В наших и некоторых других отчетах, посвященных гидрофизическому исследованию мезотрофных водоемов, отмечалась аномальность вертикального распределения температуры воды подо льдом. Аномальность заключалась в следующем. В пресных водоемах температура подледной воды увеличивалась с глубиной, но не выше, чем до +3,7°С, а вблизи дна снижалась на 0,5-0,6°С от максимального значения. Это явление наблюдается как в пресных, так и соленых водах. Сложный температурный профиль воды является квазистационарным состоянием водоема в период его охлаждения. В большинстве случаев считают, что снижение температуры у дна связано с выходом холодной воды из подземных источников. Мы выдвигаем предположение, что на температурную стратификацию воды подо льдом влияют примеси биологического происхождения. Под биологической примесью подразумеваются клетки фитопланктона, бактерии и растворенная автохтонная органика. Суть идеи состоит в следующем. Известно, что плотность воды определяется такими характеристиками, как температура, соленость и концентрация примеси. В водоемах, в которых мы наблюдали сложный характер распределения температуры подо льдом, соленость в придонном слое не изменялась. Поэтому устойчивая плотностная стратификация для аномального температурного профиля вблизи дна могла, вероятно, формироваться за счет примесей биологического происхождения. При этом считается, что охлаждение придонного слоя идет по неизвестному механизму за счет процессов теплопередачи на границе лед-вода. Уравнение состояния пресной воды с учетом примеси можно записать так: , где: p_W и р_C - плотность (в г/мл) пресной воды и примеси соответственно, а С -концентрация примеси. Плотность воды является функцией температуры: , где: Т - температура воды в °С.

Рассмотрим пример. Температура воды у дна +3,2°С, а в слое выше на один метр она равна +3,7°С. Считаем, что в воде у дна растворена примесь с плотностью р_с = 1,06. Это плотность фитопланктона, которая используется гидробиологами в своих расчетах. Тогда из анализа вышеприведенных уравнений находим величину концентрации примеси, которая может обеспечить устойчивую плотностную стратификацию воды при таком распределении температуры. По нашим данным, содержание примеси должно быть больше 65 мг/л. Такая концентрация фитопланктона свойственна водоемам мезотрофного типа.