Если вода, чем тяжелее, тем холоднее, почему тогда озёра начинают замерзать сверху, а не со дна? А минусовой лёд плавает

Здравствуйте!
При +4 град С вода имеет наибольшую плотность, в связи с чем при охлаждении зимой вода, охладившись до этой температуры с поверхности, как более тяжёлая, по закону плавучести (Архимедовых сил) опускается вниз, а более лёгкая (менее плотная) вода, имеющая меньшую плотность при большей температуре, "всплывает" вверх, т. е. идут циркуляционные вертикальные процессы (конвекция) .
При дальнейшем охлаждении этот процесс вертикального перемешивания идёт до тех пор, пока вся температура в водоёме не выровняется, и будет везде и на всех уровнях иметь значение +4 град. С. Но поскольку, если продолжается процесс охлаждения воды сверху, от воздуха, то поверхностные слои, температура которых стала ниже +4 град С (+3, +2...) оказываются уже легче, чем нижележащие, т. е. возникает состояние вертикальной устойчивости (тяжёлые слои - внизу, лёгкие - наверху) и процесс вертикального перемешивания и соответственно турбулентной теплопередачи холода вниз прекращаются. Конечно, существует ещё молекулярная теплопроводность, но она очень слаба. Поэтому водоём начинает при дальнейшем охлаждении от воздуха сверху даже покрываться льдом с поверхности (и лёд, имеющий воздушные пустоты внутри себя легче воды и поэтому плавает на поверхности воды) , но в глубинах водоёма по-прежнему сохраняется температура воды +4 град. С. , в связи с чем чаще всего даже сравнительно неглубокие водоёмы очень редко промерзают до дна. А это очень важно для "выживания" флоры и фауны водоёма у дна - это та температура, при которой она сохраняется!
Если бы этого важного свойства воды (Мах плотность воды при +4 град. С) не было бы, то многие сухопутные мелководные водоёмы в северных регионах (и в России) стали бы безжизненными и лишились бы своих рыбных запасов.
И ещё один вопрос Вы задали - "почему лёд плавает"?
Это происходит по той причине, что при хаотичном росте кристаллов от центров кристаллизации в воде (микровзвесей) между кристаллами возникают герметичные пустоты, в связи с чем средняя плотность льда становится меньше плотности воды и поэтому лёд всплывает в воде. И при этом прошу заметить, что правильно следует говорить не "минусовой" (нет такой! ) а при "отрицательной" температуре.
Всего Вам доброго.

Самая высокая плотность у воды при +4С - вот и весь секрет.

))))у льда плотность меньше, чем у воды)) )
и сверху быстрее температура понижается воды, чем снизу

потому что на дне температура колеблеца в меньших пределах (почти постоянна ~4 градуса)