Jeziora Piotra i Pawła
Paul i Peter to dwa połączone jeziora położone na górnym półwyspie Michigan w pobliżu granicy Wisconsin w hrabstwach Vilas (WI) i hrabstwach Gogebic (MI). Paul i Peter to jeziora kotłowe , które są rodzajem jezior utworzonych przez lodowce . Peter Lake jest większy i ma powierzchnię 6,24 akra i maksymalną głębokość 19,6 metra, podczas gdy Paul Lake ma powierzchnię 4,12 akra i maksymalną głębokość 15 metrów. Jeziora są częścią Centrum Badań nad Środowiskiem Uniwersytetu Notre Dame (UNDERC) . Jeziora _ , torfowiska , strumienie i bagna UNDERC znajdują się w obrębie lasów liściastych i iglastych . Okoliczny las składa się głównie z klonu cukrowego , żółtej brzozy i jodły balsamicznej . Te dwa jeziora są idealne do przeprowadzania eksperymentów na całym jeziorze , ponieważ jedno jezioro może być poddane zabiegom, podczas gdy drugie może pozostać kontrolą . Wędkowanie jest zabronione, co czyni dwa połączone jeziora idealnymi do badania ich populacji ryb . Baseny jezior znajdują się również w obszarze UNDERC, co oznacza, że nie może wystąpić żadna ingerencja z zewnątrz. Jeziora są dimiktyczne , zamarzając w listopadzie i mieszając się jesienią i ponownie częściowo mieszając się wiosną.
Dzikiej przyrody
Jeziora Paul i Peter są częścią złożonego ekosystemu terenów podmokłych i leśnych . Różnorodność zwierząt jest wysoka w okolicy. Jeziora i tereny podmokłe są domem dla płazów , takich jak żaby zielone i salamandry czerwonogrzbiete, a także gadów , takich jak żółwie jaszczurowate . Pobliski las zamieszkują jelenie bieliki , bobry i rysie rysie . Różnorodność ptaków , w tym rybołowów , jastrzębie i bieliki można również spotkać w okolicy. Mchy są powszechne, biorąc pod uwagę wilgotne warunki panujące na tym obszarze. Najważniejszymi rodzimymi gatunkami ryb w jeziorach są basy wielkogębowe . Pstrągi dodano do jezior w ramach eksperymentu badającego działanie wapna hydratyzowanego . Te pstrągi później wymarły i zostały zastąpione przez rodzimego okonia wielkogębowego.
Ekologia wodna
Upadek ekosystemu
Jeziora Paul i Peter były wykorzystywane w wielu znaczących badaniach ekologicznych ze względu na ich idealne warunki eksperymentalne. Jeden z takich eksperymentów wykazał, że upadek ekosystemu można przewidzieć, monitorując fizyczne , biologiczne i chemiczne właściwości jeziora . Naukowcy wprowadzili duże mięsożerne ryby do jeziora Peter, Paul był używany jako kontrola, aby zakłócić ekosystem. Dodatek tych dużych ryb spowodował zmniejszenie populacji małych ryb. To z kolei spowodowało wzrost populacji rozwielitek i fitoplankton staje się mniej obfity. Upadki i znaczące zmiany mogą być trudne do naprawienia, dlatego umiejętność przewidywania, kiedy te zmiany nastąpią, ma kluczowe znaczenie dla zachowania zagrożonych ekosystemów. Jednak zasoby wymagane do wystarczającego monitorowania ekosystemów są rozległe i nie zawsze mogą być dostępne.
Kaskady troficzne
Paul i Peter zostali również wykorzystani w eksperymencie badającym kaskady troficzne w ekosystemach jezior. Naukowcy postawili hipotezę, że „ pierwotni producenci reagowaliby silniej na wzbogacenie w składniki odżywcze w jeziorach o trzech poziomach troficznych niż w jeziorach o czwartym poziomie troficznym”. Jeziora Paul i Peter mają sieci pokarmowe , a najbardziej wpływowymi gatunkami są rybki . Błyszczące złoto , rybka grubogłowa i inne małe ryby żywiące się zooplanktonem zostały dodane do Peter Lake. Następnie dodano basy wielkogębowe, które zostały usunięte przed eksperymentem. Te basy zmarły zimą. Nawóz został następnie dodany do Peter Lake. Wyniki Peter Lake porównano następnie z West Long Lake (innym jeziorem w UNDERC), w którym dominowały większe ryby. Badanie to wykazało, że jeziora z rybożernymi mają mniejsze ilości chlorofilu i produkcji pierwotnej niż w jeziorach zdominowanych przez ryby planktożerne . Badanie wykazało również „odwrotną zależność biomasy planktożerców do biomasy rozwielitek oraz odwrotną zależność skorupiaków do chlorofilu i produkcji pierwotnej”.
Węgiel
Jedno z badań wykazało, że węgiel z otaczającego ekosystemu lądowego (głównie z liści wchodzących do jezior) stanowi znaczną część węgla w Piotrze i Pawle (stwierdzono, że 40-55% węgla w postaci cząstek i 22-50% zooplanktonu ma pochodzenie lądowe). Węgiel z okolicznych lasów uzupełnia węgiel wytwarzany przez rośliny wodne, umożliwiając większe populacje zooplanktonu i ryb. Biorąc pod uwagę wyniki badań, naukowcy doszli do wniosku, że „ryby są zrobione z alg , ale ryby są również częściowo wykonane z liści klonu”.
Badanie z 2006 roku przetestowało reakcję bakterii na dodanie 13 C w jeziorze Peter, przy jednoczesnym utrzymaniu niskiej produkcji pierwotnej w jeziorze Paul. Peter Lake został nawożony w celu zwiększenia produkcji podstawowej. Pozwoliło to naukowcom określić, w jakim stopniu bakterie wykorzystują węgiel z produkcji pierwotnej. Badanie wykazało, że bakterie wykorzystują zarówno węgiel autochtoniczny (pochodzący z pierwotnej produkcji jezior), jak i allochtoniczny (pochodzący z zlewni lądowych). Jednak bakterie wydawały się wykorzystywać węgiel autochtoniczny bardziej niż węgiel allochtoniczny.
Inne badanie dotyczące źródła rozpuszczonego węgla organicznego (DOC) przeprowadzono na jeziorach Piotra i Pawła w 2007 roku. Jezioro Peter otrzymało dodatkowe składniki odżywcze w celu zwiększenia produkcji pierwotnej, a oba jeziora otrzymały nieorganiczny 13 C; pochodzenie DOC zbadano przed i po dodaniu składników odżywczych do Peter Lake. Kolor jezior został wykorzystany do analizy wyników, ponieważ DOC pochodzenia lądowego jest znacznie bardziej zabarwiony niż DOC pochodzący z produkcji pierwotnej. Oba źródła węgla mogą być bardzo ważne w jeziorach. Zaobserwowano wyraźną tendencję porównując produkcję pierwotną koloru/brutto z procentem DOC pochodzącym z produkcji pierwotnej jeziora.
Hydratowana Limonka i Pstrąg Tęczowy
W dwudziestosiedmioletnim eksperymencie, który rozpoczął się w 1951 roku, naukowcy usunęli rodzime ryby i dodali do jezior pstrągi tęczowe . Do jeziora Piotrowego dodano wapno hydratyzowane , które wytrąca substancje organiczne . Zwiększyło to głębokość strefy eufotycznej z 2,7 do 4,3 metra. Później dodano więcej wapna hydratyzowanego i dodatkowo zwiększono głębokość strefy eufotycznej do 7 metrów. Następnie zbadano osady jezior, aby przyjrzeć się szczątkom zooplanktonu. Naukowcy odkryli, że pstrąg tęczowy żywił się głównie zooplanktonem Daphnia . Rodzaj rozwielitki dominujący u Piotra przesunął się na mniejszy gatunek po dodaniu wapna hydratyzowanego. Chociaż Paul Lake otrzymał taką samą zmianę w dominujących gatunkach ryb jak Peter Lake, nie nastąpiła żadna zmiana w gatunkach zooplanktonu. Przyczyną przesunięcia w Peter Lake była zwiększona przezroczystość , tlen i głębokość strefy eufotycznej po dodaniu wapna hydratyzowanego. Zmiany te ułatwiły pstrągom tęczowym dostrzeżenie i złapanie rozwielitki .
Rozwarstwienie termiczne i metabolizm jeziora
W innym badaniu zbadano zmiany w strukturach termicznych jezior Peter and Paul. Rozpuszczony tlen mierzono w różnych odstępach czasu, aby sprawdzić, jak skutecznie oszacowali głębokość warstwy mieszanej. Gdy rozpuszczony tlen był mierzony tylko raz dziennie, czas wykonywania pomiarów mógł zrzucić głębokość warstwy mieszanej. Na przykład pomiary wykonane rano pozwoliłyby oszacować głębszą głębokość warstwy mieszanej, podczas gdy pomiary wykonane po południu w wyższych temperaturach pozwoliłyby oszacować płytszą głębokość warstwy mieszanej. Może to również powodować obliczenia oddychania i produkcja pierwotna są niedokładne, ponieważ w tych obliczeniach używana jest głębokość warstw mieszanych.
Dieta Bassa Wielkogębowego
Zimą 1980–1981 prawie połowa basów wielkogębowych w Peter and Paul Lakes wymarła. Przeprowadzono badanie w celu ustalenia, czy dieta basu pozostała taka sama, czy też zmieniła się w celu bardziej optymalnego pozyskiwania składników odżywczych, które były bardziej dostępne bez konkurencji. Badanie wykazało, że bas zjadał mniej rozwielitek po 1981 roku. Rozwielitki zostały zastąpione bardziej „ofiarami o wysokiej randze”.