densitatea apei
pentru a înțelege stratificarea lacului, trebuie mai întâi să abordăm relația dintre densitatea apei și temperatură. Apa este unică prin faptul că este mai densă ca un lichid decât un solid; prin urmare, gheața plutește. Dacă gheața s-ar scufunda, lacurile noastre s-ar comporta mult diferit iarna!
apa este cea mai densă la 4 grade Celsius (39 F), iar pe măsură ce apa se încălzește sau se răcește devine mai puțin densă. Acest lucru are implicații pentru structura unui lac, deoarece apa mai densă este mai grea și va fi în partea de jos a unui lac, în timp ce apa mai puțin densă este mai ușoară și va fi, în general, în partea de sus a lacului.
vară
vara în Minnesota, soarele încălzește stratul superior al unui lac, epilimnionul, ceea ce îl face să devină mai puțin dens. Stratul inferior al lacului, hipolimnionul, nu primește lumina soarelui și, prin urmare, rămâne rece. Deoarece epilimnionul este mai puțin dens, acesta plutește deasupra hipolimnionului și cele două nu se amestecă. Termoclina este zona de divizare dintre straturile superioare și inferioare.
deoarece epilimnionul este singura parte a lacului pe care lumina soarelui o poate pătrunde, acolo cresc plantele și algele. În jurul țărmului unui lac, zona în care pătrunde lumina soarelui și cresc plantele vasculare se numește zona litorală. În mijlocul lacului, epilimnionul găzduiește alge și zooplancton.
când algele și zooplanctonul mor, se scufundă pe fundul lacului. Nevertebratele și microbii care trăiesc în Bentos reciclează și descompun acest material mort. Acest proces de reciclare consumă oxigen. Deoarece lacul nu se amestecă în timpul verii, hipolimnionul este complet tăiat din epilimnion și nu primește o cantitate proaspătă de oxigen. Prin urmare, hipolimnionul poate deveni anoxic în timpul verii într-un lac mezotrofic sau eutrofic.
Fall
în toamna din Minnesota, lumina soarelui nu este la fel de puternică și nopțile devin mai reci. Această schimbare a sezonului permite epilimnionului să se răcească. Pe măsură ce apa din epilimnion se răcește, diferența de densitate dintre epilimnion și hipolimnion nu este la fel de mare. Vântul poate amesteca apoi straturile. În plus, atunci când epilimnionul se răcește, devine mai dens și se scufundă în hipolimnion, amestecând straturile. Această amestecare permite distribuirea oxigenului și a nutrienților pe întreaga coloană de apă.
Winter
în timpul iernii în Minnesota, lacurile sunt acoperite cu gheață. Sub gheață, apa nu se poate amesteca, deoarece nu este expusă vântului. Cea mai mare parte a hipolimnionului rămâne 4 grade Celsius (39 F). Există un strat subțire de apă sub gheață care este mai rece decât 4C și, prin urmare, mai puțin dens. Acest strat subțire de apă plutește deasupra hipolimnionului pe tot parcursul iernii, dar această stratificare nu este la fel de stabilă ca vara, deoarece diferența de densitate este mult mai mică. Acest fenomen se numește stratificare inversă, deoarece apa mai rece stă deasupra apei mai calde.
ca și vara, hipolimnionul este tăiat din oxigen, astfel încât descompunerea are loc în Bentos, oxigenul se consumă. Când hipolimnionul devine anoxic iarna se numește ucide iarna deoarece peștii și alte organisme vii care au nevoie de oxigen mor. În plus, atunci când fundul lacului este anoxic, procesele chimice la interfața sediment/apă determină eliberarea fosforului din sedimente. Când gheața se topește primăvara și lacul se amestecă din nou, acest fosfor crescut alimentează creșterea algelor.
Spring
în primăvara din Minnesota, gheața se topește de pe lac, vântul se ridică și lacul se amestecă din nou. Aceasta se numește cifra de afaceri de primăvară. Oxigenul și nutrienții sunt distribuiți în coloana de apă pe măsură ce apa se amestecă. Apoi, pe măsură ce vremea devine mai caldă, apa de suprafață se încălzește din nou și stabilește stratificarea de vară.
majoritatea lacurilor din Minnesota sunt considerate dimictice, ceea ce înseamnă că se amestecă de două ori pe an – primăvara și toamna. Lacurile puțin adânci se comportă diferit și se pot amesteca mai des.