Los lagos monomícticos son lagos holomícticos que se mezclan de arriba a abajo durante un período de mezcla cada año. Los lagos monomícticos pueden subdividirse en lagos fríos y lagos cálidos.
Los lagos monomícticos fríos son lagos que están cubiertos de hielo durante gran parte del año. Durante su breve "verano", las aguas superficiales permanecen a 4 °C o menos. El hielo impide que estos lagos se mezclen en invierno. Durante el verano, estos lagos carecen de una estratificación térmica significativa y se mezclan completamente de arriba a abajo. Estos lagos son típicos de las regiones de clima frío (por ejemplo, gran parte del Ártico). [1] Un ejemplo de un lago monomíctico frío es el Gran Lago del Oso en Canadá . [2]
Los lagos monomícticos cálidos son lagos que nunca se congelan y están estratificados térmicamente durante gran parte del año. La diferencia de densidad entre las aguas cálidas de la superficie (el epilimnion ) y las aguas más frías del fondo (el hipolimnion ) impide que estos lagos se mezclen en verano. Durante el invierno, las aguas superficiales se enfrían a una temperatura igual a la de las aguas del fondo. Al carecer de una estratificación térmica significativa, estos lagos se mezclan completamente cada invierno de arriba a abajo. Estos lagos están ampliamente distribuidos desde regiones climáticas templadas a tropicales. [1] Un ejemplo es el Lago Azul de Australia del Sur , donde el cambio en la circulación se señala por un sorprendente cambio de color. Otro ejemplo inusual es el Lago Profundo, en las colinas de Vestfold , en la Antártida . [3] La superficie de este lago hipersalino no se congela en invierno debido a la depresión del punto de congelación por el alto contenido de sal.
La identificación y categorización de los lagos monomícticos se basa en la formación de un epilimnion (agua más cálida y menos densa) y un hipolimnion (agua más fría y más densa) separados por una termoclina la mayor parte del año. [4] La clara separación de estas capas de la columna de agua se conoce colectivamente como estratos térmicos y densitarios. La estratificación térmica y densitaria es un factor crítico que influye en la composición de la columna de agua. La composición a menudo se refiere a la presencia o falta de nutrientes y organismos. [5] En los lagos monomícticos tanto fríos como cálidos, el epilimnion y el hipolimnion están separados durante la mayor parte del año. En los lagos monomícticos cálidos, el agua está en forma líquida uniforme; en los lagos monomícticos fríos, el cuerpo contiene una capa de hielo y tiene una temperatura más fría. A continuación se exploran las preocupaciones y las soluciones relacionadas con los lagos monomícticos cálidos y fríos.
Como los lagos monomícticos cálidos son completamente líquidos, más cálidos en temperatura y altamente productivos, la estratificación de verano conduce comúnmente a la eutrofización . Esta estratificación de verano es especialmente larga en lagos monomícticos cálidos. Durante la eutrofización, se producen y agotan nutrientes en exceso en un lago en extremos verticales opuestos de la columna de agua. Esto, a su vez, dicta el crecimiento y la maduración de poblaciones de organismos que tienden a influir en los niveles de oxígeno y nutrientes del agua. En lagos monomícticos cálidos, la estratificación térmica conduce al agotamiento del oxígeno en el hipolimnio; la falta de mezcla impide la introducción de oxígeno de la atmósfera en el agua. Esta medida se conoce como oxígeno disuelto (OD). Cuando el OD disminuye en el hipolimnio, los nutrientes como el amonio, el nitrato y los fosfatos tienden a dominar. Cuando los niveles de oxígeno son extremadamente bajos, el agua se considera hipóxica y no puede soportar muchas formas de vida. La falta de oxígeno también limita los procesos químicos naturales como la conversión de amonio en nitrato. [5]
Se requiere una mezcla de amonio y nitratos para sostener el crecimiento de las plantas; una sobreabundancia de amonio está relacionada con un crecimiento y una productividad deficientes de las plantas. [6] En un lago, la sobreabundancia de amonio también indica condiciones anaeróbicas y ácidas. Esta falta de oxígeno modifica el potencial de oxidación-reducción (ORP) de un lago. Cuanto mayor sea el ORP de un lago, mayores serán los niveles de oxígeno presentes en el agua. Los rangos ideales están entre 300 y 500 milivoltios. Idealmente, niveles más altos de oxígeno ayudan a las bacterias y microorganismos residentes en la descomposición de la materia orgánica y la dispersión de los nutrientes necesarios en la columna de agua. [7] Por el contrario, un ORP bajo y un bajo nivel de oxígeno impulsan la liberación de fósforo de los sedimentos a través de la difusión a lo largo de gradientes de concentración mediante un proceso conocido como carga interna. [8] Juntos, los aumentos de fósforo, amonio y nitrato pueden impulsar la producción de floraciones de algas tóxicas. Estas floraciones crean un ciclo de retroalimentación positiva de agotamiento de nutrientes y oxígeno, y la consiguiente liberación de nutrientes necesarios para sostener su crecimiento continuo. La eutrofización puede ser un proceso tanto natural como antropológico; los aportes antropogénicos suelen ser a través de aguas residuales y cloacales, o erosión y escorrentía del suelo agrícola. [9]
Una hipótesis bastante nueva es la relación entre el tiempo de residencia del agua y la estratificación estacional en lagos monomícticos que conduce a la eutrofización. Un mayor tiempo de residencia conduce a períodos más largos de estratificación, una menor mezcla de agua y un aumento de la eutrofización en el epilimnio. Algunos proponen el desarrollo de intervenciones personalizadas para lagos con el fin de reducir estas condiciones. Dicha personalización se refiere a la manipulación del tiempo de residencia de un lago para combatir la carga interna y la eutrofización mediante la reducción de la duración de un período de estratificación. Los modelos actuales utilizan la redirección del flujo de agua que entra y sale de lagos monomícticos para ayudar a la volcadura y la "limpieza" física del fitoplancton y el exceso de nutrientes. Se ha demostrado que estos métodos reducen el tiempo de residencia y la estratificación en días. Si bien estos marcos de tiempo tienen un alcance limitado, muestran potencial para ser alargados para obtener mejores resultados en estudios futuros y en varios modelos de lagos. [10]
La aireación y oxigenación hipolimnética tiene como objetivo abordar directamente los niveles reducidos de oxígeno disuelto en un lago determinado que conducen a la eutrofización. Al aumentar los niveles de oxígeno en el hipolimnio, se pretende aumentar el ORP y reducir la tasa e incidencia de la carga interna. Los aireadores se utilizan para introducir oxígeno, puro o atmosférico, directamente en la columna de agua. Esta es una intervención especialmente costosa dadas las demandas eléctricas necesarias para alimentar dichos equipos. Estos costos hacen que estos aireadores sean bastante insostenibles, ya que son económicamente costosos y la producción de electricidad puede tener implicaciones ambientales. También se han demostrado amenazas ecológicas. El uso de aireadores se correlaciona con una mayor prevalencia de la enfermedad de las burbujas de gas entre los peces. Sin embargo, otros organismos, como el zooplancton y los peces, se benefician de este proceso a medida que el aumento de las condiciones aeróbicas expande su territorio en un lago. [11]
La extracción hipolimnética implica la extracción de agua de un lago eutrófico en el hipolimnio en los picos de estratificación estacional. Esta agua se extrae para eliminar indirectamente el fósforo. Al agregar esta agua nuevamente al hipolimnio, se limita el crecimiento de cianobacterias . Esta adición al hipolimnio también reduce la mezcla de la columna de agua y la dispersión de nutrientes para alimentar a las algas epilimnio. La extracción física de agua puede ser pasiva o activa y generalmente se limita para minimizar los impactos de calidad en el nivel del agua. Esta agua también puede descargarse río abajo y puede tener efectos no deseados. El agua de baja calidad rica en toxinas y nutrientes extraída del hipolimnio cuando se transfiere a otros lagos puede desestabilizar sus columnas de agua. En algunos casos, los lagos tratados mediante extracción hipolimnética también pueden experimentar reducciones indeseables del nivel del agua y aumentos generales en la temperatura promedio del agua seguidos de mezcla. [11]
Por último, el dragado de sedimentos consiste en la recolección y remoción directa de sedimentos en el fondo del lago. La remoción de la capa superior de sedimentos tiene como objetivo eliminar la materia orgánica que contiene nutrientes no deseados. Este método tiene impactos mensurables en los organismos bentónicos . Puede llevar hasta tres años restaurar los organismos bentónicos eliminados por el dragado. Dichos organismos son esenciales para el ciclo de nutrientes en lagos y entornos acuáticos. [11]
El factor más importante que controla la temperatura del agua en un lago determinado es la temperatura del aire. [5] Los cambios y tendencias actuales en las temperaturas globales durante todo el año son una amenaza formidable para los ecosistemas acuáticos. Los estudios actuales respaldan que la combinación de mayores temperaturas del aire y menores precipitaciones afecta a los lagos monomícticos poco profundos. En particular, su mezcla puede aumentar; esta mezcla conduce a una mayor dispersión de nutrientes, condiciones anóxicas y floraciones de algas . Las regiones del sur también pueden ver aumentos en la salinidad. [11] Los lagos monomícticos cálidos que han experimentado inviernos históricamente cálidos muestran una mayor estabilidad térmica. Esta estabilidad reduce las interacciones de mezcla y la oxigenación de las aguas. Además, los lagos monomícticos fríos pueden experimentar condiciones menos frías durante todo el año, lo que lleva a una mayor mezcla y cambios en la estratificación térmica que de otro modo no se verían. [12]
