Эпили́мнион: верхний слой тёплой воды в озёрах. Характеристики: нагрев солнцем, низкая плотность, высокий pH и содержание кислорода. Термическая стратификация.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Верхний слой воды в термически слоистом озере
Top layer of water in a thermally stratified lake
Эпилимнион, или поверхностный слой, – это самый верхний слой в термически слоистом озере. Эпилимнион наиболее подвержен воздействию солнечного света, тепловая энергия которого нагревает поверхность, делая её более тёплой и менее плотной. В результате эпилимнион располагается над более глубокими металлимнионом и гиполимнионом, которые холоднее и плотнее. Кроме того, эпилимнион обычно имеет более высокий pH и более высокую концентрацию растворенного кислорода, чем гиполимнион.
The epilimnion or surface layer is the top most layer in a thermally stratified lake. The epilimnion is the layer that is most affected by sunlight, its thermal energy heating the surface, thereby making it warmer and less dense. As a result, the epilimnion sits above the deeper metalimnion and hypolimnion, which are colder and denser. Additionally, the epilimnion is typically has a higher pH and higher dissolved oxygen concentration than the hypolimnion.
Свойства
В водном столбе эпилимнион располагается над всеми остальными слоями. Эпилимнион присутствует только в стратифицированных озерах. Со стороны контакта с атмосферой эпилимнион подвержен воздействию ветра, что вызывает турбулентность воды. Турбулентность и конвекция совместно создают волны, увеличивая аэрацию. Под эпилимнионом находится металлимнион, содержащий термоклин. Термоклин формируется из-за разницы температур между эпилимнионом и металлимнионом. Это происходит потому, что эпилимнион, находясь в контакте с воздухом и располагаясь выше всех, больше взаимодействует с солнечным теплом, что делает его теплее, чем нижележащие слои. В некоторых регионах зимой эпилимнион промерзает, препятствуя прямому насыщению озера кислородом. Благодаря чувствительности эпилимниона к изменениям температуры воздуха, он часто используется для отслеживания тенденций потепления.
In the water column, the epilimnion sits above all other layers. The epilimnion is only present in stratified lakes. On the topside of the epilimnion it is in contact with air, which leaves it open to wind action, which allows the water to experience turbulence. Turbulence and convection work together to make waves which increases aeration. On the bottom side of the epilimnion is the metalimnion, which contains the thermocline. The thermocline is created because of the difference in temperature between the epilimnion and the metalimnion. This is due to the fact that since the epilimnion is in contact with air and is above everything, it interacts with the sun and heat more, making it warmer than the layers below. In certain areas during the winter, the epilimnion will freeze over, cutting off the lake from being aerated directly. Because of the epilimnion's susceptibility to air temperature change, it is often used to monitor warming trends.
Оборот и смешивание озер
В большинстве слоистых озер сезонные изменения температуры воздуха весной и осенью приводят к нагреву или охлаждению эпилимниона. Во время этих сезонных изменений стратифицированные озера могут испытывать перемешивание вод. В процессе этого эпилимнион и гиполимнион смешиваются, и озеро обычно становится нестратифицированным, то есть приобретает постоянную температуру по всей глубине, а питательные вещества распределяются равномерно. Существуют различные названия для этих перемешиваний, в зависимости от того, сколько раз в год они происходят. Мономиктические озера перемешиваются один раз, димиктические – дважды, а полимиктические – более двух раз. Эти перемешивания могут быть связаны с сезонными изменениями или даже происходить ежедневно. В некоторых случаях это приводит к инверсии стратификации, когда эпилимнион содержит более холодную воду, чем гиполимнион.
In most stratified lakes, seasonal changes in the spring and fall air temperature cause the epilimnion to warm up or cool down. During these seasonal changes stratified lakes may experience a lake turnover. During this, the epilimnion and hypolimnion mix together and the lake generally becomes un stratified, meaning it has a constant temperature throughout, and the nutrients are even throughout the lake. There are different names for these turnovers based on how many times the lake does it in a year. Monomictic lakes flip only once, dimictic flip twice, and polymictic lakes flip more than twice. These turnovers can be based on seasonal differences, or can even happen daily. In some cases this causes the lake to have inverse stratification, where the epilimnion has cooler water than the hypolimnion.
Химия
При открытом доступе к воздуху, в эпилимнионе обычно содержится высокое количество растворенного кислорода и углекислого газа. Это означает, что эпилимнион постоянно обменивается растворенными газами с атмосферой. На толщину эпилимниона может влиять освещенность: более прозрачные озера получают больше света, что приводит к накоплению большего количества энергии в воде и уменьшению глубины эпилимниона. Эпилимнион также является зоной риска возникновения цветения водорослей из-за поступления фосфора и азота с суши. Ветряная эрозия, переносящая частицы почвы, также может вносить в воду различные питательные вещества, которые попадают в озеро через эпилимнион.
With the layer being open to air, the epilimnion usually has high amounts of dissolved O2 and CO2. This means the epilimnion is in a constant state of exchange of dissolved gases with the atmosphere. The epilimnion's thickness can be impacted by light exposure; more transparent lakes receive greater levels of light, leading to more stored energy in the water and a shallower epilimnion. The epilimnion is also an area of concern for algal blooms due to phosphorus and nitrogen runoff from terrestrial sources. Wind erosion carrying soil particles can also introduce many different nutrients into the water as well, and those particles will enter the lake system through the epilimnion.
Биология
Из-за близости к поверхности и наибольшего количества получаемого солнечного света, эпилимнион является отличной средой обитания для фитопланктона и других первичных продуцентов. В этом слое часто наблюдаются вспышки водорослей из-за высокой концентрации питательных веществ. На обилие водорослей и фитопланктона реагируют многие виды рыб, которые используют их в качестве источника пищи и поэтому часто встречаются в эпилимнионе. Птицы нередко используют эпилимнион для отдыха и/или рыбалки. Многие насекомые также используют эпилимнион для строительства гнезд и в качестве среды обитания. Важную роль в биологии эпилимниона играет и взаимодействие с человеком. Прямое взаимодействие включает рекреационное использование, такое как плавание, катание на лодках и другие виды деятельности. Косвенное воздействие может быть связано со сбросом сточных вод, стоком с сельскохозяйственных полей или застройкой территорий. Все эти факторы способны влиять на характеристики эпилимниона.
Because of its closeness to the surface, and being the area that receives the most sunlight, the epilimnion is a great home for phytoplankton, and other primary producers. Algal blooms are common in this layer as a result of large accumulations of nutrients. In response to large amounts of algae and phytoplankton being present, many fish species are common in this layer as they look for their source of food. Birds will often use the epilimnion as an area for rest and/or fishing. Many insects also make various uses of the epilimnion when it comes to nest making and habitat. Human interactions are also an important part of the biological part of the epilimnion. Some direct human interactions are recreational uses such as swimming, boating, or other activities. Other indirect interactions may come from sewage, runoff of agricultural fields, or land development. These are all able to affect properties of the epilimnion.