Меню

Дипломная работа по озерам

Дипломная работа «Озеро Севан, его проблемы и современное состояние»

Озеро Севан, его проблемы и современное состояние Содержание

1 Теоретические основы современного состояния озера Севан…………….4

1.1 Физико-географические характеристики озера и его бассейна. 4 1.2 Историческая справка. 8

2 Проблемы современного состояния озера Севан. 10

2.2 Влияние антропогенных факторов на экологическую ситуацию в районе. 18

2.3 Деятельность, направленная на решение проблем озера Севан и улучшение его экобаланса. 21

Список используемой литературы. 28

Трудно переоценить многоаспектное значение озера Севан для Республики Армения, а также для всего региона Южного Кавказа. По ряду факторов и параметров, в особенности в сфере биологического разнообразия, значимость озера адекватна также глобальному, общепланетарному уровню.

Актуальность данной работы заключается в том, что озеро Севан находится на грани экологической катастрофы. За последние 80 лет озеро было подвергнуто труднейшим испытаниям. В настоящее время предпринимаются активные действия по спасению озера, однако пока еще остаются многие проблемы и риски, требующие комплексных исследований и научно обоснованных решений.

Проблемами озера Севан активно занимается Ассоциация «За устойчивое человеческое развитие», основанная Научно-аналитическим центром Программы развития ООН по окружающей среде.

Объектом исследования является озеро Севан, предмет исследования – это проблемы и современное состояние озера.

Целью данной работы является изучение современного состояния озера Севан, выявление и анализ проблем, угрожающих экологическому состоянию озера. Кроме того, рассматривается комплекс мер, проводимых для решения экологических проблем, как в структуре региона, так и на уровне государства. Задачи работы:

— провести комплексный анализ экологического состояния озера Севан;

— выявить наиболее важные проблемы озера;

— изучить последствия мероприятий, предпринятых руководством Республики Армения по отношению к экологическим проблемам региона и озера в частности;

— разработать план мероприятий по решению проблем озера Севан.

1 Теоретические основы современного состояния озера Севан

1.1 Физико-географические характеристики озера и его бассейна

Озеро Севан расположено в северо-восточной части Армении, между 40° 19′ северной широты и 45°21′ восточной долготы.

hello_html_8e20be0.jpg

Бассейн озера представляет собой огромную тектоническую впадину, замкнутую со всех сторон горами, за исключением северо-западной части у города Севан, где водораздельная линия бассейна снижается до уровня озера и берет начало единственная вытекающая из озера река — Раздан. Бассейн озера Севан ограничен с запада Гегамским, с юга Варденисским, с востока Севанским и с севера- востока Арегуни-Памбакским горными массивами и хребтами (рис. 1), высота которых колеблется от 2200 до 3800 м над уровнем Балтийского моря (НУБМ). Границей бассейна озера Севан на западе и юге является водораздел бассейна реки Араке, а в остальной части — бассейна реки Куры. Озеро Севан принадлежит бассейну реки Араке и связано с последней вытекающей из нее рекой Раздан, являющейся самым длинным притоком реки Араке в пределах Армении.

Рисунок 1 – Расположение озера Севан

Общая площадь водосбора до понижения уровня озера Севан составляла — 4891 км , площадь зеркала — 1416 км , объем — 58,5 млрд.куб.м, максимальная глубина составляла 98,7м, средняя глубина — 41,3 м, а общая протяженность водораздельной линии — около 400 км.

По происхождению озеро Севан состоит из двух частей — Малого и Большого Севана, границей между которыми служит Норатус-Артанишская подводная возвышенность.

Современный полуостров Севан, расположенный в Малом Севане, до снижения уровня озера был островом.

Средняя высота бассейна составляет около 2350 м НУБМ. До понижения уровня нулевая отметка озера Севан в среднем находилась на высоте 1916 м НУБМ.

В озеро Севан впадает 28 рек: из них 4 — Спитакаджур, Драхтик, Дзкнагет и Гаварагет — впадают в Малый Севан, а остальные 24 — в Большой Севан.

Суммарная площадь бассейнов всех 28 рек составляет 2776 км 2 , т.е., 80%, а межбассейновое пространство — 699,0 км 2 , т.е., 20% от площади водосборного бассейна озера в целом. 1

На территории бассейна выделяются следующие основные высотно-ландшафтные пояса:

1. Особый пояс составляют прибрежные территории освободившихся из-под вод почвогрунтов (1897м — 1916м);

2. Среднегорный степной (1916м — 2300м);

3. Среднегорный редколесный (1950м — 2300м);

4. Высокогорный луговой (2300м — 3500м);

5. Высокогорный субнивальный (3500 м и выше).

Климат отдельных районов бассейна р.Араке, к которому относится и Севанский бассейн, отличается большим разнообразием, что обусловлено его географическим положением между двумя морями — Черным и Каспийским — и сильно расчлененным рельефом.

Летом радиационный баланс озера Севан превышает радиационный баланс суши на 40%, а в целом за год — на 25-35%.

Географические особенности бассейна озера Севан оказывают большое влияние на его температурный режим. Самым теплым месяцем является август, когда средняя месячная температура колеблется от 14° до 17°С, и самым холодным месяцем — январь, со среднемесячной температурой от -8° до -4°С. Среднегодовая температура колеблется от 4° до 6° С.

Абсолютная влажность воздуха в Севанском бассейне подвержена суточным и годовым колебаниям: наименьшие значения наблюдаются зимой (2,5 — 3,5 мб, декабрь- февраль), наибольшие — летом (12,0 — 14,0 мб, июль-август).

Бассейн озера Севан относится к наиболее ветреным районам Армении.

Распределение годовых сумм осадков в бассейне озера Севан в общих чертах соответствует его орографии. Котловинная форма рельефа приводит к тому, что наибольшее количество осадков выпадает на горных хребтах, окружающих озеро, наименьшее — над озером. Осадки над зеркалом озера распределяются также неравномерно: минимальное количество осадков имеет место в районе Большого Севана. Годовые суммы осадков внутри бассейна изменяются от 250мм над зеркалом озера до 800мм (конец мая — июнь) вблизи вершин Гегамского хребта. Среднее количество осадков по всему бассейну составляет около 500мм в год. 2

Снежный покров в Севанском бассейне образуется ежегодно и местами достигает большой мощности. Число дней со снежным покровом колеблется от 90 до 140 в разные годы. Снежный покров появляется в середине ноября, а его разрушение начинается с начала марта до апреля. Сход снежного покрова начинается с конца апреля (ранний — март, поздний — май).

Таким образом, количество атмосферных осадков, выпадающих на территорию бассейна, наряду с большой крутизной склонов бассейна и особенностями слагающих пород, создают благоприятные условия для смыва талыми водами и атмосферными осадками продуктов хозяйственной деятельности в озеро Севан.

hello_html_m13cf96b1.jpg

Население бассейна озера составляет 240 тыс. человек, проживающих в 5 городах и 87 селах.

Рисунок 2 – Вид на озеро Севан

1.2 Историческая справка

До недавнего времени название Севан объясняли из современного армянского « сев » — «черный» и « ванк » — «монастырь», по цвету стен монастыря Севанаванк , построенного на северо-западном полуострове в IX в. Это название в переводе с древнеармянского означает «Черный монастырь», и храм действительно сложен из черного туфа.

Расшифровка клинописи на камне, найденном на берегу озера, которая датируется IX—VI вв. до н. э., позволила установить происхождение Севан от древнего языка суниа — «озеро».

Позднее озеро называлось также Гокча, что в переводе с тюркских языков означает « синяя вода ». 3

Древне-персидское название озера — Гаосравага .

О происхождении названия «Севан» существуют несколько легенд. По одной из легенд озеро образовалось, когда одна из невесток забыла положить крышку, преграждающую путь роднику. Разливаясь по сторонам, вода стала затоплять дома, покидая которые жители приговаривали: «Пусть окаменеет тот, кто оставил родник открытым». Забывчивая невестка тут же превратилась в камень, который виднеется на поверхности озера под названием — Арснакар («камень невестки»). Согласно другому преданию, ванские армяне, вынужденные покинуть свои края, переселились на берега озера Севан, напоминавшие им родину. Но холодный и суровый высокогорный климат не понравился им. Вспоминая мягкий и теплый воздух озера Ван, они с горечью восклицали: «Чёрный Ван достался нам, чёрный Ван!». С тех пор озеро стало называться Севан.

В древности озеро Севан находилось в пределах древнеармянской провинции Сюник , и называлось по-армянски Геламово озеро, Гегамское море , Гехаркуник (Геларкуни), Севанга. В древнеармянских источниках озеро Севан называлось также «морем». У Мовсеса Хоренаци , армянского автора V века , сохранилось предание об истории происхождения древнего названия озера — Гелам (Гегам). Так, рассказывая о расселении потомков Хайка , легендарного прародителя армян , Хоренаци пишет: «По прошествии лет Гелам родил в Армавире Харма и, оставив его жить в Армавире вместе с его сыновьями, сам ушел на северо-восток к другой горе, на берег одного озерца. Он обстраивает и заселяет берег озерца и дает, также и он, названия по своему имени и этой горе — Гел, и селениям — Геларкуни; так же называется и озеро.»

В 921 году армянский царь Ашот II Железный , укрепившись на острове Севана, разбил арабскую армию военачальника Бешира на берегу озера, очистив Анийское царство от иноземных захватчиков. Сражение вошло в историю как Севанская битва . 4

2 Проблемы современного состояния озера Севан

Проблема озера Севан, крупнейшего пресноводного водоема Кавказского региона, является важнейшей экологической и социально-экономической проблемой Армении. Многими международными конференциями и организациями она признана также важной региональной проблемой, а по ряду аспектов — глобальной проблемой. Озеро включено в список водоемов международной конвенции «Рамсар», в качестве особо охраняемого водоема. Деградация озера чревата существенным изменением режима поверхностных и подземных вод и общей аридизацией региона, потерей перспективного источника питьевого водоснабжения, важного рекреационного объекта, а также базы для значительного биологического разнообразия, в частности, для перелетных птиц и уникальной эндемичной флоры и фауны. 5

Генезис проблемы многофакторный, однако, основным источником проблемы являются колебания уровня озера антропогенного характера.

Как известно, с 1933года, по решению руководства бывшего СССР, начался процесс использования вековых запасов вод озера в ирригационных и энергетических целях, более интенсивные попуски начали производиться с 1937г. и, в особенности, — с 1949г. Были поставлены следующие задачи:

Создание энергетических мощностей для развития народного хозяйства АрмССР;

Орошение 80 тыс. га земель Араратской равнины;

Регулирование Закавказской энергетической системы.

Согласно проекту, разработанному Закавказской комиссией АН СССР, планировалось ежегодно выпускать из озера 1 млрд, куб.м воды и таким образом в течение 50 лет сократить вековые запасы вод озера с 58,5 млрд.куб м до 8,5 млрд.куб м, то есть примерно в 7 раз. Уровень озера должен был быть снижен на 50 м, при этом в чаше Малого Севана осталось бы озеро площадью 239 кв.км, а осушенное дно Большого Севана предполагалось использовать как площадь под посевы. Предполагалось также, что значительное сокращение поверхности озера, в особенности уничтожение сравнительно неглубокого Большого Севана, приведет к резкому снижению испарения с поверхности озера, что благотворно отразится на водном балансе озера и позволит повысить отток воды через реку Раздан в 14 раз. (см. табл.1).

Таблица 1 – Движение воды в оз.Севан

Поверхностный приток воды в озеро (по рекам)

Осадки на зеркало

Как видно из таблицы, основная часть поступающей в озеро воды (92%) расходуется на испарение, и лишь менее 4% вытекает через реку Раздан. Соответственно, предполагалось, что после снижения уровня и резкого сокращения поверхности озера в расходной части произойдет кардинальный сдвиг от испарения в пользу поверхностного стока.

Несмотря на протесты некоторых ученых (Г.И.Тер- Степанян и др.), доказывающих необоснованность и опасность данной программы, она была утверждена к реализации. В итоге уровень был снижен более чем на 20м (2001/2002гг.), что повлекло за собой глубокие морфометрические, гидрофизические, гидрохимические и гидробиологические изменения.

Однако, уже в конце 50-ых годов стало очевидно, что вышеуказанная программа понижения уровня озера на 50м требует радикальной корректировки по ряду существенных причин:

Освоить обнаженные почвогрунты для сельского хозяйства не удалось, так как почвообразование протекало с преобладанием окислительных процессов, грунт имел песчаный состав и был беден гумусом. Развились сильные эрозионные процессы, для прекращения которых начали производить интенсивное облесение побережья.

Параллельно с развитием экономики страны возрастала потребность в электроэнергии, которую никак не могла удовлетворить энергия, вырабатываемая на Севан-Разданском каскаде (6 ГЭС с суммарной мощностью 556 МВт, выработкой 2,5 млрд. кВтч в год). В связи со строительством в республике других ГЭС, ГРЭС, ТЭЦ и, особенно, Армянской АЭС создалась реальная возможность прекращения круглогодичных попусков воды из озера для энергетических нужд и использования водных ресурсов озера исключительно для ирригации.

Из произведенных прогнозных расчетов следовало, что к концу 20-го столетия в республике практически будут исчерпаны источники воды для расширения систем коммунального, промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения, и в этих условиях озеро оставалось единственным гарантированным источником водоснабжения.

Появилось осознание ухудшения качества вод озера в результате снижения уровня и поступления загрязняющих веществ и недопустимости уничтожения (пусть даже частичного) такого уникального водоема, как озеро Севан. 6

Была полностью пересмотрена первоначальная схема использования его вод и принято Постановление о сохранении уровня озера ближе к естественному.

Практически проблема озера перешла во второй этап , основной смысл которого заключался в остановке спуска на возможно высокой отметке. Для этого потребовалось выровнять приходную и расходную части в балансе озера без ущерба для экономики. С 1978г., благодаря вводу других энергетических мощностей, энергетические попуски воды из озера были прекращены (Севан-Разданский каскад ГЭС работал только в том режиме, когда осуществлялись попуски воды в целях ирригации).

Для компенсации частичного сокращения ирригационных попусков были введены насосные станции подкачки низинных «свободных» вод Араратской равнины на высокие отметки, а также построены водохранилища на реках Касах (Апаранское) и Азат (Азатское) в целях более эффективного использования местного стока путем его регулирования. Осуществление этих водохозяйственных мероприятий позволило, начиная с 1965г., сократить попуски из озера до 500 млн куб.м в год, в том числе 380 млн куб.м ирригационных.

Наряду с уменьшением расходной статьи баланса озера было необходимо также увеличить его приходную часть. В этих целях был построен 49-километровый тоннель Арпа- Севан для переброски части стока р. Арпа в озеро (250 млн куб.м), который был сдан в эксплуатацию в 1981г.

Благодаря комплексу вышеуказанных мероприятий удалось остановить спуск озера после снижения его на 18,48м от начальной, естественной отметки.

В этот же период (1978г.) был создан Национальный парк «Севан».

В 1980-87гг. была произведена Комплексная программа исследованиий озера Севан, в которой участвовали около 40 научно-исследовательских институтов бывшего СССР. Результаты исследований придали проблеме озера новый смысл, заключающийся в восстановлении нарушенного экологического режима озера (третий, современный этап). На основе полученных результатов, подготовленных моделей и прогнозов, а также анализа имеющихся технических возможностей было решено повысить уровень озера, как минимум, до отметки 1903,5м (с учетом сезонных колебаний уровня и высоты волны — 1908 м), т. е. до уровня, который приведет к восстановлению гиполимниона озера.

С целью искусственного пополнения водных ресурсов озера был построен также комплекс переброски части стока р.Воротан (165 млн куб.м) в Кечутское водохранилище и далее — через тоннель Арпа-Севан — в озеро, однако данная переброска пока не осуществляется в силу ряда причин.

В 1994-2000гг. при финансовой поддержке Всемирного банка была выполнена еще одна программа исследований озера с участием международных экспертов. Данная программа под названием «Восстановление экологического равновесия озера Севан» подтвердила выводы и рекомендации предыдущей комплексной программы.

В дополнение было рекомендовано сформировать при НАН РА Экспертную комиссию по охране озера Севан, а также разработать проект Закона об озере Севан и представить его на утверждение в Национальное собрание РА. 7

Видное на графике рис. 2 повышение уровня озера в 1981-90гг. связано с вышеуказанными мероприятиями и, в особенности, с переброской в озеро части стока реки Арпа через тоннель. Однако, этот позитивный процесс был прерван энергетическим кризисом, разразившимся в результате транспортной блокады Армении (со стороны Азербайджана и Турции в связи с Карабахским конфликтом), в условиях консервации Армянской АЭС после Спитакского землетрясения в целях повышения безопасности станции. Вода озера была опять использована в энергетических целях, и в результате были потеряны все приобретения, связанные с поступлением вод р. Арпа. И если в результате вышеописанных мероприятий удалось поднять уровень озера примерно на 1м, то в годы энергетического кризиса, вследствие активных попусков, уровень озера опустился на 1,5 м. После расконсервации атомной станции в 1995г., в соответствии с решением Правительства и согласно официальным данным, попуски на энергетические нужды постепенно были прекращены.

В таблице 2. приведены морфометрические данные, характеризующие озеро до спуска и в 1995г. (год возобновления эксплуатации ААЭС), а таблице 3 — попуски воды из озера и их распределение на хозяйственные нужды за период 1927-2010гг. 8

Таблица 2 – Морфометрические данные озера до спуска и в 1995 г.

Источник

Происхождение, термический режим и природные ресурсы озер — курсовая работа

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УССУРИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»

ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ГЕОГРАФИИ

Происхождение, термический режим и природные ресурсы озер

(курсовая работа)

Выполнил студентка 841 гр.

Мерзлякова Т.В.

Руководитель доцент,

Росман А.П.

Уссурийск, 2010

Содержание

Введение

Глава 1. Образование озер

1.1 Основные понятия и определения

1.2 Тектонические озёра

1.3 Вулканические озёра

1.4 Ледниковые озёра

1.5 Озёра связанные с деятельностью рек

1.6 Другие генетические типы озер

1.7 Классификация озёр

Глава 2. Термический режим и жизнь в озерах

2.1 Термические условия

2.2 Ледовые условия

2.3 Жизнь в озёрах

Глава 3. Ресурсы и охрана озёр

3.1 Природные ресурсы

3.2 Охрана озёр

Заключение

Литература

Введение

Озера и водохранилища, часто объединяемые под одним названием озеровидных водоемов, составляют своеобразную группу водных объектов, существенно отличающихся как от рек, так и от морей. Если в реках главной причиной движения воды является градиент силы тяжести, то в озерах — ветер. В ряде случаев черты речного режима присущи озерам, а озерного — участкам рек. Так, например, во многих проточных озерах существуют течения, характерные для рек.

Основное отличие озера от моря — отсутствие непосредственного водообмена с океаном. Исключение составляют озера морских побережий, в которых водообмен с морем или океаном осуществляется непрерывно или периодически. В режиме озера существенную роль играют форма и размеры котловины. Кроме того, режим озер теснее связан с географическими особенностями окружающей суши и ее водами.

Каждое озеро возникает и развивается в определенной географической среде и взаимодействует с ней. Водное питание, колебание объема водной массы и уровня, особенности режима озер зависят от размеров и географических условий их бассейнов. Руководящая роль в формировании и развитии озер принадлежит интегрирующим географическим факторам: рельефу, климату и стоку. В каждом озеровидном водоеме происходят физические, химические и биологические процессы, совокупное действие которых определяет его режим. Интенсивность и направление этих процессов в свою очередь определяется воздействием географических условий, в которых существует озеро. Водная масса озера располагается в его котловине. Степень заполнения котловины водой зависит от водного баланса озера. Котловины озер возникают под действием различных факторов, формирующих рельеф земной коры.

Географическое значение озер проявляется в следующих основных направлениях:

Регулирование стока.

Изменение минерализации и солевого состава поступивших вод.

Влияние на климат (особенно на микроклимат) прилегающего района.

Участие в формировании рельефа.

Воздействие на грунтовые воды.

Образование новых горных пород из накопленных в озере отложений.

Форма, размеры и рельеф дна озерных котловин существенно меняются при накоплении донных отложений. Зарастание озер создает новые формы рельефа, равнинные или даже выпуклые. Озера и особенно водохранилища часто создают подпор грунтовых вод, вызывающий заболачивание близлежащих участков суши. В результате непрерывного накопления органических и минеральных частиц в озерах образуются мощные толщи донных отложений. Эти отложения видоизменяются при дальнейшем развитии водоемов и превращении их в болота или сушу. Озеро является совершенно особой средой обитания организмов, одни из которых проводят свою жизнь в воде, другие по мере развития переходят на сушу.

Актуальность курсовой работы. Озера являются источником пресной воды, а также незаменимый помощник в орошении земель. Но по причине антропогенной нагрузки, многие озера мира претерпели глобальные изменения.

Цель данной курсовой работы: рассмотреть типы образования озер. Цель работы определила постановку и решение следующих задач:

· Рассмотреть типы озёр;

· Охарактеризовать физико-географические виды озер;

· Выявить экологические проблемы озёр и пути их решения.

Объектом курсовой работы являются озёра мира.

Предмет исследования: строение и образование озёр мира, их экологические проблема и возможные пути решения.

Глава 1. Образование озёр

1.1 Основные понятия и определения

В озерах нашей планеты содержится в четыре раза больше воды, чем в реках, но их жизнь гораздо менее продолжительна. И если озера не пополняются поступающими водами, они могут обмелеть, высохнуть или превратиться в болота. Озера среди поверхностных вод занимают особое место. Они отличаются замедленным водообменом, своеобразным термическим режимом, химическим составом, значительными изменениями уровня.

Озеро — компонент гидросферы, представляющий собой естественный или искусственно созданный водоём, заполненный в пределах озёрной чаши (озёрного ложа) водой и не имеющий непосредственного соединения с морем (океаном). Озёра являются предметом изучения науки лимнологии.

С точки зрения географии, озеро представляет собой замкнутое углубление суши, в которое стекает и накапливается вода. Озёра не являются частью Мирового океана.

С точки зрения планетологии, озеро представляет собой существующий стабильно во времени и пространстве объект, заполненный веществом, находящимся в жидкой фазе, размеры которого занимают промежуточное положение между морем и прудом. [1]

Общая площадь озёр земного шара составляет около 1,8 % суши (примерно 2,7 млн. кмІ). Примером являются площади десяти самых крупных озер мира.

Таблица 1. Крупнейшие озера мира

Площадь, тыс. км 2

Каспийское море (Азия — Европа), соленое

Верхнее (США — Канада)

Виктория (Кения, Танзания, Уганда)

Гурон (США — Канада)

Аральское море (Казахстан — Узбекистан), соленое

Танганьика (ДРК, Бурунди, Танзания, Замбия)

Большое Медвежье (Канада)

Ньяса (Малави, Танзания, Мозамбик)

Классификация озёр относительна, поскольку, например, в отношении Каспия существуют две точки зрения, относящие его либо к категории морей, либо озер. Хотя химический состав озёр остаётся относительно длительное время постоянным, в отличие от реки заполняющее его вещество обновляется значительно реже, а имеющиеся в нём течения не являются преобладающим фактором, определяющим его режим. Озёра регулируют сток рек, задерживая в своих котловинах полые воды и отдавая их в другие периоды. В водах озёр происходят химические и биологические реакции. Одни элементы переходят из воды в донные отложения, другие — наоборот. В ряде озёр, главным образом не имеющих стока, в связи с испарением воды повышается концентрация солей. Результатом являются существенные изменения минерализации и солевого состава озёр. Благодаря значительной тепловой инерции водной массы крупные озёра смягчают климат прилегающих районов, уменьшая годовые и сезонные колебания метеорологических элементов.

Форма, размеры и рельеф дна озёрных котловин существенно меняются при накоплении донных отложений. Зарастание озёр создает новые формы рельефа, равнинные или даже выпуклые. Озёра и, особенно, водохранилища часто создают подпор грунтовых вод, вызывающий заболачивание близлежащих участков суши. В результате непрерывного накопления органических и минеральных частиц в озёрах образуются мощные толщи донных отложений. Эти отложения видоизменяются при дальнейшем развитии водоемов и превращении их в болота или сушу. При определенных условиях они преобразуются в горные породы органического происхождения.[11]

Географы классифицируют озера по способу их образования, содержанию солей и наличию жизни. Лишь в самых соленых из них нет жизни. Большинство озер сформировались вследствие движений земной коры или извержений вулканов. Некоторые были оставлены отступающими ледниками, и только немногие появились в результате отделения от моря. Многие озера созданы людьми. Они называются водохранилищами, поскольку содержат резерв воды для гидроэлектростанций и других хозяйственных нужд.

Изменение внешнего вида озера связано с преобразованием котловины. Участвуют в этом озерные осадки, растительность, реки, климат, и прежде всего волны. Изо дня в день, из года в год на протяжении веков волны разрушают берега, истирают и сортируют обломочный материал, превращая его в гальку, песок, глину. В течение долгого времени озерная котловина благодаря всех этих процессов проходит 4 стадии развития.[5]

1.2 Тектонические озёра

Тектонические озера образуются в местах разломов и сдвигов земной коры. Как правило, это глубокие узкие водоемы с прямолинейными отвесными берегами, расположенные в глубоких сквозных ущельях. Дно таких, расположенных на Камчатке, озер находится ниже уровня океана. К тектоническим озерам относятся Дальнее и Курильское. Курильское озеро расположено на юге Камчатки в глубокой живописной котловине, окруженной горами. Наибольшая глубина озера 306 м. Берега его обрывисты. С них стекают многочисленные горные потоки. Озеро сточное, из него берет начало река Озерная. По берегам озера на поверхность выходят горячие источники.

Тектонические впадины возникают в результате движений земной коры, и многие озерные бассейны тектонического происхождения имеют большую площадь и древний возраст. Они занимают впадины, возникающие в результате тектонических движений земной коры: разломы, сбросы, грабены, межгорные и равнинные прогибы. Как правило, они очень глубокие, некоторые тектонические озера превосходят моря. Каспийское и Аральское озера не случайно называют морями. Каспийское озеро в 4 раза больше Белого, почти в 3 раза больше Адриатического и в 2 раза — Эгейского морей. А самые глубокие озера мира — Байкал и Танганьика — значительно глубже наших северных морей — Баренцева, Карского, Восточно-Сибирского и других.[14]

Тектонические процессы проявляются по-разному. Например, Каспийское море приурочено к прогибу на дне древнего моря Тетис. В неогене произошло поднятие, в результате которого обособилась Каспийская впадина. Ее воды постепенно опреснялись под воздействием атмосферных осадков и речного стока. Котловина оз. Виктория в Восточной Африке образовалась в результате поднятия окружающей суши. Большое Соленое озеро в штате Юта тоже возникло благодаря тектоническому поднятию территории, через которую прежде осуществлялся сток из озера. Тектоническая активность часто приводит к образованию разломов (трещин в земной коре), которые могут превратиться в озерные котловины, если в этом районе затем произойдет взброс или если опустится блок, заключенный между разломами. В последнем случае говорят, что озерная котловина приурочена к грабену. Такое происхождение имеют несколько озер в пределах Восточно-Африканской рифтовой системы. Среди них — оз. Танганьика, образовавшееся около 17 млн. лет и отличающееся очень большой глубиной (1470 м). На продолжении этой системы к северу находятся Мертвое море и Тивериадское озеро. Оба они очень древние. Максимальная глубина Тивериадского озера в настоящее время составляет всего 46 м. К грабенам приурочены также озера Тахо на границе штатов Калифорния и Невада в США, Бива (источник пресноводного жемчуга) в Японии и Байкала. Профиль дна тектонических озер резко очерчен, имеет вид ломаной кривой. Ледниковые отложения и процессы аккумуляции осадков мало изменили четкость тектонических линий котловины озера. Влияние ледника на формирование котловины бывает заметно, он оставляет следы своего пребывания в виде шрамов, бараньих лбов, которые хорошо заметны на скалистых берегах и островах. Берега озер сложены преимущественно из твердокаменных пород, слабо поддающихся эрозии, что является одной из причин слабого процесса осадконакопления. Воды озер термически неоднородны: в период наибольшего прогрева поверхностных вод сохраняются низкие придонные температуры, чему способствуют устойчивые термические стратификации. Водная растительность встречается редко, лишь узкой полосой по берегам закрытых заливов. В результате движения земной коры в некоторых местах со временем образуются углубления. В этих углублениях и возникают тектонические озера. Три самых крупных озера Кыргызстана: Иссык-Куль, Сон-Куль и Чатыр-Куль образованы тектоническим путём.[13]

1.3 Вулканические озёра

Термин «вулканическое озеро» появился в вулканологической литературе не так давно. На протяжении последних 15 — 20 лет большая группа исследователей довольно широко его использует, вкладывая в термин следующий смысл: Вулканическое озеро — это водоем, занимающий часть отрицательного вулканического рельефа (кратер вулкана, маар, воронка взрыва, кальдера, часть долины, перегороженной лавовым потоком), в котором в той или иной степени имеют место поступления эндогенной (из земных недр) энергии и вещества.

Доля этого поступления может быть сведена в настоящий момент к минимуму (например, холодные озера в маарах), однако в таких озерах происходит взаимодействие вод с изверженными породами, что, несомненно, влияет на их состав. Кроме этого, всегда сохраняется вероятность возобновления замерших было вулканических процессов.[3]

Вулканические озера являются неотъемлемой частью вулканических процессов и ландшафта. Главной отличительной чертой таких озер является наличие в балансе энергии и вещества водоемов источника из глубин Земли (зачастую очень мощного), который существенным образом может влиять на гидродинамические и гидрохимические процессы в озере. Вулканическое озеро является как бы окном, через которое можно «заглянуть» в недра.

Особенно часто вулканические озера встречаются в знаменитом Тихоокеанском вулканическом кольце, куда входят вулканы Камчатки, Курильских и японских островов, Малайского архипелага, Филиппин, Новой Зеландии, Анд, Кордильер, Аляски, Исландии. На Японских островах почти половина озер вулканического происхождения. Вулканические озера можно встретить в Европе, Африке, Австралии и даже Антарктиде. Здесь примерно в 3 км от советской антарктической станции Беллинсгаузен имеется молодой вулканический кратер, заполненный водами озера Глубокого.

Вулканические озера зачастую обладают разнообразной флорой и фауной, которая активно участвует в биогеохимическом цикле вещества. Благодаря этому образуются разнообразные донные отложения, имеющие различные источники формирования. Часто в вулканических озерах находят прослои пепла, привнесенного с других вулканов. В донных отложениях озер происходит накопление многих химических элементов, а высокоминерализованные воды нередко представляют собой жидкую руду. [9]

Наличие в кратере вулкана больших объемов воды создает опасность во время извержений, которые сопровождаются выбросом огромного количества камней и грязи, а также образованию мощных лахаров (горячие селевые потоки с вулканической постройки). Все это крайне опасно для населения, живущего вблизи таких вулканов. Широкую известность получило кратерное озеро вулкана Келуд на острове Ява. Сам вулкан Келуд невысокий — несколько более 1730 м., вершина его разрушена и представляет кратер, заполненный озером. При извержении вулкана это озеро не раз вскипало и выплескивалось. С конца 18 века до начала 20 века такое случалось 10 раз. При этом потоки горячей воды и грязи стекали вниз, уничтожая все на своем пути. В 1919г. В результате такой катастрофы за несколько мгновений было разрушено более 100селений и погибло более 5 тыс. человек. Сейчас уровень озера с помощью тоннелей понижен до 50 м. [7]

1.4 Ледниковые озёра

Ледниковые озера образуются не только в горах. За последние 2 млн. лет наша планета неоднократно испытывала похолодание. На огромной территории происходило накопление снега и образование мощных ледниковых щитов, покрывающих большую часть Северной Америки и Европы. Последняя ледниковая эпоха закончилась с точки зрения геохронологии совсем недавно 10-12 тыс. лет назад. Огромный ледник 1,5 км занимал всю Канаду, а край его доходил до широт городов Нью-Йорка, Чикаго, Сиэтла. В Европе ледник распространялся до широт Копенгагена, Берлина и Ленинграда. [13]

Ледниковые озера, это озера которые образованны тающим ледником. Отступающий ледник часто оставляет позади себя большие запасы льда, которые сосредоточены в низменностях между холмами или друмлинами. Когда ледниковая эпоха отступает, данный лёд тает, талая вода собирается в низменностях и создаёт озеро. Ледниковые озёра часто окружены друмлинами и другими признаками ледника, такими как морены, озы и эрозионные особенности, такие как ледниковая штриховка и другие. Ледниковые озёра могут иметь зелёную окраску воды вследствие растворения минералов.

Ледниковые озёра распространены на территории Канады, Скандинавии, Кольского полуострова, Карелии, западной и восточной Прибалтики — это ландшафты, рожденные материковым ледником. Ледник совершая огромную эрозионную и аккумулятивную работу, оказался настоящим озерным скульптором.

Эрозионная деятельность ледников особенно ярко выражена в областях зарождения ледников. В Северной Америке такими центрами являются Кордильеры, Баффинова Земля, полуостров Лабрадор; в Евразии — Скандинавский полуостров, Новая Земля, Северный Урал, Полуостров Таймыр.

Ледники здесь подобно гигантскому плугу выпахивали борозды и котловины в мягких породах, а в гранитах и гнейсах сглаживали неровности, расширяли и переуглубляли тектонические трещины, древние долины и озерные котловины. После таяния ледника в таких котловинах возникли многочисленные озера. Если посмотреть на крупномасштабную карту Швеции, Финляндии, Карелии, то в глаза бросается система вытянутых в одном направлении озер. Особенно многочисленны и разнообразны озера там, где происходило отложение ледникового материала. При таяние ледника льды распадались на глыбы самых различных размеров, от десятков метров до десятков километров. Ни погребались под толщей морены. После окончательного таяния глыб льда на их месте возникли озера.[14]

1.5 Озёра связанные с деятельностью рек

В образовании озер участвуют и реки. Они совершают огромную работу по преобразованию поверхности суши. Реки размывают, переносят и отлагают ежегодно миллиарды тонн горных пород. В процессе этой работы рек образуются пойменные, дельтовые и лиманные озера. На протяжении миллионов рек реки сформировали глубокие и широкие долины, нередко достигающие нескольких десятков километров.

Русла рек очень капризны. Они образуют многочисленные излучины в виде дуг и подков. Перемещаясь по широкому дну долины, река формирует новое русло, а в участки старых, теряя связь с новым, превращаются в озера — старицы (их еще называют пойменными) — небольшие и мелководные. Их жизнь тесно связанна с водным режимом реки. Это своего рода естественные питомники рек, где подрастает молодь рыб.

В условиях сухого климата на месте русел рек часто образуются плесовые озера. Они представляют собой цепочки озер, тянущиеся на десятки и сотни километров. Особенно часто плесовые озера встречаются на реках Австралии. Даже самые большие реки этого материка — Дарлинг, Купер-Крик — в сухое время года пересыхают, и на месте их русел остается только цепочка солоноватых плесовых озер.

С реками связанны и дельтовые озера. Устья многих рек заканчиваются дельтами — огромными конусами наносов рек. Самая большая дельта у реки Миссисипи — 40 тыс. км .Второе место занимает река Лена — 28 тыс. км .Заметим, что в дельте реки Лены может разместиться такое государство, как Бельгия.

На плоской или слегка волнистой поверхности дельт встречаются огромное количество озер, возникших в понижениях при заиливании многочисленных проток. В дельте Лены насчитывается около 30 тыс. озер, а в дельте Волги — около 1700 озер.[6]

Причиной образования озер на морских побережьях служат морские волны и течения. Намывая песчано-галечниковые косы и валы, они отделяют устья рек или заливы от моря, создают обособленные водоемы. Если устья рек подтапливаются морем, то возникает вытянутые мелководные заливы. На побережьях Черного моря их называют лиманами. Отчлененные от моря косами или валами становятся лиманными озерами.

1.6 Другие генетические типы озер

На равнинах морских побережий встречаются лагунные озера. Это бывшие заливы или бухты, отделенные от моря песчаными косами. Одно из крупнейших соленых озер Крыма — Сасык. Лагунные озера полностью обособились от моря, или сообщаются протокой — постоянно либо во время прилива. Морская вода способна просачиваться в такие озера через песчаные косы, поэтому они не редко оказываются солоноватыми или солеными. Лагунные озера обычно мелководны, но площадь их может достигать несколько десятков тысяч километров. Одним из крупнейших лагунных озер является озеро Маракайбо, которое находится в Венесуэле. Озеро соединяется с Карибским морем узкой и длинной протокой, по которой во время прилива в озеро могут заходить морские суда.[6]

Самым удивительным по своей природе являются провальные озера. Они интересны тем, что вода в них может внезапно исчезнуть, а затем появиться вновь. Провальные, или карстовые, озера встречаются там, где поверхность сложена растворимыми (карстующимися) породами. Это могут быть каменная соль, доломиты, мел, гипс. Они выносятся водой, причем формируют такие породы либо котловины на поверхности, либо подземные пустоты, кровля которых затем проваливается. Провальные озера не обязательно бывают мелкими: так, вблизи города Нальчика есть озеро Церик — Кёль (голубое озеро). Площадь его всего 1,5 га, а глубина поразительна — 238м.

В мерзлотном грунте очень распространен, ископаемый лед в виде линз и жил. При таянии ископаемого льда грунт проседает, образуется котловина, которые заполняются водой. Такие озера называются термокарстовыми. Есть основания считать, что термокарстовые озера самые распространенные на Земле. Там, где залегают мощные толщи ископаемого льда, образуются глубокие термокарстовые озера. Они имеют округлую форму и большей частью высокие, обрывистые берега. Глубина достигает 30 — 40 метров.

Термокарстовые озера очень динамичны. Они быстро возникают, буквально за несколько десятков лет, стремительно меняют свои размеры, очертания, местоположение, И так же быстро исчезают.

Как это не удивительно, но ветер тоже способен создавать озера. В условиях засушенного климата в котловинах выдувания или в понижениях между дюнами, барханами, песчаными грядами образуются эоловые озера. Они довольны, многочисленны на равнинах засушливых областей. Эоловые озера отличаются непостоянством водного режима. В сухое время они сильно мелеют и даже могут совсем исчезнуть, т.е. превратится в сухие озера, заполняющиеся водой только в период редких ливней.

И совсем уникальными озерами нашей планеты, являются метеоритные. Они образуются на месте падения метеоритов. Формой они напоминают воронки от взрыва бомб. В условиях влажного климата метеоритные кратеры заполняются водой и становятся озерами. В настоящее время на Земле обнаружено около 120 космических “шрамов”. Особенно много метеоритных кратеров в пустынных областях.[5]

1.7 Классификация озёр

Выделяют также следующие типы происхождения озёр:

· Окраинно-ледниковое: часть края озера является ледяным листом, ледяной шапкой или ледником, лед, затруднявший естественный дренаж земли.

· Подледниковое: озеро, которое постоянно покрыто льдом. Они могут сформироваться под ледниками и снежными шапками или ледниковыми пластами. Существует много таких озер, но озеро Восток в Антарктиде является, безусловно, наибольшим. Они сохраняют жидкость, потому что лежащий лед действует как тепловой изолятор сдерживающей энергии, интродуцируемой к его нижней стороне водой, просачивающейся через расселины в леднике, давлением массы ледяного листа сверху или геотермическим нагреванием снизу.

· Искусственное: также называемое бассейном: озеро, созданное затоплением земли позади дамбы, археологическими раскопками, или наводнением открытой ямы шахты(иногда называемый карьером). Некоторые из самых больших в мире озер являются бассейнами. Husain Sagar — бассейн в Индии, построенный в 1562 году.

· Внутреннее: также называемое граничным или закрытым: озеро, которое не имеет существенного оттока, или через реки, или через подземное распространение. Любая вода в пределах внутреннего бассейна покидает систему только через испарение. Эти озера являются самыми распространенными в пустынях, типа озера Эйр в центральной Австралии или Аральского моря в Средней Азии.

· Меромиктическое: озеро, которое имеет разные слои воды, которые не смешиваются. Самый глубокий слой воды в таком озере не содержит растворенного кислорода. Слои осадка у дна меромиктического озера остаются относительно безмятежными, потому что там нет живых организмов.

· Фьордовое озеро: озеро в смытой ледником долине, которая была размыта ниже уровня моря.

· Старичное: озеро, которое формируется, когда широкая излучина ручья или реки образует новое русло, чтобы сформировать озеро. Их называют старичными или дугообразными озерами из-за отличительной изогнутой формы, которая образуется при этом процессе.

· Озеро разлома: озеро, которое формируется в результате раскола по геологической причине в тектонических пластинах Земли. Примеры включают озера Восточно-Африканской зоны разломов Восточной Африки и Озера Байкал в Сибири.

· Подземное: озеро, которое сформировано под поверхностью коры Земли. Такое озеро может быть связано с пещерами и водоносными слоями и ручьями.

· Кратерное: озеро, которое формируется в вулканических кальдерах или кратерах, после того как вулкан бездействует в течение некоторого времени. Вода в этих типах озер может быть свежей или очень кислой, и может содержать различные растворы минералов. Некоторые также имеют геотермическую деятельность, особенно если вулкан является просто бездействующим, а не потухшим.

· Лавинное: объединение литой лавы, содержавшейся в вулканическом кратере или другом углублении. Озера лавы, которые частично или полностью образовались, также упоминаются как лавинные озера.

· Древнее озеро: озеро, которое уже больше не существует. Такие озера включают доисторические озера, и озера, которые постоянно высыхали из-за испарения или человеческого вмешательства. Озеро Овен-с в Калифорнии, США — пример древнего озера. Древние озера — распространенная особенность области Бассейна и Диапазона юго-западной Северной Америки.

· Высыхающее: тесно связанное с древними озерами, высыхающее озеро — то, которое ощутимо уменьшилось в размере за геологическое время. Озеро Агассиз — хороший пример высыхающего озера, которое покрывало большую часть центральной Северной Америки. Некоторые известные остатки этого озера — Озеро Виннипег и Озеро Виннипегозис.

По положению озёра делятся на (применительно к планете Земля):

· Наземные, воды, которых принимают активное участие в кругообороте воды в природе и подземные, воды которых если и принимают в нём участие, то лишь косвенно. Иногда эти озёра заполнены ювенильной, то есть самородной водой.

· Подземные. К числу подземных озёр может быть отнесено и подлёдное озеро в Антарктиде.

По водному балансу озёра делятся на:

· Сточные (имеют сток, преимущественно в виде реки).

· Бессточные (не имеют поверхностного стока или подземного отвода воды в соседние водосборы. Расход воды происходит за счет испарения).

По типу минерализации:

По химическому составу воды минеральные озёра делятся на:

По своему нахождению на небесных телах озёра делятся на:

Глава 2. Термический режим и жизнь в озерах

2.1 Термические условия

Пространственное распределение температуры поверхности воды определяет стадии развития биологических существ. Биологическим летом принято называть период времени, когда температура поверхности воды устойчиво превышает 10°С.

Термический режим озер обусловлен приходом и расходом тепла во времени и распределением его в водной массе и котловине. Тепловой баланс может быть рассчитан в абсолютных значениях составляющих (дж) или в относительных единицах — Дж,/см2 акватории водоема, что позволяет сравнить тепловой режим различных водоемов.

Основным источником прихода тепла в озера является солнечная радиация. Наиболее интенсивно поглощает солнечную радиацию поверхностный слой воды. Опыт показывает, что в озерах с прозрачной водой в слое воды 25 см поглощается 43—59%, а в озерах с повышенной мутностью — 30—80% падающей радиации. Поэтому, если бы вода в озерах была неподвижной, то нагрев ее происходил бы лишь в самом верхнем слое, проникновение тепла в глубины из-за очень малой теплопроводности воды осуществлялось бы в ничтожных размерах. Но благодаря движению водных масс в озерах активно осуществляется обмен теплом между различными слоями воды по вертикали. В связи с этим суточные колебания температур в озерах прослеживаются на глубине нескольких метров, а годовые обычно захватывают всю водную толщу.

Перенос тепла в глубины озера, а, следовательно, и термический режим глубин, связаны с двумя видами перемешивания вод: конвективным — вертикальным обменом частиц воды, связанным с разностью плотностей этих частиц, и фрикционным, возникающим в результате движения водных масс, вызванного, главным образом, ветром.

В результате поступления и отдачи тепла через водную поверхность и перераспределения его в водной массе в озерах наблюдаются различные типы термического режима. Рассмотрим особенности внутригодового распределения температуры в пресных озерах умеренного климата.

Весной, после вскрытия озера, частицы воды в поверхностном слое нагреваются до температур, близких к 4.° С, плотность их возрастает, возникает свободная конвекция, выравнивающая температуры сначала в верхнем слое, а затем во всей водной массе (весенняя гомотермия).

При весенней гомотермии вода озера легко перемешивается ветром и становится однородной не только по температуре, но и по минерализации, мутности, насыщению газами и т. д. Продолжительность и интенсивность весеннего перемешивания чрезвычайно важна для жизни в озере, т. к. в этот период глубинные слои его насыщаются кислородом. Устанавливаясь обычно при температуре 4° С. гомотермия может продолжаться (при сильных ветрах) и при более высоких температурах. Так, в мелководных озерах ветровое перемешивание может поддерживать ее в течение всего безледного периода. К концу весны верхний слой воды прогревается, разность температуры, а, следовательно, и градиент плотности воды между верхними и глубинными слоями возрастают. В озере устанавливается прямая температурная стратификация, характеризующаяся понижением температуры с глубиной. Наступает летний период годового теплооборота

озера. В период летнего нагревания энергии ветра оказывается недостаточно для полного перемешивания водоема и в нем образуются три вертикальные термические зоны.

По термическому режиму озера можно разделить на 3 типа:

· Тропические (теплые) озера имеют температуру выше +4.°С в течение всего года.

· Полярные (холодные) характеризуются обратной температурной стратификацией и температурой ниже 4.°С в течение всего года, Циркуляцией летом. К полярным относятся озера севера Канады и Сибири, а также озера высоких гор.

· Умеренные (смешанные) озера летом характеризуются прямой температурной стратификацией и температурой выше 4° С, зимой— оратной температурной стратификацией и температурой ниже 4° С. К этой группе относятся многочисленные озера в умеренных широтах Европы, Азии, Северной Америки.[11]

2.2 Ледовые условия

Процесс льдообразования на озерах начинается так же, как и на реках, с возникновения заберегов и сала. На малых озерах, где тепловой запас и перемешивание невелики, а охлаждение по площади происходит почти равномерно, сплошной ледяной покров может образоваться почти одновременно на всей площади за счет смыкания заберегов, продвигающихся от берегов к центру озера. Если похолодание сохраняется, то возникновение первой ледяной корки является и установлением ледостава.

Нарастание льда идет наиболее интенсивно в первый период после замерзания, причем процесс этот происходит одновременно и снизу и сверху. Поэтому для озерного льда в большинстве случаев характерна слоистая структура: поверх прозрачного водного льда лежит мутный и беловатый водно-снеговой и снеговой лед. К весне толщина льда на озерах может достигать 200 см. Лед и особенно покрывающий его снег делают практически невозможным теплообмен между водной массой и атмосферой.

Вскрытие озер происходит под влиянием притока тепла, механического воздействия ветра и колебаний уровня воды. Стаивание льда за счет притока тепла может происходить как с верхней, так и с нижней поверхности. На малых озерах вскрытие и очищение ото льда происходит почти исключительно за счет притока тепла, лед тает на месте. На больших озерах усиливается роль ветра, наблюдается дрейф льда (ледоход), а на сточных озерах часть льда выносится реками. Вскрытие озер происходит на 8—15 дней позднее, чем происходит вскрытие рек.[9]

На незамерзающих озерах охлаждение, особенно интенсивное, при ветровом перемешивании и циркуляции продолжается в течение всей зимы. Температура воды в них достигает минимума перед началом весеннего нагрева; на тех из них, глубина которых не очень велика, к концу зимы устанавливается гомотермия. В очень глубоких озерах полного перемешивания не происходит. Например, в Байкале обратная стратификация устанавливается в слое 200 — 250 м., глубже всегда прямая стратификация, и на глубине 1600 м вода имеет температуру наибольшей плотности. С увеличением давления температура наибольшей плотности воды понижается, поэтому на большой глубине в Байкале она равна 3° С.

2.3 Жизнь в озёрах

В озерах обитает множество разнообразных живых организмов — от вирусов и бактерий до пресноводных тюленей и акул. Эти организмы не только подвержены воздействию физических и химических свойств среды обитания, но и сами оказывают влияние на нее, особенно в стратифицированных озерах. В озерах существуют три типа местообитаний: зона контакта атмосферы и воды, зона контакта донных отложений и воды и собственно водная толща. В каждой зоне встречается набор организмов, приспособленных к специфическим условиям данного типа местообитания. Зона контакта атмосферы и воды. Организмы, обитающие в этой зоне, носят собирательное название «нейстон» (от греч. neustуs — плавающий). Хотя эти организмы и интересны сами по себе, группа в целом довольно малочисленна. Наиболее известными ее представителями являются клопы-водомерки, жуки-плавунцы и личинки комаров, которые висят, прикрепившись к поверхностной пленке воды.

Зона контакта донных отложений и воды. Совокупность организмов, обитающих в этой зоне, называется бентосом (от греч. bйnthos — глубина). Эта группа включает как растения, так и животных. Растения, обычно известные как водные, или макрофиты, обитают на мелководьях, где им доступен свет, и образуют определенную зональность. На дне вдоль кромки озера растут полупогруженные макрофиты, включающие осоки и рогоз. Далее от берега и несколько глубже укореняются такие макрофиты, как, например, кувшинки с длинными стеблями, увенчанными плавающими листьями, через которые поглощается углекислый газ из атмосферы. Еще дальше от берега, на большей глубине произрастают полностью погруженные в воду макрофиты (например, рдесты).Большинство этих растений (хотя и не все) укореняется в донном грунте, откуда они извлекают питательные вещества. Величина площади озера, занятой такими растениями, зависит от ряда факторов: от того, какая доля площади озера мелководна, свойств донных отложений и особенностей волновой деятельности. [7]

Огромная площадь поверхности растений мелководий служит средой обитания для группы прикрепляющихся к ним организмов, называемой перифитоном в которую входят бактерии, простейшие и водоросли.

Эти организмы делают подводные части растений скользкими на ощупь. Мелководные (литоральные) участки также дают приют разным животным организмам — брюхоногим и двустворчатым моллюскам, пиявкам, личинкам насекомых, которые обитают среди растений и камней, часто встречающихся в прибрежной зоне.

Глубже, за пределами литорали, макрофиты не растут. Здесь располагается сублиторальная зона, где дно постепенно опускается по направлению к глубокой части озера. В сублиторальной зоне обитают бактерии, простейшие и настоящие черви, а также похожие на них личинки разных видов насекомых. С глубиной условия обитания становятся менее благоприятными (особенно в стратифицированных озерах), и там встречаются лишь немногие приспособившиеся виды.

Водная толща. Обитающие здесь организмы делятся на две группы: нектон и планктон, т.е. мелкие организмы, которые парят в воде и в целом не способны к движению против водотока.. По особенностям питания озерные рыбы делятся на несколько групп. Рыбоядные или хищные рыбы, которые часто относятся к непромысловым видам, питаются в основном более мелкой рыбой и мальками прочих видов рыб. Планктоноядные рыбы питаются планктоном, взвешенным в водной толще, и сами часто поедаются хищными рыбами. Выделяются рыбы, питающиеся водорослями, и растительноядные рыбы, такие как карп, питающиеся растениями мелководий. Бентосоядные рыбы поедают животных, обитающих на дне водоемов, и органические частицы, падающие на дно озера. Термин «планктон», первоначально введенный для обозначения пассивно плавающих в верхней части толщи океанических вод организмов (растений и животных), применяется также для организмов, обитающих в озерах. Различают фитопланктон (растительные организмы) и зоопланктон (животные организмы). Все они микроскопические и имеют удельный вес, близкий удельному весу пресной воды, но если бы он был выше, планктон быстро опускался бы на дно. Водоросли играют важную роль в озерах, поскольку они вместе с более крупными растениями составляют первое звено пищевой цепи водоемов. Зоопланктоном обычно называются микроскопические животные или иные микроскопические организмы, не осуществляющие фотосинтез. Зоопланктон включает некоторые группы бактерий, а также простейших, коловраток и мельчайших ракообразных. [10]

Простейшие — это микроскопические одноклеточные животные, иногда называемые неклеточными, например амебы и парамеции (ресничные инфузории). Они часто в изобилии встречаются в водах озер. Некоторые из них прикрепляются к более крупным организмам, другие свободно плавают в воде, питаясь бактериями или мельчайшими органическими остатками — детритом.

Мельчайшие ракообразные представляют собой одну из наиболее заметных составляющих зоопланктона. Эти рачки очень малы — длиной 0,3-12 мм.

В большинстве озер они являются главным связующим звеном между первичными продуцентами (водорослями) и последующими звеньями пищевой цепи (рыбами). Они настолько малы, что питаются лишь микроскопическими водорослями, но достаточно велики для того, чтобы стать пищей для рыб. Таким образом, обилие этих ракообразных контролируется двумя факторами: доступностью пищи и хищниками. Прежде всего, поедаются более крупные, т.е. более заметные, рачки. Иначе говоря, хищничество носит избирательный характер.[7]

Глава 3. Ресурсы и охрана озёр

3.1 Природные ресурсы

Озера таят в себе огромные богатства. Озера — это запасы пресной воды и рыбы, добыча полезных ископаемых и транспортные перевозки, источники электроэнергии и курорты.

Пресноводные озера являются важным источником водоснабжения. Не случайно на берегах больших озер располагаются населенные пункты, промышленные предприятия, сельскохозяйственные угодья.

Крупнейшими хранилищами пресных вод на земном шаре являются озеро Байкал, Великие Североамериканские озера: Верхнее, Гурон, Эри, Онтарио, озера Танганьика, Ньяса и Виктория, Большое Медвежье и Большое Невольничье озера. На долю этих озер приходится около 92 процентов запасов пресных вод нашей планеты.

Читайте также:  Телецкое озеро находится в горах

Если говорить о запасах пресной воды озер нашей страны, то они не велики — 26,5 тыс. км. Вследствие мелководности многие озера имеют небольшой объем пресных вод. Основная масса пресных вод сосредоточенна на Байкале — 88 процентов. На втором месте по запасам пресных вод находится Ладожское и Онежское озеро.

Среди зарубежных стран крупными запасами пресных вод располагает Канада. Это, прежде всего Великие Северо — Американские озера, которые частично принадлежат Канаде. Кроме того, на её территории находятся крупные озера Большое медвежье, Большое Невольничье, Виннипег, Атабаска, Оленье, Виннипегосис и другие. В перспективе пресная вода может явиться для Канады источником экспорта. США уже сейчас заинтересованы в получении канадской воды. Имеются проекты переброски воды из Канады в США. Если Канада будет экспортировать только 10 процентов своего годового стока, то доход будет больше, чем доход от экспорта пшеницы, нефти и продукции лесной промышленности, вместе взятых. Вот какова цена обычной пресной воды.

Наряду с пресной водой озера издревле снабжали человека рыбой. Рыбный промысел — один из древнейших на нашей планете. В пресных и солоноватых озерах обитают ценные рыбы из семейств лососевых, сиговых, осетровых, окуневых, карповых. В нашей стране рыбохозяйственные озера находятся главным образом в Северо — Западном — четверть всех озер, Уральском и Восточно-Сибирском районах. Крупнейшими промысловыми озерами в европейской части являются Псковско — Чудское, Ильмень, Белое, Ладожское, Онежское, в которых ловят сига, лосося. Щуку, окуня, плотву. В Каспийском море обитают многие ценные виды рыб. В нем сосредоточенно около 90 процентов мировых запасов осетровых рыб. Кстати заметим, что каспийская белуга самая большая из наших промысловых рыб. Поэтому в настоящее время с целью сохранения и восстановления рыбных запасов Каспия проводится ограничение лова наиболее ценных рыб. По разнообразию рыб следует назвать озеро Ханка. Оно занимает одно из первых мест среди нашей страны. В озере живет 52 вида рыб, среди них такие ценные промысловые, как сазан, верхогляд, толстолобик, сом, змееголов; заходят сюда горбуша и Калуга — дальневосточная сестра каспийской белуги.

За рубежом богатством рыбы отличаются пресноводные озера экваториальных, тропических и субтропических стран. К ним относятся озера Восточной и Юго-Восточной Азии. Среди крупных озер мира в рыбохозяйственном отношении интерес представляют Великие североамериканские озера, хотя в целом их продуктивность не велика- 2,5кг/г. Промысловыми рыбами здесь являются сельдь, сиг, щука, американский окунь, озерная форель.[12]

Рыбные ресурсы озер, однако, не безграничны. Падение рыбопродуктивности, сокращение уловов, обеднение рыбной фауны многих крупных и мелких озер говорят сами за себя. Необходимо коренным образом менять систему рыбного хозяйства. Нужно переходить от рыболовства к рыбоводству.

Также на дне озер отлагаются минеральные и органические вещества, из которых образуются полезные ископаемые: сапропели, соли, лечебные грязи, озерная известь. Железные руды, диатомиты, строительные материалы. В условиях влажного климата преобладает накопление органических, в условиях сухого климата — минеральных веществ.

В пресных водах происходит накопление органических остатков водных растений и животных, которые вместе с минеральными остатками образуют озерные илы. Если озерный ил содержит более 15 процентов органики, его называют сапропелем. Сапропель — удивительный продукт озера. Наряду с углеводами, белками и жирами в нем в повышенном количестве имеются все важнейшие микро- и макро — элементы, витамины, гормоны, антибиотики, пигменты и другие, биологически важные вещества. Поэтому сапропель используется в самых различных отраслях народного хозяйства.

Озера так же богаты полезными ископаемыми, которые находятся не только на дне, но и под дном некоторых озер, и это в первую очередь нефть и газ. Так, например, нефтяным центром Латинской Америки является озеро Маракайбо в Венесуэле. Это уникальное по запасам нефти озеро. На нем пробурено более 4 тыс. нефтяных скважин.[5]

3.2 Охрана озёр

Загрязнение водоемов, является в последнее время проблемой не меньшей, чем истощение запасов пресных вод. Виды и формы загрязнения столь разнообразны и масштабны, что, для краткости, обозначим их обобщенно: промышленные стоки (химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, меньше — металлургия, машиностроение и др.), канализационные и прочие стоки, нефть и нефтепродукты, сельскохозяйственные стоки (химикаты, помывка скота, отходы жизнедеятельности скота, которые под фермами проникают даже в подземные воды), население (во время отдыха, при мойке транспортных средств). Озера являются экосистемами, в которых все компоненты взаимосвязаны. При отсутствии внешних воздействий озера достигают некоторого состояния равновесия с окружающей средой, что со временем приводит к более или менее стабильному .

Источник

«ДИПЛОМНАЯ РАБОТА (выпускная квалификационная работа) на тему: «Геоморфологические особенности и палеоклимат арктических озер (на примере озер . »

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет географии и геоэкологии

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

(выпускная квалификационная работа__________)

на тему: «Геоморфологические особенности и палеоклимат арктических озер

(на примере озер центрального сектора Российской Арктики)»

Выполнила: студентка вечернего отделения

Морозова Елена Александровна

Научные руководители:

д.г.н., проф. Большиянов Дмитрий Юрьевич к.г.н., ст. преподаватель Савельева Лариса Анатольевна Рецензент: к.г.н., зав. кафедрой природопользования Полярной Академии Макеев Вячеслав Михайлович Санкт-Петербург Оглавление Введение

Глава 1. Изученность донных отложений арктических озер

1.1. Изученность озерных отложений Российской Арктики

1.1.1. Создание базы данных по палеоклимату Арктики последнего тысячелетия по данным исследования арктических озёр

1.2. Развитие палеолимнологии за рубежом

1.2.1. Изученность озерных отложений Канадской Арктики

1.2.2. Изученность озерных отложений Гренландии и на островах Северной Атлантики

1.2.3. Изученность озерных отложений Фенноскандии

Глава 2. Физико-географическая характеристика районов исследования и геоморфологические особенности изучаемых озер

2.1. Полярный Урал

2.1.1. Озеро Большое Щучье

2.2. Полуостров Таймыр

2.2.1. Озеро Таймыр

2.2.2. Озеро Левинсон-Лессинга

2.3. Плато Путорана

2.3.2. Озеро Капчук

2.3.3. Озеро Таликит

2.4. Кряж Прончищева

2.4.1. Озеро Восточный Ментикелир

Глава 3. Донные озерные отложения как архив палеоклиматической информации.

3.1. Донные отложения озер и палеоклимат

3.2. Методы исследований донных отложений

3.3. Связь геоморфологического строения озер и скорости осадконакопления в них. 69

3.4. Сравнительный анализ результатов спорово-пыльцевого анализа донных отложений арктических озер с целью выявления степени выраженности в них палеосигнала. 73 Заключение

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время проблема изменения климата является очень актуальной. Однако, инструментальные измерения климатических параметров охватывают лишь последние полтора столетия, что не дает оснований судить о глобальных климатических изменениях, связывать их с деятельностью человека и делать какие-либо прогнозы на будущее. Одним из архивов палеоклиматической информации являются донные отложения арктических озер, которые расположены вдали от антропогенного воздействия и чутко реагируют на изменения параметров окружающей среды. Их изучению сейчас уделяется большое внимание как в России, так и за рубежом.

Таким образом, актуальность проводимого в данной работе исследования обусловлена необходимостью получения палеоклиматических данных с целью прогнозирования дальнейших климатических изменений.

Объектом исследования являются арктические озера, а предметом исследования – донные отложения этих озер.

Целью работы является выявление связи между геоморфологическим строением арктических озер и степенью выраженности палеосигнала в их донных отложениях.

Для достижения поставленной цели необходимо решить несколько задач, первая из которых заключается в проведении обзора изученности арктических озер, лежащих не только в пределах Российской Федерации, но и Северной Америки, Фенноскандии, островах северной Атлантики и Гренландии. Для обобщения имеющейся по озерам информации, полученной за время международных экспедиций с участием ученых из ААНИИ в различные районы Российской Арктики, автором была начата работа по созданию базы данных арктических озер.

Из нее было выбрано 8 наиболее представительных озер:

Большое Щучье, Восточный Ментикелир, Капчук, Лама, Левинсон-Лессинга, Таймыр, Таликит и Щель, изучение которых и легло в основу данной работы.

Вторая задача заключается в обобщении материалов по физико-географической характеристике районов исследования и геоморфологическим особенностям исследуемых озер.

Выбор озер осуществлялся по нескольким критериям: количеству имеющейся информации, происхождение озера, наличие результатов спорово-пыльцевого анализа и др.

Последний критерий является наиболее важным, поскольку в третьей главе большое внимание уделяется сравнению спорово-пыльцевых спектров и геоморфологических особенностей объектов исследования, с целью выявления озер, донные осадки которых более всего подходят для изучения палеоклимата. Для того, чтобы данные спорово-пыльцевого анализа по озерам были сопоставимы между собой, необходимо, чтобы он был проведен примерно с одинаковой детальностью. С этой целью, автору предстояло сделать палинологический анализ для верхней части колонки из оз. Таймыр, т.к. осуществленный ранее анализ для всей колонки, мощностью 14,25 м, не удовлетворяет требованиям, предъявляемым для данного исследования, ввиду того, что образцы были взяты довольно редко.

Кроме того, в этой же главе приводятся данные по выявлению связи между геоморфологическим строением озер и скорости осадконакопления в них.

Таким образом, третья задача состоит в обосновании утверждения, что донные отложения озер являются прекрасным архивом палеоклиматической информации.

Практическая значимость данной работы заключается в возможности использования полученных выводов при дальнейшем изучении арктических озер.

Дипломная работа, изложенная на 106 страницах, состоит из введения, 3 глав, заключения и списка литературы, содержит 35 рисунков, 3 таблицы и 2 приложения. Список литературы включает 82 наименования, в том числе 26 на иностранном языке.

Автор выражает глубокую благодарность Збуковой Д.А. за помощь в определении дочетвертичной пыльцы.

ГЛАВА 1. ИЗУЧЕННОСТЬ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ АРКТИЧЕСКИХ ОЗЕР

Лимнологические исследования внутриконтинентальных озер представляют большой научный интерес в связи с их недостаточной изученностью и существенной значимостью в формировании стока воды и наносов в озерно-речных системах бассейна Северного Ледовитого Океана. Актуальны эти исследования также для понимания истории развития арктических озер в плейстоцене – голоцене и механизмов современных процессов протекающих в сопряженных средах в водно-Ледовитой толще и донных отложениях [40].

В последние два десятилетия наше понимание долгосрочных климатических изменений, отражающихся в арктических и антарктических озерах, сильно продвинулось вперед.

Интерес к донным отложениям таких озер обусловлен осознанием того, что циркумполярные регионы прекрасно подходят для изучения изменений окружающей среды, поскольку экосистема Арктики особенно чувствительна к изменениям внешней среды, в том числе климата.

А изменения климата в арктических широтах оказывают большое влияние и на климат других регионов.

Осознавая геополитическую и климатическую роль Севера, правительства развитых стран, имеющих прямой выход в Арктику (США, Скандинавские страны, Канада), и не имеющих такового (Япония, Германия, Китай, Франция), ежегодно выделяют многие Миллионы долларов на проведение исследований в системе суша — арктический шельф. В то же время в России, имеющей самую длинную береговую линию в Арктике, в настоящее время очень мало федеральных программ по изучению Арктического региона.

1.1. Изученность озерных отложений Российской Арктики В СССР вкладывались огромные средства в исследование арктических регионов. Еще в 1957-66 гг. одним из специальных объектов изучения арктических экспедиций являлись многочисленные озера, которые составляют характерную и важную часть в структуре полярных ландшафтов. Повышенный интерес к изучению их температурного режима, гидрологических, гидрохимических и гидробиологических особенностей, а также характера осадконакопления в различных по морфометрии и генезису озерах, был обусловлен возможностью получения новых физико-географических, палеогеографических и, конечно же, палеогляциологических данных.

Объектами таких исследований в 1957-62 гг. стали озера, расположенные на Земле Франца Иосифа, а в 1962-66 гг. – озера Северной Земли [17]. Результаты оказались очень важными для характеристики режима и выявления типологической принадлежности озер, расположенных в областях современного покровного оледенения.

Наиболее распространенными в этих районах являются озера, приуроченные к ложбинам ледникового выпахивания. Только на Земле Франца Иосифа их насчитывается около

840. Озера лагунного происхождения менее многочисленны. Их образование связано с отделением древних лагун пересыпями и береговыми валами и последующим поднятием на некоторую высоту над уровнем моря в результате гляциоизостатического поднятия. Лагунные озера, по существу, одновременно являются и приледниковыми бассейнами, что во многом определяет условия седиментации и состав их озерных отложений, а также температурный, гидрологический, химический режимы и другие свойства, сближающие их с полярными ледниковыми озерами. Одной из таких древних лагун является озеро Космическое, находящееся на высоте 19,6 м над уровнем моря и на расстоянии 200-400 м от него [16]. Данное озеро стало объектом пристального изучения ученых из Арктического и Антарктического научноисследовательского института В.К. Разина и Л.С. Говорухи. Из озера было отобрано три колонки длиной от 30 до 69 см. В нижних частях наиболее длинных колонок материал был представлен аллювиально-делювиальными отложениями, накопившимися, по-видимому, еще до образования озера. Верхние же горизонты колонок состояли из кварцевых крупно- и тонкозернистых илистых песков, сменяющихся тонкими темноцветными илами и илистыми песками различных оттенков. Ввиду того, что осадки содержат очень мало органики, то установить палинологические спектры не удалось. Были обнаружены лишь единичные споры и пыльца четвертичного возраста, а в нижних горизонтах встретились и переотложенные мезозойские и кайнозойские формы [15]. Таким образом, палинологический анализ донных отложений высокоширотных озер не является представительным и не позволяет произвести какие-либо палеогеографические реконструкции. Наиболее результативным в данном случае выступает диатомовый анализ, позволяющий восстанавливать обстановки осадконакопления по диатомеям, чутко реагирующим на изменения характеристик вод. В донных отложениях оз. Космическое не было встречено остатков таких диатомовых водорослей, которые бы не встречались в современной флоре, но зато была отмечена резкая смена пресноводных и морских комплексов, разделенных «немым» горизонтом, что позволило реконструировать историю развития данного озера, а, следовательно, и других похожих на него озер.

Вообще же за время экспедиции 1960 г. было обследовано 11 озер на 7 островах архипелага Земля Франца Иосифа (Джексона, Циглера, Хейса, Артура, Харли, Южный Гохштеттер, Греэм-Белл). Комплекс работ включал проведение морфологического описания озерных котловин и геологического строения берегов, измерение глубины и составление батиметрических карт, взятие проб донных отложений и проб воды на гидрохимический анализ, отбирание проб озерной флоры (главным образом сине-зеленых и диатомовых водорослей), изучение термического состояния озера Космическое и озера Теплого на о. Хейса [47].

Почти все из изученных озер являются лагунными и характеризуются мелководностью и слабой минерализацией воды.

Кроме того, в результате проведенных исследований был сделан вывод, что высокоширотные озера следует относить к отдельному типу озер, которого не было в разработанных к тому времени классификациях, поскольку данные озера и качественно (состав озерных отложений), и количественно (противоположный «нормальному» ход изменения температуры вод с максимумом весной и минимумом в конце лета, что обусловлено, по-видимому, особенностями метеорологического и радиационного режима приполярных районов) отличаются от всех изученных ранее озер.

Также был отмечен интересный факт, что донные отложения высокоширотных озер не характеризуются ритмичной слоистостью, что обычно свойственно практически всем ледниково-озерным бассейнам [14].

В исследованных арктических озерах современные осадки представлены преимущественно неслоистыми темноцветными илами и тонкозернистыми илистыми песками различных оттенков. Преобладающий размер частиц от 0,001 до 0,05 мм. Средняя скорость осадконакопления для озера Космическое, определенная с использованием данных радиоуглеродного анализа, составляет не более 0,04 мм/год [17]. Столь малая скорость осадконакопления объясняется неблагоприятной геоморфологической обстановкой и небольшой величиной водосборного бассейна озера. В связи с тем, что большинство из исследованных озер имеют сходные геолого-геоморфологические черты и одинаковый генезис, то было сделано предположение об идентичности условий и скоростей осадконакопления в них [14].

Характерной особенностью этих осадков является присутствие прослоев с остатками водяных мхов и корковидными образованиями темно-коричневого цвета, представляющие собой соединения Fе, Mn и некоторых других элементов, смешанные с сине-зелеными водорослями, отмершими бактериями и створками диатомей. Ввиду незначительной гидробиологической продуктивности высокоширотных озер, органические остатки представляют лишь небольшую часть от общего состава донных отложений. В озерах Северное и Мелкое (о. Греэм-Белл, п-ов Холмистый) отмечается резкое преобладание минеральной фракции (до 99,5%), что обусловлено поступлением большого количества переотложенного кварцевого песка из размываемой верхнетриасовой осадочной толщи, широкой развитой на территории их водосборных бассейнов. А это, в свою очередь, приводит к увеличению скоростей осадконакопления (возможно до нескольких сантиметров в год) [там же]. Эоловый материал также принимает довольно большое участие в образовании донных отложений изученных озер.

Благодаря «трансседиментации» (по Л.Л. Россолимо) осадки на дне некоторых озер распределяются очень неравномерно: до изобаты 2,5 м рыхлые илистые частицы не отлагаются. Это происходит в результате переноса частиц из прибрежной зоны в центр озера волновой деятельностью и ледниковым покровом, который зимой достигает дна [16].

Таким образом, проведенные в 1960-е гг. лимнологические исследования, одним из направлений которых было выявление связи между геоморфологическим строением озер и прилегающей к ним территории и скоростью осадконакопления в озерах, привели к следующему выводу: различия в количестве и характере седиментирующего вещества объясняются, в основном, геолого-геоморфологическими и петрографическими особенностями водосборных бассейнов, а также их величиной.

Подобные же исследования по выявлению связи между геоморфологическим строением озер, их генезисом, скоростями осадконакопления и информативностью донных осадков предстоит провести автору в данной работе.

Еще одним интересным объектом для изучения является озерный регион Путорана, который исследовался многими учеными в течение нескольких лет, а с 1968 по 1974 гг. – комплексной экспедицией Лимнологического института СО РАН СССР под руководством Ю.П.

Пармузина. Экспедиция проводила исследования как самих озер и их донных отложений, так и многочисленных террас, расположенных в озерно-речных отложениях [42]. В результате проведенных исследований было установлено, что донные отложения в озерах распределяются зонально: узкие прибрежные полосы песков, расширяющиеся у устьев рек, сменяются узкой полосой крупных алевритов, а основная часть дна (до 80-90%) покрыта глинистыми илами и пелитами, но с примесью крупных алевритов и даже песка. Кроме того, было обнаружено неравномерное распределение в донных осадках органического углерода с наименьшим его содержанием в песках, и наибольшим – в глинистых илах.

Помимо этого, из восьми разрезов озерных отложений в террасах рек были отобраны пробы на спорово-пыльцевой и диатомовый анализы. Среди диатомовых водорослей было обнаружено 405 таксонов с преобладанием бентических форм и форм обрастания (91,6 %), но в количественном отношении доминирующими являются планктонные виды (68%). Все формы диатомей отличаются малыми размерами, что является одной из причин низкого содержания кремния в донных осадках [29].

Особенностью изученных спорово-пыльцевых спектров является однообразие видового состава на протяжении значительного периода времени, в течение которого отложились озерные осадки мощностью до 80 м [26]. Тем не менее, удалось выявить значительные термические колебания климата, однако не настолько сильные, чтобы изменить лесной и тундролесной ландшафт, существовавший в течение всего четвертичного периода. Колебания количества спор и пыльцы вызваны в основном изменениями условий осадконакопления. При интерпретации результатов необходимо также учитывать наличие большого количества переотложенных пыльцевых зерен, о чем свидетельствует их плохая сохранность и приуроченность к грубым осадкам песчано-глинистой пачки. Из анализа спорово-пыльцевых спектров также видно, что в настоящее время видовой состав растительности наиболее беден, а обнаруженные в западной части плато Путорана третичные формы растений ставят под сомнение наличие здесь покровных оледенений в четвертичном периоде [42].

Полуостров Таймыр также стал центром палеолимнологических исследований. Так в 1982 г. институтом озероведения АН СССР были проведены экспедиционные работы, в результате которых в центральной, наиболее глубоководной части оз. Таймыр с помощью грунтовой трубки ГОИН (длина 1 м) было отобрано 10 колонок донных отложений длиной 76-95 см. Все полученные образцы визуально имели темный, серо-зеленый оттенок, мягкую консистенцию, не обладали выраженной слоистостью и на ощупь не содержали песчаных или других твердых включений. Мощность слоя иловых отложений в месте взятия проб была не менее 1,5 м. Глубина на станции составляла 17,5 м. По мере продвижения к северозападному берегу мощность иловых отложений уменьшилась и не превышала 10 см в 4 км от берега, при глубине на станции 4 м.

Полученный материал был подвергнут гранулометрическому, палинологическому, минералогическому и зоологическому анализам.

Гранулометрический анализ позволил определить фракционный состав, потери органического вещества при прокаливании и естественную влажность исследуемых донных отложений. Верхний метровый слой донных отложений глубоководной части озера представлен в основном мелкоалевритовыми и пелитовыми фракциями (более 95%). Какой-либо закономерности в распределении фракций донных осадков с глубиной выявлено не было.

Из полученной грунтовой колонки 19 образцов были отобраны на спорово-пыльцевой анализ (СПА), который проводился для оз. Таймыр впервые. Верхние 10 см анализировались через каждый сантиметр. Из остальной части колонки образцы отбирались через 5-10 см.

Характерной особенностью всех спорово-пыльцевых спектров (СПС) колонки является присутствие большого количества переотложенных дочетвертичных форм.

Ввиду специфических особенностей формирования СПС (неадекватности отражения в спектрах характера современной растительности) в условиях арктического севера интерпретировать и датировать ископаемые СПС донных озерных отложений очень сложно. Можно только обозначить несколько этапов изменения климатической обстановки при формировании толщи донных отложений. Так, в разрезе колонки донных отложений оз. Таймыр было выделено 4 палинозоны. Исходя из сопоставления с современным спорово-пыльцевым спектром, было сделано предположение, что наиболее благоприятные климатические условия в этом регионе существовали во время формирования осадков палинозоны II, поскольку в ней преобладает пыльца древесных пород. При формировании I и III палинологических зон климат, по-видимому, был холоднее современного, поскольку в спектрах преобладает пыльца кустарников и споры.

Кроме того, в донных отложениях были обнаружены остатки фауны. Зоотанатоценоз в оз. Таймыр изучался Н.А. Шляховой. На всем протяжении колонки встречаются спикулы губок Spongilla lacustris, что свидетельствует о хорошей аэрации водоема, его проточности, отсутствии сильной взмученности воды и достаточно большом присутствии силикатов. Максимальное количество спикул губок приходится на самый теплый интервал времени. Среди диатомовых водорослей доминирующими являются планктонные формы.

Таким образом, смена спорово-пыльцевых комплексов и фаунистических остатков в пределах иловых толщ оз. Таймыр свидетельствовала об изменении климатического режима в данном регионе в голоцене, преобразовании ландшафтной обстановки и характера экологического режима в озере.

Несмотря на то, что большая часть полученной в советское время информации остаётся закрытой для широкого пользователя, тем не менее, в литературе все же удается найти некоторые результаты проведенных исследований. Но поскольку никакой экономической выгоды такого рода исследования, к сожалению, не принесли, то научные работы на Российском Севере стали затухать. Закрытие метеостанций привело к трудностям в решении не только хозяйственных задач (проводка судов, полеты самолетов и т.д.), но и научных, решаемых на длительную перспективу. В настоящее время на территории полуострова Таймыр — в его географических границах, действуют 4 метеостанции: в Диксоне, Сопочной Корге, на мысе Челюскина и в Хатанге, в то время как раньше их было до 12. Но даже на тех метеостанциях, которые существуют, теперь уже не получить качественной информации ввиду устаревшего оборудования.

Однако, в 1995 г. Полярная геокосмофизическая обсерватория (ПГО), расположенная в Тикси, стала северным центром развития науки, куда теперь приезжают грантодержатели РФФИ из Владивостока, Якутска, Москвы и Санкт-Петербурга, а в последнее время все чаще приезжают и представители научных учреждений из Японии, США, Германии и других стран. Таким образом, сейчас активно развивается сотрудничество с иностранными коллегами.

Еще одним центром изучения зарубежными специалистами в 90-е годы XX века стал Кольский полуостров, который идеально подходит для палеолимнологических исследований из-за большого количества приледниковых озер и довольно значительных различий в климате и растительности. Присутствие Баренцева моря смягчает климат и в то же время увеличивает различия в климатических показателях между центральными и прибрежными районами.

Самые ранние исследования на Кольском полуострове (начатые еще в 1950-х гг.) заключались в проведении спорово-пыльцевого анализа, чтобы восстановить главные изменения в региональной растительности и динамике климата во время Послеледниковья (Aario L. 1943, Sorsa P. 1965, Лебедева Р.М. и др. 1973, 1987, Елина Г.А. и др. 1995 и т.д.). Для восстановления экологических условий развития полуострова использовался еще и диатомовый анализ, но, к сожалению, большинство отчетов не содержало никаких датировок. Тем не менее, по результатам исследований были сделаны выводы о том, что наиболее теплые условия были во время раннего голоцена, а похолодание началось примерно 4000-6000 лет назад [68].

В 2000 году Н.А. Соловьевой были проведены диатомовый и спорово-пыльцевой анализы для поверхностных отложения из 25 озер Кольского полуострова, расположенных между 67°30′ и 69°14′ с.ш.; 28°40′ и 36°40′ в.д.. В другом более крупномасштабном исследовании изучалось 31 озеро, лежащие в пределах полуострова (от северного до южного побережья).

Отобранные образцы были изучены несколько подробнее и уже включали геохимию, анализ остатков хирономид1 и др. Детальный пыльцевой анализ показал, что озера, расположенные в тундровой, лесотундровой и таежной зонах очень хорошо различаются по спорово-пыльцевым спектрам (рис. 1). Кроме того, было выявлено существенное снижение содержания древесной пыльцы при продвижении на север и отсутствие (?) пыльцы сосны к северу от границы ее распространения [60]. Такие исследования поверхностных донных отложений имеют большое значение при реконструкции растительности прошлых эпох, поскольку позволяют проводить сравнение с современной растительностью.

Ряд озер Кольского полуострова, расположенных около границы с Норвегией, был изучен с целью реконструкций колебаний уровня моря. Взятие проб проводилось с использованием поршневой трубки. Во всех колонках донных отложений наблюдались морские осадки, на которых залегают 1-3 метра озерных отложений. Радиоуглеродные даты указывают, что морское осадконакопление началось примерно 11000 лет назад, когда территория освободилась от ледника. Переход от морских условий к озерным (9000-9500 лет назад) фиксируется по изменению физических свойств осадка и по содержанию органического вещества [77].

Прибрежные озера Ярнышное, Чуны и Солдатское являются наиболее изученными.

Хирономиды – вид некровососущих комаров. Хитиновые части их личинок, живущих в воде, широко используются в палеолимнологии, особенно при палеоклиматических реконструкциях [68].

Рис. 1. Данные спорово-пыльцевого анализа поверхностных проб современных озер, расположенных на Кольском полуострове [60].

Среди озер, расположенных в центральной части полуострова, ключевым является озеро Потеряный Зуб (68°48′ с.ш., 35°19′ в.д.), которое лежит в зоне лесотундры, в 25 км к северу от границы распространения сосны. Донные отложения этого озера содержат информацию об изменении климата и растительности за последние 10000 лет: господство трав и маленьких кустарников сразу после дегляциации, распространение тундр и лесотундр с преобладанием березы в период с 9500 до 9000 лет назад, сосновые леса и лесотундра 8000-3500 лет назад и современная березовая лесотундра, распространившаяся 3500 лет назад [61]. Увеличение пыльцы Ericaceae и Alnus и спор Sphagnum свидетельствуют об увлажнении климата, начиная с середины голоцена [68].

В результате сопоставления данных, полученных из разных озер, было выяснено, что последнее похолодание климата в районе оз. Чуны (67°57′ с.ш., 32°29′ в.д.) было несколько ранее, чем в западных районах Фенноскандии и других областях Кольского полуострова.

В другом крупном исследовании образцы были отобранные из 31 небольшого озера, расположенных в разных природных зонах (от тундры до тайги) в пределах 250 км зоны вдоль р. Лены. Спорово-пыльцевой анализ донных отложений озер показал, что в тундровой зоны доминирующей в спорово-пыльцевых спектрах является пыльца кустарников (Betula, Alnus) и трав, особенно злаков (Cyperaceae and Poaceae). В лесотундре преобладание Betula и Alnus сохраняется, но несколько уменьшается содержание Artemisia. В таежной зоне эти доминанты сохраняются, но появляется еще и незначительное количество пыльцевых зерен Larix. Однако пыльца Larix отсутствовала практически во всех поверхностных пробах, взятых из мест ее современного произрастания. Тем не менее, несколько ее пыльцевых зерен было обнаружено в озерах тундровой зоны, что, скорее всего, связано с привносом среднеголоценовой пыльцы из размываемого торфяника [72].

Диатомовый анализ поверхностных отложений, взятых их 21 небольшого озера, расположенных в пределах различных зон на территории Печорской низменности, западной части полуострова Таймыр и вдоль р. Лены, показал четкие различия между озерами тундровой, лесотундровой и таежной зоны, а также зависимость диатомовых ассоциаций от распределения температуры воды по глубине, а также от содержания органического вещества, растворенного неорганического углерода, Fe2+, S042″ и CI’1.

Анализ остатков хирономид также показал их отзывчивость на изменение климатических условий, а следовательно, и растительных ассоциаций [68].

Еще одним объектом изучения в конце 90-х гг. стало озеро Долгое (71°52’с.ш., 127°04’в.д.), расположенное южнее дельты р. Лены и характеризующееся незначительными размерами и небольшой глубиной (максимум 4 м) [67]. Колонка его донных отложений была разобрана на образцы для проведения спорово-пыльцевого, диатомового анализов и определения хирономид. Анализ полученных результатов позволил реконструировать изменения климата, происходившие за последние 12000 лет, причем следует учитывать, что данные разных анализов довольно хорошо коррелировали между собой. Также следует отметить, что на окружающей озеро территории не было обнаружено никаких следов деятельности ледников, что дает основание предполагать об отсутствии здесь оледенения [21].

Донные колонки описанных озер, а также озера Деревянное (к югу от п-ова Таймыр) были изучены изотопным анализом, который позволил восстановить этапы увлажнения и иссушения климата в период с раннего до среднего голоцена, которые, главным образом, связаны с влиянием моря. Согласно Koc и др. (1993), климатический оптимум голоцена наблюдался примерно 7000 лет назад, в результате господства теплых Атлантических вод в центральных и восточных частях острова Гренландия, Исландии и норвежских морей. Притоком Североатлантических вод в северную часть Баренцева моря, было вызвано повышение его поверхностных температур в период 7500 — 4500 лет назад [55]. Эти изменения в циркуляции вод, возможно, привели к увеличенной циклонической деятельности и потоку на восток теплого и сырого воздуха. Последующее уменьшение влияния Североатлантического течения в скандинавских морях (примерно 6000 лет назад) привело к иссушению и похолоданию климата на Кольском полуострове и к установлению прохладного, морского климата в районе дельты р. Лены, главным образом, в результате возрастающего уровня моря [68].

Таким образом, несмотря на застой и явный спад в своих национальных исследованиях, международные научные проекты дали возможность российским ученым продолжить традиционно ведущиеся исследования и поставить ряд совершенно новых натурных экспериментов.

1.1.1. Создание базы данных по палеоклимату Арктики последнего тысячелетия по данным исследования арктических озёр Как уже было сказано, в последнее время большую популярность получили международные проекты исследования арктических регионов. Начиная с 1993 года Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт совместно с зарубежными коллегами организует экспедиции на полуостров Таймыр, плато Путорана, Полярный Урал и другие районы российской Арктики. Одним из ярких примеров международных исследований Таймыра являются комплексные исследования природы полуострова в рамках нескольких международных проектов. Это российско-германские исследования по проекту «Природная система моря Лаптевых», российско-шведские исследования по проектам Европейского научного фонда «Европроба» (Europrobe Timpebar), «Природная среда евразийского севера в четвертичном периоде» (QUEEN) и «Евразийские ледниковые щиты» (Eurasian ice sheets).

По проекту «Природная система моря Лаптевых» на территории полуострова и на архипелаге Северная Земля состоялись экспедиции в 1993-1997 гг. Сравнительно небольшое озеро Левинсон-Лессинга, расположенное в горах Бырранга, стало центром исследований. За 4 весенне-летних сезона был изучен гидрологический режим озера и всего его бассейна, подсчитаны водный баланс и баланс наносов внутригорного озера, определено происхождение и темпы раскрытия этой трещины в земной коре, произведено бурение и геофизическое изучение донных озерных отложений. В его бассейне были поставлены интереснейшие научные эксперименты, позволившие определить эмиссию метана из тундровых почв и самого озера, динамику деятельного слоя грунта, скорости и направленности современных геоморфологических процессов [8].

Кроме того, проводились исследования и отбор колонок донных отложений из таких озер, как Таймыр, Лабаз, Портнягино, Щель, Изменчивое и некоторых других.

В 1997 году такого рода исследования были распространены и на плато Путорана. За время экспедиций «Лама-97», «Путорана-2000», целью которых являлось исследование реакции арктической климатической системы на колебания глобального климата, были изучены озера Лама, Капчук, Кета, Таликит, Тоннель, Гудке и Глубокое. В 2003 г. подобные исследования проводились на северном побережье Якутии, где изучались озера Ментикелир.

В рамках проекта «Евразийские ледниковые щиты» в 1999 г. состоялась экспедиция на Полярный Урал. Её основными целями были определение размеров и особенностей режима ледников Полярного Урала во время последнего ледникового максимума (Last Glacial Maximum) и выявление особенностей колебаний климата последнего тысячелетия в данном регионе. Для достижения этих целей были изучены донные отложения, морфологические особенности и гидрологические характеристики озер Лядхей-То и Большое Щучье.

Самым восточным объектом исследований является озеро Эльгыгытгын, которое активно изучается в рамках проекта «Палеоклимат озера Эльгыгытгын» Таким образом, объектами изучения стали озера различного генезиса и с разными морфометрическими характеристиками. Исследования донных осадков озер заключались в проведении спорово-пыльцевого, диатомового, геохимических и других видов анализов. Абсолютный возраст отложений рассчитывался по годовым слоям и подтверждался радиоуглеродными датировками.

Результаты этих исследований оказались очень обширными и глубокими. Например, после всесторонних исследований донных осадков озер, удалось выяснить, что на Таймыре в последние 10 000 лет (голоцен) климатические изменения не были одновременными с колебаниями климата близлежащих территории региона моря Лаптевых. Наиболее теплое время голоцена на полуострове Таймыр пришлось на отрезок 7-8 тыс. лет назад. В это же время на архипелаге Северная Земля, климатический оптимум уже прошел, и там активно росли ледники. Таким образом, по результатам исследований были получены данные о климатических флюктуациях за последнее тысячелетие и выделены временные рамки проявления Малого ледникового периода для различных регионов Российской Арктики (рис. 2) [11].

Рис. 2. Временные рамки проявления малого ледникового периода на территории Российской Арктики [11].

Для обобщения имеющейся по озерам информации, в рамках проекта ЦНТП «Исследование естественных колебаний климата различных регионов Российской Арктики и Южной полярной области, а также создание банка данных по палеоклимату Арктики последнего тысячелетия по данным исследований арктических озёр», автором была начата работа по созданию базы данных арктических озер. В настоящее время в нее входит информация о 20 озерах, расположенных в различных частях Российской Арктики: Каменное (п-ов Канин), Космическое, Чаячье (о-в Новая Земля), Большое Щучье (Полярный Урал), Таймыр, Щель, Левинсон-Лессинга, Астрономические (п-ов Таймыр), Изменчивое (архипелаг Северная Земля), Лама, Капчук, Тоннель, Таликит, Кета (плато Путорана), Ментикелир (кряж Прончищева), Николай-Кюеле (дельта р. Лены), Эльгыгытгын (Чукотка). База данных создается в программе Microsoft Access и состоит из двух связанных между собой таблиц. Первая таблица содержит основную информацию по каждому озеру: название озера; местоположение, геоморфология; карта расположения; площадь озера / площадь водосбора; батиметрия; имеющиеся материалы; данные метеостанций; интерпретация. В «Имеющиеся материалы» помещаются различные данные об озере, такие как: количество отобранных колонок, их литологическое описание, фотографии, перечисление проведенных анализов и т.п. В графе «Данные метеостанций» находятся метеорологические данные, полученные с метеостанций, расположенных наиболее близко к каждому конкретному озеру. Эта информация необходима для того, чтобы можно было проводить сравнение между современными колебаниями климата, зафиксированными инструментальными наблюдениями, и их отражением в донных осадках изучаемых озер. Краткая интерпретация полученных результатов приводится в соответствующей графе.

Вторая таблица «Результаты анализов» содержит информацию обо всех видах анализов, проведенных для каждого озера: варвохронология; спорово-пыльцевой анализ; диатомовый анализ; магнитная восприимчивость; химические анализы; возрастная модель; обобщение.

Однако следует учитывать, что не все ячейки имеют обязательное заполнение, т.к. не для каждого озера проводился полный набор анализов. В графе «Обобщение» приводится схема, на которой собраны воедино все результаты анализов для каждого озера.

Увязка таблиц между собой производится по ключевому полю «Название озера», что позволяет сразу же видеть информацию, содержащуюся в двух таблицах и относящуюся к какому-либо конкретному озеру. Выбор озер, которые отсортированы по районам, осуществляется из главной формы; оттуда же можно перейти к любой из таблиц.

Для написания дипломной работы из базы данных было выбрано 8 наиболее представительных озер для их дальнейшего изучения: Большое Щучье, Восточный Ментикелир, Капчук, Лама, Левинсон-Лессинга, Таймыр, Таликит и Щель. Выбор осуществлялся по нескольким критериям: количеству имеющейся информации, местоположение и происхождение озера, наличие результатов спорово-пыльцевого анализа и др. Подробное описание этих озер будет приведено в следующих главах.

1.2. Развитие палеолимнологии за рубежом

1.2.1. Изученность озерных отложений Канадской Арктики Поскольку проблема потепления климата сейчас является очень актуальной, то неудивительно, что не только ученые и политики, но и обычные люди заинтересованы в получении надежных данных об изменении климата в северных широтах. Но подобных долговременных наблюдений здесь крайне мало – например, на огромных просторах Канадской Арктики в течение последних 50 лет работало лишь несколько метеостанций. А ведь данные метеостанций очень важны, поскольку без них очень трудно определить, изменяются ли условия окружающей среды, и если да, то на какую величину.

Усовершенствование технологий и коммуникаций в последнее время сделало полярные исследования безопаснее и осуществимее. Тем не менее, высокая стоимость часто мешает проведению исследований.

Палеолимнологические исследования в средней и высокоширотной Канадской Арктике имеют относительно небольшую историю – около 40 лет. Первые исследования были осуществлены еще в 1960-70-х гг. Несмотря на довольно раннее использование палинологии и диатомового анализа при изучении колонок из озер западной Гренландии, палеолимнология пришла в Канадскую Арктику с большим опозданием. Палинологический анализ колонок донных отложений озера на острове Баффинова Земля был проведен в 1970-х и 1980-х гг. и примерно в это же время началось бурение на острове Элсмир [75]. Впоследствии был проведен диатомовый и спорово-пыльцевой анализы полученных колонок. Первичные исследования на островах Элсмир и Баффинова Земля послужили хорошей базой для дальнейших исследований. Хотя палеолимнология в этом регионе в настоящее время является профилирующей, бросается в глаза недостаточное количество данных по осадконакоплению, что обусловлено большой площадью территории и высокой геологической, климатической и экологической гетерогенностью. Пространственная неоднородность элементов способствует богатству обстановок осадконакопления, изучая которые можно получить важные сведения о величине и скорости климатических изменений в позднечетвертичное время. Эти и другие близкие к ним исследования для получения климатического сигнала выдвигают на первый план диатомовый анализ.

С признанием чувствительности полярных регионов к изменению климата, а также высокой уязвимости высокоширотных экосистем к внешним воздействиям, палеолимнологические исследования в средне- и высокоширотной Канадской Арктике расцвели в последнее десятилетие. В таблице 1 приведен список уже изученных (к 2004 г.) озер Канадского Арктического Архипелага (рис. 3). И хотя все эти озера расположены в восточной части архипелага, не стоит думать, что в западной части Канады исследования не проводятся. Так, например, в 2001 г. на северо-западе о. Виктория была отобрана колонка донных отложений (411 см) из озера, неофициально названного KR02 (71.34° с.ш., 113.78° з.д.), с целью реконструкции климата голоцена и особенно последнего тысячелетия. Проведенный спорово-пыльцевой анализ, а также данные об абсолютном возрасте, позволили выявить увеличение количества органического вещества в осадках в течение последних 130 лет и повышение средней темпе

Примечание: цифры в круглых скобках – номер на карте рис. 3. Озера следует в порядке уменьшения их географической широты.

Несмотря на то, что данные исследования не являются исчерпывающими, это обеспечивает ощущение всеобщего распространения опубликованных данных об озерных отложениях. Каждый раз при изучении осадков от самых древних к самым молодым появляются новые значения и результаты, которые дополняют прошлые исследования и свидетельствуют о необходимости проведения дальнейших работ в этом направлении.

1.2.2. Изученность озерных отложений Гренландии и на островах Северной Атлантики Северная Атлантика стала одним из центров палеоклиматических исследований, благодаря ее главной роли в естественных климатических изменениях. Окружающие Северную Атлантику массивы земли испытывают сильное влияние океана. Таким образом, Гренландия и другие острова, расположенные севернее 60о с.ш. являются прекрасным местом для изучения климата голоцена, которое осуществляется в рамках проектов Greenland Ice Core Project (GRIP) и Greenland Ice Sheet Project Two (GISP2), позволивших получить интересную информацию о сравнении данных из озерных отложений и ледяных кернов [63].

Среди островов Северной Атлантики, на которых проводились исследования, можно отметить Исландию, Шпицберген, о. Медвежий, о. Ян-Майен и Фарерские острова. Однако, большая часть палеолимнологических исследований проводится все же в Гренландия, которая стала объектом изучения для датских ученых еще в конце XIX века. Но, несмотря на такую длинную историю, палеолимнология в Гренландии и островах северной Атлантики еще не очень хорошо развита. Самые первые палеоэкологические исследования, проведенные в 1950-х гг. в Исландии, Гренландии и Фарерских островах, были основаны на методе спорово-пыльцевого анализа и нацелены на восстановление истории развития растительности.

Проведенный К. Хансеном в 1960-х гг. палеолимнологический обзор Гренландии, стал основой для дальнейших исследований в северо-атлантическом регионе [64]. В 1970-х гг. Джонассон П.М. и его коллеги положили начало лимнологии в Исландии. Основными объектами исследований стали озера Thingvallavatn (64o10’ с.ш., 21о07’ з.д.) и Myvatn (654o35’ с.ш., 17о00’ з.д.). Озера на Фарерских островах, ввиду местного климата и своей открытости, находятся в зоне сильных ветров, поэтому из них было получено лишь несколько данных по экологии. В результате недавнего (в 2002 г.) изучения 5 олиготрофных озер, был сделан вывод о том, что видовое разнообразие разных трофических уровней меньше, чем ожидалось, что, возможно, обусловлено океаническим барьером. До недавнего времени не было получено практически никаких данных из поверхностных отложений. Только лишь в 2002 и 2003 гг. был проведен диатомовый анализ для отложений из Исландии, Фарерских островов, Шпицбергена и западной части Гренландии [68]. В настоящее время существует необходимость проведения дополнительных исследований этих территорий, особенно районов, расположенных вдоль западного побережья Атлантики.

Озера Гренландии и островов северной Атлантики очень разнообразны. Они отличаются как по содержанию растворенного органического углерода, так и по степени насыщенности химическими элементами, обуславливающими соленость вод. Их данные были широко использованы для реконструкции истории оледенений на территории Гренландии, Шпицбергена и Исландии.

Тем не менее, общие положения арктической лимнологии применимы для озер, расположенных в районах с низкой интенсивностью инсоляции летом и коротким безледным периодом (не более 3 месяцев). Озера северной Атлантики, которые подвергались изучению, показаны на рис. 4.

Таким образом, палеолимнологические исследования в Гренландии и на Шпицбергене в XXI веке получили широкое распространение. Похожая ситуация складывается в настоящее время и на Фарерских островах. Большинство исследований связано с получением данных об онтогенезе озер, палеоклимате и воздействии человека.

Рис. 4. Карта расположения Гренландии и островов Северной Атлантики [68].

Полярный круг показан пунктирной линией. Главные поверхностные океанические течения: NAC – СевероАтлантическое течение (теплое); IC – течение Ирмингер (теплое); EGC – Восточно-Гренландское течение (холодное); WGC

– Западно-Гренландское течение (теплое); LC – Лабрадорское течение (холодное). Точками отмечены изученные озера: 1 Западная Гренландия (включает озера SS2: 67°N, 50°58’W, Braya S0: 67°N, 51°W, SFL4: 67°05’N, 50°17’W, SFL6: 67°05’N, 50°21’W, NAUJG1: 66°40’N, 51°58’W, Lake 31: 67°03’N, 50°27’W, Lille Saltsa: 66°59’N, 50°38’W, и Store Saltsa: 66°59’N, 50°36’W); 2 Godthabsfjord; 3 Qipisarqo Lake; 4 Raffles S0; 5 Basaltso и Lake Bl: 72°43’N, 22°28’W. Также показаны места отбора ледяных кернов GRIP, GISP2 и Renland (Гренландия).

Несмотря на общее заявление, что донные озерные отложения Гренландии хорошо отражают климатический сигнал [66], существует множество доказательств, что это допущение несправедливо. Озера по-разному реагируют на климатические изменения (в зависимости от глубины, площади, расположения и т.д.), поэтому разные аспекты изменения климата лучше отражаются в одних типах озер, чем в других. Аутогенные биологические процессы являются наложенными на изменения, связанные как с онтогенезом озер, так и с прямым климатическим воздействием. Важность таких показателей как ультрафиолетовая радиация и содержание органического углерода становится очевидной в средних и высоких широтах, что свидетельствует о необходимости проведения исследований для определения их роли в арктических системах. Однако, при использовании подхода восстановления климата, основанного на биопродуктивности, возникает ряд проблем. Так, например, изменения климата, произошедшие во время последнего оледенения, очень хорошо отражены в донных отложения, а незначительные колебания климата, имеющие место в течение голоцена, гораздо труднее обнаружить, поскольку не всегда живые организмы на них реагируют.

В результате проведенных исследований, было выявлено, что изменения климата по широте асинхронны, но последовательны [68]. Различия между прибрежными и внутренними озерами, скорее всего, связаны с влиянием моря.

Первые палеолимнологические исследования арктических озер были основаны на предположении о связи между особенностями осадконакопления и климатом. Это предположение действительно верно для приледниковых озер, расположенных в высоких широтах (например, в северной части острова Гренландии), но оно не сохраняется для более сложных систем, которые мягче реагируют на изменения климата. Проведенные в западной части Гренландии исследования, показали, что температурные изменения оказывают влияние на режим осадконакопления в озере только лишь в первое время после образования озера. За 1000-1500 лет влияние почвенных процессов и растительности становится доминирующим и озера начинают развиваться по пути олиготрофикации [58].

Действительно, в донных отложениях озер отражается результат комплексного взаимодействия различных факторов, причем климату зачастую принадлежит косвенная роль [73]. Поэтому современные палеолимнологические исследования Североатлантических островов нацелены на понимание отражения в осадках различных внешних и внутренних изменений, что позволит улучшить интерпретацию палеосигналов, зафиксированных в донных отложениях арктических озер и реконструировать климат голоцена. Поскольку донные отложения озера позволяют получить данные о региональных изменениях климата, то необходимо обобщать данные разных озер. С этой целью охват изучаемой территории постоянно расширяется.

Результатом исследования арктических озер Северной Америки и Гренландии стало создание базы данных, содержащей результаты СПА для 831 пробы из поверхностных донных отложений. Основными целями данной работы были: (1) установление связи между современными пыльцевыми комплексами и параметрами климата в бореальной, субарктической и арктической зонах, (2) развитие методов реконструкции параметров климата и (3) оценка точности этих методов, основанная на детальном изучении донных отложений озер восточной части о. Баффинова Земля и юго-западной части о. Гренландия [57]. Проведенные исследования показали, что смена пыльцевых комплексов, действительно, отражает изменения климатических параметров. Однако, было установлено, что температурные характеристики лучше всего фиксируются в бореальной и арктической зоне, тогда как количество солнечной радиации — в пыльцевых комплексах субарктической и арктической зоны, а увлажнение — в бореальной и субарктической зонах. Отсюда можно сделать вывод, что смена растительности в арктической зоне связана, главным образом, с изменением температуры воздуха, в то время как, в бореальной зоне – с изменением количества осадков [53]. Тем не менее, следует учитывать, что погрешность при реконструкции зимней температуры воздуха и количества выпадающих за год осадков намного больше, чем при восстановлении летних температур и количества поступающего на земную поверхность тепла. Это подчеркивает необходимость проведения дальнейших исследований в данном направлении.

1.2.3. Изученность озерных отложений Фенноскандии

Всем известно, что Фенноскандия является озерной провинцией. В Лапландии насчитывается более 800 озер на 100 км2. Поэтому не удивительно, что данный район стал центром активного изучения палеолимнологи. Большинство этих субарктических пресноводных водоемов являются пресноводными и маленькими (площадь обычно от 0,05 до 12 км2). Тем не менее, арктические озера данной области во многих отношениях интересны и уникальны.

Из-за ограниченного поступления питательных веществ, низких уровней воды, низких температур, длительного присутствия ледяного покрова и короткого вегетационного периода, озера вообще характеризуются низкой продуктивностью, низким биоразнообразием и относительно простыми пищевыми цепями. В пределах этой области есть только два больших озерных бассейна: озеро Инари (1116 км2) в северо-восточной финской Лапландии и озеро Имандра (881 км2) на Кольском полуострове.

Из-за своих небольших размеров и отдаленного местоположения арктические и субарктические озера в евразийской Арктике были гораздо менее изучены, чем их более южные аналоги. Однако, в течение последних нескольких лет лимнологические исследования получили здесь широкое распространение. За это время уже собран довольно большой диапазон различных данных. Изучение озер происходит в сотрудничестве с международными и национальными программами исследования, которые способствуют улучшению понимания лимнологических и гидробиологических особенностей этих водных объектов.

Большинство объектов изучения находятся севернее полярного круга, однако несколько озер расположены южнее (рис. 5). Ввиду того, что территория Фенноскандии перекрывалась ледником, то практически все озера имеют ледниковое происхождение и располагаются либо в формах ледникового выпахивания, либо в подпруженных мореной руслах рек. Многие озера также имеют гляциокарстовое или термокарстовое происхождение. Некоторые образовались в результате отчленения от моря вследствие гляциоизостатического поднятия. В горах имеют место каровые озера, а на равнинах часто встречаются старичные озера.

Рис. 5. Карта расположения основных объектов изучения Фенноскандии.

(1) Озеро Чуна, (2) Toskaljavri, (3) Озеро Tsuolbmajavri, (4) Vuoskkujavri, (5) Озеро Njulla, (6) Vuolep Njakajaure, (7) Озеро Tibetanus, (8) Озеро 850, (9) Makkasjon, (10) Korptjarnen, (11) Abborrtrasket, (12) Gastjarnen, (13) Skidsjon, (14) Dalmutlad’do.

Жирной линией показан приблизительный северный предел распространения сосны (Pinus sylvestris L.).

Все озера европейской Арктики характеризуются низкими скоростями накопления осадка, типичными для северных олиготрофных озер со скалистыми водосборами. Произведенные расчеты показывают, что они составляют от 0,01 см/год в арктических тундрах до 0,05 см/год в озерах, расположенных южнее [78]. Таким образом, мощность донных отложений в высокоширотных озерах, которая накопилась после отступания ледника, редко превышает один метр. Ранее колонка отложений разбиралась на образцы мощностью 1-2 см (или 5-20 см в большинстве исследований до 1990 г.), что приводило к обобщению данных за 50-100 лет. Признавая это, Sorvari и др. в 2002 г. попробовал разбить колонку на интервалы 2 — 5 мм, эквивалентных временному промежутку примерно 3 — 10 лет. Это позволило им исследовать недавние изменения в биотических сообществах в этих арктических озерах.

Однако, следует учитывать, что оценка скоростей осадконакопления проводилась при использовании радиоуглеродного датирования образцов, которое может давать погрешность.

Кроме того, не все озера характеризуются одинаковыми значениями данного параметра, поэтому приведенные расчеты являются довольно приблизительными.

До сих пор, несмотря на многие попытки, в европейской Арктике было найдено немного озер с непрерывным осадконакоплением, позволяющим реконструировать климат голоцена.

Но, одним из таких примеров является относительно большое озеро Vuolep Njakajaure (68°20’с.ш., 18°45’в.д.), расположенное в долине Abisko в северной Швеции на высоте 409 м н.у.м. [52]. Кроме того, обнаружено несколько ленточных озерных отложений на севере Швеции на широте примерно 64°с.ш. [76].

Тем не менее, по результатам исследований удалось установить повышение уровня воды в озерах во время раннего голоцена, понижение его на 4-6 м в середине голоцена (приблизительно 6000-4000 лет назад), а затем очередное его повышение. К тому же, во время климатического оптимума голоцена (приблизительно от 8000 до 5000 лет назад) температура воды была на 1-2°C выше, чем сегодня, приводя к увеличению глубины термоклина и продолжительности свободного ото льда периода. Уменьшение же продолжительности ледового покрытия, в свою очередь, уменьшало зимнее кислородное голодание, обычное в этих широтах. Противоположное развитие, по-видимому, имело место во время прохладных периодов, таких как Малый Ледниковый период, характеризующихся большим количеством льда, более коротким периодом открытой воды и частым зимним кислородным голоданием.

Растущий банк данных дает основание предполагать, что главным фактором изменений физических, химических и биологических условий в истории озер является климат в соединении со сложными взаимодействиями местных и региональных факторов, такими как интенсивность эрозии, процессы почвонакопления, произрастающая растительность и человеческая деятельность.

Таким образом, несмотря на растущий интерес к истории развития арктических и субарктических водных объектов, они все еще довольно плохо изучены и существует потребность в дальнейших палеолимнологических исследованиях Фенноскандии, чтобы получить более полную региональную картину озерного развития, естественной изменчивости и роли людей в формировании этих систем, поскольку большинство предыдущих палеоисследований сосредотачивалось на климатической и экологической истории области вообще, а не на водных объектов непосредственно.

ГЛАВА 2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНОВ

ИССЛЕДОВАНИЯ И ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗУЧАЕМЫХ

ОЗЕР Исследуемые в данной работе озера располагаются в различных регионах Российской Арктики: от Урала до междуречья рр. Анабар и Оленёк. Но, тем не менее, всю эту огромную территорию можно разделить на несколько районов, в пределах которых находится одно или несколько из 8 изучаемых озер, карта расположения которых приведена на рис. 6. Таким образом, в этой главе будет приведена краткая физико-географическая характеристика районов исследования и геоморфологические особенности приуроченных к каждой конкретной территории озер. Всего выделено 4 района:

1. Полярный Урал – озеро Большое Щучье;

2. Полуостров Таймыр – озера Таймыр, Левинсон-Лессинга, Щель;

3. Плато Путорана – озера Лама, Капчук, Таликит;

4. Кряж Прончищева – озеро Восточный Ментикелир.

Читайте также:  Энциклопедия для детей озеро байкал

Рис. 6. Карта расположения объектов исследования.

2.1. Полярный Урал Урал является складчатой зоной, сформировавшейся в герцинское время. В течение мезозоя он испытывал неоднократные сводовые поднятия, которые каждый раз завершались полной пенепленизацией. Олигоцен-миоценовые тектонические движения привели к формированию четко выраженного в рельефе хребта. Таким образом, суммарные положительные новейшие движения в северных районах Урала оцениваются в 700-1000 м.

Полярный Урал по характеру рельефа и тектоническому строению может быть разделен на северный и южный. Ввиду того, что изучаемое нами озеро Большое Щучье находится в пределах северной части, то ее рассмотрению и будет уделено основное внимание.

Итак, северная часть Полярного Урала (от г. Константинов Камень до долины р. Собь) представляет собой систему параллельных хребтов (Оче-Нырд, Ханмейский и др.) и массивов (Борзова, Марун-Кей, Сыум-Кей и др.) северного и север-северо-восточного простирания. Абсолютные высоты в этой части хребта не превышают 1000-1200 м. Только лишь отдельные вершины достигают высоты более 1300 м (г. Ханмей – 1324 м, г. Нэтэн-Пэ – 1363 м). Относительные высоты хребтов достигают 700-900 м [49]. Они разделяются либо широкими межгорными депрессиями (Пайпудынская и др.), либо широкими речными долинами (верховья рек Щучьей, Байдараты и др.), либо узкими каньонообразными долинами. При впадении в главную долину притоки зачастую образуют обширные конусы выноса, служащие причиной образования подпруженных озер (Усва-Ты, Б. и М. Хадата-Юган-Лор и др.). Вообще в северной части полярного Урала сосредоточено много озер, самыми крупными из которых являются Б. и М. Щучье, имеющие тектоническое происхождение, обуславливающее крутые берега и большие глубины. В долинах рек часто встречаются плотинные, термокарстовые и старичные озера, характеризующиеся небольшими размерами и глубиной. Еще одним характерным типом озер являются каровые, расположенные в карах, частично или полностью покинутых ледником.

Реки, дренирующие территорию к востоку от водораздельного хребта (Щучья, Байдарата, Б. Хабыта и др.) являются левыми притоками р. Оби. Эти реки имеют более или менее выработанный продольный профиль, довольно спокойное течение, а падение в верхнем и среднем течении составляет несколько метров на км. Характер русла изменяется от валунногалечного в верховьях до песчано-галечного вблизи выхода рек из гор. Глубины обычно невелики и не превышают 1-2 м. Большинство рек берет свое начало вблизи водораздельного хребта в зоне распространения ледников и снежников. Однако, некоторые реки вытекают из озер или низких заболоченных участков долин [33].

Западный склон Полярного Урала крутой и резко обрывается к предгорным депрессиям. Восточный же склон, наоборот, постепенно спускается к широкой полосе предгорных увалов, представляющих собой слабо приподнятые участки зауральского пенеплена, с абсолютными отметками 300-350 м. Для данной территории характерно развитие платообразных поверхностей, переработанных мерзлотно-солифлюкционным процессами и лежащих на различных гипсометрических уровнях. Однако, наряду с ними, встречаются участки и типично альпийского рельефа с острыми гребнями и хорошо развитыми карами. Такой рельеф четко выражен в хребте Оче-Нырд и в районе Щучьих озер [26].

В северной части Полярного Урала между 68°10’ и 67°30’ с.ш. сосредоточено наибольшее количество ледников, которые спускаются в среднем до 700 м над у.м. Однако, все ледники расположены в западной части хребта шириной 30 км, что объясняется действием западного переноса воздушных масс, приносящих большое количество осадков [25]. Для восточной части Урала преобладающими являются юго-западные, северо-западные и северные ветры. Ветры с восточной составляющей практически отсутствуют как в западном, так и восточном секторе Урала.

Рассматриваемая территория Урала лежит в атлантической области субарктического пояса. Распределение основных элементов климата связано с циркуляционным режимом и орографическими особенностями территории. Климат северной части Урала складывается под влиянием арктических воздушных масс, формирующихся над центральным полярным бассейном, и воздуха умеренных широт. Меридиональное расположение хребта определяет значительные различия гидрометеорологических показателей в горах и на примыкающих к ним с запада и востока равнинах. Так как изучаемое нами озеро находится в восточной части Полярного Урала, то краткая климатическая характеристика будет приведена именно для этой территории.

В связи с высокоширотным положением района, холодный период является более продолжительным, чем теплый. Средняя годовая температура воздуха отрицательная и составляет около -5°. Зимой средняя температура воздуха около –11,5 °. За теплый период, который длится 3-4 месяца, воздух прогревается до 10-12° [49].

Несмотря на то, что продолжительность холодного периода практически вдвое превышает продолжительность теплого, количество осадков, выпадающее за эти периоды примерно одинаковое. В среднем в Зауралье выпадает 150-200 мм осадков в год, причем разница в количестве выпадающих осадков в Предуралье и Зауралье в холодное время года заметнее, чем в теплое.

2.1.1. Озеро Большое Щучье Как уже упоминалось, озеро лежит в пределах Полярноуральского хребта (горный массив Байдарата-Саурей). Оно простирается в северо-северо-восточном направлении и его протяженность составляет 13 км, а средняя ширина 1 км (рис. 7). Площадь озера – 11,74 км2 [33].

Площадь водосбора около 206 км2. Озеро находится на высоте 186 м н.у.м. Географические координаты центра озера 67°53′ с.ш., 66°18′ в.д. Окружающие озеро хребты достигают высоты 1000 м на севере и постепенно снижаются до 300 м на юге. Котловина озера имеет тектонический генезис. Особенность современного тектогенеза заключается в унаследованном развитии структур с последней эпохи активизации. Существует вероятность глубинного заложения разлома. В современном структурном плане это тектоническая трещина, образованная вследствие гравитационного тектогенеза в процессе поднятия горной гряды. Заполненная водой котловина имеет крутые склоны и плоское дно на глубине 120-130 м (рис. 8).

Рис. 7. Район расположения озера Большое Щучье. Масштаб 1:130000.

Рис. 8. Батиметрическая карта озера Большое Щучье [8].

Максимальная глубина озера составляет 132 м, а средняя — 66,7 м [там же]. Склоны котловины осложнены подводной террасой на глубине 25 м. По берегам озера отмечаются террасы: пойменная, первая надпойменная (5,6 м), а также высокие террасы. На поверхности террас выходят плохо окатанные валуны, галька, гравий с песчано-алевритовым заполнителем. Дно озера покрыто значительным слоем тонких алеврито-глинистых осадков. Коренные склоны озера сложены позднепротерозойскими породами, но залегание и падение пластов пород различное по склонам [8]. В озеро впадает р. Пырятана, дренирующая территорию к северу от озера, и вытекает с юга р. Большая Щучья. С запада и востока в озеро впадает множество небольших временных водотоков.

2.2. Полуостров Таймыр Азиатская часть арктического региона охватывает огромную территорию, где в условиях суровой климатической обстановки на тундровых и лесотундровых пространствах расположены многочисленные озера.

Полуостров Таймыр занимает обширную территорию, довольно разнородную по своим физико-географическим условиям. В центре полуострова находится крупнейший пресноводный водоем Арктики – озеро Таймыр. На восточном горном Таймыре (горы Бырранга) находится один из узлов современного оледенения, который одновременно является самым северным на материке и самым южным на арктической суше. Горы Бырранга протягиваются почти на 1000 км и имеют сложное геологическое строение с разновозрастными и разнообразными горными породами. Высоты закономерно повышаются с запада на восток и с севера на юг. Между Енисейским заливом и р. Пясиной горы представлены двумя рядами невысоких холмов. Максимальные высоты здесь не превышают 402 м. Между реками Пясина и Н. Таймыра гряды выражены отчетливее и достигают 625 м. К востоку от р. Н. Таймыра число гряд увеличивается до 15 и склоны их становятся круче. Многие вершины имеют резкие альпинотипные формы и достигают высоты 1146 м. Между грядами располагаются платообразные возвышенности шириной 10-30 км. В понижениях широко распространен бугристый рельеф. Вершины и склоны гор покрыты каменистыми осыпями. Между 250-300 и 800 м распространена арктическая пустыня каменистых осыпей и россыпей с редкими лишайниково-травянистыми куртинками. Зеленые мхи достигают только 400 м высоты. Выше идут корковые и накипные лишайники, цетрарии, пармелии. В нижних частях склонов и долинах распространена арктическая тундра. Нередки осоково-разнотравные лужайки с высокой травой и цветковыми. Высота снеговой границы в горах Бырранга располагается на высоте примерно 1000 м, поэтому ледники сосредоточены только в самой высокой восточной части гор [48]. К берегу Прончищева и на юг к Северо-Сибирской низменности горы Бырранга обрываются резкими тектоническими уступами.

Впадина Северо-Сибирской низменности представляет собой волнистую всхолмленную низменность с абсолютными высотами междуречий около 200 м. Ближе к горам всхолмленность увеличивается. Ориентировки холмов не наблюдается.

Долины рек широкие и пологосклонные. В долинах рек, впадающих в оз. Таймыр, развиты аллювиальные террасы высотой до 30 м. Иногда в террасовых отложениях встречаются торф, обломки и пни лиственниц, что указывает на прежнее более северное положение лесов [43].

Ввиду того, что амплитуда поднятий увеличивается с запада на восток, то омоложение морфоструктур наблюдается, наоборот, к западу. Самые древние и крупные проявления этого процесса отмечаются в центральных частях гряды Главной (залив Нестора Кулика и оз.

Левинсон-Лессинга). В западных частях гряды такие котловины менее масштабны и, вероятно, моложе (озера Щель, Горное и др.). Все озера данного типа имеют ряд характерных особенностей: маленькая площадь водосбора по сравнению с площадью озера, плохо выработанная речная сеть, удлиненная форма и большая глубина (70-130 м). Расположены они в узких глубоких долинах субмеридионального простирания, имеющих крутые борта. Самые крупные притоки, текущие на юг, впадают в озера с севера, а с юга обычно вытекает одна река или ручей. Практически весь материал, приносимый в озера, аккумулируется в них со скоростью 0,7-1 мм/год, образуя при этом ленточную слоистость.

В ландшафтном рисунке эти озера выглядят как импактные (наложенные) образования на более древний ландшафт.

Заложение наиболее древних котловин озер, имеющих тектоническое происхождение, произошло на рубеже среднего и позднего неоплейстоцена (150-70 тыс. лет назад). Такие котловины расположены на оси максимального поднятия хребтов восток-северо-восточного простирания и приурочены к трещинам растяжения. Заложены они, чаще всего, по глубинным разломам земной коры субмеридионального простирания. Так, например, р. Н. Таймыра и залив Нестора Кука оз. Таймыр обязаны своим существованием разлому, образовавшемуся в результате взаимодействия неотектонических структур [50].

Как и на всех достаточно крупных озерах арктической зоны, в динамике береговых процессов значительную роль играет деятельность плавучего льда. В результате его подвижек, а также периодических штормов на северной и южной оконечностях озер образуются береговые валы, что объясняется преобладанием меридионально направленных ветров (т.е.

вдоль долин). Высокие террасы у таких озер встречаются довольно редко и являются абразионными.

Климатические особенности Таймырского полуострова обусловлены его географическим положением в высоких широтах. Близость ледовитых морей, малое количество солнечной радиации, вторжение холодных воздушных масс делают климат очень суровым, особенно в северной части полуострова. На полуострове Таймыр распространена многолетняя мерзлота, средняя мощность которой составляет 500 м, а максимальная – 800 м. Кроме того, много находок погребенного льда различного происхождения (жильный, морской, глетчерный лед и др.). [46]. Антициклонический режим погоды преобладает в зимний период, а в остальное время, ввиду частого вторжения различных воздушных масс погода очень неустойчива. Ветры близ озера гораздо слабее, чем на побережье, снежный покров равномернее, а следовательно, и растительность выше и гуще [5].

Среднегодовая температура воздуха на озере – 13,7°. Положительная среднемесячная температура воздуха наблюдается в течение 3-4 месяцев в году, а выше 5° — только в продолжение 2 месяцев на озере и одного месяце в Усть-Таймыре. Наиболее теплым месяцем является июль. Максимальная температура воздуха фиксируется в августе и составляет на озере около 20°. Континентальность климата увеличивается при движении от побережья к центру полуострова.

Годовое количество осадков невелико и составляет 146 мм на станции Усть-Таймыра, и 230 мм — в бухте Ожидания. Около 70 % количества осадков приходится на летние месяцы (с июля по сентябрь) [там же].

2.2.1. Озеро Таймыр Озеро Таймыр занимает пограничное положение среди физико-географических, ботанических, геоморфологических и тектонических районов полуострова Таймыр. Географические координаты центра озера 74°32′ с.ш., 101°42′ в.д.. Это один из крупнейших пресноводных водоемов Арктики, имеющий площадь 4560 км2. Его водосборный бассейн, составляющий 92720 км2, располагается в пределах гор Бырранга и Северо-Сибирской (Таймырской) низменности, сложенной мощной толщей четвертичных песчано-глинистых отложений и характеризующейся холмистым полого-увалистым рельефом [5]. Почвы на водосборе тундровые, арктические, лежащие на многолетнемерзлых породах. Растительность тундровая. Озеро образовалось лишь во второй половине позднего неоплейстоцена. Котловина озера Таймыр обязана своим происхождением активной в настоящее время структуре предтаймырского желоба, разделяющего горы и низменность, и разломам север-северо-западного простирания, разделяющим Восточный и Центральный Таймыр. Таким образом, среди основных факторов, повлиявших на формирование его озерной котловины, можно отметить влияние развития новейших тектонических структур восток-северо-восточного и север-северо-западного простираний, а также процессов четвертичной седиментации в период стабилизации уровня моря на фоне регрессии в каргинское время [50]. О том, что это озеро реликтового происхождения и в недавнем прошлом район озера находился в зоне морской трансгрессии, говорил еще В.Н. Грезе на основании гидробиологических данных в 1957 г.

Озеро располагается в центре полуострова Таймыр в обширной неглубокой котловине у южных склонов гор Бырранга на высоте 5 м над уровнем моря (рис. 9).

Само озеро представляет собой пресноводный водоем значительных размеров, вытянутый в широтном направлении. Протяженность его по широте достигает 180-190 км. Ширина озера без заливов составляет 15-20 км. На западе оно заканчивается мелководной бухтой Ледяная, на востоке — заливом Яму-Нера. От собственно озера в виде вытянутых языков отходит ряд бухт и заливов, которые образовались в результате раскрытия трещин земной коры вследствие гравитационного тектогенеза, т.е. эффекта растрескивания в процессе тектонического воздымания гор Бырранга. Наиболее значительными из них являются заливы БайкураНеру, Юка-Яму, Яму-Баукура и др. В озере насчитывается до 10 островов. Наиболее крупным из которых является о. Ботлин протяженностью до 3-4 км.

Рис. 9. Район расположения озера Таймыр. Масштаб 1:2000000.

С северо-запада горы хр. Бырранга высотой 400-500 м вплотную подходят к водоему и в некоторых местах обрывами спускаются к воде. В районе бухты Ожидания горы несколько отступают и только в некоторых местах отдельными отрогами подходят непосредственно к береговой зоне. Далее на восток берега озера становятся более пологими. Лишь в районе залива Юка-Яму примыкающая к озеру холмистая равнина имеет отдельные возвышенности до 50-100 м с пологими склонами. Полуостров Туруза-Молла, расположенный в этом районе, приподнят более значительно над окружающей местностью; его крутые склоны образуют обрывистые берега.

На некоторых участках северного и западного берега озера на высоте около 15-20 и 8-10 м заметно выступают 2 террасы. По северному берегу на высоте 1,5-2,0 м протягиваются прибойные валы. Вдоль уреза воды в этом районе тянутся своеобразные пляжи шириной 10-12 м, сложенные из окатанной гальки с включениями отдельных крупных и мелких обломков скал. Со склонов гор стекают небольшие ручьи и речки, образующие в местах своего впадения в озеро отмели из отлагающихся частиц грунта.

В восточную оконечность озера, в залив Яма-Неру, вдается довольно развитая дельта впадающей в него реки.

Южное побережье озера представляет собой слабохолмистую тундру. Берега здесь сложены мягкими, легко размываемыми породами, во многих местах подняты и спускаются к воде обрывами, достигающими 25-35 м высоты. В разрезах обрывов часто встречаются линзы ископаемого льда. По берегам озера иногда отмечаются оползни. В южной части только берега залива Юка-Яму заметно возвышаются над окружающей местностью.

На всем южном побережье озера Таймыр отмечены три террасы: первая, пойменная, высотой 2-4 м; вторая на высоте 8-10 м; третья до 25-30 м над урезом воды. На этих террасах расположено множество небольших озер, обычно дающих начало многочисленным речкам и ручьям, впадающим в озеро Таймыр.

Самая крупная река, впадающая в озеро, р. Верхняя Таймыра, берет начало на южных склонах хр. Бырранга. В среднем течении в нее впадают сравнительно крупные притоки рр. Луктах, Горбита и Б. Логата. Протяженность р. Верхней Таймыры составляет около 480 км, а площадь водосборного бассейна – 50220 км2 [5]. При впадении в озеро река образует довольно развитую дельту со множеством островов, отмелей и мелководных проток. Река Б. Логата, составляющая около 30 % от общего стока р. В. Таймыра, несет примерно столько же наносов, сколько и вся остальная река В. Таймыра. Возможно, это связано с тем, что водосбор р. Б. Логата полностью располагается в пределах Таймырской низменности, а большая часть остального водосбора р. В. Таймыра – в горах Бырранга, а, следовательно, большая часть наносов с гор аккумулируется в конусах выноса горных рек, которые они образуют при выходе на равнину и в таких седиментационных ловушках, как, например, оз. Левинсон-Лессинга, Щель и др. Таким образом, большая часть наносов, поступающих в оз. Таймыр с водами р. В. Таймыра, формируется в равнинной части водосбора.

Второй по величине рекой, впадающей в озеро в его восточной части, является р. Бикада, берущая свое начало также на южных склонах хр. Бырранга, но северо-восточнее озера. Эта река при впадении в оз. Таймыр также образует развитую дельту с большим количеством низменных островов и множеством проток, преобладающая часть которых летом пересыхает.

Кроме упомянутых в озеро впадает еще несколько более мелких рек. Вытекает же из озера (залива Нестора Кулика) одна большая река Нижняя Таймыра, которая течет в северном направлении и впадает в Карское море.

Рельеф дна озера в основном ровный с отдельными впадинами, отмеченными промерами (рис. 10). Центральная его часть представляет собой котловину с глубинами, превышающими 20 м. Максимальная глубина 28 м. От этой центральной котловины отходят две ложбины.

Наиболее глубокая ложбина простирается в южном направлении и, вдаваясь в побережье, образует залив Юка-Яму с глубинами до 10 м. Большие глубины в восточной части этого залива подходят почти к самому берегу. Западная часть этого залива более мелководна, изобата 2 м проходит здесь в 2-3 км от берега.

Вторая ложбина протяжением примерно 50 км более узкая и менее глубокая, чем первая. Отходя от центральной части озера, эта ложбина имеет направление на восток, отклоняясь затем к северному берегу озера. Глубины этой ложбины в центральной части озера составляют 5-6 м, снижаясь к востоку до 3-3,5 м. Только на одном ее участке отмечена узкая изолированная впадина с глубинами до 10-12 м.

В северо-западной части озера вблизи берега тянется узкая глубоководная впадина, наиболее резко выраженная у мыса Поворотного. Ее ширина в пределах 4-метровой изобаты не превышает 1 км, лишь в отдельных местах возрастая до 2 км. Глубины этой впадины, отмеченные промерами, достигают 7-9 м, но к северу она становиться мелкой и широкой, принимая вид ложбины. У полуострова Гофман глубины вновь несколько увеличиваются до 7-8 м.

Залив Яму-Байкура представляет собой самостоятельную котловину с глубинами в центральной части до 7 м.

В различных местах озера имеется еще несколько изолированных понижений дна, одно из которых расположено у восточного берега, севернее мыса Саблер. Однако все перечисленные понижения дна занимают относительно небольшую часть озера, до 20-30 %.

Обширные заливы Байкура-Неру, Яму-Неру, бухта Ледяная, а также большие районы, прилегающие к западному и южному берегам озера, очень мелководны и в отдельные маловодные годы обсыхают, а зимой промерзают до дна.

Рис. 10. Батиметрическая карта озера Таймыр [5].

Изобаты проведены через 2 м.

В целом, озеро Таймыр весьма мелководно. Следует также учесть, что приведенные значения глубин в отдельных районах озера вычислены от среднего уровня в летний период, который к осени значительно падает (иногда на 2-2,5 м) [5].

Питание озера осуществляется главным образом за счет таяния накапливающегося за зимний период снега. Вечная мерзлота, распространенная повсюду в бассейне, способствует быстрому осуществлению поверхностного стока с водосборной площади в весенний период и препятствует просачиванию влаги в грунт.

Некоторым дополнительным источником питания на Таймырском полуострове является таяние ископаемого льда в береговых обрывах рек и весьма незначительное поступление в озеро подмерзлотных (ювенильных) вод.

Озеро Таймыр является огромным отстойником, где стекающие с водосборного бассейна воды поверхностного стока оставляют почти все несомые ими частицы. Осаждаясь, пески и илы постепенно заполняют котловину озера и образуют обширные отмели. Особенно мелководны западные и южные районы озера, где берега состоят из легко размываемых пород.

Поэтому отмели здесь сложены преимущественно песками и в некоторых случаях илистыми песками.

В восточных же районах озера чаще всего встречаются галечно-валунные отложения в виде осыпей разрушающихся берегов. На дне центральной котловины и глубоководных впадин озера обнаружены отложения серых илов. Вдоль северных берегов, где отмечаются наиболее сильные течения, отмели сложены из гальки, щебня и песка. У северо-западных берегов, где коренные породы подходят близко к урезу воды, в отмелях, представляющих собой осыпь разрушающихся берегов, преобладает щебень и галька.

Большая площадь зеркала озера и его мелководность в сочетании с часто повторяющимися сильными ветрами обуславливают развитие значительного волнения и штормов, что приводит к взмучиванию воды (прозрачность воды около 1 м) и, возможно, к перемешиванию верхнего слоя донных осадков. Это, в свою очередь, может негативно сказываться при изучении колонок донных отложений озера и проведении палеогеографических реконструкций, т.к. является причиной нарушения стратиграфической последовательности и заноса материала из других частей озера. Действительно ли это так и может ли такое большое мелководное озеро с огромной площадью водосбора быть представительным при изучении палеоклимата, и предстоит выяснить в данной работе.

2.2.2. Озеро Левинсон-Лессинга Озеро Левинсон-Лессинга (74°28′ с.ш., 98° 38′ в.д.) находится в горах Бырранга примерно в 15 км к западу от бухты Ледяной (оз. Таймыр) и расположено вкрест их простирания, т.е.

с северо-северо-запада на юго-юго-восток (рис. 11). Его протяженность составляет примерно 15,5 км, а наибольшая ширина 2,3 км. Оно находится на абсолютной высоте 47 м над уровнем моря и имеет площадь 24,55 км2. Площадь водосбора составляет примерно 500 км2. Озеро располагается в пределах гор Бырранга, абсолютная высота которых в данном месте составляет 400-500 м. Оно находится в пределах арктических горных тундр. Самой крупной рекой, впадающей в озеро, является р. Красная, дренирующая территорию к северу от него и занимающая 70% водосборной площади [8]. С запада и востока озеро принимает еще несколько небольших рек. Всего в него впадает около 50 водотоков различного порядка. На юге озера берет начало небольшой руч. Проточный, который впадает в р. Ледяную, несущую свои воды в оз. Таймыр.

Озеро Левинсон-Лессинга, по-видимому, имеет тектоническое происхождение. Его максимальная глубина составляет 110 м (рис. 12). Западные и восточные склоны котловины озера крутые, а северный и особенно южный — более пологие.

Рис. 11. Район расположения озера Левинсон-Лессинга. Масштаб 1:250000.

Рис. 12. Батиметрическая карта озера Левинсон-Лессинга [8].

2.2.3. Озеро Щель Озеро Щель (74° 25′ с.ш., 97° 16′ в.д.) расположено в Главной гряде гор Бырранга на полуострове Таймыр, в 50 км к западу от оз. Левинсон-Лессинга (рис. 13). Ориентировано оно так же, как и оз. Левинсон-Лессинга — с северо-северо-запада на юго-юго-восток, но по размерам во многом ему уступает. Площадь оз. Щель составляет 2,6 км2, протяженность озера 4,5 км, а ширина не превышает 1 км.

Площадь его водосбора — 67,5 км2. С севера в озеро впадает руч. Валунный, а с юга вытекает небольшой ручей, впадающий в р. Левли. Озеро находится на абсолютной высоте 106 м, а рельеф окружающей территории достигает высот 300-500 м.

Озеро Щель имеет тектоническое происхождение. Западные и восточные склоны котловины озера очень крутые, а северные и южные более пологие. Максимальная измеренная глубина – 74,4 м (рис. 14).

Рис. 13. Район расположения озера Щель. Масштаб 1:100000.

Рис. 14. Батиметрическая карта озера Щель [8].

2.3. Плато Путорана На северной окраине Средне-Сибирской платформы широкое распространение получили озерные бассейны различного генезиса и величины. Особенно уникальным является плато Путорана, на котором в условиях горного рельефа и сурового климата сохранились мощные озерно-аллювиальные отложения, во многих местах выходящие на поверхность и, следовательно, хорошо доступные для изучения.

Плато Путорана, расположенное между 70о30’ – 66о 30’ с.ш. и 89о – 100о в.д., имеет размеры примерно 600×600 км, а площадь около 218 тыс. км2 [26]. С запада, севера и востока трапповые горы Путорана ограничены 100-300-метровым уступом. Это самая возвышенная и глубоко расчлененная провинция в зоне редколесий. Платообразные горы возвышаются огромным пологосклонным куполом с малозаметным уклоном. Гора Камень – 1701 м – высшая точка Средней Сибири. От нее во все стороны идут плоские водораздельные пространства, понижаясь до 1000-600 м.

На западном обрыве плато обнажается полный разрез палеозойских отложений. Кембрийские доломитизированные известняки согласно перекрываются ордовикскими мергелистыми известняками, затем силурийскими прибрежными известковисто-глинистыми сланцами и известняками, переходящими в девонские мергелистыми сланцы с линзами гипсов.

Морские известняки сменяются пермскими угленосными континентальными отложениями.

Все палеозойские отложения залегают в виде значительного по протяжению антиклинория меридионального простирания. Его восточное крыло переходит в западное крыло северной части Тунгусской синеклизы, выполненной вулканогенными отложениями. Таким образом, наибольшим высотам плато соответствует самая пониженная часть синеклизы, т.е. рельеф Путорана резко не совпадает с тектонической структурой [43].

Современное сооружение состоит из лавовых покровов мощностью не менее 600 м.

Они пронизаны интрузивными долеритами, которые широко развиты у восточных и западных окраин гор [29].

По Ю.П. Пармузину (1975), базальтовые лавы Путорана имеют трехчленное строение (верхняя миндалекаменная зона, средняя массивная часть и нижнее закаленное основание), обусловленное последовательностью извержения, охлаждения и газоотдачи. Ввиду различной плотности слоев, выветривание происходило с разной скоростью, что послужило причиной образования траппового рельефа. При выветривании базальты образуют характерную вертикальную отдельность в виде шестигранных призм, каждой из которых присуща еще и некая горизонтальная трещиноватость, которую часто принимали за ледниковую штриховку.

В четвертичном периоде начался активный подъем Путорана, причем интенсивность его увеличивалась от нижнего плейстоцена к голоцену. На это указывает увеличение крупности обломков вверх по разрезу. Образование озер началось не ранее плейстоцена, о чем свидетельствует наличие в озерных отложениях остатков растений, произрастающих в четвертичном периоде. Кроме того, подъем плато привел к образованию радиальной трещиноватости без вертикальных смещений блоков. Быстрое осваивание этих трещин разрыва реками, привело к формированию радиального рисунка гидрографической сети [27].

Подъем плато вызывает перехваты рек, зачастую принадлежащих к разным бассейнам.

Таким образом, многие крупные реки имеют резко поворачивающиеся долины, а на водоразделах и междуречьях сохраняется сеть покинутых долин с аллювиальными и озерными отложениями, которых насчитывается более сотни [26].

На западе Путорана довольно распространены широкие долины, самой крупной из которых (до 50 км в ширину) является Норильская долина, проходящая параллельно долине р.

Енисея и отчленяющая от Путорана Норильское плато. Она заложена по осевой части антиклинория палеозойских пород и, по-видимому, является бывшей долиной Енисея, а Норильское плато – останцом обтекания [43].

Вообще плато Путорана отличается контрастностью гидрографической сети. Здесь сочетаются типичные горные реки и глубоководные озерные котловины. Интересен также тот факт, что со всех сторон базальтовое плато обрамлено долинами крупных рек: с запада – р. Енисеем, с юго-запада и юга – р. Нижней Тунгуской, отсекающей наиболее расчлененную и пониженную окраину базальтового плато, с востока — р. Котуй, с юго-востока – р. Кочечум и ее притоком р. Корвунчана, а с севера плато резко обрывается в долину р. Хеты (притока р. Хатанги) и р. Пясина и ее притока р. Дудыпта. Таким образом, все Путоранское плато как бы заключено в неправильную четырехугольную эрозионную рамку крупных речных долин, по которым стекают все реки, начинающиеся на плато Путорана. Некоторые из них, выходя за пределы плато, резко меняют направление течения, что отчетливо прослеживается у северного склона. Возникновение этих долин связывают с тектоническими швами, образовавшимися в результате поднятия плато.

Кроме того, ввиду избыточного увлажнения, здесь создаются благоприятные условия для образования озерных бассейнов, что характерно для арктической и субарктической областей. В мире нет другой столь возвышенной провинции, которая могла бы сравниться с Путорана по количеству и глубине озер. Крупных озер с площадью от 135 до 500 км2 на плато 8, от 51 до 100 км2 – 10, а вот средних и мелких гораздо больше: насчитывается 9493 озера с площадью от 0,2 до 50 км2 и более 9000 озер с площадью менее 0,2 км2 [31].

Между водоразделом рек северного направления и широтой 68о 30’, протягивается полоса, где реки, а следовательно, и расположенные на них озера, имеют субширотное простирание. Так, к северо-западу и западу, простираются долины притоков Пясины с резкими переуглублениями тальвегов, занятых крупными озерами – Лама, Глубокое, Собачье, Накомякен, Кета и меньших размеров – Кумга, Капчук, Гудке, Тоннель др. [26]. Западная часть данной полосы характеризуется сильным расчленение не только в плане, но и по глубине. Наиболее глубокими озерами (до 250 и более) являются Хантайское, Лама, Кета, которые, по-видимому, прорезают не только всю толщу базальтов, но и врезаются в подстилающие палеозойские породы. Относительное превышение примыкающих к ним вершин достигает 700-1200 м.

Возникновение озерных котловин на плато Путорана трактовалось различными исследователями по-разному. Одни утверждали тектоническое их происхождение, другие настаивали на влиянии ледниковых процессов. По мнению Ю.П. Пармузина (1960, 1975), в результате интенсивного поднятия плато произошла раздвижная дислокация, мощные эффузивные серии раздробились на ряд блоков, образовались трещины, в которых возникли стремительные речные потоки и обширные водоемы. В пользу тектонической теории выступает и тот факт, что истинное углубление дна суши под озерами на 300-400 м ниже уровня моря, а такие впадины не могли образоваться ни эрозионным, ни ледниково-экзарационным путем [26]. Сторонники тектонической теории полностью не отрицают влияния ледников на образование котловин и рельеф местности, но не считают их решающими.

К сторонникам теории ледникового образования озерных котловин можно отнести А.С. Ендрихинского, предполагающего тесную связь между деятельностью ледников и образованием речных долин и озерных котловин [22].

Палеолимнологические исследования в горах Путорана позволили связать тектоническое происхождение плейстоценовых и современных озер с развитием речной сети и с деятельностью плейстоценовых ледников [18].

Довольно много озер расположено в седловинах между верховьями двух противоположно текущих рек. Чаще всего они являются либо трещинными, либо остаточными, образовавшимися в результате тектонической перестройки. Почти все котловины крупных путоранских озер морфологически не отличаются от структур долин втекающих и вытекающих из них рек. В результате интенсивного стока водообмен в озерах происходит довольно быстро, чаще всего в пределах года, а в относительно небольших водоемах – несколько раз в году. Почти во всех долинах озер движение воды происходит за счет течения, которое преобладает над другими типами динамики вод. На втором месте стоит ветровое перемещение воды, направленное вдоль продольных осей долин [31].

Большое количество малых озер расположено по поймам и террасам. Благодаря избыточной влажности старичные озера сохраняются долгое время, не высыхая. Они исчезают только в результате протаивания мерзлого грунта или внутригрунтового стока и врезания временных водотоков.

Термокарстовые озера обычно небольшого размера сосредоточены, так же как и старичные, в долинах с более или менее мощными рыхлыми отложениями. Их количество резко возрастает у западного подножья плато Путорана в отложениях Норильской долины.

За пределами базальтового плато вдоль восточного склона широко распространены карстовые озера, образовавшиеся в гипсоносных карбонатах среднего палеозоя [26].

Болота занимают только пойму и широкие малорасчлененные террасы долин рек. Это моховые, кочкарные болота с отдельными зарастающими озерками. Мелкие болота с каменистым дном встречаются на междуречных плато и пологих склонах.

Интенсивное осадконакопление происходило в глубоких озерах плато Путорана, еще начиная с плейстоцена, и продолжается до настоящего времени. Донные осадки в этих водоемах представлены валунами, галькой, гравием, песком разной крупности, алевритами и глинистыми илами. В связи с тем, что котловины озер врезаны в кристаллические породы, по их берегам широко распространены валунные и галечные валунные скопления [29].

В составе минеральных фракций донных осадков озер преобладает тяжелая фракция, где основную долю составляют пироксены (диопсит-авгит), меньшее количество приходится на черные рудные минералы (гематит, магнетит, ильменит). Основным компонентом легкой фракции являются полевые шпаты (до 90%), имеется также примесь кварца. Содержание органического вещества в озерных осадках низкое (до 7%) [31].

Поступающий в озеро аллохтонный, довольно стойкий к биохимическому окислению органический детрит не успевает разложиться в водной толще благодаря холодноводности и глубинам озер, поэтому органическое вещество захоранивается в осадках в малоразрушенном состоянии. Таким образом, в озерах, расположенных в резкоконтинентальном субарктическом климате, создаются особые условия формирования донных отложений и органического вещества в них. Поверхностный слой донных отложений озер характеризуется однотипностью: 80-90% площади дна обычно занято глинистыми илами и только 10-20% — песчано-алевритовыми отложениями. Осадки отличаются низкой степенью сортировки, что обусловлено особенностями рельефа и размерами водоемов. Чередование седиментационных стадий довольно часто совпадает с известными палеоклиматическими веками Сибири: стадии алевритов соответствуют холодным векам, а стадии глин – сравнительно теплым [23].

Более половины всей территории Путорана относится к поясу горных тундр и гольцов.

Только часть этой территории занята кустарниками и тундровым разнотравьем, а преобладает лишайниковый и моховой покров. Пояс редколесья, расположенный ниже горных тундр, закономерно сокращается к северу Путоранской провинции и представляет собой довольно узкую полосу вдоль нижней части склонов долин или озерных котловин. Редколесье, преимущественно лиственничное, оказывает большое задерживающее влияние на перенос обломочного материала.

Высотная поясность на Путорана представлена следующими ярусами [36]:

1. пояс приозерной альпийско-тундровой растительности, редкостойных лиственничников и др. – до 220-480 м (в зависимости от высоты озера). Возникновение этого пояса обусловлено действием температурных инверсий;

2. пояс древесной растительности, до высоты 670 м;

3. пояс подгольцовых кустарников (ольховники, тальники, часто с лиственничной рединой), до высоты 780 м;

4. тундровый пояс, до высоты 1100 м. Встречаются каменистые, полигональные, пятнистые разновидности тундр. Подпоясы: нижний тундровый (осоково-ивняковые, алекториевые тундры), верхний тундровый (пятнистые осоковые, лишайниковые и пр. тундры);

5. пояс гольцовых пустынь, высоты более 1100 м. Здесь интенсивно идут процессы физического выветривания и денудации. Многие камни покрыты накипными и листоватыми лишайниками.

Климат Путорана определяется, прежде всего, его расположением в центре северной части Азии, на северо-западной окраине Сибирского антициклона, а также открытостью его к бассейну Ледовитого океана и принадлежностью к зоне многолетней мерзлоты, мощность которой достигает 200-400 м. Толщина оттаивающего слоя грунта изменяется от нескольких десятков сантиметров до 3-4 м [13]. Абсолютный минимум температуры на западе плато составляет –63, а абсолютный максимум 31 [36].

По количеству осадков Путорана превосходит север Восточной Сибири. Среднегодовое количество осадков составляет примерно 500 мм, больше половины которых (около 300 мм) приходится на лето и доступно вегетирующей растительности. Вегетационный период с Т 5 — 91 день. Будучи довольно благоприятным для местной растительности, климат Путорана очень суров для сельскохозяйственных культур.

2.3.1. Озеро Лама Озеро Лама (69° 33′ с.ш., 90° 15′ в.д.) является одним из крупнейших озер Норильского района. Оно расположено в тектонической впадине в северо-западной части плато Путорана и имеет вытянутую с востока на запад форму со слабо изрезанной береговой линией. В широтном направлении оно простирается на 75 км, а в меридиональном всего лишь на 8 км [13].

Высота озера над уровнем моря 45,3 м. Оно занимает дно глубокой горной долины, ограниченной на севере склонами гор Микчангда, а на юге – склонами Ламских гор. Склоны, обращенные к северу, крутые, скалистые, часто обрываются к урезу воды почти отвесными стенами; западный берег пологий. Берега сложены из мелкого и среднего галечника, встречаются валуны и валы из песчано-гравелистого материала, образованные прибоем и льдом, на берегах прослеживаются четко выраженные террасы.

Остров Чаячий, находящийся в северозападной части озера Лама, представляет собой выход на дневную поверхность базальтов, несущих явные следы ледниковой экзарации:

— ледниковые борозды шириной до десятков сантиметров, штрихи, зашлифованная поверхность, месяцеобразные и U-образные сколы, ориентированные по азимуту з-ю-з 245-250°. Очевидно, крупный ледниковый язык спускался по долине р. Микчангды и, достигнув южного берега озера Лама, поворачивал в западном направлении, образуя бараний лоб в результате механического воздействия на подстилающие породы [9].

Питание озера происходит в основном за счет горных рек: Микчангда, Бучарама, Икэн, Куронах, Бытык и других более мелких рек, атмосферных осадков и таяния снега в весенний период. Из озера Лама вытекает река Лама протяженностью от истока до устья (озеро Мелкое) 17 километров. В настоящее время долина реки Лама затоплена, являясь продолжением озера Мелкого (рис. 15). Река Микчангда является самой крупной из впадающих в озеро. Она собирает свои воды с гор Харыялах, Агабалах, Ондодоми и Микчангда, расположенных к северу от оз. Лама. Все остальные впадающие в озеро реки, которые намного уступают р.

Микчангда по длине и площади водосбора, более или менее равномерно распределены по окружающей оз. Лама территории. Интересен тот факт, что в западной части Путоранского плато наиболее высокие отметки междуречий практически нигде не совпадают с линией водораздела рек северного и субширотного направлений. Так, возвышенность Харыялах у югозападной окраины имеет высоты 700-960 м, в то время как водораздельные высоты северозападного склона возвышенности составляют 560-800 м. Близ долины р. Микчанды господствуют отметки 1000-1150 м, а на водоразделе с реками северного направления они обычно составляют 900-1060 м [26].

Основные картометрические характеристики озера Лама представлены следующими параметрами: площадь зеркала озера 323 км2, объём озера 19,5 км3, площадь водосбора 6720 км2, средняя глубина 60,3 м, максимальная глубина достигает 255 м (рис. 16). В целом для озера характерен блюдцеобразный рельеф дна. Распределение площадей и объемов по ступеням глубин приведены в таблице 2. Как видно из анализа этой таблицы более половины площади (59,8%) и объема (55,2%) приходится на глубины от 0 до 50 метров [8]. Наглядное представление об изменении этих параметров с глубиной дают батиграфическая (рис. 17) и объемная (рис. 18) кривые.

Рис. 15. Район расположения озера Лама. Масштаб 1:650000.

Рис. 16. Батиметрическая карта озера Лама [8].

Рис. 17. Батиграфическая кривая озера Лама [40].

Рис. 18. Объёмная кривая озера Лама [40].

2.3.2. Озеро Капчук Озеро Капчук (69° 30′ с.ш., 90° 50 в.д.) занимает разлом земной коры северо-западного простирания и отделено от оз. Лама конусом выноса р. Демэ, запруживающим озеро с запада (рис. 19). Уровень воды в озере примерно на 5 м выше уровня воды в оз. Лама. По реке Капчук осуществляется сток озерных вод из оз. Капчук в оз. Лама. Абсолютная отметка зеркала озера 50 м. Площадь озера Капчук составляет 23,3 км2, а площадь водосбора около 607 км2.

Эхолотирование дна и геоморфологические наблюдения по берегам оз. Капчук позволило определить конечно-моренные образования на дне озера. В средней части озера под северным берегом расположены 2 небольших островка-гряды высотой до 8 м. Острова-гряды вытянуты с юго-юго-запада на северо-северо-восток — поперек простирания долины озера. Грубообломочный материал состоит, в основном из валунов и глыб средней и плохой окатанности. В бровке террасовой площадки северного острова сортировки обломочного материала не наблюдается. Не менее 15% валунов имеют хорошо выраженные следы ледникового воздействия: ледниковую штриховку, пришлифовку, серповидные сколы. Подводные склоны островов крутые. Между островами на поверхности гряды наблюдаются воронки глубиной до 5 м, вероятно термокарстового происхождения. Между островами и северным берегом расстояние только 100 м, глубины здесь достигают 20 м (рис. 20). Рельеф дна озера очень неровный. Северная половина озера до описанных островов характеризуется неровностями дна и небольшими глубинами — до 30 м. Южнее островов — резкий перегиб склона к глубоководной части. На перегибе четко выделяются 2 ложбины вдоль обоих берегов озера. Южная половина озера глубоководна — до 60 м и имеет плоское дно. Максимальная глубина 63 м [8].

Конус выноса р. Никита-Юрях с крутым склоном резко сужает площадь озера. По характеру рельефа и геоморфологическим признакам видно, что северная половина озера была занята ледниковым языком, некогда спускавшимся по долине р. Демэ и отложившим на дне озера ледниковые отложения с погребенным мертвым льдом. После отступления ледника по долине р. Демэ его талые воды принесли большой объем материала в озеро и, вероятно, этим флювиогляциальным материалом, лежащим на ледниковых отложениях, сформирован обширный конус выноса р. Демэ. По краю ледниковой лопасти активно действовали потоки талых ледниковых вод, промывшие ложбины вдоль склонов долины. Такие же ложбины, вероятно, ложбины стока талых ледниковых вод наблюдаются на сейсмоакустических профилях под южным берегом оз. Лама в его западной сравнительно мелководной части. В северозападном углу оз. Капчук, на северном склоне его долины есть 2 небольшие абразионные террасы с площадками на высотах 35 и 41 м, что может свидетельствовать о подъеме уровня озера во время подпруживания стока из оз. Лама выводными ледниками из долин рек Микчангда и Бытык. Терраса по высоте соответствует высоте террас и древних конусов выноса оз. Лама.

Среди рек, несущих свои воды в озеро Капчук, следует отметить уже упомянутые выше рр. Никита-Юрях и Демэ, берущие начало в горах Микчангда. С полуострова Каменный, имеющего абсолютную высоту 1068 м, в озеро стекают лишь небольшие временные водотоки. Таким образом, практически весь поступающий в озеро материал приносится с севера.

Распределение температуры по глубине оз. Капчук укладывается в выявленную схему для оз. Лама. Здесь измерение температур произведено 15 августа. Одновременно выполнены эхолотные промеры озера Капчук [40].

2.3.3. Озеро Таликит Озеро Таликит (69° 36′ с.ш., 92° 36′ в.д.) находится в пределах довольно глубокой долины на плато Путорана на абсолютной отметке 547,1 м над уровнем моря, в то время как высоты окружающей долину территории достигают 1000-1150 м (рис. 21). В пределах озерной котловины Таликит развит комплекс ледниковых отложений типичный для областей питания горно-долинного оледенения. Он представлен в основном супрагляциальными валунногалечно-щебнистыми отложениями, образующими группы изометричных разновысотных холмов (от 5 до 60 м), приуроченными к центральной и южной частям. На юго-западном склоне котловины оз. Таликит в пределах крупного цирка, площадью более 2,5 км2 отчетливо выражены две каровые ниши, занятые озерами, уровни которых расположены на абсолютных отметках около 745 и 800 м. Это озеро образовалось в результате подпруживания р.

Таликит ледниковыми отложениями, поэтому оно неглубокое. Максимальная глубина – 18 м (рис. 22) [9]. Площадь озера невелика и составляет 1,4 км2, а площадь водосбора — 70 км2. По форме озеро напоминает прямоугольный треугольник и ориентировано с северо-запада на юго-восток. Река Таликит, берущая начало в горах Микчангда, впадает в озеро с юга, а вытекает из северо-западной оконечности озера и впадает в р. Микчангда. Кроме того, оз. Таликит принимает еще несколько рек с запада и востока.

2.4. Кряж Прончищева Кряж Прончищева протягивается с юго-востока на северо-запад и представлен несколькими параллельными грядами. Склоны гряд, обращенные на северо-восток и север – крутые

– от 15 до 50°, а на юго-запад и юг — пологие – 3-5°. С севера к кряжу подходит пологонаклонная равнина шириной 7-50 км, сложенная четвертичными морскими песками и глинами [43]. На ней как раз и расположены озера Восточный и Западный Ментикелир. Высоты кряжа невелики – до 200 м. Он резко расчленен долинами малых рек, стекающих к югозападу и северо-востоку.

В результате тектонических движений верхнетриасового времени, слои пород, слагающие кряж, приобрели моноклинальное залегание. Чередование плотных песчаников и песчано-глинистых пород послужили причиной образования куэстового рельефа.

Осевые части гряд часто имеют горизонтальные площадки шириной до 500 м. Крутые склоны покрыты каменисто-щебенчатыми осыпями, а пологие – супесчано-суглинистым делювиальным шлейфом.

В глинисто-аргиллитовых слоях и на террасах долин рек развиты промоины, овражки и лощины. На равнинах много термокарстовых озер. По конфигурации они обычно близки к округлым, имеют преимущественно небольшие размеры (до 4-5 км2) и незначительные глубины порядка 1,5-13 м. Отложения литорали представлены продуктами обрушения бортов котловины. Долины рек, пересекающие кряж, узкие, короткие и со скалистыми склонами [8].

На слабонаклонных и горизонтальных поверхностях развиты каменные россыпи, среди которых имеются совершенно голые пятна, окруженные кольцом мелкой щебенки, а затем более крупными обломками песчаников. Данная территория лежит в пределах арктических пустынь, поэтому и растительность здесь весьма скудная. В укрытых местах иногда встречаются корковые лишайники и цветковые: полярный мак, камнеломки, крестовник холодный, мятлик полярный, астрагал и др. [1] Климат средняя температура января -32-36°, а июля 0-8°. Осадков выпадает 200-400 мм в год, а радиационный баланс не превышает 600 МДж/м2. Почвы тундрово-глеевые. Растительность представлена травяно-кустарничково-моховой и травяно-кочкарно-пушицевой тундрой с осокой и Кассиопеей [там же].

2.4.1. Озеро Восточный Ментикелир Озеро Восточный Ментекилир (73°27’ с.ш., 116°20’в.д.) расположено на приморской равнине немного к северу от кряжа Прончищева на высоте 18 м над уровнем моря (рис. 23).

Площадь озера — 1,5 км2. К западу от него находится озеро Западный Ментикелир, которое имеет примерно такие же размеры и конфигурацию, но площадь его водосбора несколько уступает площади водосбора оз. В. Ментикелир, которая составляет примерно 10,8 км2. Восточное озеро расположено в 2 км к северу от северной куэсты кряжа, западное – в 2,5 км [8].

Эта незначительная разница в положении существенно влияет на приток в озера наносов. Западное озеро питается наносами северного склона кряжа, тогда как долина реки, впадающей в озеро Ментикелир Восточное, прорезает первую гряду и проникает далее к югу в низкогорье кряжа, собирая сток в понижениях между куэстами. Это дает значительное превосходство в стоке воды и наносов в озеро Восточное по сравнению с Западным. Это подтверждает и сравнительно обширная дельта, образованная в Восточном озере при втекании в него питающей реки. Из оз. В. Ментекилир вытекает одна небольшая речка, впадающая потом в р.

Урасалах. Причем ее исток находится вблизи устья главной впадающей реки на западном берегу озера.

Озеро В. Ментикелир, протяженностью до 1,6 км по длинной оси (с северо-северозапада на юго-юго-восток), имеет изометричную форму. Рельеф дна обоих озер сходен. Это глубокая котловина в центре озера с крутыми склонами и широким мелководьем. На рис. 24 представлены батиметрические карты озер и профили промеров, выполненные эхолотом с резиновой лодки.

Рис. 23. Район расположения озер Восточный и Западный Ментикелир. Масштаб 1:60000.

Западное озеро имеет более широкое мелководье. Ширина террасы глубиной до 1,5 м – около 300 м. Наибольшая глубина в центре корытообразной котловины – 20,5 м. Восточное озеро имеет более узкую отмель – до 150 м и более глубокую котловину – до 29 м. Кроме того, здесь имеется ещё одна котловина глубиной до 14 м – в северной половине озера. Склоны котловин также круты, как и в Западном озере. Такой рельеф дна свидетельствует об образовании озерных ванн в результате вытаивания льда, залегавшего здесь некогда в виде ледяных тел, т.е. это гляциокарстовые озера.

Рис. 24. Батиметрические карты и профили озер Восточного и Западного Ментикелиров [38].

Берега озера В. Ментикелир крутые и состоят из песчано-алевритовой толщи с ледяными жилами. Самих жил в настоящее время практически не видно, но байджарахи – обычные формы рельефа по склону восточного и северного побережья. На юге алевритоглинистая толща имеет контакт с нижезалегающими песками и галечниками. Озеро З. Ментикелир по своему побережью, в основном, размывает выходящие на уровне уреза воды пески и галечники, которые в переотложенном виде наблюдаются на мелководьях у берегов. От этого мутность воды этого озера заметно ниже по сравнению с Восточным озером.

Высота озерной террасы озера Восточного 5-7 м, ширина площадки 30-40 м. Она прослеживается по юго-восточному, южному и юго-западному побережью. На юго-западном и северо-западном побережье есть еще одна терраса высотой 8,5-10,5 м, шириной несколько десятков метров. Но на северо-западном берегу она абразионная и врезана в песчаноалевритовую толщу [8].

ГЛАВА 3. ДОННЫЕ ОЗЕРНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ КАК АРХИВ

ПАЛЕОКЛИМАТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

3.1. Донные отложения озер и палеоклимат Донные озерные отложения являются прекрасным архивом палеоклиматической информации, поскольку они содержат сигналы об изменении климата с момента образования озера, т.е. в течение сотен, тысяч и даже миллионов лет. Инструментальные же измерения климатических параметров, производимые человеком, охватывают лишь последние 150-200 лет, что очень мало по сравнению с периодом развития Земли и не дают оснований судить о глобальных изменениях климата, а также связывать потепление климата, происходящее в последнее десятилетие, только с возросшим антропогенным воздействием. В настоящее время метод исследования озерных осадков занимает ведущее положение при восстановлении истории развития природной среды.

Для того, чтобы лучше понять и предвидеть будущие изменения климата, необходимо сравнить современные условия и данные об изменениях климата, происходящих в прошлом.

Несколько зарубежных интернациональных и национальных исследовательских инициатив уже осознали необходимость получения долгосрочных и точных палеоклиматических данных, с которыми может быть проведено сравнение. Они включают, например, проекты под покровительством IGBP-PAGES (International Geosphere-Biosphere Programme – Past Global Changes), CAPE (Circum Arctic PaleoEnvironments), NSF-PALE (National Science Foundation – Paleoclimates of Arctic Lakes and Estuaries), NSF-PARCS (Paleoenvironmental Arctic Sciences) и SCAR (Scientific Committee on Antarctic Research). Две главные цели, общие для многих этих программ это: 1) получение более полных данных для понимания роли и влияния полярных регионов в глобальном изменение климата и 2) обеспечение базы для проведения непрерывных измерений климатических параметров [68].

Сейчас уже накоплено достаточно большое количество палеоклиматических данных для того, чтобы делать какие-то реконструкции. Но лишь некоторые естественные архивы информации, такие как ледяные керны, обеспечивают нас данными из высокоширотных регионов, в то время как большинство из них (дендрохронология, кораллы и т.п.) больше подходят для умеренных и тропических регионов [74]. К счастью, характерной чертой большинства арктических и антарктических ландшафтов является наличие большого количества озер и водоемов. Донные осадки озер содержат разнообразную в пространственном и временном масштабах, но очень важную информацию, которая зачастую не может быть получена из других источников, а в некоторых случаях палеолимнологические данные дополняют интерпретации, сделанные по морским осадкам или ледяным кернам.

Терригенный материал, поступающий в озера, отлагается в виде варв2, что является характерной чертой для водоемов, располагающихся в высоких широтах. Установив и объяснив этот факт, а также учитывая, что в донных отложениях сохраняются органические остатки, была выявлена интересная закономерность: толщина осевших слоев повторяется примерно через каждые 3—4, 6—7 и 11 лет. Это значит, что через такие промежутки времени на земле и в её воздушной оболочке происходят изменения, вызывающие то повышение, то ослабление количества осадков, т. е. чередование более влажных и более засушливых периодов [82]. Таким образом, донные осадки озер позволяют проследить ход климатических изменений, влекущий за собой смену режима осадконакопления.

Терригенный материал, накапливающийся в эоловых формах рельефа, которые широко распространены в перигляциальной зоне, также могут обеспечить важной дополнительной информацией. Большинство озер, расположенных вблизи современных ледниковых щитов и покровов, получают довольно много эолового материала, и их отложения могут свидетельствовать как о климатических изменения, так и об эоловой активности.

Палеолимнологические исследования также помогают пролить свет на источники и пути распространения веществ-загрязнителей атмосферы в полярных регионах.

Таким образом, донные озерные отложения являются идеальным архивом палеоклиматических изменений и загрязнения циркумполярных районов по нескольким причинам:

1. такие источники достаточно точных палеоклиматических данных, как ледяные керны и древесные кольца, часто дают важную информацию о климате, но они ограничены в пространственном отношении (деревья отсутствуют в экстремальных климатических условиях, ледниковые шапки тоже ограничены географической широтой). Озера же широко распространены в арктических и прибрежных арктических регионах;

2. донные отложения содержат надежную информацию о палеоклимате, который может быть восстановлен на тысячи лет назад (возраст осадка определяется путем подсчета варв и подтверждается несколькими абсолютными датировками);

Читайте также:  Приозерский район озеро лебединое озеро

3. палеоэкологические реконструкции климатических изменений более надежны, если их получают с площадей, испытывающих незначительное воздействие человека, которое может повлиять на оценку отношений между отдельными составными частями и климатом.

Варва — годичная лента глинистых отложений ледниковых озер, состоящая из двух слоев: тонкого и мелкозернистого зимнего и более толстого и крупнозернистого летнего [39]. Такая двуслойность годичных донных озёрных отложений, установленная сначала теоретически и по анализам донного ила, была проверена учёным Рейсингером в Баварии практически. Он погрузил в разных местах одного озера несколько специальных ящиков на дно, а спустя 10 лет извлёк их и тщательно исследовал образовавшиеся отложения донного ила. Результат полностью подтвердил правильность взглядов учёных на то, что каждый год на дне озёр образуется два различных слоя осадков [82].

Циркумполярные регионы являются менее всего заселенными и поэтому самыми чистыми и практически незатронутыми какими-либо нарушениями;

4. биологическая, химическая и физическая динамика высокоширотных озер тесно связана с климатическими изменениями в разных временных масштабах;

5. экосистемы полярных озер имеют примитивные пищевые цепи по сравнению с низкоширотными озерами, и поэтому даже малейшие климатические изменения приводят к большим изменениям в биоте и процессах осадконакопления.

3.2. Методы исследований донных отложений Результативность исследований колонок донных отложений озер, в первую очередь, определяется выбором озера – объекта исследований. Большинство изучаемых озер имеют тектоническое происхождение, они глубокие (до 250 м) и вытянуты либо в субширотном, либо субмеридиональном направлении. Осадки, накапливающиеся в центральных частях таких озер практически не подвержены воздействию волн и склоновых процессов, что обуславливает их хорошую горизонтальную слоистость (рис. 25).

Рис. 25. Часть керна из озера Левинсон-Лессинга [8].

Определение морфометрических характеристик озера производится летом посредством эхолотирования, либо отдельных промеров глубин зимой со льда. В результате, определяется наибольшая глубина, где отбираются колонки донных отложений. По итогам промеров глубин составляется батиметрическая схема, в дополнение к которой прилагается информация об абсолютных отметках зеркала озера, площади зеркала и площади водосборного бассейна. Колонки донных отложений отбираются пробоотборной трубкой «ГОИН» длиной 1 м или 1,5 м, либо пробоотборником «UWITEC» (максимальная получаемая мощность колонки до 60 см).

Осадок, после первичного описания литологических особенностей, упаковывается в герметично закрывающиеся пластиковые трубы и транспортируется в лабораторию. Важно не допускать промерзания образца, которое может вызвать изменения слоистости керна. В дальнейшем, образец разрезается на две половины и подсушивается. Варвы или пары слоев ленточных глин проявляются для визуальных исследований лишь при определенном состоянии влажности осадка. В сухом или мокром виде осадок выглядит однородным. Для точного подсчета и демонстрации литологии осадка необходимо использовать микроскопные наблюдения (при увеличении от 6,5 раз) с фотографированием участков керна и измерением мощности каждого слойка посредством компьютерной программы «analySIS». Эти данные дают первичную картину условий формирования осадка и возможность рассчитать возраст и скорость осадконакопления. Однако, не все участки колонки донных отложений содержат четкую ленточную слоистость. Это может быть вызвано резкой сменой гидрологического режима озера, в результате чего происходит накопление довольно толстых песчаных прослоев [54]. В виду того, что невозможно определить продолжительность этого события, для удобства подсчета скоростей осадконакопления, время образования таких слоев принимается за один год. Для участков с неявно выраженной ленточной слоистостью скорость осадконакопления рассчитывается с учетом средней скорости осадконакопления для всего керна. Ошибка, обычно, не превышает 30-50 лет [10].

Для определения непродолжительных флюктуаций климата (до 50-100 лет), необходим беспрерывный отбор образцов по всей мощности керна, причем мощность отобранного образца зависит от литологических показателей и не превышает 1-2 см. Поскольку в колонках донных отложений довольно часто встречаются песчаные прослои, мощностью от 0,2 см, то они отбираются и изучаются отдельно.

Кроме того, определяются участки керна с наибольшими показателями магнитной восприимчивости, что позволяет выделить периоды сноса в озера тяжелых магнитных минералов.

Отобранные образцы исследуются также на содержание органического, неорганического углерода, карбоната кальция и азота, что важно для определения периодов сноса в озера органического материала или периодов его продуцирования, что находится в прямой зависимости от гидрологического и климатического режимов озерных бассейнов.

Органический углерод является наиболее надежным показателем суммарного содержания органических веществ в природных водах и осадках. Состав и содержание органических веществ в природных водах определяется совокупностью многих различных по своей природе и скорости процессов: посмертных и прижизненных выделений гидробионтов; поступления с атмосферными осадками, с поверхностным стоком в результате взаимодействия атмосферных вод с почвами и растительным покровом на поверхности водосбора; поступления из других водных объектов, из болот, торфяников; поступления с хозяйственно-бытовыми и промышленными сточными водами.

Концентрация органического углерода подвержена сезонным колебаниям, характер которых определяется гидрологическим режимом водных объектов и связанными с ним сезонными вариациями химического состава, временными изменениями интенсивности биологических процессов.

Появление в донных осадках карбоната кальция связано с жизнедеятельностью водных растений и водорослей [79]. При поглощении растениями растворенного в воде СО2, возникают благоприятные условия для реакции (Сa+2 +2HCO3- – CO2 + CaCO3 + H2O) ионов кальция и дигидрокарбонатов, после чего, плохо растворимый в воде карбонат кальция осаждается. Также изменения содержания карбоната кальция может быть вызвано сносом размываемого материала содержащего карбонаты.

Значительная часть азотсодержащих органических соединений поступает в природные воды в процессе отмирания организмов, главным образом фитопланктона, и распада их клеток. Концентрация этих соединений определяется биомассой гидробионтов и скоростью указанных процессов. Другим важным источником азотсодержащих органических веществ являются прижизненные их выделения водными организмами. К числу существенных источников азотсодержащих соединений относятся также атмосферные осадки, в которых концентрация азотсодержащих органических веществ близка к наблюдающейся в поверхностных водах. Значительное повышение концентрации этих соединений нередко связано с поступлением в водные объекты промышленных, сельскохозяйственных и хозяйственно-бытовых сточных вод.

Кроме того, отобранные образцы исследуется спорово-пыльцевым анализом, который дает возможность выявить изменения в составе растительности на окружающих озера пространствах. Сравнение спорово-пыльцевых спектров более глубоких горизонтов с поверхностными пробами (1-2 верхних см) позволяет выявить качественные изменения растительности в бассейнах исследуемых озер в различные периоды последнего тысячелетия. Однако, следует отметить, что в настоящее время еще очень мало данных об адекватности отражения современной растительности в спорово-пыльцевых спектрах поверхностных проб, взятых из арктических озер. Но, тем не менее, поскольку состав растительности отражает температурные условия вегетационного периода, то, интерпретируя спорово-пыльцевые диаграммы, можно делать выводы об изменении летней температуры воздуха в бассейнах озер.

Аналогичные данные могут дать исследования диатомовых водорослей. Во многих озерах Арктики диатомеи выступают в качестве доминантов среди водорослей. По ископаемым комплексам диатомей можно достаточно надежно реконструировать палеогеографическую обстановку прошлых геологических эпох. К сожалению, многие виды диатомей, встречающиеся в древних осадках, к настоящему времени уже вымерли, поэтому их экологические характеристики устанавливаются путем сопоставления с находками других организмов, палеотемпературной, кислородно-изотопной и палеомагнитной шкалами [80]. Особенно ценна информация, полученная с участков, где осадки накапливались непрерывно.

Реконструкция ледовых режимов по составу диатомей – лишь один из многих подходов к расшифровке изменений климата. О последних можно судить также по происходившим в прошлом перемещениям границы лесов, поскольку хвойные деревья могут влиять на структуру озерных сообществ диатомей: вода, проходя через слои опавшей хвои, окрашивается органическими веществами, как при заваривании чая, в результате чего условия обитания водорослей меняются.

Таким образом, сегодня диатомеи имеют большое значение в исследовании динамики природной среды в прошлом и настоящем.

Еще одним важным этапом комплексных исследований является датирование отложений радиоуглеродным методом, который позволяет уточнить данные, полученные методом варвохронологии.

Суммируя вышесказанное, можно сделать вывод, что лабораторные исследования вещественного состава ленточных глин и песчаных прослоев донных осадков вместе со спорово-пыльцевым и диатомовым анализом дают возможность определить относительные колебания летней температуры воздуха, смещение природных зон, выявить этапы изменения климата в абсолютных временных единицах.

3.3. Связь геоморфологического строения озер и скорости осадконакопления в них Скорости накопления осадка в озерах зависят от количества поступающего в них органического и неорганического материала с поверхности водосбора и из воздуха, а также биогенного материала непосредственно из озера. Наиболее мощные накопления озерных осадков присущи глубоким тектоническим котловинам, в которых осадконакопление происходит непрерывно в течение длительного времени.

Как уже говорилось, донные осадки всех изученных арктических озер представляют собой ленточные глины (преимущественно алеврит-глинистого и алеврит-песчаного состава), переслаивающиеся с прослоями песка и гравия (мощностью до 1,5 см), в которых встречаются органические остатки в виде плохо разложившихся листьев и веточек растений. Такие слои интерпретируются как связанные с периодами максимального сноса грубообломочного материала в озеро, что могло быть вызвано либо выпадением обильных осадков, либо таянием снежников и ледников в пределах водосборного бассейна озера. О том, что они являются отражением экстремальных гидрологических и климатических событий в бассейне озера, подтверждают исследования минеральных прослоев среди органогенных осадков также и в других озерах, например, озере Ritterbush Pond в штате Вермонт (США) [54].

Тем не менее, варвы являются более или менее четким хронометром, по которым определяется скорость осадконакопления и возраст отложений. Однако следует учитывать, что в мелких озерах с изменчивым гидрологическим режимом ленточные отложения тоже формируются, но пара слоев может отвечать не годовому циклу осадконакопления, а сезонным изменениям, происходящим летом [6]. В глубоких же озерах из-за длительного времени осаждения обломочных частиц сезонные изменения в слоистости осадков, вызванные штормами в период открытой воды, отсутствуют.

Таким образом, подсчет варвов показал, что скорость осадконакопления в изучаемых автором озерах варьируют от 0,2 до 16 мм/год, составляя в среднем 0,8-1,0 мм/год (табл. 3).

Приведенные скорости накопления осадка относятся к наиболее глубоким частям озер, удаленным от устий втекающих рек и ручьев, вблизи которых скорости значительно больше.

Полученные данные соизмеримы со скоростями, подсчитанными для озера ЛевинсонЛессинга по данным трехлетнего режима наблюдений посредством седиментационных ловушек [56].

Источник



Дипломная работа: Оценка экологического состояния вод Сестрорецкого водохранилища и реки Малая сестра по гидробиологическим показателям

Курсовая работа по ОВОС

«Оценка экологического состояния вод Сестрорецкого водохранилища и реки Малая сестра по гидробиологическим показателям»

3. Теоретическая часть

4. Обоснование программ полевых исследований для расчета гидробиологических показателей и индексов качества воды

5. Методическая часть

6. Описание водных объектов

6.1 Описание Сетрорецкого водохранилища

6.2 Описание реки Малая сестра

7. Результаты исследований

8. Обсуждение результатов

10. Список использованной литературы

1. Аннотация

В данной работе предоставлены результаты гидробиологических исследований водных объектов по индексу видового разнообразия Шеннона, индексу сапробности по методу Пантле – Бука, индексам Вудивисса, токсичности и Олигохетному индексу.

По полученным результатам были сделаны определенные выводы.

Цель: оценить экологическое состояние Сестрорецкого водохранилища и реки Малая сестра с использованием гидробиологических индексов.

1. Изучение методики отбора проб воды на данных объектах.

2. Определение качества вод исследуемых объектов по гидробиологическим показателям.

3. Вычисление индекса видового разнообразия Шеннона, сапробности, Вудивисса и индекса токсичности.

4. Обработка полученных результатов с целью проведения статистического анализа.

Актуальность

С развитием цивилизации водные ресурсы стали использоваться в несоизмеримых количествах, поэтому в настоящее время становится необходимым биологическое изучение природных и сточных вод в интересах охраны среды и улучшение природопользования.

3. Теоретическая часть

1.СОКРАЩЕННАЯ И ПОЛНАЯ ПРОГРАММА МОНИТОРИНГА КАЧЕСТВА ВОДЫ ПО ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ

Наблюдения по обязательной программе на водотоках осуществляют, как правило, 7 раз в год в основные фазы водного режима: во время половодья — на подъеме, пике и спаде; во время летней межени — при наименьшем расходе и при прохождении дождевого паводка; осенью — перед ледоставом; во время зимней межени.

В водоемах качество воды исследуют при следующих гидрологических ситуациях: зимой при наиболее низком уровне и наибольшей толщине льда; в начале весеннего наполнения водоема; в период максимального наполнения; в летне-осенний период при наиболее низком уровне воды.

Сокращенную программу наблюдений за качеством поверхностных вод по гидрологическим и гидрохимическим показателям подразделяют на три вида:

· Первая программа предусматривает определение расхода воды (на водотоках), уровня воды (на водоемах), температуры, концентрации растворенного кислорода, удельной электропроводности, визуальные наблюдения.

· Вторая программа предусматривает определение расхода воды (на водотоках), уровня воды (на водоемах), температуры, рН , удельной электропроводности, концентрации взвешенных веществ, ХПК, БПК5 , концентрации 2-3 загрязняющих веществ, основных для воды в данном пункте контроля, визуальные наблюдения.

· Третья программа предусматривает определение расхода воды, скорости течения (на водотоках), уровня воды (на водоемах), температуры, рН , концентрации взвешенных веществ, концентрации растворенного кислорода, БПК5 , концентрации всех загрязняющих воду в данном пункте контроля веществ, визуальные наблюдения.

Гидрохимические показатели качества природных вод в пунктах контроля сопоставляют с установленными нормами качества воды.

Программы и периодичность наблюдений по гидрохимическим показателям для пунктов различных категорий приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2. Программы и периодичность наблюдений для пунктов различных категорий

Периодичность проведения контроля Категория пунктов наблюдений
I II III IV
Ежедневно Сокращенная программа 1 Визуальные наблюдения
Ежедекадно Сокращенная программа 2 Сокращенная программа 1
Ежемесячно Сокращенная программа 3
В основные фазы водного режима Обязательная программа

Внедрение в систему наблюдений за качеством воды гидробиологических методов позволяет непосредственно выяснить состав и структуру сообществ гидробионтов.

Полная программа наблюдений за качеством поверхностных вод по гидробиологическим показателям предусматривает:

· исследование фитопланктона — общей численности клеток, числа видов, общей биомассы, численности основных групп, биомассы основных групп, числа видов в группе, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

· исследование зоопланктона — общей численности организмов, общего числа видов, общей биомассы, численности основных групп, биомассы основных групп, числа видов в группе, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

· исследование зообентоса — общей численности, общей биомассы, общего числа видов, числа групп по стандартной разработке, числа видов в группе, числа основных групп, биомассы основных групп, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

· исследование перифитона — общего числа видов, массовых видов, частоты встречаемости, сапробности;

· определение микробиологических показателей — общего числа бактерий, числа сапрофитных бактерий, отношения общего числа бактерий к числу сапрофитных бактерий;

· изучение фотосинтеза фитопланктона и деструкции органического вещества, определение отношения интенсивности фотосинтеза к деструкции органического вещества, содержания хлорофилла;

· исследование макрофитов — проективного покрытия опытной площадки, характера распространения растительности, общего числа видов, преобладающих видов (наименования, проективного покрытия, фенофазы, аномальных признаков).

Сокращенная программа наблюдений за качеством поверхностных вод по гидробиологическим показателям предусматривает исследование:

· фитопланктона — общей численности клеток, общего числа видов, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

· зоопланктона — общей численности организмов, общего числа видов, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

· зообентоса — общей численности групп по стандартной разработке, числа видов в группе, числа основных групп, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

· перифитона — общего числа видов, массовых видов, сапробности, частоты встречаемости.

Программы и периодичность наблюдений по гидробиологическим показателям для станций различных категорий приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3. Периодичность проведения наблюдений по гидробиологическим показателям и виды программ

Периодичность проведения наблюдений Категория пункта наблюдений
I II III IV
Ежемесячно Сокращенная программа Сокращенная программа Сокращенная программа (контроль в вегетационный период)
Ежеквартально Полная программа

2. ГИДРОБИОЛОГИЯ И ВОДНАЯ ЭКОЛОГИЯ, ИХ МЕСТО В СИСТЕМЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК

Биосфера нашей планеты существует в виде живых организмов и

продуктов их жизнедеятельности в газообразной оболочке Земли – атмосфере, твердой – литосфере и жидкой – гидросфере. Наиболее широкой ареной жизни является гидросфера. Если общая площадь поверхности планеты 510·106 км2, то 362·106 км2 (более 70,5%) занимает водное зеркало, с учетом же подземных вод окажется, что водная оболочка покрывает почти всю Землю.

Предложено и предлагается много определений гидробиологии.

Представляется наиболее корректным следующее: «гидробиология – наука биологического цикла, изучающая живую природу водоемов и развивающаяся на экологической основе» (Кожова, 1987, стр. 4). Данное определение охватывает изучение отдельных водных организмов (гидробионтов), их популяций и сообществ, взаимодействий между ними и с неживой природой.

Водная экология (гидроэкология, экология гидросферы) – наука о надорганизменных формах организации жизни, изучающая структуру и функционирование водных экосистем. Гидробиология и водная экология тесно связаны прежде всего с науками о гидросфере – гидрохимией, гидрофизикой, гидрологией.

Гидрохимия – часть геохимии, изучающая химический состав естественных вод и протекающие в них химические реакции. Гидрофизика – часть геофизики, исследующая физические свойства природных вод и протекающие в них физические процессы. Гидрология – часть географии, изучающая природные воды, закономерности круговорота воды в природе. Близка гидробиология и к таким географическим дисциплинам, как океанология и лимнология. Океанология – наука о Мировом океане (т. е. совокупности океанов и морей земного шара) и процессах, протекающих в нем. Лимнология (или озероведение) изучает воды замедленного стока поверхности суши. Кроме того, в гидрологии суши можно выделить еще науку о водотоках (потамология), ледниках (гляциология).

Лимноэкология – часть гидроэкологии, изучающая структуру и функционирование экологических систем поверхностных пресных вод суши (озер, водохранилищ, рек).

Гидробиология связана и с рядом биологических дисциплин (зоологией, ботаникой, микробиологией).

Естественно, являясь дисциплинами биологическими и географическими, гидробиология и водная экология тем не менее, в первую очередь, теснейшим образом связаны с экологией, частями которой они являются. Следует отметить, что именно водная экология является одной из самых успешно развивающихся частей экологии.

3. ПРЕДМЕТ, ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ГИДРОБИОЛОГИИ

Предметом исследований гидробиологии являются экологические процессы в водной среде, т. е. процессы взаимодействия гидробионтов, их популяций и сообществ между собой и с абиотическими компонентами водных экосистем.

Цель гидробиологии может быть определена как понимание экологических процессов, происходящих в водной среде, и управление ими с целью оптимизации управления водными ресурсами.

Основной задачей гидробиологии является изучение экологических процессов в гидросфере в интересах ее освоения и оптимизации взаимодействия человеческого общества с водными экосистемами.

Гидробиология решает следующие главные теоретические задачи:

• изучение общих внутренних закономерностей структурно- функциональной организации водных экосистем, которые и определяют круговорот вещества и поток энергии в них;

• исследование зависимостей круговоротов вещества и потоков энергии от факторов внешней среды, в том числе и антропогенных.

Конкретные практические задачи гидробиологии:

1. Повышение биологической продуктивности водоемов для получения из них наибольшего количества биологического сырья.

2. Разработка биологических основ обеспечения людей чистой водой, в том числе оптимизация функционирования экосистем, создаваемых для промышленной очистки питьевых и сточных вод.

3. Экспертная оценка экологических последствий зарегулирования, перераспределения и переброски стока рек, антропогенного изменения гидрологического режима озер и морей.

4. Оценка вновь создаваемых промышленных, сельскохозяйственных и других предприятий для водных экосистем с целью охраны последних от недопустимых повреждений.

5. Мониторинг состояния водных экосистем.

Главным методом гидробиологии, как и остальных экологических дисциплин, является системный подход, т.е. рассмотрение экосистемы как целого, и количественный учет протекающих в ней потоков энергии, вещества и информации. Следовательно, гидробиология всегда оперирует величинами численности организмов, биомассы – массы организмов, и их продукции — прироста органического вещества (в единице объема воды, под единицей площади водоема, на единице площади его дна).

Для количественного учета используют различные приборы как специфически гидробиологические – дночерпатели, драги, планктонные сети, планктоночерпатели, батометры различных конструкций, так и многие приборы заимствованные из арсеналов гидрохимии, гидрофизики, гидрологии. В последнее время часто используются погружные и дистанционные биофизические приборы. Тем не менее, одним из главных методов гидробиологии остается эколого-географический метод, т.е., наблюдения в природе.

4. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ГИДРОБИОЛОГИИ

Общая гидробиология изучает экологические процессы в водоемах и водотоках. В ней выделяются:

Системная гидробиология – приложение общей теории систем и ее методов в водной экологии. Она занимается общими проблемами организации биосистем в гидросфере, их поведением, самоорганизацией и самоуправлением, моделированием водных биосистем, прогнозу их состояния при различных внешних воздействиях.

По изучаемым процессам различаются трофологическая гидробиология – пищевые связи, биологическая трансформация веществ, энергетическая гидробиология – поток энергии, ее биологическая трансформация, этологическая гидробиология – поведение гидробионтов, палеогидробиология – исторические изменения водных экосистем.

По локализации изучаемых процессов в общей гидробиологии можно выделить бентологию и планктологию. Первая занимается экологическими процессами, проходящими на дне водоемов и водотоков, вторая – в толще вод. Частная гидробиология изучает специфику экологии водных объектов разного типа. Выделяют гидробиологии морей, озер, прудов, болот, луж, временных и пересыхающих водоемов и др. То же происходит и для водотоков: гидробиологии рек различных типов, ручьев. Кроме того, существует гидробиология подземных и пещерных вод, гидробиологии полярных и тропических водоемов, субтропических водоемов и озер умеренного пояса.

Прикладная гидробиология, как это следует из самого её названия, занимается прикладными приложениями результатов общей или теоретической гидробиологии. В нее входят:

• Продукционная гидробиология, изучающая биологические основы продуктивности водоемов (например, повышения вылова рыбы, урожая морепродуктов и т.п.).

• Санитарная гидробиология, занимающаяся решением проблем чистой воды, самоочищения водоемов.

• Медицинская гидробиология, исследующая происхождение и распространение болезней, связанных с водой (в первую очередь – инфекционных). Ее подразделом является гидропаразитология, разрабатывающая методы борьбы с паразитическими животными, обитающими в водоемах, в том числе личиночными стадиями паразитов.

• Токсикологическая гидробиология или водная токсикология, изучающая возможность вреда продуктов техногенеза для водных объектов, в частности, влияние токсикантов на гидробионтов и экосистемные процессы.

• Радиологическая гидробиология, решающая вопросы, связанные с поступлением в водоемы радионуклидов, влиянием их на гидробионтов, накоплением их в трофических цепях.

• Техническая гидробиология, изучающая биологические явления, представляющие опасность для техники, контактирующей с водой (биокоррозия, обрастания и т.п.). Частным случаем ее можно считать навигационную гидробиологию, которая исследует водные биологические процессы, препятствующие судоходству.

5. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ГИДРОБИОЛОГИИ

Еще до возникновения гидробиологии как науки началось накопление фактов, составляющих ее научный багаж. Можно отметить следующие заметные события этого процесса:

• 1650 г. Б. Варениус выделил четыре типа озер по присутствию или отсутствию притоков и поверхностного стока.

• 1674 г. Антуан ван Левенгук описал микроскопическую водоросль спирогиру, некоторые особенности динамики водорослей в озерах, влияние на нее ветра.

• 1730 г. де Дулье описал и измерил сейши.

• 1780 г. Соссюр описал тепловую стратификацию озер1.

• 1810г. Сэр Джон Лесли изучил формирование физической структуры водного тела некоторых шотландских озер под воздействием поступления света и тепла, ветра, температуры воды.

• 1819 г. Де ла Беш описал металимнион (термоклин)2 в Женевском озере.

• 1826 г. Де Кандолль выполнил первое научное описание цветения водорослей в озере.

• 1845 г. Й. Мюллер описал планктон.

Начиная с середины XIX в. гидробиология начинает оформляться в самостоятельную науку. Ничто не происходит само по себе и, естественно, науки о жизни вод потребовали какие-то практические потребности человечества. Первая из них – забота о хлебе насущном. Иллюзия неиссякаемости рога изобилия – промысла продуктов океана рассеялась: произошло снижение промысла устриц и мидий, уловы рыбы уменьшились, китобойный промысел стал сокращаться. Возникла необходимость реально оценивать запасы объектов промысла, особенности их воспроизводства и возможность искусственного разведения. Вторая – опасность жажды. Угроза загрязнения источников питьевой воды – пресных водоемов благодаря развитию промышленности, сельского хозяйства, транспорта, росту населения стала реальной. Стало нужно понять механизмы самоочищения природных вод.

6.ИНТЕГРАЛЬНЫЕ КРИТЕРИИ: ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЭКОСИСТЕМ ПО НЕСКОЛЬКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ

При оценке состояния экосистем исследователи обычно используют не один, а несколько (иногда 7-8) методов из тех, что описаны выше. Если все они дают одинаковую картину (что бывает редко), то уверенность в правильности оценки возрастает. Если же наблюдается некоторый разнобой оценок, то причина этого часто может заключаться в том, что какой-либо метод оказывается слишком чувствительным к факторам, не связанным с загрязнениями. Для обобщения данных и выражения конечной оценки одним числом по определенным правилам строят комбинированный показатель.

Е. В. Балушкиной разработан интегральный показатель, включающий предложенный ею ранее хирономидный индекс, индекс сапротоксобности Яковлева и индексы Вудивисса и Гуднайта — Уитли. Он используется для оценки состояния экосистем водоемов, подверженных смешанному органическому и токсическому загрязнению, и апробирован в системе Ладожское озеро – р. Нева — восточная часть Финского залива.

При оценке состояния донных сообществ ряда рек, озер и водохранилищ России для количественной характеристики состояния бентоса автор использовал следующие показатели: 1) численность (Ч), экз./м 2 ; 2) биомасса (Б), г/м 2 ; 3) число видов (S); 4) видовое разнообразие (H), бит/экз.; 5) олигохетный индекс Пареле (ОИП), равный отношению численности олигохет-тубифицид к общей численности бентоса, %; 6) среднюю сапробность (СС), рассчитываемую как средневзвешенная сапробность трех первых доминирующих по численности видов бентосных организмов.

Для объединения значений первых четырех показателей и замене их одним числом предложен «комбинированный индекс состояния сообщества» (КИСС) (6.1), находимый по обычной методике расчета интегральных ранговых показателей. Вначале все станции ранжируются по каждому показателю, причем ранг 1 присваивается максимальным значениям Ч, Б, H и S. Если на нескольких станциях значения какого-либо показателя были одинаковыми, то они характеризовались одним средним рангом. Индекс отражает состояние сообщества сразу по четырем показателям, поэтому он назван “комбинированным индексом состояния сообщества”.

КИСС = (2Б + Ч + H + S)/5. (6.1)

Подчеркнем, что в эту формулу входят не абсолютные значения показателей, а их ранги. Биомассе придан «вес», равный 2, поскольку с ней связана величина потока энергии, проходящей через сообщество, что чрезвычайно важно для оценки его состояния. Чем меньше величина КИСС, тем лучше состояние сообщества.

Поскольку состояние сообщества зависит как от естественных факторов среды (глубины, грунта, течения и т.п.), так и от наличия, характера и интенсивности загрязнения, то дополнительно рассчитывается «комбинированный индекс загрязнения» (КИЗ) (6.2), включающий ранговые значения трех показателей:

КИЗ = (СС + ОИП + Б)/3 (6.2)

В этом случае ранг 1 присваивается минимальным значениям показателей. Чем меньше величина КИЗ, тем меньше загрязнение. Кроме величин показателей на конкретной станции рассчитывают средние значения для всего набора станций, сравнение с которыми величин на отдельных станциях позволяет судить, хуже или лучше обстоят на них дела по сравнению со средним положением. Вычисление коэффициента ранговой корреляции по Спирмену между значениями КИСС и КИЗ показывает, насколько загрязнение влияет на состояние сообществ зообентоса.

В предыдущих главах мы неоднократно обсуждали подходы к оценке состояния изучаемого объекта по всему комплексу измеренных и расчетных показателей. Вследствие принципиальной сложности экосистем, эта проблема в гидробиологии особенно актуальна, поскольку, желая учесть все множество тенденций и явлений, исследователи стремятся использовать не один, а несколько (иногда 7-8) частных критериев из тех, что были описаны выше. Классы качества воды по гидробиологическим и микробиологическим показателям в нашей стране определяются «Правилами контроля качества воды водосливов и водотоков» [ГОСТ 17.1.3.07–82], которые регламентируют содержание программ контроля гидрологических, гидрохимических и гидробиологических показателей, периодичность контроля, а также назначение и расположение пунктов отбора проб (см. табл.1).

гидробиологический вода токсичность сапробность

Таблица 1 Классификация качества воды водоемов и водотоков по гидробиологическим и микробиологическим показателям

Примечание. Допускается оценивать класс качества воды и как промежуточный между вторым и третьим (II — III), третьим и четвертым (III — IV), четвертым и пятым (IV – V).

Согласно этому документу, степень загрязненности воды оценивается с учетом индекса сапробности по Пантле и Букку в модификации Сладечека, олигохетного индекса Гуднайта–Уитлея и Пареле, биотического индекса Вудивисса и традиционного набора микробиологических показателей (столбец со значениями ИЗВ [Временные методические. 1986] добавлен нами для обобщения). Эта таблица также приведена в специальном руководстве [Руководство по методам. 1983], обязательном для гидробиологических постов наблюдения.

В.А. Яковлев, применительно к поверхностным водам Кольского Севера, в аналогичную таблицу добавляет оценку зоны сапроботоксобности в соответствии с разработанным им индексом, индекс Шеннона (см. табл. 4.), степень токсичности по данным биотестирования и описывает для каждого класса доминирующий комплекс организмов.

С градациями класса качества вод, в принципе, можно связать неограниченное количество показателей и расчетных критериев. Если все они дают одинаковую картину (что бывает редко), то уверенность в правильности оценки возрастает. Однако каждый из индексов, выделяя ту или иную особенность биотического сообщества, недоучитывает другие, в результате чего возникает естественный феномен несовпадения в оценках качества экосистем по различным показателям. Чтобы преодолеть трудности в трактовке такой ситуации, ряд исследователей предлагают методы вычисления обобщенных показателей, которые основаны на том, что выбранные исходные показатели нормируются в некоторой единой шкале, после чего суммируются. При этом появляется еще один индекс (интегральный показатель IP, комбинированный индекс состояния сообщества – КИСС и т.п.), который делает попытку обобщить и представить одним числом все множество процессов и факторов развития экосистемы.

Нельзя отрицать вполне доказанной работоспособности обобщенных индексов для экспресс-анализа (правда, при четком понимании конкретных условий, при которых тот или иной индекс наиболее эффективен), а также в тех случаях, когда сравниваемые экосистемы имеют ощутимые различия в уровне антропогенного воздействия. Но эти методы перестают быть адекватными, если ставится задача детального анализа структурных изменений в биоценозах на видовом уровне.

К сожалению, иногда недостаточно взвешенный подход к проблеме «индексологии» и излишняя вера в то, что истину можно найти, вычислив среднее из 4-5 показателей, еще более удаляет нас от физической природы явлений, поскольку такое усреднение сглаживает все статистические всплески исходных данных, сигнализирующие о возможных экокризисных ситуациях. Проблема усугубляется тем, что индексы, выступающие в качестве слагаемых, как правило, сами по себе далеко не всегда адекватно отражают то явление, которое им приписывается, и слишком чувствительны к действию посторонних факторов, не связанных с загрязнением. При их усреднении равновероятными являются предположения, как о взаимной компенсации ошибок, так и об их взаимном усилении.

Интегральный показатель по Е.В. Балушкинойразработан и используется для оценки состояния экосистем водоемов, подверженных смешанному органическому и токсическому загрязнению. Прошел широкое тестирование в системе Ладожское озеро — р. Нева — восточная часть Финского залива. Интегральный показатель IP рассчитывается по формуле:

IP = K1 * St + K2 *OI + K3 *Kch + K4 / BI , (6.3)

где St – индекс сапротоксобности В.А. Яковлева (K1 = 25); OI – олигохетный индекс Гуднайта и Уитлея, равный отношению численности олигохет к суммарной численности зообентоса в процентах (K2 = 1); Kch – хирономидный индекс Балушкиной (K3 = 8.7); 1 / BI – величина, обратная биотическому индексу Вудивисса (K4 100).

На наш взгляд, целесообразнее использовать отношение 1/( BI + 1) или, еще лучше, линейную функцию (10- BI ), принимая во внимание вероятность нулевого значения индекса Вудивисса.

Основная идея автора – подобрать такие линейные множители K1 K4 для всех обобщаемых индексов, чтобы они варьировались на соизмеряемом интервале от некоторого минимального значения до 100, после чего сложить преобразованные значения. Поскольку функциональность значений индекса Вудивисса имеет обратный характер по сравнению с остальными индексами, для его преобразования использовалась обратная величина – 1 / BI . Диапазоны изменения значений используемых показателей соотнесены с градациями качества вод по А.А. Былинкиной . (см. табл. 2 ).

Таблица 2 Границы классов качества вод по показателям зообентоса St , OI, Kch ,BI и интегральному показателю IP (обозначения по тексту; символом * отмечены значения, полученные нами по пропорции)

Можно обратить внимание на то, что предлагаемые граничные значения олигохетного индекса OI не совпадают ни с ГОСТ 17.1.3.07–82, ни с градациями качества в понимании Гуднайта и Уитлея, ни с рекомендациями О.Л. Качаловой и Э.А. Пареле. Не вполне коррелирует с градациями того же ГОСТ «гиперболическая» функция от индекса Вудивисса 1/BI . Наконец, в литературе нет доказательств, что зоны сапроботоксобности по В.А. Яковлеву, классы качества по А.А. Былинкиной и С.М. Драчеву и степени загрязнения воды по ГОСТ 17.1.3.07–82 представляют собой эквивалентные разбиения (впрочем, никто не доказал и обратного). Но такие «мелочи» при синтезе обобщенного показателя принято считать несущественными.

Е.В. Балушкина полагает, что полученный ею интегральный показатель (6.3) включил в себя все лучшие черты родительских индексов и максимально учитывает характеристики донных сообществ: наличие видов-индикаторов сапроботоксобности, соотношение индикаторных групп животных более высокого таксономического ранга, степень доминирования отдельных групп и структуру сообщества в целом.

Комбинированный индекс состояния сообщества по А.И. Баканову.

При оценке состояния донных сообществ ряда рек, озер и водохранилищ России для количественной характеристики состояния бентоса автор использовал следующие показатели: численность (N ), экз./м 2 ; биомассу (B ), г/м 2 ; число видов (S ); видовое разнообразие по Шеннону (Н ), бит/экз.; олигохетный индекс Пареле (ОИП , %), равный отношению численности олигохет-тубифицид к общей численности бентоса, среднюю сапробность (СС ), рассчитываемую как средневзвешенную сапробность трех первых доминирующих по численности видов бентосных организмов. Для объединения значений перечисленных показателей и замене их одним числом предлагается результирующий показатель – комбинированный индекс состояния сообщества (КИСС ; [Баканов, 1997]), находимый по обычной методике расчета интегральных ранговых показателей:

(6.4)

где Ri – ранг станции по i -му показателю, Рi – «вес» этого показателя, k – число показателей.

Вначале все станции ранжируются по каждому показателю, причем, ранг 1 присваивается максимальным значениям N , B , Н и S . Если на нескольких станциях значения какого-либо показателя были одинаковыми, то они характеризовались одним средним рангом. В статье приводятся разные версии итоговой формулы (6.4) (подчеркнем, что в формулы входят не абсолютные значения показателей, а их ранги):

· КИСС = (2B + N + Н + S )/5,

где биомассе придан «вес», равный 2, поскольку с ней связана величина потока энергии, проходящей через сообщество, что чрезвычайно важно для оценки его состояния; (6.5)

· КИСС = (2СС + 1.5ОИП + 1.5B + N + Н + S )/8,

где считается, что с загрязнением наиболее тесно связана средняя сапробность. (6.6)

Чем меньше величина КИСС , тем лучше состояние сообщества.

Поскольку состояние сообщества зависит как от естественных факторов среды (глубины, грунта, течения и т.п.), так и от наличия, характера и интенсивности загрязнения, дополнительно рассчитывается комбинированный индекс загрязнения (КИЗ ), включающий ранговые значения трех показателей:

КИЗ = (СС + ОИП + B)/3 . (6.7)

Ранжирование показателей здесь проводится в обратном порядке (от минимальных значений к максимальным)

КИСС и КИЗ – относительные индексы, ранжирующие станции по шкале, в которой наилучшее по выбранному набору показателей состояние сообщества характеризуется минимальными значениями индексов, наихудшее – максимальными. Кроме значений, характеризующих величины показателей на конкретной станции, рассчитывают их средние значения для всего набора станций. Варьирование величин индексов на отдельных станциях относительно среднего позволяет судить, хуже или лучше обстоят на них дела по сравнению с общей тенденцией.

Вычисление коэффициента ранговой корреляции по Спирмену между значениями КИСС и КИЗ показывает, насколько загрязнение влияет на состояние сообществ зообентоса. Если между значениями этих индексов существует достоверная положительная корреляция, то состояние сообществ донных животных в значительной степени определяется наличием загрязнений (в противном случае оно определяется естественными факторами среды). Индекс экологического состояния по Т.Д. Зинченко и Л.А. Выхристюк. Предложенный способ комплексной оценки речной системы на основе интегрального индекса экологического состояния экосистемы – ИИЭС , дает возможность оценить суммарный эффект воздействия загрязнения на сообщества гидробионтов и на экосистему в целом. Основной подход к построению индекса заключается в следующем:

· выделяется некоторое базовое подмножество измеряемых или рассчитываемых показателей гидрохимического (табл. 3) и биологического (табл. 4) мониторинга;

· каждый показатель делится на диапазоны (с использованием статистических методов или экспертных оценок);

· каждому выделенному диапазону ставится в соответствие оценка в баллах;

· для каждого тестируемого объекта (например, участка реки) индекс определяется как усредненная сумма всех показателей в баллах.

Таблица 3 Градации концентраций химических веществ для вычисления балльной оценки

Показатели Размерность Баллы
1 2 3 4
Пределы изменения концентраций
Химическое потребление кислорода (ХПК) мг О/л > 60 31 — 60 20 — 30 2.5 0.51 — 2.5 0.20 — 0.5 2.5 0.71 — 2.5 0.30 — 0.70 0.1 0.021 — 0.1 0.005 — 0.02 0.3 0.101 — 0.3 0.03 — 0.1 10 1 — 10 следы

Таблица 4 Градации биологических показателей для вычисления балльной оценки

Показатели Размерность Баллы
1 2 3 4
Пределы изменения показателей
Численность макрозообентоса N экз./м 2 0 – 500 501-1000 1001-10000 > 10000
Биомасса В г/м 2 1 — 5.0 5.1 — 10.0 10.1- 15.0 > 15.0
Количество видов S экз. 0 – 5 6 — 10 11 — 15 > 15
Индекс видового разнообразия Шеннона Н бит/экз. 0 — 1.0 1.1 — 2.0 2.1 — 3.0 > 3.0
Биотический индекс V 0 — 2 2 — 4 4 — 6 >6
Индекс Пареле D 0.81 –1.00 0.56 — 0.80 0.30 — 0.55 3

Что касается техники расчета ИИЭС в смысле получения некой усредненной оценки, то вряд ли здесь можно добавить что-то новое. Например, нам представляется, что арифметическая операция усреднения баллов может быть безболезненно заменена их суммой, как это делает Е.В. Балушкина. Все границы диапазонов оценены на основании интуитивного опыта исследователей, без использования каких-либо статистических методов. Тем не менее, авторы впервые в практике оценки качества воды по всем категориям гидрохимических и гидробиологических показателей представили свою классификацию не как механический «сборник» отдельных частных классификаций, а как некоторый обобщенный результат.

Таблица 5 Интегральная оценка экологического состояния водоемов на примере р. Чапаевка (в столбцах таблицы: а – натуральное значение показателя, б – оценка в баллах)

Показатели Участки реки*
I (cт. 1) I (cт. 2) II (cт. 3) III (cт. 4) III (cт. 5) IV (cт. 6)
а б а б а б а б а б а б
Оценка экологического состояния водоема по гидрохимическим показателям
Химическое потребление кислорода (ХПК) 43.7 2 36.6 2 39.5 2 143.7 1 83.9 1 51 2
Азот аммонийный N- (по NH4 +) 0.23 3 0.13 4 0.77 2 2.42 2 0.85 2 0.79 2
Азот нитратный N-(по NO3 -) 0.27 4 0.25 4 0.33 3 0.70 2 0.31 3 0.46 3
Азот нитритный N- (по NO2 -) 0.002 4 0.008 3 0.056 2 0.266 1 0.152 1 0.070 2
Фосфаты P- (по PO4 ) 0.023 4 0.054 2 0.021 4 0.250 2 0.129 2 0.150 2
Фенолы 1 2 4 4 3 2 3 2 1 2
Сумма баллов 19 19 17 10 11 13
Средний балл 3.2 3.2 2.8 1,7 1.8 2.2
Оценка экологического состояния водоема по биологическим показателям
Численность N , тыс. экз./м 2 16.0 4 6.5 2 0.53 2 1 0.16 1 0.92 2
Биомасса B , г/м 2 24.3 4 19.2 4 5.1 2 1 0.14 1 6.3 2
Количество видов S 11 3 20 4 6 2 1 1 1 6 2
Индекс разнообразия Шеннона H , бит/экз. 1.77 2 2.61 3 1.59 2 1 0.1 1 2.14 3
Биотический индекс Вудивисса V 5 3 4 — 5 3 2 1 1 0-1 1 3 2
Индекс Пареле D 0.55 3 0.44 3 0.33 3 1 0.95 1 0.8 2
Сумма баллов 19 19 12 6 6 13
Средний балл 3.2 3.2 2.0 1.0 1.0 2.2
Значение ИИЭС 3.2 3.2 2.4 1.3 1.4 2.2
Категория водоема Экологическое благополучие Экологич. кризис Экологическое бедствие Экологич. кризис

4. Обоснование программ полевых исследований для расчета гидробиологических показателей и индексов качества воды

Все рассмотренные выше индексы каждый в отдельности несет определенную смысловую нагрузку, но тем не менее все они взаимосвязаны и рассматриваются вместе. Такие индексы как КИСС и КИЗ показывают, насколько загрязнение влияет на состояние зообентоса и тесно взаимосвязаны в расчетах.

Для расчета КИСС необходимо:

1. рассчитать численность (N ), экз./м 2 ; биомассу (B ), г/м 2 ; число видов (S ); видовое разнообразие по Шеннону (Н ), среднюю сапробность (СС );

2. все станции ранжируются по каждому показателю, причем, ранг 1 присваивается максимальным значениям N , B , Н и S (если на нескольких станциях значения какого-либо показателя были одинаковыми, то они характеризовались одним средним рангом);

3. производится расчет по формулам (6.5) и (6.6) (чем меньше величина КИСС , тем лучше состояние сообщества).

Для расчета КИЗ:

1. олигохетный индекс Пареле (ОИП , %), среднюю сапробность (СС ), биомассу (B ), г/м 2 ;

2. проводится ранжирование показателей в обратном порядке (от минимальных значений к максимальным);

3. производится расчет КИЗ по формуле (6.7).

Существуют и такие индексы, включающие не только гидробиологические данные, но и показания гидрохимических исследований, такой как ИИЭС, дающий возможность оценить суммарный эффект воздействия загрязнения на сообщества гидробионтов и экосистему в целом.

Основной подход к построению индекса заключается в следующем:

1. выделяется некоторое базовое подмножество измеряемых или рассчитываемых показателей гидрохимического (это чаще всего такие показатели как ХПК; азот аммонийный; азот нитратный; азот нитритный; фосфаты;) (табл. 3) и биологического (численность (N ), экз./м 2 ; биомасса (B ), г/м 2 ; число видов (S ); видовое разнообразие по Шеннону (Н ), средняя сапробность (СС ); биотический индекс Вудивисса V) (табл. 4) мониторинга;

2. каждый показатель делится на диапазоны (с использованием статистических методов или экспертных оценок);

3. каждому выделенному диапазону ставится в соответствие оценка в баллах;

4. для каждого тестируемого объекта (например, участка реки) индекс определяется как усредненная сумма всех показателей в баллах.

Но эти методы перестают быть адекватными, если ставится задача детального анализа структурных изменений в биоценозах по видовым уровням. Здесь преимущества получили индексы видового разнообразия Шеннона (6.8), индекс Вудивисса и сапробности (6.9), которые наиболее часто встречаются в исследовательских работах и анализах качества вод объектов. Каждый в отдельности они дают полную характеристику по определенному разделу гидробиологического мониторинга и, в дальнейшем, рассматриваясь суммарно, показывают полную картину воздействия загрязнения на гидробионтов, что позволяет не проводить достаточно объемные расчеты и не затрачивает большое количество времени.

Не исключением является и индекс токсичности (6.10), который в свою очередь показывает влияние отдельных ЗВ на конкретные виды микроорганизмов, позволяющих определить острую токсичность на отдельных участках водного объекта.

5. Методическая часть

Для характеристики загрязнения водоема по гидробиологическим индексам нами был использован ряд методик, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки.

1. Методика отбора и обработки проб зоопланктона.

Методика была стандартной, пробы отбирались методом тотального лова с помощью сети Джеди, затем производилась камерная обработка счетным методом с выделением всех видов, отмечая стадии развития. Далее был проведен анализ полученных данных и рассчитаны индекс видового разнообразия Шеннона и индекс сапробности Пантле – Бука.

Расчет индекса видового разнообразия Шеннона и индекс сапробности:

Объем воды, пропущенный через сеть Джеди, рассчитывается по формуле:

V R 2 h ,

где R – радиус выходного отверстия

h – глубина, на которую была опущена сеть. Средняя численность организмов в одном метре кубическом данного слоя воды (Ni) определяется по формуле:

Ni =1\( V * ni ),

где Ni – число животных в пробе. Расчет одного из показательных индексов (индекса видового разнообразия Шеннона) ведется по формуле:

где Ni – число i – ого вида

N – общая численность представителей

Формула вычисления сапробности водоема:

S =∑ Si * ni \ n , где (6.9)

Si – индикатор значимости

ni – относительная частота встречаемости организмов

Явным недостатком данной методики является трудоемкость и время, которое требуется для разбора, в связи с чем невозможно в короткие сроки провести все необходимые расчеты.

Наиболее встречающимися видами являются:

2. Методика определения токсичности проб воды экспресс – методом на приборе «Биотестер»

Методика биотестового анализа водных проб основана на способности ParameciumCaudatum- инфузории туфельки избегать неблагоприятных и опасных для жизнедеятельности зон и активно перемещаться по градиентам концентрации загрязняющих веществ в благоприятные зоны. Тем самым она позволяет оперативно определять острую токсичность воды.

Закончив опыт, было необходимо вычислить индекс токсичности, что позволяет определить уровень токсичности воды по сравнению со средой Лозино-Лозинского.

Это рассчитывается по формуле:

T =( I contr .- I exp .) ∕ I contr., (6.10)

где: I contr. – показатель прибора для контрольной пробы,

I exp. – показатель прибора для исследуемой пробы,

Т – индекс токсичности.

Если Т /=80% — тяжело загрязнено

2. Индекс Вудивисса.

Степень загрязнения воды

Присутствуют тубифициды и/или личинки мотыля

Таблица 7. Таблица для определения степени загрязнённости воды:

Биотический индекс Экологическое качество воды Загрязнённость Зона загрязнения
10 Отлично Нет 1
9 Очень хорошо Очень лёгкое 1 –2
8 Хорошо Лёгкое 1 – 2
7 Сравнительно хорошо Сравнительно небольшое 2
6 Умеренно умеренное 2
5 Средне Среднее 3
4 Довольно плохо Довольно сильное 3
3 Плохо Сильное 3
2 Очень плохо Очень сильное 3
1 Чрезвычайно плохо Чрезвычайно сильное 4
0 – 1 Отравлено токсично 4

Правила работы с таблицей

По численности обнаруженных групп данных животных, определить в первой таблице один вертикальный столбец в графе «Количество групп».

Из перечня обнаруженных живых организмов выбрать тот класс, который расположен выше других в графе «Ключевые организмы». Цели пересечение укажет биотический индекс пробы.

В зависимости от биологического индекса определить качество воды по второй таблице.

Основными достоинствами данной методики является наглядность, так как возможно изучить большое разнообразие донных организмов и использование данного метода в полевых условиях с минимальными затратами. Существенным же недостатком в свою очередь является значительная погрешность в количественном определении организмов.

6. Описание водных объектов

6.1 Описание Сестрорецкого водохранилища

От состояния озера Сестрорецкий Разлив зависит жизнь всего города Сестрорецка, в котором живет около 40 тыс. человек. Из этого озера берут воду для города, на этом озере летом отдыхает множество людей, зимой в нем ловят рыбу. В последние годы стали появляться планы постройки на озере курортов международного класса, в связи с чем озеро должно быть приведено в надлежащий вид. В данный момент озеро зарастает очень быстрыми темпами. Если это будет продолжаться и дальше, то оно зарастет окончательно, и со всеми планами будет покончено.

Озеро Разлив — крупное гидротехническое сооружение — озеро Сестрорецкий Разлив, создано в 1723 году. Раньше на этой территории протекала река Сестра. На ее месте Петром Первым была сооружена плотина и образовано озеро. Из него вытекало две реки — заводская (Сестра), приводящая в движение станки, и Водосливной канал. Т.к. подробных сведений о том районе, где было создано озеро Разлив, не сохранилось, мы не можем рассказать о том, какая экосистема существовала здесь ранее. Поэтому не будем углубляться в рассуждения, а сразу перейдем к описанию современного состояния Разлива.

Озеро расположено в 30 километрах к северо-западу от Санкт-Петербурга. Сестрорецкий Разлив — в плане треугольной формы с вытянутым узким заливом в устье р. Черной. Береговая линия водоема слабоизрезанная; в приплотинной части расположены небольшие островки. Чаша водоема имеет корытообразную форму близкую к форме цилиндра. Средняя глубина озера составляет 2,05 м. Более глубоководна приплотинная часть Разлива с максимальной глубиной 4,6 м. Озеро занимает впадину, которая некогда была мелководным заливом Балтийского моря и образовалась после сооружения запруды и плотин в низовьях рек Сестры и Черной, в результате чего вода разлилась по низинам. Сестрорецкий Разлив является водохранилищем сезонного регулирования, сток из которого осуществляется через плотины на Водосливном и Заводском каналах. Относится к водоемам средней проточности, то есть полная смена воды в водоеме осуществляется за 1,3 месяца. Бассейн озера Сестрорецкий Разлив расположен в пределах Карельского перешейка. Абсолютные высотные отметки изменяются от 6,8 м — при впадении реки Сестры в озеро до 150 м в истоке. В бассейне озера Сестрорецкий Разлив в почвенном покрове преобладают подзолистые почвы, образовавшиеся под древесной растительностью на небогатых известью материнских породах, бедных элементами питания для растений, и торфянистые подзолы. Основными лесообразующими породами являются сосна, ель, береза, осина и ольха. В бассейне озера Сестрорецкий Разлив леса занимают 57% от всей площади водосбора. Около 7% площади водосбора занято сельскохозяйственными угодьями, расположенными в основном в средней части реки Сестры. Значительную площадь бассейна занимают еловые, сосновые и лишайниковые леса, а также березовые и березово-осиновые травяно-кустарниковые леса на месте еловых зеленомошных лесов. На акватории озера Сестрорецкий Разлив гнездится 22 вида птиц. Из водных млекопитающих многочисленная ондатра, встречаются кутора, американская норка, полевка-экономка и водяная полевка. На верховом болоте гнездятся большой и средний кроншнепы, коростель, лысуха, камышница, болотная сова и др. Климат Курортного района является переходным от морского к континентальному. Среднегодовая температура воздуха +3,5 градуса по Цельсию. Относительная влажность воздуха колеблется от 70% летом до 87% зимой. Годовая норма осадков составляет 600 мм. Снег выпадает чаще всего в начале ноября. Озеро Сестрорецкий Разлив принимает непосредственное участие в формировании микроклимата.

По данным исследований вод колодцев и родников в Сестрорецке были обнаружены: фенолы — 0,29-0,31мг/л, при ПДК — 0,001мг/л (в 300 раз больше нормы); ртуть — 0,0017мг/л, при ПДК — 0,0005 мг/л (в 3 раза больше нормы); свинец — 0,055 мг/л, при ПДК — 0,03мг/л (в 2 раза больше нормы).

Основной причиной зарастания озера является слив неочищенных сточных вод из реки Черной. Органические остатки оседают на дне озера и гниют, образуя прекрасное удобрение для камыша. Главной экологической проблемой Разлива является его заиливание и зарастание камышом. Ее источником стал слив неочищенных сточных вод. Кроме того, на водосборе находятся сельскохозяйственные угодья различные производственные комплексы, населенные пункты, военные городки. многочисленные садоводческие участки (часть из которых расположена непосредственно в водоохранной зоне притоков), несанкционированные бытовые и промышленные свалки. Накоплению загрязняющих веществ в оз. Сестрорецкий Разлив и их замедленный вынос из водоема обуславливают его гидродинамические особенности — мелководность, малые скорости течения, наличие застойных зон.

6.2 Описание реки Малая сестра

Гидрологическая характеристика р.Малая Сестра

Уровень.Характеристика режима уровней для района Сестрорецка приводится по наблюдениям на в/п Кронштадт за 1806-1817, 1824, 1835-1871, 1783-1973 гг.

Высота стояния уровня в рассматриваемой части залива обусловливается стокомр. Невы, ветровым режимом и осадками. Приливы в восточной части — Финского залива практически отсутствуют.

В районе Сестрорецка ветры западного и северо-западного направлений являются нагонными, а восточные и юго-восточные — сгонными.

Обеспеченности среднесуточных уровней воды для различных периодов года, максимальных и минимальных суточных уровней по наблюдениям за 1939-1973 гг. приведены в таблицах 2.8 и 2.9. Обеспеченность максимальных и минимальных годовых уровней представлена в таблице 2.10.

Наибольшая амплитуда среднесуточных уровней (2,17 м) соответствует периоду осеннего дрейфа льда, а наименьшая (1,62 м) отмечена при дрейфе льда весной. В навигационный и зимний периоды полная амплитуда колебания среднесуточных уровней одинакова и составляет 1,9 м.

Средний годовой уровень близок к нулю Кронштадского футштока и совпадает с навигационным уровнем 50 % обеспеченности.

На основании ежечасных наблюдений за уровнем воды по в/п Ленпорт за 1925-1962 гг. установлено, что в течение одного года амплитуда колебания уровней изменяется от 1,6 до 3,2 м. За сутки колебание уровня может достигать 1,0 м.

Наивысшим нагонным уровнем за 148 лет наблюдений являлся подъем уровня в 1824г. достигший значения 3,69 м; наинизший сгонный уровень, равный минус 1.72м. был зарегистрирован в 1883 г., при этом многолетняя амплитуда колебания уровняв восточной части Финского залива составила 5,41 м.

Среднее многолетнее значение нагона составляет 0,6 м, а сгона — около 0,4 м. Наиболее часты сгонно-нагонные колебания в период с октября по январь, наименьшая их повторяемость приходится на март-июль.

Санитарный режим вод в районе пляжей

Государственный лабораторный контроль за состоянием вод организован в городском и 12 территориальных центрах Госсанэпиднадзора в пунктах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, включая зоны рекреации – пляжи 26 створов) с мая по октябрь. Исследования выполняются по 33 ингредиентам для вод пляжей. В зонах рекреаций проводятся также гельминтологические исследования песка и воды (на содержание яиц гельминтов).

Центрами Госсанэпиднадзора в 1998 г. были выполнены 1169 бактериальных анализов проб воды, из которых 851 проба (72,8%) не отвечала гигиеническим нормативам. Процент нестандартных проб в 1997 г. составлял — 64%, в 1996 г. — 71.4%,в 1995 г. -67,1%.

На основании данных лабораторных исследований за период 1994-1998 гг. следует «Значения нестандартных проб (в процентах) по бактериологическим показателям колебались в интервале 64-72,8.

Вода зон рекреаций моря чище вод внутригородских водоемов, что, возможно, связано с большей нагрузкой их по объему вносимых загрязнений.

1. Качество воды по бактериологическим показателям на пляжах Южного побережья в силу гидрологических особенностей и большого количества сбрасываемых неочищенных сточных вод хуже, чем на Северном, а пляжей Сестрорецкой зоны — хуже пляжей г. Зеленогорска.

2. С 1996 г. яйца гельминтов в воде водоемов из зон рекреаций не обнаруживались.

3. Заболеваний, связанных с купанием на пляжах города и курортной зоны пригородов, не установлено.

4. Санитарно-эпидемическая ситуация при оценке качества воды в целом расценивается как неблагоприятная (высокий уровень бактериального загрязнения, находки патогенной микрофлоры).

Основной причиной бактериального загрязнения вод является наличие большого числа «прямых» городских, фабрично-заводских и ливневых выпусков, работающих в акваторию реки Невы и Финского залива.

7. Результаты гидробиологических анализов

В летне-осенний период были отобраны и проанализированы пробы гидробиологических исследований, результаты которых представлены в Таблице 8.

Источник

Adblock
detector