Η δομή κάθε λιμναίου οικοσυστήματος προσδιορίζεται από ορισμένες βασικές παραμέτρους οι οποίες είναι:
α) Η μορφομετρία ή γεωμορφολογία της λίμνης
β) Η λεκάνη απορροής της λίμνης
γ) Η κατανομή των φυσικών και χημικών παραμέτρων στη λίμνη
δ) Η κατανομή των βιολογικών παραμέτρων στη λίμνη
Στη συνέχεια αναλύονται οι πιο πάνω παράμετροι.

4.1. Μορφομετρία της λίμνης

Πολλά λιμνολογικά φαινόμενα, όπως η κατανομή των βιοκοινωνιών και η παραγωγικότητα σχετίζονται άμεσα με τα μορφομετρικά χαρακτηριστικά της υδρολογικής λεκάνης. Ακόμη και το σχήμα μιας λίμνης μπορεί να καθορίσει την παραγωγικότητά της. Για παράδειγμα, οι ρηχές λίμνες με αναλογικά μεγαλύτερο ποσοστό νερού σε επαφή με το ίζημα, είναι πιο παραγωγικές από τις λίμνες που είναι βαθιές και που έχουν απότομες ακτές.

Τα μορφομετρικά χαρακτηριστικά μιας λίμνης μπορούν να περιγραφούν και να υπολογιστούν από ένα λεπτομερή βυθομετρικό χάρτη. εξαρτώνται από το σχήμα της και την γεωλογική της προέλευση και είναι οι παράμετροι που αναφέρονται πιο κάτω:
1. Η έκταση (Α), είναι το εμβαδόν της επιφάνειας μιας λίμνης
2. Το μέγιστο βάθος (Ζmax) και το μέσο βάθος (Ζ) της λίμνης
3. Το μήκος (L) και το πλάτος της
4. Ο όγκος (V) του νερού της
5. Το μήκος της ακτογραμμής και η ανάπτυξη της ακτογραμμής

Η εκτίμηση των πιο πάνω παραμέτρων θεωρείται απαραίτητη για την μελέτη κάθε λιμναίου οικοσυστήματος.

Το μέγιστο βάθος μετριέται με ειδικά όργανα, τα βυθόμετρα και βέβαια μεταβάλλεται με την πάροδο του χρόνου εξαιτίας της εναπόθεσης ιζημάτων ή της διάβρωσης.

Σαν μέγιστο μήκος (L) μιας λίμνης ορίζεται η απόσταση των δυο πιο απομακρυσμένων σημείων της, ενώ μέγιστο πλάτος είναι η απόσταση των πιο απομακρυσμένων σημείων της ακτής (χωρίς να παρεμβάλλεται στεριά), που είναι όμως κάθετη προς τον άξονα του μέγιστου μήκους. Αντίστοιχα μέσο πλάτος (Β) είναι ο λόγος της επιφάνειας (Α) της λίμνης προς το μέγιστο μήκος της, δηλαδή: Β = Α/L.

Ο όγκος (V) του νερού μιας λίμνης μπορεί να υπολογιστεί με τη χρήση των ισοβαθών καμπυλών, αθροίζοντας τον όγκο που περιέχεται μεταξύ των διαφόρων επιφανειών (στρωμάτων) όλων των ισοβαθών. Δηλαδή:

Το μήκος, η επιφάνεια και ο όγκος μιας λίμνης υπολογίζονται με τους υδρογραφικούς χάρτες.

Το μέσο βάθος (Ζ) μιας λίμνης υπολογίζεται από τον λόγο του όγκου του νερού προς την επιφάνεια του, δηλαδή:



4.2. Λεκάνη απορροής της λίμνης

Ονομάζεται η χερσαία έκταση που περιβάλλει τη λίμνη και από την οποία συγκεντρώνεται όλη η επιφανειακή απορροή που υδροδοτεί τη λίμνη (εικ. 2). Οριοθετείται συνήθως από την κορυφογραμμή (υδροκρίτη) της περιβάλλουσας ορεινής έκτασης και περιέχει τα εδάφη που η κλίση τους επιτρέπει το νερό των κατακρημνισμάτων να διοχετεύεται στη λίμνη μέσω ποταμών, χειμάρρων ή ρεμάτων. Η λίμνη αποτελεί αντανάκλαση της λεκάνη απορροής.

Εικόνα 2: Όρια λεκάνης απορροής της λίμνης Καστοριάς

Η γεωλογική της σύσταση, το μέγεθός της, η κλίση του εδάφους της, το κλίμα και η χρήση της επηρεάζουν το είδος και την ποσότητα των χημικών στοιχείων που αιωρούνται ή είναι διαλυμένα στο νερό αλλά και που υπάρχουν στο ίζημα της λίμνης.

Για παράδειγμα, οι γρανιτικές λεκάνες σε περιοχές του Καναδά, της Σκανδιναβίας και της Σκωτίας, είναι άγονες, κάτι το οποίο γνωρίζουν καλά οι αγρότες των περιοχών αυτών και έχει άμεση επίδραση και στις γειτονικές λίμνες.

Αντίθετα, λίμνες αρκετά νότια, σε περιοχές με παγετώδεις προσχώσεις και ιζηματογενή πετρώματα, είναι παραγωγικές σε άλγη και σε ψάρια.

Εξάλλου το μέγεθος της λεκάνης απορροής σε συσχέτιση με την επιφάνεια της λίμνης είναι σημαντικός παράγοντας με αποτέλεσμα οι μεγάλες λεκάνες απορροής να συνδέονται με αυξημένες ποσότητες φερτών υλών σε αντίθεση με τις μικρές (εικ. 3).
	Εικόνα 3. Στο διάγραμμα φαίνεται η αύξηση της ποσότητας των θρεπτικών με την αύξηση της έκτασης της λεκάνης απορροής σε σχέση με την έκταση της λίμνης

Οι υδρογεωλογικές και μετεωρολογικές παράμετροι της λεκάνης απορροής είναι πολύ σημαντικές για κάθε υδάτινο οικοσύστημα, άρα και για κάθε λίμνη.

Έτσι λεκάνες απορροής με πετρώματα σχιστολιθικά, ψαμμιτικά, κροκαλοπαγή που θεωρούνται αδιαπέραστοι σχηματισμοί, έχουν μεγάλο συντελεστή επιφανειακής απορροής (>35% των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων) και μικρή κατείσδυση (3-7% της ατμοσφαιρικής κατακρήμνισης). Αντίθετα τα ανθρακικά πετρώματα με διαρρήξεις και "κάρστ" παρουσιάζουν μικρή επιφανειακή απορροή (0-7%), ενώ η κατείσδυσή τους είναι μεγάλη (>50% των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων). Προσχώσεις, τεταρτογενείς και σχηματισμοί νεότερης ηλικίας έχουν ποικίλο συντελεστή επιφανειακής απορροής.

Η χρήση της γης έχει επίσης σημαντική επίδραση στην ποιότητα και στην ποσότητα του νερού που εισέρχεται στις λίμνες. Έτσι όπως φαίνεται στη εικόνα 4 το υδάτινο φορτίο που εκφορτίζεται σε μια λίμνη διαφέρει σημαντικά ανάλογα με τη χρήση της γης. Σε αστικές περιοχές η μεγάλη συμμετοχή των αδιάβροχων επιφανειών, π.χ. δρόμοι, σπίτια στη διαμόρφωση του εδάφους, έχει σαν συνέπεια την ελάχιστη απορρόφηση του νερού μιας καταιγίδας και τη δημιουργία αυξημένης επιφανειακής απορροής, που με τη σειρά της δημιουργεί σημαντική διάβρωση στις όχθες των ρεμάτων και μεταφορά μεγάλων τμημάτων εδάφους.
Εικόνα 4. Οι επιφανειακές απορροές των αστικών περιοχών είναι πολύ μεγαλύτερες σε όγκο από τις αντίστοιχες των δασικών και εμφανίζονται σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα μετά την έναρξη της βροχόπτωσης, σε αντίθεση με τις δασικές που εμφανίζουν ομαλή εξέλιξη.

Εικόνα 4. Οι επιφανειακές απορροές των αστικών περιοχών είναι πολύ μεγαλύτερες σε όγκο από τις αντίστοιχες των δασικών και εμφανίζονται σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα μετά την έναρξη της βροχόπτωσης, σε αντίθεση με τις δασικές εκτάσεις όπου η απορροή συμβαίνει με βραδύτερους ρυθμούς.

Επιπρόσθετα η ροή του νερού πάνω από δρόμους, στέγες και πάρκινγκ, συγκεντρώνει ρυπαντές, θρεπτικά συστατικά σε διαλυμένη και σωματιδιακή μορφή. Το περιεχόμενο σε φώσφορο είναι ιδιαίτερα σημαντικό για μια λίμνη, γιατί ως γνωστό είναι αυτό που ελέγχει την βιομάζα των αλγών και την συνολικότερη παραγωγικότητα της λίμνης.
Συγκεκριμένα τα ετήσια φορτία σε φώσφορο από 10 εκτάρια (100 στρέμματα) διαφορετικών εκτάσεων γης φαίνονται στον πιο κάτω πίνακα.

Συμπερασματικά, ο ρυθμός και ο όγκος των εισροών σε μια λίμνη επηρεάζει και την ποιότητα του νερού της.

Το κλίμα επίσης επηρεάζει την ιζηματογένεση και τη μεταφορά των θρεπτικών στοιχείων. Στα εύκρατα κλίματα οι βροχοπτώσεις διατηρούν μια κανονική περίπου κατανομή στη μεγαλύτερη διάρκεια του έτους και οι καταρρακτώδεις βροχές είναι σπάνιες. Αυτό έχει σαν συνέπεια να δημιουργείται μια διαρκής φυτική κάλυψη σε δάση και ανοικτές εκτάσεις, οπότε η φυσική διάβρωση του εδάφους είναι περιορισμένη. Αντίθετα, σε ημιάνυδρα κλίματα παρατηρούνται λίγες και έντονες καταιγίδες που σε συνδυασμό με την εποχιακή φυτοκάλυψη, έχουν σαν αποτέλεσμα η διάβρωση του εδάφους να είναι εκτεταμένη και οι φερτές ύλες να μεταφέρονται ευκολότερα από τη λεκάνη στη λίμνη.

Παράμετροι λοιπόν όπως:
- ο όγκος των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων στη συνολική λεκάνη της λίμνης
- ο όγκος των επιφανειακών απορροών της λεκάνης και των υπόγειων εισροών
- ο όγκος του νερού που εξατμίζεται από την επιφάνεια της λίμνης
- ο όγκος του νερού που απάγεται από τη λίμνη
- η σχετική υγρασία του εδάφους και η εξατμισοδιαπνοή της εδαφικής λεκάνης
είναι καθοριστικοί για το υδρολογικό καθεστώς της λίμνης, όπως καθοριστικός παράγοντας είναι και ο υδραυλικός χρόνος παραμονής του νερού της λίμνης.

Υδραυλικός χρόνος παραμονής είναι ο χρόνος που απαιτείται για να ξαναγεμίσει μια άδεια λίμνη, μέσω της φυσικής ροής των νερών που την τροφοδοτεί. Αποτελεί μια σημαντική παράμετρο για τη μελέτη της ρύπανσης αλλά και για υπολογισμούς που αφορούν τη δυναμική των θρεπτικών στοιχείων. Σχετίζεται άμεσα με την παροχή των εισροών της λίμνης και τη μορφολογία της λεκάνης της και υπολογίζεται με την διαίρεση του όγκου της με την παροχή των εισροών και εκροών.

Σε λίμνες με μεγάλη έκταση και βάθος όπως η Ταχόη στην Καλιφόρνια (έκταση 499Κm2 και μέσο βάθος 313m) o υδραυλικός χρόνος παραμονής είναι 700 χρόνια περίπου, οπότε τα εισερχόμενα θρεπτικά παραμένουν σχεδόν μόνιμα στη λίμνη, ενώ στις περισσότερες περιπτώσεις των λιμνών οι χρόνοι παραμονής κυμαίνονται από 1-10 χρόνια.

Τα θρεπτικά συστατικά, όπως ο φώσφορος ή ο σίδηρος, μεταφέρονται σαν άλατα ενσωματωμένα σε τμήματα εδάφους, οπότε μετακινούνται πιο εύκολα σε ημιάνυδρα κλίματα. Αντίθετα το άζωτο, το πυρίτιο ή το θείο είναι συνήθως παρόντα σε χημικές ενώσεις διαλυτές στο νερό, οπότε μεταφέρονται εξίσου εύκολα σε καθαρά ή λασπώδη νερά. Η κύρια πηγή του αζώτου σε όλες τις λεκάνες απορροής είναι οι βροχές, ενώ για το φώσφορο είναι η διάβρωση του εδάφους.

Επόμενο λοιπόν είναι ότι οι λίμνες σε ημιάνυδρα κλίματα τείνουν να έχουν αυξημένες συγκεντρώσεις φωσφορικών και χαμηλές συγκεντρώσεις νιτρικών, ενώ σε λίμνες των εύκρατων κλιμάτων συμβαίνει το αντίθετο.

Η επίδραση της λεκάνης απορροής στη λίμνη γίνεται εμφανής αν εκτιμηθεί η παράμετρος που εκφράζεται με το πηλίκο: έκταση της λεκάνης απορροής / έκταση της λίμνης (εικ. 3). Λογικό είναι να αναμένει κανείς ότι όσο η τιμή του κλάσματος αυτού μεγαλώνει, τόσο μειώνεται η ποιότητα του νερού. Αυτό γιατί όσο αυξάνεται η έκταση λεκάνης απορροής σε σχέση με την έκταση της λίμνης, επιπλέον πηγές και όγκοι φερτών υλών καταλήγουν στη λίμνη. Βέβαια αυξάνεται και η πιθανότητα να συγκρατηθούν και να απορροφηθούν από το έδαφος τα ανόργανα στοιχεία πριν καταλήξουν στη λίμνη.

Αντίθετα όταν η λεκάνη απορροής είναι μικρή, οι λίμνες τροφοδοτούνται κυρίως από τον υπόγειο υδροφορέα και προφανώς είναι πιο φτωχές σε θρεπτικά συστατικά, έχουν καλύτερη ποιότητα νερού, είναι όμως πιο ευαίσθητες στην οξίνηση των νερών τους από την όξινη βροχή, λόγω της μειωμένης ρυθμιστικής τους ικανότητας.

Χαρακτηριστική είναι η περίπτωση της Crater Lake του Όρεγκον που είναι μια από τις πλέον ολιγοτροφικές λίμνες του κόσμου, αφού η λεκάνη απορροής της περιλαμβάνει μόνο τον κρατήρα του ηφαιστείου.

Το κλίμα ευθύνεται επίσης και για το μέγεθος της επίδρασης της όξινης βροχής στη λίμνη. Έτσι οι λίμνες που βρίσκονται σε κρύα κλίματα είναι πιθανό να έχουν πιο όξινα νερά - χαμηλό pH -, επειδή το λιωμένο χιόνι έχει χαμηλότερο pH σε σχέση με το νερό που εξουδετερώνει την οξύτητά του ρέοντας διαμέσου των εδαφών.

Η μορφολογία της λεκάνης απορροής επηρεάζει την ποιότητα του νερού και με άλλο τρόπο. Έτσι λίμνες που στερούνται φυσικών υπερχειλίσεων καταλήγουν να γίνουν αλμυρές λόγω της εξάτμισης του νερού. Τέτοιες λίμνες συναντούμε βόρεια των Ιμαλαΐων, στην ανατολική Αυστραλία, στον κεντρικό Καναδά, στη Νεβάδα, και στις δυτικές ερήμους της Β. Αμερικής.

Σημαντικότερη βέβαια όλων των προαναφερθέντων, είναι η επίδραση του ανθρώπου, ο οποίος συνήθως χρησιμοποιεί εκτάσεις της λεκάνης απορροής με τέτοιο τρόπο ώστε τελικά να ρυπαίνει, είτε με αποθέσεις τοξικών χημικών είτε με τα λύματα κατοικημένων περιοχών είτε ακόμη με τα χημικά των καλλιεργειών τα οποία καταλήγουν στις παρακείμενες λίμνες, δημιουργώντας τα γνωστά προβλήματα του ευτροφισμού και της ρύπανσης.