WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 14 |

Таблица Сравнительная геоморфологическая характеристика и особенности экосистем рек, водохранилищ и естественных озер Показатель Реки Водохранилища Озера Водосборный Множество мелких притоков, Обычно узкая, вытянутая котловина Округлый, котловина озера обычно бассейн примыкающих к стволовому руслу; на краю водосборного бассейна; лежит в центре бассейна; площадь площадь водосборного бассейна очень площадь бассейна велика по бассейнв невелика относительно велика по сравнению с площадью сравнению с площадью зеркала (от площади зеркала (обычно около зеркала 100:1 до 300:1) 10:1) Форма Вытянутая, извилистая, тем длиннее, Варьирующая, овоидная или В большинстве случаев округлая чем больше водосборный бассейн треугольная или эллиптическая Средняя глубина Мала в истоке, увеличивается к устью Невелика в речной части, Средняя или высокая; как правило, в увеличивается в озерной пределах 10 м Распределение Растут от истока к устью Растут от речной части к озерной Наибольшая глубина обычно на глубин наибольшем удалении от берегов Эрозия берегов Экстенсивная, определяется течением Экстенсивная и определяется Локализованная, определяется течением в речной части; меньшая в волнами и течениями, вызываемыми озерной части ветрами Развитие береговой Очень велико, нестабильное Очень велико, нестабильное Относительно низкое, стабильное линии Характер Велико при больших размерах Велико при больших размерах От низкого до очень низкого;

осадконакопления водосборного бассейна водосборного бассейна; поймы дельты небольшие, широкие;

большие; дельты большие, узкие; выполаживание медленное выполаживание быстрое Взвеси в воде Высокое содержание, состав Высокое содержание, варьирует; Низкое содержание варьирующий высокое частиц глины и ила Колебания уровня Большие, быстрые, нерегулярные; Большие, быстрые Небольшие, стабильные воды часты наводнения Приток Поверхностное и подземное питание; Большая часть – речной сток; часто Речной сток, ручьи и диффузные очень неравномерен, изменяется по направлен в гиполимнион источники; в гиполимнион попадает сезонам случайно Сток Очень нерегулярен, зависит от осадков Нерегулярен; зависит от Стабильный; как правило водопользования; поверхностный или поверхностный, но может быть и придонный подземным Характер и Быстрое, однонаправленное, Варьирует; скорость увеличивается с Относительно постоянный, скорость течений горизонтальное ростом стока; нарушения трехмерный стратификации; трехмерные 3/4 современных озер – ледникового происхождения и возникли 15 – 6 тыс. ле т тому Они сконцентрированы в высоких широтах Северного полушария (>40 – с. ш.).

назад. 60° ая часть равнинных озер низких широт обязаны своим происхождением рекам. Это Больш ра чные старичные, дельтовые, прибрежные и т.п. озера.

зли Строительство водохранилищ людьми началось 5-6 тыс. лет тому назад, но за последние 50-60 лет человечество соорудило более 60 000 крупных водохранилищ, в ко ых сосредоточена 1/6 глобального годового пресноводного стока Земли.

тор Рассмотренная нами генетическая классификация озер, естественно, не единственная. Так, В.Н. Михайлов и А.Д. Добровольский в 1991 г., отталкиваясь от модифицированной Хатчинсоном классификации Мюррэя, выделяют:

тектонические; суффозионные;

вулканические; речные;

метеоритные; морские;

ледниковые; эоловые;

карстовые; органогенные.

термокарстовые;

Тиммс в 1992 году выделил 6 главных типов озер:

Б.В.

дниковые;

ле риверинные или флювиальные (речного тектонические; происхождения);

прибрежные; вулканические;

прочие.

Многие современные гидробиологи и лимнологи (например, Дж. Калфф) придерживаются этой классификации. В заключение главы приведем распределение озер планеты по данным классам в таблице 11.

Таблица Распределение количества озер планеты и их площади по генетическим классам (по Kalff, 2002) Происхождение Число озер20 % от общего Суммарная % от общей количества площадь водного площади водного зеркала зеркала Ледниковое 3 875 000 74 1 247 000 Тектоническое 249 000 5 893 00021 Прибрежные 41 000 <1 60 000 Речное 531 000 10 218 000 Вулканическое 1 000 <<1 3 000 <<Прочие 567 000 10 88 000 Итого 5 264 000 100 2 509 000 Очень приблизительно. Не приняты в расчет большие пруды площадью 0,01 – 0,1 км2, с которыми общая численность водоемов суши составила бы около 8,4·106, из которых бы примерно 85 % пришлось бы на пруды.

Общая площадь водного зеркала тогда бы составила примерно 2,8·106 км2.

Площадь Каспийского моря (374 000 км2) составляет 42 % от величины площади всех тектонических озер.

7 ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТРАТИФИКАЦИЯ ОЗЕР 7.1 СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СТРАТИФИКАЦИИ И РОЛЬ В ГОДОВОЙ ДИНАМИКЕ ГИДРОБИОЦЕНОЗОВ Динамика поведения водных экосистем во многом определяется таким важным свойством водоемов, как температурная стратификация22. Температурная стратификация может быть прямой – температура воды от дна водоема к поверхности увеличивается, или обратной – температура воды от дна к поверхности уменьшается. Эти особенности стратификации основаны на одном из аномальных свойств воды – наличии максимума плотности при 4 °C. Именно поэтому и вода, имеющая температуру выше этой, и имеющая температуру ниже, занимает вышележащие слои водного тела, тогда как вода с температурой максимальной плотности – нижние. Когда температура верхних и нижних слоев уравнивается, наступает гомотермия, во время которой возможно перемешивание всей массы воды (рис. 26).

4 °С Рис. 26. Температура на разных глубинах в озере при прямой (1), обратной (2) стратификации и гомотермии (3) В годовой динамике типичного водоема умеренных широт можно выделить основных фазы (рис. 27): летом – верхние слои воды прогреты, нижние сохраняют От strata (лат.) – слой.



температуру около 4 °C. Этот и есть период прямой стратификации, когда верхние слои воды теплее нижних. Осенью – верхний слой воды охлаждается и становится возможным перемешивание всей водной толщи (гомотермия). С наступлением зимы поверхность водоема замерзает, подо льдом находится вода с температурой 0–1 °C, но с плотностью ниже, чем при 4 °C. Наступает явление обратной стратификации. С таянием льда по весне температура в водной толще уравнивается и вновь наступает перемешивание – гомотермия.

20 °C 4 °C 4 °C Лето Осень 0-1 °С 4 °C 4 °C Весна Зима Рис. 27. Годовой ход стратификации типичного димиктического водоема умеренных широт. 1 – гиполимнион, 2 – металимнион, 3 – эпилимнион, 4 – лед Необходимо упомянуть несколько терминов, уже знакомых студентам из курса гидрологии. Верхний слой воды озера в период стратификации именуется эпилимнионом, нижний – гиполимнионом. Разделяющий их слой температурного скачка или термоклин – металимнионом.

Эпилимнион, как правило, составляет трофогенный23, или «питающий» слой водоема. Именно в нем происходит продукция органического вещества первичными продуцентами – водорослями или высшими водными растениями, снабжающими всех обитателей водоема пищей. В гиполимнионе (трофолитическом слое), напротив, главенствуют процессы разложения органики в ходе метаболизма консументов (животных) и редуцентов (микроорганизмов). В их ходе высвобождаются неорганические элементы питания, необходимые для продукции нового органического вещества.

Металимнион, в силу разницы плотностей меж слоями предоставляет широкое поле деятельности для бактерий и простейших, т.к. взвешенное органическое вещество (живые и отмершие организмы планктона) образовавшееся в ходе процессов продуцирования в эпилимнионе при осаждении задерживается в этом слое и служит пищей многочисленным консументам и редуцентам.

7.2 КЛАССИФИКАЦИИ ОЗЕР, ОСНОВАННЫЕ НА СТРАТИФИКАЦИИ Хотя генетическая классификация озер и опирается на их происхождение, т.е., в основу ее положен естественный признак, она далеко не всегда удачна. Конечно, многие озера схожие по происхождению, сходны и по своим другим показателям. Так, рифтовые озера очень близки по морфометрическим параметрам, хотя и отличаются по биологическим. То же можно сказать и о многих озерах, образовавшихся в грабенах и других. С другой стороны, многие озера одного происхождения могут сильно отличаться и по морфометрии. Например, многие кратерные и фьордовые озера, будучи близки по форме, различаются по абсолютным размерам (площадь зеркала, объем, глубина) в десятки и сотни раз. Ледниковые озера, даже если взять только троговые - отличаются и по форме и по размерам. Тоже можно сказать о плотинных и других типах озер.

Выше мы видели, что процессы перемешивания вод в течение года, следовательно, и биологические процессы определяются годовым ходом стратификации. Поскольку сама стратификация основана на том, что температуры у дна и поверхности различны, то кажется естественным использовать этот признак для классификации озер.

Первую классификацию такого рода предложил Дж. Уиппл в 1898 г. По температуре поверхностного слоя (ts) и температуре максимальной плотности воды (td) он разделил все озера на От трофос (греч.) – пища, питание, генос (греч.) – рождающий.

• полярные, у которых температура поверхности ниже температуры максимальной плотности в течение всего года;

• озера умеренного пояса, у которых температура поверхностного слоя в течение года бывает и ниже и выше температуры максимальной плотности;

• тропические озера, температура поверхностного слоя которых всегда выше температуры максимальной плотности.

Порадовавшись полученному результату, Дж. Уиппл решил пойти дальше и подразделил полученные классы озер на подклассы по температуре придонного слоя (tb).

Он выделил:

• озера с постоянной температурой придонного слоя, равной температуре максимальной плотности;

• озера, у которых температура придонного слоя изменяется в течение года;

• озера, с температурой придонного слоя равной температуре поверхностного слоя.

Получилась классификация, схематично представленная в таблице 12.

Таблица Классификация озер по температуре поверхностного слоя Дж. Уиппла (td – температура максимальной плотности, ts – температура поверхностного слоя, tb – температура придонного слоя воды) ts

ts> td ts>td tb=td tb варьирует tb=ts Такая теоретическая работа не могла пройти мимо внимания Ф. Фореля, который, как основатель лимнологии и гидробиологии, полагал, что теории должны выходить, все же, из под его пера. В 1904 г. Ф. Форель предлагает свою, основанную на температуре придонного слоя, а не поверхностного, как у Дж. Уиппла, классификацию. Он делит озера на:

• полярные, у которых температура придонного слоя никогда не превышает температуру максимальной плотности;

• умеренных широт, температура придонного слоя которых может быть выше, ниже или равна температуре максимальной плотности;

• тропические, температура придонного слоя равна или больше температуры максимальной плотности.

Сочтя такое деление недостаточным, Ф. Форель добавляет подразделение озер на:

• мелководные, температура придонного слоя которых может варьировать, и • глубоководные, температура придонного слоя в которых постоянна круглый год.





Получилась следующая схема (табл. 13).

Таблица Классификация озер по температуре придонного слоя Ф. Фореля (td – температура максимальной плотности, ts – температура поверхностного слоя, tb – температура придонного слоя воды) tbtd tdtbtd tbtd tb варьирует tb постоянна После того, как свое слово сказал живой классик, попытки создания новых классификаций долгое время не возобновлялись. Было лишь уточнение этой классификации Иосимурой в 1936 г. Он выделил следующие группы озер:

тропические – температура поверхностного слоя от 20 °С до 30 °С, в течение года температура почти не меняется, вертикальный температурный градиент мал, циркуляция нерегулярна;

субтропические – температура поверхностного слоя не бывает ниже 4 °С, температура в течение года меняется в широких пределах, вертикальный температурный градиент хорошо выражен, в зимнее время отмечается циркуляция;

умеренные – температура поверхностного слоя летом выше, зимой ниже 4 °С, годовой ход температуры выражен хорошо, весной и осенью отмечается циркуляция;

субполярные – температура поверхностного слоя выше 4 °С отмечается летом, термоклин слабо выражен, циркуляция дважды в год, но может происходить и чаще во время похолоданий летом;

полярные – температура поверхностного слоя всегда ниже 4 °С, циркуляция раз в год – летом.

Но появился новый классик – Дж. Хатчинсон. Он во главу угла поставил не температуру того, или иного слоя, а гомотермию, т.е. перемешивание водных масс, принципиально важное для перераспределения питательных веществ в толще воды и, следовательно, для всего функционирования водной экосистемы. Среди озер Дж. Хатчинсон в 1957 г. выделил следующие классы:

• Амиктические озера. Полярные арктические и антарктические озера. Круглый год покрыты льдом, постоянная обратная стратификация. Перемешивание отсутствует.

• Холодные мономиктические озера. Приполярные озера. Большую часть года покрыты льдом. Летом лед сходит и наступает гомотермия.

• Димиктические. Типичные водоемы умеренной полосы. Весенняя гомотермия с перемешиванием водной массы, летняя прямая стратификация, осенняя гомотермия, второе перемешивание вод за год, зимняя обратная стратификация.

• Теплые мономиктические. Субтропические озера. Весной, летом и осенью – прямая стратификация. Зимой наступает гомотермия и перемешивание водных масс.

• Олигомиктические. Тропические, экваториальные и субэкваториальные озера.

Круглый год – прямая стратификация. При редких охлаждениях поверхностного слоя происходит перемешивание.

Ф. Раттнер добавил к этой классификации в 1963 г. еще два класса:

• Холодные полимиктические. Субарктические, субантарктические, а также высокогорные озера. Температура воды круглый год близка к 4°С и происходит почти постоянное перемешивание.

• Теплые полимиктические. Относительно мелководные тропические озера, часто перемешиваемые при температурах выше 4 °С за счет ветров.

Надо отметить, что классификация усложнялась и дальше (например, новые классы озер ввел В. Льюис в 1983 г.), но для нашего курса вполне достаточно ставшей классической классификации, представленной на таблице 14.

Таблица Схема классификации водоемов по Дж.. Хатчинсону Тип водоема Широта (при Весна Лето Осень Зима расположении озера на уровне моря) Амиктический 80-90° Обратная Обратная Обратная Обратная стратификация стратификация стратификация стратификация Холодный 70-80° Обратная Гомотермия, Обратная Обратная мономиктический стратификация перемешивание стратификация стратификация Димиктический 40-60° Гомотермия, Прямая Гомотермия, Обратная перемешивание стратификация перемешивание стратификация Теплый 20-40° Прямая Прямая Прямая Гомотермия, мономиктический стратификация стратификация стратификация перемешивание Олигомиктический 0-20° Прямая Прямая Прямая Прямая стратификация, стратификация, стратификация, стратификация, возможны возможны возможны возможны гомотермия, гомотермия, гомотермия, гомотермия, перемешивание перемешивание перемешивание перемешивание 8 ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ 8.1 КОМПОНЕНТЫ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ Компоненты водных экосистем функционально не отличаются от главных компонентов наземных экосистем. В биологическом сообществе естественно присутствуют три главные группы организмов – продуценты, консументы и редуценты (рис. 28). Первые - продуценты (фитопланктон и фитобентос) ассимилируют энергию Солнца и создают органическое вещество, служащее источником жизни для них и остальных компонентов экосистемы. Консументы (зоопланктон, зообентос, нектон) это вещество преобразуют в свои тела. Редуценты (бактериопланктон и бактериальное население дна водоема) выполняют важнейшую часть работы – минерализацию экскретов и трупов консументов и продуцентов и переведение их в неорганическую форму с тем, чтобы сделать их доступными продуцентам для повторения цикла.

КОНСУМЕНТЫ ПРОДУЦЕНТЫ РЕДУЦЕНТЫ Рис. 28. Упрощенная схема экосистемы 8.2 ОСОБЕННОСТИ ВОДНЫХ СООБЩЕСТВ ПО СРАВНЕНИЮ С НАЗЕМНЫМИ Сообщества водных организмов по своим условиям обитания и структурнофункциональным характеристикам имеют ряд ключевых особенностей по сравнению с наземными биогеоценозами, которые в основном заключаются в следующем:

Гидробионты, окруженные водой, подвергаются значительно меньшим колебаниям температуры (обычно в пределах от 2 до 40°), чем обитатели наземных биогеоценозов.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 14 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.