До чого призводить діяльність людини в екосистемі. Коротка характеристика напрямків діяльності людини, які змінюють рівновагу в природних екосистемах
Показує чітко виражене єдність структури і функціонування. Охарактеризувати водойму можна просто, як: струмочок, річка, річка, калюжа, ставок, озеро, море. А складніше, - як екосистему.
Основні компоненти екосистеми
Я прийшов до висновку,- пише відомий американський вчений Е. Одум, -
що так само, як жабу вважають класичним об'єктом вивчення тваринного організму, ставок - приклад для початкового вивчення екосистеми ... Без перевантаження для початківця дослідника великою кількістю деталей в ставку можуть бути зібрані, для вивчення чотири основні компоненти екосистеми.Що ж це за чотири компоненти, складові частини екологічної системи (І в масштабах ставка, і в масштабах всієї біосфери, яку можна сприймати як екосистему планети Земля)?
- Перш за все, це неживі речовини - основні складові частини середовища, неорганічні і органічні складові її.
- Потім виробники, в основному земні рослини, які з неживої середовища витягують під впливом сонячної енергії різні речовини і створюють, продукують масу живої матерії.
- Далі йдуть всі інші живі істоти, які живуть, або споживаючи масу зелених рослин, або пожираючи інших тварин.
- І нарешті, - гриби і бактерії, які існують за рахунок мертвих тканин тварин і рослин: вони переробляють і розкладають ці тканини на прості речовини, які знову використовуються рослинами.
Жаба - частий мешканець водойми. екосистема
Чотири компонента і один кругообіг, круговорот речовин в природі. Від простих речовин через рослини, тварин, гриби і бактерії - знову до простих речовин. Крутиться цей млин безперервно і в ставку, і в екосистемі планети в цілому. А двигуном є сонячна енергія. Таким чином, екосистемою може вважатися така система з неживих і живих компонентів, в якій ці всі чотири складових діють, живуть, розвиваються. Звідси можна зробити висновок, що екосистема не камінь, вона жива, складові її частини об'єднані, пов'язані в одне велике ціле. Якщо якісь складові частини погано працюють, інші частини цього цілого беруть на себе частку їх роботи. Тому - екосистема дуже стійка, збалансована, врівноважена, знаходиться в гомеостазі, Як кажуть екологи. гомеостатичний механізм дозволяє екосистемі не тільки регулювати рівноважний стан системи, але і відновлювати рівновагу, якщо воно порушене. До того часу, звичайно, поки антропогенний прес не стає таким потужним, що ніякої гомеостаз не рятує стійкість екосистеми.Ставок як екосистема
розглядаючи ставок як екосистему, Можна зробити три найважливіших екологічних виведення:- всі елементи цієї водойми тісно пов'язані, взаємодіють, порушення дії одного з елементів викликає порушення структури і життя всього ставка;
- система знаходиться в деякому рівновазі, гомеостазі і здатна відновлювати цю рівновагу, якщо втручання лише порушує цю рівновагу, а не руйнує самі зв'язку, не викликає екологічну катастрофу системи;
- подібно до живого організму система живе, вона з'являється, розвивається, прогресує, досягає розквіту, потім переживає занепад, регресію і загибель (приклад: тимчасові водойми, які утворюються при таненні снігів, під час повені і зазвичай пересихають, гинуть влітку).
Оцінка стану водойми
при оцінці стану водойми потрібно враховувати:- Антропогенний тиск на будь-який з компонентів системи. Припустимо, в замкнутому водоймі ведеться інтенсивний любительський вилов риби, що перевищує допустиму ступінь експлуатації. Для підтримки риб'ячого стада періодично треба вносити, вселяти риб'ячу молодь у водойму. Ще приклад: щільність посадки риб у водоймі при зарибленні виявилася настільки висока, що кормів їм не вистачає. Треба вносити корми ззовні, підгодовувати риб.
- Антропогенний тиск на всю систему в цілому настільки сильне, що рівновага не відновлюється. Приклад: миття в водоймах автомобілів, мотоциклів або інших транспортних засобів (Про шкоду залишеної на поверхні води плівки нафтопродуктів всім відомо). Або інтенсивне використання водойми власниками моторних човнів.
- «Вік» і ступінь розвитку водойми. Зокрема, треба подивитися стан води і риб в ній. Буває, що від обліку водойм до розгортання операції з порятунку малюків з них проходить кілька днів. Так ось, при обліку потрібно подивитися, чи витримають мальки ці кілька днів, може, вода вже така погана, риби задихаються, а весь водойму близький до загибелі, що операцію з порятунку молоді відкладати не можна.
Чистота водойми це важливий фактор для оцінки стану водної екосистеми. Водойма як екосистема - його біогеоценоз
Систему водойми можна назвати і биогеоценозом - об'єднанням живих і неживих її частин. Нас же з точки зору екології цікавить тільки жива частина цієї системи. Якщо відсунути в сторону неживої компонент системи, то три наступні утворюють біоценоз. В біоценозі водойми теж гомеостаз, рівновагу, ув'язка всіх його складових, є розвиток. Можна уявити біоценоз у вигляді шахових фігур - окремі види тварин і рослин: всі ходять по-різному і порізно, але все взаємопов'язані і в цілому утворюють гру, життя на шахівниці. З усіх зв'язків біоценозу важливіше вловити харчовий ланцюг. Ланцюг ця завжди починається зі споживання сонячної енергії, отже, її початок - рослини. Спробуємо скласти харчовий ланцюг. мікроскопічні планктонні водорості споживають рачки дафнії, їх - дрібні личинки комах, які стають їжею молоди риб, а цю молодь в свою чергу поїдають рибки побільше, тих же з апетитом пожирають окуні, щуки, ну, а цих риб ловимо з водойми вже ми. Хороша харчова ланцюг вийшла. До речі, всі, що ми споживаємо, крім кухонної солі і води, - це сонячна енергія, «пропущена» через харчовий ланцюг. Чим коротше ланцюг, тим повніше, без втрат, доходить до нас ця енергія. Тому людина або тварини-хижаки на суші рідко харчуються м'ясоїдними птахами і звірами - це нераціональне подовження ланцюга. Тільки в воді ми з задоволенням виловлюємо і потім поїдаємо хижаків, наприклад, окуня, судака. Але буває, що харчова ланцюг виходить у водоймі і не настільки благополучною. Наприклад: водорості - дафнії - личинки - мальки - йоржі. А щуки? Щукам залишаються йоржі, але через гострих шпильок на плавниках не дуже полюбляють їх зубасті хижачки. До малька само не підібратися, вони на мілководді, там щукам не надто звично, а ось йоржі там так і снують. Сам по собі - відмінна риба в юшці, але в водоймі з більш цінною рибою він виступає її конкурентом і перетворюється в сміттєву шкідливу рибу. Ясно, що це треба врахувати при оцінці водойми, а потім разом з фахівцями допомогти цінних рибам: організувати свого роду «прополку» водойми від бур'янів.Відносини між сусідніми видами у водоймі
В біоценозі можуть існувати не напружені і напружені відносини між сусідніми видами у водоймі. наприклад, напружені харчові відносини - це коли види конкурують з-за подібних кормів. Зариблення водойм видом риби, яка харчується тими ж кормами, що і риби-старожили в цій водоймі, не дасть ефекту. Інша справа, якщо при зарибленні вдасться уникнути харчової конкуренції видів риб через розбіжності їх харчових потреб. Тоді і риби-старожили живуть успішно, і знову всесвіти риби добре ростуть, дають хороший улов. В останнім часом рибоводи намагаються зариблення проводити не одним видом риб, а дещо не конкуруючими по кормах рибами, наприклад коропом і пелядь. Блискучий результат дає вселення у водойму товстолобика, білого амура та коропа. Короп збирає корм біля дна, товстолобик харчується планктоном, фітопланктоном (квітуча вода), а білий амур поїдає вищу водну рослинність.оцінка водойми
при оцінці водойми слід віднести його до природних або до водосховищ. До перших відносяться річки, озера. А ставок? Він, звичайно, штучна водойма, утворений загати, але не всякий ставок може вважатися водосховищем. Може бути, вирішальне значення мають його розміри? Ні, не розміри, не обсяг води важливий. Основною ознакою водосховища - і величезного і маленького ставка - є можливість регулювання витрати води з водосховища і його рівня.
Водосховище - штучна водойма. ставки рибоводів
Для рибництва найзручніше такі водосховища, з яких можна зовсім спустити воду. зазвичай це ставки рибоводів. Після спуску води можна знову заповнювати водойму і зарибнити тільки тими породами риб, які дають найбільший ефект при вирощуванні. Спускні водосховища - кращий засіб боротьби з рибної конкуренцією, найкраща «прополка» водойми від риб-бур'янів. продуктивність водойм можна підвищувати і іншими шляхами, наприклад внесенням у водойму кормів для риб або вселенням кормових організмів, які самі будуть швидко розмножуватися на радість рибам і рибовод. Продуктивності водойм сприяє і видалення з них ворогів промислових риб. Ворогами риб можуть бути хребетні - птахи, звірі, але можуть бути і безхребетні. Багато личинки комах поїдають мальків риб, а в цілому все безхребетні у водоймі знищують більше їжі, ніж всі взяті разом риби цього водоймища. А ще необхідно враховувати оцінку берегів, мілководь і заток, характеру і скупчення водної рослинності, температури води в різних місцях і прогріву на різних глибинах ... Тому водойму - це дуже складний об'єкт природи.біоценоз водойми
Іншими словами водойму - це живий організм, комплекс неживих і живих компонентів, що утворюють біоценоз, а у біоценозу є молодість, зрілість, старість. якщо біоценоз водойми сьогодні сприяє нересту, розвитку цінних риб, то наше завдання зберегти якомога довше цей вік водойми, постаратися відсунути його старіння. Якщо ж біоценоз водойми схиляється до старіння, треба ретельно встановити причини цього явища і, якщо це можливо, постаратися прибрати ряд цих причин і омолодити водойму.обстеження водойми
Щоб визначити, в якому стані знаходиться водойма, Треба його обстежити.- Перш за все вид водойми - річка, річка, озерце, озеро;
- розмір водойми;
- рух води - проточна, напівпроточних, стояча.
- Поряд зі швидкістю враховується плавність перебігу: При великому ухилі річкова вода може мчати ще швидше, але в північних річках це зазвичай плавне швидка течія, а на півдні в гірських районах швидкість річки часто вище, вода утворює буруни, вири серед каменів. У замкнутих озерах рухливість води залежить від характеру берегів: при відкритих берегах вітер вільно гуляє, утворюючи хвилі і перемішуючи водну масу, в лісових озерах дзеркало води рідко морщиться від вітру і вода слабо перемішується, нижні шари можуть бути значно холодніше, можуть бути бідні киснем. Значить, в характеристику водойми входить опис його берегів. Визначаються розміри (довжина, ширина) і глибина водойми.
- відомості про найбільшій глибині в характеристиці водойми повинні поєднуватися з відомостями про більш дрібних затоках, добре прогріваються мілинах. Визначають прозорість води, колір, смакові якості.
- Проби води на кислотність доставляються в лабораторію на аналіз. За цим пробам можна визначити джерела забруднення води і подати сигнали в санітарно-епідеміологічну станцію.
- Не завжди легко запобігти забрудненню водоймищ. Велику роль в дотриманні чистої води грають витоки річок і річок, що живлять водойми. Часом ці джерела бувають забруднені, берега затоптані, в воду потрапляє сміття. Необхідно очищати джерела, встановлювати біля них лавки, будувати містки, з яких можна набрати воду, не руйнуючи берега. Дно джерел треба зачистити від сміття, мулу, корчів. Всі виявлені джерела нумеруються, заносяться в характеристику основного водойми, якщо можливо, їх місце розташування наноситься на карту, топографічну схему. Існують загальні вимоги до складу в водоймах. При оцінці вмісту кисню в воді в польових умовах, якщо вода не сильно забруднена, можна виходити з середніх показників.
Водні рослини - важливий елемент будь-якого водоймища. Водорості та мохи - споконвічні водні рослини. водорості та мох фонтиналис цілком занурені в воду, мох сфагнум має водні екологічні раси, що ростуть під водою (зазвичай в лісових озерах), частіше ж сфагнум росте по болотистих низин, тимчасово заливаються. Ці зарості корисні для малюків, хоча довгі нитки зелених водоростей часом так розростаються, що мальки в них заплутуються і гинуть. Все ж у здоровому зрілому водоймі ці рослини не розростаються суцільною масою. Інша працювати з вищою водною рослинністю - квітковими рослинами. Ці рослини раніше, в ході еволюції, покинули воду, переселилися на сушу, а потім окремі представники сухопутних рослин знову пішли в воду. Але характерно для них усіх одне - майже всі вони не втратили остаточно зв'язок з колишньою батьківщиною - повітряним середовищем. ряска плаває на поверхні води, кубушки і латаття виносять на поверхню листя і квітки (не цвітуть, якщо листя не досягли поверхні), елодея і перистолистник піднімають над водою квітки, очерети та осока ростуть над водою, лише коріння, нижня частина стебла у них в воді. Якщо придивитися до цих рослин то ми побачимо, що у водоймі вони розташовуються зазвичай видовими спільнотами: ось мілину з лісом з елоді, Поруч бухта з роголистником, віддалік зарості рдестов, глибше плавають зелені тарілки латаття. роголистник - єдине з вищих рослин, що втратила зв'язок з повітрям: він навіть цвіте в воді. У нього немає коренів, він важкий, занурений у воду. Якщо зарості куширу щільно заповнюють мілини, верхівки стебел досягають поверхні води, треба проріджувати ці зарості: в них рибам тісно, \u200b\u200bа хижі комахи розвиваються там успішно, підстерігають малюків. Зарості куширу легко видаляються руками, граблями, їх виволікають на берег, подалі від води. Погано, коли бурхливо розростається елодея, її зарості теж заважають молоді риб, створюють для них зайве небезпечну зону. Прибрати Елоді так само легко, її коріння-якоря нещільно тримають рослина на грунті. У поверхні зустрічається схоже на кушир, з дрібними посіченими листям плаваюча рослина від світло-зеленого до яскраво-пурпурного влітку кольору. Пухнасті стебла плавають горизонтально, рясно гілкуються, квітки - над водою. Якщо придивитися до цих стеблах - серед листочків видно бульбашки. Це - хижу рослину пухирчатка. В бульбашки можуть проникнути дрібні тварини, але з бульбашок назад ходу немає. Рачок або мальок риби застряє, потім соки рослини розчиняють видобуток, а стінки бульбашки всмоктують живильний розчин. Зрозуміло, що цього хижакові не повинно бути місця в нерестових водоймах, на мілинах, де відбувається природний нерест риб. пухирчатка не тільки може зазіхнути на мальків риб - в їх найскладнішою та відповідальної стадії життя, коли вони слабкі і безпорадні відразу після вилуплення з ікри, - вона до того ж виступає харчовим конкурентом мальків, поглинаючи незліченні кількості поживних коловерток і рачків - первинний корм рибних малюків . Плаваюча на поверхні ряска всіх видів і приповерхневих вид - ряска тридольна (її листочки не стосуються повітря) не страшні, поки не починають бурхливо затягувати все заплави, а потім і весь водойму. Заростання всій поверхні ряскою - ознака старіння водойми. Такі рясочние «льоди» треба прибирати. З водойми ряску виловлюють мішком, надітим на квадратну раму, щільним сачком. Ряска - хороший вітамінний добавок до корму свиней і птахів, так що корисно її висушити, зібрати і використовувати на фермах. нарешті, рогозу, осока, очерет - жорстка прибережна рослинність. Якщо її трохи по берегах, вона не заважає, а якщо ці напівводні трави розростаються, вони заважають рибництва, можуть поглинути і весь неглибокий водойма, перетворити його в Водної називається екосистема, для якої природним місцем існування є вода. Саме вона визначає унікальність тієї чи іншої екосистеми, видове різноманіття і її стійкість.
Головні фактори, які впливають на водну екосистему:
- Температура води
- Її хімічний склад
- Кількість солей у воді
- прозорість води
- Концентрація в воді кисню
- Доступність поживних речовин.
Компоненти водної екосистеми поділяються на два види: абіотичні (вода, світло, тиск, температура, склад грунту дня, склад води) і біотеческіе. Біотика, в свою чергу, поділяється на такі підвиди:
Продуценти - організми, що виробляють органічні речовини з допомогою сонця, води та енергії. У водних екосистемах продуцентами є водорості, в мілководних водоймах - прибережні рослини.
Редуценти - організми, які споживають органіку. Це різноманітні види морських тварин, птахів, риб, земноводних.
Основні типи водних екосистем
В екології водні екосистеми прийнято розділяти на прісноводні і морські. В основі цього поділу лежить показник солоності води. Якщо в літрі води міститься більше 35% солей - це морські екосистеми.
До морських відносяться океани, моря, солоні озера. До прісноводним - річки, озера, болота, ставки.
Ще одна класифікація водних екосистем базується на таку ознаку, як умови створення. Тут виділяють природні і штучні. Природні створені за участю сил природи: моря, озера, річки, болота. Штучні водні екосистеми створює людина: штучні ставки, водосховища, дамби, канали, водні ферми.
Природні водні екосистеми
прісноводні екосистеми
прісноводні екосистеми - це річки, озера, болота, ставки. Всі вони займають лише 0,8% поверхні нашої планети. Хоча в прісних водоймах мешкає більше 40% відомих науці риб, прісноводні екосистеми все одно значно поступаються у видовому розмаїтті морським.
Головним критерієм відмінності прісноводних водойм є швидкість течії води. У зв'язку з цим виділяють стоячі і проточні. До стоячим відносяться болота, озера і ставки. До проточним - річки і струмки.
Для стоячих водних екосистем характерна яскраво виражене розподіл біотичних організмів в залежності від шару води:
У верхньому шарі (літоралі) головним компонентом є планктон і прибережні зарості рослин. Це царство комах, личинок, тут мешкають черепахи, амфібії, водоплавні птахи, ссавці. Верхній шар водойм є мисливськими угіддями для чапель, журавлів, фламінго, крокодилів, змій.
Середній шар водойми називається профундаль. Він отримує набагато менше сонячного світла, а харчуванням служать речовини, які осідають їх верхнього шару води. Тут живуть хижі риби.
Нижній шар води називається бенталь. величезну роль відіграє склад грунту, мулу. Це місце проживання придонних риб, личинок, молюсків, ракоподібних.
морські екосистеми
найбільшою морської екосистеми є Світовий океан. Він поділяється на більш дрібні: океани, моря, солоні озера. Всі вони займають понад 70% поверхні нашої планети і є найважливішою складовою частиною гідросфери Землі.
У морських екосистемах головним компонентом, який продукує кисень і поживні речовини, Є фітопланктон. Він формується в верхньому шарі води і під дією сонячної енергії виробляє поживні речовини, які потім осідають в більш глибокі шари водойми і служать харчуванням для інших організмів.
Великі морські екосистеми - це океани. У відкритому океані видове різноманіття невелика в порівнянні з прибережними зонами. Основна маса живих організмів зосереджена на глибинах до 100 метрів: це різні види риб, молюсків, корали, ссавці. В прибережних зонах морських екосистем видове різноманіття доповнюється численними видами морських тварин, амфібій, птахів.
У прибережних зонах морських екосистем виділяють дрібніші (по території): мангрові болота, шельфи, лимани, лагуни, солончаки, коралові рифи.
Місця на узбережжі, де морська вода змішується з прісною (гирла річок), називаються естуаріями. Видове різноманіття тут досягається максимуму.
Всі морські екосистеми досить стійкі, здатні чинити опір втручанню людини і швидко відновлюються після антропогенного впливу.
Штучні водні екосистеми
Всі штучні водні екосистеми створені людиною для задоволення власних потреб. Це різноманітні ставки, канали, заплави, водосховища. До більш дрібним відносять океанаріум, акваріуми.
Для штучних водних екосистем характерні такі риси:
- Мала кількість видів рослин і тварин
- Сильна залежність від діяльності людини
- Нестійкість екосистеми, так як її життєздатність залежить від впливу людини.
2. Особливості абіотичних елементів екосистем озер і водосховищ
Приблизно до 70-х років XX століття в Лімнологіческого дослідженнях не приділялося серйозної уваги принциповим відмінностям між водосховищами і озерами. Досить зазначити, що класик сучасної лімнології Д.Хатчінсон відносив водосховища до одного з типів озер [Хатчінсон, 1963]. Зростання кількості водосховищ в світі в середині століття, актуальність оцінки їх екологічного стану в зв'язку з завданням збереження високої якості води в джерелах господарського водопостачання стимулювали поглиблені Лімнологіческого дослідження цих водних об'єктів. В результаті цих досліджень були встановлені суттєві відмінності у функціонуванні екосистем водосховищ в порівнянні з екосистемами озер. Причиною цих відмінностей виступають, головним чином, абіотичні компоненти екосистем. І хоча процеси, що визначають кругообіг речовини і енергії в озерах і водосховищах, мають однакову природу, їх просторово-часова мінливість і інтенсивність можуть істотно варіювати в залежності від особливостей цих водних об'єктів.
Будь-який конкретний водойму має індивідуальними особливостями, Які можуть не охоплювати всього різноманіття процесів, що зустрічаються, а часто і домінуючих в даному типі водного об'єкта. При порівнянні озер і водосховищ важливо показати, що той чи інший процес, той чи інший фактор частіше спостерігається в даному водному об'єкті, в порівнянні з іншим. Інакше кажучи, середні значення характеристик, що впливають на функціонування екосистем цих типів внутрішніх водойм, мають суттєві відмінності.
Теоретично нескінченну різноманітність абіотичних елементів екосистем водойм суші обумовлено поєднанням трьох основних чинників: географо-гідрографічним становищем водойми, формою і розміром його чаші і антропогенним впливом. Взаємодія цих трьох головних чинників визначає гідрологічний режим водойми з його водної, радіаційно-термічної, седіментологіческой і гідрохімічний складовими. взаємозв'язок перерахованих факторів з окремими елементами гидролого-гідрохімічного режиму може бути представлена \u200b\u200bу вигляді схеми, показаної на рис.2.1.
Рис.2.1. Фактори, що визначають функціонування екосистем водойм.
Ця схема однаково застосовна як до озер, так і до водосховищ. Виняток становить виділена на схемі зв'язок антропогенного впливу і гідрологічного режиму водосховищ. Для озер, якщо не брати до уваги порівняно незначного впливу відбору води і скидання стічних вод на гідрологічний режим озера, це вплив практично відсутній. Для водосховищ, як об'єктів, що створюються з метою регулювання стоку, управління водним режимом має принципове значення в формуванні гідрологічного режиму та функціонування екосистеми.
Кожен з цих чинників по різному проявляється в озерах і водосховищах. Їх складна комбінація призводить до формування істотних особливостей абіотичних елементів екосистем і, тим самим, особливостей їх функціонування в цих двох класах порівнюваних водних об'єктах - озерах і водосховищах.
З огляду на, що найважливішою характеристикою будь-якої екосистеми виступає її первинна продуктивність, комплекс представлених на схемі факторів доцільно розділити на групи зовнішніх впливів, Прямо або побічно визначають процеси первинного продукування органічної речовини у водоймі. До таких груп ми відносимо
енергетичні фактори (поглинена екосистемою сонячна радіація, температура води),
гидролого-морфологічні (гідрологічний режим і морфометричні характеристики водойми),
гідрохімічні (биогенное харчування фітопланктону).
Фактори першої з цих груп характеризуються яскраво вираженою географічною зональністю і внутрішньорічної мінливістю. Вплив гідрологічного режиму і розмірів водойми на продуктивність опосередковано великим числом динамічних і термічних процесів, тому його роль можливо виділити в чистому вигляді лише шляхом математичного моделювання функціонування екосистем. Гідрохімічні і, особливо, морфологічні чинники - Азональні і повинні розглядатися незалежно від географічного розташування водойми. Проведені за даними спостережень на водоймах світу оцінки продуктивності континентальних водойм показують провідну роль енергетичних факторів, які визначають більш 70% мінливості величин продуктивності озер і водосховищ світу. Тому цілком правомірно говорити про зональність продуктивності водойм. Це, в свою чергу, визначає необхідність різних підходів до оцінок трофічного стану і процесу евтрофікації водойм, розташованих в різних географічних зонах.
При порівнянні озер і водосховищ надзвичайно важливе значення має генетична різноманітність цих об'єктів. Широке різноманітність озер земної кулі обумовлено походженням озерних улоговин, з яким тісно пов'язані їх розміри і форма, а, отже, і певні риси режиму. За відомою класифікацією М.А.Первухіна, все озера поділяються на греблі і улоговинні. У кількісному відношенні явно переважають улоговинні озера. Серед улоговини озер найбільш численні озера льодовикового походження, які в свою чергу поділяються на ерозійні та акумулятивні. До областей великих зрушень земної кори зазвичай приурочені озера тектонічного походження, серед яких найглибші озера світу - Байкал і Танганьїка. Водно-ерозійні та водно-акумулятивні озера переважають в долинах і дельтах річок, поблизу морських узбереж. Провальні і вулканічні озера порівняно нечисленні.
Навіть приблизну кількість озер на земній кулі визначити практично неможливо. За відомим оцінками Р.Ветцеля, всього в світі приблизно 10 млн. Озер, що займають близько 1% земної поверхні . Однак, не викликає сумніву, що найчисленніша група озер - озера льодовикового походження. У Швеції серед десятків тисяч озер - близько 97% - озера льодовикового походження. Таке співвідношення характерне і для Півночі США, Фінляндії, Карелії - тих місць, де пройшло заледеніння. Найбільш повний сучасний банк даних про озерах світу, що включає більше 40 тис. Озер різних континентів, зібраний С.В.Рянжіним [Рянжін, Ульянова, 2000].
Різноманітність типів водосховищ значно менше, оскільки їх генезис, в більшості випадків, визначається зведенням греблі в долині річки. В основу найбільш обгрунтованою і суворої класифікації водосховищ, запропонованої К.К.Едельштейном покладено той же принцип, що і для озер. Відповідно до цієї класифікації всі водосховища поділяються на три типи: долинні, улоговинні і змішані. По самому великому з опублікованих переліків водосховищ світу [Авакян та ін., 1987] 75% всіх водосховищ відносяться до долини типу. Саме ці водосховища ми будемо розглядати при порівнянні особливостей екосистем озер і водосховищ. Переважаючі серед улоговини водосховищ озерно-улоговинні водосховища утворюються при спорудженні гідровузла в витоку річки, яка витікає з озера, і по порівнюваним характеристикам дуже близькі до озер.
З генезисом озер тісно пов'язаний їхній вік, має визначальне значення у формуванні та функціонуванні екосистеми не тільки на протязі століть, але і в даний час. Вік озер визначається геологічними періодами часу, навіть наймолодші озера налічують десятки тисяч років (якщо не брати до уваги виникають в ерозійних улоговинах річкових долин невеликі озера і термокарстові тундрові озера). Водосховища - молоді водойми. Хоча відомі водосховища, побудовані ще в найдавніші часи, інтенсивне будівництво водосховищ почалося в ХХ столітті і лише до середини століття ці водні об'єкти стали звичайним елементом більшості природних ландшафтів. Найбільш інтенсивне будівництво водосховищ у всіх країнах спостерігалося в період між 1950 і 1970 роками. Для ілюстрації можна навести графіки збільшення кількості водосховищ в індустріально розвинених Сівши. Америці і Європі в минулому столітті.
Мал. 2.2. Зростання числа водосховищ в Сівши. Америці і Європі в 20 столітті. (За [Водосховища ..., 1979]).
До кінця століття темпи будівництва водосховищ сповільнилися, що пов'язано більшою мірою з завершенням регулювання річок в індустріально розвинених країнах і створенням комплексів водопостачання у великих урбанізованих районах світу (Волга, Дніпро, Теннессі). У той же час в деяких країнах, що розвиваються, особливо в регіонах посушливого клімату (Бразилія, деякі країни Африки, Азії) темпи будівництва водосховищ навіть зросли, оскільки господарське розвиток цих регіонів тісно пов'язане з необхідністю гарантованого забезпечення населення, сільського господарства і промисловості водою.
2.1. Географічний розподіл озер і водосховищ на земній кулі.
Розподіл озер на земній кулі тісно пов'язане з їхнім походженням. Головною рисою цього розподілу виступає максимум кількості озер в поясі льодовикової діяльності північної півкулі. За вибіркою з 2300 природних озер Р.Шуллінг побудував графік широтного розподілу кількості озер на земній кулі, що має трімодальний вид. Важко визначити наскільки репрезентативна вибірка Шуллінга, але в цілому представлене розподіл цілком відповідає розподілу кліматичних і геологічних факторів їх генезису. Всі три піки на графіку Шуллінга відповідають районам земної кулі багатих водними ресурсами. Це можна вважати головною особливістю розподілу озер на земній кулі, більшість з яких зосереджені у вологих районах. За оцінками В.Левіса, в помірних широтах зосереджено 90% озер світу. У тропічних широтах домінують заплавні озера в басейнах найбільших річок тропічного поясу і невеликі прибережні озера. Деякі відомі озерні райони семіарідного клімату (озера Кулундинской степи, озера Прикаспію, озера Флориди) зумовлені особливостями рельєфу можна вважати винятком з цієї загальної закономірності.
Розподіл водосховищ на земній кулі визначають цілі їх створення. Інтенсивне будівництво водосховищ ведеться в регіонах, розвинених в господарському відношенні, з високою щільністю населення (вироблення електроенергії, водний транспорт, боротьба з повенями) і в регіонах з явно вираженим дефіцитом водних ресурсів (промислове і комунальне водопостачання, іригація). У розвинених і країнах, що розвиваються семіарідного клімату кількість побудованих водоймищ досягає десятків тисяч (Іспанія, Бразилія).
Ілюстрацією цього положення представляються графіки розподілу по широкій озер і водосховищ в США і на Європейській території Росії. Розподіл озер і водосховищ по широті в Європейській частині Росії показано на рис.2.3.
Мал. 2.3. Розподіл озер і водосховищ по широті на Європейській території Росії
А - кількість (на 10 тис. Кв. Км), Б - сумарна площа, км 2 (темні стовпчики - водосховища, світлі стовпчики - озера)
Графік побудований за даними «Кадастру водосховищ СРСР» [Кадастр ..., 1988] і довідковими даними річок і озер СРСР [Доманицький і ін., 1971]. Крім кількості водних об'єктів на графіку представлена \u200b\u200bвеличина сумарної площі водної поверхні озер і водосховищ у відповідних широтних поясах. Розподіл озер і водосховищ на Європейській території Росії має яскраво виражену протилежну спрямованість. Північний максимум озер обумовлений широким поширенням невеликих тундрових озер на цих широтах. Максимум за площею розташований трохи південніше і пов'язаний з льодовиковими озерами Північно-Заходу. У розподілі водосховищ максимум як в кількості, так і в сумарній площі відноситься до широт, відповідним Чорноземної смузі ЕТ Росії і південь Росії, де в порівнянні з північними регіонами значно вища щільність населення і розвинене сільське господарство. Це підтверджує переважання економіко-географічних причин в закономірностях розподілу водосховищ.
Для США подібний графік побудований К.Торнтоном по вибірці з 309 природних озер і 109 водосховищ (рис. 2.4). Цей графік показує максимум в розподілі озер в льодовиковому районі (на північ від 40 градусів північної широти), а максимум водосховищ знаходиться істотно південніше.
Мал. 2.4. Розподіл водосховищ (темні стовпчики) і озер (світлі стовпчики) по широкій в США (по К.Торнтону).
Більшість водосховищ США зосереджено в центральному, південному східному та східному районах, районах інтенсивного розвитку сільського господарства і напруженого водогосподарського балансу.
Uеографіческое розподіл озер і водосховищ і на земній кулі в цілому проявляє протилежну тенденцію. Це зумовило домінування різних типів ландшафту і впливу різних географічних чинників на гідроекологічний режим цих водних об'єктів.
Відмінності в кліматичних характеристиках озер і водосховищ повністю пов'язані з різницею в їх географічному положенні. Для водосховищ, домінуючих в полуарідние кліматі, характерне переважання випаровування над опадами. Висока випаровування веде до прямих втрат води, наприклад водосховище Собріньо на Північному сході Бразилії щорічно втрачає близько 2 км 3 води. . Однак, незважаючи на це, створення водосховищ в цих регіонах часто виступає чи не єдиною можливістю збільшення водних ресурсів за рахунок регулювання вкрай нерівномірного в часі річкового стоку. Більшість же озер розташовано у вологих районах з перевищенням опадів над випаровуванням. Цікавий аспект кліматичних відмінностей відзначений в роботі К.Торнтона, який показав, що в районах США, де зосереджено більшість водосховищ, більш активна циклонічна діяльність і пов'язаний з нею вітровий режим.
Найважливішим наслідком відмінностей в географічному розподілі озер і водосховищ виступають особливості їх водозборів. Саме через водозбір, за допомогою річкового і схилового стоку, проявляється, головним чином, як природне, так і антропогенне вплив на екосистему водойми. Ступінь цього впливу залежить від величини зовнішнього водообміну водойми. У водосховищах практично завжди домінує горизонтальна (річкова) складова зовнішнього водообміну. Вони характеризуються значно більшими величинами коефіцієнта водообміну. У широко що використовується в Лімнологіческого літературі поняття «відгук екосистеми на зовнішній вплив» основний сенс пов'язаний з впливом на водойму у вигляді річкового припливу з водозбору. Розгляд водойми і водозбору як єдиної системи стало відмінною рисою сучасних комплексних Лімнологіческого досліджень [Драбкова, Сорокін, 1979, Зміни ..., 1983].
Відмінності водозборів озер і водосховищ проявляються в ландшафтних особливостях і в формі водозбірної площі. Розмір і форма водозборів визначає характер просторового розподілу зовнішнього навантаження на водойму, істотно залежить від стану водойми в басейні. Водозбір водосховищ зазвичай вузький і подовжений, що завершується водоймою, на відміну від водозбору озер - кругового з водоймою в центрі. Важливою кількісною характеристикою водозбору виступає його питома величина, що представляє відношення площі водозбору до площі водойми, яка поряд з кліматичними характеристиками визначає структуру водного балансу водойми.
Для водосховищ площа водозбору визначається вибором місця розташування створу греблі в тому чи іншому місці річкової мережі. Порівняльний аналіз розподілу відносного числа долинних водосховищ і озер з різними розмірами питомої водозбору, проведений К.К.Едельштейном по вибірці з 852 водойм [Едельштейн, 1991], показав, що майже третина з розглянутих ним озер мають питому водозбір менше 20, в той же час для 90% долинних водосховищ ця величина більше 20. За цим показником відмінності озер і водосховищ проявляються дуже чітко: питомі водозбори водосховищ в середньому набагато перевищують питомі водозбори озер. Слід зазначити, що на відміну від ландшафтних характеристик, форма водозборів і їх питома величина відносяться до азональним факторам. Ландшафтні особливості водозборів пов'язані з описаними вище відмінностями в їх географічному розподілі і проявляються в особливостях формування водного, хімічного стоку і стоку зважених речовин.
2.2. Морфологічні відмінності чаші озер і водосховищ
Будова чаші водойм надають глибоке вплив на внутріводоемнимі процеси, визначаючи особливості процесів внутрішнього водообміну і пов'язаного з ним кругообігу хімічних речовин.
Особливості улоговин озер і долинних водосховищ визначається їх різним генезисом. Чаші долинних водосховищ формуються в річковій долині, але незважаючи на велику різноманітність типів річкових долин, обумовлене геоморфологическими особливостями окремих регіонів суші, мають загальні закономірності. Долинні водосховища характеризуються великою подовжені і гетероморфними будови улоговини, яка завжди асиметрична з максимальною глибиною біля греблі. Розміри і ємність долинних водосховищ істотно залежать від вибору створу греблі в річковій системі і висоти греблі, що проявляється в емпіричної зв'язку між площею акваторії і ємністю долинних водосховищ.
Озера відрізняються значно більшою розмаїтістю будови улоговини, пов'язаних з різноманітністю їх Генезіз. Однак загальною рисою будови їх улоговин можна вважати положення максимальної глибини поблизу центру озера.
Морфометрические характеристики розміру чаш озер і водосховищ варіюють в значних межах і не мають принципових відмінностей. Особливості будови їх чаші проявляються в суттєві відмінності деяких відносних морфометричних показників і в геометричному моделюванні форми улоговини. Водосховища відрізняються від озер значно меншим розмахом коливань середньої глибини, тобто ставленням обсягу до площі (W / F), великого подовження (l \u003d L / B ср), де L - довжина водойми, bср - середня його ширина. При цьому в Морфометрично складних долинних водосховищах ці відмінності посилюються.
Для оцінки впливу будови чаші водойми на особливості функціонування екосистеми і процеси евтрофікації важливою морфометричної характеристикою водойм видається форма ложа. Два крайніх типу цієї форми мають вигляд V- образного і U- подібного перетину. Значення цієї характеристики обумовлено особливою значущістю в евтрофірованія процесів масообміну на кордоні вода-дно водойми.
Для кожного виділеного в водоймі горизонтального шару площа зони контакту вода-дно залежить форми ложа. Вплив донних відкладень на цей шар визначається відношенням поверхні дна в цьому виділеному шарі до обсягу шару. Це ставлення, назване Імбоуденом «Функцією взаємодії поверхні дна» можна виразити таким чином:
(1)
де F - площа водойми на глибина h , W - Об `єм
Зміна концентрації будь-якої хімічної речовини у водоймі під впливом його потоку з донних відкладень або навпаки з води в донні відкладення визначається як
C - концентрація речовини, S - потік речовини з донних відкладень.
Розділивши обидві частини на DW і, з огляду на вираз (1), отримуємо
Таким чином, швидкість зміни концентрації речовин у водоймі під впливом донних відкладень визначається інтенсивністю потоку речовини і параметром а , Що характеризує морфометрические особливості водойми. У глибоководних частинах водойм V- подібної форми величина а значно менше, ніж в глибоководних частинах водойм з U- подібної форми, тому при інших рівних умовах вплив донних відкладень на хімічний склад вод водойми в останніх буде більше.
Площа зони контакту вода-дно має виключно важливе значення також і для кисневого режиму водойми внаслідок високої активності процесів мінералізації органічної речовини на поверхні донних відкладень. У дрібних водоймах швидке утворення зон аноксии при однакових умовах продукування і надходження на дно органічної речовини значно більш імовірно, ніж в глибоких.
Ступінь порізаності берегової лінії водосховищ визначається геоморфологическими особливостями місцевості та у складно-долинних водосховищ може бути дуже велика. Статистичне порівняння озер і водосховищ по одному з дуже поширених морфометричних показників - коефіцієнтом ємності водойми, що представляє собою відношення середньої глибини водойми до максимальної, (h / H max) показало, що водосховища суттєво відрізняються від озер і мають менші середні значення і меншу варіабельність цього показника [Едельштейн, 1991]. Відповідно, в гідрологічному режимі, динаміці водних мас водосховищ роль розмірів і форми ложа значно важливіше, ніж в інших водних об'єктах уповільненої водообміну.
Для характеристики форми улоговини застосовується геометричне моделювання, що полягає в порівнянні форми водойми з відомими геометричними тілами. Кількісна оцінка близькості форми водойми до цих тіл здійснюється за різними показниками, званим показниками форми. Озерні улоговини при геометричному моделюванні зіставляються з тілами обертання, мають вертикальну вісь (конусом, парабалоідом, полуелліпсоідом і циліндром). Таке зіставлення дозволило проаналізувати зв'язок динамічних процесів, що протікають в озері, з будовою його чаші і в першу чергу змін гідродинамічної стійкості мас води при неоднорідному полі щільності [Богословський, 1960, Хомскіс, 1969].
Морфологічні та морфометричні особливості долинних водосховищ визначили вибір усіченої трапецеїдальної призми за модельну фігури їх форми [Едельштейн, 1975, Страшкраба, Гнаук, 1989]. Аналіз впливу такої асиметричної форми чаші водосховищ на динамічні процеси, що виявляється в існуванні поряд з вільною конвекцією поздовжньої плотностной циркуляції вод, показує їх принципова відмінність від динамічних процесів в озерах, що характеризуються тривалими періодами стагнації водних мас. В динаміці вод це в першу чергу відноситься до виникнення та широкого поширення в водосховищах плотностних течій, які відносно рідко зустрічаються в озерах. У водоймах помірної зони плотностние течії в водосховищах пов'язані, головним чином, з відмінностями щільності по мінералізації та проявляються в зимовий період. У водосховищах аридної зони нерідкі плотностние потоки мутьевого походження [Пуклаков, 1999, самолюбство, 1999].
Вплив морфометричних особливостей проявляється також у розвитку вертикальної плотностной і хімічної стратифікації водної товщі в озерах і водосховищах. Нарешті, поздовжні відмінності динамічних явищ також істотно різняться в водних об'єктах порівнюваних двох класів.
2.3. Особливості антропогенного впливу на озера і водосховища
Водосховища - водні об'єкти, створювані з метою регулювання річкового стоку, тому головна їх особливість в порівнянні з озерами полягає в тому, що їх водний режим в значній мірі залежить від управління стоком води через гідровузол.
Основне наслідок цього регулювання - значно більший, ніж в озерах, розмах внутригодового коливання рівня води. Це має важливе значення для внутріводоемнимі процесів, особливо в вегетаційний перио, д і для розвитку донних біоценозів, їх участі в функціонуванні водної екосистеми. По периметру водосховища є простір змінної ширини і площі, періодично затоплюване водою. Особливо великі такі мілководне-осушних зони на рівнинних водосховищах, де вони становлять істотну частку площі акваторії при НПУ. Методика виділення зон постійного і періодичного затоплення в водосховищах, заснована на спільному аналізі кривих забезпеченості рівня води у водосховищі і його батиграфической кривих розроблена К.К.Едельштейном [Едельштейн, 1975]. Однак, роль цього простору в функціонуванні екосистеми водосховища, в формуванні його біологічної продуктивності, в процесах вторинного забруднення і самоочищення води до цих пір не отримала обґрунтованої оцінки.
Друге найважливіше наслідок господарського регулювання водного режиму - нестабільність гідродинамічного режиму, що виявляється в коливаннях швидкості стокового течії, в появі довгих хвиль і в ускладненні гідрологічної структури водойми. Істотне екологічне значення має також скидання води з водосховища. У стратифікована водосховищах це впливає на характер кругообігу речовин в пригребельного ділянці. Конструкції водоскидних споруд відрізняються значною різноманітністю. З точки зору впливу на гідрологічний режим водосховища найбільше значення мають конструкції, що забезпечують можливість селективного многоуровенних скидання. Ця особливість принципово відрізняє водосховища від озер, які не мають глибинного стоку. В озерах скидання вод гіполімніона неможливий, в той час як у водосховищах ГЕС в період стагнації скидання вод проіводіт якраз з глибинних шарів.
Ще одна особливість гідроекологічного режиму водойм пов'язана з антропогенним впливом. Водосховища створюються в основному в густонаселених і інтенсивно розвиваються в господарсько-економічному відношенні регіонах. У зв'язку з цим вони відчувають, як правило, значно вищу антропогенне навантаження хімічними речовинами. Надходження забруднюючих речовин різноманітного хімічного складу може бути як безпосередньо в водосховища, так і в притоки водосховища, тобто в гідрографічну мережу водозбору водосховища. Забруднюючі речовини надходять у водойму і в водотоки басейну, як шляхом зосереджених скидів каналізаційних систем, так і з розосереджених джерел внаслідок змиву поверхневими водами з забруднюються міських і промислових територій, сільськогосподарських угідь, ферм і пасовищ. Сток забруднюючих речовин і біогенних елементів з водозбору, що визначає хімічне навантаження водойми, залежить як від фізико-географічних особливостей водозбору, так і від ступеня антропогенної його освоєності, яка для водосховищ, як правило, вища, ніж для озер. До антропогенних факторів, що впливає на хімічне навантаження на водойми, відноситься їх рекреаційне використання. Роль цього фактора в урбанізованих районах природно більш значуща. Створення, як окремих водосховищ, так і гідротехнічних комплексів для водопостачання великих міст пов'язане з їх інтенсивним використанням для цілей рекреації. Прикладом може служити система водопостачання Москви, що включає 12 водосховищ, більшість з яких широко використовуються для водного відпочинку та аматорського рибальства жителями багатомільйонного міста.
Помітне погіршення якості води спостерігається у водосховищах в перші роки їх існування, коли відбувається вилуговування хімічних речовин із залитих грунтів. Інтенсивному надходженню речовин в воду сприяють анаеробні умови в придонних шарах, що виникають при розкладанні затопленого рослинного покриву. Особливо сильно цей дефіцит виражений в водосховищах, ложе яких не очищалося від рослинності перед затопленням. Надалі з плином часу, тривалість якого залежить від характеру грунтів, рослинності, кліматичних умов і інтенсивності водообміну, екосистема водоймища стабілізується, дно покривається мулових відкладеннями, і збалансовані внутріводоемнимі процеси вже мало відрізняються від озерних.
Надзвичайно важливою обставиною є те, що у водосховищах є можливість цілеспрямованого регулювання інтенсивності і спрямованості внутріводоемнимі процесів, що неможливо в озерах без створення спеціальних конструкцій. Через регулювання внутріводоемнимі процесів можна наблизитися до вирішення завдань управління кругообігом речовини в екосистемі водойми і, тим самим, до досягнення найважливішої мети сучасної гідроекології - управління якістю води водосховищ.
2.4. порівняльні характеристики гидролого-гідрохімічного режиму озер і водосховищ
Зазначені в попередньому розділі особливості головних чинників, що визначають функціонування екосистем озер і водосховищ, проявляються в характері гідрологічного і гідрохімічного режимів цих водойм. Після того, як на гідроекологічні особливості водосховищ лімнології почали звертати особливу увагу, зроблено кілька спроб сформулювати і узагальнити принципові відмінності між озерами і водосховищами. В нашій роботі це узагальнення проведено по гідрологічним (табл. 2.1), гідрохімічними (табл. 2.2) елементам екосистем цих водних об'єктів. Природно, наслідком відмінностей цих елементів екосистем виступають відмінності в розвитку їх біотичної частини розглянутих класів водойм. (Табл. 2.3). Биотическое співтовариство екосистеми водосховища відрізняється від озерного, як правило, низьким різноманітністю, щодо чітко вираженою спеціалізацією екологічних ніш, швидким селективним розвитком. Особливим періодом в становленні екосистеми водосховищ, як правило, характеризується вкрай високою продуктивністю, є період після затоплення ложа водосховища, коли в результаті інтенсивного вилуговування хімічних речовин із затоплених грунтів і розкладання органічної речовини на дні водосховища водні маси збагачуються біогенними елементами, що призводить до аномальних спалахів «цвітіння» фітопланктону. Тривалість цього періоду становлення екосистеми залежить від фізико-географічних характеристик місцевості, ступеня підготовленості ложа до затоплення.
Таблиця. 2.1.
Порівняльні характеристики гідрологічного режиму озер і водосховищ.
характеристики водойми | водосховища | |
форма ложа | Витягнута, асиметрична уздовж поздовжньої осі з найбільшою глибиною поблизу греблі | Часто округла і більш симетрична щодо вертикалі в точці найбільшої глибини |
трансформація берегів | Дуже інтенсивна в перші десятиліття і поступово загасаюча особливо повільно в водосховищах багаторічного регулювання стоку з найбільш нестабільним рівнем | Нерегулярна, епізодична тільки під час особливо сильних штормів |
Зміна берегової лінії | Сильне, Літоральна зона переміщається при спрацюванні. | Щодо слабке, положення літоралі стабільне |
В основному по великих річках, Проникає в стратифіковані шари і часто потік поширюється уздовж затопленого русла | В основному з невеликими річками малого порядку і дифузними джерелами. Проникнення в стратифіковані шари слабке і розсіяне. |
|
Залежно від призначення нерідко дуже нерівномірний, селективний з поверхневого шару і з гіполімніона, або інтегральний при великих скидах | Плавно змінюється протягом року з поверхневого шару |
|
коливання рівня | Нерегулярні, внутрішньорічні -великі, що перевищують багаторічні коливання рівня | Внутрішньорічні невеликі, зазвичай менше, ніж багаторічні |
Структура водного балансу | Одноманітна, тільки стокові-припливного типу з часткою як опадів, так і випаровування в зовнішньому водообмене не більше 25%. | Велика розмаїтість, що включає всі типи структури і залежне від питомої водозбору і клімату |
коефіцієнт водообміну | Короткий, змінний. Збільшується під час скидів поверхневих вод. | Тривалий, з року в рік відносно постійний (від одного до багатьох років) |
Гідрологічна структура водних мас | Дуже складна, багатокомпонентна, особливо в морфологічно складних водосховищах з помірним водообменом (з періодом водообміну більше півроку). Чи не залежить від розміру водойми і проявляється в накопиченні генетично і якісно різних водних мас озерного типу і річкових фаз стоку. | Проста, однорідна в мілководних озерах з малою питомою водозбором, дещо ускладнюється в глибоких і великих озерах в періоди існування Термобар, або в сильно проточних озерах. |
радіаційний режим | Переважає горизонтальний градієнт екстинкції світла. Екстинкція нерівномірна і часто дуже висока в річковий і проміжній зоні через високий вміст мінеральних суспензій. | Переважає вертикальний світловий градієнт. Мінлива, але відносно низька екстинкція. |
Температура води | більш висока | Зазвичай низька через більш холодного клімату |
термічна стратифікація | Стратифікація мінлива, нерегулярна. Зазвичай не виникає в дуже мілководних річковий і проміжній зонах. | У глибоких озерах регулярна і стійка протягом літнього періоду. |
Поле щільності води і гравітаційна стійкість водної маси | Щільність води більше горизонтально і вертикально неоднорідна. Найбільша в придонному зимової водної маси і в придонному плотностном потоці (Термобар не утворюється). Постійна нестійкість, що виявляється в сезонної конвекції і плотностних придонних течіях в межові періоди мінералізаціонних (в рівнинних водосховищах) та каламутних (в гірських водосховищах). | Горизонтально майже однорідна, найбільша в Термобар. Сезонна нестійкість в періоди часткової і повної циркуляції, що змінюються гравітаційної стійкістю в періоди стагнації. |
Таблиця 2.2.
Особливості елементів гідрохімічного режиму і їх наслідків в озерах і водосховищах
елементи режиму | водосховища | |
Висока відповідно до інтенсивної трансформацією берегів. Алохтонні навантаження зваженим органічною речовиною помірна | Мала, як загальна, так і Алохтонні зваженим органічною речовиною |
|
Зважена речовина у воді | Висока і мінлива концентрація зважених часток у воді з великою часткою мінеральних часток піску і глини, порівняно велика каламутність води | У глибоких шарах озер мала або дуже мала концентрація зважених речовин, у мілководних озерах - взмучіваніе, висока каламутність і велика частка зваженого органічної речовини |
донні відкладення | Великі в верхів'ях, максимальна товщина приурочена до затопленої руслової улоговині, велика сезонна мінливість швидкості накопичення, взмучіваніе і трансседіментація при спрацюванні, низький вміст органічної речовини | Відносно низька і постійна сезонна швидкість накопичення, високий вміст органічної речовини |
Розчинені мінеральні речовини | Неоднорідність мінералізації особливо істотна в слабо проточних водоймищах, що харчуються незарегульованих стоком, в період конвекції - горизонтальна, в період стагнації - вертикальна | Несуттєва неоднорідність в прісних голоміктіческіх озерах і суттєва вертикальна в мероміктіческіх |
Велика, дуже мінлива, часто непередбачувана | Мінлива, але щодо передбачувана, часто помірна |
|
Мінливість концентрацій біогенних речовин | Домінує горизонтальний градієнт. Залежить від швидкості седиментації і режиму припливу, концентрації зменшуються з віддаленням від верхів'їв, нерівномірна внутрішня навантаження | Домінує вертикальний градієнт |
розчинене органічна речовина (РОР) | Переважають алохтонні джерела, нерівномірне, часто високої концентрації, домінує стійке РОР | Алохтонне і літоральні джерела, щодо постійне утримання, часто висока за рахунок лабільного РОР |
розчинений кисень | Більш низька розчинність через більш високої температури. Велика горизонтальна мінливість. Мінімум в металімніоне більш звичайний, ніж максимум | Слабка горизонтальна мінливість. Металімніческій максимум спостерігається частіше, ніж у водосховищах |
Таблиця 2.3.
Особливості елементів гідробіологічного режиму та їх наслідків в озерах і водосховищах
Спільноти водних організмів | водосховища | |
фітопланктон | Помітна горизонтальна неоднорідність біомаси та видового складу. Первинна продукція обмежується високою мутностью і змістом биогенов | Переважає вертикальна і сезонна неоднорідність. Горизонтальна неоднорідність мала. |
зоопланктон | Максимум розвитку в транзитній (перехідної) зоні, горизонтальна неоднорідність велика, основне джерело їжі - зважений детрит з адсорбованим РОР | Переважає вертикальна і сезонна мінливість, плямистість помірна, головне джерело їжі - фітопланктон |
бентос | Низьке різноманітність з мінімумом в літоралі, продуктивність від низької до помірної, в перші роки висока при затопленні наземної рослинності | Різноманітність і продуктивність помірне до високого |
іхтіофауна | Переважно теплолюбні види риб, нерідко відмінні від початкового складу, умови нересту погіршуються при низькому рівні, продуктивність спочатку висока, потім зменшується | Хороші умови нересту, менше загибель ікри, хороші умови розвитку личинок, помірна продуктивність |
З огляду на виявлені особливості водосховищ, стає важливим є питання про можливість застосування індексів, класифікацій та критеріїв трофічного стану до водосховищ. Тут думки дослідників різні. Так, деякі лімнології наголошують на необхідності розробки спеціальної типології стану екосистем водосховищ, яка враховувала б специфіку водосховищ. У той же час в уже згадуваній міжнародній програмі по евтрофірованія не проводилося розділення оцінок трофічного стану по водосховищах і озерах. Ця думка розділяється поруч вітчизняних Лімнологія, які вважають, що інтенсивність фотосинтезу в будь-якій водоймі і навіть в річках коливається в однаковому діапазоні, тому розділяти об'єкти не слід [Баранов, 1961, Лебедєв, 1988]. Проведена перевірка ряду класифікацій на озерах і водосховищах показала, що вони цілком адекватні за всіма показниками, за винятком прозорості, яка в водосховищах завищувала трофічний рівень. Причина цього бачиться в більш високому вмісті мінеральної (нефітопланктонной) мутності у водосховищах. Крім прозорості, необхідно відзначити ще деякі особливості водосховищ, які необхідно мати на увазі при застосуванні класифікацій та індексів. По-перше, внаслідок яскраво вираженої поздовжньої неоднорідності складу води у водосховищі нерідко спостерігається поздовжня неоднорідність абіотичних і біотичних елементів екосистеми і, відповідно, трофічних умов. Тому при застосуванні показників трофей для характеристики всього водосховища необхідно їх просторове осреднение з урахуванням площ і обсягів ділянок водосховища. По-друге, характерні для водосховищ і рідко спостерігаються в озерах плотностние потоки можуть призводити до скидання надходять в них біогенних елементів без перемішування з основною водної масою водосховища. Нарешті, Лінд та ін. Виявили, що в обстежених ними водосховищах спостерігалося неадекватне відповідність між вмістом загального фосфору і трофічних станом. Ці особливості були намагання розробки спеціальних індексів трофічного стану, які можна застосувати виключно для водосховищ і дають більш адекватну оцінку, ніж звичайні общеіспользуемих. Заслуговує на увагу досвід розробки спеціального індексу для оцінки трофічного стану водосховищ, запропонований для каскаду Тенессі Дж.Кохом. Виділивши в системі регулювання басейну р.Тенессі глибокі водосховища, розташовані на притоках р.Тенессі, і щодо мілководні, розташовані безпосередньо на р.Тенессі, Дж.Кох справедливо припустив, що для цих різних типів водосховищ, індивідуальні індекси трофічного стану повинні базуватися на різних показниках. Для водосховищ на притоках показник Коха являє собою суму відносного значення концентрації хлорофілу «а» і середнього з трьох відносних значень концентрацій біогенних елементів: неорганічного вуглецю (Лужності), розчиненого неорганічного азоту і загального фосфору. Ці відносні значення концентрацій визначаються як відношення різниці фактичного середнього значення відповідної концентрації в розглянутому водосховище і мінімального його значення у всій вибірці до загального діапазону зміни відповідних відносних значень у всіх обстежених водосховищах. Цей же принцип використовувався при розробці показника трофности для водосховищ на р.Тенессі (власне каскадних). Індекс дорівнює сумі двох доданків. Перше - полусумма значень концентрації хлорофілу «а» і площі поширення макрофитов в водосховище, друге - среднеее величина наступних відносних значень: період водообміну, глибина видимості диска Секи, відносна площа мілководь і відносна подовжена. Однак, як підкреслює Дж.Кох застосовність цих індексів повинна бути обмежена тільки водосховищами, що мають схожі Лімнологіческого і водогосподарські риси з водосховищами каскаду Тенессі, що по суті робить ці індекси виключно індивідуальними для даного каскаду.
Розглядаючи можливість застосування найбільш поширеного індексу - індексу Карлсона - до оцінки трофічного стану водосховищ, В.Уокер запропонував модифікувати рівняння Карлсона для прозорості, включивши в нього додатковий параметр, що характеризує так звану нефітопланктонную каламутність. Рівняння В.Уокера має вигляд
де SD - глибина видимості диска Секкі, м, α - додатковий параметр, що характеризує так звану нефітопланктонную каламутність, обумовлену складової суспензії в водоймі, не пов'язаної з фітопланктоном, 1 / м. величину α В.Уокер пропонує обчислювати за емпіричними формулами в залежності від глибини водосховища, періоду його водообміну і широти місцевості, де воно розташоване.
де h - глибина водосховища, Т - період водообміну, φ - широта місцевості, де розташоване водосховище.
Ці залежності отримані В.Уокером за спостереженнями на водосховищах Середнього Заходу і Півдня США, тому мають регіональне значення.
Індивідуальні індекси для оцінки трофічного стану окремих каскадів або систем водосховищ безумовно дозволяють більш точно оцінити зміни, що відбуваються в екосистемах цих водосховищ, однак для їх розробки потрібні детальні комплексні Лімнологіческого дослідження протягом багаторічного періоду, які ще дуже рідкісні. Як показав широкий досвід застосування класифікацій трофічного стану, при орієнтовних оцінках застосування розроблених для озер методів визначення трофічного стану цілком допустимо для водосховищ за умови уважного ставлення до особливостей використання відповідних показників стану цих водних об'єктів.
автореферат дисертації
біотичних і абіотичних закономірності і особливості екосистем елементів водосховищ і озер [Мордухай-Болтовська, ...
Закономірності та фактори стійкості прісноводних екосистем до антропогенному забрудненню
автореферат дисертаціїбіотичних і абіотичних закономірності і особливості функціонування прісноводних екосистем Росії в ... вмістом природних речовин ( елементів) В поверхневих водах ... досліджень по лімнології водосховищ і озер [Мордухай-Болтовська, ...
Про т ч е т прогноз якості води у водосховищі і в нижньому б'ефе Богучанської ГЕС
документкількість інших елементів в ... екосистем, Так і з природними умовами водозбору. У цьому процесі беруть участь абіотичні ... водосховища. Новосибірськ: Наука, 1973. С. 78-118. Вінберг Г.Г. загальні особливості продукційного процесу в Нарочанскій озерах ...
За своєю будовою і принципом дії природні екосистеми є відкритими системами. Невід'ємна умова їх функціонування полягає в можливості віддавати і отримувати різні види енергії і ресурсів. Без цього вічного кругообігу Землі рано чи пізно вичерпалися б. Крім того, екосистемою вважається тільки та система, яка здатна існувати без зовнішнього втручання. Все необхідне для функціонування вона виробляє сама. Для підтримки безперервного потоку речовин в будь-який окремо взятої екосистемі повинні бути присутніми функціонально різні групи живих організмів.
За розміром займаної території, а також кількістю залучених в круговорот елементів живої і неживої природи розрізняють системи чотирьох видів. У самому низу знаходиться мікроекосистема, найпростішим прикладом якої може послужити крапля людської крові або води з річки. Далі йдуть мезоекосістеми. До даної категорії відноситься екосистема озера, водойми, прерії, степи або, наприклад, ліси. На третьому місці знаходяться макроекосистеми, які представляють собою цілі континенти і океани. І найбільшою екосистемою вважається сама планета Земля, точніше сказати - все життя на ній. Дана система носить назву глобальної.
структура екосистеми
Основним джерелом енергії в озері є сонячне світло. Коли промені проходять через товщу води, більшу частину енергії поглинає планктон, щоб потім використовувати її для процесів фотосинтезу. Що залишився світло поступово поглинається самою водою. Тому освітленість на верхніх рівнях завжди велика, а ближче до дна зменшується. Будь-яка досить велика екосистема озера має так званий компенсаційний рівень. Це глибина, якої досягає мінімально необхідне рослинам кількість світла. Фотосинтез у таких рослин сповільнюється, щоб врівноважити інші показники - дихання і витрата їжі.
Розташування компенсаційного рівня безпосередньо залежить від властивостей води, її чистоти і прозорості. Він є якоюсь умовною розділової лінією. Вище неї рослини виробляють надмірну кількість кисню, яким потім користуються інші живі організми. А нижче розділової лінії кисню, навпаки, занадто мало. Основна його частина потрапляє на глибину з інших, верхніх шарів води. Таким чином, нижче компенсаційного рівня мешкають тільки ті живі організми, які можуть обходитися мінімальною кількістю кисню.
Загальний розподіл мешканців
Очевидно, що на верхніх рівнях екосистема озера заселена куди більшою розмаїтістю видів, ніж в придонному зоні. даний факт обумовлений більш сприятливими умовами для життя, кількістю їжі, тепла і кисню на мілководних ділянках. Там у великій кількості мешкають вкорінюються лілії, очерети, очерет, стрілолист.
Вони, в свою чергу, служать притулком для комах і членистоногих, черв'яків, молюсків, пуголовків. Також тут знаходять собі їжу багато видів риб. Найдрібніші членистоногі, для існування яких потрібна велика кількість світла, живуть у самій поверхні. Тут же росте вільно плаваюча ряска.
На своїх нижніх рівнях озерна екосистема стає місцем проживання для різного роду редуцентов, що харчуються відмерлими рештками тварин і рослин. Також тут мешкають багато хижі види риб, такі як щука і окунь, і деякі безхребетні організми. Ці види або харчуються опускаються з верхніх шарів води мертвими істотами або полюють один на одного.
Вплив забруднення на озерні екосистеми
Одним з найважливіших природних елементів для таких систем є фосфор. Від його кількості залежить загальна Природний вміст даної речовини в озерній воді невелика, але людська діяльність призводить до значного збільшення концентрації. До основних причин слід віднести потрапляють в озеро слив надмірне використання добрив, які потім змиваються дощами і підземними потоками. Все це привносить в екосистему невластиве їй надмірну кількість фосфору.
В результаті порушується структура і продуктивність налагодженої системи: починає стрімко зростати кількість планктону, від якого вода набуває мутно-зеленуватий відтінок. Озеро починає «цвісти», але це тільки перша стадія. Далі воно забруднюється елементами живлення, води стають менш насиченими киснем і сонячним світлом (Планктон у величезних кількостях поглинає те, що повинні були отримати інші мешканці). Останнє порушує діяльність редуцентов, через що вода наповнюється повільно гниють останками. На фінальній стадії рослини починають виробляти токсини, які викликають масову загибель риби.
Інший вид забруднення, через якого істотно страждає екосистема озера - теплове. На перший погляд воно не здається серйозним: чи не додає у воду ніяких хімічних речовин. Але ж нормальне функціонування системи залежить не тільки від складу середовища, але і від температури. Її підвищення також здатне спровокувати ріст рослин, який запускає повільну, але вірну згубну реакцію. Крім того, окремі види риб і безхребетних пристосовані до життя у вузьких температурних межах. Підвищення або зниження температури в цьому випадку уповільнює зростання організмів або вбиває їх.
Даний вид забруднення виникає в результаті промислової діяльності людини. Наприклад такий, яка використовує озерну воду для охолодження турбін на заводах і електростанціях.
