Озера
Переписать информацию со слайдов: 1, 5, 6, 7 -10, 13, 15 -25, 27 -36, 40
План: Понятие «озеро» . 2. Классификации озер. 3. Озерные котловины, их происхождение и морфометрические характеристики. 4. Географическое распространение озер. 5. Водный баланс и уровенный режим озер. 6. Химический состав озерных вод. 7. Газовый режим. Прозрачность и цвет озерной воды. 8. Термический режим озер. n Нагревание и охлаждение воды в озере. n Распределение температуры по глубине и ее сезонная динамика. n Термическая классификация озер. 9. Движение воды в озерах. Волны, течения, сейши. 10. Озеро как природный аквальный комплекс. 11. Озера эвтрофные, олиготрофные, дистрофные. Антропогенная эвтрофикация озер. 12. Рациональное использование озер. 13. Понятие «водохранилище» : n Гидрологический режим и значение. n Воздействие водохранилищ на окружающую природу. 1.
Озеро - это естественный или искусственно созданный водоём, заполненный в пределах озёрной чаши (озёрного ложа) водой и не имеющий непосредственного соединения с морем (океаном) Так как озеро не имеет непосредственного соединения с океаном, это - водоем замедленного водообмена. Озёра являются предметом изучения науки лимнологии
Общая площадь озер на земном шаре - около 2, 7 млн км 3, что составляет 1, 8 % поверхности суши Самое большое по площади водной поверхности озеро на Земле - Каспийское (376 тыс. км 2 при уровне воды 28 м) Самое глубокое - Байкал (1620 м)
Основные характеристики озера n площадь озера - площадь зеркала воды; n длина береговой линии - длина уреза воды; n длина озера - кратчайшее расстояние между двумя наиболее удаленными друг от друга точками береговой линии, средняя n ширина - отношение площади к длине; n объем озера - объем котловины, заполненной водой; n средняя глубина - отношение объема водной массы к площади; n максимальная глубина - находится непосредственными измерениями.
Классификации озер
По положению озерной котловины озера подразделяют на: наземные и подземные (иногда заполнены ювенильной водой) К числу подземных озер может быть отнесено и подледное озеро в Антарктиде.
По генезису (происхождению) озерные котловины: n эндогенные n экзогенные
Тектонические озера (1 ) образуются в местах разломов и сдвигов земной коры (оз. Байкал, Балхаш, Танганьика) грабен
Тектонические озера (2): 1. 2. 3. 4. 5. 6. Имеют крупные озерные котловины. 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 - значительными глубинами, крутыми скалистыми склонами. Днища 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 - Большое Медвежье озеро, Большое Невольничье, Великие Северо-Американскис озера, вдоль Балтийского щита - Онежское, Ладожское и др.
Название озера Каспийское море Верхнее Виктория Гурон Мичиган Аральское море Танганьика Байкал Ньяса (Малави) Большое Медвежье Большое Невольничье Эри Чал Виннипег Балхаш Онтарио Ладожское Маракайбо Бангвеулу Дунтин Онежское Тонлесап Туркана Никарагуа Титикака Атабаска Оленье Иссык-Куль Большое Соленое Торренс Максимальная площадь поверхности, тыс. км 2 376 82 68 60 58 34 34 32 31 30 29 26 26 24 22 20 18 16 15 12 10 10 8, 5 8, 4 8, 3 7, 9 6, 3 6, 2 6 5, 7 Высота над уровнем моря, м -28 183 1134 177 3, 5 773 456 472 157 156 174 281 217 342 75 5 0 067 11 33 12 375 32 3812 213 350 1608 1282 34 Максимальная глубина, м 1025 393 80 208 281 52 1470 1620 704 137 150 64 11 28 26 230 250 5 8 127 14 73 70 304 60 60 668 15 8 Материк Евразия Северная Америка Африка Северная Америка Евразия Африка Северная Америка Африка Северная Америка Евразия Южная Америка Африка Евразия Африка Северная Америка Южная Америка Северная Америка Евразия Северная Америка Австралия
Ледниковые озера (1) образуются тающими ледниками районов четвертичного покровного и горного оледенения Мультинские озера (моренно-подпрудные)
Ледниковые озера (2) n n n n Наиболее распространены 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 северозапада на юго-восток вдоль тектонических трещин. 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).
Речные озера (или старицы) образующиеся в результате меандрирования рек и последующего спрямления русел Старица, как правило, имеет серповидную или петлеобразную форму Меандры реки Новитна и озера-старицы в долине реки, Аляска
Приморские (лагуны или лиманы) Лиман - мелководный залив при впадении реки в море. Лиман образуется при затоплении морем равнинных рек и может быть открытым (губа) или отделённым от моря узкой полосой суши - пересыпью лагуна Маракайбо, Венецианская и др. Озеро Маракайбо
Провальные (карстовые, термокарстовые) Их особенность - периодическое исчезновение и появление, зависящие от своеобразной динамики подземных вод
Карстовые озера образуются в местах выщелачивания горных пород подземными и отчасти поверхностными водами. Они глубокие, но небольшие, часто округлые по форме (встречаются в Крыму, на Кавказе, в Динарских и других горных районах) озеро Эрцо, Южная Осетия
Термокарстовые озера возникают при протаивании многолетнемерзлого грунта или вытаивании льда Колымская низменность - один из самых озерных краев России. Много реликтовых термокарстовых озерных котловин находится на северо-западе Восточно. Европейской равнины в бывшей приледниковой зоне. Озера тундры
Суффозионные озера образуются в котловинах просадочного происхождения на месте интенсивного выноса подземными водами мелкоземистых и минеральных частиц юг Западной Сибири Процесс суффозии
Завально-запрудные озера образуются при обрушении части горы озеро Рица, Абхазия
Вулканические озера занимают кратеры и кальдеры потухших вулканов Возле них наблюдаются слабые проявления вулканической деятельности в виде горячих источников. Кронопкое озеро на Камчатке, озера Явы, Новой Зеландии Кроноцкое озеро
Эоловые озера возникают в котловинных выдувания озеро Теке в Казахстане
К особому типу относятся органогенные озера среди болот и коралловых построек
Искусственные (водохранилища, пруды) Создание таких озёр может быть самоцелью, например, для создания водохранилищ различного назначения. В ряде случаев такие озёра возникают как побочное следствие таких работ, например в выработанных карьерах.
Распределение основных генетических групп озер по материкам и частям света Генетические группы озер Западная Европа Материки и части света Зарубежная Северная Южная Азия Америка Ледниковые Ледниковотектонические + + + Тектонические Вулканические Карстовые Остаточные Лагунные Пойменные + + + + + Австралия + + + Африка + + + + +
По генезису водных масс выделяют два типа озер. Озера имеют воду атмосферного происхождения: осадки, речные и подземные воды. Такие озера пресные, хотя в сухом климате могут стать солеными. Озера были частью Мирового океана 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. ).
От водного баланса, т. е. по условиям притока и стока Сточные озера, сбрасывающие часть своих вод в виде речного стока В озеро может впадать много рек, но вытекает только одна (Ангара из озера Байкал, Нева из Ладожского озера и др. ). (Каспийское, Аральское, Большое Соленое). Бессточные озера, не имеющие стока в Мировой океан 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 степени минерализации озера подразделяются на: n пресные (менее 1 ‰), например, Байкал (0, 1‰), n солоноватые (1 -24, 7 ‰), например, Каспийское море - 12 -13 ‰, n соленые (24, 7 -47 ‰), n минеральные (более 47 ‰), например, Большое Соленое - 137 -300 ‰, Мертвое море - 260 -270 ‰, в отдельные годы - до 310 ‰
Минерализация озер (2) n В распределении озер с различной степенью минерализации на земной поверхности прослеживается географическая зональность, обусловленная коэффициентом увлажнения. n Пониженной соленостью отличаются те озера, в которые впадают реки. n Степень минерализации может быть различной и в пределах одного озера. 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. n При перенасыщении озер из рассола соли начинают выпадать в осадок, происходит их кристаллизация. Такие минеральные озера называют самосадочными (например, Эльтон, Баскунчак). n Минеральные озера, в которых откладываются пластинчатые тонкодисперсные иглы, известны как грязевые.
По составу солей в воде озера подразделяются на три типа: 1. карбонатные (содовые) 2. сульфатные (горько-солёные) 3. хлоридные (солёные)
Важную роль в жизни озер играет термический режим Стратификация пресных водоёмов, распределение плотности воды по вертикали. В пресных водоёмах, где температура наибольшей плотности воды равна 4 °С, стратификация зависит только от температуры.
В этом случае возможны два типа стратификации: Прямая стратификация - температура всей воды в озере не ниже 4 °С; тогда наиболее тёплые массы воды будут расположены у поверхности, ниже - всё более холодные; Обратная стратификация - температура воды ниже 4 °С: тогда вода у поверхности холоднее, чем в нижних слоях. Дифференцируется на горизонты: верхний, имеющий меньшую плотность и большую температуру – эпилимнион, нижний, имеющий большую плотность при меньшей температуре – гиполимнион. , между этими двумя слоями существует слой, в котором с глубиной имеет место понижение температуры. Это – металимнион или термоклин.
ГОМОТЕРМИЯ – состояние водоема, при котором температура одинакова во всем его объеме воды. Наблюдается лишь в небольших по площади и глубине озерах и прудах в периоды конвективного и (или) интенсивного динамического перемешивания. Гомотермия свидетельствует, как правило, об однородности всех других физических, химических и биологических свойств водной массы водоема.
Зональность термического режима озер: n Пресные озера жаркого теплового пояса характеризуются самой теплой водой у поверхности, с глубиной она постепенно уменьшается - это прямая термическая стратификация. n 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 – это обратная термическая стратификация. n 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: n весеннее нагревание (от 0 до 4 °С) осуществляется за счет конвективного перемешивания; n летнее нагревание (от 4 °С до максимальной температуры) - путем молекулярной теплопроводности; n осеннее охлаждение (от максимальной температуры до 4 °С) - путем конвективного перемешивания; n зимнее охлаждение (от 4 до О °С) - вновь путем молекулярной теплопроводности.
Фазы замерзающих озер: n В зимнем периоде замерзающих озер выделяются те же три фазы, что и у рек: замерзание, ледостав, вскрытие. n Процесс образования и таяния льда схож с реками. n Озера, как правило, на 2 -3 недели дольше покрыты льдом, чем реки региона. n Термический режим замерзающих соленых озер напоминает режим морей и океанов.
Динамические явления в озерах n Основные виды движения - течения, волнения и сейши. n Стоковые течения возникают при впадении реки в озеро и оттока воды из озера в реку. n Высота волн на озере меньше, но крутизна больше по сравнению с морями и океанами. n 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: n 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. n Эвтрофные озера обладают большим содержанием питательных веществ, особенно соединений азота и фосфора, неглубокие (до 10 -15 м), хорошо прогреваемые, с буровато -зеленой водой. Содержание кислорода снижается с глубиной, из-за чего зимой бывают заморы рыбы и других животных. Дно торфянистое 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. n 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.
Эволюция озер происходит разными путями во влажном и сухом климате: в первом случае они постепенно превращаются в болота, во втором - в солончаки. n n n 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. n n 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.