Densidad del agua

Para comprender la estratificación lacustre, primero debemos abordar la relación entre la densidad del agua y la temperatura. El agua es única en que es más densa como líquido que como sólido; por lo tanto, el hielo flota. Si el hielo se hundiera, nuestros lagos se comportarían de manera muy diferente en el invierno.

El agua es más densa a 4 grados Celsius (39 F), y a medida que el agua se calienta o enfría, se vuelve menos densa. Esto tiene implicaciones para la estructura de un lago porque el agua más densa es más pesada y estará en el fondo de un lago, mientras que el agua menos densa es más ligera y generalmente estará en la parte superior del lago.

Summer

En el verano en Minnesota, el sol calienta la capa superior de un lago, el epilimnion, lo que hace que se vuelva menos denso. La capa inferior del lago, el hipólimnion, no recibe luz solar y, por lo tanto, permanece fría. Dado que el epilimnion es menos denso, flota sobre el hipolimnion y los dos no se mezclan. La termoclina es el área divisoria entre las capas superior e inferior.

Dado que el epilimnion es la única parte del lago que puede penetrar la luz solar, es donde crecen las plantas y las algas. Alrededor de la costa de un lago, el área donde penetra la luz solar y crecen las plantas vasculares se llama zona litoral. En medio del lago, el epilimnion es el hogar de algas y zooplancton.

Cuando las algas y el zooplancton mueren, se hunden en el fondo del lago. Los invertebrados y microbios que viven en el bentos reciclan y descomponen este material muerto. Este proceso de reciclaje consume oxígeno. Dado que el lago no se mezcla durante el verano, el hipólimnion está completamente separado del epilimnion y no recibe un suministro fresco de oxígeno. Por lo tanto, los hipolimnios pueden volverse anóxicos durante el verano en un lago mesotrófico o eutrófico.

Fall

En el otoño en Minnesota, la luz del sol no es tan fuerte y las noches se vuelven más frías. Este cambio de estación permite que el epilimnion se enfríe. A medida que el agua en el epilimnion se enfría, la diferencia de densidad entre el epilimnion y el hipolimnion no es tan grande. El viento puede mezclar las capas. Además, cuando el epilimnion se enfría, se vuelve más denso y se hunde en el hipolimnion, mezclando las capas. Esta mezcla permite que el oxígeno y los nutrientes se distribuyan por toda la columna de agua.

Invierno

En el invierno de Minnesota, los lagos están cubiertos de hielo. Bajo el hielo, el agua no puede mezclarse porque no está expuesta al viento. La mayor parte del hipolimnio permanece a 4 grados Celsius (39 F). Hay una capa delgada de agua debajo del hielo que es más fría que 4C y, por lo tanto, menos densa. Esta fina capa de agua flota en la parte superior del hipólimnion durante todo el invierno, pero esta estratificación no es tan estable como en el verano porque la diferencia de densidad es mucho menor. Este fenómeno se denomina estratificación inversa porque el agua más fría se encuentra encima del agua más cálida.

Como en el verano, el hipolimnion se corta de oxígeno, así como la descomposición se lleva a cabo en el bentos, el oxígeno se utiliza. Cuando el hipolimnio se vuelve anóxico en el invierno, se le llama muerte invernal porque mueren los peces y otros organismos vivos que necesitan oxígeno. Además, cuando el fondo del lago es anóxico, los procesos químicos en la interfaz sedimento/agua hacen que se libere fósforo de los sedimentos. Cuando el hielo se derrite en la primavera y el lago se mezcla de nuevo, este aumento del fósforo alimenta el crecimiento de algas.

Spring

En la primavera en Minnesota, el hielo se derrite en el lago, el viento se levanta y el lago se mezcla de nuevo. Esto se llama rotación de primavera. El oxígeno y los nutrientes se distribuyen por toda la columna de agua a medida que el agua se mezcla. Luego, a medida que el clima se vuelve más cálido, el agua de la superficie se calienta de nuevo y establece la estratificación de verano.

La mayoría de los lagos en Minnesota se consideran dimícticos, lo que significa que se mezclan dos veces al año, primavera y otoño. Los lagos poco profundos se comportan de manera diferente y pueden mezclarse con más frecuencia.