Brownie Lake — озеро в округе Хеннепин, штат Миннесота , в черте города Миннеаполис . Это самое северное озеро в цепи озер Миннеаполиса (озеро Брауни, озеро Сидар , озеро Айлс , Бде Мака Ска и озеро Харриет ). Оно находится в парке Брауни-Лейк и управляется Советом по паркам и зонам отдыха Миннеаполиса (MPRB).
Озеро Брауни является меромиктическим озером , что означает, что в озере есть два слоя воды с различными физическими и химическими условиями, и которые не смешиваются весной и осенью, как это происходит в большинстве озер в северной умеренной зоне . [1] Это один из двух меромиктических водоемов в Миннеаполисе, другой — озеро Спринг. [1] Хемоклин отделяет верхний слой озера, содержащий растворенный кислород, от нижнего слоя, который является бескислородным . [1] В озеро Брауни нет естественных притоков, но оно получает стоки ливневой канализации из шести мест вокруг озера. [2] Вода вытекает через канал, соединяющий Брауни с озером Сидар, которое гидрологически связано с озером Айлс и Бде Мака Ска . Озеро Брауни является частью водораздела ручья Миннехаха .
Отличительной чертой озера Брауни является высокая концентрация растворенного железа (Fe), которая исторически составляла от 1 до 2 ммоль/л в придонной части озера и по-прежнему превышает 1 ммоль/л сегодня. [3] [4] С 1950 по 1990-е годы промышленный сбросной трубопровод из бывшего здания Prudential Office со средней общей концентрацией железа 7 мкмоль/л сбрасывался в озеро Брауни со скоростью 50 000 галлонов в день. [4] [1] Таким образом, поверхностные концентрации растворенного железа были выше в 1970-х годах (~ 2 мкмоль/л), чем сегодня (< 1 мкмоль/л). [3] [4] [1]
Общая концентрация фосфата в озере Брауни может достигать 46 мкмоль/л. [3] В 2014 году уровень общего фосфора в озере Брауни был признан эвтрофным Агентством по контролю за загрязнением окружающей среды Миннесоты (MPCA) . Поскольку озеро является меромиктическим с обильным содержанием растворенного железа, фосфат может выходить из поверхностных вод посредством адсорбции на минералах оксида железа, которые образуются в хемоклине , которые затем опускаются на дно и растворяются, высвобождая фосфат. Часть фосфатов, вероятно, имеет антропогенное происхождение. В 1957 году была создана насосная станция для перекачки воды из ручья Бассетт в озеро Брауни с целью поддержания желаемого уровня воды в цепочке озер. [5] В 1966 году вода из реки Миссисипи была закачана в ручей Бассетт, который затем попал в Брауни. Опасения по поводу повышенного уровня фосфата из рек, поступающего в городские озера Миннеаполиса, привели к сворачиванию программы в 1990-х годах. [5] Брауни получает ливневые стоки из Миннеаполиса и Сент-Луис-Парка . [2] [1]
Удвоение ионов натрия и хлорида в поверхностных и придонных водах с 1970-х по 2010-е годы было вызвано использованием дорожной соли для борьбы с обледенением. [3] [4] Натрий и хлорид находятся в эквимолярном соотношении по всему озеру, что указывает на источник из галита (NaCl). [3] Миннесота начала использовать соль для борьбы с обледенением дорог в 1950 году. [4] Прошлые ливневые стоки с близлежащей межштатной автомагистрали 394 , вероятно, были прямым источником соли. [1] Дорожная соль была связана с усилением химической стратификации в озерах Твин-Сити , включая озеро Брауни. [6] В то время как понижение уровня озера инициировало начало меромиксиса (см. Историю), загрязнение дорожной солью стабилизирует озеро против перемешивания. [3]
Геология Миннеаполиса в районе озера Брауни в основном состоит из нижнепалеозойских карбонатов и обломочных пород, перекрытых неконсолидированными плейстоценовыми ледниковыми отложениями. [7] [8] [9] Голоценовые аллювиальные и водно-болотные отложения также встречаются рядом с озером. [7]
Возвышенности, непосредственно окружающие озеро Брауни, состоят из смеси песков, гравия и ледниковых тиллей, отложенных во время последнего ледникового максимума ледниковым щитом Лаврентида между 16 500 и 13 900 кал. лет назад. [7] Эти отложения включают смесь осадков, полученных из ледникового льда как северо-западного, так и северо-восточного происхождения, при этом осадки северо-восточного происхождения содержат большее количество богатых железом пород из региона озера Верхнее . [7]
Озеро Брауни находится на краю погребенной скальной долины, заполненной ледниковыми обломками толщиной до 300 футов. [8] [10] Погребенные долины в районе городов-побратимов, вероятно, представляют собой речной разрез от предыдущих межледниковий , которые были заполнены отложениями во время последнего ледникового максимума. [11] Эти погребенные долины имеют слабое поверхностное выражение, но связаны с кластерами озер и локально повлияли на течение современных рек и ручьев. [11]
Велосипедный путеводитель по геологии цепи озер включает остановку у озера Брауни. [12]
Растения открытой воды в озере Брауни включают желтые и белые кувшинки, ряску, рдесты и ряску малую. Также присутствуют водные инвазивные виды евразийский водяной тысячелистник и рдест кудрявый. [1] Окружающая территория состоит из измененного леса/лесной местности, прерии и сухого мезического леса/лесной местности. [1]
Департамент природных ресурсов Миннесоты сообщает о ряде таксонов рыб в озере Брауни, включая черного бычка , черного краппи , синежаберного щуку , гибридную солнечную рыбу , большеротого окуня , северную щуку , щуку-тыквенное семя , тигровую маскинонга , судака , желтого бычка , желтого окуня , форель- рыбу (рыбу-собаку), обыкновенного карпа , белого чукучана , толстоголового гольяна и золотистого блестянку . [13]
Фитопланктон преобладает над зоопланктоном в озере Брауни. В недавнем мониторинге (2012 г.) криптомонады (Cryptophyta) были наиболее многочисленны зимой. [1] Популяции хризофитов достигли пика в апреле, в то время как динофлагелляты (Pyrrhophyta) и зеленые водоросли (Chlorophyta) достигли пика в июне. Летом доминировали цианобактерии (Cyanophyta), с увеличением численности криптомонады (Cryptophyta) к октябрю. [1]
В озере Брауни обитают метаногенные археи в бескислородных донных водах, которые производят метан (CH 4 ; природный газ). Популяция метанотрофных бактерий в хемоклине потребляет метан , диффундирующий из бескислородной части озера путем реакции с кислородом. [14] В 2021 году в озере Брауни был обнаружен новый вид бактерий, названный «Candidatus Chlorobium masyuteum». [15] Этот организм является фотосинтезирующим и использует энергию солнечного света для преобразования растворенного железа в ржавчину. Эпитет «masyuteum» произошел от дакотской фразы mas'yúte, что означает «ест железо».
Земля вокруг озера Брауни была куплена Уильямом Макнейром вскоре после того, как земли к западу от реки Миссисипи были открыты для белых поселений в 1857 году. Макнейр назвал озеро «Брауни» в честь прозвища своей дочери Агнес Макнейр. Раньше оно называлось «Хиллсайд-Харбор». [1] [5] Затем озеро Брауни было приобретено в результате расширения парка Гленвуд, теперь парка Теодора Вирта , в 1907 году . [4]
В 1867 году компания St. Paul & Pacific Railroad Company построила железнодорожный путь через южный конец озера Брауни. [4] В 1883 году Джеймс Дж. Хилл взял на себя управление железной дорогой St. Paul & Pacific Railroad и расширил путь до двухколейной магистрали, которая соединила пшеничные поля к западу от Миссисипи с мельницами Миннеаполиса. Расширение железнодорожной насыпи в 1883 году заполнило юго-западный рукав озера Брауни, [4] и уменьшило площадь поверхности озера Брауни на 34%. [1]
Площадь поверхности озера еще больше уменьшилась на 56% в период с 1913 по 1917 год после того, как были построены каналы, соединившие озеро Кедр и озеро Айлс (1913), а также озеро Кедр и озеро Брауни (1916). [1] Гидравлические соединения снизили уровень озера Брауни на 2–3 метра, что привело к снижению уровня озера Брауни в его крутом местном водосборе, значительно уменьшив его площадь поверхности [4] и увеличив защищенность от ветра.
Вероятнее всего, озеро Брауни стало меромиктическим в результате значительного снижения способности ветра передавать энергию поверхности озера, как из-за укрытия, так и из-за уменьшения максимального разгона (максимальное расстояние, которое ветер может преодолеть по воде). [4] Когда ветер перестал смешивать насыщенную кислородом поверхностную воду с придонными водами озера Браун, осадочное железо стало растворимым и было мобилизовано в бескислородную придонную воду в концентрации, в несколько сотен раз превышающей поверхностную воду, что увеличило относительную плотность придонной воды и положило начало системе положительной обратной связи, в которой могли накапливаться и другие ионы, такие как натрий и хлорид, что еще больше свело к минимуму вероятность того, что энергии ветра будет достаточно для смешивания поверхностной воды с все более плотной придонной водой. [4] Начало меромикзиса , вероятно, произошло к 1925 году. [16]
Земля к западу от озера Брауни, которая была частью парка Теодора Вирта, была продана в 1952 году страховой компании Prudential Insurance Company . [5] Она была продана корпорации Target в 1994 году. [17] Корпорация Target переместила сотрудников с этого участка в 2015 году и выставила недвижимость на продажу. [17]
Brownie Lake окружено грунтовой пешеходной тропой. Дополнительная асфальтированная многофункциональная тропа Cedar Lake Trail проходит с севера на юг вдоль Cedar Lake Parkway, чуть восточнее и возвышается над Brownie Lake. Эта тропа является частью Grand Rounds National Scenic Byway . [18]
В парке Brownie Lake Park 1,4-мильная одноколейная трасса для горного велосипеда петляет вдоль западного склона бассейна озера Brownie Lake. Эта трасса соединяется с Glenwood Loop и Southwest Wirth loop, и все трассы обслуживаются Minnesota Off-Road Cyclists. Это была первая трасса «Black Diamond» в Миннеаполисе, построенная в 2016 году. [5]
Моторные лодки не допускаются на озеро Брауни. Стойка для каноэ/каяков находится около спуска для грунтовых лодок на северо-западном конце озера, а места для стоянки можно арендовать в Совете по паркам и отдыху Миннеаполиса. [19]
Зимой лыжная трасса Chain of Lakes Ski Trail простирается на 1 км от туннеля до озера Cedar Lake, через озеро и вверх по западной стороне бассейна, соединяясь с трассами парка Theodore Wirth Park. Трассы поддерживаются в рабочем состоянии благодаря партнерству Minneapolis Park and Recreation Board и Loppet Foundation. [20] Пропуска на трассы можно приобрести в Loppet Foundation.