Densità dell’acqua

Per comprendere la stratificazione del lago, dobbiamo prima affrontare la relazione tra densità dell’acqua e temperatura. L’acqua è unica in quanto è più densa come un liquido che un solido; quindi, il ghiaccio galleggia. Se il ghiaccio affondasse, i nostri laghi si comporterebbero in modo molto diverso in inverno!

L’acqua è più densa a 4 gradi Celsius (39 F) e quando l’acqua si riscalda o si raffredda diventa meno densa. Ciò ha implicazioni per la struttura di un lago perché l’acqua più densa è più pesante e sarà sul fondo di un lago mentre l’acqua meno densa è più leggera e sarà generalmente nella parte superiore del lago.

Summer

In estate in Minnesota, il sole riscalda lo strato superiore di un lago, l’epilimnion, che lo fa diventare meno denso. Lo strato inferiore del lago, l’ipolimnione, non riceve la luce solare e quindi rimane freddo. Poiché l’epilimnion è meno denso, galleggia sopra l’ipolimnion e i due non si mescolano. Il termoclino è l’area di divisione tra gli strati superiore e inferiore.

Poiché l’epilimnion è l’unica parte del lago in cui la luce solare può penetrare, è dove crescono piante e alghe. Intorno al litorale di un lago, l’area in cui la luce del sole penetra e le piante vascolari crescono è chiamata zona litoranea. Nel mezzo del lago, l’epilimnion ospita alghe e zooplancton.

Quando le alghe e lo zooplancton muoiono, affondano sul fondo del lago. Invertebrati e microbi che vivono nel benthos riciclano e decompongono questo materiale morto. Questo processo di riciclaggio consuma ossigeno. Poiché il lago non si mescola durante l’estate, l’ipolimnione è completamente tagliato fuori dall’epilimnione e non riceve una nuova fornitura di ossigeno. Pertanto, l’ipolimnione può diventare anossico durante l’estate in un lago mesotrofico o eutrofico.

Fall

In autunno in Minnesota, la luce del sole non è così forte e le notti diventano più fresche. Questo cambiamento di stagione consente all’epilimnion di rinfrescarsi. Poiché l’acqua nell’epilimnion si raffredda, la differenza di densità tra l’epilimnion e l’ipolimnion non è così grande. Il vento può quindi mescolare gli strati. Inoltre, quando l’epilimnion si raffredda diventa più denso e affonda nell’ipolimnion, mescolando gli strati. Questa miscelazione consente di distribuire ossigeno e sostanze nutritive su tutta la colonna d’acqua.

Winter

In inverno in Minnesota, i laghi sono coperti di ghiaccio. Sotto il ghiaccio, l’acqua non può mescolarsi perché non è esposta al vento. La maggior parte dell’ipolimnione rimane 4 gradi Celsius (39 F). C’è un sottile strato di acqua sotto il ghiaccio che è più freddo di 4C e quindi meno denso. Questo sottile strato d’acqua galleggia sopra l’ipolimnione per tutto l’inverno, ma questa stratificazione non è così stabile come in estate perché la differenza di densità è molto più piccola. Questo fenomeno è chiamato stratificazione inversa perché l’acqua più fredda è seduta sopra l’acqua più calda.

Come in estate, l’ipolimnione viene tagliato dall’ossigeno, così come la decomposizione avviene nel benthos, l’ossigeno si esaurisce. Quando l’ipolimnione diventa anossico in inverno si chiama uccisione invernale perché muoiono pesci e altri organismi viventi che hanno bisogno di ossigeno. Inoltre, quando il fondo del lago è anossico, i processi chimici all’interfaccia sedimento / acqua causano il rilascio di fosforo dai sedimenti. Quando il ghiaccio si scioglie in primavera e il lago si mescola di nuovo, questo aumento del fosforo alimenta la crescita delle alghe.

Spring

In primavera in Minnesota, il ghiaccio si scioglie dal lago, il vento riprende e il lago si mescola di nuovo. Questo è chiamato turnover primaverile. Ossigeno e nutrienti vengono distribuiti in tutta la colonna d’acqua mentre l’acqua si mescola. Poi, quando il tempo diventa più caldo, l’acqua superficiale si riscalda di nuovo e crea una stratificazione estiva.

La maggior parte dei laghi in Minnesota sono considerati dimictic, il che significa che si mescolano due volte l’anno – primavera e autunno. I laghi poco profondi si comportano in modo diverso e possono mescolarsi più spesso.