单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4.,水环境的主要类型及其特征,静水水体,Standing,(,lentic,),waters,:,如湖泊和池塘，无起支配作用(,dominant,),的单向水流,流水水体,flowing,(,lotic,),waters:,如河、溪，有强大的单向水流,4.水环境的主要类型及其特征静水水体Standing(l,1,4.1.1,湖泊的成因,湖泊可形成于任何凹洼处,构造湖(,Tectonic,lakes,),因大规模地壳运动造成断层作用(,faulting,),裂谷湖，如,Great Rift Valley lakes in East Africa：Victoria，Tanganyika etc.,地堑湖,(,graben lake,),e.g.,Lake,Baikal,最深的淡水湖(,1,742.2 m,).,地垒湖(,Horst lakes),特点：历史古老，水很深,4.1.1 湖泊的成因湖泊可形成于任何凹洼处,2,2.火山湖,Volcanic,lakes,火山口湖,Caldera,lakes,(,volcanic,craters,),e.g.,长白山天池,熔岩堰塞湖,Coulee,lakes,（,e.g.,镜泊湖),.,特点,Very low watershed to lake area ratio(A,w,:A,0,),Steep sides,Low nutrient soils,Unproductive,Extremely clear,2.火山湖Volcanic lakes 火山口湖Calde,3,3.冰川湖(,Glacier lakes,),冰斗湖(,Cirque,lakes,),：,在冰川作用的山谷上部,，,由,冰融化和冻结交替作用挖空的圆形结构(,cirques,)。,壶穴(,Kettle,or,pit,lakes,Potholes,),:,冰川退缩后留下的冰团融蚀而成。,冰碛堵蓄湖(,Moraine,lakes,):,冰川冲刷山间通道留下的冰碛堵蓄河流形成。,特点：,流域面积：湖面积,(A,w,:A,0,),小,3.冰川湖(Glacier lakes)冰斗湖(Cirque,4,Formation of some types of glacial lakes.(A)A cross section of a glacier moving down a valley.(B)After the glacier has retreated,it leaves cirque,moraine dammed,and pothole lakes.(From Dodds,2002),Formation of some types of gla,5,冰川活动造成的湖泊,.(,a),冰舌前缘形成的冰碛堵蓄湖,.(b),土壤中冰团缓慢融化形成凹洼积水形成壶穴,Kettle lakes,冰川活动造成的湖泊.(a)冰舌前缘形成的冰碛堵蓄湖.(,6,4.溶盆湖,Solution,lakes,也称喀斯特湖(,Karst,lakes,):,石灰岩地区含二氧化碳的微酸水渗透溶蚀而成,4.溶盆湖Solution lakes 也称喀斯特湖(K,7,可溶性岩层上，岩石的溶蚀形成溶洞，随溶洞增大，洞顶张力作用最终使洞穴塌陷,，,凹洼蓄水形成湖泊。在美国,Florida,的石灰岩地区，这种湖泊非常普遍。,Florida,中部，地下溶洞的突然塌陷吞噬了这栋房屋。这种溶洞在地下已经形成了很多年，洞顶的塌陷可能就发生在几分钟内。,溶盆湖的形成,可溶性岩层上，岩石的溶蚀形成溶洞，随溶洞增大，洞顶张力作用最,8,5.河川湖,Fluvial,lakes,龙潭,Plunge-pool：,瀑布冲刷形成,洪泛湖,Levee lakes：,泥沙沉积形成天然防洪堤岸，堵住小支流河口形成。,牛轭湖,Oxbow lakes：,通常在低地洪泛平原，河流截弯取直，河曲从河干脱离形成,，,形似牛轭,。,5.河川湖 Fluvial lakes龙潭Plunge-p,9,The pattern of bank erosion that leads to the formation of,oxbow lakes,.,The pattern of bank erosion th,10,6.风成湖(,Lakes of aeolian origin,)，又称游移湖，在干旱和海岸地区，风重新分布碎石或沙形成丘湖(,dune,lakes,),6.风成湖(Lakes of aeolian origin,11,7.岸线湖(,Coastal lakes,),(,lagoon,泻湖,)：,海岸线不规则，有机会形成沙脊跨过凹洼，封闭成新的湖泊。,e.g.,西湖、太湖,Westchester Lagoon,7.岸线湖(Coastal lakes)(lagoon,12,8.生物成湖(,Biogenic lakes,),生物活动形成,e.g.,海狸、某些植物，特别是人,(,pond,reservoir,),BeaverA architect of dam,8.生物成湖(Biogenic lakes)生物活动形,13,4.1.2 湖泊的形态和生境,湖泊形态大小和分布：,面积、水深、岸线等；湖盆,大小：,里海,371 000 km,2,最大,苏比略湖,82 000 km,2,最大的淡水湖,小至即使几十平方米,深度,：,贝加尔湖,1742 m,海拔,：,青藏高原上，,30005000 m a.s.l,；,艾丁湖,(,吐鲁番盆地,),154 m,，,死海,392 m,4.1.2 湖泊的形态和生境湖泊形态大小和分布：,14,形态度量学(,morphometry),定义一个湖泊的物理尺度，包括湖盆形状的量化和测量。,湖泊及其流域的形状和大小,湖盆,lake basin,：,集水形成湖泊的凹洼，是集水区最低之区域。,流域,(,catchment area,or,drainage basin,watershed,)，,集水并最终流入湖盆的地区，即为该湖泊的流域,深度,Depth(mean and max),大小,size(volume/area),“roundness”(shoreline convolutions),这些尺度影响到湖泊的水质和生产力水平,形态度量学(morphometry)定义一个湖泊的物理尺度，,15,湖泊形态测量指标,面积：,A,长度,L,宽度,b,体积,V,深度,Z,：最大深度、平均深度,、,相对深度,岸线发育系数,E,流域面积与湖面积之比,滞留时间/周转率,湖泊形态测量指标面积：A,16,长度、宽度和深度测量,Maximum length(fetch),Maximum width,Z max,最大长度,L,；最大宽度,b,、平均宽度,b,aver.,=A/L,、,长度、宽度和深度测量Maximum length(fetc,17,深度,(,depth),最大深度(),平均深度,(,)=,体积,表面积,浅水湖泊通常比深水湖泊生产力高，平均水深是估算总体水深的快捷途径,同样,可表明风浪和水混合事件搅动底质的可能性,假如体积不得而知，可以收集一些湖泊深度测量值，然后平均，当然，这样不够准确，只能用于小湖泊。,相对深度：最大深度与同面积圆之直径的比，,%,大多数湖泊,Z,r,4%,深度(depth)最大深度()大多数湖泊Z,18,A,top,A,bottom,z,z,z,计算湖泊体积,A,top,=,顶层的面积,A,bottom,=,底层的面积,z=,等高线之间的距离,V=,一层的体积,或,可利用等深线求出,V,=1/2,h,A,n,h,为等深线高差，,A,n,为各等深线时的面积,A topA bottomzzz计算湖泊体积Atop=顶,19,岸线发育系数(,Shoreline development),E,：岸线长度,U,与等面积圆之周长的比值,因水流、波浪等的冲击，外来有机和无机物的沉积等，弯曲的湖岸逐渐变直，,E,逐渐变小,E,越大，该生态系统生产力越高。,火山口湖,E,1,岸线发育系数(Shoreline development)E,20,流域面积与湖面积之比值,Ratio=,Watershed Area,=A,w,:A,o,Lake Area,高,低,较高的比值=较高的生产力，经常是较差的水质,流域面积与湖面积之比值Ratio=Watershed A,21,滞留时间=,湖 泊 体 积,流入或流出水量,较长的滞留时间,:,湖泊水不经常交换,反应较慢,污染物滞留时间长,需要多长时间使湖泊换一次水,How long does it take for the lake to get“flushed?”,何谓滞留时间(,retention time)?,Turnover rate=inflow/volume,滞留时间=湖 泊 体 积较长的滞留时间:需要多长,22,湖泊生境(,Habitat),类型（分区/成带）,湖泊可以分成以下几种主要生境类型：,沿岸带(,Littoral,zone):,湖泊周围光可以到达底部的浅水部分，可以让挺水植物、漂浮植物和沉水植物。,湖心带(,Limnetic,zone,),:,沿岸带外开阔地带，向下延伸至补偿深度,(,pelagic zone,)；,生活有浮游生物和自泳生物,。,深底带(,Profundal,zone,),:,湖心带之下的区域(浅水湖泊无,)。,底栖带(,Benthic,zone,),:,湖泊底质，埋栖有各种动物和微生物。,湖泊生境(Habitat)类型（分区/成带）湖泊可以分成,23,Lake zonation,littoral,自湖岸边向中心到达水草生长之外缘,profundal,为光线无法穿透的深水层,profundal,之上是开阔的,limnetic,zone,Lake zonationlittoral 自湖岸边向中心,24,4.1.3,湖水分层,Stratification,和混合,Mixing,湖水热分层(,Thermal,stratification,),湖上层(,Epilimnion,)温暖、富含氧气的上层水体，通常是季节性的,变温层(,Metalimnion,)湖上层和湖下层的过渡带(,Transition zone,),，,温度显著下降,(,温跃层,thermocline,),湖下层,Hypolimnion,温跃层下寒冷、缺氧的水层,4.1.3 湖水分层Stratification和混合Mix,25,温带地区湖泊中温跃层、水深与温度/溶解氧的关系,温带地区湖泊中温跃层、水深与温度/溶解氧的关系,26,湖泊的垂直温度曲线，示正分层和湖泊的三个部分,湖泊的垂直温度曲线，示正分层和湖泊的三个部分,27,分层的生态学影响,湖泊中分层现象导致了溶解气体、营养盐，以及生物的分层,初级生产水层受限制仅在湖上层进行,寒冷的深水层可能缺氧,deoxygenated，,对好氧生物可能是致命的,分层的生态学影响 湖泊中分层现象导致了溶解气体、营养盐，以,28,湖泊中溶氧、营养盐和温度的典型垂直梯度,湖泊中溶氧、营养盐和温度的典型垂直梯度,29,水的混合(,Mixing),紊动混合：由风力和水力坡度力作用产生,对流混合(,turnover):,由季节性温度变化引起的上下层水的垂直混合,春季对流,Spring turnover,夏季(正,),分层,Summer stratification,秋季对流,Fall turnover,冬季逆分层,Inverse stratification in winter,水的混合(Mixing)紊动混合：由风力和水力坡度力作用产生,30,在春季和秋季混合期,，,上下层湖水混合使得上层的溶氧和下层的矿物质均匀分布，浮游生物得以迅速增长,在春季和秋季混合期，上下层湖水混合使得上层的溶氧和下层的矿物,31,4.1.4 湖水运动和湖流,湖水混合,波浪(,Wa