10. ОЗЕРА 10. 1. Классификации озер. 10. 2. Основные сведения об озере. 10. 3. Водный баланс и уровень озер. 10. 4. Формирование химического режима озер. Термический и ледовый режим озер.
На нашей планете множество озёр. Их общая площадь составляет около 2, 7 млн км 2, то есть примерно 1, 8% площади всей суши. Главное богатство озёр — пресная вода, так необходимая человеку Чтобы образовалось озеро, необходимы два условия: наличие естественного углубления — замкнутого понижения в земной поверхности — и некоторого объёма воды Большинство крупных озёр земного шара имеет тектоническое происхождение. Они располагаются в крупных прогибах земной коры на равнинах (например, Ладожское и Онежское озёра) или заполняют глубокие тектонические трещины — рифты (озеро Байкал, Танганьика, Ньяса и др. )
• Самое крупное озеро мира Каспийское (площадь без островов 368 тыс. км 2. Второе по величине озеро Верхнее в Северной Америке (82, 4 тыс. км 2), что в 4, 5 раза меньше, чем Каспийское. По объему воды 1 место – Каспий. Самый древний по возрасту и первый по глубине (1620 м) Байкал, самое глубокое из горных озер – Иссык Куль (702 м), самое глубокое из высокогорных озер Сарезское (глубина более 500 м). Самое крупное из озер, расположенных за Полярным кругом Таймыр. • Самое соленое озеро Мертвое, оно же расположено ниже уровня, моря на 395 м. • Самое большое (2700 км 2) и самое глубокое (почти 500 м) из запрудных лавовых озер Киву (его возраст около 16 тыс. лет). • Самое крупное озеро Антарктиды Эдисто Капоне (лагунное). Одно из крупнейших лагунных озер Маракайбо, оно соединяется с Карибским морем узкой протокой, по которой в озеро могут заходить соленые воды.
Величайшее озеро на Земле — Каспийское море расположено во внутренних районах Евразии, оно содержит 78 тыс. км 3 воды — более 40% всего объёма озёрных вод мира, а по площади превосходит Чёрное море. Морем Каспийское озеро называют из за того, что оно обладает многими морскими характеристиками — огромной площадью, большим объёмом воды, сильными штормами и особым гидрохимическим режимом.
Глубочайшее озеро планеты Байкал (1620 м) находится на юге Восточной Сибири. Оно расположено на высоте 456 м над уровнем моря, его длина 636 км, а наибольшая ширина в центральной части — 81 км. Есть несколько версий происхождения названия озера, например, от тюркоязычного Бай Куль — «богатое озеро» или от монгольского Байгал Далай — «большое озеро» . На Байкале 27 островов, самый крупный из которых Ольхон. В озеро впадает около 300 рек и ручьев, а вытекает только река Ангара. Байкал — очень древнее озеро, ему примерно 20 25 млн лет
Африканское озеро Танганьика — самое длинное на планете. Максимальная глубина Танганьики 1470 м, это второе по глубине озеро мира после Байкал. Танганьика очень древнее озеро, в нём обитают около 170 эндемичных видов рыб. Живые организмы заселяют озеро до глубины около 200 метров, а ниже в воде содержится большое количество сероводорода. Скалистые берега Танганьики изрезаны многочисленными бухтами и заливами
В восточной части Северной Америки находятся Великие озёра: Верхнее, Гурон, Мичиган, Эри и Онтарио. Они расположены ступенями. Озёра соединены между собой короткими бурными и многоводными реками. На реке Ниагара, соединяющей озеро Эри с озером Онтарио, образовался Ниагарский водопад (высотой около 50 м). Великие озёра — величайшее скопление пресной воды на Земле (22, 7 тыс. км³). Они сформировались во время таяния огромного ледникового покрова и за свою историю неоднократно меняли очертания
• Огромное количество озер на Земле пресноводные и большинство лежит в Северном полушарии в более высоких широтах. В экологии окружающая озерная среда упоминается, как озерные отложения. Большие озера иногда упоминаются как «внутренние моря» , а маленькие моря иногда упоминаются как озера. Маленькие озера имеют тенденцию помещать слово "озеро" после названия, как в Зеленом Озере, в то время как большие озера часто инвертируют порядок слов, как в Озере Онтарио, по крайней мере в Северной Америке. • Большинство озер имеет естественный отток в форме реки или потока, но некоторые не имеют, и теряют воду исключительно испарением и/или подземной утечкой. Их называют внутренними озерами. • Термин «озеро» также используется, чтобы описать такую особенность, как озеро Эйр, которое является сухим бассейном большую часть времени, но может наполниться при сезонных условиях больших ливней.
• 10. 1. Классификации озер. • Озера развиваются по разному в зависимости от климата (влажный, сухой), гидрологического режима (бессточные, проточные, с перемежающимся стоком), происхождения озер (тектонические, ледниковые, вулканические, пойменные и дельтовые, карстовые, термокарстовые и суффозионные, плотинные озера), площади и объема озерного бассейна, рельефа и геологического строения окружающей местности и т. п. В зависимости от климата озера подразделяются на несколько групп. • Развитие озер и озерное осадкообразование в области жаркого и сухого (аридного) климата происходит совершенно отлично от осадкообразования в условиях влажного (гумидного) климата. • Озера влажного климата характеризуются преобладанием терригенных осадков и осадков органического и химического происхождения. Озера имеют склонность к зарастанию, к переходу в торфяные болота. Крупные озера гумидного климата пресные, слабоминерализованные. В них накапливается терригенный материал, образованный при разрушении берегов и приносимый реками, сначала более грубый, галечно песчаный, затем — алевритовый и глинистый.
• За счет приноса грунтовыми водами карбоната кальция формируются известковые осадки (мел и мергель). Таким образом, воды озера постепенно минерализуются, заселяются планктоном и бентосом; увеличивается роль органического вещества. В результате разложения планктонных животных и растительных организмов без доступа кислорода на дне озера образуются гнилостные илы — сапропели, в дальнейшем превращающиеся в сапропелит (разновидность угля). Обмелевшее заиленное озеро постепенно зарастает, начиная с прибрежных участков, тростником, камышом и т. д. Все эти растения в дальнейшем образуют соответственно наслаивающийся камышовый, тростниковый, осоковый торф, и озеро постепенно превращается в болото. Для небольших озерных водоемов обычно выпадает первая стадия — заполнение чисто обломочным материалом.
• В озерах аридных и семиаридных г (засушливых) областей процесс осадконакопления имеет другой характер. • Эволюция гидрохимического процесса в этих озерах заключается в осолонении. В связи с активным испарением, характерным для этих областей, в озерах образуются пересыщенные растворы, и начинается осаждение солей. Осолонение зависит от состава солей, приносимых в озеро реками; главную роль играют карбонаты, затем сульфаты и далее хлориды. Сначала садятся карбонаты (известняки и доломиты), затем образуются прослои и линзы гипса или ангидрита; в более позднюю стадию откладывается мирабилит. Это сульфатные озера. Если в бассейне рек, впадающих в озеро, имеются залежи каменной соли (например, в пермских отложениях Прикаспия — соляные купола), они приносят соли в озеро, где происходит осаждение ( «садка» ) солей хлористого натрия. Примером хлоридных озер являются Баскунчак, Эльтон, Индер и др. При изменении климатических условий возможен переход одного типа соленого озера в другой (от карбонатного к сульфатному, затем к хлоридному при увеличении сухости климата, и обратная картина — при увеличении влажности климата). Содовые озера образуются за счет осолодения солончаков.
• Для осадков озер жарких сухих областей характерно очень небольшое осаждение органических веществ, отсутствие чистых сапропелевых илов (из за бедности планктона), светлые тона окраски. В итоге заполнения озер осадками и высыхания или спуска проточных пресноводных озер реками возникает плоская аккумулятивная равнина, по периферии которой могут сохраниться следы абразии (уступы), или береговые валы; часто последние скрыты под слоем торфяника. В краевых частях озерных равнин можно наблюдать озерные аккумулятивные и абразионные террасы. • По происхождению выделяют более 70 типов озер. • 1 группа – котловинные озера. В этой группе выделяют следующие типы озер: • 1. Тектонические (приурочены к тектонической структуре синклиналь, мульда, рифт , грабен. Эти озера отличаются значительным размерами и глубиной. • 2. Вулканические (занимают кратеры потухших вулканов, маары кратеры взрывов, или располагаются среди лавовых полей ).
• 3. Ледниковые (могут быть равнинными и горными и образуются в результате разрушительной и аккумулятивной деятельности ледника). Здесь выделяются: • а) эрозионные ледниковые котловины (материковые льды сползали с центров оледенения и эродировали тектонические трещины. Т. е. это озера смешанного происхождения), • б) аккумулятивные (приурочены к моренам рыхлые горные породы, снесенные из центральных областей ледника. Эти озера широкие, овальной формы и мелкие Ильмень, Белое, Псковско Чудское, или лопастной формы Селигер), • в) камовые (приурочены к аккумулятивной зоне ледника, к камам, размерами невелики), • г) моренно запрудные (возникли при запруживании моренной доледниковой долины стока озера Финляндии), • д) горные ледниковые озера представлены каровыми и моренно запрудными (кары небольшие округлые котловины, выработанные ледниками. Вода в них, как правило, чистая и холодная); • е) окраинно ледниковые. • 4. Карстовые (недолговечные, возникают в областях, сложенных растворимыми породами).
• 5. Дефляционные (образуются в результате дефляции разрушение под действием ветра). • 6. Суффозионные (обязаны просадкам грунта в связи с выносом грунтовыми водами растворимыми легко подвижных горных пород. • 7. Термокарстовые (образуются при таянии ископаемого льда и мерзлых пород и просадок грунта). Они имеют небольшую глубину и невелики по площади). • 8. Органогенные (возникают на сфагновых болотах тайги, тундры, а также на коралловых островах и обязаны неравномерному нарастанию мхов или кораллов). • 2 группа озер - запрудные озера. Они подразделяются на: • 1. Долинные (приурочены к долинам рек. На Памире в результате землетрясения на реке Мургаб образовалась запруда длиной 5 км, высотой 700 м. Образовалось Сарезское озеро). • 2. Речные (образуются в пойме и дельте рек. Заливается понижение в паводок. Старицы специфические озера, образующиеся в результате меандрирования рек). • 3. Лагунные (образуются в результате отделения от морского пространства лагуны оз. Маракайбо). • 4. Лиманные (греч. limen — гавань, бухта). Затопленное морем устье равнинной реки или балки, превратившееся в мелководный залив с извилистыми невысокими берегами. Образуется лиман при опускании береговой полосы.
3 группа озер - смешанного или полигенетического происхождения. К ним относятся Ладожское, Онежское озера, которые своим образованием обязаны тектоническим процессам и действию ледника. Ильмени Астраханской области образовались при отступлении хвалынского моря 10 тыс. лет назад. Уровень моря был -50 м. Позже наблюдалась новокаспийская ингрессия до отметки -22 м. В этот момент море заходило между барханами, увлажняло их (образовывались бэровские бугры), а межбугровые понижения затапливались и формировались ильмени, до настоящего времени сохранились лишь те ильмени, у которых ее связь с рекой. Распространены они в основном к западу от дельты р. Волги. Различные типы озер различаются по происхождению озерной котловины, водному режиму, минерализации и химическому составу озерных вод, температурному режиму, органическому миру и другим признакам.
Ледниковые озёрные котловины Тектонические озёрные котловины Вулканическая озёрная котловина
Карстовая озёрная котловина Старицы Запрудная озёрная котловина Лагуны
Ледниковые озёра заполняют котловины, которые сформировались в результате деятельности ледника. Двигаясь, ледник выпахивал более мягкий грунт, создавая понижения в рельефе: в одних местах — длинные и узкие, а в других — овальные. Со временем они заполнились водой, и появились ледниковые озёра
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ГЕОГРАФИЮ ОЗЁР 1 2 3 • Геологическое строение Разломы, трещины, котловины, прогибы • Климатические условия Преобладание осадков над испарением • Близость грунтовых вод
10. 2. Основные сведения об озере. Котловины озер, независимо от того, как они образовались, в дальнейшем развиваются под воздействием речной эрозии и аккумуляции, абразионной деятельности волн, снежного и ледяного покровов, течений, растительного животного мира водоемов. Озер много в областях с избыточным увлажнением, но их много и некоторых резко аридных областях (Средняя Азия). И в пределах одной физико географической зоны их может быть достаточно много в одной местности и отсутствовать в другой. В формировании озерности территории наибольшее значение имеют атмосферное увлажнение и рельеф. Чем больше увлажнение, тем больше должно быть озер (Северо Западная Европа, Север Сибири, Канада). Однако, положительный водный баланс, большой сток способствуют эрозионному расчленению рельефа, спуску озер, заполнению их котловин наносами и уменьшению озерности. Поэтому в одной и той же климатической области озерность зависит от возраста рельефа: более молодая Валдайская возвышенность богата озерами, а более древний рельеф Среднерусской их нет совсем. Возвышенности обильнее увлажняются, с них начинаются реки, и пока возвышенности молоды, озер на них много, а затем именно благодаря обилию влаги, расчленяющей рельеф, озера оказываются спущенными.
10. 3. Водный баланс и уровень озер. Приход воды в озеро осуществляется путем поверхностного и подземного притока и выпадения атмосферных осадков на поверхность озера. Расход поступающей в озеро воды происходит вследствие испарения с поверхности озера, поверхностного и подземного стока из него. Роль отдельных элементов водного баланса неодинакова. Основная роль в водном балансе принадлежит поверхностному притоку и стоку, осадкам на зеркало озера, испарению с его поверхности.
По характеру водообмена озёра подразделяют Озёра сточные Из сточных озёр вытекает хотя бы одна река. К сточным озёрам относятся Байкал, Ладожское и Онежское озёро бессточные Из бессточных не вытекает ни одной реки. К бессточным — озеро Балхаш, Чад, Иссык Куль, Мёртвое море
По условиям формирования водного баланса озера можно разделить на две основные группы: сточные и бессточные. Озеро будет бессточным, если поступающая в него вода полностью расходуется на испарение. Т. к. испаряется только чистая вода, то бессточные озера засолоняются. Процесс засолонения протекает тем быстрее, чем больше концентрация солей вод, которые приносятся в это озеро. Если величина притока превышает потери на испарение, то с течением времени котловина переполняется, а излишек воды стекает, образуя реку. Это сточные озера. Бывают постоянно сточные озера (сток в течение круглого года) и озера, дающие сток в период наибольшего притока воды – временно сточные. Бывают проточные озера – Чудское озеро (является как бы расширением р. Великой)
Сточные и бессточные озера имеют определенные области распространения. В пределах Северо-Западной части Европейской территории России, где количество осадков сравнительно велико, а испарение мало, распространены сточные озера. На юго-востоке при большей сухости климата – бессточные. Разность между приходом воды в озеро и расходом воды из озера должна складываться на запасах воды в озере. Морфологические и морфометрические особенности озера, соотношение между приходной и расходной частью водного баланса озера определяют уровенный режим. Колебания уровня могут быть сведены к следующим основным видам: кратковременные, сезонные, годовые и вековые. Кратковременные колебания уровня воды в озере являются следствием волнения, ветровых нагонов и сгонов. Сезонные колебания обусловлены различными соотношениями между приходной и расходной частями водного баланса в разные месяцы года. Годовые колебания определяются изменением приходной и расходной частей водного баланса от года к году.
10. 4. Химический режим озер. Термический и ледовый режим озер. Все реки, впадающие в озера, несут растворенные в воде соли. Если озера проточные, то соли выносятся из озера, а воде остается пресной, если же озеро бессточное, то, накапливаясь, соли приводят к минерализации вод озера. По количеству растворенных в воде веществ озера делятся на пресные, солоноватые и соленые. Пресными называются озера с соленостью менее 1%, а солеными с концентрацией солей 24, 695% и выше. При такой солености температура замерзания воды равна температуре наибольшей плотности 1, 33°С. Солоноватые озера имеют соленость от 1% до 24, 7%. Химический режим озер определяется прежде всего атмосферным увлажнением и зависящим от него водным балансом озера. В природных зонах с избыточный увлажнением (тундровой и лесной) озера проточные, пресные. В зонах с недостаточным и скудным увлажнением (степной, пустынной) озера бессточные, в расходе преобладает испарение, и как следствие, повышенной солености. Но необходимо учитывать местные особенности озер. Минерализация может объясняться близостью соленосных пластов земной коры (Баскунчак). Состав солей и интенсивность накопления их зависит от солености грунтов. Различают карбонатные, сульфатные, хлоридные, борные, содовые озера.
пресные солоноватые солёные минеральные • Солёность воды в пресных озёрах не превышает 1‰ — такая вода, например, в Байкале, Ладожском и Онежском озёрах • Вода солоноватых озёр имеет солёность от 1 до 25 ‰. Например, солёность воды в Иссык Куле — 5 8‰ , а в Каспийском море — 10 12‰ • Солёными называются озёра, вода в которых имеет солёность от 25 до 47‰ • Выше 47 ‰ солей содержат минеральные озера. Так, солёность Мёртвого моря, озёр Эльтон и Баскунчак составляет 200 300 ‰
Тепловой режим озер. Основным источником тепла для воды озер служит солнечная радиация. Расходуется оно на испарение, таяние льда. Вертикальная циркуляция и перемешивание воды, всегда вызываемые изменением плотности воды, зависят от температуры и солености озера. В соленых озерах сезонное колебание температур не вызывает тепловой конвекции. Поэтому лишь пресные и солоноватые озера делятся на теплые, умеренные и холодные. Распределение тепла в водной массе в вертикальном направлении обусловлено тем, что наибольшей плотности вода достигает при 4°С. В теплых климатических зонах весь год вода теплее вверху, чем внизу. Такие озера называются теплыми (Танганьика). Циркуляция воды происходит лишь в верхних горизонтах, а нижние слои лишены кислорода. В озерах умеренного пояса температура верхних слоев изменяется по сезонам. Поэтому и вертикальное распределение тепла и связанная с ним циркуляция воды носит сезонный характер. Летом температура верхних слоев, прогреваемых солнцем 14 18°, с глубиной она уменьшается, достигая у дна 3, 5 4°. Расслоение воды, при которой ее температура с глубиной понижается, называется прямой стратификацией.
Ниже ветрового перемешивания находится слой температурного скачка, в котором температура резко понижается: теплая верхняя вода сменяется холодной глубинной. Слой скачка может находиться на различной глубине от 2 м в мелких, до 25 м в крупных озерах. Осенью, при охлаждении верхних слоев воды и частичной циркуляции вследствие разности плотности воды в зависимости от температуры, вся масса вода охлаждается пока не достигнет отметки 4°. Состояние воды, при котором температура всей ее толщи одинакова (4°), называется гомотермией. Зимой подо льдом темпера тура около 0°, у дна 4°. Расслоение воды, при котором вверху вода холоднее, чем внизу, называется обратной стратификацией. Весной после таяния льда, вода нагревается сначала до 4°, а затем и выше. Начинается частичная цирку ляция, заканчивающаяся кратковременной весенней гомотермией, которая затем сменяется летней прямой стратификацией.
Умеренные и холодные озера Евразии и Северной Америки, а также высокогорий зимой замерзают. Южная граница пояса озер с ледоставом проходит по Скандинавским горам, нижнему Дунаю, степному Крыму, Кубани, Северу Аральского озера и Балхаша, захватывает Западный Китай, Тибет, Северо-Восточный Китай. В Америке эта линия проходит по Великим Американским озерам.