Дистрофические озера , также известные как гуминовые озера , — это озера, которые содержат большое количество гуминовых веществ и органических кислот. Присутствие этих веществ придает воде коричневый цвет и в целом низкий уровень pH около 4,0–6,0. Из-за этих кислых условий в них мало биологических видов , способных выжить, в основном это водоросли , фитопланктон , пикопланктон и бактерии . [1] [2] Было проведено множество исследований многих дистрофических озер, расположенных в Восточной Польше, но дистрофические озера можно найти во многих регионах мира. [3]
Озера можно классифицировать в соответствии с возрастающей продуктивностью как олиготрофные , мезотрофные, эвтрофные и гиперэвтрофные. 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. Поэтому дистрофию можно классифицировать как состояние, влияющее на трофическое состояние, а не как трофическое состояние само по себе. [4]
_&_Mount_Tasman_-_Lake_Matheson_(New_Zealand).jpg/1280px-Mount_Aoraki_(Mt._Cook)_&_Mount_Tasman_-_Lake_Matheson_(New_Zealand).jpg)
Дистрофические озера имеют высокий уровень растворенного органического углерода. Он состоит из органических карбоновых и фенольных кислот , которые поддерживают уровень pH воды относительно стабильным, выступая в качестве естественного буфера [5] . Таким образом, естественный кислый pH озера в значительной степени не зависит от промышленных выбросов. Растворенный органический углерод также уменьшает проникновение ультрафиолетового излучения и может снизить биодоступность тяжелых металлов, связывая их. [6] В воде и осадке дистрофического озера значительно снижено содержание кальция по сравнению с обычным озером. [1] Незаменимые жирные кислоты , такие как EPA [ необходимо очищение ] и DHA [ необходимо очищение ] , 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. [7] Индекс гидрохимической дистрофии — это шкала, используемая для оценки уровня дистрофии озер. В 2016 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. [8] Из-за различного предшествующего трофического статуса озера, затронутые дистрофией, могут сильно отличаться по своему химическому составу от других дистрофных озер. [4] Исследования химического состава дистрофных озер показали повышенные уровни растворенного неорганического азота и более высокую активность липазы и глюкозидазы в полигумусовых озерах по сравнению с олигогумусовыми озерами. В олигогумусовых озерах поверхностные микрослои имеют более высокий уровень активности фосфатазы , чем подповерхностные микрослои. Обратное верно, когда озеро является полигумусовым. Как олигогумусовые, так и полигумусовые озера показывают более высокую активность аминопептидазы в подповерхностных микрослоях, чем в поверхностных микрослоях. [3]
Водосборная площадь дистрофного озера обычно представляет собой хвойный лес, богатый торфяными мхами , которые распространяются вдоль поверхности воды. [1] 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. [9] Органическое вещество в дистрофных озерах в основном аллохтонное: оно имеет наземное происхождение: органическое вещество, удаляемое в водосборной площади, постепенно заполняет эту водную среду. Благодаря этой богатой органическим веществом среде , именно бактериопланктон контролирует скорость потока питательных веществ между водной и наземной средами. [10] Бактерии встречаются в большом количестве и имеют большой потенциал роста, несмотря на дистрофные условия. Эти бактерии управляют пищевой сетью гумусовых озер, обеспечивая энергию и поставляя пригодные для использования формы органического и неорганического углерода другим организмам, в первую очередь фаготрофным и миксотрофным жгутиконосцам . [11] Разложение органического вещества бактериями также преобразует органический азот и фосфор в их неорганические формы, которые теперь доступны для поглощения первичными продуцентами, которые включают как крупный, так и мелкий фитопланктон (водоросли и цианобактерии). [2] [1] Биологическая активность гумусовых озер, однако, доминирует бактериальный метаболизм , который доминирует в пищевой цепи . Химия гумусовых озер затрудняет установление более высоких трофических уровней, таких как планктоноядные рыбы, в результате чего остается упрощенная пищевая цепь, состоящая в основном из растений, планктона и бактерий. [10] Доминирование бактерий означает, что дистрофные озера имеют более высокую скорость дыхания , чем скорость первичной продукции . [1]
Образование гумусного озера посредством органического стока оказывает драматическое воздействие на экосистему озера . Изменения химического состава, которые увеличивают 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 потребления человеком из-за органических загрязнителей . Концентрации и подвижность тяжелых металлов также могут изменяться в результате изменений химического состава гумусного озера. [12]
Озера, как известно, являются важными поглотителями в углеродном цикле . Из-за высокого уровня растворенного органического углерода дистрофные озера являются значительно большими поглотителями углерода, чем чистые озера. [13] Повышенные уровни концентрации углерода в гумусных озерах зависят от растительности в водосборной площади, сток с которой является основным источником органического материала. Однако изменения этих уровней также могут быть связаны со сдвигами в осадках, изменениями в скорости минерализации почвы , снижением отложения сульфатов и изменениями температуры. На все эти факторы могут влиять изменения климата . Ожидается, что современное изменение климата увеличит поступление органического углерода в озера и, следовательно, изменит характер некоторых из них на дистрофный. [12]
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. [1] [8] [14]
