Índice de estado trófico

Debido a su tendencia a correlacionarse, se pueden utilizar tres variables independientes para calcular el Índice de Carlson: pigmentos de clorofila , fósforo total y profundidad de Secchi . De estas tres, la clorofila probablemente proporcionará las mediciones más precisas, ya que es el predictor más exacto de la biomasa. El fósforo puede ser una estimación más precisa del estado trófico estival de un cuerpo de agua que la clorofila si las mediciones se realizan durante el invierno. Finalmente, la profundidad de Secchi es probablemente la medida menos precisa, pero también la más asequible y conveniente. En consecuencia, los programas de monitoreo ciudadano y otros estudios voluntarios o a gran escala suelen utilizar la profundidad de Secchi. Al convertir los valores de transparencia de Secchi a una escala logarítmica en base 2, cada duplicación sucesiva de la biomasa se representa como un índice entero. ^{[ 4 ]} La profundidad de Secchi, que mide la transparencia del agua, indica la concentración de material disuelto y particulado en el agua, que a su vez puede utilizarse para derivar la biomasa. Esta relación se expresa en la siguiente ecuación:

${\displaystyle \left({\frac {1}{z}}\right)\left(\ln {\frac {I_{0}}{I_{z}}}\right)=k_{w}+\alpha C}$

donde z = la profundidad a la que desaparece el disco,

I ₀ es la intensidad de la luz que incide sobre la superficie del agua,

I _z es aproximadamente el 10% de I ₀ y se considera una constante,

k _w es un coeficiente para la atenuación de la luz por el agua y las sustancias disueltas,

α se trata como una constante con unidades de metros cuadrados por miligramo y

C es la concentración de materia particulada en unidades de miligramos por metro cúbico. ^{[ 3 ]}

Los limnólogos utilizan los términos " oligotrófico " o "hipotrófico" para describir lagos con baja productividad primaria debido a la deficiencia de nutrientes . (Esto contrasta con los lagos eutróficos, que son altamente productivos debido a un amplio suministro de nutrientes, como el que puede surgir de actividades humanas como la agricultura en la cuenca hidrográfica).

Los lagos oligotróficos son más comunes en regiones frías y poco desarrolladas, con un subsuelo ígneo cristalino y granítico . Debido a su baja producción de algas , estos lagos presentan aguas muy claras y de alta calidad para el consumo humano .

Los lagos en los que se mezclan sus capas se clasifican como holomícticos , mientras que los lagos que no tienen mezcla entre capas están permanentemente estratificados y, por lo tanto, se denominan meromícticos .

Generalmente, en un lago holomíctico, durante el otoño, el enfriamiento del epilimnio reduce la estratificación del lago, permitiendo así que se produzca la mezcla. Los vientos favorecen este proceso. ^{[ 5 ]} Por lo tanto, es la mezcla profunda de los lagos (que ocurre con mayor frecuencia durante el otoño y principios del invierno, en lagos holomícticos del subtipo monomíctico) la que permite que el oxígeno se transporte del epilimnio al hipolimnio. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

De esta forma, los lagos oligotróficos pueden tener un nivel significativo de oxígeno hasta la profundidad donde se produce la mezcla estacional mencionada, pero serán deficientes en oxígeno por debajo de esta profundidad. Por lo tanto, los lagos oligotróficos suelen albergar especies de peces como la trucha de lago , que requieren aguas frías y bien oxigenadas . El contenido de oxígeno de estos lagos depende del volumen de su hipolimnio estacionalmente mezclado . Los volúmenes hipolimnéticos anóxicos darán lugar a que los peces se congreguen en áreas donde el oxígeno sea suficiente para sus necesidades. ^{[ 6 ]}

La anoxia es más común en el hipolimnio durante el verano, cuando no se produce la mezcla. ^{[ 5 ]} En ausencia de oxígeno del epilimnio, la descomposición puede causar hipoxia en el hipolimnio. ^{[ 9 ]}

Los lagos mesotróficos son lagos con un nivel intermedio de productividad. Suelen ser lagos y estanques de aguas claras con lechos de plantas acuáticas sumergidas y niveles medios de nutrientes.

El término mesotrófico también se aplica a los hábitats terrestres. Los suelos mesotróficos tienen niveles moderados de nutrientes.

Aunque no existe un consenso absoluto sobre qué nutrientes contribuyen más al aumento de la productividad primaria, se cree que la concentración de fósforo es el principal factor limitante en los lagos de agua dulce. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} Esto probablemente se deba a la prevalencia de microorganismos fijadores de nitrógeno en estos sistemas, que pueden compensar la falta de nitrógeno fijado fácilmente disponible. ^{[ 16 ]}

En algunos ecosistemas marinos costeros, las investigaciones han encontrado que el nitrógeno es el nutriente limitante clave, impulsando la producción primaria independientemente del fósforo. ^{[ 17 ] [ 18 ]} La fijación de nitrógeno no puede abastecer adecuadamente a estos ecosistemas marinos, porque los propios microbios fijadores de nitrógeno están limitados por la disponibilidad de varios factores abióticos como la luz solar y el oxígeno disuelto. ^{[ 19 ]} Sin embargo, los ecosistemas marinos son un rango de ambientes demasiado amplio como para que un solo nutriente limite toda la productividad primaria marina. El nutriente limitante puede variar en diferentes ambientes marinos según una variedad de factores como la profundidad, la distancia de la costa o la disponibilidad de materia orgánica. ^{[ 20 ] [ 19 ]}