [37] Последнее, в частности, увеличение каменистого субстрата, как было обнаружено, негативно влияет на численность и видовое богатство. [33] Все эти экологические параметры, вероятно, будут затронуты изменением климата, с каскадным эффектом на беспозвоночных и микробные сообщества альпийских озер.

Структура сообщества позвоночных

Сообщество позвоночных альпийских озер гораздо более ограничено, чем сообщества беспозвоночных, поскольку суровые условия оказывают повышенное воздействие на организмы, но могут включать рыб, амфибий, рептилий и птиц. Несмотря на это, многие альпийские озера все еще могут быть домом для разнообразных видов на этих больших высотах. Эти организмы прибыли несколькими путями через человеческие интродукции, экологические интродукции, и некоторые из них являются эндемиками для своих соответствующих озер. Водяная лягушка Титикака в озере Титикака в высоких Андах является одним из видов, который является эндемичным, в то время как другие были интродуцированы. [38]

Озеро Титикака является домом для большого количества позвоночных, включая титикакскую водяную лягушку ( Telmatobious culeous) и находящуюся под угрозой исчезновения титикакскую поганку ( Rollandia microptera ), встречающуюся только в бассейне Титикака. [38] [39] Бассейн также является домом для множества видов птиц и считается Рамсарским угодьем из-за своей экологической важности. Виды водоплавающих птиц включают чилийского фламинго , большого желтонога , снежную цаплю , андскую лысуху , андскую чайку и андского чибиса . [39]

Другое важное [ по мнению кого? ] высокогорное озеро, озеро Крейтер , расположенное в Орегоне, является домом для нескольких интродуцированных видов рыб, местных амфибий и рептилий. Амфибии и рептилии, которые можно найти в озере Крейтер, это тритон мазама , северо-западная саламандра , северо- западная ребристая лягушка, северо-западная жаба, каскадная лягушка, тихоокеанская древесная лягушка , северная горная ящерица, карликовая рогатая жаба, северная аллигаторовая ящерица и северо-западная подвязочная змея . [40]

Интродуцированные виды

Некоторые альпийские озера не содержат никаких местных видов позвоночных, а вместо этого размножили свои сообщества позвоночных посредством интродуцированных видов. Рыба обычно завозится людьми, зарыбляющими озера для любительской и спортивной рыбалки.

В озере Крейтер не обитало ни одного вида позвоночных до зарыбления между 1884 и 1941 годами, когда было зарыблено 1,8 миллиона лососевых, в основном радужная форель ( Oncorhynchus mykiss ) и кокани ( O. nerka ). [41] Другие завезенные виды включали ручьевую форель ( Salmo trutta ), кижуч ( O. kisutch ), форель-головорез ( O. clarkii ) и стальноголовый лосось ( O. mykiss ). Завезенная рыба влияет на пресноводные и бентосные сообщества, поскольку они являются основной добычей неместных рыб. Саламандры и тритоны, обнаруженные в озере Крейтер, также подверглись вторжению в свои родные места обитания и были сокращены или уничтожены в количестве. Эти амфибии также были обнаружены в содержимом желудков рыб, зарыбленных в озере Крейтер, что еще больше сократило популяцию. [41]

Озеро Тахо , расположенное между Калифорнией и Невадой, также имеет несколько интродуцированных видов рыб, поселившихся в бассейне из-за любительского рыболовства, включая озерную форель ( Salvelinus namaycush ), радужную форель, ручьевую форель, синежаберного леща ( Lepomis macrochirus ), карпа ( Cyprinus caprio ) и других. [42] Озерная форель, наряду с интродуцированной пресноводной креветкой Mysis relicta , радикально изменили пищевую сеть в озере Тахо. Соседнее озеро Каскад в Калифорнии, которое часто внимательно изучается вместе с озером Тахо, не имеет никаких интродуцированных видов из-за крайне ограниченного доступа общественности. [42] Рыба также была зарыблена в озере Титикака после уничтожения местной популяции рыб после рыболовного соревнования. [38]

Некоторые исследования отметили, что любительское рыболовство интродуцированных видов в альпийских озерах может иметь негативные последствия для всей экосистемы. Ввоз неместных видов, особенно в озера без рыбы, также может переносить патогены и бактерии, отрицательно влияя на сообщество беспозвоночных, которое уже там есть. Исследования двух безрыбных итальянских альпийских озер, озера Даймон и озера Балма, показали, что интродуцированная рыба принесла новые вирусы и бактерии, которые были вредны для местных амфибий в воде. Исследования также показали, что единственный способ решить эту проблему — полностью искоренить неместные виды рыб в озерах любым возможным способом. К ним относятся использование жаберных сетей, электроловля рыбы и продолжающаяся агрессивная любительская рыбалка. [43]

Влияние изменения климата

Беспозвоночные альпийских озер, возможно, являются одними из самых уязвимых сообществ беспозвоночных к повышению температур, связанному с антропогенным изменением климата, из-за ожидаемого увеличения периодов без льда [33] и относительно небольшого воздействия антропогенного изменения покрова суши, которому уже подверглись другие подобные наземно-водные системы. [37] Холоднотермные виды , уникально приспособленные к выживанию только в небольшом диапазоне холодных температур, и более крупные виды с половым размножением, которые медленнее размножаются, чем более мелкие бесполые виды в условиях возмущений, могут подвергнуться отрицательному воздействию. [37] Предполагается, что таяние ледников увеличит размеры альпийских озер, питаемых ледниками, что повлияет на эффект размера доказательств на состав сообщества. [33] Кроме того, структура среды обитания может измениться в ответ на увеличение эрозии из-за таяния вечной мерзлоты, и, наконец, рост частоты и масштабов экстремальных погодных явлений может увеличить мутность водной толщи, [21] [33] что, как хорошо известно, влияет на процессы фотосинтеза и дыхания, увеличивая ослабление света и уменьшая размер фотической зоны . Экосистемы альпийских озер претерпевают беспрецедентные темпы изменения состава сообщества в связи с недавним повышением температуры и нагрузкой питательными веществами. [44] Последовательный мониторинг может помочь выявить, количественно оценить и охарактеризовать это экологическое воздействие.

Один из таких методов мониторинга использует макробеспозвоночных в качестве биоиндикаторов, прежде всего, для анализа накопления микроэлементов, связанных с загрязнением [32] и, в более общем плане, для отслеживания изменений в биологических сообществах из-за изменения климата. [37] [44] Микроэлементы могут встречаться в природе, но индустриализация, включая потребление ископаемого топлива, ускорила скорость их накопления в среде альпийских озер. [32] Хотя они необходимы для жизни в низких концентрациях, некоторые микроэлементы начинают функционировать как загрязнители при чрезмерном накоплении. После выброса в атмосферу микроэлементы могут стать растворимыми в результате биогеохимических процессов и оказаться в осадке, а затем мобилизоваться через выветривание и сток, чтобы попасть в экосистемы альпийских озер. Бентосные макробеспозвоночные, часто находящиеся в основе пищевых цепей, являются основными накопителями микроэлементов, которые затем переносятся вверх по пищевой цепи к рыбам или птицам через хищников. В основополагающем исследовании, в котором хирономиды использовались в качестве биоиндикаторов из-за их обилия в альпийских озерах и разнообразия пищевых привычек (собиратели, измельчители и хищники), было обнаружено, что большинство концентраций микроэлементов находятся в пределах целевых показателей качества отложений, за исключением свинца в обоих исследуемых озерах и цинка в одном, а также был сделан вывод о том, что концентрации микроэлементов отражают относительные уровни загрязнения, влияющие на каждое альпийское озеро в исследуемом регионе северной Италии. [32] В другом исследовании, оценивая состав выбранных биоиндикаторов с течением времени и обнаруживая доказательства ухудшения качества воды, был сделан вывод о том, что экосистема озера вышла из «безопасного эксплуатационного состояния». [44]

Щелочность и pH

Щелочность можно определить как способность водоема нейтрализовать кислоту. [45] Щелочность в природных водах в значительной степени обусловлена ​​бикарбонатом , сильным сопряженным основанием слабой угольной кислоты, которая является продуктом выветривания горных пород. Бикарбонат обладает способностью действовать как кислота или основание в воде, что делает его буфером, препятствующим изменению кислотных или основных входов в водоем. Щелочность измеряется в единицах мкэкв л -1 , которые определяются концентрацией иона на литр воды, умноженной на заряд иона, или титрованием . [ требуется цитата ]

Альпийские озера хорошо изучены в отношении закисления с 1980-х годов, в основном из-за сезонных закономерностей изменения щелочности и pH , которые они естественным образом демонстрируют из-за осадков и таяния снега. [46] Эти озера испытывают сезонно низкую щелочность (и, следовательно, низкий pH), что делает их весьма восприимчивыми к кислотным осадкам в результате атмосферных загрязнителей . [47] Химический состав воды альпийских озер определяется атмосферными отложениями (перенос частиц между атмосферой) и процессами водосбора (дренаж осадков). [48] Погодные условия альпийских озер включают длительные периоды таяния снега, которое имеет длительный контакт с почвой и горными породами, что приводит к повышению щелочности. Выветривание горных пород, которые имеют известковую или карбонатную основу ( известняк ), является основным фактором щелочности альпийских озер [47] , тогда как альпийские озера в регионах гранита и других магматических пород имеют более низкую щелочность из-за более медленной кинетики выветривания. [45] Более низкая щелочность указывает на более низкую способность буферизировать воду от кислотных или основных входов, поэтому альпийские озера с низкой щелочностью восприимчивы к кислотным загрязняющим веществам в атмосфере. Общепринято, что альпийские озера со щелочностью менее 200 единиц мкэкв л -1 восприимчивы к закислению. [49]

Европейские Альпы

Альпы являются крупнейшим горным хребтом в Европе и местом расположения некоторых из самых известных озер. [50] Коренная порода в Альпах сильно различается и может состоять из гранита, кварца, сланца, доломита, мрамора, известняка и многого другого. [ 51] Эта разнообразная геологическая структура играет роль в различной щелочности каждого альпийского озера. Исследование 73 альпийских озер в Восточных Альпах показало, что 85% озер имели низкие значения щелочности (<200 мкэкв л -1 ), и только два озера имели щелочность выше 500 мкэкв л -1 . [51] Это исследование также определило pH и обнаружило диапазон от 7,93 до 4,80, при этом 21% озер имели pH ниже 6,00. [51] Было также обнаружено, что pH в этом регионе не зависит от высоты.

Аналогичный анализ был проведен на 207 озерах, в результате чего диапазон щелочности составил от -23 до 1372 мкэкв л −1 и среднее значение 145 мкэкв л −1 . [52] Для этих озер также был определен pH, который варьировался от 4,6 до 9,2. [52] Альпийские озера с pH менее 6,0 показали кислотное воздействие на микроорганизмы, а pH менее 5,3 характеризовался как достигшее сильного закисления. [52] Этот анализ был повторен на 107 альпийских озерах в Центральных Альпах с подстилающей породой из кремнистых и ультраосновных пород. Эти озера имели диапазон щелочности от 155 до -23 микроэквивалентов на литр, что позволяет предположить, насколько чувствительными могут быть альпийские озера с похожей подстилающей породой к кислотным дождям. [ необходима цитата ]

Каскадный хребет

Общая щелочность поверхностных вод в США. Каскадный регион — горный регион, охватывающий Вашингтон, Орегон и Северную Калифорнию.

Каскадные горы простираются от Северной Калифорнии через Орегон и Вашингтон. Этот регион состоит из осадочных и вулканических пород, имеет обильные сезонные осадки и хвойные леса. [45] В районе дикой природы Альпийские озера в Каскадных горах Вашингтона насчитывается более 700 озер. [53] Щелочность озер в регионе Каскад варьируется от 400 мкэкв л-1 до 57 мкэкв л -1 , [45] [53] все они считаются низкощелочными и предполагают, что они могут быть подвержены закислению. [53] pH этих озер варьировался от 7,83 до 5,62, и в этом регионе закисленным озером считается озеро с pH ниже 4,7. [53] Каскадные горы были дополнительно оценены по субрегионам, поскольку среды сильно различаются. Более низкая щелочность, 50–100 мкэкв л −1 , наблюдалась в регионах с небольшим количеством почвы и гранитных пород, таких как Глейшер Пик Уайлдернесс и Маунт-Рейнир. [45] Более высокая щелочность, 200–400 мкэкв л −1 , наблюдалась в регионах, состоящих из базальта и андезита, таких как Западные Каскады. [45]

Палеоклиматологические данные

Пример слоистости в керне осадка.

Палеопрокси — это химические или биологические источники, которые служат индикаторными данными для некоторых аспектов климата и могут помочь реконструировать прошлые региональные климаты и будущую судьбу альпийских сред. Альпийские озера сами по себе являются уникальными резервуарами палеоклиматических данных, особенно для понимания климата в конце четвертичного периода , поскольку они собирают и хранят геоморфологические и экологические данные в своих отложениях . [54] Эти записи прошлого позволяют лучше понять, как альпийские озера реагировали на изменчивость климата. Таким образом, понимая эти механизмы прошлого, можно сделать более точные прогнозы относительно будущей реакции альпийских экосистем на современное изменение климата.

Доля минерального фосфора (P) в органическом P в озерных отложениях может быть использована для определения того, являются ли отложения источником ледников (более высокое соотношение минерального и органического P) или склонов обломочных пород (более низкое соотношение минерального и органического P). Таким образом, содержание P в осадках может информировать о ледниковой активности и, следовательно, о климате во время отложения осадка. Например, высокогорное озеро в Береговых горах Британской Колумбии показало более прохладные и влажные условия из-за возросшей тенденции в богатых минералами (ледникового происхождения) P отложениях, что согласуется с другими выводами об охлаждении в голоцене . [55]

Магнитные свойства осадка в альпийских озерах также могут помочь сделать вывод о ледниковой активности с высоким разрешением. [56] Когда магнитные свойства осадочных пород озера совпадают со свойствами коренной породы, можно сделать вывод, что движение ледника было более интенсивным, т. е. температура была ниже. Наряду с тем, что осадки являются «детритовыми» (выветривание коренной породы), осадки являются более крупнозернистыми, что указывает на высокую ледниковую активность, связанную с плейстоценом .

Диатомовые ассоциации показывают изменения в бентосных условиях и щелочности, которые помогают сделать вывод об изменениях температуры и концентрации углекислого газа с течением времени. [57] В периоды более высоких температур, более длительные вегетационные периоды привели к большему росту бентосных растений, что проявляется в большем количестве перифитонных (растущих на субстрате) видов диатомовых водорослей. После начала промышленной революции диатомовые ассоциации показали более кислые условия, которые связаны с более высокими концентрациями углекислого газа. Помимо самих альпийских озер, служащих источником палеоклиматических наблюдений, окружающая альпийская зона также вносит много полезных косвенных данных, таких как динамика годичных колец деревьев и геоморфологические особенности. [ необходима цитата ]

Ссылки

  1. ^ ab "Что такое ледниковые озера?". Национальный центр данных по снегу и льду . Получено 10 ноября 2022 г.
  2. ^ Mölg, Nico; Huggel, Christian; Herold, Thilo; Storck, Florian; Allen, Simon; Haeberli, Wilfried; Schaub, Yvonne; Odermatt, Daniel (2021). «Инвентаризация и эволюция ледниковых озер со времен Малого ледникового периода: уроки из случая Швейцарии». Earth Surface Processes and Landforms . 46 (13): 2551–2564. Bibcode : 2021ESPL...46.2551M. doi : 10.1002/esp.5193 . ISSN  0197-9337. S2CID  237251052.
  3. ^ "North American Lake Management Society (NALMS)". North American Lake Management Society (NALMS) . 2015-03-31 . Получено 2022-12-07 .
  4. ^ «Изменения трофического статуса трех горных озер – естественный или антропогенный процесс?». Польский журнал экологических исследований . 23 (3): 875–892. ISSN  1230-1485.
  5. ^ Томпсон, Рой; Каменик, Кристиан; Шмидт, Роланд (2005-08-01). «Сверхчувствительные альпийские озера и изменение климата». Журнал лимнологии . 64 (2): 139–152. doi : 10.4081/jlimnol.2005.139 . ISSN  1723-8633.
  6. ^ "Геология бассейна озера Тахо". Lake Tahoe Basin Mgt Unit . Получено 2022-12-07 .
  7. ^ "Наука для меняющегося мира". USGS.gov . Получено 2022-12-07 .
  8. ^ "Геология национального парка Крейтер-Лейк". Геологическая служба США . Получено 2022-12-07 .
  9. ^ Hancox, Graham T.; Perrin, Nick D. (2009-06-01). «Оползень в Зеленом озере и другие гигантские и очень крупные постледниковые оползни в Фьордленде, Новая Зеландия». Quaternary Science Reviews . Природные опасности, экстремальные события и топография гор. 28 (11): 1020–1036. Bibcode : 2009QSRv...28.1020H. doi : 10.1016/j.quascirev.2008.08.017. ISSN  0277-3791.
  10. ^ ab Шугар, Дэн Х.; Берр, Аарон; Хариташья, Умеш К.; Каргель, Джеффри С.; Уотсон, К. Скотт; Кеннеди, Морин К.; Бевингтон, Александр Р.; Беттс, Ричард А.; Харрисон, Стефан; Стратман, Кэтрин (2020). «Быстрый рост ледниковых озер во всем мире с 1990 года». Nature Climate Change . 10 (10): 939–945. Bibcode : 2020NatCC..10..939S. doi : 10.1038/s41558-020-0855-4. hdl : 10871/122688 . ISSN  1758-6798. S2CID  221381336.
  11. ^ "Lake Origins". Lake Scientist . Получено 2022-11-11 .
  12. ^ abc Boehrer, Bertram; Schultze, Martin (2008). "Стратификация озер". Reviews of Geophysics . 46 (2): RG2005. Bibcode : 2008RvGeo..46.2005B. doi : 10.1029/2006RG000210 . ISSN  8755-1209. S2CID  32629490.
  13. ^ Чен, Чен-Тунг А.; Миллеро, Фрэнк Дж. (1986). «термодинамические свойства природных вод, охватывающих только лимнологический диапазон1». Лимнология и океанография . 31 (3): 657–662. Bibcode :1986LimOc..31..657C. doi : 10.4319/lo.1986.31.3.0657 .
  14. ^ Питер, Ханнес; Соммаруга, Рубен (2017). «Мутные озера, питаемые ледниками, являются прерывистыми холодными полимиктическими, а не димиктическими». Inland Waters . 7 (1): 45–54. Bibcode :2017InWat...7...45P. doi :10.1080/20442041.2017.1294346. ISSN  2044-2041. PMC 5478930 . PMID  28690780. 
  15. ^ Del Don, Claudio; Hanselmann, Kurt W.; Peduzzi, Raffaele; Bachofen, Reinhard (2001). «Меромиктическое альпийское озеро Каданьо: орографическое и биогеохимическое описание». Aquatic Sciences . 63 (1): 70–90. Bibcode :2001AqSci..63...70D. doi :10.1007/PL00001345. ISSN  1420-9055. S2CID  46573669.
  16. ^ Фикер, Харальд; Люгер, Мартин; Паммингер-Ланштайнер, Барбара; Ахляйтнер, Даниэла; Ягш, Альберт; Гасснер, Хуберт (2018). «Разбавление соленого супа: влияние длительного загрязнения солью на глубокое альпийское озеро (Траунзее, Австрия) и обратная сторона недавнего восстановления после засоления». Водные науки . 81 (7). doi :10.1007/s00027-018-0602-3. ISSN  1420-9055. S2CID  253591340.
  17. ^ Adler, C.; Wester, P.; Bhatt, I.; Huggel, C.; Insarov, GE; Morecroft, MD; Muccione, V.; Prakash, A. (2022). Межглавная статья 5: Горы. В: Изменение климата 2022: Воздействия, адаптация и уязвимость. Вклад Рабочей группы II в Шестой оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: Cambridge University Press. стр. 2273–2318. doi :10.1017/9781009325844.022.
  18. ^ ab Фикер, Харальд; Люгер, Мартин; Гасснер, Хуберт (2017). «От димиктического к мономиктическому: эмпирические доказательства переходов термического режима в трех глубоких альпийских озерах Австрии, вызванных изменением климата». Freshwater Biology . 62 (8): 1335–1345. Bibcode :2017FrBio..62.1335F. doi :10.1111/fwb.12946.
  19. ^ Томпсон, Рой; Каменик, Кристиан; Шмидт, Роланд (2005). «Сверхчувствительные альпийские озера и изменение климата». Журнал лимнологии . 64 (2): 139–152. doi : 10.4081/jlimnol.2005.139 .
  20. ^ abc Xenopoulos, Marguerite A.; Lodge, David M.; Frentress, Jason; Kreps, Timothy A.; Bridgham, Scott D.; Grossman, Elizabeth; Jackson, Caryn J. (2003). "Региональные сравнения детерминант водоразделов растворенного органического углерода в умеренных озерах региона Верхних Великих озер и отдельных регионов мира". Limnology and Oceanography . 48 (6): 2321–2334. Bibcode : 2003LimOc..48.2321X. doi : 10.4319/lo.2003.48.6.2321 . S2CID  16207544.
  21. ^ abcd Перга, Мари-Элоди; Брюэль, Розали; Родригес, Лора; Генан, Ян; Буффар, Дамьен (2018). «Влияние штормов на альпийские озера: предшествующие погодные условия имеют большее значение, чем интенсивность события». Global Change Biology . 24 (10): 5004–5016. Bibcode :2018GCBio..24.5004P. doi :10.1111/gcb.14384. PMID  29974996. S2CID  49689430.
  22. ^ abc Питер, Ханнес; Соммаруга, Рубен (2017). «Мутные озера, питаемые ледниками, являются прерывистыми холодными полимиктическими, а не димиктическими». Inland Waters . 7 (1): 45–54. Bibcode :2017InWat...7...45P. doi :10.1080/20442041.2017.1294346. PMC 5478930 . PMID  28690780. S2CID  22996834. 
  23. ^ Коллинз, Дэвид Н. (1990). Гидрология в горных регионах: протоколы ... состоявшейся в Лозанне, Швейцария, 27 августа - 1 сентября 1990 г. Международная ассоциация гидрологических наук, Международная ассоциация гидрогеологов, Международная конференция по водным ресурсам в горных регионах. Уоллингфорд, Оксфордшир [Англия]: Международная ассоциация гидрологических наук. стр. 439–446. ISBN 0-947571-57-4. OCLC  22513430.
  24. ^ Вайнбрук, Рольф Д.; Томпсон, Патрик Л.; Хоббс, Уильям; Лакман, Брайан Х.; Грэм, Марк Д.; Вулф, Александр П. (2017). «Ледниково-опосредованное воздействие потепления климата на альпийские озера Канадских Скалистых гор». Internationale Vereinigung für theoretische und angewandte Limnologie: Verhandlungen . 30 (9): 1449–1452. дои : 10.1080/03680770.2009.11902351. S2CID  56323069.
  25. ^ ab McGowan, Hamish A.; Owens, Ian F.; Sturman, Andrew P. (1995). "Термические и динамические характеристики альпийских озёрных бризов, озеро Текапо, Новая Зеландия". Boundary-Layer Meteorology . 76 (1): 3–24. Bibcode :1995BoLMe..76....3M. doi :10.1007/BF00710888. ISSN  1573-1472. S2CID  120189223.
  26. ^ ab Münnich, M.; Wüest, A.; Imboden, DM (1992). «Наблюдения за второй вертикальной модой внутренней сейши в альпийском озере». Лимнология и океанография . 37 (8): 1705–1719. Bibcode :1992LimOc..37.1705M. doi : 10.4319/lo.1992.37.8.1705 . S2CID  85917811.
  27. ^ Смит, Норман Д. (1978). «Процессы и закономерности седиментации в питаемом ледником озере с низким содержанием осадка». Канадский журнал наук о Земле . 15 (5): 741–756. Bibcode : 1978CaJES..15..741S. doi : 10.1139/e78-081.
  28. ^ Санто, Марко А.; Тоффолон, Марко; Заниер, Джулия; Джованнини, Лоренцо; Арменио, Винченцо (2017). «Моделирование крупных вихрей (LES) ветровой циркуляции в периальпийском озере: обнаружение турбулентных структур и последствий сложной окружающей орографии». Журнал геофизических исследований: Океаны . 122 (6): 4704–4722. Bibcode : 2017JGRC..122.4704S. doi : 10.1002/2016JC012284. hdl : 11572/190225 .
  29. ^ Weirich, Frank (1986). «Запись о подтоплениях ледникового озера, вызванных плотностью». Sedimentology . 33 (2): 261–277. Bibcode : 1986Sedim..33..261W. doi : 10.1111/j.1365-3091.1986.tb00535.x. ISSN  0037-0746.
  30. ^ ab Bouffard, Damien; Wüest, Alfred (2019). «Конвекция в озерах». Annual Review of Fluid Mechanics . 51 (1): 189–215. Bibcode : 2019AnRFM..51..189B. doi : 10.1146/annurev-fluid-010518-040506 . ISSN  0066-4189. S2CID  125132769.
  31. ^ Остин, Джей; Хилл, Крейг; Фредриксон, Джейкоб; Вебер, Грейс; Вайс, Каелан (2022). «Характеристика временных и пространственных масштабов конвекции, вызванной излучением, в глубоком, свободном ото льда озере». Лимнология и океанография . 67 (10): 2296–2308. Bibcode : 2022LimOc..67.2296A. doi : 10.1002/lno.12203 . ISSN  0024-3590. S2CID  252075672.
  32. ^ abcd Пасторино, Паоло; Пиццул, Элизабетта; Бертоли, Марко; Перилли, Селена; Бризио, Паола; Сальви, Джангвидо; Эспозито, Джузеппе; Абете, Мария Чезарина; Преаро, Марино; Эскадрилья, Стефания (01 февраля 2020 г.). «Беспозвоночные макробентоса как биоиндикаторы микроэлементов в высокогорных озерах». Наука об окружающей среде и исследования загрязнения . 27 (6): 5958–5970. Бибкод : 2020ESPR...27.5958P. doi : 10.1007/s11356-019-07325-x. ISSN  1614-7499. PMID  31863368. S2CID  209420136.
  33. ^ abcdefg Бартельс, Энн; Бернингер, Ульрике Г.; Хоэнбергер, Флориан; Викхэм, Стивен; Петерманн, Яна С. (2021-11-29). "Сообщества прибрежных макробеспозвоночных альпийских озер вдоль высотного градиента (Национальный парк Высокий Тауэрн, Австрия)". PLOS ONE . ​​16 (11): e0255619. Bibcode :2021PLoSO..1655619B. doi : 10.1371/journal.pone.0255619 . ISSN  1932-6203. PMC 8629281 . PMID  34843463. 
  34. ^ Sommaruga, Ruben (2001-09-01). "Роль солнечного УФ-излучения в экологии альпийских озер". Журнал фотохимии и фотобиологии B: Биология . Воздействие ультрафиолетового излучения на водные и наземные экосистемы. 62 (1): 35–42. Bibcode :2001JPPB...62...35S. doi :10.1016/S1011-1344(01)00154-3. ISSN  1011-1344. PMID  11693365.
  35. ^ Пина, Соня; Креус, Андреу; Гонсаалес, Нурия; Жиронеес, Розина; Фелипе, Марисоль; Соммаруга, Рубен (1998). «Распространенность, морфология и распределение планктонных вирусоподобных частиц в двух высокогорных озерах». Журнал исследований планктона . 20 (12): 2413–2421. doi : 10.1093/plankt/20.12.2413 – через Oxford Academic.
  36. ^ Боггеро, А.; Фюредер, Л.; Ленсиони, В.; Симчич, Т.; Талер, Б.; Феррарезе, У.; Лоттер, А.Ф.; Эттингер, Р. (1 июня 2006 г.). «Прибрежные сообщества хирономид альпийских озер в связи с факторами окружающей среды». Гидробиология . 562 (1): 145–165. дои : 10.1007/s10750-005-1809-6. ISSN  1573-5117. S2CID  27915082.
  37. ^ abcd Loewen, Charlie JG; Strecker, Angela L.; Larson, Gary L.; Vogel, Allan; Fischer, Janet M.; Vinebrooke, Rolf D. (2019). «Макроэкологические факторы, влияющие на сообщества зоопланктона в горах западной части Северной Америки». Ecography . 42 (4): 791–803. Bibcode : 2019Ecogr..42..791L. doi : 10.1111/ecog.03817. ISSN  0906-7590. S2CID  91995671.
  38. ^ abc Jr, Джон Коссел; Линдквист, Эрик; Крейг, Хизер; Латман, Кайл (14.11.2014). «Патогенный гриб Batrachochytrium dendrobatidis у мраморной водной лягушки Telmatobius marmoratus: первое упоминание из озера Титикака, Боливия». Болезни водных организмов . 112 (1): 83–87. doi : 10.3354/dao02778 . ISSN  0177-5103. PMID  25392045.
  39. ^ ab Fjeldså, Jon (1990). Птицы Высокогорных Анд: руководство по птицам умеренной зоны Анд и Патагонии, Южная Америка. Зоологический музей. ISBN 87-88757-16-1. OCLC  611640677.
  40. ^ Фарнер, Дональд С.; Кезер, Джеймс (1953). «Заметки об амфибиях и рептилиях национального парка Крейтер-Лейк». The American Midland Naturalist . 50 (2): 448–462. doi :10.2307/2422104. ISSN  0003-0031. JSTOR  2422104.
  41. ^ ab Buktenica, Mark W.; Larson, Gary L. (1996). «Экология лосося кокани и радужной форели в озере Крейтер, штат Орегон». Lake and Reservoir Management . 12 (2): 298–310. Bibcode : 1996LRMan..12..298B. doi : 10.1080/07438149609354074 . ISSN  1040-2381.
  42. ^ ab Вандер Занден, М. Джейк; Чандра, Судип; Аллен, Брант К.; Рейтер, Джон Э.; Голдман, Чарльз Р. (2003). «Историческая структура пищевой сети и восстановление местных водных сообществ в бассейне озера Тахо (Калифорния–Невада)». Экосистемы . 6 (3): 274–288. Bibcode : 2003Ecosy...6..274V. doi : 10.1007/s10021-002-0204-7. ISSN  1432-9840. S2CID  14961248.
  43. ^ Пасторино, Паоло; Полаццо, Франческо; Бертоли, Марко; Санти, Морена; Ригетти, Марция; Пиццул, Элизабетта; Преаро, Марино (2020). «Последствия вселения рыбы в безрыбные высокогорные озера: предварительные замечания с санитарной точки зрения». Турецкий журнал рыболовства и водных наук . 20 (1). дои : 10.4194/1303-2712-v20_1_01 . hdl : 11368/2933366 . ISSN  1303-2712. S2CID  195734297.
  44. ^ abc Сабо, Золтан; Бучко, Кристина; Халюк, Аритина; Пал, Илона; Л. Корпонай, Янош; Беги, Роберт-Чаба; Верес, Даниэль; Луото, Томи П.; Жигмонд, Андреа Р.; Мадьяри, Энико К. (15 ноября 2020 г.). «Сдвиг экосистемы горного озера под воздействием климата и человека: выход из безопасного рабочего пространства». Наука об общей окружающей среде . 743 : 140584. Бибкод : 2020ScTEn.74340584S. doi : 10.1016/j.scitotenv.2020.140584. hdl : 10831/58450 . ISSN  0048-9697. PMID  32758817. S2CID  225564800.
  45. ^ abcdef Омерник, Джеймс М.; Гриффит, Гленн Э. (1986). «Общая щелочность поверхностных вод: карта верхнего Среднего Запада Соединенных Штатов». Environmental Management . 10 (6): 829–839. Bibcode : 1986EnMan..10..829O. doi : 10.1007/bf01867735. ISSN  0364-152X. S2CID  129196755.
  46. ^ Стоддард, Джон Л. (1987). «Динамика щелочности в незакисленном альпийском озере, Сьерра-Невада, Калифорния1». Лимнология и океанография . 32 (4): 825–839. Bibcode : 1987LimOc..32..825S. doi : 10.4319/lo.1987.32.4.0825. ISSN  0024-3590.
  47. ^ ab Marchetto, Aldo; Barbieri, Alberto; Mosello, Rosario; Tartari, Gabriele A. (1994), «Процессы подкисления и выветривания в высокогорных озерах Южных Альп», Limnology of Mountain Lakes , Dordrecht: Springer Netherlands, стр. 75–81, doi :10.1007/978-94-017-2095-3_9, ISBN 978-90-481-4351-1, получено 2022-11-10
  48. ^ Рогора, М.; Сомаскини, Л.; Маркетто, А.; Моселло, Р.; Тартари, ГА; Паро, Л. (2020-03-15). «Десятилетние тенденции в химии воды альпийских озер в известковых водосборах, вызванные изменением климата». Science of the Total Environment . 708 : 135180. Bibcode : 2020ScTEn.70835180R. doi : 10.1016/j.scitotenv.2019.135180. ISSN  0048-9697. PMID  31812417. S2CID  208955521.
  49. ^ Рабочая группа по оценке воздействия. 1981. Меморандум о намерениях между США и Канадой по трансграничному загрязнению воздуха. Промежуточный рабочий документ фазы II. Вашингтон, округ Колумбия
  50. ^ Weyhenmeyer, GA; Psenner, R.; Tranvik, LJ (2009-01-01), «Озера Европы», в Likens, Gene E. (ред.), Encyclopedia of Inland Waters , Oxford: Academic Press, стр. 567–576, doi :10.1016/b978-012370626-3.00031-4, ISBN 978-0-12-370626-3, получено 29.11.2022
  51. ^ abc Psenner, Roland (1989). "Химия высокогорных озер в кремнистых водоемах Центрально-Восточных Альп". Aquatic Sciences . 51 (2): 108–128. Bibcode :1989AqSci..51..108P. doi :10.1007/bf00879298. ISSN  1015-1621. S2CID  32756606.
  52. ^ abc Маркетто, А.; Мозелло, Р.; Псеннер, Р.; Бендетта, Г.; Богджеро, А.; Тейт, Д.; Тартари, Джорджия (1995). «Факторы, влияющие на химический состав воды высокогорных озер». Водные науки . 57 (1): 81–89. Бибкод : 1995AqSci..57...81M. дои : 10.1007/bf00878028. ISSN  1015-1621. S2CID  7155300.
  53. ^ abcd Логан, Ричард М.; Дерби, Джон К.; Дункан, Л. Клинт. (1982). «Кислотные осадки и восприимчивость озер в центральных каскадах Вашингтона [США]». Environmental Science & Technology . 16 (11): 771–775. Bibcode : 1982EnST...16..771L. doi : 10.1021/es00105a008. ISSN  0013-936X. PMID  22299784.
  54. ^ Филиппелли, Габриэль М.; Соуч, Кэтрин; Менунос, Брайан; Слейтер-Этуотер, Сара; Тимоти Джулл, А. Дж.; Слеймейкер, Олав (20 января 2017 г.). «Данные о влиянии оледенения и изменения климата на биогеохимический цикл питательных веществ в почве в отложениях альпийских озер». Quaternary Research . 66 (1): 158–166. Bibcode :2006QuRes..66..158F. doi :10.1016/j.yqres.2006.03.009. ISSN  0033-5894. S2CID  128916204.
  55. ^ Филиппелли, Габриэль М.; Соуч, Кэтрин; Менунос, Брайан; Слейтер-Этвотер, Сара; Тимоти Джулл, А. Дж.; Слеймейкер, Олав (2006-07-01). "Записи осадочных пород альпийских озер о влиянии оледенения и изменения климата на биогеохимический цикл питательных веществ в почве". Quaternary Research . 66 (1): 158–166. Bibcode : 2006QuRes..66..158F. doi : 10.1016/j.yqres.2006.03.009. ISSN  0033-5894. S2CID  128916204.
  56. ^ Lanci, L; Hirt, A. M; Lowrie, W; Lotter, A. F; Lemcke, G; Sturm, M (1999-06-30). "Минерально-магнитные записи позднечетвертичных климатических изменений в высокогорном альпийском озере". Earth and Planetary Science Letters . 170 (1): 49–59. Bibcode : 1999E&PSL.170...49L. doi : 10.1016/S0012-821X(99)00098-9. hdl : 1874/19723 . ISSN  0012-821X. S2CID  129806944.
  57. ^ Карст-Риддок, Тэмми Л.; Писарик, Майкл Ф.Дж.; Смол, Джон П. (2005-04-01). «Реакция диатомовых водорослей на изменения окружающей среды, связанные с климатом в 20 веке, в высокогорных горных озерах северной части Канадских Кордильер». Журнал палеолимнологии . 33 (3): 265–282. Bibcode : 2005JPall..33..265K. doi : 10.1007/s10933-004-5334-9. ISSN  1573-0417. S2CID  140570079.