Особенности водоемов

Гидрохимические, оптические и биологические

Гидрохимический облик водоема определяет сочетание следующих групп элементов: м и н е р а л ь н ы е в е щ е с т в а, образующие истинные растворы и ионный состав воды (ионы НСО₃, СО₃, SО₄, Cl, Ca, Mg, Na, К), которые содержатся обычно в сравнительно больших количествах; б и о г е н н ы е э л е м е н т ы (азот, фосфор, кремний, железо), находящиеся в воде в различных формах и имеющие особо важное значение для развития жизни в водоемах; р а с т в о р е н н ы е г а з ы (кислород, углекислый газ, сероводород, азот, метан, водород); о р г а н и ч е с к и е в е щ е с т в а как поступающие с водосбора (а л -л о х т о н н ы е), так и образующиеся в водоеме (а в т о х т о н н ы е).

По минерализации озера делятся на пресные (до 0,1% солей), солоноватые (0,1–2,47%), соленые или минеральные (2,47–4,7%) и рассолы (более 4,7%).

Кислород поступает в воду из атмосферы и продуцируется при фотосинтезе водными растениями, расходуется при окислительных процессах – разложении органического вещества, окислении органических соединений, дыхании водных организмов, а также выделяется в атмосферу при избытке его в верхнем слое воды. Углекислый газ образуется более интенсивно у дна при окислении органических веществ и при дыхании водных организмов, расходуется главным образом в процессе фотосинтеза. Сероводород образуется в придонных слоях некоторых озер при разложении белковых веществ и восстановительных процессах в анаэробной среде (без доступа кислорода).

В глубоких озерах со слабым развитием жизни и невысоким содержанием органического вещества, прозрачной, относительно холодной водой кислорода достаточно, насыщение даже у дна не бывает меньше 70%. Распределение кислорода по вертикали зависит от температуры воды. В сильно прогреваемых летом озерах с интенсивным развитием жизни и высоким содержанием органического вещества наибольшее количество кислорода содержится в эпилимнионе, где он продуцируется фитопланктоном и поступает из воздуха. Содержание его резко убывает в слое температурного скачка, а в гиполимнионе ощущается его дефицит. Зимой количество кислорода убывает, особенно у дна, часто до нуля; содержание углекислого газа возрастает.

Минерализация и состав воды водохранилищ могут сильно варьировать по акватории и объему в связи с различиями состава вод притоков и сбросами сточных вод промышленных предприятий, населенных пунктов и с удобряемых полей.

В первые годы после заполнения водохранилищ, особенно в лесной зоне, в них поступает большое количество органического вещества. Весьма интенсивно происходит разложение затопленной растительности и органического вещества почв, на которое затрачивается большое количество кислорода, в связи с чем возникает его дефицит и нередко заморы рыб. Такие явления могут продолжаться 5–10 лет и более.

Оптические свойства вод зависят от количества и состава взвесей, растворенных веществ, развития планктона. Они определяют глубину проникновения радиации и характер ее распределения в водной толще.

Количество и глубина проникновения света, попадающего в воду, меняется в течение суток и года в связи с изменением положения солнца над горизонтом. Чем выше солнце, тем большая часть света проникает в воду, тем больше освещенность глубинных слоев.

Основными оптическими характеристиками природных вод являются прозрачность и цвет. П р о з р а ч н о с т ь можно приближенно характеризовать глубиной воды (м), на которой перестает быть видным белый диск диаметром 30 см. Она изменяется от нескольких десятков метров (Байкал – 40 м, Иссык-Куль – 30 м) до нескольких десятков сантиметров. В центральной части прозрачность больше, чем у берегов; например, в Онежском озере летом она уменьшается от центра к берегу от 0,50–0,55 до 0,30–0,40 м. Для водохранилищ характерны значительные изменения прозрачности по акватории (увеличивается от верховий к плотине) и по сезонам.

Ц в е т воды определяется в условных единицах (градусах) по платино-кобальтовой шкале, нулевое деление которой характеризует воду, не имеющую желтого и коричневого оттенков (бесцветная вода); увеличение градусов идет от голубого и синего до зеленого, желтого и бурого цветов. При цветности более 20 градусов вода не пригодна для питья без предварительной очистки. Синий и голубой цвет указывает на малое развитие жизни в водоеме и является для природных вод «цветом пустыни». Бурый и коричневый цвет также характерен для малопродуктивных водоемов из-за обилия в них гуминовых веществ. Центральные открытые районы крупных глубоких озер отличаются обычно синим или зеленым цветом воды; в прибрежных участках она в связи с повышенной мутностью и развитием планктона имеет желто-зеленый или даже бурый цвет.

Биологические особенности водоемов. В любых водоемах, за исключением горячих источников, вулканических, сильно соленых озер и т.п., обитает огромное количество разнообразных водных организмов, которых в общем называют г и д р о б и о н т а м и. По месту обитания различают несколько групп гидробионтов. П л а н к т о н – поселения очень малых организмов растительного происхождения типа водорослей (фитопланктон) и животного происхождения типа простейших, ракообразных, коловраток (зоопланктон), не способных преодолевать движения воды и перемещаться на значительные расстояния по горизонтали. Б е н т о с – обитатели дна, подразделяющиеся на фитобентос и зообентос. К бентосу относятся высшие водные растения, черви, моллюски, грибы, бактерии. Одни из них существуют на поверхности дна, другие зарываются в грунт. Н е к т о н – водные животные, обитающие в толще воды, приспособленные к активному плаванию, преодолевающие движение воды и перемещающиеся на значительные расстояния.

Для водоемов умеренной климатической зоны характерен ярко выраженный сезонный ход гидробиологических процессов. Весной, после вскрытия водоемов, наблюдается первая вспышка массового развития фитопланктона («цветение»), которому благоприятствует повышение температуры воды, обогащение ее кислородом, биогенами в результате увеличения речного притока. Второй пик цветения возникает во второй половине лета. Цветение сменяется массовым отмиранием планктона, остатки которого опускаются на дно, пополняя донные отложения. Прогрев воды и обильная пища в виде водорослей и бактерий способствует интенсивному развитию зоопланктона в течение весны и лета. Зимой развитие фитопланктона прекращается или идет очень слабо, его представители перезимовывают на дне. Скуднее становится и зоопланктон. Наиболее интенсивный рост зообентоса происходит в теплую часть года.

М а к р о ф и т ы (крупные водные растения – камыш, тростник и др.) начинают вегетацию ранней весной и достигают в средних широтах максимума биомассы к концу июля – началу августа. Образуя прибрежные заросли, они защищают берега от воздействия волн и размыва, наряду с фитопланктоном фотосинтезируют и продуцируют органическое вещество. Являясь конкурентом фитопланктона в пище, высшая водная растительность в некоторой мере уменьшает цветение водоемов, а также является фактором биологической очистки от загрязнения воды бытовыми и промышленными стоками, фенолами, нефтепродуктами. Заросли макрофитов – место гнездовий водоплавающих птиц, растительность этих зарослей служит кормом для птиц, бобров и ондатры. Водная растительность в процессе транспирации увеличивает испарение с водоемов, соответственно уменьшается сток. С охлаждением воды надгрунтовые части растений частично или полностью отмирают. Накопление остатков отмерших макрофитов и планктона способствуют заилению водоемов. Перезимовывают макрофиты в форме семян, вегетативных зачатков, подземных побегов и корневищ.

Для рыб в разные периоды жизненного цикла оптимальны различные условия внешней среды, в связи с чем они мигрируют из одних участков водоема в другие (и даже из озер в реки) для нереста, выращивание молоди, кормежки (нагула), зимовки. Разные виды рыб нерестятся в разное время, но главным образом весной или в начале лета. Зимой одни виды рыб впадают в спячку (холодное оцепенение), другие хотя и сохраняют активность, но обмен веществ у них замедлен по сравнению с теплой частью года.

При образовании водохранилищ происходит замещение речных гидробионтов, приспособленных к значительным скоростям течения, озерными формами организмов, свойственными водоемам с замедленным водообменном. На литорали, сильно прогревающейся летом и в особенности получающей много биогенных элементов с водосбора, в первые два–три года интенсивно развивается планктон. Формирование и стабилизация бентоса продолжается значительно дольше, чем планктона (3–4 года и более).

Дата добавления: 2014-01-20