Файл: Давыдов Л.К. Общая гидрология учебник.pdf

даже средних глубин в результате деятельности бактерий иногда разлагается раньше, чем успевает достичь дна. На дне процессы разложения происходят в условиях отсутствия или недостатка кис­ лорода и обычно не достигают конечных стадий. Органическое ве­ щество сохраняется в том или ином виде, образуя озерные илы.

Таким образом, круговорот веществ в водоеме (рис. 138) состоит из следующих звеньев: 1) синтез органического вещества в водоеме; 2) поступление органического вещества в водоем с водосборной пло-

4) потребление и преобразование разлагающихся веществ бактери­ альными, растительными и животными организмами; 5) потребле­ ние живых организмов, синтезирующих органическое вещество; 6) потребление животных животными. В конечном итоге в процессе круговорота через пищевые (трофические) связи появляются такие организмы, которые используются человеком.

Озера по характеру круговорота веществ и интенсивности биологических процессов представляют большое разнообразие. Интенсивность этих процессов связана с географическим окру­ жением озера, его индивидуальными особенностями, в частности

с гидрохимическим режимом. А. Тинеман и Э. Науман выделили три крайних типа озер: олиготрофные, евтрофные и дистрофные (трофос — по-гречески питание, ев — много, олигос — мало, дищ— недо­ статочно). В основу деления положены условия питания в водоемах.

Е в т р о ф н ы е озера характеризуются большим содержанием питательных биогенных веществ, из которых на первом месте стоят соединения азота и фосфора. Обычно это неглубокие, с хорошо раз­ витой литоралью, прогреваемые летом водоемы. Условия для разви­ тия высшей растительности и фитопланктона благоприятны. Для них характерно расслоение водной массы, резкое уменьшение кис­ лорода ко дну. Прозрачность небольшая, цвет от желтых до бурых оттенков. Иловые отложения богаты органическими остатками. Та­ кие озера распространены среди плодородных почв. В СССР эти озера преобладают в средней полосе Европейской территории.

О л и г о т р о ф н ы е озера содержат малое количество биогенных элементов, в результате они бедны планктоном. Обычно это глубо­ кие, со слаборазвитыми литоралью и прибрежной растительностью водоемы. Температура воды в гиполимнионе низкая. Отличаются большой прозрачностью и зеленовато-голубоватыми оттенками воды. Вода насыщена кислородом (у дна не менее 60—70%), по­ этому органические остатки интенсивно минерализуются и донные отложения бедны ими. Условия для развития животных благопри­ ятны на всех глубинах. К олиготрофным озерам относятся многие горные озера, водосборы которых сложены кристаллическими поро­ дами, озера с преобладанием на водосборе песчаных почв, с мало­ мощными четвертичными отложениями.

Д и с т р о ф н ы е озера бедны питательными веществами. Среди органических веществ преобладают гуминовые кислоты. Цвет воды бурый. Фитопланктон и высшая водная растительность развиты слабо. На дне озера накапливается слой торфянистого ила, мало питательного для животных. Содержание кислорода в воде пони­ жено, он расходуется на окисление гуминовых веществ. Озера этого типа расположены среди болотных ландшафтов.

В современных условиях бурного развития сельскохозяйствен­ ного и промышленного производства и роста населения усиливается влияние антропогенного фактора на формирование режима вод озер и отложений в них. Многие ученые (см. работы Л. Л. Россолимо) обращают внимание на внезапные типологические изменения озер, вызванные антропогенным евтрофированием. Главными признаками евтрофирования первоначально олиготрофного озера являются: рез­ кое обогащение фитопланктоном до сильного цветения сине-зеленых водорослей и соответственно повышение уровня продукционно-био­ логических процессов; изменение газового режима (обеднение кис­ лородом гиполимниона и появление сероводорода); уменьшение прозрачности; накопление сапропеля (см. § 199) и др. Основная причина евтрофирования озер (по существу, вторичного загрязне­

удобрений, сбросы вод некоторых видов промышленных предприя­ тий.

Таким образом, распространившееся в последнее время евтрофирование озер (особенно сильное в озерах Швейцарии, ГДР, США) имеет в основе антропогенные изменения в ландшафтах, окружающих озеро.

Тщательное изучение связей озера с окружающей его географи­ ческой средой и происходящих в ней изменений раскрывает воз­ можности регулирования процесса евтрофирования.

§ 197. Биомасса и продуктивность озера

Общее количество вещества в живых организмах, приходящееся на единицу поверхности дна или единицу объема воды в озере, вы­ ражаемое в весовых единицах, называется б и о м а с с о й . Можно учитывать биомассу организмов одного вида, группы видов или всех организмов. Систематически наблюдая за количественным измене­ нием биомассы, можно установить ее колебания за некоторый про­ межуток времени, определить средние, максимальные и минималь­ ные величины. Накопление биомассы связано с индивидуальным ро­ стом и размножением, уменьшение — с естественным отмиранием, гибелью организмов в условиях неконтактной среды и выловом их из водоема. Свойства водоема в целом воспроизводить органическое вещество в виде живых организмов называется б и о л о г и ч е с к о й п р о д у к т и в н о с т ь ю . Результат реализации этого свойства вследствие хозяйственной деятельности человека на водоеме есть биологическая продукция, получаемая большей частью в виде ко­ нечного животного продукта — рыбы. Наиболее ценными в промыс­ ловом отношении рыбами являются: озерный лосось, форель, сиг, чехонь, судак, корюшка, снеток и др.

Изучив водоем всесторонне, человек может контролировать звенья биологической продуктивности и улучшать условия сущест­ вования более ценных пород рыб.

§ 198. Схема зарастания озера

Зарастание водоемов есть нормальный процесс их развития. По мере заполнения озерной котловины наносами, принесенными извне и формирующимися в самом озере, создаются условия для произ­ растания растений сначала в прибрежной зоне, а затем и по всему озеру. В процессе зарастания озера растительность обычно распо­ лагается от берегов по направлению к центру озера концентриче­ скими зонами с характерными представителями ее в каждой зоне. Это является результатом различной степени освещенности при­ брежной зоны, неоднородности грунта, изменения химических и тер­ мических условий.

Вблизи уреза поселяются влаголюбивые растения (осоки, лю­ тики, незабудки, болотник и т. п.). Эти растения находятся не по­ стоянно в воде, а лишь временно, при повышении уровня. Далее, на береговой отмели развиваются земноводные растения (озерный

хвощ, узколистные осоки, рогозы, желтый ирис и др.). За ними к центру озера на глубине около 2 м располагается зона камышей (тростники, камыши, рогозы). Стебли тростника могут возвышаться над водой на 3 м и более. На глубине 2,5—3 м укореняются пред­ ставители полупогруженных растений: белые кувшинки, желтые ку­ бышки, водяная гречиха, плавающие рдесты. Поверхность воды этой зоны покрыта плавающими листьями, цветами и затенена. Глубже располагается зона погруженных растений — зона рдестов. Стебли этих растений вытягиваются к поверхности с глубины 3—■ 5 м. Далее, к центру озера, развиваются растения, не требователь­ ные к свету. Обычно на глубине 5—12 м располагается зона подвод­ ных лугов — хар, или водяных мхов. В озерах Байкал и Иссык-Куль она опускается до 40—50 м.

Рис. 139. Схема зарастания озера наступанием зарослей по склону дна (по С. Г. Лепневой).

/ — торф янисты й ил, 2 — тростниковы й торф яни сты й ил, 5 — круп нозер ­ нисты й ил, 4 — м елкозернисты й ил.

Остатки отмирающих растений, населяющих ту или иную зону, падают в пределах своей зоны. Это способствует обмелению озера и накоплению илов. Уменьшение глубин той или иной зоны создает неблагоприятные условия для произрастания растений данной зоны. В результате одна растительная зона сменяется другой. Раститель­ ность распространяется по всему озеру. Таким образом, водоем за­ растает путем надвигания периферийных зон растительности на глу­ боководную часть. Постепенно одна растительная зона выпадает за другой. Происходит это до тех пор, пока растительность озера не сменится растительностью болот (рис. 139).

Озера превращаются в болота не только путем зарастания, но и путем нарастания зыбуна, или сплавины, состоящей из живых и от­ мерших растений. Основную массу сплавины составляет сфагновый мох, опирающийся на корневища и побеги других растений. Спла­ вина растет в толщину и от берега к центру водоема. Растительные остатки сплавины оседают на дно и заполняют котловину. Развитие сплавин наблюдается обычно в озерах со слабой минерализацией и у приглубых берегов с небольшим прибоем.

ГЛАВА 45. ОЗЕРНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ

§199. Происхождение и распределение донных отложений.

Озерные илы

В озерах постоянно происходят процессы аккумуляции веществ, приносимых извне или формирующихся в самом озере. Этому спо­ собствуют замедленный водообмен и условия относительного покоя некоторых слоев водной массы, недоступных волнению. Поэтому и дно и склоны озерной котловины всегда покрыты теми или иными отложениями, образующими грунты водоемов. В литорали на мел­ ководьях, подверженных волнению, осаждается более крупный ма­ териал. В зависимости от характера и строения берегов, волновой деятельности и поступающих речных наносов верхняя часть лито­ рали покрыта каменистыми россыпями, валунами, галечниково-пес­ чаными, песчаными, песчано-илистыми или торфянистыми отложе­ ниями. Под воздействием волнения и течений происходит сорти­ ровка продуктов разрушения, более мелкие частицы осаждаются в глубоких местах и удаленных от берега частях водоема или у бе­ регов, защищенных от прибоя. Большая часть озерного ложа — про­ фундаль и часть литорали, недоступная волнению, покрыта ило­ выми отложениями, характерными для озер.

Озерные илы состоят из тонких минеральных и органических ча­ стиц. Химический состав их очень сложен. Первое представление о нем дает сопоставление содержания минеральных и органических веществ, получаемого при прокаливании воздушно-сухого ила. Ос­ таток от прокаливания (зольный остаток) приближенно характе­ ризует неорганическую часть ила, потеря при прокаливании — орга­ ническую часть.

Остатки организмов вместе с минеральными частицами скопля­ ются в придонном слое — пелогене; в нем и происходит начальная стадия илообразования. Осевший на дно материал подвергается воздействию биологических и физико-химических процессов. Эти процессы с течением времени сильно видоизменяют первоначальные отложения, превращая их в характерные озерные илы. Большую роль в илообразовании играют микроорганизмы бактериально-гриб­ ковой флоры, в изобилии населяющие илы.

Верхние слои ила представляют собой рыхлую полужидкую массу, легко взмучиваемую. С глубиной илы уплотняются. По сте­ пени зольности озерные илы весьма разнообразны. В глубоких хо­ лодных олиготрофных озерах, подобных Телецкому, Ладожскому или Онежскому, главным илообразующим материалом является мельчайший аллювий, зольность илов таких озер велика и состав­ ляет 85—95%. Среди малозольных илов выделяются два крайних типа: с а п р о п е л ь и т о р ф я н и с т ы е илы.

Илы типа сапропеля характерны для евтрофных озер. Илообра­ зующим материалом является главным образом материал, возни­ кающий в самом озере, так называемый а в т о х т о н н ы й («само­ родный»), В составе органического вещества преобладает отмерший