thumb|280px| Jezera su stratificirana u tri odvojena dijela: I. Epilimnion II. Metalimnion III. Hipolimnion Skale se koriste za povezivanje svakog dijela stratifikacije s odgovarajućim dubinama i temperaturama. Strelica se koristi za prikaz kretanja vjetra iznad površine vode, što inicira promet u epilimnionu i hipolimnionu.
Stratifikacija jezera je tendencija jezera da formiraju odvojene i različite termalne slojeve tokom toplog vremena. Tipično, stratificirana jezera pokazuju tri različita sloja: epilimnion, koji se sastoji od gornjeg toplog sloja; termoklina (ili metalimnion), srednji sloj, čija se dubina može mijenjati tokom dana; i hladniji hipolimnion, koji se proteže do dna jezera. Svako jezero ima utvrđeni režim miješanja na koji utiču jezerska morfometrija i uslovi okoline. Međutim, pokazalo se da promjene ljudskih uticaja u obliku promjene korištenja zemljišta, povećanja temperature i promjene vremenskih obrazaca mijenjaju vrijeme i intenzitet stratifikacije u jezerima širom svijeta. Rastuće temperature zraka imaju isti učinak na jezerska tijela kao i fizičko pomicanje geografske lokacije, pri čemu su tropske zone posebno osjetljive. Ove promjene mogu dodatno promijeniti sastav zajednice riba, zooplanktona i fitoplanktona, pored stvaranja gradijenata koji mijenjaju dostupnost rastvorenog kisika i hranjivih tvari.
Definicija Toplotna stratifikacija jezera odnosi se na promjenu temperature na različitim dubinama u jezeru, a posljedica je promjene gustoće vode s temperaturom. Hladna voda je gušća od tople, a epilimnion se uglavnom sastoji od vode koja nije tako gusta kao voda u hipolimnionu. Temperatura maksimalne gustoće slatke vode je 4 °C. U umjerenim regijama gdje se jezerska voda zagrijava i hladi tokom godišnjih doba, javlja se ciklični obrazac preokretanja koji se ponavlja iz godine u godinu kako hladna gusta voda na vrhu jezera tone (vidi stabilna i nestabilna stratifikacija). Na primjer, u dimiktskim jezerima jezerska voda se preokreće tokom proljeća i jeseni. Ovaj proces se odvija sporije u dubljoj vodi; kao rezultat toga, može se formirati termalna traka. Ako stratifikacija vode traje duži period, jezero je meromiksno.
Toplota se prenosi vrlo sporo između miješanih slojeva stratificiranog jezera: difuzija toplote od samo jednog vertikalnog metra traje oko mjesec dana. Interakcija između atmosfere i jezera zavisi od toga kako je sunčevo zračenje raspoređeno, zbog čega turbulencija vode, uglavnom uzrokovana vjetrom, može znatno povećati efikasnost prenosa toplote. U plitkim jezerima, stratifikacija u epilimnion, metalimnion i hipolimnion često se ne događa, jer vjetar ili hlađenje uzrokuju redovno miješanje tokom cijele godine. Ova jezera se nazivaju polimiksna. Ne postoji fiksna dubina koja razlikuje polimiktička i stratificirajuća jezera, jer na to također utiču mutnoća, površina jezera i klima.
Režim miješanja jezera (npr. polimiksno, dimiksno, meromiksno) opisuje godišnje obrasce stratifikacije jezera koji se javljaju u većini godina. Međutim, kratkoročni događaji također mogu utjecati na stratifikaciju jezera. Toplotni talasi mogu uzrokovati periode stratifikacije u inače miješanim, plitkim jezerima, dok događaji miješanja, poput oluja ili velikog riječnog isticanja, mogu poremetiti stratifikaciju. Vremenski uslovi izazivaju brži odgovor u većim, plićim jezerima, tako da su ova jezera dinamičnija i manje shvaćena. Međutim, režimi miješanja za koje se zna da postoje u velikim, plitkim jezerima su uglavnom dnevni, a stratifikacija se lako poremeti. Jezero Taihu u Kini je primjer velikog, plitkog, dnevnog jezera, gdje iako dubina ne doseže više od 3 m, zamućenost vode jezera je i dalje dovoljno dinamična da se stratificira i destratificira zbog apsorpcije sunčevog zračenja, uglavnom u gornjem sloju. Tendencija da se stratifikacija naruši utiče na brzinu transporta i potrošnje hranjivih tvari, što zauzvrat utiče na prisustvo rasta algi. Režimi stratifikacije i miješanja u najvećim jezerima na Zemlji također su slabo shvaćeni, no promjene u termalnoj distribuciji, poput porasta temperature tokom vremena u dubokim vodama jezera Michigan, mogu značajno promijeniti najveće slatkovodne ekosisteme na planeti.
Nedavna istraživanja ukazuju na to da se dimiktička jezera, sezonski prekrivena ledom, mogu opisati kao "kriostratificirana" ili "kriomiksna" prema njihovim zimskim režimima stratifikacije. Kriostratificirana jezera pokazuju inverznu stratifikaciju blizu površine leda i imaju prosječne temperature po dubini blizu 4 °C, dok kriomiktička jezera nemaju termoklinu ispod leda i imaju prosječne zimske temperature po dubini bliže so 0 °C.
Cirkulacija vode tokom perioda miješanja uzrokuje kretanje kisika i drugih rastvorenih hranjivih tvari, distribuirajući ih po cijeloj vodenoj površini. U jezerima gdje su bentoski organizmi istaknuti, disanje i konzumacija ovih organizama koji se hrane pri dnu mogu nadmašiti svojstva miješanja kod jako stratificiranih jezera, što rezultira zonama izuzetno niske koncentracije kisika i hranjivih tvari pri dnu. To može biti štetno za bentoske organizme poput školjki; u najgorim slučajevima može uništiti cijele populacije. Akumulacija rastvorenog ugljik-dioksida (CO2) u tri meromiktska jezera u Africi (jezero Nyos i jezero Monoun u Kamerunu i jezero Kivu u Ruandi) je potencijalno opasna, jer ako se jedno od ovih jezera pokrene u limničku erupciju, vrlo velika količina CO2 može brzo napustiti jezero i istisnuti kisik potreban za život ljudi i životinja u okolnom području.
Destratifikacija U umjerenim geografskim širinama, mnoga jezera koja se stratificiraju tokom ljetnih mjeseci destratificiraju se tokom hladnijeg, vjetrovitijeg vremena, pri čemu miješanje površine vjetrom predstavlja značajan pokretač u ovom procesu. Ovo se često naziva "jesenji preokret". Miješanje hipolimniina u miješanu vodenu masu jezera recirkulira hranjive tvari, posebno spojeve fosfora, zarobljene u hipolimnionu tokom toplog vremena. Također predstavlja rizik od pada kisika jer dugo uspostavljeni hipolimnion može biti anoksijaki ili vrlo siromašan kisikom.
Režimi miješanja jezera mogu se promijeniti kao odgovor na povećanje temperature zraka. To može pretvoriti neka dimiktička jezera u monomiksna jezera, dok neka monomiksna jezera mogu postati meromiksna.
Mnoge vrste opreme za aeraciju korištene su za termičku destratifikaciju jezera, posebno jezera sklonih niskom sadržaju kisika ili neželjenom cvjetanju algi. Upravitelji prirodnih resursa i okoliša često se suočavaju s problemima uzrokovanim termalnom stratifikacijom jezera i bara. Pomor riba je direktno povezan s termalnim gradijentima, stagnacijom i ledenim pokrivačem. Prekomjeran rast planktona može ograničiti rekreacijsko korištenje jezera i komercijalno korištenje jezerske vode. Jaka termalna stratifikacija u jezeru također može negativno uticati na kvalitet vode za piće. Prostorna distribucija riba unutar jezera često je negativno pogođena termalnom stratifikacijom, a u nekim slučajevima može indirektno uzrokovati veliko uginuće rekreacijski važnih riba. Jedan od često korištenih alata za ublažavanje ovih problema upravljanja jezerom je eliminacija ili smanjenje termalne stratifikacije putem aeracija vode. Aeracija je postigla određeni uspjeh, iako se rijetko pokazala kao čarobni štapić.
Antropogeni uticaji Svako jezero ima određeni režim miješanja na koji utiču jezerska morfometrija i uslovi okoline. Međutim, pokazalo se da promjene ljudskih uticaja u obliku promjene korištenja zemljišta, povećanja temperatura i promjena vremenskih obrazaca mijenjaju vrijeme i intenzitet stratifikacije u jezerima širom svijeta. Ove promjene mogu dodatno promijeniti sastav zajednice riba, zooplanktona i fitoplanktona, pored stvaranja gradijenata koji mijenjaju dostupnost rastvorenog kisika i hranjivih tvari. Lokalno korištenje zemljišta Postoji niz načina na koje promjene u korištenju zemljišta od strane ljudi utiču na stratifikaciju jezera i posljedično na stanje vode. Širenje gradova dovelo je do izgradnje puteva i kuća u blizini prethodno izolovanih jezera, što ponekad uzrokuje povećano oticanje i zagađenje. Dodavanje čestica u jezerska tijela može smanjiti bistrinu vode, što rezultira jačom termalnom stratifikacijom i ukupno nižim prosječnim temperaturama vodenog stuba, što na kraju može uticati na početak ledenog pokrivača. Na kvalitet vode može uticati i oticanje soli s cesta i trotoara, što često stvara bentoski slani sloj koji ometa vertikalno miješanje površinskih voda. Nadalje, slani sloj može spriječiti da rastvoreni kisik dođe do sedimenata na dnu, smanjujući recikliranje fosfora i utičući na mikrobne zajednice. Globalni porast temperature Na globalnoj razini, porast temperature i promjena vremenskih obrazaca također mogu uticati na stratifikaciju u jezerima. Rastuća temperatura zraka ima isti učinak na jezerska tijela kao i fizičko pomicanje geografske lokacije, pri čemu su tropske zone posebno osjetljive. Intenzitet i obim uticaja ovise o lokaciji i morfometriji jezera, ali u nekim slučajevima mogu biti toliko ekstremni da zahtijevaju reklasifikaciju iz monomikabe u dimiksnu (npr. Veliko medvjeđe jezero). Globalno, stratifikacija jezera čini se stabilnijom s dubljim i strmijim termoklinama, a prosječna temperatura jezera je glavna odrednica u odgovoru stratifikacije na promjene temperature. Nadalje, stope zagrijavanja površine su mnogo veće od stopa zagrijavanja dna, što opet ukazuje na jaču termičku stratifikaciju u jezerima.
Promjene u obrascima stratifikacije također mogu promijeniti sastav zajednice jezerskih ekosistema. U plitkim jezerima, porast temperature može promijeniti zajednicu diatomeja; dok se u dubokim jezerima promjena odražava na taksone dubokog sloja hlorofila. Promjene u obrascima miješanja i povećana dostupnost hranjivih tvari također mogu uticati na zooplanktonaki sastav vrsta i brojnost, dok smanjena dostupnost hranjivih tvari može biti štetna za bentoske zajednice i stanište riba.
U sjevernim umjerenim jezerima, kako klimatske promjene nastavljaju uzrokovati povećanu varijabilnost vremenskih obrazaca, kao i u vremenu datuma postavljanja i nestajanja leda, naknadne promjene u obrascima stratifikacije iz godine u godinu također mogu uticati na višestruke trofičke nivoe. Fluktuacije u konzistenciji stratifikacije mogu ubrzati deoksigenaciju jezera, mineralizaciju hranjivih tvari i oslobađanje fosfora, sa značajnim posljedicama za vrste fitoplanktona. Nadalje, ove promjene u sastavu i brojnosti fitoplanktona mogu utjecati na regrutaciju riba, kao što je smuđ. Kada se ove asinhronosti u populacijama predatora i plijena javljaju iz godine u godinu zbog promjena u stratifikaciji, populacijama mogu trebati godine da se vrate u svoju "normalnu" konzistenciju. U kombinaciji s tipično toplijim temperaturama jezera povezanim s obrascima stratifikacije uzrokovanim klimatskim promjenama, promjenjive populacije plijena iz godine u godinu mogu biti štetne za vrste riba hladnih voda.
Također pogledajte Vodena nauka Stratifikacija (voda) Okolinska hipoksija Slatkovodni ekosistemi Vodeni stub Aeracija jezera
Reference
Kategorija:Ekologija Stratifikacija Kategorija:Limnologija Kategorija:Voda