A Great Lake Atlas.docx

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Geography 2011A/B
Wendy Dickinson

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Geo 2011B: The Great Lakes Atlas March 23, 2014 Jessica Hogle Introduction: The Great Lakes  Chapter One • The lakes have provided water for consumption, transportation, power, recreation, and a host of other sources • Historically, used by the early European explorers and settlers to extract resources and carry local products abroad • Now, home to more than on tenth of U.S. population and ¼ of Canada’s population  Physical Characteristics of the System • The lakes are the largest system of fresh, surface water on earth holding about 18% of the world supply (only thing  containing more is the polar ice caps) • Although very large, they are sensitive to the effects of a wide range of pollutants—including runoff of soils and farm  chemicals form agricultural lands, the waste from cities, discharges from industrial areas an leachate from disposal  sites; also pollutants from rain and snow that land on top of the large lakes  • Since outflows of the lake are quite small for their large size, pollutants that enter the lakes are retained in the system  and become more concentrated with time  • Also stay in the lakes because of resuspension of sediment and cycling through biological food chains  • Because of their size, physical characteristics such as climate, soils, and topography vary across the basin—in the  north the climate is cold and terrain is dominated by a granite bedrock called the Canadian Shield and have many  coniferous trees • South, climate is warmer; soils deeper with layers/mixtures of clays, silts, sands, gravels, and boulders deposited as  glacial drift or as glacial lake and river sediments; forest have given way for agriculture and urban sprawl • Lake superior is the largest by volume and the deepest and coldest; retention time of 191 years (volume of water in  lake and the mean rate of outflow); Little agriculture because of cool climate and poor soils; Forests and sparse  population result in few pollutants entering the lake • Lake Michigan is second largest and entirely within the US; Northern part is colder, less developed upper region;  Southern area of the lake is more urbanized; Drains into Green Bay which is one of the most productive fisheries but  receives many wastes from pulp and paper industries • Lake Huron is third largest by volume; Many cottages on the shallow sandy beaches of Huron and along rocky shores  of Georgian Bay; Saginaw Bay is one of the major fisheries • Lake Ontario is fourth in size by volume; Shore of major urban industrial centre (Hamilton and Toronto) • Lake Erie is the smallest by volume and exposed to greatest effects from urbanization and agriculture; fertile soils  surrounding the lake so it is intensively farmed; Lake receives many runoffs from agricultural areas near by;  Shallowest of the five lakes so it warms up rapidly in the spring and summer  Settlement • Settlement by European immigrants ▯ progression of intensifying use of a vast natural resource and process of learning   about great lake ecosystem • Late learned that the abuse of the waters and the basin could result in great damage to the entire system Exploitation • When European settlers first arrived, the ecosystems of the Great Lakes were only slightly disturbed by the hunting  and agricultural activities of the native peoples • First European arrivals had a modest impact on the system, limited to the exploitation of some fur­bearing animals • Later, more ecological changes began with more farming and fishing • Forests were cut down by clear­cutting form water sheds, soil compacted down by the plow, and undisturbed fish  populations were harvested by the new human fishing nets Industrialization • Untreated wastes of early industrialization degraded one river after another • Increasing urbanization added to the degradation of water quality creating condition like bacterial contamination • Fatal human epidemics of waterborne diseases began to rise from drinking water and polluted beaches • PCBS in the 1920s came into use and DDT in 40’s; Fertilizers were used to enrich already fertile soils; Untreated  human wastes from cities got onto the waters; • Lake Erie showed first evidence of lake­wide eutrophic imbalance with massive algal blooms and depletion of oxygen  The Evolution of Great Lakes Management • Governments responded to the concern by controlling and regulating pollutant discharges and assisting with the  construction of municipal sewage treatment works ▯ formalized in the first GLWQA between Canada and the US  in 1972 • Major reductions were made and visible in the 1970s ▯ Floating debris and oil slicks began to disappear; dissolved  oxygen levels improved; many beaches re­opened from improved sewage control; algal mats disappeared as nutrient  levels declined • Had to calculate the amount of phosphorous that could be in the lakes to not cause excessive algal growth • Toxic contaminants (persistent organic chemicals and metals) enter the lakes directly from discharges of sewage and  industrial effluents and indirectly from waste sites ▯ with increased research and surveillance these toxins have been  found to be a system­wide problem Toxic Contaminants • Threat to aquatic and wildlife species, and human health • Some toxic substances biologically accumulate or are magnified as they move through the food chain o Top predators such as lake trout and fish­eating birds can receive extremely high exposures to these  contaminants o Concentrations of toxic substances can be a million times higher in these species than in water o Result ▯ potential for human exposure to contaminants is greater from consumption of contaminated fish and  wildlife from drinking water • Documented effects like cross­bills and egg­shell thinning in birds, and tumor in fish • Concerns for humans such as long term effects ▯ reproduction, immune system, development of children, and cancer Understanding the Lakes From an Ecosystem Perspective nd • Ecosystem approach given formal recognition since 2  GLWQA in 1978 • Agreement called for RAPs (remedial action plans) to be prepared for geographic AOCs where local impairments  exist ▯ purpose of these management plans  (Lake­wide Management Plans) is to identify the key steps needed to  restore and protect the lakes • Ecosystem indicators in Lake Superior ▯ they are organisms such as bird or fish populations that tell us whether the  ecosystem is healthy and whether these pops are stable and self­producing Natural Processes in the Great Lakes Chapter 2 Geology • Volcanic activities and stresses, and erosion helped in creating the Great Lakes Basin • Seas overflown the areas of the lakes and left behind aquatic life and clays, sands and salts • Glaciers scoured the surfaces, changing the ecosystems of the lakes; rivers and valleys created • Glacial drift brought boulders, sand, silt, and clay • When the glaciers retreated many large glacial lakes created by the depresses land from the glaciers; as the glaciers  receded, land began to rise, leaving the lakes present; • Climate and shifting ice front changes the drainage patterns of the lakes; still seen as a continuous evolving process Climate  • Weather of Great Lakes Basin is affected by three factors: airs mases from other regions, location of the basin within a  large continental landmass, and moderating influence of the lakes themselves • Prevailing movement of air is from the west; weather is result of the cold cry air form the north and the warm moist  air from the south Climate Change and The Great Lakes • Climate now more affected by humans than natural causes, expecially by ever increasing CO2 emissions, which may  be modifying the climate a rate unprecedented in history • Greenhouse effect is actually a natural phenomenon o Water vapour and CO2 in the atmosphere absorb heat given off by the earth and radiate it back to the surface • Humans have ⬆ the CO2 present in the atmosphere since the industrial revolution has ⬆ • Warmer climates= ⬆ evaporation from the lakes; this will augment the % of precipitation that is returned to the  atmosphere • Large decline sin lake levels create large­scale economic concern for the commercial users of the water system o Shipping companies and hydroelectric power companies suffer economic repercussions o Harbors and marinas affected o Human health also affected form climate change ▯ weather disturbances, drought, and changes in temp and  growing season could affect crops and food production in basin o Changes in air pollution patterns resulting form climate change could affect respiratory health, causing  asthma, and new disease vectors and agents could migrate into the region Hydrologic Cycle • Water renewable resource • Moisture bearing air masses move through the basin and deposit their moisture as rain, snow, hail, or sleet • Sandy soils, gravels and some rock types contribute to groundwater flows • Clays and impermeable rocks contribute to surface runoff • Vegetation also tends to decrease surface runoff; root systems hold moisture laden soil readily, and water remains on  plants Surface Runoff • Rain falling on exposed soil for agriculture or construction accelerates erosion and the transport of soil particle and  pollutants into water • Remain near shorelines, until storms where they become further mixed into the lakes  • Clearing of the original forest for agriculture and logging has resulted in both more erosion and runoff into the  streams and lakes Wetlands • Four basic types of wetland are encountered in the Grate Lakes Basin: • Swamps▯  areas where trees and shrubs live on wet, organically rich mineral soils that are flooded part/all year • Marshes▯  develop in shallow standing water such as ponds and protected bays • Bogs▯  form in shallow stagnant water; characteristic species are the sphagnum mosses that tolerate conditions too  acidic for most other organisms; also referred to as peatland • Fens▯  develop in shallow, slowly moving water; les acidis than bogs and usually fed by groundwater; also referred to  as peatland • Wetlands serve important roles ecologically, economically, and socially to the overall health and maintenance of the  lakes ecosystem o Provide habitat for many plants and animals o Important part of the migratory cycle for birds, providing food, resting places, an seasonal habitats o Sustaining productive fishery o Control point and nonpoint source pollution Groundwater • Provides a reservoir for storing water and slowly replenishing the lakes in the form of base flow in the tributaries • Source of drinking water for any communities in the Great Lakes Basin • As water passes through subsurface areas, substances are filtered out, but some things in the soil get into the water • Can also pick up materials of human origin that have been buried in dumps and landfill sites Lake Levels • Wind set up: changes caused by winds that push water on shore; associated with a major lake storm • Seiche: occurs when rapid changes in winds and barometric pressure • Levels are higher in the spring when runoff from spring thaw enter lakes; lowest in the winter when much of  precipitation is locked up in ice and snow on land • IJC has the responsibility for regulation of flows on the St. Marys and the St Lawrence rivers  Lake Processes: Stratification and Turnover • Stratification or layering of water in the lakes is due to density changes caused by changed in temp; density of water  increases as the temp decreases until it reaches its max density at about 4 degrees  • Warm eplilmnion supports most of the life in the lake ▯ rich in oxygen; algal production greatest here • Hympolimnion is less productive because receives less sunlight • Stratification and turnover: Heat from the sun and changing seasons cause water in large lakes to stratify or form  layers. In winter, the ice cover stays at 0°C (32°F) and the water remains warmer below the ice than in the air above.  Water is most dense at 4°C (39°F). In the spring turnover, warmer water rises as the surface heats up. In fall, surface  waters cool, become denser and descend as heat is lost from the surface. In summer, stratification is caused by a  warming of surface waters, which form a distinct layer called the epilimnion. This is separated from the cooler and  denser waters of the hypolimnion by the thermocline, a layer of rapid temperature transition. Turnover distributes  oxygen annually throughout most of the lakes. Living Resources • Zooplankton consume plant material (such as algae) • Organisms that feed on other animals (carnivores) and those that feed on both animals and plants (omnivores) • Levels of consumption constitute the food chain, a system of energy transfers through which an ecological community  consisting of a complex of species is sustained • In ecosystems of the grate lakes basin, everything depends on everything else and nothing is ever wasted • Human activities have resulted in changes in the species composition in the last 200 years o Many native fish species have been lost by overfishing, habitat destruction or the arrival of exotic or non­ indigenous species o Pollution has placed additional stresses on fish populations People and The Great Lakes Chapter 3 Native People • First inhabitants arrived about ten thousand years ago • Crossed land bridge from Asia or through pacific ocean • Natives occupied widely scattered villages and grew corn, squash, beans and tobacco Early Settlement By Europeans • Early 1600s French has explored the forests around St Lawrence valley and begun to exploit the area for furs • First area visited by Europeans was Georgian Bay Development of The Lakes • Farmers and laborers who ran the mills, tilled the soil and provided the skills and services required for modern  industrial economies • Waterways became major highways of trade and were exploited for their fish Agriculture • Promise of agricultural land was the greatest attraction to the immigrants to the Great lakes region • Canals led to broader commodity export opportunities, allowing farmers to expand their operations beyond  subsistence level • Rapid large­scale clearing of land for agriculture brought rapid changes in the ecosystem • Soils stripped of vegetation washed away into the lakes; fish habitats ad spawning areas destroyed; greater surface run  off increasing water levels and floods;  • Eutrophication • Fertilizers that reach waterways in soils and runoff stimulate growth of algae and other water plants  • Chemicals to control pests find there way into the water affecting plant and animal life, and threaten human health;  these chemicals (like DDT) remain in the water for a long time Logging and Forestry • Original logging operations involved clearing of land for agriculture and building houses and barns with much of the  wood burned • Lakes played vital role later on when commercial logging began to rise; Men traveled up rivers felling trees that were  floated down to lakes during the spring to thaw • Trees were hundreds of years old so they were not soon replaced  • Pulp and paper industry contributed to the mercury pollution problem on the Great Lakes until the early 1970s, when  mercury was banned form use in the industry  Canals, Shipping and Transportation • Welland canal made to join lakes Erie and Ontario • Completion of St Lawrence Seaway allowed modern ocean vessels to enter the lakes • Today three main commodities shipped on the great lakes are: iron ore, coal, and grain Commercial Fisheries • Commercial fishing began in 1820 and expanded about 20% per year • Over fishing, pollution, shoreline and stream habitat destruction, and accidental and deliberate introduction of exotic  species played a part in decline of the fishery • Canadian commercial fishery in Lake Erie remains prominent
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