Происхождение, термический режим и природные ресурсы озер

Происхождение, термический режим и природные ресурсы озер

33

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Озеро -- компонент гидросферы, представляющий собой естественный или искусственно созданный водоём, заполненный в пределах озёрной чаши (озёрного ложа) водой и не имеющий непосредственного соединения с морем (океаном). Озёра являются предметом изучения науки лимнологии.

С точки зрения географии, озеро представляет собой замкнутое углубление суши, в которое стекает и накапливается вода. Озёра не являются частью Мирового океана.

С точки зрения планетологии, озеро представляет собой существующий стабильно во времени и пространстве объект, заполненный веществом, находящимся в жидкой фазе, размеры которого занимают промежуточное положение между морем и прудом. [1]

Общая площадь озёр земного шара составляет около 1,8 % суши (примерно 2,7 млн. кмІ). Примером являются площади десяти самых крупных озер мира.

Таблица 1. Крупнейшие озера мира

Классификация озёр относительна, поскольку, например, в отношении Каспия существуют две точки зрения, относящие его либо к категории морей, либо озер. Хотя химический состав озёр остаётся относительно длительное время постоянным, в отличие от реки заполняющее его вещество обновляется значительно реже, а имеющиеся в нём течения не являются преобладающим фактором, определяющим его режим. Озёра регулируют сток рек, задерживая в своих котловинах полые воды и отдавая их в другие периоды. В водах озёр происходят химические и биологические реакции. Одни элементы переходят из воды в донные отложения, другие -- наоборот. В ряде озёр, главным образом не имеющих стока, в связи с испарением воды повышается концентрация солей. Результатом являются существенные изменения минерализации и солевого состава озёр. Благодаря значительной тепловой инерции водной массы крупные озёра смягчают климат прилегающих районов, уменьшая годовые и сезонные колебания метеорологических элементов.

Форма, размеры и рельеф дна озёрных котловин существенно меняются при накоплении донных отложений. Зарастание озёр создает новые формы рельефа, равнинные или даже выпуклые. Озёра и, особенно, водохранилища часто создают подпор грунтовых вод, вызывающий заболачивание близлежащих участков суши. В результате непрерывного накопления органических и минеральных частиц в озёрах образуются мощные толщи донных отложений. Эти отложения видоизменяются при дальнейшем развитии водоемов и превращении их в болота или сушу. При определенных условиях они преобразуются в горные породы органического происхождения.[11]

Географы классифицируют озера по способу их образования, содержанию солей и наличию жизни. Лишь в самых соленых из них нет жизни. Большинство озер сформировались вследствие движений земной коры или извержений вулканов. Некоторые были оставлены отступающими ледниками, и только немногие появились в результате отделения от моря. Многие озера созданы людьми. Они называются водохранилищами, поскольку содержат резерв воды для гидроэлектростанций и других хозяйственных нужд.

Изменение внешнего вида озера связано с преобразованием котловины. Участвуют в этом озерные осадки, растительность, реки, климат, и прежде всего волны. Изо дня в день, из года в год на протяжении веков волны разрушают берега, истирают и сортируют обломочный материал, превращая его в гальку, песок, глину. В течение долгого времени озерная котловина благодаря всех этих процессов проходит 4 стадии развития.[5]

1.2 Тектонические озёра

Тектонические озера образуются в местах разломов и сдвигов земной коры. Как правило, это глубокие узкие водоемы с прямолинейными отвесными берегами, расположенные в глубоких сквозных ущельях. Дно таких, расположенных на Камчатке, озер находится ниже уровня океана. К тектоническим озерам относятся Дальнее и Курильское. Курильское озеро расположено на юге Камчатки в глубокой живописной котловине, окруженной горами. Наибольшая глубина озера 306 м. Берега его обрывисты. С них стекают многочисленные горные потоки. Озеро сточное, из него берет начало река Озерная. По берегам озера на поверхность выходят горячие источники.

Тектонические впадины возникают в результате движений земной коры, и многие озерные бассейны тектонического происхождения имеют большую площадь и древний возраст. Они занимают впадины, возникающие в результате тектонических движений земной коры: разломы, сбросы, грабены, межгорные и равнинные прогибы. Как правило, они очень глубокие, некоторые тектонические озера превосходят моря. Каспийское и Аральское озера не случайно называют морями. Каспийское озеро в 4 раза больше Белого, почти в 3 раза больше Адриатического и в 2 раза - Эгейского морей. А самые глубокие озера мира - Байкал и Танганьика - значительно глубже наших северных морей - Баренцева, Карского, Восточно-Сибирского и других.[14]

Тектонические процессы проявляются по-разному. Например, Каспийское море приурочено к прогибу на дне древнего моря Тетис. В неогене произошло поднятие, в результате которого обособилась Каспийская впадина. Ее воды постепенно опреснялись под воздействием атмосферных осадков и речного стока. Котловина оз. Виктория в Восточной Африке образовалась в результате поднятия окружающей суши. Большое Соленое озеро в штате Юта тоже возникло благодаря тектоническому поднятию территории, через которую прежде осуществлялся сток из озера. Тектоническая активность часто приводит к образованию разломов (трещин в земной коре), которые могут превратиться в озерные котловины, если в этом районе затем произойдет взброс или если опустится блок, заключенный между разломами. В последнем случае говорят, что озерная котловина приурочена к грабену. Такое происхождение имеют несколько озер в пределах Восточно-Африканской рифтовой системы. Среди них - оз. Танганьика, образовавшееся около 17 млн. лет и отличающееся очень большой глубиной (1470 м). На продолжении этой системы к северу находятся Мертвое море и Тивериадское озеро. Оба они очень древние. Максимальная глубина Тивериадского озера в настоящее время составляет всего 46 м. К грабенам приурочены также озера Тахо на границе штатов Калифорния и Невада в США, Бива (источник пресноводного жемчуга) в Японии и Байкала. Профиль дна тектонических озер резко очерчен, имеет вид ломаной кривой. Ледниковые отложения и процессы аккумуляции осадков мало изменили четкость тектонических линий котловины озера. Влияние ледника на формирование котловины бывает заметно, он оставляет следы своего пребывания в виде шрамов, бараньих лбов, которые хорошо заметны на скалистых берегах и островах. Берега озер сложены преимущественно из твердокаменных пород, слабо поддающихся эрозии, что является одной из причин слабого процесса осадконакопления. Воды озер термически неоднородны: в период наибольшего прогрева поверхностных вод сохраняются низкие придонные температуры, чему способствуют устойчивые термические стратификации. Водная растительность встречается редко, лишь узкой полосой по берегам закрытых заливов. В результате движения земной коры в некоторых местах со временем образуются углубления. В этих углублениях и возникают тектонические озера. Три самых крупных озера Кыргызстана: Иссык-Куль, Сон-Куль и Чатыр-Куль образованы тектоническим путём.[13]

1.3 Вулканические озёра

Термин "вулканическое озеро" появился в вулканологической литературе не так давно. На протяжении последних 15 - 20 лет большая группа исследователей довольно широко его использует, вкладывая в термин следующий смысл: Вулканическое озеро - это водоем, занимающий часть отрицательного вулканического рельефа (кратер вулкана, маар, воронка взрыва, кальдера, часть долины, перегороженной лавовым потоком), в котором в той или иной степени имеют место поступления эндогенной (из земных недр) энергии и вещества.

Доля этого поступления может быть сведена в настоящий момент к минимуму (например, холодные озера в маарах), однако в таких озерах происходит взаимодействие вод с изверженными породами, что, несомненно, влияет на их состав. Кроме этого, всегда сохраняется вероятность возобновления замерших было вулканических процессов.[3]

Вулканические озера являются неотъемлемой частью вулканических процессов и ландшафта. Главной отличительной чертой таких озер является наличие в балансе энергии и вещества водоемов источника из глубин Земли (зачастую очень мощного), который существенным образом может влиять на гидродинамические и гидрохимические процессы в озере. Вулканическое озеро является как бы окном, через которое можно "заглянуть" в недра.

Особенно часто вулканические озера встречаются в знаменитом Тихоокеанском вулканическом кольце, куда входят вулканы Камчатки, Курильских и японских островов, Малайского архипелага, Филиппин, Новой Зеландии, Анд, Кордильер, Аляски, Исландии. На Японских островах почти половина озер вулканического происхождения. Вулканические озера можно встретить в Европе, Африке, Австралии и даже Антарктиде. Здесь примерно в 3 км от советской антарктической станции Беллинсгаузен имеется молодой вулканический кратер, заполненный водами озера Глубокого.

Вулканические озера зачастую обладают разнообразной флорой и фауной, которая активно участвует в биогеохимическом цикле вещества. Благодаря этому образуются разнообразные донные отложения, имеющие различные источники формирования. Часто в вулканических озерах находят прослои пепла, привнесенного с других вулканов. В донных отложениях озер происходит накопление многих химических элементов, а высокоминерализованные воды нередко представляют собой жидкую руду. [9]

Наличие в кратере вулкана больших объемов воды создает опасность во время извержений, которые сопровождаются выбросом огромного количества камней и грязи, а также образованию мощных лахаров (горячие селевые потоки с вулканической постройки). Все это крайне опасно для населения, живущего вблизи таких вулканов. Широкую известность получило кратерное озеро вулкана Келуд на острове Ява. Сам вулкан Келуд невысокий - несколько более 1730 м., вершина его разрушена и представляет кратер, заполненный озером. При извержении вулкана это озеро не раз вскипало и выплескивалось. С конца 18 века до начала 20 века такое случалось 10 раз. При этом потоки горячей воды и грязи стекали вниз, уничтожая все на своем пути. В 1919г. В результате такой катастрофы за несколько мгновений было разрушено более 100селений и погибло более 5 тыс. человек. Сейчас уровень озера с помощью тоннелей понижен до 50 м. [7]

1.4 Ледниковые озёра

Ледниковые озера образуются не только в горах. За последние 2 млн. лет наша планета неоднократно испытывала похолодание. На огромной территории происходило накопление снега и образование мощных ледниковых щитов, покрывающих большую часть Северной Америки и Европы. Последняя ледниковая эпоха закончилась с точки зрения геохронологии совсем недавно 10-12 тыс. лет назад. Огромный ледник 1,5 км занимал всю Канаду, а край его доходил до широт городов Нью-Йорка, Чикаго, Сиэтла. В Европе ледник распространялся до широт Копенгагена, Берлина и Ленинграда. [13]

Ледниковые озера, это озера которые образованны тающим ледником. Отступающий ледник часто оставляет позади себя большие запасы льда, которые сосредоточены в низменностях между холмами или друмлинами. Когда ледниковая эпоха отступает, данный лёд тает, талая вода собирается в низменностях и создаёт озеро. Ледниковые озёра часто окружены друмлинами и другими признаками ледника, такими как морены, озы и эрозионные особенности, такие как ледниковая штриховка и другие. Ледниковые озёра могут иметь зелёную окраску воды вследствие растворения минералов.

Ледниковые озёра распространены на территории Канады, Скандинавии, Кольского полуострова, Карелии, западной и восточной Прибалтики - это ландшафты, рожденные материковым ледником. Ледник совершая огромную эрозионную и аккумулятивную работу, оказался настоящим озерным скульптором.

Эрозионная деятельность ледников особенно ярко выражена в областях зарождения ледников. В Северной Америке такими центрами являются Кордильеры, Баффинова Земля, полуостров Лабрадор; в Евразии - Скандинавский полуостров, Новая Земля, Северный Урал, Полуостров Таймыр.

Ледники здесь подобно гигантскому плугу выпахивали борозды и котловины в мягких породах, а в гранитах и гнейсах сглаживали неровности, расширяли и переуглубляли тектонические трещины, древние долины и озерные котловины. После таяния ледника в таких котловинах возникли многочисленные озера. Если посмотреть на крупномасштабную карту Швеции, Финляндии, Карелии, то в глаза бросается система вытянутых в одном направлении озер. Особенно многочисленны и разнообразны озера там, где происходило отложение ледникового материала. При таяние ледника льды распадались на глыбы самых различных размеров, от десятков метров до десятков километров. Ни погребались под толщей морены. После окончательного таяния глыб льда на их месте возникли озера.[14]

1.5 Озёра связанные с деятельностью рек

В образовании озер участвуют и реки. Они совершают огромную работу по преобразованию поверхности суши. Реки размывают, переносят и отлагают ежегодно миллиарды тонн горных пород. В процессе этой работы рек образуются пойменные, дельтовые и лиманные озера. На протяжении миллионов рек реки сформировали глубокие и широкие долины, нередко достигающие нескольких десятков километров.

Русла рек очень капризны. Они образуют многочисленные излучины в виде дуг и подков. Перемещаясь по широкому дну долины, река формирует новое русло, а в участки старых, теряя связь с новым, превращаются в озера - старицы (их еще называют пойменными) - небольшие и мелководные. Их жизнь тесно связанна с водным режимом реки. Это своего рода естественные питомники рек, где подрастает молодь рыб.

В условиях сухого климата на месте русел рек часто образуются плесовые озера. Они представляют собой цепочки озер, тянущиеся на десятки и сотни километров. Особенно часто плесовые озера встречаются на реках Австралии. Даже самые большие реки этого материка - Дарлинг, Купер-Крик - в сухое время года пересыхают, и на месте их русел остается только цепочка солоноватых плесовых озер.

С реками связанны и дельтовые озера. Устья многих рек заканчиваются дельтами - огромными конусами наносов рек. Самая большая дельта у реки Миссисипи - 40 тыс. км .Второе место занимает река Лена - 28 тыс. км .Заметим, что в дельте реки Лены может разместиться такое государство, как Бельгия.

На плоской или слегка волнистой поверхности дельт встречаются огромное количество озер, возникших в понижениях при заиливании многочисленных проток. В дельте Лены насчитывается около 30 тыс. озер, а в дельте Волги - около 1700 озер.[6]

Причиной образования озер на морских побережьях служат морские волны и течения. Намывая песчано-галечниковые косы и валы, они отделяют устья рек или заливы от моря, создают обособленные водоемы. Если устья рек подтапливаются морем, то возникает вытянутые мелководные заливы. На побережьях Черного моря их называют лиманами. Отчлененные от моря косами или валами становятся лиманными озерами.

1.6 Другие генетические типы озер

На равнинах морских побережий встречаются лагунные озера. Это бывшие заливы или бухты, отделенные от моря песчаными косами. Одно из крупнейших соленых озер Крыма - Сасык. Лагунные озера полностью обособились от моря, или сообщаются протокой - постоянно либо во время прилива. Морская вода способна просачиваться в такие озера через песчаные косы, поэтому они не редко оказываются солоноватыми или солеными. Лагунные озера обычно мелководны, но площадь их может достигать несколько десятков тысяч километров. Одним из крупнейших лагунных озер является озеро Маракайбо, которое находится в Венесуэле. Озеро соединяется с Карибским морем узкой и длинной протокой, по которой во время прилива в озеро могут заходить морские суда.[6]

Самым удивительным по своей природе являются провальные озера. Они интересны тем, что вода в них может внезапно исчезнуть, а затем появиться вновь. Провальные, или карстовые, озера встречаются там, где поверхность сложена растворимыми (карстующимися) породами. Это могут быть каменная соль, доломиты, мел, гипс. Они выносятся водой, причем формируют такие породы либо котловины на поверхности, либо подземные пустоты, кровля которых затем проваливается. Провальные озера не обязательно бывают мелкими: так, вблизи города Нальчика есть озеро Церик - Кёль (голубое озеро). Площадь его всего 1,5 га, а глубина поразительна - 238м.

В мерзлотном грунте очень распространен, ископаемый лед в виде линз и жил. При таянии ископаемого льда грунт проседает, образуется котловина, которые заполняются водой. Такие озера называются термокарстовыми. Есть основания считать, что термокарстовые озера самые распространенные на Земле. Там, где залегают мощные толщи ископаемого льда, образуются глубокие термокарстовые озера. Они имеют округлую форму и большей частью высокие, обрывистые берега. Глубина достигает 30 - 40 метров.

Термокарстовые озера очень динамичны. Они быстро возникают, буквально за несколько десятков лет, стремительно меняют свои размеры, очертания, местоположение, И так же быстро исчезают.

Как это не удивительно, но ветер тоже способен создавать озера. В условиях засушенного климата в котловинах выдувания или в понижениях между дюнами, барханами, песчаными грядами образуются эоловые озера. Они довольны, многочисленны на равнинах засушливых областей. Эоловые озера отличаются непостоянством водного режима. В сухое время они сильно мелеют и даже могут совсем исчезнуть, т.е. превратится в сухие озера, заполняющиеся водой только в период редких ливней.

И совсем уникальными озерами нашей планеты, являются метеоритные. Они образуются на месте падения метеоритов. Формой они напоминают воронки от взрыва бомб. В условиях влажного климата метеоритные кратеры заполняются водой и становятся озерами. В настоящее время на Земле обнаружено около 120 космических “шрамов”. Особенно много метеоритных кратеров в пустынных областях.[5]

1.7 Классификация озёр

Выделяют также следующие типы происхождения озёр:

· Окраинно-ледниковое: часть края озера является ледяным листом, ледяной шапкой или ледником, лед, затруднявший естественный дренаж земли.

· Подледниковое: озеро, которое постоянно покрыто льдом. Они могут сформироваться под ледниками и снежными шапками или ледниковыми пластами. Существует много таких озер, но озеро Восток в Антарктиде является, безусловно, наибольшим. Они сохраняют жидкость, потому что лежащий лед действует как тепловой изолятор сдерживающей энергии, интродуцируемой к его нижней стороне водой, просачивающейся через расселины в леднике, давлением массы ледяного листа сверху или геотермическим нагреванием снизу.

· Искусственное: также называемое бассейном: озеро, созданное затоплением земли позади дамбы, археологическими раскопками, или наводнением открытой ямы шахты(иногда называемый карьером). Некоторые из самых больших в мире озер являются бассейнами. Husain Sagar - бассейн в Индии, построенный в 1562 году.

· Внутреннее: также называемое граничным или закрытым: озеро, которое не имеет существенного оттока, или через реки, или через подземное распространение. Любая вода в пределах внутреннего бассейна покидает систему только через испарение. Эти озера являются самыми распространенными в пустынях, типа озера Эйр в центральной Австралии или Аральского моря в Средней Азии.

· Меромиктическое: озеро, которое имеет разные слои воды, которые не смешиваются. Самый глубокий слой воды в таком озере не содержит растворенного кислорода. Слои осадка у дна меромиктического озера остаются относительно безмятежными, потому что там нет живых организмов.

· Фьордовое озеро: озеро в смытой ледником долине, которая была размыта ниже уровня моря.

· Старичное: озеро, которое формируется, когда широкая излучина ручья или реки образует новое русло, чтобы сформировать озеро. Их называют старичными или дугообразными озерами из-за отличительной изогнутой формы, которая образуется при этом процессе.

· Озеро разлома: озеро, которое формируется в результате раскола по геологической причине в тектонических пластинах Земли. Примеры включают озера Восточно-Африканской зоны разломов Восточной Африки и Озера Байкал в Сибири.

· Подземное: озеро, которое сформировано под поверхностью коры Земли. Такое озеро может быть связано с пещерами и водоносными слоями и ручьями.

· Кратерное: озеро, которое формируется в вулканических кальдерах или кратерах, после того как вулкан бездействует в течение некоторого времени. Вода в этих типах озер может быть свежей или очень кислой, и может содержать различные растворы минералов. Некоторые также имеют геотермическую деятельность, особенно если вулкан является просто бездействующим, а не потухшим.

· Лавинное: объединение литой лавы, содержавшейся в вулканическом кратере или другом углублении. Озера лавы, которые частично или полностью образовались, также упоминаются как лавинные озера.

· Древнее озеро: озеро, которое уже больше не существует. Такие озера включают доисторические озера, и озера, которые постоянно высыхали из-за испарения или человеческого вмешательства. Озеро Овен-с в Калифорнии, США - пример древнего озера. Древние озера - распространенная особенность области Бассейна и Диапазона юго-западной Северной Америки.

· Высыхающее: тесно связанное с древними озерами, высыхающее озеро - то, которое ощутимо уменьшилось в размере за геологическое время. Озеро Агассиз - хороший пример высыхающего озера, которое покрывало большую часть центральной Северной Америки. Некоторые известные остатки этого озера - Озеро Виннипег и Озеро Виннипегозис.

По положению озёра делятся на (применительно к планете Земля):

· Наземные, воды, которых принимают активное участие в кругообороте воды в природе и подземные, воды которых если и принимают в нём участие, то лишь косвенно. Иногда эти озёра заполнены ювенильной, то есть самородной водой.

· Подземные. К числу подземных озёр может быть отнесено и подлёдное озеро в Антарктиде.

По водному балансу озёра делятся на:

· Сточные (имеют сток, преимущественно в виде реки).

· Бессточные (не имеют поверхностного стока или подземного отвода воды в соседние водосборы. Расход воды происходит за счет испарения).

По типу минерализации:

· пресные;

o ультрапресные

· минеральные (солёные).

o солоноватые

o солёные

По химическому составу воды минеральные озёра делятся на:

· карбонатные (содовые)

· сульфатные (горько-солёные)

· хлоридные (солёные)

По своему нахождению на небесных телах озёра делятся на:

· земные;

· внеземные [1]

Глава 2. Термический режим и жизнь в озерах

2.1 Термические условия

Пространственное распределение температуры поверхности воды определяет стадии развития биологических существ. Биологическим летом принято называть период времени, когда температура поверхности воды устойчиво превышает 10°С.

Термический режим озер обусловлен приходом и расходом тепла во времени и распределением его в водной массе и котловине. Тепловой баланс может быть рассчитан в абсолютных значениях составляющих (дж) или в относительных единицах -- Дж,/см2 акватории водоема, что позволяет сравнить тепловой режим различных водоемов.

Основным источником прихода тепла в озера является солнечная радиация. Наиболее интенсивно поглощает солнечную радиацию поверхностный слой воды. Опыт показывает, что в озерах с прозрачной водой в слое воды 25 см поглощается 43--59%, а в озерах с повышенной мутностью -- 30--80% падающей радиации. Поэтому, если бы вода в озерах была неподвижной, то нагрев ее происходил бы лишь в самом верхнем слое, проникновение тепла в глубины из-за очень малой теплопроводности воды осуществлялось бы в ничтожных размерах. Но благодаря движению водных масс в озерах активно осуществляется обмен теплом между различными слоями воды по вертикали. В связи с этим суточные колебания температур в озерах прослеживаются на глубине нескольких метров, а годовые обычно захватывают всю водную толщу.

Перенос тепла в глубины озера, а, следовательно, и термический режим глубин, связаны с двумя видами перемешивания вод: конвективным -- вертикальным обменом частиц воды, связанным с разностью плотностей этих частиц, и фрикционным, возникающим в результате движения водных масс, вызванного, главным образом, ветром.

В результате поступления и отдачи тепла через водную поверхность и перераспределения его в водной массе в озерах наблюдаются различные типы термического режима. Рассмотрим особенности внутригодового распределения температуры в пресных озерах умеренного климата.

Весной, после вскрытия озера, частицы воды в поверхностном слое нагреваются до температур, близких к 4.° С, плотность их возрастает, возникает свободная конвекция, выравнивающая температуры сначала в верхнем слое, а затем во всей водной массе (весенняя гомотермия).

При весенней гомотермии вода озера легко перемешивается ветром и становится однородной не только по температуре, но и по минерализации, мутности, насыщению газами и т. д. Продолжительность и интенсивность весеннего перемешивания чрезвычайно важна для жизни в озере, т. к. в этот период глубинные слои его насыщаются кислородом. Устанавливаясь обычно при температуре 4° С. гомотермия может продолжаться (при сильных ветрах) и при более высоких температурах. Так, в мелководных озерах ветровое перемешивание может поддерживать ее в течение всего безледного периода. К концу весны верхний слой воды прогревается, разность температуры, а, следовательно, и градиент плотности воды между верхними и глубинными слоями возрастают. В озере устанавливается прямая температурная стратификация, характеризующаяся понижением температуры с глубиной. Наступает летний период годового теплооборота

озера. В период летнего нагревания энергии ветра оказывается недостаточно для полного перемешивания водоема и в нем образуются три вертикальные термические зоны.

По термическому режиму озера можно разделить на 3 типа:

· Тропические (теплые) озера имеют температуру выше +4.°С в течение всего года.

· Полярные (холодные) характеризуются обратной температурной стратификацией и температурой ниже 4.°С в течение всего года, Циркуляцией летом. К полярным относятся озера севера Канады и Сибири, а также озера высоких гор.

· Умеренные (смешанные) озера летом характеризуются прямой температурной стратификацией и температурой выше 4° С, зимой-- оратной температурной стратификацией и температурой ниже 4° С. К этой группе относятся многочисленные озера в умеренных широтах Европы, Азии, Северной Америки.[11]

2.2 Ледовые условия

Процесс льдообразования на озерах начинается так же, как и на реках, с возникновения заберегов и сала. На малых озерах, где тепловой запас и перемешивание невелики, а охлаждение по площади происходит почти равномерно, сплошной ледяной покров может образоваться почти одновременно на всей площади за счет смыкания заберегов, продвигающихся от берегов к центру озера. Если похолодание сохраняется, то возникновение первой ледяной корки является и установлением ледостава.

Нарастание льда идет наиболее интенсивно в первый период после замерзания, причем процесс этот происходит одновременно и снизу и сверху. Поэтому для озерного льда в большинстве случаев характерна слоистая структура: поверх прозрачного водного льда лежит мутный и беловатый водно-снеговой и снеговой лед. К весне толщина льда на озерах может достигать 200 см. Лед и особенно покрывающий его снег делают практически невозможным теплообмен между водной массой и атмосферой.

Вскрытие озер происходит под влиянием притока тепла, механического воздействия ветра и колебаний уровня воды. Стаивание льда за счет притока тепла может происходить как с верхней, так и с нижней поверхности. На малых озерах вскрытие и очищение ото льда происходит почти исключительно за счет притока тепла, лед тает на месте. На больших озерах усиливается роль ветра, наблюдается дрейф льда (ледоход), а на сточных озерах часть льда выносится реками. Вскрытие озер происходит на 8--15 дней позднее, чем происходит вскрытие рек.[9]

На незамерзающих озерах охлаждение, особенно интенсивное, при ветровом перемешивании и циркуляции продолжается в течение всей зимы. Температура воды в них достигает минимума перед началом весеннего нагрева; на тех из них, глубина которых не очень велика, к концу зимы устанавливается гомотермия. В очень глубоких озерах полного перемешивания не происходит. Например, в Байкале обратная стратификация устанавливается в слое 200 - 250 м., глубже всегда прямая стратификация, и на глубине 1600 м вода имеет температуру наибольшей плотности. С увеличением давления температура наибольшей плотности воды понижается, поэтому на большой глубине в Байкале она равна 3° С.

2.3 Жизнь в озёрах

В озерах обитает множество разнообразных живых организмов - от вирусов и бактерий до пресноводных тюленей и акул. Эти организмы не только подвержены воздействию физических и химических свойств среды обитания, но и сами оказывают влияние на нее, особенно в стратифицированных озерах. В озерах существуют три типа местообитаний: зона контакта атмосферы и воды, зона контакта донных отложений и воды и собственно водная толща. В каждой зоне встречается набор организмов, приспособленных к специфическим условиям данного типа местообитания. Зона контакта атмосферы и воды. Организмы, обитающие в этой зоне, носят собирательное название «нейстон» (от греч. neustуs - плавающий). Хотя эти организмы и интересны сами по себе, группа в целом довольно малочисленна. Наиболее известными ее представителями являются клопы-водомерки, жуки-плавунцы и личинки комаров, которые висят, прикрепившись к поверхностной пленке воды.

Зона контакта донных отложений и воды. Совокупность организмов, обитающих в этой зоне, называется бентосом (от греч. bйnthos - глубина). Эта группа включает как растения, так и животных. Растения, обычно известные как водные, или макрофиты, обитают на мелководьях, где им доступен свет, и образуют определенную зональность. На дне вдоль кромки озера растут полупогруженные макрофиты, включающие осоки и рогоз. Далее от берега и несколько глубже укореняются такие макрофиты, как, например, кувшинки с длинными стеблями, увенчанными плавающими листьями, через которые поглощается углекислый газ из атмосферы. Еще дальше от берега, на большей глубине произрастают полностью погруженные в воду макрофиты (например, рдесты).Большинство этих растений (хотя и не все) укореняется в донном грунте, откуда они извлекают питательные вещества. Величина площади озера, занятой такими растениями, зависит от ряда факторов: от того, какая доля площади озера мелководна, свойств донных отложений и особенностей волновой деятельности. [7]

Огромная площадь поверхности растений мелководий служит средой обитания для группы прикрепляющихся к ним организмов, называемой перифитоном в которую входят бактерии, простейшие и водоросли.

Эти организмы делают подводные части растений скользкими на ощупь. Мелководные (литоральные) участки также дают приют разным животным организмам - брюхоногим и двустворчатым моллюскам, пиявкам, личинкам насекомых, которые обитают среди растений и камней, часто встречающихся в прибрежной зоне.

Глубже, за пределами литорали, макрофиты не растут. Здесь располагается сублиторальная зона, где дно постепенно опускается по направлению к глубокой части озера. В сублиторальной зоне обитают бактерии, простейшие и настоящие черви, а также похожие на них личинки разных видов насекомых. С глубиной условия обитания становятся менее благоприятными (особенно в стратифицированных озерах), и там встречаются лишь немногие приспособившиеся виды.

Водная толща. Обитающие здесь организмы делятся на две группы: нектон и планктон, т.е. мелкие организмы, которые парят в воде и в целом не способны к движению против водотока.. По особенностям питания озерные рыбы делятся на несколько групп. Рыбоядные или хищные рыбы, которые часто относятся к непромысловым видам, питаются в основном более мелкой рыбой и мальками прочих видов рыб. Планктоноядные рыбы питаются планктоном, взвешенным в водной толще, и сами часто поедаются хищными рыбами. Выделяются рыбы, питающиеся водорослями, и растительноядные рыбы, такие как карп, питающиеся растениями мелководий. Бентосоядные рыбы поедают животных, обитающих на дне водоемов, и органические частицы, падающие на дно озера. Термин «планктон», первоначально введенный для обозначения пассивно плавающих в верхней части толщи океанических вод организмов (растений и животных), применяется также для организмов, обитающих в озерах. Различают фитопланктон (растительные организмы) и зоопланктон (животные организмы). Все они микроскопические и имеют удельный вес, близкий удельному весу пресной воды, но если бы он был выше, планктон быстро опускался бы на дно. Водоросли играют важную роль в озерах, поскольку они вместе с более крупными растениями составляют первое звено пищевой цепи водоемов. Зоопланктоном обычно называются микроскопические животные или иные микроскопические организмы, не осуществляющие фотосинтез. Зоопланктон включает некоторые группы бактерий, а также простейших, коловраток и мельчайших ракообразных. [10]

Простейшие - это микроскопические одноклеточные животные, иногда называемые неклеточными, например амебы и парамеции (ресничные инфузории). Они часто в изобилии встречаются в водах озер. Некоторые из них прикрепляются к более крупным организмам, другие свободно плавают в воде, питаясь бактериями или мельчайшими органическими остатками - детритом.

Мельчайшие ракообразные представляют собой одну из наиболее заметных составляющих зоопланктона. Эти рачки очень малы - длиной 0,3-12 мм.

В большинстве озер они являются главным связующим звеном между первичными продуцентами (водорослями) и последующими звеньями пищевой цепи (рыбами). Они настолько малы, что питаются лишь микроскопическими водорослями, но достаточно велики для того, чтобы стать пищей для рыб. Таким образом, обилие этих ракообразных контролируется двумя факторами: доступностью пищи и хищниками. Прежде всего, поедаются более крупные, т.е. более заметные, рачки. Иначе говоря, хищничество носит избирательный характер.[7]

Глава 3. Ресурсы и охрана озёр

3.1 Природные ресурсы

Озера таят в себе огромные богатства. Озера - это запасы пресной воды и рыбы, добыча полезных ископаемых и транспортные перевозки, источники электроэнергии и курорты.

Пресноводные озера являются важным источником водоснабжения. Не случайно на берегах больших озер располагаются населенные пункты, промышленные предприятия, сельскохозяйственные угодья.

Крупнейшими хранилищами пресных вод на земном шаре являются озеро Байкал, Великие Североамериканские озера: Верхнее, Гурон, Эри, Онтарио, озера Танганьика, Ньяса и Виктория, Большое Медвежье и Большое Невольничье озера. На долю этих озер приходится около 92 процентов запасов пресных вод нашей планеты.

Если говорить о запасах пресной воды озер нашей страны, то они не велики - 26,5 тыс. км. Вследствие мелководности многие озера имеют небольшой объем пресных вод. Основная масса пресных вод сосредоточенна на Байкале - 88 процентов. На втором месте по запасам пресных вод находится Ладожское и Онежское озеро.

Среди зарубежных стран крупными запасами пресных вод располагает Канада. Это, прежде всего Великие Северо - Американские озера, которые частично принадлежат Канаде. Кроме того, на её территории находятся крупные озера Большое медвежье, Большое Невольничье, Виннипег, Атабаска, Оленье, Виннипегосис и другие. В перспективе пресная вода может явиться для Канады источником экспорта. США уже сейчас заинтересованы в получении канадской воды. Имеются проекты переброски воды из Канады в США. Если Канада будет экспортировать только 10 процентов своего годового стока, то доход будет больше, чем доход от экспорта пшеницы, нефти и продукции лесной промышленности, вместе взятых. Вот какова цена обычной пресной воды.

Наряду с пресной водой озера издревле снабжали человека рыбой. Рыбный промысел - один из древнейших на нашей планете. В пресных и солоноватых озерах обитают ценные рыбы из семейств лососевых, сиговых, осетровых, окуневых, карповых. В нашей стране рыбохозяйственные озера находятся главным образом в Северо - Западном - четверть всех озер, Уральском и Восточно-Сибирском районах. Крупнейшими промысловыми озерами в европейской части являются Псковско - Чудское, Ильмень, Белое, Ладожское, Онежское, в которых ловят сига, лосося. Щуку, окуня, плотву. В Каспийском море обитают многие ценные виды рыб. В нем сосредоточенно около 90 процентов мировых запасов осетровых рыб. Кстати заметим, что каспийская белуга самая большая из наших промысловых рыб. Поэтому в настоящее время с целью сохранения и восстановления рыбных запасов Каспия проводится ограничение лова наиболее ценных рыб. По разнообразию рыб следует назвать озеро Ханка. Оно занимает одно из первых мест среди нашей страны. В озере живет 52 вида рыб, среди них такие ценные промысловые, как сазан, верхогляд, толстолобик, сом, змееголов; заходят сюда горбуша и Калуга - дальневосточная сестра каспийской белуги.

За рубежом богатством рыбы отличаются пресноводные озера экваториальных, тропических и субтропических стран. К ним относятся озера Восточной и Юго-Восточной Азии. Среди крупных озер мира в рыбохозяйственном отношении интерес представляют Великие североамериканские озера, хотя в целом их продуктивность не велика- 2,5кг/г. Промысловыми рыбами здесь являются сельдь, сиг, щука, американский окунь, озерная форель.[12]

Рыбные ресурсы озер, однако, не безграничны. Падение рыбопродуктивности, сокращение уловов, обеднение рыбной фауны многих крупных и мелких озер говорят сами за себя. Необходимо коренным образом менять систему рыбного хозяйства. Нужно переходить от рыболовства к рыбоводству.

Также на дне озер отлагаются минеральные и органические вещества, из которых образуются полезные ископаемые: сапропели, соли, лечебные грязи, озерная известь. Железные руды, диатомиты, строительные материалы. В условиях влажного климата преобладает накопление органических, в условиях сухого климата - минеральных веществ.

В пресных водах происходит накопление органических остатков водных растений и животных, которые вместе с минеральными остатками образуют озерные илы. Если озерный ил содержит более 15 процентов органики, его называют сапропелем. Сапропель - удивительный продукт озера. Наряду с углеводами, белками и жирами в нем в повышенном количестве имеются все важнейшие микро- и макро - элементы, витамины, гормоны, антибиотики, пигменты и другие, биологически важные вещества. Поэтому сапропель используется в самых различных отраслях народного хозяйства.

Озера так же богаты полезными ископаемыми, которые находятся не только на дне, но и под дном некоторых озер, и это в первую очередь нефть и газ. Так, например, нефтяным центром Латинской Америки является озеро Маракайбо в Венесуэле. Это уникальное по запасам нефти озеро. На нем пробурено более 4 тыс. нефтяных скважин.[5]

3.2 Охрана озёр

Загрязнение водоемов, является в последнее время проблемой не меньшей, чем истощение запасов пресных вод. Виды и формы загрязнения столь разнообразны и масштабны, что, для краткости, обозначим их обобщенно: промышленные стоки (химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, меньше - металлургия, машиностроение и др.), канализационные и прочие стоки, нефть и нефтепродукты, сельскохозяйственные стоки (химикаты, помывка скота, отходы жизнедеятельности скота, которые под фермами проникают даже в подземные воды), население (во время отдыха, при мойке транспортных средств). Озера являются экосистемами, в которых все компоненты взаимосвязаны. При отсутствии внешних воздействий озера достигают некоторого состояния равновесия с окружающей средой, что со временем приводит к более или менее стабильному положению, когда организмы, обитающие в озерах, приспосабливаются к существующим условиям.[12]

Однако озера редко пребывают в равновесном состоянии. Напротив, они часто используются как источники воды для орошения, питьевой воды, для сельскохозяйственных нужд или же для сброса таких продуктов современной цивилизации, как сточные воды предприятий, ливневые и сельскохозяйственные стоки. Озера загрязняются все возрастающим количеством пестицидов, гербицидов и попадающих в воду из воздуха органических соединений, таких, как полихлорированные бифенилы, а также кислотными дождями, образующимися в результате выбросов загрязняющих веществ двигателями автомобилей и тепловыми электростанциями. В них проникают чуждые им виды растений и животных, заносимые рыбаками на днищах судов и иными случайными способами. Угрожающие размеры принимает избыточное обогащение озер питательными веществами из антропогенных источников, которое наносит значительный экологический ущерб. В некоторых случаях большие, имеющие хозяйственное значение озера находятся даже под угрозой полного исчезновения Загрязнение озер - очень серьезная проблема. Сформировалась целая наука о восстановлении озер, базирующаяся главным образом на эмпирических соотношениях, связывающих такие показатели, как обилие водорослей и прозрачность воды, с концентрациями фосфора в озерных водах. В некоторых регионах регулируется забор воды из озер. Тщательно изучается применение пестицидов.

Вода, растения и животные, которым станет «легче жить» в случае, если озера «навсегда распрощаются» с загрязняющими веществами, также привнесут свой положительный вклад в здоровье человека. Так произойдет потому, что человек - это неделимая часть экосистемы. Кроме того, что люди смогут не только поправить свое здоровье, так как исчезнуть вредные испарения с зеркала озёр также, но и смогут наслаждаться прекрасным видом.

Удаленные и прибрежные территории озер, а также их притоки, служат местообитанием для множества рыб, животных, здесь, также, растут разнообразные растения. Именно поэтому, необходимо приложить максимальные усилия для того, чтобы поддержать экосистему озёр и прилегающих районов.

Все действия и решения человека должны быть направлены на то, чтобы сохранить в первозданном или, хотя бы в нынешнем виде среду обитания озер. Не стоит забывать, что природа, все-таки, позволяет нам, то есть людям существовать, соответственно, нужно относиться к ней, к природе с почтением и уважением, этично.[8]

Заключение

Мир озер чрезвычайно разнообразен. Встречаются озера - моря и озера - лужи. Глубина озер колеблется буквально от десятков сантиметров до полутора километров и больше. В одних озерах вода по содержанию минеральных веществ почти приближается к дистиллированной, в других на столько насыщена солями, что они выпадают на дно в виде осадка. Встречаются даже настоящие кислотные озера. Есть озера, скованные льдом, на протяжении сотен лет, и, наоборот, озера с горячей водой. Одни озера очень богаты организмами, другие представляют собой “водные пустыни”. А какие только полезные ископаемые не встречаются в озера! Бесценные минерал жизни - вода! Кристально чистая, пресная и минерализованная, исцеляющая человечество от множества недугов. Сода, поваренная и калийная соли, гипс, сера, газ, железная руда, известь и многое другое содержится в воде и на дне озер. Но и это еще не все. Озера - это источник электроэнергии, водные пути, здравницы, туристические объекты.

Озёр на суше великое множество, они исчисляются десятками миллионов и занимают 2,3 млн. км, или 1,7% не покрытой ледниками суши. Озера различаются по размерам, происхождению, солёности, возрасту и степени старения.

Некоторые озёра из-за больших размеров и соленой воды называют морями, например Каспийское и Аральское в Центральной Азии, Мертвое море на Ближним Востоке. В то же время в степной зоне России весной образуются временные маленькие озерца, а на засушливом юго-западе США встречаются крошечные водоемы, прозванные дырявыми котелками. По глубине озёра также очень отличаются. Глубочайшие из них Байкал-1620м,Танганьика-1470м и Каспийское-1025м,а сами мелкие -степные блюдца, где глубина не превышает нескольких сантиметров.

Озёрные понижения и котловины возникают в результате движений земной коры, извержения вулканов, обвалов и осадками грунта, протаивание подземных озер, размывов рек.

Озера имеют возраст, они рождаются и умирают. Великие европейские озера - Ладожское, Онежское, Чудское - Псковское появились примерно 10 тысяч лет назад, когда с этой территории ушел ледник и его талая вода заполнила котловины. А история озера Байкал насчитывает уже 20-25 млн. лет.

Каждое озеро представляет собой развивающуюся природную систему. Оно как человек - у него своя юность, старость и гибель.

В ходе данной курсовой работы были выполнены все поставленные задачи, а именно: рассмотрены разнообразные виды происхождения озерных котловин и самих озер в целом; охарактеризованы физико-географические виды озёра; Выявлены экологические проблемы и пути их решения.

Литература

1. Богословский Б.Б. “Озероведение” Москва, 1960г.

2.“Вода и воздух”: ООО“ Мир книги ”2004г.

3. Добровольский. В.В. “Геология” 2004г.

4. Исмаилов С.Т.“Энциклопедия для детей. География” Аванта+, 1994г.

5. Лесненко В.К. “Мир озер” Москва , 1989г.

6.Муравейский С.Д. “Реки и озера”. Москва, 1960г.

7.Мартынова Я., Садовская Л., Евсеева. Т “Чудеса природы. Мир энциклопедий” Аванта+, Астрель 2008г.

8.Шмелёва Е. “Экологические проблемы водоёмов и пути их решения” 2006г.

9.Якушева А.Ф., Хаин В.Е., Славин В.И. “Общая геология” 1995г.

10. www.glossary.ru

11. www.wikipedia.ru

12. www.ecology.ru

13. www.geo.ru

14. www.great-lakes.ru