Озеро

Озеро, его характеристики

Озеро — водоем, образовавшийся на поверхности суши в природном углублении. Так как озеро не имеет непосредственного соединения с океаном, это — водоем замедленного водообмена.

Общая площадь озер на земном шаре — около 2,7 млн км³, что составляет 1,8 % поверхности суши.

Основные характеристики озера:

• площадь озера - площадь зеркала воды;
• длина береговой линии - длина уреза воды;
• длина озера - кратчайшее расстояние между двумя наиболее удаленными друг от друга точками береговой линии, средняя ширина — отношение площади к длине;
• объем озера - объем котловины, заполненной водой;
• средняя глубина - отношение объема водной массы к площади;
• максимальная глубина - находится непосредственными измерениями.

Самое большое по площади водной поверхности озеро на Земле — Каспийское (376 тыс. км² при уровне воды 28 м), а самое глубокое — Байкал (1620 м).

Характеристики крупнейших озер мира приведены в табл. 1.

В каждом озере выделяют три взаимосвязанные составные части: котловина, водная масса, растительность и животный мир водоема.

Озера мира

По положению озерной котловины озера подразделяют на наземные и подземные. Последние иногда заполнены ювенильной водой. К числу подземных озер может быть отнесено и подледное озеро в Антарктиде.

Озерные котловины могут быть как эндогенного, так и экзогенного происхождения, что самым существенным образом отражается на их размерах, форме, водном режиме.

Самые крупные озерные котловины тектонического происхождения. Они могут быть расположены в тектонических понижениях (Ильмень), в предгорных и межгорных прогибах, в грабенах (Байкал, Ньяса, Танганьика). Большинство крупных озерных котловин имеет сложное тектоническое происхождение, в их образовании участвуют как разрывные, так и складчатые движения (Иссык-Куль, Балхаш, Виктория и др.). Все тектонические озера отличаются большими размерами, а большинство — и значительными глубинами, крутыми скалистыми склонами. Дниша многих глубоких озер лежат ниже уровня Мирового океана, а зеркало волы — выше уровня. В расположении тектонических озер наблюдаются определенные закономерности: они сосредоточены вдоль разломов земной коры либо в рифтовых зонах (Сирийско-Африканская, Байкальская), либо обрамляют шиты: вдоль Канадского шита расположились Большое Медвежье озеро, Большое Невольничье, Великие Северо-Американскис озера, вдоль Балтийского щита — Онежское, Ладожское и др.

Вулканические озера занимают кратеры и кальдеры потухших вулканов (Кронопкое озеро на Камчатке, озера Явы, Новой Зеландии).

Наряду с озерными котловинами, созданными внутренними процессами Земли, весьма многочисленны озерные ванны, образовавшиеся за счет экзогенных процессов.

Среди них наиболее распространены ледниковые озера на равнинах и в горах, находящиеся как в котловинах, выпаханных ледником, так и в понижениях между холмами при неравномерном отложении морены. Разрушительной деятельности древних ледников обязаны своим происхождением озера Карелии и Финляндии, которые вытянуты по направлению движения ледника с северо-запада на юго-восток вдоль тектонических трещин. Фактически смешанное ледниково-тектоническое происхождение имеют Ладожское, Онежское и другие озера. К ледниковым котловинам в горах относятся многочисленные, но небольшие каровые озера, расположенные в чашеобразных углублениях на склонах гор ниже снеговой границы (в Альпах, на Кавказе, Алтае), и троговые озера — в корытообразных ледниковых долинах в горах.

С неравномерной аккумуляцией ледниковых отложений на равнинах связаны озера среди холмистого и моренного рельефа: на северо-западе Восточно-Европейской равнины, особенно на Валдайской возвышенности, в Прибалтике, Польше, Германии, Канаде и на севере США. Эти озера обычно неглубокие, широкие, с лопастными берегами, с островами (Селигер, Валдайское и др.). В горах такие озера возникли на месте бывших языков ледников (Комо, Гарда, Вюрмское в Альпах). В областях древних оледенений многочисленны озера в ложбинах стока талых ледниковых вод, они удлиненные, корытообразной формы, обычно небольшие и неглубокие (например, Долгое, Круглое — под Москвой).

Карстовые озера образуются в местах выщелачивания горных пород подземными и отчасти поверхностными водами. Они глубокие, но небольшие, часто округлые по форме (в Крыму, на Кавказе, в Динарских и других горных районах).

Суффозионные озера образуются в котловинах просадочного происхождения на месте интенсивного выноса подземными водами мелкоземистых и минеральных частиц (юг Западной Сибири).

Термокарстовые озера возникают при прогаивании многолетнемерзлого грунта или вытаивании льда. Благодаря им Колымская низменность — один из самых озерных краев России. Много реликтовых термокарстовых озерных котловин находится на северо-западе Восточно-Европейской равнины в бывшей приледниковой зоне.

Эоловые озера возникают в котловинных выдувания (озеро Теке в Казахстане).

Запрудные озера образуются в горах, часто после землетрясений, в результате обвалов и оползней, перегораживающих речные долины (озеро Сарезское в долине Мургаб на Памире).

В долинах равнинных рек самыми многочисленными являются пойменные озера-старицы характерной подковообразной формы, образующиеся в результате меандрирования рек и последующего спрямления русел; при пересыхании рек в бочагах — плесах образуются речные озера; в дельтах рек — мелкие озера-ильмени, на месте протоков, часто поросшие тростником и камышом (ильмени Волжской дельты, озера Кубанских плавней).

На низменных побережьях морей характерны прибрежные озера на месте лиманов и лагун, если последние отделяются от моря песчаными намывными перемычками: косами, барами.

К особому типу относятся органогенные озера среди болот и коралловых построек.

Таковы основные генетические типы озерных котловин, обусловленные природными процессами. Их расположение на материках представлено в табл. 2. Но в последнее время возникает все больше «рукотворных» озер, созданных человеком, — гак называемых антропогенных озер: озера — водохранилища на реках, озера — пруды в каменоломнях, в соляных копях, на месте торфо разработок.

По генезису водных масс выделяют два типа озер. Одни имеют воду атмосферного происхождения: осадки, речные и подземные воды. Такие озера пресные, хотя в сухом климате в конечном счете могут стать солеными.

Другие озера были частью Мирового океана — это реликтовые соленые озера (Каспийское, Аральское). Но и в таких озерах первичная морская вода может быть сильно преобразована и даже полностью вытеснена и замещена атмосферными водами (Ладожское и др.).

Таблица 2. Распределение основных генетических групп озер по материкам и частям света

В зависимости от водного баланса, т. с. по условиям притока и стока, озера разделяются на сточные и бессточные. Озера, сбрасывающие часть своих вод в виде речного стока, - сточные; частным случаем их являются проточные озера. В озеро может впадать много рек, но вытекает только одна (Ангара из озера Байкал, Нева из Ладожского озера и др.). Озера, не имеющие стока в Мировой океан, - бессточные (Каспийское, Аральское, Большое Соленое). Уровень воды в таких озерах подвержен колебаниям разной продолжительности, что обусловлено, прежде всего, многолетними и сезонными изменениями климата. При этом меняются морфометрические характеристики озер и свойства водных масс. Это особенно заметно на озерах в аридных районах, по которым сулят о длительных циклах увлажненности и засушливости климата.

Воды озер, как и другие природные воды, характеризуются различным химическим составом и разной степенью минерализации.

По составу солей в воде озера подразделяются на три типа: карбонатные, сульфатные, хлоридные.

По степени минерализации озера подразделяются на пресные (менее 1 %о), солоноватые (1-24,7 %с), соленые (24,7-47 %о) и минеральные (более 47 %с). Примером пресного озера может служить Байкал, соленость вол которого составляет 0,1 %с\ солоноватого — Каспийское морс — 12-13 %о, Большое Соленое — 137-300 %о, Мертвое море — 260-270 %о, в отдельные годы — до 310 %с.

В распределении озер с различной степенью минерализации на земной поверхности прослеживается географическая зональность, обусловленная коэффициентом увлажнения. Кроме этого, пониженной соленостью отличаются те озера, в которые впадают реки.

Однако степень минерализации может быть различной и в пределах одного озера. Так, например, в бессточном озере Балхаш, расположенном в засушливой зоне, в западной части, куда впадает р. Или, вода пресная, а в восточной части, которая соединяется с западной лишь узким (4 км) неглубоким проливом, вода солоноватая.

При перенасыщении озер из рассола соли начинают выпадать в осадок, происходит их кристаллизация. Такие минеральные озера называют самосадочными (например, Эльтон, Баскунчак). Минеральные озера, в которых откладываются пластинчатые тонкодисперсные иглы, известны как грязевые.

Важную роль в жизни озер играет термический режим.

Пресные озера жаркого теплового пояса характеризуются самой теплой водой у поверхности, с глубиной она постепенно уменьшается. Такое распределение температуры по глубине называется прямой термической стратификацией. Озера холодного теплового пояса почти весь год обладают самой холодной (около 0 °С) и легкой водой вверху; с глубиной температура воды повышается (до 4°С), вода становится плотнее, тяжелее. Такое распределение температуры по глубине называется обратной термической стратификацией. Озера умеренного теплового пояса обладают переменной стратификацией по сезонам года: летом прямая, зимой обратная. Весной и осенью наступают такие моменты, когда температура по вертикали одинаковая (4 °С) на разных глубинах. Явление постоянства температуры по глубине называется гомотермией (весенней и осенней).

Годовой термический цикл в озерах умеренного пояса разделяется на четыре периода: весеннее нагревание (от 0 до 4 °С) осуществляется за счет конвективного перемешивания; 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 О °С) — вновь путем молекулярной теплопроводности.

В зимнем периоде замерзающих озер выделяются те же три фазы, что и у рек: замерзание, ледостав, вскрытие. Процесс образования и таяния льда схож с реками. Озера, как правило, на 2-3 недели дольше покрыты льдом, чем реки региона. Термический режим замерзающих соленых озер напоминает режим морей и океанов.

К динамическим явлениям в озерах относятся течения, волнения и сейши. Стоковые течения возникают при впадении реки в озеро и оттока воды из озера в реку. В проточных озерах они прослеживаются на всей акватории озера, в непроточных — на участках, прилегающих к устью или истоку реки.

Высота волн на озере меньше, но крутизна больше по сравнению с морями и океанами.

Движение воды в озерах, наряду с плотной конвекцией, способствует перемешиванию воды, проникновению кислорода в нижние слои, равномерному распределению питательных веществ, что важно для весьма разнообразных обитателей озер.

По питательным свойствам водной массы и условиям развития жизни озера подразделяют на три биологических типа: оли- готрофные, эвтрофные, дистрофные.

Олиготрофные — малопитательные озера. Это большие глубокие прозрачные озера с зеленовато-голубой водой, богатой кислородом, поэтому органические остатки интенсивно минерализуются. Из-за малого количества биогенных элементов они бедны планктоном. Жизнь небогата, но есть рыба, ракообразные. Это многие горные озера, Байкал, Женевское и др.

Эвтрофные озера обладают большим содержанием питательных веществ, особенно соединений азота и фосфора, неглубокие (до 1015 м), хорошо прогреваемые, с буровато-зеленой водой. Содержание кислорода снижается с глубиной, из-за чего зимой бывают заморы рыбы и других животных. Дно торфянистое или илистое с обилием органических остатков. Летом наблюдается «цветение» воды за счет сильного развития фитопланктона. В озерах богатый растительный и животный мир. Они наиболее распространены в зонах лесостепей и степей.

Дистрофные озера бедны питательными веществами и кислородом, они неглубокие. Вода в них кислая, малопрозрачная, бурая из-за обилия гуминовых кислот. Дно торфянистое, фитопланктона и высшей водной растительности мало, животных тоже. Эти озера распространены в сильно заболоченных местностях.

В последнее десятилетие в условиях повышенного поступления с полей соединений фосфора и азота, а также сброса сточных вод некоторых промышленных предприятий наблюдается эвтрофикация озер. Первым признаком этого неблагоприятного явления служит сильное цветение сине-зеленых водорослей, потом в водоеме уменьшается количество кислорода, образуются илы, появляется сероводород. Все это создаст неблагоприятные условия для жизни рыб, водоплавающих птиц и др.

Эволюция озер происходит разными путями во влажном и сухом климате: в первом случае они постепенно превращаются в болота, во втором — в солончаки.

Во влажном (гумидном) климате ведущая роль в заполнении озера и превращении его в болото принадлежит растительности, отчасти остаткам животного населения, которые вместе образуют органические остатки. Временные водотоки и реки приносят минеральные наносы. Мелкие озера с пологими берегами зарастают путем надвигания растительных экологических зон от периферии к центру. В конечном счете озеро становится травянистым низинным болотом.

Глубокие озера с крутыми берегами зарастают иначе: путем нарастания сверху сплавины (зыбуна) — слоя из живых и отмерших растений. Основу ее составляют растения с длинными корневищами (сабельник, вахта, белокрыльник), а на сетке из корневищ поселяются другие травянистые растения и даже кустарники (ольха, ива). 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.

В сухом климате озера со временем становятся солончаками. Этому способствуют ничтожное количество осадков, интенсивное испарение, уменьшение притока речных вод, отложение твердых 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 (Большое Соленое озеро в Северной Америке), а затем в солончак.

Озера, особенно крупные, оказывают смягчающее влияние на климат прилегающих территорий: зимой там теплее, летом прохладнее. Так, на береговых метеостанциях у озера Байкал температура зимой на 8-10 °С выше, а летом на 6-8 °С ниже, чем на станциях вне влияния озера. Влажность воздуха близ озера больше из-за повышенного испарения.