Песок полимиктовый это: ПЕСОК • Большая российская энциклопедия

Песок и его виды. Что вам нужно знать о песке?

Skip to content

Previous

Next

Песок и его виды. Что вам нужно знать о песке?tatyana2020-04-04T18:59:35+04:00

Песок – это мелкая рыхлая порода, он состоит из частиц разрушенных горных пород.  Дождь, солнце, вода и ветер долгое время разрушали горы, скалы, камни и превратили их в песок. В основном он состоит из зерен минералов, таких как кварц, карбонаты, полевой шпат, слюда, обломков пород и частичек кораллов. Песок и его виды могут быть разного цвета (белого, желтого, серого, розового, черного) в зависимости от того, кусочки каких пород в нем преобладают.

Свойства песка

Песок не растворяется в воде, поэтому залив его водой, потом можно ее слить. А песок просушить, не потеряв ни грамма. От воды песок намокает, меняя при этом свои структурные свойства. Намокшие песчинки притягивают друг друга и склеиваются, превращая сыпучий и рыхлый песок в крепкий строительный материал.

Форма и величина песчинок

Отличается песок и по величине зерен. Он может быть:

крупнозернистый (в основной массе песка преобладают песчинки размером 0,5-5 мм),

среднезернистый (преобладают песчинки размером 0,5-0,25 мм),

мелкозернистый (преобладают песчинки размером 0,25-0,05 мм).

Кроме цвета и размера песок отличается также и по форме зерен. Форма может быть окатанная, полуокатанная, угловатая и остроугольная, в зависимости от происхождения и длительности переноса ветром и водой.

Происхождение песка

По происхождению пески делятся на природные и искусственные.

Природный песок – это смесь зерен до 5 мм, образованный в результате разрушения твёрдых горных пород. Он бывает морской, речной, горный, карьерный и дюнный. Песчинки, переносимые водой, округлые и имеют окатанную форму. А вот зерна горного песка, образуемого выветриванием, остроугольные. Природный песок очень распространен, он встречается буквально под ногами.

Искусственный песок получается путем принудительного дробления твердых и плотных горных пород.

Виды песка

Песок и его виды: речной, карьерный мытый, карьерный сеяный и морской.

Речной песок добывают из русел рек, он имеет высокую степень очистки и, в основном, не имеет посторонних примесей, кроме ракушек.

Карьерный мытый песок добывают в карьерах. Его промывают большим количеством воды, чтобы избавиться от примеси глины и пыли.

Карьерный сеяный песок – это песок без камней и больших фракций, добытый в карьере.

Морской песок достают со дна моря с помощью гидравлических снарядов. Он хорош тем, что в нем также практически нет посторонних примесей. Этот песок считается очень востребованным, особенно в тех местах, где недостаток других видов песка.

Состав и применение песка

По составу песок разделяют на:

• олигомиктовые (состоящие, в основном, из зерен одного минерала, мономинеральные пески: кварцевый, карбонатный и др.) и 
• полимиктовые (песок состоит из зерен разных минералов). Чаще всего встречаются кварцевые пески с разной примесью минералов.

Их состав предопределяет и различное применение песка. Так, песок с высоким процентом содержания кварца используется в производстве стекла, портландцемента, силикатного кирпича. Меньший процент содержания кварца в песке допустим при изготовлении бетона, асфальта, кровельных материалов, посыпки дорог.

Речной и карьерный песок широко используют в строительстве – в сухих строительных смесях, для изготовления бетона. В промышленности очень ценен кварцевый песок.  Остроугольная форма его зерен прекрасно подходит для очистки металлических конструкций перед покраской пескоструйной установкой. Песок с высоким процентом содержания кварца используется в производстве стекла, портландцемента, силикатного кирпича. Меньший процент содержания кварца в песке допустим при изготовлении бетона, асфальта, кровельных материалов, посыпки дорог.

Также кварцевый песок используют в фильтрах для воды (в бассейнах, для очистки питьевой воды и воды для бытовых потребностей). Искусственный песок часто является основой для изготовления декоративного раствора и для создания фактуры фасадов зданий. Также его добавляют в состав некоторых видов красителей. Много декораторов и дизайнеров пользуются способностью песка создавать оригинальный декоративный эффект.

Итак, теперь вы знаете, что такое песок и его виды.

Поиск по сайту

Результат поиска:

Вы просматриваете раздел “Полезные статьи” – кварцевый песок – Евроминерал Украина

Пески

ПЕСКИ (а. sands; н. Sand; ф. sables; и. arenas) — мелкообломочные рыхлые осадочные горные породы (или современные осадки). Состоят из скатанных и угловатых зёрен (песчинок) различных минералов и обломков горных пород. По условиям образования пески могут быть речными, озёрными, морскими, флювиогляциальными, элювиальными, делювиальными, пролювиальными и эоловыми. Общепринятая классификация по размеру зёрен и обломков отсутствует. Обычно к песчаным относят зёрна размером от 0,05 до 2 мм. По преобладающему размеру зёрен пески разделяются на тонкозернистые (0,05-0,1 мм), мелкозернистые (0,1-0,25 мм), среднезернистые (0,25-0,5 мм), крупнозернистые (0,5-1,00 мм), грубозернистые (1-2 мм). В песках почти всегда имеется примесь пылеватых (алевритовых), глинистых и органические частиц. По вещественному составу различают пески мономинеральные, состоящие из зёрен преимущественно одного минерала, олигомиктовые, сложенные зёрнами 2-3 минералов с преобладанием одного, и полимиктовые, состоящие из зёрен минералов и горных пород различного состава. Чаще всего встречаются пески кварцевые, аркозовые (кварц-полевошпатовые), глауконит-кварцевые, слюдистые и др. В качестве примесей обычны слюда, карбонаты, гипс, магнетит, ильменит, циркон и др.

Зёрна песков по форме делят на округлые, округло-угловатые и угловатые; по степени окатанности — на скатанные, полуокатанные и остроугольные; по характеру поверхности — на зёрна с ровной, неровной и шероховатой поверхностями.

В Европейской части CCCP 51% песков представлены аллювиальными отложениями. Обычно они хорошо дифференцированы по крупности, а месторождения их, как правило, имеют линейную протяжённость. 24% песков составляют флювиогляциальные отложения, они отличаются непостоянством гранулометрии, состава, по минералогическому составу — обычно полимиктовые, образуют залежи самых разнообразных форм. 11,3% песков представлены эоловыми отложениями. Они тонко- или мелкозернистые, часто содержат зёрна полевого шпата, слюды и примесь глин. Пески морские (6,5%) и озёрные (1,6%), как правило, имеют площадное распространение. Среди песков могут встречаться линзы и прослои глинистых песков и глин.

Реклама

Месторождения песков широко распространены. Требования к качеству песков определяются государственными и отраслевыми стандартами или техническими условиями. С точки зрения количества и качества используемых кварцевых песков они могут быть разделены на 2 составные группы: массового использования и узкого назначения. К первой относятся пески, применяемые при строительстве автомобильных и железных дорог, для изготовления бетонов и строительных растворов, в производстве силикатных строительных материалов, для отощения глин при изготовлении изделий грубой керамики, кровельных рулонных материалов, в цементном производстве, для закладки подземных горных выработок. Качественные требования к этим пескам ограничиваются обычно размерностью зёрен, и только некоторые потребители предъявляют дополнительные не жёсткие по минеральному и химическому составу требования. Пески второй группы используются в литейном производстве (формовочные пески), в производстве огнеупоров (динаса), фарфоро-фаянса, стекла, для песочниц локомотивов, как абразивный материал, для испытания цементов, фильтрации воды и пр. ГОСТ 2138-84 «Пески формовочные» регламентирует минералогический, зерновой и химический состав песков, предъявляет требования к его газопроницаемости и огнеупорности; ГОСТ 22551 — 77 «Песок кварцевый, молотый, песчаник, кварцит и жильный кварц для стекольной промышленности» — к химическому составу песков и регламентирует их зерновой состав.

Разведанные до промышленных категорий и утверждённые запасы песков, используемых в качестве нерудного сырья, учтены рядом государственных балансов запасов полезных ископаемых CCCP. На 1 января 1984 балансом «Пески для бетона и силикатных изделий» учтено 875 месторождений песков с запасами 7487 млн. м³. В 1983 разрабатывалось 321 месторождение и добыто 78,6 млн. м³. В 1979-84 добыча песков увеличилась почти на 10%. Балансом «Формовочные материалы» учтено 120 месторождений песков с запасами 3243 млн. т, в т.ч. Часов-Ярское в Донецкой области (269,3 млн. т), Игирминское в Иркутской области (220,7 млн. т). Разрабатывалось 45 месторождений и добыто 26,6 млн. т песков. Балансом «Стекольное кварцсодержащее сырьё» учтено 106 месторождений с запасами 703,4 млн. т кварцевых и 286,4 млн. т кварц-каолиновых песков.

В 1986 разрабатывалось 51 месторождение и добыто 9,2 млн. т. 60% запасов и 80% добычи сосредоточено в Европейской части CCCP. Крупнейшие месторождения — Берестовеньковское (резервное, 81 млн. т) и Ташлинское в Ульяновской области (запасы 28,7 млн. т, добыча 1765 т). Балансом «Абразивы» учтено 3 месторождения кварцевых песков с запасами 34 млн. т. Добыча 275 т (1986). Крупнейшее месторождение — Гусаровское (в Харьковской области), запасы 28,3 млн. т, добыча 89 тысяч т. Балансом «Кварц и кварциты» учтено 3 месторождения кварцевых песков, используемых как сырьё для производства огнеупоров и как флюс с запасами 5,3 млн. т. Добыча 461 тысяч т.

Свойства, состав, классификация, образование, использование

• Конгломерат Горная порода хорошо окатанные обломки

Конгломерат представляет собой обломочную осадочную породу, сформированную из окатанных гравийных и валунных обломков, сцементированных или в матрице. Округление обломков показывает, что горные породы были перенесены на большое расстояние от их источника или морским приливом к волновому движению. Обломочный цемент обычно представляет собой кальцит, кремнезем или оксид железа, но матрица может состоять только из цементирующей ткани, однако может также включать обломки размером с песок и/или ил, сцементированные вместе с различными более крупными обломками.

Класс: Конгломерат
можно разделить на большие уроки:

Текстура : Обломочный
(крупнозернистый).

Размер зерна: >
2мм; Обломки, хорошо видимые невооруженным глазом, должны быть идентифицируемы.

Твердость: Мягкость
твердый, зависит от состава обломков и прочности цемента.

Цвет: переменный,
зависит от состава обломков и матрикса.

Класты : переменные,
но, как правило, преобладают более твердые породы и/или минералы.

Прочие характеристики: Класты
в целом гладкий на ощупь, матрица переменная.

Классификация конгломератов

Конгломераты, названные и классифицированные по

1. Тип и количество присутствующей матрицы
2. Состав содержащихся в них гравийных обломков
3. Размерный диапазон присутствующих гравийных обломков

9 A Гравий сначала назван в соответствии с округлостью гравия. Если обломки гравия, образующие его, в значительной степени хорошо окатаны или частично окатаны, это конгломерат. Если обломки гальки, образующие его, в значительной степени угловатые, это брекчия. Такие брекчии можно назвать осадочными брекчиями, чтобы отличить их от других типов брекчий.

1. Количество и химический состав матрицы.
   Если обломки не соприкасаются друг с другом (много матрицы), порода
   параконгломерат. Горная порода, в которой обломки соприкасаются друг с другом, называется
   ортоконгломерат.
2. Состав обломков. Если все класты
   являются одним и тем же типом породы или минерала), порода относится к категории мономиктовых
   конгломерат. Если обломки состоят из двух или более горных пород или минералов,
   порода представляет собой полимиктовый конгломерат.
3. Размер обломков. Скала, состоящая из крупных
   обломки – булыжниковый конгломерат. Если обломки размером с гальку,
   называется галечным конгломератом. Если обломки представляют собой мелкие гранулы, то порода
   называется конгломератом гранул.

Среда, в которой отложился материал. Конгломераты
могут образовываться из ледниковых, аллювиальных, речных, глубоководных или мелководных морских
среды.

Состав конгломерата

Конгломерат может иметь разный состав. Как
обломочная осадочная порода, она может содержать обломки любого горного материала или
продукт выветривания, смываемый вниз по течению или вниз по течению. округлый
обломки конгломерата могут быть минеральными частицами, такими как кварц, или они могут быть
обломки осадочных, метаморфических или магматических пород. Матрица, которая связывает
большие обломки вместе могут быть смесью песка, грязи и химического цемента.

Пласт

Конгломерат может образовываться на участках с сильной водой.
течение существует как горный склон вниз, где вода имеет достаточно течения, что
он может нести обломки горных пород размером более 2 миллиметров. Он также может быть сформирован в
пляжи с сильным течением и обломками скал.
накапливается для образования конгломерата. Конгломерат образуется, когда крупные обломки
фрагменты гальки или булыжника транспортируются и откладываются, чем более мелкие
зернистый заполняет промежутки между обломками.

Где встречается

Конгломераты откладываются в различных осадочных
среды.

Глубоководный морской

В турбидитах базальная часть пласта обычно
крупнозернистая, иногда конгломератная. В этом случае конгломераты
обычно очень хорошо отсортированные, округленные и часто с сильным типом по оси А
имбрикация обломков.

Мелководье

Конгломераты обычно присутствуют в основании толщ
заложенные во время морских трансгрессий выше несогласия, и известны как
базальные конгломераты. Они обозначают положение береговой линии на
конкретное время и являются диахронными.

Речные

Конгломераты, отложившиеся в речных средах,
обычно хорошо округлены и хорошо отсортированы. Обломки такого размера носят как
наносы и только в периоды высокой скорости течения. Максимальный размер обломков уменьшается
поскольку обломки транспортируются дальше за счет истирания, поэтому конгломераты
более характерен для незрелых речных систем. В отложениях, отложенных
В зрелых реках конгломераты обычно приурочены к базальной части
заполнение канала там, где они известны как галечные лаги. Конгломераты, отложенные в
речные среды часто имеют черепицу типа плоскости АВ.

Аллювиальные

Аллювиальные отложения формируются в районах с высоким рельефом и являются
обычно крупнозернистая. На горных фронтах отдельные конусы выноса сливаются в
образуют равнины, и эти две среды связаны с наиболее толстыми
месторождения конгломератов. Основная масса конгломератов отложилась в этой оправе.
опираются на обломки с сильной черепицей в плоскости АВ. с поддержкой матрицы
конгломераты, образовавшиеся в результате селевого отложения, довольно часто связаны
с многочисленными аллювиальными веерами. Когда такие конгломераты накапливаются в пределах аллювиального
веером, в быстро разрушающихся средах (например, в пустыне) образующаяся горная порода
часто называют фангломератом.

Ледниковый

Ледники несут много крупнозернистого материала и много
ледниковые отложения имеют конгломератную форму. Тиллиты, отложения, отложившиеся непосредственно
ледником, как правило, представляют собой плохо отсортированные конгломераты, поддерживаемые матрицей.
матрица обычно мелкозернистая, состоящая из тонкоизмельченных обломков горных пород.
Обводненные отложения, связанные с ледниками, часто имеют конгломератную форму, образуя
сооружения, такие как эскеры.

Характеристики и свойства

Конгломерат представляет собой осадочную горную породу, похожую на бетон.
Он состоит из крупных округлых камешков (обломков), сцементированных матрицей из
кальцит, оксид железа или кремний.

Конгломератная порода встречается там, где гравий может округляться
преодолевать большие расстояния или подвергаться акробатике. Пляжи, русла рек и
ледники могут образовывать конгломераты.

Свойства конгломерата зависят от его
сочинение. Он может быть любого цвета и может быть как твердым, так и мягким.

Конгломерат может использоваться в качестве наполнителя для дорог и
строительство. Твердый камень можно резать и полировать, чтобы получить объемный камень.

Использование конгломерата

Конгломерат имеет очень
мало применений из-за нечистых поломок и ненадежности мелких частиц. Это
может использоваться только в качестве дробилки, где требуется материал с низкими характеристиками.
Конгломерат имеет очень мало коммерческого использования. Его неспособность сломать чисто делает
это плохой кандидат на размер камня, а его переменный состав делает его
скала ненадежной физической силы и долговечности. Конгломерат может быть
дробленый, чтобы сделать мелкий заполнитель, который можно использовать там, где низкая производительность
материал подходит. Многие конгломераты представляют собой красочные и привлекательные породы, но
они лишь изредка используются в качестве декоративного камня для внутренних работ.

Анализ конгломерата иногда можно использовать в качестве разведывательного инструмента. Например, большинство месторождений алмазов находится в кимберлитах. Если конгломерат содержит обломки кимберлита, то источник этого кимберлита должен быть где-то выше по течению.

Конгломераты и брекчии

Конгломераты и брекчии — две осадочные породы, близкие друг к другу, но существенно различающиеся по форме обломков. Обломки в конгломерате округлые или, по крайней мере, частично округлые, тогда как обломки в брекчии имеют острые углы. Иногда осадочные породы содержат смесь круглых и угловатых пряжек. Этот тип породы можно назвать брекчио-конгломератом.

Факты

• Конгломерат тесно связан с песчаником и содержит многие из тех же типов осадочных структур. Песчаник — очень популярный строительный материал, используемый для таких вещей, как каменные плиты и плитка.
• Конгломераты красочные и привлекательные; однако он редко используется в качестве декоративного камня для внутренних работ из-за его ненадежной физической прочности и долговечности.
• Конгломерат имеет очень мало коммерческих применений, хотя его можно измельчить для получения мелкого заполнителя, который можно использовать, когда требуется материал с низкими эксплуатационными характеристиками.
• Конгломераты образуются там, где скапливаются отложения округлых обломков диаметром не менее двух миллиметров. Из-за большого размера обломков требуется очень сильное течение воды, чтобы транспортировать и формировать камни. Когда они падают в бегущую воду или движущиеся волны, они принимают округлую форму.
• Эти породы можно найти в толщах осадочных пород всех возрастов. Вероятно, они составляют менее одного процента по массе всех осадочных пород.
• Когда обломки гравия в конгломерате отделены друг от друга и содержат больше матрицы, чем обломков, такой конгломерат называется параконгломератом. Когда они соприкасаются друг с другом, это называется ортоконгломератом.
• Подобные осадочные породы, состоящие из крупных угловатых обломков, называются брекчией. В то время как конгломерат состоит из округлых обломков, брекчия состоит из битых пород или минералов.
• Марсоход НАСА Curiosity обнаружил обнажение конгломерата на поверхности Марса в сентябре 2012 года. Это предоставило ученым доказательства того, что ручей когда-то протекал по территории, по которой ехал марсоход. Форма и размеры камней могут подсказать расстояние и скорость течения ручья.

Ссылки

• Боневиц, Р. (2012). Камни и минералы. 2-е изд. Лондон: Издательство ДК.
• Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (2018, 19 октября). Конгломератная порода: геология, состав, использование. Получено с https://www.thoughtco.com/conglomerate-rock-4169696
• http://www.softschools.com/facts/rocks/ conglomerate_facts /3022/
• участников Википедии. (2019, 27 марта). Конгломерат (геология). В Википедии, свободной энциклопедии. Проверено 21:34, 10 апреля 2019 г., from  https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Conglomerate_(geology)&oldid=889709029

Низкое содержание бентического кислорода и высокое внутреннее содержание фосфора тесно связаны с инвазивным макрофитом Nitellopsis obtusa (камышница звездчатая) в большом полимиктовом озере

Введение

Nitellopsis obtusa (Desv. ) J. Groves, 1919, является неместным инвазивным макрофитом в озерах и прибрежных водно-болотных угодьях восточной части Северной Америки. Уроженец Евразии, N. obtusa — макроводоросль, принадлежащая к семейству Characeae. Первоначально обнаруженный в реке Св. Лаврентия в 1974 г. (Karol and Sleith, 2017), немногим более десяти лет назад началась быстрая экспансия в озера США и Канады (Larkin et al., 2018). В Онтарио 90 138 популяций N. obtusa 90 139 были подтверждены в озере Симко еще в 2008 г. (Ginn et al., 2021) и в заливе Прескиил в 2015 г. (Midwood et al., 2016). Несмотря на увеличение ареала распространения в бассейне Великих озер, информация о негативном воздействии на экосистемные процессы, структуру местообитаний и биоту, связанная с N. obtusa инвазия в дефиците и остаются в значительной степени анекдотичными.

Когда плотные заросли N. obtusa образуются в захваченных озерах, другие таксоны макрофитов, как неместные, так и местные, вытесняются, а местная среда обитания рыб резко изменяется (Pullman and Crawford, 2010; Brainard and Schulz, 2017; Harrow — Лайл и Кирквуд, 2020a; Джинн и др. , 2021). Вторжение N. obtusa в озеро Скугог, большое мелководное озеро на юге Онтарио, Канада, вероятно, произошло в начале 2000-х годов, но впервые было задокументировано в 2015 году. Из-за преобладающего сельскохозяйственного водораздела и богатых питательными веществами вод Озеро Скугог всегда поддерживало многочисленное сообщество макрофитов (Kawartha Conservation, 2010). Подобно другим системам с преобладанием макрофитов, большое количество водной растительности контролировало доступные концентрации питательных веществ и повышало стабильность отложений, снижая внутреннюю нагрузку (Sand-Jensen and Borum, 19).91). Хотя накопление фосфора в результате землепользования в водоразделе озера Скугог исторически было проблемой, за последние 20 лет снижение содержания фосфора привело к переходу к мезоэвтрофным условиям, поддерживающим живое и разнообразное сообщество макрофитов (Kawartha Conservation, неопубликованные данные ).

Мы обследовали N. obtusa в обоих бассейнах озера Скугог в 2016–2019 гг. и увидели явный рост доминирования этого инвазивного вида в сообществе макрофитов (Harrow-Lyle and Kirkwood, 2020a). Мы также задокументировали первые известные случаи Microcystis цветет в озере Скугог, и определили, что N. obtusa является важным биологическим фактором биомассы Microcystis (Harrow-Lyle and Kirkwood, 2020b). Чтобы улучшить наше понимание воздействия N. obtusa на экосистемный уровень и его роли в цветении Microcystis в озере Скугог, мы проанализировали 3-летний (2017–2019) бентический растворенный кислород (DO) и растворимые в отложениях реактивные вещества. фосфора (SRP) из двенадцати участков, охватывающих все озеро.

Кроме того, мы исследовали SRP поровой воды в отложениях в ответ на биомассу N. obtusa , исходя из предположения, что истощенные концентрации бентоса DO будут увеличивать внутреннюю нагрузку фосфора (Lake et al., 2007). Гиполимнион продуктивных озер обычно может стать бескислородным к середине лета из-за высокой биологической потребности в кислороде. Когда кислород истощается у дна озера, окислительно-восстановительные условия меняются и вызывают выброс растворенного фосфора в осадок, включая SRP. Озеро Скугог является высокопродуктивным озером, но из-за большой протяженности и малой средней глубины оно было определено как полимиктовое (т. е. с периодическим перемешиванием воды) без устойчивой термической стратификации в течение летних месяцев (Kawartha Conservation, 2010). Однако при плотных слоях N. obtusa , в настоящее время встречающийся в некоторых частях озера, мы предположили, что смешивание водной толщи с атмосферой может быть более слабым в этих местах.

Учитывая появление толстых слоев N. obtusa в озере Скугог за период исследования, мы хотели проверить гипотезы о том, что 1) низкие концентрации кислорода в бентосе в озере Скугог были связаны с присутствием N. obtusa , и 2) DO бентоса уменьшилось в ответ на увеличение биомассы N. obtusa . Хотя ранее сообщалось о бентической аноксии под чарофитными слоями (Kufel and Kufel, 2002), до настоящего времени не было проведено исследований, показывающих бентосную аноксию или низкое содержание растворенного кислорода при N. obtusa грядок в родном или интродуцированном ареале. Здесь мы впервые сообщаем о четких различиях в бентосном DO на участках с N. obtusa и без него. Мы также обнаружили сильные статистические связи между DO и SRP с биомассой N. obtusa соответственно. Эти результаты указывают на механистическую роль этого инвазивного макрофита, влияющего на условия среды обитания вблизи грядки. Стабилизированный водяной столб и внутреннее содержание фосфора также являются условиями, которые, как известно, способствуют Microcystis цветет (Chung et al., 2014). Основываясь на физическом воздействии, которое плотные слои N. obtusa могут оказывать на перемешивание водной толщи и придонную биогеохимию, мы предполагаем, что N. obtusa может быть инженером экосистемы в захваченных озерах и водно-болотных угодьях.

Методы

Озеро Скугог представляет собой большой (68 км ² ), неглубокий (средняя глубина = 1,4 м) верховой водоем, расположенный в южной части Онтарио, Канада (рис. 1). Мониторинг 12 точек отбора проб проводился с мая по сентябрь в течение 3 лет (2017–2019 гг.).) с глубиной участка 1–3 м в двух бассейнах. Участки отбора проб охватили два озерных бассейна с равным охватом. Места отбора проб были выбраны намеренно, чтобы отразить исторические места нереста рыбы, чтобы определить, может ли акклиматизация N. obtusa повлиять на качество среды обитания рыбы. Участки 5 и 9 были недоступны каждый год для отбора проб в сентябре из-за низкого уровня воды. Измерения растворенного кислорода проводились с интервалами глубины 0,5 м на каждом из 12 участков с использованием многопараметрического зонда серии YSI 6 (YSI Inc., Йеллоуспрингс, Огайо, США). Концентрации бентосного растворенного кислорода измерялись на высоте 0,5 м над границей отложений и воды, чтобы свести к минимуму нарушение отложений во время считывания. Зонд подвешивали на каждой глубине до тех пор, пока показания не стабилизировались, прежде чем регистрировать значение.

РИСУНОК 1 . Карта озера Скугог и места отбора проб в пределах очерченного водораздела и объектов землепользования. Места отбора проб обозначены цифрами 1–12. Эта карта была создана в QGIS версии 3.12.0 (команда разработчиков QGIS, 2016 г.).

После того, как показания растворенного кислорода были завершены, на каждом участке были взяты керны отложений с использованием гравитационного бура NLA (Hoskin Scientific, Берлингтон, Канада). Верхние 10 см каждого керна осадка были разделены на промытые кислотой пробирки и хранились на льду до возвращения в лабораторию в тот же день. Пробирки промывали кислотой для удаления остаточных питательных веществ и хорошо промывали водой Milli-Q для удаления остаточной кислоты. Для извлечения поровой воды образцы донных отложений центрифугировали при 10 000 g в течение 10 мин. Образцы хранили при температуре -20°C и анализировали с использованием модифицированного метода Мерфи и Райли (1962), разработанная Министерством окружающей среды Онтарио (1983 г.). Nitellopsis obtusa был собран методом граблей Ginn (2011). Вкратце, сбор включал три броска граблями, которые распространялись на отложения на каждом участке. Образцы были доставлены обратно в лабораторию, промыты водой обратного осмоса и идентифицированы в соответствии с харофитами Северной Америки (Wood, 1967), а также статусом и стратегией в отношении звездчатой ​​каменницы [ Nitellopsis obtusa (Desv. In Loisel.) J. Groves]. управления (Hackett et al., 2014).

Статистический анализ проводился в R версии 4.0.0 (R Core Team, 2019 г.) с использованием пакетов ggpubr (Kassambara, 2020 г.) и ggplot2 (Wickham, 2016 г.). Чтобы обеспечить визуальную доступность наших кислородных профилей, была применена доступная палитра из пакета RColorBrewer (Neuwirth, 2014). Профили растворенного кислорода были усреднены для каждой даты отбора проб и разделены по годам для участков с и без присутствия N. obtusa . Для оценки различий в бентосном растворенном кислороде между участками с и без N. obtusa , был использован тест Уэлча t из-за неравных размеров выборки. Линейные регрессии были выполнены с биомассой N. obtusa (сухой вес в граммах) в качестве независимого предиктора концентраций кислорода в бентосе (мг л ^-1 ) и SRP поровой воды отложений (мкг л ^-1 ).

Результаты и обсуждение

Исследования, подтверждающие связь между водными макрофитами и аноксией отложений, ограничены (Atapaththu et al., 2018). Однако густые заросли макрофитов, в том числе Characeae и Myriophyllum spicatum часто регулируют профили растворенного кислорода (Frodge et al., 1990; Cardinale et al., 1997; Unmuth et al., 2000; Kufel and Kufel, 2002). Последовательно в течение 3-летнего исследования участки с N. obtusa имели более низкие концентрации DO по всей толще воды (рис. 2A, C, E). Как правило, на участках без N. obtusa , где часто преобладал M. spicatum , концентрации DO находились в диапазоне перенасыщения и сохранялись более высокие концентрации во всей толще воды, чем на участках с N. obtusa (рис. 2B, D, F). Бентические концентрации растворенного кислорода значительно различались (Welch’s t -test p -значение <0,001) между участками с N. obtusa и без него (рис. 3).

РИСУНОК 2 . Усредненные профили растворенного кислорода (мг л ^-1 ) для участков с присутствием N. obtusa и без него за месяц и год. (А) . Профили растворенного кислорода за 2017 г. для участков с N. obtusa , (B) . Профили растворенного кислорода за 2017 г. для участков без N. obtusa , (C) . Профили растворенного кислорода за 2018 г. для участков с N. obtusa , (D) . Профили растворенного кислорода за 2018 г. для участков без N. obtusa , (E) Профили растворенного кислорода за 2019 г. для участков с N. obtusa , (F) . Профили растворенного кислорода за 2019 г. для участков без N. obtusa .

РИСУНОК 3 . Блочные диаграммы, сравнивающие концентрации кислорода в бентосе для участков с ( n = 138) и без ( n = 36) N. obtusa наличие. Критерий Уэлча t использовали для сравнения выборочных средних (α = 0,05).

С присутствием N. obtusa связана не только низкая DO бентоса, но и биомасса N. obtusa была отрицательной объясняющей переменной для DO бентоса ( R ² = 0,59) (рис. 4A) и положительной объясняющей переменной для осадка поровая вода SRP ( R ² = 0,90) (рис. 4B). Поскольку нагрузка фосфором из водораздела, по-видимому, уменьшается (Kawartha Conservation, 2010), наши результаты, вероятно, отражают мобилизацию унаследованного фосфора в экосистеме. Эти результаты ясно показывают отчетливый профиль качества воды, связанный с N. obtusa в озере Скугог, где N. obtusa , по-видимому, является причиной бентической гипоксии-аноксии; необходимое условие внутренней загрузки биодоступного фосфора из донных отложений.

РИСУНОК 4 . (А) . Диаграмма рассеяния с линией регрессии, визуализирующей взаимосвязь между Log трансформированным бентосом DO и N. obtusa сухим весом ( R ² = 0,59, p -значение <0,001) (B) . Диаграмма рассеяния с линией регрессии, визуализирующей взаимосвязь между SRP поровой воды и N. obtusa сухая масса ( R ² = 0,90, p -значение < 0,001).

Brainard and Schulz (2017) предположили, что, когда плотные бентические маты N. obtusa подвергаются старению, питательные вещества высвобождаются из отложений. Несмотря на то, что N. obtusa не подвергались старению в нашем исследовании, биомасса N. obtusa была очень сильным предиктором концентрации SRP в поровой воде отложений. Судя по отрицательной связи с DO, вполне вероятно, что N. obtusa косвенно способствует высвобождению фосфора из отложений в толщу воды. Внутреннее содержание биодоступного фосфора считается основной причиной цветения цианобактерий (Bormans et al., 2016). Таким образом, эта заметная связь между N. obtusa и внутренним содержанием фосфора в озере Скугог предполагает косвенную вспомогательную роль в развитии цветения Microcystis .

В отличие от других макрофитов, жизненный цикл и репродуктивные стратегии некоторых Characeae зависят от гипоксически-аноксических событий на границе отложений и воды. Как правило, Characeae, размножающиеся вегетативными пропагулами, полагаются на жизнеспособные пропагулы в отложениях (Migula, 189).7). Пропагулы могут сохраняться в отложениях в течение длительных периодов времени, однако при захоронении на глубину более 2 см способность к прорастанию теряется (Bonis and Grillas, 2002). Это связано с необходимостью гипоксически-аноксических условий на границе отложений и воды для инициации прорастания (Bonis and Grillas, 2002). Тесная взаимосвязь снижения бентосного растворенного кислорода с увеличением численности N. obtusa в нашем исследовании позволяет предположить, что N. obtusa может изменять местные условия обитания, способствуя прорастанию отростков. Эта система положительной обратной связи может объяснить, почему N. obtusa изначально задерживается, чтобы стать доминирующим в сообществе макрофитов, потому что требуется время, чтобы накопилось достаточно биомассы, чтобы вызвать гипоксически-аноксические условия для прорастания пропагул.

Распространение и укоренение N. obtusa в районах вторжения изучено плохо (Larkin et al., 2018). Как правило, макрофиты могут распространяться через жизнеспособные пропагулы и вегетативные фрагменты (Reynolds et al., 2015; Green, 2016). Известно, что пропагулы харофитов распространяются эпизоохорно и эндозоохорно (Bonis and Grillas, 2002). Однако появляется все больше свидетельств того, что большинство из Распространение N. obtusa по захваченным регионам происходит за счет движения и развертывания плавсредств (Sleith et al. , 2015; Midwood et al., 2016; Harrow-Lyle and Kirkwood, 2021). Учитывая наши результаты, которые документируют изменения среды обитания, способствующие прорастанию побегов, расселение и укоренение должны стать областями внимания в будущем. Таким образом, внедрение программ управления, направленных на запуск лодок, может быть эффективным средством предотвращения распространения N. obtusa , а также позволит на раннем этапе обнаруживать новые популяции в захваченных регионах.

Учитывая убедительный вывод из наших результатов о том, что N. obtusa изменяет биогеохимическую судьбу кислорода и фосфора в озере Скугог, мы предполагаем, что N. obtusa действует как инженер экосистемы внутренних биогеохимических процессов. Экосистемный инженер определяется как нечеловеческий организм, который оказывает прямое или косвенное влияние на экосистемные процессы, что приводит к значительным изменениям в структуре и функционировании экосистемы. С увеличением биомассы и преобладанием водных водорослей N. obtusa может снижать перемешивание водной толщи и обмен с атмосферным кислородом. Хотя известно, что истощение придонного DO приводит к внутренней нагрузке фосфора в озерах, существует также негативное влияние гипоксии-аноксии водной толщи на биоту. В настоящее время появляются исследования, показывающие негативное воздействие N. obtusa на водные сообщества (например, Brainard and Schulz, 2017; Harrow-Lyle T.J. and Kirkwood A.E., 2020; Ginn et al., 2021), но многое остается неизвестным о эффекты N. obtusa в водной пищевой сети, особенно в рыбе. Принимая во внимание степень гипоксии и аноксии, описанную здесь в озере, обозначенном как полимиктическое (т. е. периодическое полное перемешивание толщи воды), это вызывает серьезную озабоченность в отношении качества среды обитания спортивной рыбы.

Эти находки вызывают вопросы не только о состоянии среды обитания в озере Скугог, но и в других озерах региона, где N. obtusa обосновался. С распространением N. obtusa , распространяющегося по озерам Онтарио (Harrow-Lyle and Kirkwood, 2021), наше исследование предоставляет четкие данные наблюдений, которые вызывают озабоченность в отношении биогеохимических циклов, структуры бентической среды обитания и другой биоты в захваченных озерах. Эти результаты также подтверждают нашу предыдущую работу, в которой N. obtusa участвовал в качестве биотического фактора цветения Microcystis в озере Скугог (Harrow-Lyle T. and Kirkwood A.E., 2020). Здесь мы впервые приводим доказательства возможного механизма, способствующего развитию цветения, посредством чего N. obtusa вытесняет бентосный РК, чтобы облегчить поступление внутреннего фосфора из отложений, а также, возможно, прорастание побегов. Необходимо провести дальнейшие исследования, чтобы проверить, проявляются ли предполагаемые эффекты N. obtusa i n в озере Скугог в других захваченных озерных экосистемах Северной Америки, а также определить возможные запасы фосфора, на которые больше всего повлияет изменение биогеохимического цикла. Если такие заметные воздействия на биогеохимию озер будут задокументированы по всему региону, будет больше уверенности в том, что N. obtusa действует как инженер экосистемы в захваченных озерах.

Заявление о доступности данных

Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без неоправданных оговорок.

Вклад авторов

Авторы подтверждают вклад в статью следующим образом: концептуализация исследования: TH-L, AK; приобретение финансирования: AK; надзор за проектом и администрирование: AK; расследование: TH-L, обработка данных: TH-L, формальный анализ: TH-L и написание — исходный проект: TH-L, AK. Все авторы рассмотрели результаты и одобрили окончательный вариант представленной рукописи.

Финансирование

Финансирование этого исследования поступило из гранта Фонда Онтарио Триллиум на выращивание, присужденного стюардам озера Скугог, и гранта Канадского совета по естественным наукам и инженерным исследованиям (NSERC) на открытие для AK (RGPIN 246150).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Примечание издателя

Все претензии, изложенные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно представляют претензии их дочерних организаций или издателя, редакторов и рецензентов. Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или претензии, которые могут быть сделаны его производителем, не гарантируются и не поддерживаются издателем.

Благодарности

Мы хотели бы выразить признательность и благодарность первой нации острова Скугог, штат Миссиссаугас, за чьи традиционные земли и воды находятся там, где проводилось наше исследование. Наконец, мы благодарим членов лаборатории Scugog Lake Stewards и Kirkwood: Эрика Андерсона, Клэр Гиббс и Эрин Смит за их помощь в полевых условиях и в лаборатории.

Ссылки

Атапатху, К. С. С., Парвин, М., Асаеда, Т., и Рашид, М. Х. (2018). Рост и реакция окислительного стресса водного макрофита Myriophyllum Spicatum на аноксию осадка. Фундамент. заявл. Лимнол. 191, 289–298. doi:10.1127/fal/2018/1070

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бонис А. и Гриллас П. (2002). Отложение, прорастание и пространственно-временные закономерности банков пропагулы харофита: обзор. Аква. Бот. 72 (3-4), 235–248. doi:10.1016/S0304-3770(01)00203-0

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Борманс М., Маршалек Б. и Янчула Д. (2016). Контроль внутреннего содержания фосфора в озерах физическими методами для уменьшения цветения цианобактерий: обзор. Аква. Экол. 50, 407–422. doi:10.1007/s10452-015-9564-x

CrossRef Full Text | Google Scholar

Брейнард, А.С., и Шульц, К.Л. (2017). Последствия загадочного захватчика макроводорослей, Nitellopsis Obtusa , на сообществах макрофитов. Свежесть. науч. 36, 55–62. doi:10.1086/689676

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кардинале, Б. Дж., Бертон, Т. М., и Брэди, В. Дж. (1997). Динамика сообщества личинок эпифитных мошек на границе пелагиали и побережья: реагируют ли животные на изменения в абиотической среде? Кан. Дж. Фиш. Аква. науч. 54, 2314–2322. doi:10.1139/f97-138

Полный текст CrossRef | Академия Google

Чанг С.В., Имбергер Дж., Хипси М.Р. и Ли Х.С. (2014). Влияние физических и физиологических процессов на пространственную неоднородность цветения Microcystis в стратифицированном водоеме. Экол. Модель. 289, 133–149. doi:10.1016/j.ecolmodel.2014.07.010

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фродж, Дж. Д., Томас, Г. Л., и Поли, Г. Б. (1990). Влияние формирования навеса плавающими и подводными водными макрофитами на качество воды двух мелководных озер северо-западной части Тихого океана. аква. Бот. 38, 231–248. doi:10.1016/0304-3770(90)-9

CrossRef Full Text | Google Scholar

Джинн Б. К., Диас Э.Ф.С. и Флейшакер Т. (2021). Тенденции в сообществах подводных водных растений в большом внутреннем озере: последствия нашествия звездчатки ( Nitellopsis Obtusa ). Озерный заповедник. Управление 37, 199–213. doi:10.1080/10402381.2020.1859025

CrossRef Full Text | Google Scholar

Джинн, Б.К. (2011). Распространение и лимнологические факторы сообществ подводных водных растений в озере Симко (Онтарио, Канада): использование макрофитов в качестве биоиндикаторов трофического статуса озера. Дж. Грейт-Лейкс Рез. 37, 83–89. doi:10.1016/j.jglr.2011.03.015

CrossRef Full Text | Google Scholar

Грин, Эй Джей (2016). Важность водоплавающих птиц как незамеченного пути вторжения чужеродных видов. Водолазы. Распредел. 22, 239–247. doi:10.1111/ddi.12392

CrossRef Full Text | Google Scholar

Хакетт Р., Кэрон Дж. и Монфис А. (2014). Статус и стратегия борьбы с каменнолистником звездчатым (Nitellopsis Obtusa (NA Desvaux) J. Groves) Управление . Лансинг, Мичиган: Мичиган Деп. Окружающая среда. Квал.

Харроу-Лайл, Т.Дж., и Кирквуд, А.Е. (2020a). Оценка качества прибрежных вод озера Скугог и экологического состояния .

Харроу-Лайл, Т.Дж., и Кирквуд, А.Е. (2021). Модель экологической ниши, основанная на широком градиенте кальция, выявляет дополнительные предпочтения среды обитания инвазивного чарофита Nitellopsis Obtusa . Аква. Бот. 172, 103397. doi:10.1016/j.aquabot.2021.103397

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Харроу-Лайл Т. и Кирквуд А. Э. (2020b). Инвазивный макрофит Nitellopsis Obtusa Может способствовать развитию инвазивной мидии Dreissena polymorpha и Microcystis Цветет в большом мелководном озере. Кан. Дж. Фиш. Аква. науч. 77, 1201–1208. doi:10.1139/cjfas-2019-0337

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Кароль, К.Г., и Слейт, Р.С. (2017). Открытие древнейшей записи из Nitellopsis Obtusa (Charophyceae, Charophyta) в Северной Америке. J. Phycol. 53, 1106–1108. doi:10.1111/jpy.12557

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Кассамбара, А. (2020). Ggpubr: готовые к публикации графики на основе «Ggplot2». Пакет R версии 0.2. Доступно по адресу: https://CRAN.R-project.org/package=ggpubr.

Google Scholar

Kawartha Conservation (2010). План управления окружающей средой озера Скугог . Онтарио: Линдси.

Куфель, Л., и Куфель, И. (2002). Слои чары, действующие как поглотители питательных веществ в мелководных озерах — обзор. Аква. Бот. 72, 249–260. doi:10.1016/S0304-3770(01)00204-2

CrossRef Full Text | Google Scholar

Лейк, Б. А., Кулидж, К. М., Нортон, С. А., и Амирбахман, А. (2007). Факторы, способствующие внутренней загрузке фосфора из бескислородных отложений в Сикс Мэн, США, озера. науч. Общая окружающая среда. 373, 534–541. doi:10.1016/j.scitotenv.2006.12.021

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ларкин Д. Дж., Монфис А. К., Буассезон А., Слейт Р. С., Скавински П. М., Веллинг С. Х. и др. (2018). Биология, экология и управление звездчатой ​​каменянкой ( Nitellopsis Obtusa ; Characeae): занесенная в Красную книгу евразийская зеленая водоросль, инвазивная в Северной Америке. Аква. Бот. 148, 15–24. doi:10.1016/j.aquabot.2018.04.003

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Мидвуд, Дж. Д., Дарвин, А., Хо, З.-Ю., Рокитницкий-Войцик, Д., и Грабас, Г. (2016). Экологические факторы, связанные с распространением неместной камышницы звездчатой ​​( Nitellopsis Obtusa ) в прибрежной заболоченной местности озера Онтарио. J. Great Lakes Res. 42, 348–355. doi:10.1016/j.jglr.2016.01.005

CrossRef Full Text | Google Scholar

Мигула, В. (1897 г.). «Die Characeen Deutschlands, Oesterreichs und der Schweiz; Unter Berücksichtigung aller Arten Europas BT — Kryptogamenflora Von Deutschland, Oesterreich Und Der Schweiz, in Kryptogamenflora Von Deutschland, Oesterreich Und Der Schweiz , 2.

Google Scholar

Мерфи, Дж., и Райли, Дж. П. (1962). Модифицированный однорастворный метод определения фосфатов в природных водах. Анал. Чим. Acta 27, 31–36. doi:10.1016/S0003-2670(00)88444-5

CrossRef Full Text | Google Scholar

Нойвирт, Э. (2014). RColorBrewer. R Пакет. версия 1.1-2

Google Scholar

Министерство окружающей среды Онтарио (1983 г.). Справочник по методам анализа проб окружающей среды . Отдел лабораторных услуг и прикладных исследований, Министерство окружающей среды Онтарио, Торонто, Онтарио, Канада.

Пуллман, Г. Д., и Кроуфорд, Г. (2010). Десятилетие звездчатого камнелома в Мичигане . НАЛМС.

Группа разработчиков QGIS (2016 г.). Географическая информационная система QGIS . Геопространственные данные с открытым исходным кодом найдены. прож.

Основная группа R (2019 г.). R: язык и среда для статистических вычислений. р. Найден. Стат. вычисл.

Google Scholar

Рейнольдс, К. , Миранда, Н. А. Ф., и Камминг, Г. С. (2015). Роль водоплавающих птиц в расселении водных чужеродных и инвазионных видов. Водолазы. Распредел. 21, 744–754. doi:10.1111/ddi.12334

CrossRef Full Text | Google Scholar

Санд-Дженсен К. и Борум Дж. (1991). Взаимодействия между фитопланктоном, перифитоном и макрофитами в умеренных пресных водах и эстуариях. Аква. Бот. 41, 137-175. doi:10.1016/0304-3770(91)

-4

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Слейт, Р. С., Хейвенс, А. Дж., Стюарт, Р. А., и Кароль, К. Г. (2015). Распространение Nitellopsis Obtusa (Characeae) в Нью-Йорке, США Бриттония 67, 166–172. doi:10.1007/s12228-015-9372-6

CrossRef Full Text | Google Scholar

Унмут, Дж. М. Л., Лилли, Р. А., Дрейкосен, Д. С., и Маршалл, Д. В. (2000). Влияние густоты роста тысячелистника на температуру воды в озере и содержание растворенного кислорода. Дж. Фрешв. Экол. 15, 497–503. doi:10.1080/02705060.