Площадь озера не зависит от глубины



Морфология и морфометрия озер

В озере выделяются следующие основные морфологические элементы:

• Котловина — это естественное понижение земной поверхности разного генезиса, в пределах которого и расположено озеро;

• Ложе (или чаша) озера – понижение, непосредственно занятое водой.

В котловине по направлению от берега вглубь озера различаются береговая и глубинная (пелагиаль) области.

Береговая область включает три зоны (рис. 15):

♦ Собственно берег – часть суши, окружающая озеро и представленная бровкой и береговым склоном. Граница основания склона проводится по максимальному уровню волно-прибойной деятельности.

Рис. 15. Схема озерной котловины (а) и ее береговой области (б)

1 – котловина; 2 – ложе (чаша); 3 – береговая область: 4 – береговой уступ, 5 – побережье, 6 – береговая отмель, 7 и 8 – абразионная и аккумулятивная части береговой отмели, 9 – подводный откос, 10 и 11 – низший и высший уровни воды, 12 – коренные породы, 13 – начальный профиль берега

♦ Побережье – это зона прибойной полосы, включающая сухое, затопляемое и подводное побережье.

♦ Береговая отмель — это подводная терраса, опускающаяся в сторону озерной впадины и состоящая из абразионной и аккумулятивной отмели. Последняя оканчивается бровкой подводного откоса.

Побережье и береговую отмель часто объединяют в одну зону называемую литоралью.

Глубинная область (пелагиаль) занимает глубокую часть озера, недоступную волнению. Донную часть озера называют профундалью.

В пределах ложа озера выделяются такие морфологические элементы, как плесы, заливы, бухты, губы.

К морфометрическим характеристикамозера относятся:

• Площадь водной поверхности (зеркала; F) рассчитывается как средняя многолетняя величина, но может изменяться в зависимости от фазы водности, питающих озеро рек.

• Длина озера, l – кратчайшее расстояние между двумя наиболее удаленными точками береговой линии, измеренное по поверхности.

• Максимальная ширина озера, B_max – перпендикуляр к длине озера в наиболее широкой его части.

• Средняя ширина, B_cp – частное от деления площади зеркала озера на его длину.

• Максимальная глубина, H_max– определяется по журналу промера глубин.

• Средняя глубина, H_cp – частное от деления объема озера на площадь его зеркала.

• Длина береговой линии, L, измеряется по нулевой изобате.

• Изрезанность береговой линии, k, определяется путем сравнения с длиной окружности круга, равновеликого по площади, согласно формуле:

• Объем озера (объем котловины, заполненный водой до определенного уровня) — вычисляется как сумма отдельных слоев котловины, заключенных между горизонтальными плоскостями, проведенными друг от друга на расстоянии h, где h – мощность элементарного слоя (сечение изобат):

• Форма озерной котловины, С – безразмерный показатель, позволяющий определять степень приближения формы озера к геометрическим фигурам (цилиндр С=2; полусфера С=1,78; параболлоид С=1,5; конус С=1,33). Вычисляется по формуле Муравейского С.Д., как отношение средней глубины озера к глубине положения центра тяжести озерных вод.

Связи между отдельными характеристиками определяют кривые площадей, объемов и средних глубин озера. Подробно морфометрические характеристики рассматриваются на лабораторных занятиях.

Водный баланс озер

Водный баланс озера – это равновесное состояние между количеством воды, поступающим в озеро (питание), количеством, удаляемым из водоема (расходование) и изменением водной массы озера за некоторый промежуток времени.

В упрощенном виде уравнение водного баланса выглядит следующим образом:

X — атмосферные осадки;

У_рп — речной приток;

У_сбр — антропогенный приток или сброс сточных вод;

Z_конд — конденсация водяного пара на зеркало озера;

W_np — подземный приток.

У_вдсб — антропогенный водозабор на орошение, водоснабжение;

Z_иcn — испарение с поверхности озера;

W_ф — подземный отток (фильтрация);

Δu- изменение запасов воды в озере.

Нарушение водного баланса озер за счет изменения показателя Δu ведет к изменению коэффициента озерности, аридизации или гумидизации ландшафтов региона. Среди составляющих приходной и расходной частей уравнения водного баланса всё большую роль приобретает антропогенный фактор.

§ 5. Водный режим озера

Водным режимом озера называются закономерные изменения уровня воды, площади, объема вод, а также характеристик течений, волнений и перемешиваний в озере.

Главнейшими характеристиками водного режима озера являются колебания уровня воды в озере. Они подразделяются на несколько групп по причинам, вызывающим их.

Вековые и многолетние колебания уровня озер связаны с изменениями составляющих водного баланса озер (притока речных вод, осадков и т.д.) и с изменением объема (массы) воды в озере, обусловленных климатическими причинами. Например, в Евразии установлены вековые колебания уровня озер и повышенная увлажненность территорий с периодом 1850 лет. Общеизвестны вековые и многолетние колебания уровней Каспийского и Аральского морей, связанные с климатическими факторами (колебанием увлажненности регионов). В случае Аральского моря дополнительной причиной ускорения падения уровня моря является антропогенный фактор, а именно, большой забор вод рек Амударьи и Сырдарьи на орошение.

Сезонные колебания уровня озер связаны с изменениями водного баланса, определяемыми внутригодовым режимом. Озера, питающиеся водами с ледников (Телецкое, Иссык-Куль) имеют максимальный уровень во вторую половину лета. Озера северной и средней полосы Европы (Онежское, Плещеево) имеют подъем уровня весной в период снегового половодья на реках. В области муссонного климата повышенные уровни наблюдаются летом и осенью. В условиях засушливого климата (Казахстан и др.) резко выражен ранний весенний подъем уровня озер (до 4 м) и быстрый спад в первую половину лета. В целом амплитуда колебаний уровней озер в течение года различна, меняется от нескольких см до 2-3 м , реже более 7 м.

Сгонно-нагонные колебания уровней зависят от направления и скорости ветра и от колебаний атмосферного давления. Это кратковременные колебания (несколько часов до 2-3 суток) с амплитудами от нескольких дециметров до 1-2 м. Воздействие ветра вызывает повышение уровня воды у наветренного берега, т.е. нагон, а такие понижения уровня у подветренного берега озера, т.е. сгон. Незначительные перекосы уровня (несколько см) вызываются и неравномерным распределением атмосферного давления по типу «обратного барометра». Уровень воды повышается при понижении атмосферного давления.

Основной причиной волнения на озерах является ветер. В связи с небольшими размерами и глубиной водоема волнение на озерах имеет особенности по сравнению с морским. Волнение быстро возникает и быстро затухает. Волны обычно трехмерные (фронта волны нет), более крутые, с меньшей высотой (обычно 0,5 м , реже до 3-6 м). Крутизна — это отношение высоты волны к ее длине. На озерах она равна 0,1.

Сейши— это стоячие свободные волны, возникающие под влиянием изменения атмосферного давления над озером. Эти колебательные движения не имеют поступательного характера и представляют лишь вертикальные колебания, при которых в одном месте происходит подъем, а в другом — опускание уровня воды (рис. 16). Пункты, где колебания максимальны называются пучностями, а линии где нет колебаний — узлами. Различают одноузловые и многоузловые (2, 3 и т.д.) сейши.

Рис. 16. Схема изменения уровней воды в озере при одноузловой (А) и двухузловой (Б) сейшах

Амплитуда сейш составляет от нескольких см до десятков см, периоды — от 5-10 мин. до нескольких часов (редко суток).

Течения в озерахобусловлены несколькими причинами и поэтому различают разные виды течений.

а) Ветровые течения вызываются ветром, и их скорость (V_в) равна V_в = KW_в, где W_в — скорость ветра (м/с), К — ветровой коэффициент, равный 0,01-0,02. В среднем V_в = 0,5 м/с.

б) Компенсационные течения возникают в результате сгонно-нагонной денивеляции уровня озера, вызываемой ветром. Они развиваются ниже поверхностного слоя и направлены противоположно ветровым течениям.

в) Сейшевые течения возникают после прекращения ветра на многих озерах.

г) Гравитационные (стоковые) течения возникают при перекосе уровня воды от втекающих в озеро рек. Их средняя скорость составляет 1-2 м/с.

д) Плотностные течения возникают вследствиенеравномерного распределения температуры по пространству озера. Термические неоднородности создают горизонтальные градиенты плотности и перекосы уровня. В период нагревания температура воды вблизи берегов выше, чем в середине озера. Это создает горизонтальную циркуляцию против часовой стрелки (под влиянием силы Кориолиса). В период охлаждения проходят обратные явления. Скорости этих течений 0,3-0,5 м/с.

е) Конвективное перемешивание в озерахвызывается также весенним нагреванием или осенним охлаждением.

Термический режим озера

Для озер умеренного климата выделяется две крупные термические фазы: нагревание (весеннее и летнее) и охлаждение (осеннее и зимнее). Весеннее нагревание начинается с появлением положительных температур весной. В это время на поверхности озера лежит лед, а верхние слои воды имеют самую низкую температуру. Такая термическая ситуация получила название обратной стратификации (стратис — слой). Весеннее нагревание длится до тех пор, пока верхние слои воды не прогреются до температуры нижних. Как только температура воды во всем озере выровняется и наступит состояние гомотермии, начинается период летнего нагревания. В это время активный прогрев верхних слоев воды приводит к образованию прямой стратификации, т.е. увеличению температуры воды в озере от дна к поверхности. В этот период наблюдается расслоение озерных водна 3 термические зоны (рис. 17):

Рис. 17. Вертикальные термические зоны в озерах умеренного пояса

1 – изменение температуры по глубине, 2 – изменение градиента температуры по глубине.

· Гиполимнион – нижний слой с холодной «весенней» водой;

· Металимнион– слой температурного скачка, где вертикальный градиент температуры может достигать 8-10 0 С на 1 м глубины.

· Эпилимнион – поверхностный, наиболее теплый слой воды.

Осеннее охлаждение начинается с устойчивого снижения среднесуточных температур воздуха ниже температуры поверхностных слоев озера и заканчивается гомотермией вод. Дальнейшее зимнее охлаждение поверхностных вод приводит к активной вертикальной конвекции, когда уплотнившиеся вследствие охлаждения и ставшие более тяжелыми поверхностные воды опускаются на дно и вытесняют на поверхность менее плотные и более легкие донные воды. Таким образом, в озере формируется обратная термическая стратификация.

Термический режим озер обуславливает формирование в них двух областей. В теплоактивной, прибрежной области в связи с меньшими глубинами вода быстро нагревается (выше +4°С) и быстрее охлаждается (ниже +4°С) по сравнению с теплоинертной областью центральной части озера. Между этими областями появляется вертикальный пояс с температурой наибольшей плотности воды +4°С, где плотная вода опускается. Этот пояс носит название «термический бар». Он виден с поверхности в виде узкой светлой полосы весной и осенью. Это своеобразный тепловой и динамический барьер между прибрежными и центральными водами озера. Впервые это явление описано Ф. Форелем в 1901 г. в Женевском озере (Швейцария).

Термическая классификация озервпервые предложена Ф. Форелем, а позднее уточнена многими учеными. Выделены группы озер:

Полярные — с температурой в течение года ниже +4°С и с обратной стратификацией.

Тропические — с температурой выше +4°С и постоянной прямой стратификацией.

Умеренные — с температурой зимой ниже +4°С и весной-летом — выше +4°С и с переменной температурной стратификацией.

По характеру ледовых явлений выделяют четыре группы озер:

— озера, не имеющие ледовых явлений (экваториальные и тропические регионы),

— озера с неустойчивым ледоставом (южные регионы умеренного пояса),

— озера с устойчивым ледоставом зимой (умеренный пояс),

— озера с ледоставом в течение всего года (районы Крайнего Севера).

Ледовый режим озер

В ледовом режиме озер, как и у рек, выделяются три характерных периода — замерзание, ледостав и вскрытие, во время которых происходят аналогичные речным ледовые явления. В период замерзания образуются забереги (припаи), сало, внутриводный лед, ледяные наплески на пляжах, ледяные валы на отмелях («сокуи» на Байкале высотой до 3 м), ледяная галька в прибойной зоне («колобовники» на Байкале).

Ледостав на больших озерах формируется 2-3 месяца, завершаясь в январе, а на малых озерах — в течение нескольких дней.

Ледяной покров состоит из нескольких видов озерного льда:

— водный (озеровидный) — это прозрачный кристаллический лед,

— водно-снеговой лед — мутный, непрозрачный, беловатый, образующийся при смерзании пропитанного водой снега. Он называется «наслузом».

— снеговой лед, образующийся при подтаивании снега на поверхности с последующим замерзанием.

Толщина льда в Северной Евразии — 0,5-2 м, иногда до 3 м, в южных районах — всего несколько см.

Вскрытие озер в Европе на 7-14 дней позже, чем вскрытие рек.

Источник

Что такое озера

Озеро это естественный замкнутый водоем, который образуются на поверхности земли в углублениях. Подобных углублений на поверхности Земли огромное количество, как только количество поступающей воды в углубления превышает количество испарений, образуются озера. Они бывают самыми разнообразными. Например, есть очень маленькие озера, который часто называют озера-лужа, а есть гигантские озера, которые называют озера-моря. Также бывают озера с пресной и с соленой водой. Бывают озера с очень холодной и очень горячей водой. Бывают озера с богатым внутренним миром организмов, а есть водоемы, в которых организмов практически нет.

Говоря об озерах нужно прежде всего отметим, чем они отличаются от других искусственных и естественных водоемов на нашей планете. Прежде всего рассмотрим основные отличия от:

• моря — озеро не является частью мирового океана. В упрощенной форме можно говорить, что озеро относится к водам суши, а море относится к водам океана.
• реки — в реках вода всегда прочна и обладает течением, а в озере этого нет.

Как формируется дно озер

Выше уже отмечалось, что озера формируются в котловинах на земли, где скапливается излишняя влага. Нужно отметить, что глубина озер бывает самой разнообразной от нескольких сантиметров до нескольких километров. Так, самое глубокое озеро на нашей планете это озеро Байкал, глубина которого составляет 1620 м. Почему же некоторые озера глубокие, а другие нет? Связано это с происхождением их котловин. Ниже представлена таблица, в которой описаны все возможные котловины озер на нашей планете и их особенности.

Классификация озер

Озера характеризуется тем, что что в них впадают реки, а из некоторых озер реки берут начало. Поэтому очень важной особенностью является то, что размеры озер всегда зависят от питания, температуры окружающей среды и количества осадков. Часто, если рассматривать географическую карту, может обнаружить, что границы озер обозначены не сплошной, а пунктирной линией. Примером может служить озеро Чад в Африке. Такое обозначение обусловлено тем, что озеро значительно меняет свои размеры и границы. Когда начинается сезон засухи озеро значительно сокращается в размерах, иногда пропадает вовсе. Как только начинается сезон дождей, озеро вновь начинает расширяться, выходя иногда даже за границы, обозначенные на географической карте.

Все озера на нашей планете делятся на две большие категории:

• По выпадающим из них рекам озера бывают сточными (из водоема берет начало хотя бы 1 река) и бессточными (из водоема не вытекают реки). Пример первой группы — Байкал, второй — Каспийское море.
• По солености воды озера различают пресными (уровень меньше 1 промилле) и солеными (Уровень больше 1 промилле).

Пресные озера чаще всего относятся к сточной группе. Это обуславливается тем, что накапливающаяся соль уносится водами реки. Что касается соленых озер, то они чаще всего являются бессточными и характерны для засушливого климата. Самое соленое озеро на нашей планете — Мертвое, соленость которого составляет около 270 промилле. Другая важная характеристика Мертвого моря — в нем практически отсутствуют живые организмы. В нем встречается только некоторые разновидности бактерий. Связано то опять же с высоким уровнем солености, которая несовместима с жизнью большинства организмов.

Закрывая рассмотрение вопросов типов озер, нужно отметить, что все озера на нашей планете так или иначе подвержены угрозе исчезновения. Как только количество испарений превышает количество воды, поступающей в озеро, его уровень постепенно снижается, и со временем такое озеро превращается в болото.

Что такое старица

Старица это достаточно причудливая форма озер. О причудливости мы говорим в связи с тем, что часто принято понимать под озерами круглые водоем. Старица это особый тип озер, который имеет подковообразную форму. Они образуются как правило в руслах старых рек, поэтому небольшие в размерах. Старой русла рек образуется в связи с тем, что река может изменить свое течение, оставив после себя свое русло, в котором сохраняется вода. В результате образуется старица.

Значение озер для человека

Озера это важная часть жизни человека, поскольку они встречаются везде. Наиболее часто озера встречаются в Африке и Северной Америке. Опять же это связано с рельефом местности этих континентов и спецификой образования там суши и горных пород. Часто говорят, что озер нет в Антарктиде, но это не так. Действительно, на поверхности Антарктида нет озер, поскольку температура воздуха достаточно низкая и вода замерзает. Однако, в последнее время географы обнаружили под слоем льда в Антарктиде озера.

В Европе также есть участки, на которых очень много озер. Примером может выступать Северная Европа и Скандинавский полуостров. Не случайно Финляндию и Швецию часто называют страной тысячи озер. Их здесь так много, что часто нельзя сказать что это суша изрезанная озерами, или озера изрезанные сушей.

Географическое описание озер

Озера, как и любой объект на нашей планете, подлежит географическому описанию. специфика описание озера зависит от его размеров. Так, если озеро является небольшим, то оно описывается как правило целиком. Если же мы говорим о больших озерах, то чаще всего описываются его составные части. В целом же план описания следующий:

• Местность. Указывается рельефа местности, а также рассматриваются горные породы, которые повлияли на формирование котловины озера.
• Тип. Определяется является ли озеро сточным или бессточным.
• Свойства вод. В этом пункте описывается температура озера, прозрачность воды, насыщенной живыми организмами и так далее.
• Использование человеком. Как озеро используется людьми, и какие принимаются меры для охраны этого озера.

Источник

О́ЗЕРО

О́ЗЕРО, при­род­ный во­до­ём в уг­луб­ле­нии су­ши (кот­ло­ви­не), за­пол­нен­ном кон­ти­нен­таль­ны­ми вод­ны­ми мас­са­ми с за­мед­лен­ным во­до­об­ме­ном, не имею­щий пря­мой свя­зи с мо­рем (океа­ном).

Общие сведения

О. по­все­ме­ст­но рас­про­стра­не­ны на тер­ри­то­рии су­ши, их рас­пре­де­ле­ние край­не не­рав­но­мер­но. Все­го на Зем­ле 8,45 млн. О. с пл. бо­лее 0,01 км 2 , их об­щая пл. 2,7 млн. км 2 , рас­счи­тан­ный сум­мар­ный объ­ём во­ды 179,6 тыс. км 3 (рос. ис­сле­до­ва­тель С. В. Рян­жин, 2005); из них св. 30% на­хо­дит­ся в Рос­сии (2,7 млн.), об­щая пл. ок. 400 тыс. км 2 , объ­ём во­ды св. 24,5 тыс. км 3 . Наи­боль­шая озёр­ность (от­но­ше­ние пло­ща­ди озёр к об­щей пло­ща­ди су­ши) ха­рак­тер­на для рай­онов с по­вы­шен­ным ув­лаж­не­ни­ем: сев. рай­оны Ев­ра­зии (Ка­ре­лия, Зап. Си­бирь се­вер­нее 56° с. ш., Се­ве­ро-Си­бир­ская, Цен­траль­ноя­кут­ская, Яно-Ин­ди­гир­ская и Ко­лым­ская низ­мен­но­сти; Бал­тий­ское по­озе­рье, вклю­чаю­щее Сев. Гер­ма­нию, При­бал­ти­ку, юж. рай­оны Шве­ции и Фин­лян­дии, Ма­зур­ские озё­ра в Поль­ше) и Сев. Аме­ри­ки (ши­ро­кая ду­га во­круг Гуд­зо­но­ва зал. в Ка­на­де и США). Озёр­ность Фин­лян­дии со­став­ля­ет 9,4%, Шве­ции – 8,6%, Рос­сии – 2,1%.

Типы озёр по происхождению котловин

Кот­ло­ви­ны О. воз­ни­ка­ют в ре­зуль­та­те рель­е­фо­об­ра­зую­щих про­цес­сов и по про­ис­хо­ж­де­нию де­лят­ся на тек­то­ни­че­ские (в тек­то­нич. про­ги­бах, впа­ди­нах, раз­ло­мах), вул­ка­ни­че­ские (кра­тер­ные и ла­во­во-под­пор­ные), за­валь­ные (в го­рах), лед­ни­ко­вые (при­лед­ни­ко­вые, тро­го­вые, ка­ро­вые, эро­зи­он­ные, мо­рен­ные, ос­та­точ­ные – со­хра­нив­шие­ся со вре­мён тая­ния по­кров­но­го оле­де­не­ния), про­валь­ные (кар­сто­вые, суф­фо­зи­он­ные, тер­мо­кар­сто­вые в мно­го­лет­не­мёрз­лых грун­тах), реч­ные (ста­ри­цы, дель­то­вые), мор­ские (от­чле­нён­ные от мо­ря или О. гря­дой на­но­сов – пе­ре­сы­пью, ко­сой), не­ко­то­рые из них на­зы­ва­ют ла­гу­на­ми или ли­ма­на­ми и счи­та­ют мор. за­ли­ва­ми. Воз­раст древ­ней­ших О. со­став­ля­ет мил­лио­ны лет, ве­ли­чай­шее из них Кас­пий­ское мо­ре, са­мые глу­бо­кие – Бай­кал и Тан­гань­и­ка. Боль­шин­ст­во лед­ни­ко­вых О. воз­ник­ло ок. 10 тыс. лет на­зад. Кот­ло­ви­ны др. ти­пов О. име­ют воз­раст неск. со­тен лет и про­дол­жа­ют воз­ни­кать. Мно­гие О., со­еди­нён­ные ко­рот­ки­ми и мно­го­вод­ны­ми в те­че­ние все­го го­да озёр­ны­ми ре­ка­ми, об­ра­зу­ют озёр­ные сис­те­мы: Ве­ли­кие озё­ра на гра­ни­це Ка­на­ды и США; в вер­ховь­ях Ни­ла – Вик­то­рия, Кьо­га, Аль­берт и Эду­ард, Ве­ли­кие озё­ра Ев­ро­пы (по С. В. Ка­лес­ни­ку, 1968, со­стоя­щие из Сай­ма, Онеж­ско­го озе­ра, Ла­дож­ско­го озе­ра, Иль­мень) и др.

При­ме­ча­ния. * При уров­не –27 м (2004) (рос­сий­ский ис­сле­до­ва­тель В. Н. Ми­хай­лов и др., 2005); ** при уров­не 31 м в Боль­шом мо­ре и 39,5 м в Ма­лом мо­ре (2002) (рос­сий­ский ис­сле­до­ва­тель В. Н. Ми­хай­лов и др., 2005); *** раз­ме­ры силь­но из­ме­ня­ют­ся; ос­таль­ные озё­ра – по ба­зе дан­ных World Lake (рос­сий­ский ис­сле­до­ва­тель С. В. Рян­жин, 2005).

Важнейшие внутриозёрные процессы

О. пред­став­ля­ет со­бой не толь­ко ско­п­ле­ние во­ды в кот­ло­ви­не, но и ме­сто оби­та­ния гид­ро­био­н­тов (вод­ных ор­га­низ­мов): бак­те­рий, рас­те­ний и жи­вот­ных планк­то­на и бен­то­са, рыб. По­это­му в озе­ро­ве­де­нии О. рас­смат­ри­ва­ет­ся как вод­ная эко­си­сте­ма, в ко­то­рой во­да, ми­нер. и ор­га­нич. ве­ще­ст­ва, рас­тво­рён­ные и взве­шен­ные в ней, тес­но взаи­мо­свя­за­ны с жи­вы­ми ор­га­низ­ма­ми, внут­ри­во­до­ём­ны­ми про­цес­са­ми об­ме­на ве­ществ и энер­гии. Со­во­куп­ность этих про­цес­сов оп­ре­де­ля­ет фор­ми­ро­ва­ние хи­мич. со­ста­ва вод­ных масс и дон­ных от­ло­же­ний, ка­че­ст­во во­ды и био­ло­гич. про­дук­тив­ность О. Всем О. (в ши­ро­ком смыс­ле – во­до­ёмам су­ши) свой­ст­вен­ны 5 групп важ­ней­ших про­цес­сов.

Ди­на­ми­ка вод О., в от­ли­чие от рек, за­ви­сит от вер­ти­каль­но­го и го­ри­зон­таль­но­го рас­пре­де­ле­ния плот­но­сти во­ды. В О. ук­ло­ны вод­ной по­верх­но­сти в сот­ни раз мень­ше, чем в ре­ках, по­это­му ско­рость те­че­ний из­ме­ря­ет­ся не в м/с, а в см/с. Вслед­ст­вие ос­лаб­лен­ной тур­бу­лент­но­сти те­че­ний в О. воз­ни­ка­ет раз­ли­чие плот­но­сти во­ды ме­ж­ду её слоями, на­зы­вае­мое стра­ти­фи­ка­ци­ей (слои­сто­стью) вод­ной тол­щи. По­это­му в О. наи­боль­шую роль в пе­ре­ме­ши­ва­нии иг­ра­ет кон­век­ция, воз­ни­каю­щая, ко­гда плот­ность во­ды верх­не­го слоя ста­но­вит­ся боль­ше плот­но­сти под­сти­лаю­ще­го слоя. Из-за бо́льших раз­ме­ров ак­ва­то­рий О., в срав­не­нии с реч­ным рус­лом, на них в вет­ре­ную по­го­ду воз­ни­ка­ют вол­не­ние и вет­ро­вые те­че­ния, ещё бо­лее ин­тен­си­фи­ци­рую­щие пе­ре­ме­ши­ва­ние во­ды в по­верх­но­ст­ном слое.

Био­ло­ги­че­ская про­дук­тив­ность О., то есть спо­соб­ность их эко­си­сте­мы из рас­тво­рён­ных в во­де ми­нер. ве­ществ соз­да­вать ор­га­нич. ве­ще­ст­во в ви­де кле­ток жи­вых вод­ных ор­га­низ­мов, сход­на с про­дук­тив­но­стью почв. Ср. про­дук­тив­ность всех О. со­став­ля­ет при­мер­но 1,4 г/(м 2 ·сут), в 3 раза вы­ше, чем в Ми­ро­вом ок., и со­пос­та­ви­ма с про­дук­тив­но­стью с.-х. по­ле­вых куль­тур, но в 2 раза мень­ше, чем в ср. для всей су­ши Зем­ли. На уча­ст­ках, за­рос­ших выс­шей вод­ной рас­ти­тель­но­стью (мак­ро­фи­та­ми), про­дук­тив­ность дос­ти­га­ет 14 г/(м 2 ·сут), в 1,5 раза вы­ше, чем в эк­ва­то­ри­аль­ных ле­сах. Гро­мад­ные био­ло­гич. ре­сур­сы О. оп­ре­де­ля­ют спо­соб­ность вод­ной эко­си­сте­мы са­мо­очи­щать­ся от за­гряз­няю­щих ве­ществ и, сле­до­ва­тель­но, фор­ми­ро­вать вы­со­кие пить­е­вые ка­че­ст­ва во­ды. В ре­ках мас­са ре­о­филь­ных ор­га­низ­мов ни­чтож­но ма­ла в срав­не­нии с мас­сой лим­но­филь­ных ор­га­низ­мов в озё­рах.

Гид­ро­био­нтов в О. по ме­сто­оби­та­нию де­лят на ор­га­низ­мы бен­то­са, планк­то­на, ней­сто­на и рыб. По био­ло­гич. про­дук­тив­но­сти О. раз­де­ля­ют­ся на оли­го­троф­ные (ма­ло­про­дук­тив­ные, бед­ные био­ген­ны­ми ве­ще­ст­ва­ми), эв­троф­ные (вы­со­ко­про­дук­тив­ные) и ги­пер­троф­ные (чрез­мер­но обо­га­щён­ные био­ген­ны­ми ве­ще­ст­ва­ми), эко­си­сте­ма ко­то­рых де­гра­ди­ру­ет из-за ан­тро­по­ген­но­го хи­мич. за­гряз­не­ния. Важ­ней­шей со­став­ляю­щей био­ло­гич. про­дук­тив­но­сти О. яв­ля­ет­ся ес­теств. ры­бо­про­дук­тив­ность – спо­соб­ность обес­пе­чи­вать в те­че­ние го­да (од­но­го ве­ге­та­ци­он­но­го пе­рио­да) оп­ре­де­лён­ный при­рост мас­сы рыб с еди­ни­цы пло­ща­ди за счёт ес­теств. кор­мо­вых ре­сур­сов (при пи­та­нии ес­теств. пи­щей). Обыч­но ры­бо­про­дук­тив­ность О. вы­ра­жа­ют в ки­ло­грам­мах с гек­та­ра (кг/га). В не­ко­то­рых О. осу­ще­ст­в­ля­ет­ся по­дав­ле­ние раз­ви­тия ту­го­рос­лых, ма­ло­цен­ных ви­дов рыб и фор­ми­ро­ва­ние их­тио­фау­ны, пред­став­лен­ной цен­ны­ми и бы­ст­ро­ра­сту­щи­ми ви­да­ми: плот­ва, окунь, карп, лещ, тол­сто­ло­бик, са­зан, бе­лый амур, су­дак, си­го­вые (сиг, чир, мук­сун, нель­ма, омуль, пе­лядь, ря­пуш­ка). Эти це­ли дос­ти­га­ют­ся за счёт улуч­ше­ния ус­ло­вий раз­мно­же­ния, на­гу­ла и вы­жи­ва­ния имею­щих­ся в О. осо­бей цен­ных ви­дов рыб и пу­тём ре­гу­ляр­но­го вы­пус­ка в во­до­ём их мо­ло­ди, вы­ра­щен­ной на ры­бо­вод­ных пред­при­яти­ях, что по­зво­ля­ет уве­ли­чить уло­вы до 100 кг/га и бо­лее.

Кро­ме се­зон­ных цик­лов раз­ви­тия гид­ро­био­нтов и их про­дук­тив­но­сти, О. свой­ст­вен­ны мно­го­лет­ние цик­лы и про­хо­ж­де­ние по­сле­до­ва­тель­ных со­стоя­ний оли­го­тро­фии, ме­зо­тро­фии и эв­тро­фии на пу­ти к ис­чез­но­ве­нию. В про­цес­се эво­лю­ции мно­гие О. за­пол­ня­ют­ся на­но­са­ми, за­рас­та­ют и пре­вра­ща­ют­ся в ус­ло­ви­ях влаж­но­го кли­ма­та в бо­ло­та или озёр­ные рав­ни­ны, про­ре­зан­ные рус­ла­ми рек, в су­хом кли­ма­те – в со­лон­ча­ки.

Ак­ку­му­ля­ция ве­ществ и энер­гии. Бла­го­да­ря за­мед­лен­но­сти во­до­об­ме­на озёр­ные эко­си­сте­мы об­ла­да­ют важ­ней­шим эко­ло­гич. свой­ст­вом на­ка­п­ли­вать ве­ще­ст­во и энер­гию. По­гло­ще­ние сол­неч­ной ра­диа­ции при фо­то­син­те­зе ор­га­нич. ве­ще­ст­ва вод­ны­ми рас­те­ния­ми обес­пе­чи­ва­ет энер­ги­ей био­ло­гич. про­дук­тив­ность и ак­тив­ную жиз­не­дея­тель­ность вод­ных ор­га­низ­мов, уча­ст­вую­щих в ути­ли­за­ции ал­лох­тон­ных (т. е. по­сту­паю­щих в О.) за­гряз­няю­щих ве­ществ и спо­соб­ствую­щих са­мо­очи­ще­нию во­ды. Оса­ж­де­ние (се­ди­мен­та­ция) взве­шен­ных ал­ло­хтон­ных и ав­то­хтон­ных (об­ра­зо­вав­шихся в О.) ве­ществ обес­пе­чи­ва­ет фор­ми­ро­ва­ние на дне ор­га­нич. и ми­нер. озёр­ных ре­сур­сов (см. Озёр­ные от­ло­же­ния). На­ко­п­ле­ние дон­ных от­ло­же­ний ве­дёт к умень­ше­нию глу­би­ны и со­кра­ще­нию про­дол­жи­тель­но­сти су­ще­ст­во­ва­ния озёр.

Взаи­мо­дей­ст­вие внут­ри­во­до­ём­ных про­цес­сов с во­до­сбо­ром. Все про­цес­сы фор­ми­ро­ва­ния вод­но­го, тер­мич., хи­мич. и био­ло­гич. ре­жи­мов в О., в от­ли­чие от океа­нов, за­ви­сят не толь­ко от их гео­гра­фич. по­ло­же­ния, но так­же от раз­ме­ра и при­род­ных ус­ло­вий их во­до­сбо­ров. Сток с во­до­сбо­ра оп­ре­де­ля­ет объ­ём и со­став реч­ных вод­ных масс, из ко­то­рых об­ра­зу­ет­ся осн. вод­ная мас­са, по­это­му О. де­лят на два гео­гра­фич. клас­са – ин­тра­зо­наль­ные (во­до­сбор це­ли­ком рас­по­ло­жен в той же гео­гра­фич. зо­не, что и са­мо О.) и по­ли­зо­наль­ные (во­до­сбор на­хо­дит­ся в не­сколь­ких гео­гра­фич. зо­нах или вы­сот­ных поя­сах). Влия­ние про­цес­сов фор­ми­ро­ва­ния сто­ка на во­до­сбо­ре О. на его эко­си­сте­му на­столь­ко силь­но, что в озеро­ве­де­ние вве­де­но по­ня­тие «во­до­сбор – во­до­ём – еди­ная при­род­ная сис­те­ма». В свою оче­редь, в ка­ж­дом О. про­ис­хо­дит силь­ней­шая транс­фор­ма­ция вод­но­го ре­жи­ма пи­таю­щей его ре­ки (или рек) и со­ста­ва реч­ной во­ды. По­это­му вы­те­каю­щие из О. ре­ки на­зы­ва­ют озёр­ны­ми со сгла­жен­ны­ми по­ло­водь­ем и па­вод­ка­ми (или с пол­ным их от­сут­ст­ви­ем) и с пол­но­вод­ны­ми рус­ла­ми в ме­жен­ные пе­рио­ды.

Озёр­ные кот­ло­ви­ны и их взаи­мо­дей­ст­вие с вод­ны­ми мас­са­ми. На ка­ж­дом О. про­ис­хо­дит пре­об­ра­зо­ва­ние бе­ре­гов и дна, ди­на­ми­ка вод в них за­ви­сит от раз­ме­ров и фор­мы озёр­ной ча­ши (под­вод­ная часть кот­ло­ви­ны). Ча­ша лю­бо­го О. де­лит­ся на ли­то­раль – ло­же мел­ко­вод­ной при­бреж­ной зо­ны, в ней сол­неч­ный свет и вол­но­вое пе­ре­ме­ши­ва­ние во­ды дос­ти­га­ют дна, и про­фун­даль – ло­же пе­ла­гиа­ли (глу­бо­ко­вод­ной зо­ны). По мор­фо­ло­гич. при­зна­кам ли­то­раль де­лят на две под­зо­ны: аб­ра­зи­он­ную от­мель (пляж, при на­го­нах за­ли­вае­мый во­дой пол­но­стью или час­тич­но), сло­жен­ную гра­ви­ем, галь­кой с ва­лу­на­ми и круп­но­зер­ни­стым пес­ком или гли­ни­сты­ми и/или щеб­ни­сты­ми мик­ро­тер­ра­са­ми, и ак­ку­му­ля­тив­ную от­мель, ко­то­рая фор­ми­ру­ет­ся пе­ре­мы­ты­ми вол­не­ни­ем грун­та­ми аб­ра­зи­он­но­го бе­ре­го­во­го об­ры­ва, со­стоя­щи­ми пре­им. из раз­но­зер­ни­сто­го пес­ка с умень­шаю­щим­ся с глу­би­ной пре­об­ла­даю­щим раз­ме­ром час­тиц. Уча­ст­ки за­кры­той (за­щи­щён­ной от штор­мо­во­го вол­не­ния ме­ля­ми или ост­ро­ва­ми) ли­то­ра­ли обыч­но за­рас­та­ют мак­ро­фи­та­ми. В при­уре­зо­вой по­ло­се они по­кры­ва­ют­ся над­вод­ной (воз­душ­но-вод­ной) жё­ст­кой рас­ти­тель­но­стью, даль­ше от бе­ре­га до глу­би­ны 2–3 м – пре­им. по­лу­по­гру­жён­ны­ми рас­те­ния­ми с пла­ваю­щи­ми ли­сть­я­ми, на ещё бо́ль­ших глу­би­нах (до 5–7 м при про­зрач­ной во­де) – по­гру­жён­ной, т. е. мяг­кой рас­ти­тель­но­стью фи­то­бен­то­са, об­ра­зую­ще­го мес­та­ми сплош­ной по­кров уча­ст­ков дна – под­вод­ные лу­га. В ма­лых лес­ных О. не­ред­ко от бе­ре­га рас­про­стра­ня­ет­ся по вод­ной по­верх­но­сти рас­ту­щая на пла­ву мас­са жи­вых и от­мер­ших мак­ро­фи­тов – спла­ви­на (зы­бун), ино­гда с по­кро­вом сфаг­но­во­го мха, кус­ти­ка­ми клю­к­вы и ба­гуль­ни­ка, кар­ли­ко­вой бе­рё­зой. Под спла­ви­ной мо­жет быть дос­та­точ­но глу­бо­кая во­да или жид­кий ил. Та­кие бо­лот­ные О. (дис­троф­ные) бы­ст­ро заи­ли­ва­ют­ся и за­рас­та­ют, пре­вра­ща­ясь в тор­фя­ные бо­ло­та.

Водный баланс

Глав­ные со­став­ляю­щие при­ход­ной час­ти вод­но­го ба­лан­са О. – по­верх­но­ст­ный и под­зем­ный при­ток с во­до­сбо­ра и ат­мо­сфер­ные осад­ки на ак­ва­то­рию, рас­ход­ной час­ти – по­верх­но­ст­ный сток, фильт­ра­ция во­ды в дно и ис­па­ре­ние с вод­ной по­верх­но­сти. По струк­ту­ре вод­но­го ба­лан­са и ти­пу во­до­об­ме­на О. де­лят на сточ­ные, сбра­сываю­щие часть сто­ка вниз по те­че­нию (Бай­кал, Онеж­ское оз. и Ла­дож­ское оз. и др.), и про­точ­ные, че­рез ко­то­рые осу­ще­ст­в­ля­ет­ся тран­зит­ный сток [ре­ки: Ве­ли­кая че­рез Чуд­ско-Псков­ское оз. в р. Нар­ва; Рейн че­рез Бо­ден­ское оз.; Мур­габ (см. Бар­танг) че­рез оз. Са­рез­ское, и др.], бес­сточ­ные, рас­хо­дую­щие сток на ис­па­ре­ние, ин­фильт­ра­цию и ис­кусств. во­до­за­бор (Кас­пий­ское м., Араль­ское м., озё­ра Бал­хаш, Ис­сык-Куль, Чад и др.). В вод­ном ба­лан­се и гид­ро­ло­гич. ре­жи­ме О. вы­де­ля­ет­ся азо­наль­ный гид­ро­гра­фич. фак­тор – со­от­но­ше­ние пло­ща­ди во­до­сбо­ра и ак­ва­то­рии (ве­ли­чи­на удель­но­го во­до­сбо­ра). Гео­гра­фич. зо­наль­ность и вы­сот­ная по­яс­ность оп­ре­де­ля­ют объ­ём и ре­жим при­то­ка во­ды и во­до­об­мен О. с ат­мо­сфе­рой, ха­рак­те­ри­зуе­мый ве­ли­чи­ной «ви­ди­мо­го» ис­па­ре­ния, т. е. пре­вы­ше­ни­ем ис­па­ре­ния с ак­ва­то­рии над ко­ли­че­ст­вом вы­па­даю­щих на неё ат­мо­сфер­ных осад­ков. В ув­лаж­нён­ных рай­онах как при­ход, так и рас­ход во­ды про­ис­хо­дят в осн. за счёт реч­но­го сто­ка, здесь пре­об­ла­да­ют сточ­ные и про­точ­ные О.; во­да О. арид­ных рай­онов тра­тит­ся на ис­па­ре­ние, и здесь рас­про­стра­не­ны б. ч. бес­сточ­ные озё­ра.

Озёра как регуляторы речного стока

На­ка­п­ли­вая во­ды, сте­каю­щие с их во­до­сбо­ров и по­сте­пен­но рас­хо­дуя их в вы­те­каю­щие озёр­ные ре­ки, О. ре­гу­ли­ру­ют реч­ной сток. В свя­зи с ин­тен­сив­ным исполь­зо­ва­ни­ем еже­год­но во­зоб­нов­ляю­щих­ся на во­до­сбо­рах вод­ных и гид­ро­энер­ге­тич. ре­сур­сов реч­но­го сто­ка во мно­гих стра­нах воз­рас­та­ет чис­ло за­ре­гу­ли­ро­ван­ных гид­ро­уз­ла­ми О. Для это­го, со­ору­жая пло­ти­ну ни­же ис­то­ка озёр­ной ре­ки, под­ни­ма­ют уро­вень во­ды в об­шир­ной озёр­ной кот­ло­ви­не на неск. мет­ров, соз­да­вая очень боль­шой по­лез­ный объ­ём озёр­но­го во­до­хра­ни­ли­ща, напр. Ир­кут­ское во­до­хра­ни­ли­ще с Бай­ка­лом, Верх­не­свир­ское во­до­хра­ни­ли­ще с Онеж­ским оз., Бух­тар­мин­ское во­до­хра­ни­ли­ще с оз. Зай­сан, Вин­ни­пег с гид­ро­уз­лом на р. Нель­сон, Он­та­рио с гид­ро­уз­лом Иро­ку­эй на р. Св. Лав­рен­тия, Вик­то­рия с гид­ро­уз­лом Оу­эн-Фолс на р. Вик­то­рия-Нил, имею­щее са­мый боль­шой в ми­ре по­лез­ный объ­ём (204,8 км 3 ).

Колебания уровня воды в озёрах

При по­ло­во­дье и круп­ных па­вод­ках на при­то­ках О. уро­вень во­ды в них по­вы­ша­ет­ся, а в ме­жен­ные пе­рио­ды, ко­гда при­ток во­ды ста­но­вит­ся мень­ше сто­ка из О., уро­вень мед­лен­но по­ни­жа­ет­ся. Эти внут­ри­го­до­вые ко­ле­ба­ния уров­ня ред­ко пре­вы­ша­ют 1 м. Мно­го­лет­ние ко­ле­ба­ния сред­не­го­до­вых зна­че­ний уров­ня, как пра­ви­ло, боль­ше, дос­ти­га­ют 3–7 м. В озёр­ной кот­ло­ви­не сток при­то­ков мо­жет на­ка­п­ли­вать­ся в те­че­ние се­рии мно­го­вод­ных лет, в на­сту­паю­щие за­тем ма­ло­вод­ные го­ды вод­ные ре­сур­сы рас­хо­ду­ют­ся на ис­па­ре­ние и сток озёр­ной ре­ки. В за­суш­ли­вых рай­онах О. час­то пе­ре­сы­ха­ют, вре­мен­но пре­вра­ща­ясь в со­лон­ча­ки и та­кы­ры.

Ве­тер вы­зы­ва­ет в О. вол­ны, вы­со­той при штор­мах на не­боль­ших ак­ва­то­ри­ях до 1 м, а на круп­ней­ших – до 6–7 м. Те­че­ния в О. воз­ни­ка­ют пре­им. вслед­ствие вет­ров. При ус­той­чи­вом вет­ре по­яв­ля­ет­ся в по­верх­но­ст­ном слое дрей­фо­вое те­че­ние, при­во­дя­щее к по­вы­ше­нию вод­ной по­верх­но­сти у на­вет­рен­но­го бе­ре­га в зо­не на­го­на и да­ун­вел­лин­га (по­гру­же­ния) во­ды из-за её от­то­ка в глу­бин­ные слои с ком­пен­са­ци­он­ным те­че­ни­ем к зо­не сго­на у под­вет­рен­но­го бе­ре­га. Сгон­но-на­гон­ная цир­ку­ля­ция за­мы­ка­ет­ся ап­вел­лин­гом, вы­но­ся­щим к по­верх­но­сти О. глу­бин­ные во­ды в зо­не сго­на. На об­шир­ных и мел­ко­вод­ных О. (Араль­ское м., оз. Хан­ка) по­вы­ше­ние по­верх­но­сти во­ды у на­гон­но­го бе­ре­га дос­ти­га­ет 1–1,5 м, в глу­бо­ких О. на­го­ны мень­ше. При сме­не вет­ре­ной по­го­ды на штиль на О. фор­ми­ру­ют­ся сей­ши.

Термический режим

Для на­гре­ва во­ды в О. наи­боль­шее зна­че­ние име­ет пря­мая и рас­се­ян­ная сол­неч­ная ра­диа­ция, по­гло­щае­мая во­дой в фо­ти­че­ском слое, где за­ту­ха­ет сол­неч­ный свет. Тол­щи­на это­го слоя очень из­мен­чи­ва (от де­ци­мет­ров до де­сят­ков мет­ров), за­ви­сит от вы­со­ты Солн­ца над го­ри­зон­том, об­лач­но­сти и кон­цен­тра­ции взве­сей в во­де. Ох­ла­ж­де­ние О. про­ис­хо­дит при ис­па­ре­нии, те­п­ло­от­да­че в ме­нее на­гре­тый воз­дух тем ин­тен­сив­нее, чем вы­ше темп-ра вод­ной по­верх­но­сти. Пе­ре­нос те­п­ло­ты в глу­би­ну осу­ще­ст­в­ля­ет­ся вет­ро­вол­но­вым пе­ре­ме­ши­ва­ни­ем, да­ун­вел­лин­гом и те­че­ния­ми. Ле­том в глу­бо­ких и пре­сных О., рас­по­ло­жен­ных в при­род­ных зо­нах уме­рен­но­го кли­ма­та, темп-ра во­ды по­ни­жа­ет­ся от по­верх­но­сти ко дну (пря­мая тем­пе­ра­тур­ная стра­ти­фи­ка­ция). Ме­ж­ду на­гре­тым верх­ним сло­ем ме­нее плот­ной во­ды (эпи­лим­нио­ном) и хо­лод­ным глу­бин­ным сло­ем (ги­по­лим­нио­ном) име­ет­ся слой тем­пе­ра­тур­но­го скач­ка (ме­та­лим­ни­он), в ко­то­ром темп-ра рез­ко па­да­ет (от 1 до 10 °C на 1 м глу­би­ны), а плот­ность воз­рас­та­ет, что ог­ра­ни­чи­ва­ет пе­ре­ме­ши­ва­ние сло­ёв во­ды. Зи­мой в этих О. на­блю­да­ет­ся об­рат­ная тем­пе­ра­тур­ная стра­ти­фи­ка­ция – по­вы­ше­ние темп-ры от ниж­ней по­верх­но­сти ле­дя­но­го по­кро­ва ко дну (от 0 до 4 °C – темп-ры наи­боль­шей плот­но­сти пре­сной во­ды). Вес­ной и осе­нью на­блю­да­ет­ся го­мо­тер­мия – оди­на­ко­вая темп-ра и со­от­вет­ст­вен­но плотность по всей тол­ще во­ды, что бла­го­при­ят­ст­ву­ет пе­ре­ме­ши­ва­нию. В круп­ней­ших пре­сных О. (Ла­дож­ское оз., Онеж­ское оз., Бай­кал, Ве­ли­кие озё­ра) ве­сен­нее на­гре­ва­ние во­ды до 4 °C и бо­лее в ли­то­ра­ли про­ис­хо­дит бы­ст­рее, чем в пе­ла­гиа­ли. На гра­ни­це этих зон по­яв­ля­ет­ся по­ло­са во­ды наи­боль­шей плот­но­сти (тер­ми­че­ский бар, или тер­мо­бар), в ко­то­рой воз­ни­ка­ет да­ун­вел­линг. Коль­це­об­раз­ный тер­мо­бар об­ра­зу­ет ди­на­мич. раз­дел О. ме­ж­ду при­бреж­ной те­п­ло­ак­тив­ной об­ла­стью с пря­мой тем­пе­ра­тур­ной стра­ти­фи­ка­ци­ей и плот­но­ст­ным те­че­ни­ем, на­прав­лен­ным про­тив хо­да ча­со­вой стрел­ки, и те­п­ло­инерт­ной центр. об­ла­стью с об­рат­ной стра­ти­фи­ка­ци­ей и бо­лее мед­лен­ным про­ти­во­по­лож­но на­прав­лен­ным те­че­ни­ем. По ме­ре ве­сен­не-лет­не­го на­гре­ва­ния О. те­п­ло­ак­тив­ная об­ласть рас­ши­ря­ет­ся и коль­цо тер­мо­ба­ра сжи­ма­ет­ся тем бы­ст­рее, чем сол­неч­нее по­го­да и кру­че бе­ре­го­вые скло­ны. Так, в Бай­ка­ле тер­мо­бар су­ще­ст­ву­ет неск. дней, а в Ла­дож­ском оз. – бо­лее 2 ме­ся­цев. К кон­цу осен­не­го ох­ла­ж­де­ния та­ких О. в них сно­ва воз­ни­ка­ет тер­мо­бар. Эко­ло­гич. зна­чи­мость тер­мо­ба­ра ис­клю­чи­тель­но ве­ли­ка в кру­го­во­ро­те хи­мич. ве­ществ, в на­сы­ще­нии во­ды глу­бин­ных и при­дон­ных сло­ёв ки­сло­ро­дом. В О. обо­их тро­пич. поя­сов поч­ти весь год на­блю­да­ет­ся пря­мая стра­ти­фи­ка­ция, сме­няю­щая­ся кон­век­тив­ным пе­ре­ме­ши­ва­ни­ем до дна лишь зи­мой при темп-ре наи­боль­шей плот­но­сти озёр­ной во­ды (4 °C). В по­ляр­ных О. об­рат­ная стра­ти­фи­ка­ция сме­ня­ет­ся пол­ным пе­ре­ме­ши­ва­ни­ем вод­ной тол­щи в ко­рот­кое ле­то при той же темп-ре. Лёд О., дос­ти­гаю­щий боль­шой тол­щи­ны, слои­стый, б. ч. не­ров­ный, то­ро­си­стый. Круп­ные О. из-за боль­шо­го за­па­са те­п­ло­ты в эпи­лим­нио­не, тол­щи­на ко­то­ро­го осе­нью уве­ли­чи­ва­ет­ся из-за кон­век­ции вслед­ствие ох­ла­ж­де­ния по­верх­но­ст­но­го слоя, и уча­щаю­ще­го­ся вол­не­ния за­мер­за­ют позд­нее рек. Вес­ной вскры­ва­ют­ся они то­же позд­нее, т. к. лёд мед­лен­нее та­ет в са­мих О. и толь­ко ма­лая его часть вы­но­сит­ся в ре­ки. Со­ля­ные О. зи­мой мо­гут не за­мер­зать при от­ри­ца­тель­ной темп-ре ра­пы, а ле­том на­гре­вать­ся под по­верх­но­ст­ным сло­ем пре­сной во­ды до 65 °C и бо­лее.

Химический состав озёрных вод

В со­став вод­ных масс О. вхо­дят ио­ны, дис­со­ции­ро­ван­ные мо­ле­ку­лы, га­зы, ми­нер. и ор­га­нич. час­ти­цы – от кол­ло­ид­ных до круп­ных, вод­ные ор­га­низ­мы и их ос­тат­ки (дет­рит). Ми­не­ра­ли­за­ция (со­лё­ность) во­ды, оп­ре­де­ляю­щая­ся сум­мар­ной кон­цен­тра­ци­ей глав­ных ио­нов ($ \ce HCO_3^<–>, СО_3^<2–>, SO_4^<2–>, Cl^–, Ca^<2+>, Mg^<2+>, Na^<+>, K^<+>$), из­ме­ня­ет­ся от 0,1‰ в вы­со­ко­гор­ных О. до 300‰ и бо­лее в силь­но ми­не­ра­ли­зован­ных. Для раз­ных гео­гра­фич. зон свой­ст­вен­ны во­ды ти­пич­ных гид­ро­хи­мич. фа­ций. В тун­д­ре в них пре­об­ла­да­ют $HCO_3^<–>$ и $SiO_2$, в лес­ной зо­не – $HCO_3^-$– и $Ca^<2+>$, в степ­ной – $SO_4^<2->$и $HCO_3$ – или $Na^+$, в по­лу­пус­тын­ной и пус­тын­ной – $Cl^–$ и $Na^+$. Для раз­ви­тия гид­ро­био­нтов очень важ­ны и не­ред­ко де­фи­цит­ны ве­ще­ст­ва, со­дер­жа­щие био­ген­ные эле­мен­ты: $Ca, N, K, Р, Mg, S, Cl, Si, Na, Fe$ и др.

По ми­не­ра­ли­за­ции вод О. под­раз­де­ля­ют на пре­сные (с со­лё­но­стью ме­нее 1‰) – Бай­кал, Онеж­ское оз., Ла­дож­ское оз. в Рос­сии и др.; со­ло­но­ва­тые, или сла­бо­ми­не­ра­ли­зо­ван­ные (от 1 до 25‰), – Каспийское м., Бал­хаш в Ка­зах­ста­не, Ис­сык-Куль в Кир­ги­зии и др.; со­лё­ные (до 35‰, ино­гда 50‰); силь­но ми­не­ра­ли­зо­ван­ные (св. 35‰, ино­гда 50‰); – Мёрт­вое мо­ре в Из­раи­ле и Иор­да­нии; оз. Бас­кун­чак в Рос­сии и др. При вы­со­ких кон­цен­тра­ци­ях со­лей во­ды О. пред­став­ля­ют со­бой рас­тво­ры, близ­кие к на­сы­ще­нию или пол­но­стью на­сы­щен­ные, в ко­то­рых про­ис­хо­дит кри­стал­ли­за­ция со­лей и их вы­па­де­ние в оса­док на дно.

Ат­мо­сфер­ные га­зы $N_2, О_2$ и СО 2 про­ни­ка­ют в О. сквозь по­верх­но­ст­ный мик­ро­слой во­ды и пе­ре­но­сят­ся вод­ны­ми мас­са­ми, об­ра­зу­ют­ся и ути­ли­зи­ру­ют­ся в них, а их из­бы­ток вы­де­ля­ет­ся в ат­мо­сфе­ру. От со­от­но­ше­ния не­дис­со­ции­ро­ван­ной и дис­со­ции­ро­ван­ной (см. Дис­со­циа­ция) уг­ле­ки­сло­ты, её би­кар­бо­нат­ных и кар­бо­нат­ных со­лей за­ви­сит ки­слот­ность или щё­лоч­ность во­ды. Со­дер­жа­ние ки­сло­ро­да, с од­ной сто­ро­ны, се­ро­во­до­ро­да, ме­та­на и во­до­ро­да, об­ра­зую­щих­ся в дон­ных илах, – с дру­гой, ха­рак­те­ри­зу­ет окис­лит. и вос­ста­но­вит. про­цес­сы в вод­ной тол­ще и грун­тах. Де­фи­цит ки­сло­ро­да при­во­дит к лет­ним и зим­ним за­мо­рам рыб в ги­по­лим­нио­не, ги­бе­ли бес­по­зво­ноч­ных. Ис­поль­зуя га­зы и био­ген­ные эле­мен­ты, вод­ные рас­те­ния (фо­то­син­те­ти­ки) при фо­то­син­те­зе вы­де­ля­ют ки­сло­род, соз­да­ют ав­то­хтон­ное ор­га­нич. ве­ще­ст­во, а мик­ро­ор­га­низ­мы (хе­мо­син­те­ти­ки) раз­ла­га­ют его и ор­га­нич. ал­лох­тон­ные ве­ще­ст­ва, очи­щая во­ды от их из­быт­ка. От ко­ли­че­ст­ва ми­нер. и ор­га­нич. взве­сей в вод­ных мас­сах за­ви­сят цвет и про­зрач­ность во­ды. Го­лу­бой цвет и вы­со­кая про­зрач­ность (до 40 м в Бай­ка­ле и Ис­сык-Ку­ле) ха­рак­тер­ны для О. с чис­той во­дой, по большей час­ти круп­ных. С уве­ли­че­ни­ем мут­но­сти цвет во­ды ста­но­вит­ся зе­лё­ным, бу­рым, ко­рич­не­вым, про­зрач­ность сни­жа­ет­ся до 1 м и ме­нее. От про­зрач­но­сти во­ды за­ви­сит тол­щи­на тро­фо­ген­но­го слоя, в ко­то­ром фо­то­син­те­тич. про­ду­ци­ро­ва­ние ор­га­нич. ве­ще­ст­ва пре­об­ла­да­ет над его де­ст­рук­ци­ей (раз­ло­же­ни­ем на во­ду и ми­нер. био­ген­ные ве­ще­ст­ва) гид­ро­био­нта­ми, ис­поль­зую­щи­ми рас­тво­рён­ный в во­де ки­сло­род. Под тро­фо­ген­ным сло­ем на­хо­дит­ся тро­фо­ли­тич. тол­ща во­ды, где из-за не­дос­тат­ка ос­ве­щён­но­сти де­ст­рук­ция ин­тен­сив­нее фо­то­син­те­за, что при не­дос­та­точ­ном пе­ре­ме­ши­ва­нии во­ды ве­дёт к воз­ник­но­ве­нию де­фи­ци­та О 2.

Хозяйственное значение озёр

В О. на­хо­дит­ся бо­лее 90 тыс. км 3 вы­со­ко­ка­че­ст­вен­ной пре­сной во­ды. Вод­ные ре­сур­сы О. ис­поль­зу­ют­ся для во­до­снаб­же­ния, в це­лях гид­ро- и те­п­ло­энер­ге­ти­ки, для оро­ше­ния, рек­реа­ции, в рыб­ном хо­зяй­ст­ве, вод­ном транс­пор­те, разл. от­рас­лях пром-сти. Из О. до­бы­ва­ют мн. со­ли (со­да, ми­ра­би­лит, по­ва­рен­ная соль и др.), са­про­пе­ле­вые илы (при­ме­ня­ют­ся как удоб­ре­ние), ле­чеб­ные гря­зи – пе­лои­ды (ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся в ме­ди­ци­не).

В про­мыш­лен­но раз­ви­тых и гус­то­на­се­лён­ных стра­нах про­ис­хо­дит вы­зван­ное за­гряз­не­ни­ем и эв­тро­фи­ро­ва­ни­ем ухуд­ше­ние ка­че­ст­ва во­ды в О., сни­жа­ет­ся их ры­бо­про­дук­тив­ность, ис­че­за­ют цен­ные по­ро­ды рыб. При­ня­тые в кон. 20 в. в США и Ка­на­де за­ко­ны об ох­ра­не Ве­ли­ких озёр, в СССР – о ра­цио­наль­ном ис­поль­зо­ва­нии Ла­дож­ско­го оз. пре­д­отвра­ти­ли раз­ви­тие эв­тро­фи­ро­ва­ния круп­ней­ших в ми­ре озёр­ных эко­си­стем.

Источник

Морфология и морфометрия озер

Во всех озерах выделяют основные морфологические элементы: котловину, т.е. естественное понижение земной поверхности различного происхождения, в пределах которого и расположено озеро; ложе (или чашу) озера, непосредственно занятое водой (рис. 1, а).

Важным элементом озерной котловины является береговая область (рис. 1 б), которая при абразионном характере берега включает береговой уступ, побережье и береговую отмель. Последние два элемента озерной котловины часто называют литоралью, к характерным чертам которой относятся мелководность и воздействие волнения. За пределами литорали находится подводный откос (или сублитораль). Глубоководная часть озера – это пелагиаль; дно озера называют профундалью.

Развитие высшей растительности (макрофитов), как правило, ограничено литоралью.

В пределах озера выделяют такие морфологические элементы, как плесы, заливы, бухты.

Рис 1- Схема озерной котловины (а) и ее береговой области (б):

1 – котловина; 2 – ложе (чаша); 3 – береговая область; 4 – береговой уступ; 5 –побережье; 6 – береговая отмель; 7, 8 – абразионная и аккумулятивная части береговой отмели; 9 – подводный откос; 10, 11 – низший и высший уровни воды; 12 – коренные породы; 13 – начальный профиль берега

Основными морфометрическими характеристиками озера служат (рис. 2):

площадь озера Fоз;

объем воды в озере Vоз;

длина береговой линии Lбер.л, проведенной по урезу воды;

длина озера Lоз — кратчайшее расстояние по поверхности воды вдоль оси озера между наиболее удаленными точками береговой линии;

ширина озера Воз – расстояние между противоположными берегами озера, измеренное по линии, перпендикулярной оси озера в любой его части. Наибольшее значение последней величины называют максимальной шириной озера Bоз.max. Среднюю ширину озера вычисляют по формуле:

Рис. 2 — Морфометрические характеристики озера

Важными морфометрическими характеристиками озера являются его глубина hоз (в разных частях озера она различна), максимальная глубина hоз.max, средняя глубина hоз.ср, которая определяется по формуле

hоз.ср = Vоз / Fоз .

Все перечисленные выше морфометрические характеристики озера зависят от высоты стояния уровня воды в нем или от выбранного в толще воды отсчетного горизонта (или глубины). Наиболее важно знать, как изменяются с изменением уровня (или глубины) такие характеристики, как площадь озера, объем воды в нем, средняя и максимальная глубина.

Источник