Щелочное озеро что это значит

12 Удивительных щелочных озер по всему миру

cinoby / Getty Images

Хотя необычные химические свойства и крайняя щелочность щелочных озер могут показаться непригодными для жизни, щелочные озера на самом деле являются одними из самых продуктивных экосистем в мире. В отличие от океана, где доступность растворенного органического углерода может ограничивать продуктивность, эти озера имеют практически неограниченные запасы углерода для питания фотосинтезирующих организмов. (1, 2)

Посмотрите на эти 12 удивительных щелочных озер, на их уникальное разнообразие жизни и на их роль в производстве многих минералов, на которые мы полагаемся сегодня.

1 из 12: Озеро Шала

Фламинго в озере Шала, Эфиопия.
Mint Images / Getty Images

Озеро Шала (или Шалла) расположено в центральной части Эфиопии в национальном парке Абиятта-Шалла. Озеро получает воду из двух рек: Дедедба и Джиддо. Озеро Шала с максимальной глубиной более 244 метров является самым глубоким озером Эфиопии. В отличие от многих других озер, расположенных вдоль Эфиопского разлома, озеро Шала имеет сине-черный цвет из-за большого количества спирулины, разновидности водоросли сине-зеленого цвета. В пределах озера Шала есть девять островов, на которых обитает ряд видов птиц, включая пеликанов и бакланов. (3)

2 из 12: Озеро Магади

Кенийское озеро Магади, одно из многих щелочных озер в регионе.
Мартин Мваура / EyeEm / Getty Images

Озеро Магади расположено в тектонически активной зоне Кении. Оно получает большое количество растворенных солей из близлежащих щелочных горячих источников, что делает его одним из самых экстремальных щелочных озер в мире. Несмотря на очень соленый, щелочной химический состав воды, озеро Магади является домом для разнообразных микробов. В озере Магади, как и во многих других щелочных озерах по всему миру, также добывается карбонат натрия. Затем карбонат натрия перерабатывается в различные бытовые химикаты, включая пищевую соду. (4, 5)

3 из 12: Озеро Соуп (Соп-лейк)

Мыльная пена на берегу озера Соуп в Вашингтоне.
4nadia / Getty Images

Озеро Соуп (Soap Lake в переводе с английского «мыльное озеро») штата Вашингтон, США, названо в честь мыльной пены, которая образуется на поверхности щелочного озера. Сегодня здесь редко можно увидеть пену, которую ученые связывают с изменениями гидрологии озера в результате использования воды человеком. Несмотря на современные изменения в озере Соуп, считается, что насыщенные кислородом и не содержащие кислород слои озера не смешивались более чем 2000 лет. (6, 7)

4 из 12: Озеро Моно

Ученые считают, что микробы озера Моно помогли сформировать эти башнеобразные туфы.
Дэвид Клэпп / Getty Images

Озеро Моно в Калифорнии, США, находится к востоку от горного хребта Сьерра-Невада. На южном берегу озера находятся «туфы» или высокие трубы из минералов. Ученые не уверены, как образовались туфы озера Моно, но полагают, что разнообразие микробной жизни в озере могло сыграть свою роль. (8)

В отличие от более глубокой воды озера, поверхностные воды озера Моно не очень соленые. Слои озера и отсутствие смешения приводят к накоплению неорганических соединений, в том числе токсичных веществ, на дне озера. (9)

5 из 12: Озеро Чабьер-Цака

В озере Чабьер-Цака в Тибете добывается литий
Фэн Вэй / Getty Images

Озеро Чабьер-Цака находится в Тибете в горах Гангдисе. В 1980-х годах в озере Чабьер-Цака был обнаружен литий. Коммерческие операции по добыче лития начались на озере Чабьер-Цака в 1999 году и продолжаются по сей день. (10)

6 из 12: Озеро Накуру

Азиатские буйволы и фламинго в озере Накуру, щелочном озере в Кении.
Westend61 / Getty Images

Озеро Накуру находится в Кении на территории Национального парка Озеро Накуру. Озеро когда-то привлекало множество фламинго, которые питались водорослями озера Накуру, но быстрое повышение уровня воды в озере в 2013 году привело к тому, что фламинго из озера мигрировали в другие близлежащие щелочные озера в поисках пищи. В совокупности высокая продуктивность озера Накуру и другие щелочные озера могут поддерживать миллионы кенийских фламинго. (11, 12)

7 из 12: Озеро Алкали Лейк

Алкали Лейк – это сверхсоленое щелочное содовое озеро в округе Лейк, штат Орегон, США. Это щелочное озеро известно своими кристаллами; оно накапливает кристаллы сантиметрового размера из формиата кальция. Алкали Лейк остается сухим большую часть года, что способствует образованию кристаллов.

В конце 1960-х и начале 1970-х годов отходы производства гербицидов утилизировали к западу от озера Алкали Лейк. Бочки с отходами позже были закопаны в траншеях в этом районе, что позволило некоторым отходам вымываться через почву в неглубокие грунтовые воды этого района, в том числе в воды озера Алкали Лейк. Считается, что этот район по-прежнему представляет опасность для различных животных. Восстановительные работы на озере Алкали Лейк продолжаются и сегодня. (13)

8 из 12: Озеро Серлс

Озеро Серлс – это высохшее содовое озеро в национальном парке Долина Смерти, США
travelview / Getty Images

Озеро Серлс расположено на южной окраине национального парка Долины Смерти в Калифорнии, США. Более 10 000 лет назад озеро Серлс было частью огромной дренажной сети, которая в настоящее время в значительной степени пересохла. Сегодня озеро Серлс используется для добычи редких минералов, в том числе буры и сульфата натрия. (14)

9 из 12: Озеро Лонар

Озеро Лонар расположено в месте падения метеорита в Индии. Среди всех щелочных озер Лонар обладает особенно уникальным набором микробной жизни; по этой причине в озере проводится оценка его способности принимать микроорганизмы, способные производить молекулы, важные для современной биотехнологии.

10 из 12: Озеро Натрон

Озеро Натрон – единственное известное место размножения малого фламинго в Восточной Африке.
cinoby / Getty Images

Озеро Натрон в Танзании – щелочное озеро, известное своей враждебной окружающей средой. Воды озера могут достигать pH более 11, что делает воду озера Натрон более чем в 100 раз более щелочной, чем пищевая сода – этого достаточно, чтобы обжечь нашу кожу. Несмотря на явно суровые условия, которые обеспечивает озеро Натрон, это содовое озеро является единственным местом размножения для малых фламинго в Восточной Африке. (15, 16)

11 из 12: Содовые озера в Неваде, США

Большое содовое озеро и Малое содовое озеро в Неваде – это пара щелочных озер, расположенных внутри двух вулканических кратеров. Сегодня вдоль озер расположены две геотермальные электростанции. Эти электростанции используют горячую воду, расположенную чуть ниже озер, для производства пара, который может быть преобразован в электричество. (17)

Большое содовое озеро в Неваде также исследовалось на предмет его сходства с Марсом. Известно, что на Марсе высока концентрация перхлората, который токсичен для большинства живых организмов. Чтобы лучше понять возможность существования жизни на Марсе, ученые определили ряд микробов в Большом содовом озере, способных жить в токсичных концентрациях перхлората. Научные исследования, подобные исследованиям в Большом содовом озере, подтверждают гипотезу о том, что на Марсе может существовать жизнь. (18)

12 из 12: Озеро Самбхар

Из индийского озера Самбхар добывают соли
Туул и Бруно Моранди / Getty Images

Озеро Самбхар – крупнейшее в Индии щелочное озеро. В последние годы озеро Самбхар активно изучается на предмет наличия в нем микробов, обладающих характеристиками, которые могут помочь в лечении рака. Захватывающее скопление микроорганизмов в озере также может содержать микробы, которые могут способствовать росту растений в районах с высокой концентрацией соли. (19, 20)

Научный журналист, освещающий широкий круг тем, касающихся окружающей среды, климатического кризиса, загрязнения и жизни людей. Внештатный автор сайта «Знание – свет».

Источник

Соленое, пресное и щелочное озеро в Завьялово, Алтай

Ещё одно солёное озеро Алтайского края, расположенное в Завьяловском районе, интереснейшим образом соседствует с двумя другими озёрами – пресным и щелочным.

Популярное среди местных жителей и туристов место для отдыха представляет собой небольшую степную равнину практически без растительности, кроме камышей вокруг пресного озера и полосы ленточного бора в отдалении. На расстоянии не более 500 метров друг от друга здесь расположились разные по химическому составу воды озёра: Солёное, Щелочное и Кривое (пресное, названное так из-за своей формы). Самое ценное – Солёное озеро. Концентрация соли в воде составляет 115 грамм на литр. На дне озера и по берегам – синяя лечебная глина, которая благотворно действует на кожу и суставы. Из-за высокой концентрации солей в воде здесь невозможно утонуть. В озере живут красные рачки – рапа. Говорят, что именно они, отмирая, создают лечебную глину.

Вода в Солёном озере на вкус горько-соленая. После купания на коже остается неприятный стягивающий эффект и разводы высохшей соли. На солнцепёке сразу хочется окунуться в пресное озеро. Пешком до пресного озера добираться минут 15, не больше. Кривое (пресное) озеро – рыбное. Вдоль берега здесь нередко сидят с удочками.

В целом территория Завьяловского района испещрена сетью озер – соленых и пресных. Здесь отдыхают туристы из разных регионов России. Сюда спешат на отдых и за здоровьем.

Источник

А содовое озеро или же щелочное озеро это озеро на сильно щелочной сторону нейтралитета, обычно с значение pH от 9 до 12. Они характеризуются высокой концентрацией карбонат соли, обычно карбонат натрия (и родственные солевые комплексы), вызывая их щелочность. Кроме того, многие содовые озера также содержат высокие концентрации хлорид натрия и другие распущены соли, делать их физиологический раствор или же гиперсоленый озера тоже. Высокий pH и соленость часто совпадают из-за того, как возникают содовые озера. [а] Образовавшиеся в результате гиперсоленые и высокощелочные содовые озера считаются одними из самых экстремальных водных сред на Земле. [1]

Несмотря на кажущуюся негостеприимность, содовые озера часто очень продуктивный экосистемыпо сравнению с их пресноводными аналогами (с нейтральным pH). Валовая первичная продукция (фотосинтез) ставки выше 10 г С м −2 день −1 (граммов углерода на квадратный метр в день), что более чем в 16 раз превышает среднемировое значение для озер и ручьев ( 0,6 г С м −2 день −1 ), были измерены. [2] Это делает их самой продуктивной водной средой на Земле. Важной причиной высокой производительности является практически неограниченное количество растворенных углекислый газ.

Содовые озера встречаются в природе по всему миру (см. Таблица ниже), как правило, в засушливых и полузасушливых районах и в связи с тектонические трещины словно Восточноафриканская рифтовая долина. PH большинства пресноводных озер находится на щелочной стороне нейтрального значения, и многие имеют химический состав воды, аналогичный содовым озерам, только менее экстремальным.

Содержание

Геология, геохимия и генезис

Чтобы озеро стало щелочным, необходимо особое сочетание географических, геологических и климатических условий. Прежде всего, необходим подходящий рельеф, ограничивающий отток воды из озера. Когда отток полностью предотвращен, это называется эндорейский бассейн. Кратеры или депрессии, образованные тектонический рифтинг часто дают такие топологические углубления. Высота щелочность и соленость возникают из-за испарения озерной воды. Для этого необходимы подходящие климатические условия, чтобы приток уравновешивал отток через испарение. Скорость растворения карбонатных солей в воде озера также зависит от окружающей геологии и в некоторых случаях может приводить к относительно высокой щелочности даже в озерах со значительным оттоком.

Многие содовые озера сильно стратифицированный, с хорошо насыщенный кислородом верхний слой (эпилимнион) и аноксический нижний слой (гиполимнион), без кислорода и часто с высокими концентрациями сульфид. Стратификация может быть постоянной или с сезонным перемешиванием. Глубина границы раздела кислород / кислород, разделяющая два слоя, варьируется от нескольких сантиметров до уровня около донных отложений, в зависимости от местных условий. В любом случае он представляет собой важный барьер как физически, так и между сильно контрастирующими биохимическими условиями.

Биоразнообразие

В содовых озерах обитает богатое разнообразие микробных организмов, часто в плотных скоплениях. Это делает их необычно продуктивными экосистемами и приводит к постоянным или сезонным «цветут водоросли» с видимой окраской во многих озерах. Цвет варьируется от одного озера к другому, в зависимости от преобладающих форм жизни, и может варьироваться от зеленого до оранжевого или красного. [1]

По сравнению с пресноводными экосистемами, в содовых озерах часто полностью доминируют прокариоты, т.е. бактерии и археи, особенно в странах с более «экстремальными» условиями (повышенная щелочность и соленость или более низкое содержание кислорода). Однако во многих содовых озерах также было обнаружено богатое разнообразие эукариотических водорослей, протистов и грибов. [3]

Многоклеточные животные, такие как ракообразные (особенно рассольная креветка Артемия и копепода Парадиаптомус африканский) и рыбы (например. Альколапия), также встречаются во многих менее экстремальных содовых озерах, приспособленных к экстремальным условиям этих щелочных и часто соленых сред. Особенно в Восточноафриканская рифтовая долина, микроорганизмы в содовых озерах также являются основным источником пищи для огромных стад малый фламинго (Phoeniconaias minor). Цианобактерии рода Артроспира (ранее Спирулина) являются особенно предпочтительным источником пищи для этих птиц из-за большого размера клеток и высокой питательной ценности.

Обследования микробного разнообразия и видового богатства

В целом микробное биоразнообразие содовых озер изучено сравнительно мало. Многие исследования были сосредоточены на основных продуцентах, а именно на фотосинтезирующих цианобактерии или эукариотические водоросли (см. Цикл углерода). Поскольку исследования традиционно полагались на микроскопия, идентификация затруднялась тем фактом, что многие содовые озера служат убежищем для малоизученных видов, уникальных для этих относительно необычных местообитаний и во многих случаях считающихся эндемичный, т.е. существуют только в одном озере. [4] В морфология (внешний вид) водорослей и других организмов может также варьироваться от озера к озеру, в зависимости от местных условий, что затрудняет их идентификацию, что, вероятно, привело к нескольким случаям заражения. таксономический путаница в научной литературе.

Биогеография и уникальность

В дополнение к своему богатому биоразнообразию, содовые озера часто служат убежищем для многих уникальных видов, приспособленных к щелочным условиям и неспособных жить в среде с нейтральным pH. Они называются алкалифилы. Организмы, также адаптированные к высокой солености, называются галоалкалифилы. Независимые от культур генетические исследования показали, что содовые озера содержат необычно большое количество алкалифильных микроорганизмов с низким генетическим сходством с известными видами. [5] [6] [7] [8] Это указывает на долгую эволюционную историю адаптации к этим средам обитания, при этом несколько новых видов из других сред со временем адаптировались.

Углубленные генетические исследования также показывают необычно низкое совпадение присутствующего микробного сообщества между содовыми озерами с немного разными условиями, такими как pH и соленость. [3] [7] Эта тенденция особенно сильна в нижнем слое (гиполимнион) стратифицированных озер, [4] вероятно, из-за изолированного характера таких сред. Данные о разнообразии содовых озер предполагают существование многих эндемичный виды микробов, характерные только для отдельных озер. [3] [7] Это спорный вывод, так как традиционная мудрость микробная экология диктует, что большинство видов микробов космополитичны и рассеяны по всему миру благодаря огромным размерам популяции, известная гипотеза, впервые сформулированная Лоуренс Баас Бекинг в 1934 г. («Все везде, но среда выбирает«). [12]

Экология

Цикл углерода

Фотосинтез является основным источником энергии для жизни в содовых озерах, и этот процесс доминирует над деятельностью на поверхности. Наиболее важные фотосинтезаторы обычно цианобактерии, но во многих менее «экстремальных» содовых озерах, эукариоты Такие как зеленые водоросли (Хлорофита) также может доминировать. Основные роды цианобактерий, обычно встречающиеся в содовых озерах, включают: Arhtrospira (ранее Спирулина) (особенно A. platensis), Анабаенопсис, [13] Цианоспира,Синехококк или же Хроококк. [14] В большей степени физиологический раствор содовые озера, галоалкалифильные археи Такие как Галобактерии и бактерии, такие как Halorhodospira доминируют фотосинтез. Однако неясно, является ли это автотрофный процесса или если для этого требуется органический углерод от цветения цианобактерий, происходящего в периоды сильных дождей, которые разбавляют поверхностные воды. [1]

Под поверхностью аноксигенные фотосинтезаторы, использующие другие вещества, кроме углекислый газ для фотосинтеза также способствуют первичной продукции во многих содовых озерах. К ним относятся фиолетовые серные бактерии Такие как Ectothiorhodospiraceae и фиолетовые несерные бактерии Такие как Rhodobacteraceae (например, виды Rhodobaca bogoriensis изолирован от Озеро Богория. [15] )

Фотосинтезирующие бактерии служат источником пищи для огромного разнообразия аэробный и анаэробный органотрофные микроорганизмы из типов, включая Протеобактерии, Bacteroidetes, Спирохеты, Фирмикуты, Термотоги, Дейнококки, Планктомицеты, Актинобактерии, Гемматимонадетес, и больше. [1] [3] Поэтапная анаэробная ферментация органических соединений, происходящих от первичных продуцентов, приводит к одноуглеродным (C1) соединениям, таким как метанол и метиламин.

Серный цикл

Сероредуцирующие бактерии распространены в бескислородных слоях содовых озер. Это уменьшает сульфат и органические сера из мертвых клеток в сульфид (S 2− ). Поэтому аноксические слои содовых озер часто богаты сульфид. В отличие от нейтральных озер, высокий pH препятствует выделению сероводорода (H₂S) в газовой форме. Роды алкалифильных восстановителей серы, обнаруженные в содовых озерах, включают: Десульфонатроновибрио и Десульфонатронум. [1] Они также играют важную экологическую роль помимо круговорота серы, поскольку они также потребляют водородв результате брожения органических веществ.

Сероокисляющие бактерии вместо этого получают энергию от окисления сульфида, достигающего насыщенных кислородом слоев содовых озер. Некоторые из них являются фотосинтетическими серными фототрофами, а это означает, что им также требуется свет для получения энергии. Примерами алкалифильных сероокисляющих бактерий являются роды Тиоалкаливибрио, Тиорходоспира, Тиоалкалимикробий и Natronhydrogenobacter. [1]

Азот и другие питательные вещества

Список содовых озер

В следующей таблице приведены некоторые примеры содовых озер с разбивкой по регионам, странам, показателям pH и солености. NA означает, что «данные недоступны»:

Промышленное использование

Источник