Материал: Роль развития озер в географической оболочке

ЦИКЛ РАЗВИТИЯ ОЗЕР

Стадия развития озер - основные этапы в жизни озерных водоемов. Цикл развития каждого озера включает в себя многие процессы: заполнение котловины отложениями, приносимыми с площади бассейна, и органическими осадками из самого озера, зарастание котловины водной растительностью (рдесты, кувшинки, камыши, тростники, осоки), образование сплавин, торфа и т.д. По совокупности признаков озера подразделяются на молодые, зрелые, старые, по стадиям развития - олиготрофную, эвтрофную, дистрофную, пруд, болото. Для каждой стадии характерны определенные признаки, например, химические свойства воды, её цвет и прозрачность, органический мир в воде, состав и мощность донных осадков, растительность в толще воды и у берегов, наличие сплавин и др.

Образование озера начинается с образования котловины. Происхождение котловины в значительной мере определяет размеры и форму озера. По происхождению котловин озера делятся на несколько генетических типов: тектонические озера, вулканические озера, ледниковые озера, водно-аккумулятивные и водно-эрозионные, провальные озера, эоловые озера, запрудные озера. С момента заполнения котловины водой начинается формирование озерного ложа. Течение и волны, вызываемые главным образом ветром, разрушают берега, вода переносит, сортирует и откладывает продукты разрушения. Мелкие частицы уносятся дальше от берега, чем крупные, и там образуют донные отложения. В озерном ложе выделяются две области: береговая и глубинная. В первой преобладает разрушение, во второй - отложение продуктов разрушения. Береговая область состоит из трех частей:

• 1. Береговой склон - полоса суши, не подвергающаяся непосредственному воздействию воды. Ниже основания склона прибой разрушает породы, поэтому берег отступает;
• 2. Побережье - прибойная полоса - зона самого интенсивного разрушения и частичного отложения наносов. Побережье делится на подводное, затопляемое и сухое (подвергающееся только действию волнения);

береговая отмель - наклонная подводная площадка, ограниченная со стороны озерной впадины откосом (отсыпью). Отмель создается как в результате размыва, так и в результате отложения наносов.

Побережье и береговую отмель вместе называют литоралью. Глубина литорали не превышает нескольких метров. На литорали селится растительность. Отсюда она наступает на озеро. Иногда за границу литорали принимают глубину проникновения солнечных лучей, глубину распространения зеленых растений. В глубинной области озерного ложа откладываются продукты разрушения береговой области, к ним присоединяются осадки, сносимые в озеро с поверхности его бассейна, а также остатки растений и животных, населяющих озеро. Смешиваясь и претерпевая изменения, неорганические и органические осадки образуют толщу иловатых отложений, постепенно заполнящих углубления дна и выравнивающих его. Дно глубинной области почти не подвергается влиянию волнений. Глубинную область дна называют профундалью; область, переходящую от профундали к литорали, - сублиторалью. По мере накопления осадков литораль расширяется, глубины профундали уменьшаются, и постепенно она может совсем исчезнуть. Растительность, поселяющаяся на литорали, распространяется на все озеро. За счет остатков отмирающей растительности интенсивность накопления отложений на дне озера увеличивается. Заполнение озера наносами - естественный процесс его развития. Чем меньше озеро, чем интенсивнее оно заносится и зарастает, тем скорее превратится в болото и станет сушей. Изменения количества воды в озере могут ускорить или замедлить этот процесс. Следуя делению, введенному Форелем, в развитии озера можно выделить три стадии: 1) стадию юности, когда формирование ложа только начинается, первоначальный рельеф дна не скрыт наносами, растительности почти нет или она селится около самого берега; 2) стадию зрелости - в котловине озера хорошо выражено деление на литораль и профундаль; 3) стадию старости всего озера - глубинная часть заполнена наносами, литораль, наступавшая на озеро со всех сторон, сомкнулась, растительность занимает все озеро. В результате дальнейшего заполнения озера наносами оно превратится в болото [8].

Рис 2. Схема зарастания озера. Экологические зоны: а - влаголюбивых растений (осоки, лютики и др.); б - земноводных растений (хвощи, ирисы и др.); в - зона камышей (камыши, тростники, рогозы); г - полупогруженных растений (кувшинки, кубышки и др.); д - погруженных растений (рдесты и др.); е - подводные луга (водяные мхи) до глубин 40-50 м

В конечном счете озеро становится травяным низинным болотом. Глубокие озера с крутыми берегами зарастают иначе: не с краев, а путем нарастания сверху сплавины (зыбуна) - слоя из живых и отмерших растений. Основу сплавины составляют растения с длинными корневищами (сабельник, вахта, белокрыльник), а на сетке из корневищ поселяются другие травянистые растения и даже кустарники (ольха, ивы). Сплавина сначала появляется у берегов, защищенных от ветра, где нет волнения, и постепенно надвигается на озеро, увеличиваясь в мощности. Часть растений отмирает, падает на дно, образуя торф. Постепенно в сплавине остаются лишь "окна" воды, а потом и они исчезают, хотя котловина еще не заполнена отложениями, и только со временем сплавина смыкается со слоем торфа. Торф - органогенная горная порода, образующаяся в результате неполного разложения растений при недостатке кислорода из-за сильного увлажнения. В нем содержится до 90 % воды. На дне зарастающих озер, помимо торфа, образуются и озерные илы, среди которых преобладает сапропель, возникающий из отмершего планктона в анаэробных условиях; мощность его может достигать нескольких метров. Зольность, т. е. процент содержания минеральных веществ, не сгорающих при прокаливании, в торфе может достигать 10-20 %. в сапропеле она гораздо меньше [10].

В сухом (аридном) климате озера в конце концов становятся солончаками, что заметнее на малых мелких озерах. Этому способствует ничтожное количество атмосферных осадков, интенсивное испарение, уменьшение речного стока, отложение твердых минеральных осадков, приносимых реками и пыльными бурями. В результате водная масса озера уменьшается, уровень понижается, площадь сокращается, концентрация солей возрастает, и даже пресное озеро может превратиться сначала в соленое озеро (например, Большое Соленое озеро в Северной Америке), потом в соленое болото ("озеро" Торренс в Австралии), а затем и в сухой солончак ("озера" Эльтон и Баскунчак в Прикаспии). Этот процесс сопровождается угнетением растительности и заменой гигрофитов галофитами, живущими на засоленных почвогрунтах (солерос, солянки, тамариск, полыни). Превращение озер в болото или солончаки - естественный процесс их развития, зависящий от климата и продолжительности существования.

Озера используются для водоснабжения населения и промышленных предприятий, орошения, добычи солей, получения лечебных грязей, сапропелем в качестве удобрения и химического сырья, а также в рыбохозяйственных, рекреационных и бальнеологических целях. Многие озера являются важными транспортными путями (например. Каспийское, Ладожское, Великие Северо-Американские озера и др.) [11].

РЕЖИМ ОЗЕР

Существует зональная термическая классификация пресных озер, разработанная Ф. Форелем. В ней выделены три типа озер: полярные, умеренные и тропические - в зависимости от длительности периода с температурой выше или ниже +4 °С, что отражается на вертикальной циркуляции воды в озере. Впоследствии дополнительно были выделены еще два типа озер - субполярные и субтропические, а в тропическом типе намечены два подтипа: влажных и сухих тропиков.

ТЕРМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ОЗЕР

Озера жаркого теплового пояса - тропические - характеризуются температурой поверхности 20-30 °С весь год, причем с глубиной она постепенно снижается. Такое распределение температуры по вертикали называется прямой термической стратификацией. Зимой в связи с понижением температуры воды на поверхности наблюдается сезонная циркуляция, более четкая в сухих тропиках, нежели во влажных. Озера холодного теплового пояса - полярные. Весь год обладают температурой поверхности ниже +4 °С. Большую часть года они замерзшие, и температура с глубиной повышается. Такое распределение температуры по вертикали называется обратной термической стратификацией. Период циркуляции один - летом.

Озера умеренного теплового пояса - умеренные - имеют температуру поверхности выше +4 °С летом, ниже +4 °С зимой. Они обладают переменной стратификацией по сезонам года: летом прямой, зимой обратной. Весной и осенью наступают такие моменты, когда температура по вертикали одинаковая - +4°С на разных глубинах. Явление постоянства температуры по вертикали называется гомотермией (весенней и осенней) [10].

Рис 3. Термический режим (структура) озер умеренного пояса: 1.а. - изменение температуры пресных озер с глубиной по сезонам года; б. - вертикальные термические зоны озер умеренного климатического пояса летом

Годовой термический цикл в озерах умеренного пояса разделяется на четыре периода: весеннее нагревание (от 0 до +4 °С) осуществляется благодаря конвективному перемешиванию; летнее нагревание (от +4 °С до максимальной температуры) - путем молекулярной теплопроводности; осеннее охлаждение (от максимальной температуры до +4 °С) - путем конвективного перемешивания; зимнее охлаждение (от +4 до 0°С) - вновь путем молекулярной теплопроводности. Таким образом, в умеренных озерах два периода циркуляции - весной и осенью.

В зимнем периоде замерзающих озер выделяются те же три фазы, что и у рек: замерзание, ледостав, вскрытие. Процесс образования и таяния льда у озер схож с реками. Небольшие мелкие озера замерзают раньше рек, большие глубокие - позже. Но и те, и другие озера на 2-3 недели дольше покрыты льдом, чем реки региона, и вскрываются позже их. Термический режим соленых озер напоминает режим океанов и морей.