Caractéristiques physiques et chimiques
La lumière et la température sont deux caractéristiques physiques clés des lacs et des étangs. La lumière du soleil est absorbée, diffusée et réfléchie lorsqu’elle traverse l’atmosphère terrestre, la surface de l’eau et l’eau. La quantité et la qualité de la lumière atteignant la surface d’un lac ou d’un étang dépendent de divers facteurs, dont l’heure de la journée, la saison, la latitude et le temps. La qualité et la quantité de lumière qui traverse l’eau d’un lac ou d’un étang sont affectées par les propriétés de l’eau, notamment la quantité de particules (comme les algues) et la concentration des composés dissous. (Par exemple, le carbone organique dissous contrôle la distance à laquelle les longueurs d’onde ultraviolettes de la lumière pénètrent dans l’eau).
La lumière et le vent se combinent pour affecter la température de l’eau dans les lacs et les étangs. La plupart des lacs subissent un processus appelé stratification thermique, qui crée trois zones distinctes de température de l’eau. En été, l’eau de la couche la moins profonde (appelée épilimnion) est chaude, tandis que l’eau de la couche la plus profonde (appelée hypolimnion) est froide. La couche intermédiaire, le métalimnion, est une région où la température change rapidement. En hiver, le modèle de stratification thermique est inversé de sorte que l’épilimnion est plus froid que l’hypolimnion. Dans de nombreux lacs, la stratification thermique se rompt à l’automne et au printemps lorsque le changement rapide des températures de l’air et le vent provoquent un mélange. Cependant, tous les lacs ne suivent pas ce schéma général. Certains lacs ne se mélangent qu’une fois par an et d’autres se mélangent continuellement.
La chimie des lacs et des étangs est contrôlée par une combinaison de processus physiques, géologiques et biologiques. Les principales caractéristiques chimiques des lacs et des étangs sont la concentration d’oxygène dissous, la concentration de nutriments et le pH . Dans les lacs et les étangs, les sources d’oxygène comprennent la diffusion à la surface de l’eau, le mélange des eaux de surface riches en oxygène vers les profondeurs et la photosynthèse. Les lacs et les étangs perdent de l’oxygène pendant la respiration des organismes vivants et en raison des processus chimiques qui lient l’oxygène. Les deux nutriments les plus importants dans les lacs et les étangs sont l’azote et le phosphore. L’abondance des algues dans la plupart des lacs et des étangs est limitée par la disponibilité du phosphore, alors que l’azote et le fer sont les nutriments limitants dans l’océan. L’acidité de l’eau, mesurée par le pH, reflète la concentration d’ions hydrogène. Le pH de la plupart des lacs et des étangs se situe entre 4 et 9 (le pH de l’eau distillée est de 7). Certains organismes aquatiques sont affectés par les conditions de faible pH causées par l’action volcanique, la végétation libérant des acides autour des lacs de tourbière et les pluies acides.