Основание экологической лимнологии
Научное творчество Эдварда Азаэла Берджа пришлось на период, когда экология лишь недавно обособилась в качестве самостоятельной науки. Практически сразу стали формироваться и различные внутренние подразделения экологии. В их число входила и экологическая лимнология. Работы Берджа внесли весьма существенный вклад в развитие этой науки. Всю свою долгую жизнь (Бердж родился в 1851 г, а умер в 1950 г., прожив 99 лет) он исследовал законы функционирования пресноводных озерных экосистем.
На рубеже XIX и XX веков лимнология как самостоятельная отрасль научного знания только формировалась, поэтому Э. Бердж, сделавший весомый вклад в ее развитие, по праву считается пионером и классиком американской лимнологии. Исследования, проведенные возглавляемой Берджем научной школой лимнологии Висконсинского университета оказали большое влияние на развитие современных представлений в области проблематики гидробиологии пресных вод.
Начальный период исследовательской работы Бёрджа, практически на рубеже XIX и XX веков, был связан с классическими гидрозоологическими работами. Так, он одним из первых обратил внимание на фауну и систематику низших ракообразных из группы ветвистоусых рачков (широкой публике эти животные известны под собирательным названием «дафнии»).
В 1894-97 гг. Эдвард Азаэл Бердж проводил детальные наблюдения за этими рачками на озере Мендота (штат Висконсин); первоначальная цель его исследований состояла в изучении факторов суточной вертикальной миграции зоопланктона.
Однако полученные данные позволили увидеть экологическую роль климатических факторов (значение ветра в динамике температурного режима стоячих водоемов). Бердж разработал несколько важных гидроэкологических понятий. В частности, Бёрдж ввел понятие «термоклин», т.е. слой температурного скачка, где градиент температуры воды резко отличается от такового выше- и нижележащих слоев. Термоклин может формироваться в глубоководных стоячих водоемах на глубине нескольких десятков метров, где ветровое перемешивание воды уже не прослеживается.
В результате, возникают две неперемешивающихся водные массы с разной температурой, одна из которых находится под другой. Как правило, термоклин возникает в летнее время. Он оказывает сужщественное влияние на функционирование озерных экосистем, поскольку разделяемые водные массы отличаются не только по температуре, а и по целому ряду других свойств, в частности, насыщенности кислородом.
Позднее (в 1910 г.) Бердж ввел в научный словарь понятия «эпи-» и «гиполимнион», т.е. водные массы, располагающиеся в озере выше и ниже термоклина.
Работы висконсинской школы гидробиологов
С 1900 г. началось его плодотворное научное сотрудничество с Ч. Джудеем, которое продолжалось до 1944 г., когда коллега и соавтор Берджа скончался.
Этот научный союз оказался очень продуктивным, породил целый ряд классических исследований экологии озерных экосистем. В 1911 г. они опубликовали результаты длительного изучения газового режима озер, что дало возможность установить зависимость "дыхания озер" от различных биотических и абиотических факторов водной среды. В 1912 г. ученые приступили к изучению проникающей в воду радиации, полевые работы они производили с помощью специально сконструированного прибора - пирлимнометра, предназначенного для измерения энергии радиации разных участков спектра.
В 1922 г. были опубликованы результаты исследования планктона, в которых использовались масштабные химические анализы органического вещества фито- и зоопланктонных организмов, а также растворенных в воде органических веществ. Результаты сравнительного анализа доказали, что в растворенном виде в озерах содержится существенно больше органических веществ, чем в телах планктонных организмов.
В исследованиях бентосных организмов они применяли дночерпатель Экмана, который Бердж в 1922 г. усовершенствовал. Именно с этого момента усовершенствованный дночерпатель вошел в число стандартных лимнологических приборов.
В последнее десятилетие своего сотрудничества Бердж и Джудей собрали обширный сравнительный материал, проведя исследования в 529 озерах северо-восточной части штата Висконсин. Анализируя полученные данные, они обнаружили ряд достоверных корреляционных связей между различными изученными компонентами.
Работы висконсинской школы гидробиологов Бёрджа экосистемны по своей сути и направлены на выяснение механизмов, управляющих протекающими в водоемах процессами при тех или иных условиях. Каждый водоем он представлял себе как "природное единство".
С общеэкологической точки зрения наиболее важным аспектом работ висконсинской школы было доказателство плодотворности "физиологического", как называл это сам Бердж, подхода к исследованию озер. Основной целью данного подхода было исследование законов, управляющих протекающими в озере процессами при тех или иных конкретных условиях.
Примерно в то же время (30-е годы XX века) близкий подход к гидробиологическим исследованиям был методологической основой руководимых Л. Л. Россолимо работ лимнологической станции в Косине (СССР). В соответствии с предложенным Россолимо принципом балансового изучения явлений в озере, целью исследований станции служило определение роли каждого изучаемого фактора для озера в целом. С данных позиций на станции успешно исследовали роль микробного населения воды и ила в биогенном круговороте веществ в озере (С. И. Кузнецов), разрабатывали и применяли методы учета продукции прибрежных фитоценозов и зообентоса (Е. С. Боруцкий) и продуктивности фито- и зоопланктона планктона (Г. Г. Винберг).
