Термическая стратификация
Термическая стратификация, также называемая термической зональностью, представляет собой метод классификации слоев водных объектов в водной экосистеме, базирующийся на основе изменения температуры в каждом слое. Нагрев уменьшается экспоненциально с глубиной, и поэтому вода сильнее нагревается на поверхности и становится все более холоднее по мере увеличения глубины. Тепловая стратификация водоема имеет три слоя.
Эпилимнион — это верхний слой, который близок к поверхности воды, и является наиболее теплым слоем, который испытывает циркуляцию ветра. Второй слой, испытывающий резкое снижение температуры, называется термоклином. Нижний слой, который является равномерно холодным, называется гиполимнион. Летом верхний слой водоема всегда теплее нижнего. Однако зимой температура эпилимниона падает ниже 4 градусов Цельсия, что равно температуре нижнего слоя. Верхний слой расширяется, становится светлее, а затем замерзает.
География
Во время фанерозоя, материки дрейфовали, и в конечном итоге собрались в единый сверхконтинент, известный как Пангея, а затем разделились на нынешние части света.
Некоторые ученые полагают, что фанерозойский эон начался вскоре после распада гипотетического суперконтинента в конце глобального ледникового периода. В течение ранней палеозойской эры существовало значительное количество относительно небольших континентов. К концу палеозоя континенты собрались вместе в суперконтинент Пангея, в который входила большая часть земной суши.
Мезозойская эпоха характеризовалась драматическим делением Пангеи: на северный континент Лавразию и южный континент Гондвану. К концу эпохи, континенты практически приобрели их нынешнюю форму. Лавразия стала Северной Америкой и Евразией, а Гондвана разделилась на Южную Америку, Африку, Австралию, Антарктиду и Индийский субконтинент.
Кайнозойская эра является геологическим временным интервалом, в течение которого континенты заняли их нынешние позиции. Австралия и Новая Гвинея откололись от Гондваны. Антарктида расположилась над Южным полюсом. Атлантический океан увеличился, а немного позднее Южная Америка присоединилась к Северной Америке.
Животный мир
Около 90% животных, представленных четвертичными окаменелостями, были признаны Чарльзом Лайелем как похожие на современные формы. Многие роды и даже виды моллюсков, насекомых, морских животных и наземных млекопитающих, живущих сегодня, были похожи или идентичны со своим предкам плейстоценовой эпохи.
Млекопитающие
Многие плейстоценовые окаменелости демонстрируют впечатляющие различия. Например, саблезубые кошки, шерстистые мамонты и пещерные медведи широко известны из музейных экспонатов и популярной литературы, уже вымерли. Расширение отдельных сред обитания, таких как обширные сухие степные луга, были благоприятными нишами для бизонов, лошадей, антилоп и их хищников. Некоторые виды, включая шерстистых мамонтов и шерстистых носорогов, благодаря густому меху адаптировались к холодным тундровым условиям.
Многие млекопитающие питались небольшими кустарниками и травами, которые росли на постоянно движущихся краях ледяных покровов. Около 10 тыс лет назад климат начал нагреваться, и большинство из этих так называемых представителей мегафауны вымерло. Осталось лишь несколько меньших, хотя все еще впечатляюще крупных представителей, таких как слоны, носороги и бегемоты.
Птицы
В четвертичный период птицы продолжали развиваться во всем мире и населяли разнообразные места обитания. Однако многие гигантские нелатающие птицы вымерли, включая додо, или маврикийского дронта. Также исчезли крупные летающие птицы, включая тераторниса мерриама, который имел размах крыльев более 3,5 м, а вес около 15 кг.
Рептилии и амфибии
Вымершие рептилии, ящерицы и черепахи были больше, чем ныне существующие, а крокодилы — меньше, при этом у змей не было тенденции к определенному размеру тела.
Размер тела сыграл сложную роль в вымирании позднечетвертичных рептилий. Более крупные виды ящериц и черепах были явно затронуты механизмами вымирания, такими как чрезмерная эксплуатация и введение инвазивных видов, что привело к преобладанию крупногабаритных животных среди вымерших таксонов.
Морская фауна
С самого начала четвертичного периода киты и акулы доминировали в морях, и находились на вершине пищевой цепи, над выдрами, тюленями, дюгонями, рыбой, кальмарами, ракообразными, ежами и микроскопическим планктоном, заполняющим нижний трофический уровень.
Классификация озер
Лимнология классифицирует озера (или другие массы воды) согласно индексу трофического состояния. oligotrophic озеро характеризуется относительно низкими уровнями основного производства и низкими уровнями питательных веществ. У eutrophic озера есть высокие уровни основной производительности из-за очень высоких питательных уровней. Эутрофикация озера может привести к цветению воды. У озер Dystrophic есть высокие уровни гумуса, и как правило имеет желто-коричневые, воды цвета чая. У этих категорий нет твердых технических требований; система классификации может быть замечена как больше спектра, охватывающего различные уровни водной производительности.
Внешние ссылки
- История Лимнологии в университете Висконсина-Мадисона: электронный ресурс, документирующий три поколения лимнологического исследования в Висконсине. Большая часть коллекции прибывает из архивов Центра Висконсинского университета в Мадисоне Лимнологии. Это сосредотачивается на трех важных пионерах лимнологии, докторе Эдварде А. Бирдже, Рискованном Джудее и Артуре Д. Хэслере, а также Висконсинских научно-исследовательских лабораториях и полевом оборудовании. Представленный университетом Висконсина Цифровой Центр Коллекций.
- Ломка новых вод: Век Лимнологии в университете Висконсина: специальная публикация Висконсинской Академии наук, Искусства и Письма на праздновании века лимнологического исследования.
История лимнологии
Швейцарский ученый Франсуа-Альфонс Форель считается основателем лимнологии, и его наблюдения вдохновили множество других ученых, в том числе ботаника Эйнара Наумана и зоолога Августа Тиенмана, которые организовали Международное общество лимнологии (ISL) в 1922 году. Форель начал интересоваться и наблюдать за природой в возрасте 13, и его ранние исследования рассматривали связь между биологическими, физическими и химическими свойствами Женевского озера. Он определил лимнологию как океанографию озер, но затем расширился и включил изучение всех внутренних вод. Лимнология — это интегративная дисциплина, в которой взаимодействуют биология, физика и химия, что позволяет понять водную экосистему более всеобъемлющим образом.
Примечания
- Джеральд А. Коул, Учебник по Лимнологии, 4-й редактор (Waveland Press, 1994) ISBN 0-88133-800-1
- Стэнли Додсон, введение в лимнологию (2005), ISBN 0-07-287935-1
- А.Дж.Хорн и К.Р. Гольдман: лимнология (1994), ISBN 0-07-023673-9
- Г. Э. Хатчинсон, Трактат на Лимнологии, 3 изданиях (1957-1975) — классик, но датированный
- Х.Б.Н. Хайнс, экология проточной воды (1970)
- Джейкоб Кэлфф, лимнология (зал Прентис, 2001)
- B. Мох, экология пресных вод (Блэквелл, 1998)
- Роберт Г. Вецель и Джин Э. Ликенс, Лимнологические Исследования, 3-й редактор (Спрингер-Верлэг, 2000)
- Патрик Э. О’Салливан и Колин С. Рейнольдс Руководство Озер: Лимнология и пресноводный ISBN экологии 0-632-04797-6
Общая лимнология
Физические свойства
Физические свойства водных экосистем определяются комбинацией температуры, течений, волн и других сезонных условий окружающей среды. Морфометрия водоема зависит от типа самого водоема (река, озеро, ручей, эстуарий) и структуры окружающих почв. Озера, к примеру, классифицируются по их строению и зонах озера, определяемых глубиной воды. Реки и ручьи систематизируются по геологии области, а также, общей скорости течения. Другой тип водных систем который изучается лимнологией — эстуарии. Эстуарий это водный объект, классифицируемый как место перехода реки в озеро или море. Водно-болотные угодья различаются по размеру, форме и типу, самыми распространенными из которых являются болота, часто колеблющиеся между состояниями обмеления, сухости и наполненности водой, в зависимости от времени года[источник не указан 519 дней].
Влияние света
Световое зонирование — концепция того, как количество солнечного света, проникающего в водоем, влияет на него. Эти зоны определяют различные уровни продуктивности внутри водной экосистемы. К примеру, в глубине водного столба, куда свет в состоянии проникнуть и где располагается большая часть флоры водоема, располагается фотическая или эвфотическая зона. Остальная же часть водоема, куда свет проникает слабо и где, в связи с этим, не наблюдается практически никакого интенсивного роста растений, именуется афотической зоной[источник не указан 519 дней].
Температурная стратификация
Основная статья: Температурная стратификация водоёмов
Сходная со световым зонированием, температурная стратификация по термальным зонам — один из способов группировки участков водного объекта, основанный на том, что каждый слой варьируется по температуре. Менее мутные участки водоема получают больше света и, как следствие, более высокую температуру глубоких слоев воды. Температура снижается экспоненциально, с увеличением глубины, потому самая большая температура воды фиксируется у поверхности, а после падает с глубиной. Существует три основных уровня в термальной стратификации водоемов. Эпилимнион — находится у поверхности водоема. Вода в нём постоянно подвергается ветровой циркуляции, хотя, как правило, равномерно теплая из-за непосредственной близости к поверхности. Слой ниже часто называют термоклином из-за того, что эта область в пределах водной толщи часто испытывающая на себе снижение температуры. Другое название данной зоны — металимнион. И гиполимнион — самый нижний слой водоема, содержащий равномерно холодную воду из-за массы воды сверху, ограничивающей нагревание этого уровня[источник не указан 519 дней].
Кайнозойская эра
Когда крупные динозавры вымерли, сохранившиеся мелкие млекопитающие смогли расти и стать доминирующими. Эволюция человека также происходила в эту эпоху.
Хронология геологических периодов Кайнозойской эры:
| Период | Продолжительность | Эпохи | Основные происшествия |
| Палеоген | 65 млн лет назад |
Палеоцен
Эоцен Олигоцен |
Богатая фауна насекомых, ранние летучие мыши, разнообразные виды млекопитающих и птиц |
| Неоген | 25 млн лет назад |
Миоцена
Плиоцен Плейстоцен Голоцен |
Дальнейшее развитие млекопитающих и птиц.
Различные формы человека, включая Homo sapiens |
Климат резко изменился за относительно короткий период времени, став намного холоднее и суше, чем в мезозойскую эру, эволюция пошла резко вверх. Ледниковый период сковал большую часть Земли, но жизнь адаптировалась относительно быстро. Все виды жизни эволюционировали в современные формы. Геологическая история кайнозойской эры еще не закончилась и, скорее всего, не закончится, пока не произойдет еще одно массовое вымирание.
Световая интеграция
Теория светлой зональности рассматривает, как проникновение солнечного света в толщу воды влияет на структуру водоема. Световые зоны определяют различные уровни производительности в озерной экосистеме. Эвфотическая или фотическая зоны относятся к глубинам столба воды, куда проникает солнечный свет и где могут расти растения. Остальная часть толщи воды, которая не получает достаточного солнечного света для роста растений, известна как афотическая зона. Альбедо измеряет количество электромагнитного излучения, которое отражается при попадании солнечного света на поверхность воды.
Кислород
Растворенный кислород отвечает за многочисленные химические и биологические реакции, которые играют значительную роль в функционировании водной экосистемы. Различные природные процессы влияют на концентрацию кислорода в экосистеме, включая фотосинтези дыхание. На профиль кислорода влияет ветер на поверхности воды, дыхание, фотосинтез и органические вещества, а это означает, что концентрация кислорода уменьшается точно так же, как и температурный профиль. Процесс фотосинтеза и солнечный свет контролируют концентрацию растворенного кислорода и являются определяющими факторами того, сколько фотосинтеза может произойти в трех водных слоях, где доступен свет. Концентрация растворенного кислорода уменьшает глубину тела воды. Водная жизнь поглощает растворенный кислород, высвобождая углекислый газ.
Фосфор и азот являются жизненно важными питательными веществами в водной системе
Хотя в большинстве исследований основное внимание уделяется аммиаку, нитриту и нитрату в качестве источников азота в воде, азот существует в воде и форме газа. Концентрация азота обычно высока в осенние и зимние месяца и ниже в весенние и летние
Низкая концентрация фосфора в водоемах считается ограничивающим фактором в скорости роста фитопланктона. Растворенный фосфор имеет характерный экосистемный цикл.
