Меню

Основные направления в изучении озер

Озеро: определение, сущность, классификация

Озёроведение (лимнология) – отрасль гидрологии, изучающая водоёмы с замедленным водообменом – озёра, водохранилища, пруды.

Исследования озёр всегда определялись хозяйственными потребностями человеческого общества. По мере развития общества, технологий производства и сельскохозяйственных схем, меняется и характер использования природных ресурсов, в том числе озёр, возникают новые, более высокие требования к степени их изученности.

В изучении процессов, происходящих в озёрах, задействованы теоретические положения и методы ряда наук: физической географии, гидрологии, биологии, гидрофизики, гидрохимии, геологии, метеорологии и др.

Озёра традиционно использовались как транспортные пути, объекты рыболовства и соляных промыслов.

Если в реках главной причиной движения воды является градиент силы тяжести, то в озёрах – ветер. Но в ряде случаев черты речного режима присущи озёрам, а озёрного – участкам рек. Так, например, во многих проточных озёрах существуют течения, характерные для рек. В свою очередь плёсы медленно текущих рек, особенно пересыхающих в межень, имеют ряд особенностей, типичных для озёр. Режим стариц весной имеет чисто речной, а в межень – озёрный характер.

Основное отличие, озера от моря – отсутствие непосредственного водообмена с океаном. Исключение составляют озёра морских побережий, в которых водообмен с морем или океаном осуществляется непрерывно или периодически.

В режиме озера существенную роль играют форма и размеры
котловины; в море, а тем более в океане, роль котловины гораздо менее ощутима. Кроме того, режим озёр теснее связан с географическими особенностями окружающей суши и её водами.

В режиме озёр и водохранилищ, в зависимости от их размеров
и местоположения, в различной мере сочетаются гидрологические
особенности рек и морей: наряду с этим озёровидным водоёмам
присущи и специфические, свойственные только им, особенности
и процессы.

Каждое озеро возникает и развивается в определённой географической среде и взаимодействует с ней. Водное питание, колебания объёма водной массы и уровня, особенности режима озёр зависят от размеров и географических условий их бассейнов, поэтому понимание режима озёр неразрывно связано с изучением их водосборов.

Руководящая роль в формировании и развитии озёр принадлежит интегрирующим географическим факторам: рельефу, климату и стоку. Озеро, как и все другие водные объекты земного шара, является одним из звеньев географического процесса стока – процесса «обмена водных масс океана и суши, в котором факторы геологические, географические, физические, химические, биологические не только определяют самый обмен и его характер, но и обусловливают круговорот веществ во всем процессе стока и в каждом водоёме (водном объекте)» (Муравейский, 1946).

Водная масса озера располагается в его котловине. Степень заполнения котловины водой зависит от водного баланса озера (поступления воды в водоём и потерь её из него).

Котловины озёр возникают под действием различных факторов, формирующих рельеф земной коры (тектонических движений, водной и ледниковой эрозии и аккумуляции, явлений карста и др.). Водные массы их могут быть континентального (из вод атмосферных осадков и стока) или океанического (морского) происхождения. В последнем случае образуются остаточные (реликтовые) озёра.

Для озера характерен замедленный водообмен, в результате которого водная масса, находясь продолжительное время в котловине, претерпевает существенные изменения и приобретает особенности, значительно отличающие её от поступающих в водоём вод стока и атмосферных осадков.

Другой характерной особенностью озёр является аккумуляция в них подавляющей части поступающих в процессе стока взвешенных наносов и растворённых элементов, продуктов эолового сноса, а также материала, возникающего в самом озере в результате жизнедеятельности водных организмов и взаимодействия котловины и водной массы.

При длительном пребывании водной массы в котловине, в озере накапливаются поступающие в воду органические и минеральные вещества, происходят химические реакции, развиваются и отмирают водные организмы. В результате этих явлений происходит круговорот веществ в водоёме, заключающийся в химическом и биологическом обмене между водной массой и грунтом дна, преобразовании некоторой части минеральных элементов в органические, накоплении последних и частичном восстановлении их в минеральные. Круговоротом веществ определяются биологические, а в значительной степени и гидрохимические особенности озёр. В связи с этим роль биологических факторов в режиме озёровидных водоёмов несравненно больше, чем в режиме рек и морей.

Географическая роль озера определяется его местом в процессе стока и особенностями режима, связанными с этим процессом, взаимосвязью и взаимодействием с окружающей географической средой.

Д.Н. Анучин рассматривал озеро как весьма сложный элемент ландшафта, развивающийся в определенной среде и взаимодействующий с ней. Озёра, возникая и развиваясь под воздействием интегрирующих географических факторов, воздействуют на ряд компонентов ландшафта.

Географическое значение озёр проявляется в следующих основных направлениях:

а) регулирование стока;

б) изменение (в результате гидрохимических процессов) минерализации и солевого состава поступивших вод;

в) влияние на климат (особенно на микроклимат) прилегающей территории;

г) участие в формировании рельефа;

д) воздействие на грунтовые воды;

е) образование новых горных пород из накопленных в озере отложений;

ж) создание специфических условий для жизнедеятельности организмов.

Озёра регулируют сток рек, задерживая в своих котловинах воды и отдавая эти воды рекам в период межени. В реках, берущих начало из крупных озёр или имеющих значительную озёрность бассейнов, колебания уровней и водоносности меньше, чем в безозёрных реках (Богословский, 1960).

В водах озёр происходят химические и биохимические реакции; одни элементы переходят из воды в донные отложения, другие – наоборот; в ряде озёр (главным образом, не имеющих стока) в связи с испарением повышается концентрация солей. Результатом являются существенные изменения минерализации и солевого состава озёрных вод, часто весьма сильно отличающие эти воды от вод других водных объектов того же района.

Благодаря значительной тепловой инерции водной массы
крупные озёра смягчают климат прилегающих районов, уменьшая годовые и сезонные колебания метеорологических элементов. Размеры воздействия озера на климат в основном определяются площадью его акватории и объёмом водной массы. Районам, окружающим крупные озёра, присущи черты морского климата.

Озёра могут воздействовать на рельеф путем изменения базиса эрозии рек при колебаниях уровня озера, влекущего бо̀льшую или меньшую интенсивность эрозии их бассейнов. Рельеф прибрежных участков суши видоизменяется в результате размыва, аккумуляции, оползней и других явлений, происходящих при формировании берегов. Форма, размеры и рельеф дна озёрных котловин существенно меняются при накоплении донных отложений. Зарастание озёр создает новые формы рельефа, равнинные или даже выпуклые. С отложениями озёр, существовавших в углублениях материкового ледника, связано формирование холмов – камов.

Озёра часто создают подпор грунтовых вод, вызывающих 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 водоёмов и превращении их в болота или сушу. При определённых условиях они преобразуются в горные породы органического происхождения – биолиты.

Озеро является совершенно особой средой обитания организмов, одни из которых проводят всю жизнь в воде, другие, по мере развития переходят на сушу.

Своеобразные ландшафты формируются не только вокруг крупнейших озёр, но и на весьма обширных территориях озёрных районов, где сконцентрированы тысячи озёр.

Человек не только оказывает существенное воздействие на режим ряда природных озёр, но и создает искусственные озёра – водохранилища – с целью наиболее полного и комплексного использования природных вод. Их режим заранее проектируется с учётом влияния физико-географических факторов и запросов хозяйства и в дальнейшем регулируется гидротехническими мероприятиями. В связи с этим режим водохранилищ приобретает ряд особенностей, отличающих их от озёр, и вызывает необходимость выработки специфических методов исследования. Влияние больших водохранилищ на ландшафт окружающих районов не уступает влиянию крупнейших озёр.

Значение озёр в хозяйстве чрезвычайно велико. На озёрах широко развито рыбное хозяйство и рыбные промыслы, по озёрам проходят транспортные пути, из озёрных отложений добывают минеральное и органическое сырье. В ряде районов озёра являются основными источниками водоснабжения. Лечебные грязи (донные отложения) некоторых озёр широко используются в медицине.

Озёрная котловина

Озёрной котловиной называется углубление поверхности суши, не имеющее одностороннего уклона, заполненное до некоторого уровня водой. В большинстве случаев водой заполнена только часть котловины.

Размеры озёрных котловин земного шара весьма различны. Акватории крупнейших озёр исчисляются десятками тысяч квадратных километров (табл. 1), а многочисленные маленькие озерки площадью не превосходят нескольких гектаров. Наряду с глубочайшими впадинами суши (Байкал – 1741 м, Танганьика – 143 м) распространены почти совсем высохшие степные озерки глубиной в несколько сантиметров.

Различна и форма озёрных котловин. Наряду с почти правильными конусообразными карстовыми воронками распространены озёра чрезвычайно причудливых форм с сильно изрезанными берегами и озёра с настолько плохо выраженными котловинами, что трудно даже установить их границы.

Источник

ГЛАВА VIII
КОМПЛЕКСНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ОЗЕР

1. Введение. В хозяйственной жизни нашей страны озерный фонд играет важную роль, благодаря своим рыбным богатствам, запасам солей, диатомита и сапропеля. Свойства озер, как регуляторов стока, используют при строительстве гидростанций. Многие озера являются транспортными и сплавными водными путями.

Чтобы получить всестороннее представление о водоеме, исследования озер производят комплексным методом.

Кроме сведений, изложенных в этой главе, см. также гл. XXV (изучение водной растительности, §19) и гл. XXVI (сбор рыб, §28 и водные сборы беспозвоночных, §31).

2. Инструменты и оборудование. В зависимости от размеров водоема применяются суда различного типа: на больших озерах работы в открытой части производят только с палубных судов, но даже на сравнительно крупных водоемах можно пользоваться лодками, достаточно устойчивыми для производства работ. На мелководных озерах пользуются лодками малой осадки или надувными резиновыми. Желательно иметь небольшой мотор или парус. Шпринтовое парусное вооружение, благодаря простоте своего устройства, является наиболее подходящим (см. т. I , гл. VIII , §11). Лодка должна быть снабжена якорем с канатом, длина которого равна утроенной глубине в точке наблюдения.

Для спуска приборов в лодке устанавливается переносная лебедка типа Витинга-Кузнецова, «Нева», «Луга»и др. Приспособление для спуска приборов можно оборудовать самим, для чего необходимо иметь ручной ворот или вьюшку для наматывания троса и блок-счетчик, или просто блок, который подвешивают на конце выстрела, укрепленного за мачту <рис. 1). Приборы спускаются на гибком 2—3-мм металлическом тросе с пеньковым сердечником, или на пеньковом лине, предварительно намоченном и обтянутом, размеченном на метры, цветными тряпочками. Следует периодически проверять разметку линя, чтобы избежать ошибки, обусловленной его растяжением. Сезалевые и хлопчатобумажные лини мало пригодны.

При работах со льда применяются специальные возки, перевозимые на сарях (рис. 2). Складные возки облегченного типа, установленные на лыжи, или полозья, можно сделать из листов фанер ы или полотнищ палаток, обогревая их примусом или керосинкой. Для пробивания лунки в о льду употребляется обычная пешня;для вычерпывания сколотого льда—сачок из металлической сетки;при промерных работах пользуются специальным ледовым буром.

Для топографических работ пользуются различными угломерными приборами и нивелиром. Во всякой экспедиции должна иметься буссоль Шмалькальдера, карманный нивелир или ватерпас, мерная лента, складные рейки и два анероида-высотомера (см. т. 1, гл. XV и XVI ). При промерных работах для определения положения судна применяют шлюпочный компас с пеленгатором или промерный секстан.

Для измерения глубин применяется конический лот Воронкова (рис. 3), позволяющий одновременно производить и визуальную оценку грунта;на озерах, дно которых покрыто жидким илом, применяют металлический круг или утяжеленный деревянный.

Для взятия проб грунта и сбора донной фауны пользуются драгами (см. гл. XXVI , §31) и дночерпателями;из последних наиболее распространены дночерпатели типа Экмав-Берджа и Петерсена. Первый состоит из металлической коробки, верхняя часть которой закрывается двумя крышками на петлях, а нижняя двумя створками. Дночерпатель опускается на дно с раскрытыми створками, которые закрываются посредством пружин, действующих после удара посыльного груза, опускающегося по тросу, о стопорное приспособление (рис. 4). Дночерпатель Петерсена состоит из двух створок, утяжеленных металлическими пластинами. Створки в раскрытом виде удерживаются предохранительной чекой (которая соскакивает при опускании прибора на дно) и подтягиваются одна к другой металлическим тросом, находящимся внутри дночерпателя (рис. 5).

Для взятия иловых колонок, с целью изучения стратиграфии донных отложений, употребляют стратометр Перфильева двух типов: простой и «ударный»;последний путем последовательного поднимания и опускания рамы с грузом, при помощи троса, забивается в грунт. При работах на больших озерах, для взятия колонок грунта, применяют тяжелые трубки морского типа—Экманаидр.;для бурения иловой толщи озер—буры различного типа: ручной бур, желонку Славянова, илобур Перфильева, илобур Валяш-ко и др.

Для производства гидрометеорологических наблюдений над водной поверхностью необходимы: термометр-пращ, психрометр Ассмана (большая модель), анемометр Фусса (см. гл. XXIV ), вымпел и компас для определения направления ветра;для измерения уровня воды—водомерная рейка, которую можно изготовить самим, нанося на обструганную доску сантиметровые деления масляной краской или выжигая их. Течения в озере определяются поплавком Митчеля, состоящим из двух сосудов одинаковой высоты и диаметра, соединенных тросом. Нижний сосуд загружают так, чтобы верхний погрузился в воду до горлышка (рис. 6). Вместо поплавка можно пользоваться обыкновенной бутылкой, погруженной в воду до горлышка.

Толщина ледяного покрова измеряется ледомерной рейкой (см. гл. VI, §

Рис. 1. Оборудование судна для спуска приборов.
Рис. 2, Гидрологический возок для зимних работ на озере 1) дверь, 2) печь, 3) стол, 4) окно, 5) полка, 6) рундук, 7) люк, 8) блок-счетчик, 9) лебедка, 10) блок (по О. А. Алекину).
Рис. 3. Лот Воронцова.
Рис. 4. Дпочерпатель Экмана-Берджа.
Рис. 5. Дпочерпатель Петерсена.
Рис. 6. Поплавок Митчеля.

2).Для измерения температуры воды поверхностного слоя озера применяют родниковый термометр (см. гл. VI , §2). Температура воды на глубине измеряется глубоководным опрокидывающимся термометром. Он состоит из стеклянного футляра, в который помещены два термометра, по одному производится отсчет температуры воды, второй служит для введения поправки на расширение столба ртути в первом, во время его подъема на поверхность и производства отсчета. Первый основной термометр имеет петлеобразный капилляр, соединяющий его с резервуаром с ртутью. Термометр опускается в перевернутом виде. После его опрокидывания столбик ртути в первом термометре отрывается и показывает температуру воды на глубине, на которой производилось измерение. При отсутствии глубоководного термометра можно пользоваться инерционными, которые легко сделать самому. Для этого в обычном, достаточно чувствительном, термометре шарик с ртутью покрывают слоем парафина или воска. Перед производством наблюдений необходимо определить инерцию термометра в сосуде с водой.

Глубоководный термометр опускают на специальной раме (простейшая из них—рама Ерша) (рис. 7), или же вставляют в гильзу, прикрепленную к опрокидывающемуся ба7ометру. Можно измерять температуру воды также и термометром, вставленным в батометр Руттнера (см. ниже).

Для взятия проб воды наиболее удобен опрокидывающийся батометр Кнудсена, который при опускании на глубину свободно прорезает толщу воды (рис. 8). Прибор состоит из металлического стержня, на одном конце которого имеется зажим для троса, вращающийся на шарнире, а на другом стопорное приспособление, удерживающее батометр в перевернутом виде. К стержню приделан латунный цилиндр с коническими насадками, снабженный двумя клапанами, закрывающими верхнее и нижнее отверстия цилиндра при помощи пружины, находящейся внутри прибора. Емкость батометра 1 л;к нему прикрепляются две гильзы для глубоководных термометров. Замыкание батометра производится посыльным грузом, опускаемым по тросу;после удара груза о спусковое приспособление клапаны закрываются, и батометр, описав полуокружность, повисает на тросе на нижнем зажиме. Для выливания воды из прибора на одном конце его имеется специальный краник, а на другом клапан для впуска воздуха. Батометры можно спускать сериями для одновременного взятия проб воды с разных глубин.

Для небольших озер удобен батометр Руттнера (рис. 9)—стеклянный цилиндр, внутри которого проходит металлический стержень с прикрепленными к нему замыкающими клапанами и спусковым устройством. Внутри батометра укреплен термометр. Закрывание прибора достигается простым подергиванием троса.

Взятие проб воды производят и более простыми приборами. Простейший из них—бутылка с грузом, из которой, после опускания ее на нужную глубину, резким рывком линя выдергивают пробку (см. гл. VI , | 2). Она может применяться при работе на глубине до 10 м и обладает существенным недостатком, т. к. пробы воды, взятые этим прибором, не пригодны для газового анализа. Более совершенным является псевдобатометр Верещагина (рис. 10). Пррбор состоит из трехгорлой склянки;в центральную горловипу вставляется пробка с термометром, в одну из боковых—стеклянная, доходящая почти до дна склянки трубка, к которой прикреплена резиновая заборная трубка, спускаемая в воду. К концу последней прикреплен небольшой груз в виде двух металлических дисков. Трубка размечается на метры, в растянутом виде (с диском), для забора воды из определенного слоя. В другое горло вставляется короткая трубка для высасывания воздуха из прибора ртом или ручным насосом. При работе прибор помещают на дне судна.

Читайте также:  Озеро в шалинском рыбалка

Для определения прозрачности воды применяется диск Секки—металлический круг (рис. 11) диаметром в 30 см, выкрашенный в белый цвет. К нему с нижней стороны прикрепляется груз, а сверху, для удержания диска в горизонтальном положении—металлическая трубка, в которую пропускается трос. Такой диск можно приготовить самому. Цвет воды определяется по шкале Фореля-Уле, состоящей из рамки в которую вставлены эталоны—стеклянные трубки в количестве 21, с окрашенной жидкостью. Гаммы тонов шкалы—от синего, через сине-зеленый, зелено-желтый до коричневого. Шкала эта не охватывает все многообразие цветов, которым обладает вода в озерах и поэтому часто пользуются бумажными шкалами, из которых наибольшее распространение имеют шкала Клингзика и Вале.

Рис. 7. Рама Ерша.
Рис 8. Батометр Кнудсена.
Рис. 9. Батометр Руттнера.
Рис. 10. Псевдобатометр Верещагина.
Рис. 11. Диск Секки.
Рис. 12. Качественная планктонная сеть Апштейна.
Рис. 13. Захлопывающаяся количественная сеть Дягеди.
Рис. 14. Замыкатель для планктонной сети Корншнского—Дерюгияа.

Для химических анализов воды необходима полевая гидрохимическая лаборатория, смонтированная в ящиках. Ее можно собрать самому в любой гидрохимической лаборатории. Для проб воды необходим также набор склянок с притертыми пробками емкостью 150—200 мл (с целью определения растворенного кислорода.) Объем этих склянок предварительно точно устанавливается, на каждой алмазом наносится объем и номер. Для взятия проб на солевой анализ необходимы склянки объемом в 1 л, с резиновыми пробками. Склянки, обложенные стружкой или сеном, перевозятся в ящиках с гнездами.

Для, определения величины активной реакции воды в полевых условиях пользуются шкалами рН, состоящими из пробирок с буферными растворами, окрашенными индикаторами, причем в каждой пробирке раствор имеет определенную величину рН. Пользуются и искусственно окрашенными эталонами;простейшей является цветная бумажная шкала с универсальным индикатором.

Для определения плотности рапы соленых озер нужен ареометр, разделенный на градусы Воме (до 0,1—0,2°) и сосуд, в который наливается рапа при производстве измерения.

При гидробиологическом изучении озер необходимо следующее оборудование: для сборов планктона —планктонные сети из шелкового мельничного газа № 75 (бывш. № 25) и с более редкой ячеей. Сеть состоит из металлического кольца, обшитого материей, к которой пришит конус из мельничного газа. К верхнему концу конуса прикреплен шнур для спуска, а к нижнему—планктонный стаканчик, в котором скапливаются, после фильтрации воды, организмы. В количественных сетях к кольцу дополнительно пришивается усеченный конус из плотной материи, пришитый в верхнем конце к кольцу меньшего диаметра. Для качественных сборов применяют сеть Апштейна (рис. 12). Длина сетяного конуса ее около 55 см, диаметр металлического кольца—25 см. Для количественных ловов наиболее удобна захлопывающаяся сеть Джеди (рис. 13). Диаметр верхнего кольца сети— 12 см, нижнего—17 см, длина надставного конуса—40 см, а конуса из шелкового газа—47 см. Для замыкания сети пользуются замыкателем Коржинскрго—Дерюгина (рис. 14).

Для сбора планктона применяют также осадочный метод. Для. этого необходима широкогорлая литровая банка или литровая кружка, широкогор-лый’ сосуд для отстаивания планктона и сифончик, сделанный из резиновой и стеклянной трубок (для отсасывания лишней воды после осаждения планктона). На заборный конец стеклянной трубки надевается кусочек планктонного газа (рис. 15).

Качественные сборы донной фауны производятся драгами, количественные—дночерпателями. На больших озерах применяют также тралы различных типов. Для промывания грунта с организмами употребляются мешки из крупноячеистого мельничного газа, натянутые на металлическое кольцо или раму и сита из тонкой металлической проволоки. В прибрежной зоне пользуются также скребками и сачками.

При изучении ихтиофауны необходимы ставная сеть и бредень для лова

Рис. 15. Отфильтровывание воды при осадочном методе сбора планктона.

рыбы, небольшие весы, штангель-циркуль, препаровальные ножницы. скальпель и пинцет, блокноты или чековые книжки для сбора чешуи. Для хранения коллекций пользуются широкогорлыми стеклянными банками, металлическими шведскими банками или цинковыми ящиками с герметически завинчивающимися крышками.

Из прочего оборудования необходимы: склянки с корковыми пробками, емкостью в 150—200 мл, для сборов планктона, емкостью 250—500 мл, для сборов донной фауны, грунтов и ихтиофауны;не размокающая в воде пергаментная бумага для писания этикеток и завертывания сухих образцов грунта;40% формалин и 96°спирт для фиксирования биологических сборов и грунтов;не смываемая в воде тушь для писания этикеток;записные книжки и тетради в коленкоровом переплете для ведения дневников и журналов;часы и фотоаппарат.

3. Методы исследования. Простейший метод исследования озер—кратковременное их изучение при маршрутно-экспедиционных работах дает возможность получить представление о морфологии озерной котловины и основных особенностях водной массы озера. Обычно этот метод применяется при изучении какого-либо озерного района, когда необходима характеристика возможно большего числа озер, находящихся на его территории. Повторные исследования водоемов в характерные сезоны (весна, лето, осень, зима) или, как минимум—летом и зимою—дают представление об их режиме. При длительном базировании на берегу какого-либо озера возможна организация полустационарных наблюдений. Для изучения круглогодичных и многолетних циклов изменений режима озер устраиваются озерные станции и наблюдательные посты, проводящие исследования по особым программам и инструкциям.

4. Морфология и генезис озерной котловины тесным образом связаны с формированием и развитием рельефа озерного района. Поэтому морфологические исследования озер должны быть увязаны с общими геоморфологическими исследованиями данной территории.

Перед полевыми работами необходимо ознакомиться с картографическим материалом;особенно ценны гипсометрические карты района и крупномасштабные карты озер. Необходимо также использовать материалы аэрофотосъемки;анализ их может значительно облегчить и сократить полевые работы. Аэрофотоснимки дают общее представление об особенностях рельефа озерного бассейна, морфологии и строения берегов, характере озерной котловины и о морфологическом тине озер; по ним можно выяснить также распределение зарослей высшей водной флоры, степень заболоченности бассейна и др.

Все многообразие морфологических особенностей озер можно свести к трем основным типам: озера котловинные, плотинные и смешанного типа. Образование их может быть обусловлено самыми разнообразными процессами: ледниковая и послеледниковая эрозия и аккумуляция, резная эрозия и аккумуляция, тектонические движения, термокарст (в области вечной мерзлоты), карстовые процессы, морозное выветривание и другие формы денудации, деятельность ветра, вулканизм, обвалы и оползни, деятельность моря (в прибрежных районах), деятельность биосферы (органогенные котловины).

В строении озерного ложа различают склоны, имеющие тот или иной уклон и дно, более или менее ровное. Кроме того, выделяют прибрежную-, или литоральную зону (границей ее считают глубину, до которой доходят подводные заросли растений);переходную, или сублитораль, и глубинную—профундаль. В очень глубоких озерах (напр., Байкал) выделяют еще область больших глубин—абиссаль. В прибрежной зоне различают еще элитораль—участок дна, покрываемый водой только при высоком стоянии уровня воды в озере, и супралитораль—берег у уреза воды, омываемый прибоем.

В ранней стадии существования озера первоначальный рельеф его ложа является мало измененным. Затем котловина постепенно заполняется наносами, благодаря речным выносам и абразии берегов, и первоначальные черты рельефа постепенно сглаживаются. Продукты размывания берегов, отлагаясь на дне, образуют подводные террасы, а в предустьевых участках рек—дельты и бары. По мере дальнейшего заполнения котловины осадками, озеро мелеет и начинает зарастать по всей площади дна. Конечной стадией эволюции водоема, в условиях влажного климата, является превращение его в верховое болото, а в аридных странах—в солончак. Процесс заполнения озерной котловины вызывает изменения водного режима, физико-химических свойств водной массы озера и его биологии.

а) Топографические работы. При отсутствии карты достаточно крупного масштаба производится съемка озера тем или иным способом, в зависимости от поставленной задачи, начиная с простейшей буссольно-глазомерной и съемки засечками с разбитого на берегу базиса и кончая точными инструментальными съемками (см. т. I, гл . XV).

б) Промеры глубин производят либо со льда, либо с лодки. Первый способ является более точным, т. к. расстояние между промерными точками можно непосредственно измерить мерной лентой.

Промеры производят при штилевой погоде по заранее намеченным поперечным створам, закрепленным на берегу вехами и отмеченным на карте. Помимо полных профилей через все сечение озерного ложа, для большей детализации рельефа дна, производят также и полупрофили до заранее намеченной глубины. Конечная точка полупрофиля точно фиксируется. При производстве промеров с лодки положение промерных точек определяется, как указано в гл. X , §2;пеленгование с лодки производится при помощи буссоли Шмалькальдера, шлюпочного компаса с пеленгатором или промерного секстана. Угол между крайними из пеленгуемых точек должен находиться в пределах от 30 до 150°. Для производства пеленгования лодка ставится на якорь.

Расстояние между промерными точками измеряют гребками. Обычно измерение глубины производят через каждые 20—30 гребков, но при крутом падении дна они делаются чаще (через 5—10 гребков). Через каждые 150—200 гребков становятся на якорь и определяют положение промерной точки. Необходимо контролировать правильность движения лодки по створу. На время производства промеров устраивается временный водомерный пост, привязанный к реперу;последний должен быть, в свою очередь, по возможности привязан к системе опорных реперов данного района. Водомерный пост устраивают с целью выяснения, к какому горизонту воды относятся промеры.

По данным измерения глубин составляют батиметрическую карту озера, которая является основным документом для суждения о морфологии озерного ложа. По ней вычисляют главнейшие морфометрические величины (длина, ширина, площадь, объем, извилистость и развитие береговой линии и др.), являющиеся количественными показателями морфологических особенностей озера, и вычерчивают батографические и объемные кривые. Способы вычисления морфометрических величин можно найти в соответствующих руководствах (Верещагин, 1930;Муравейский,

в) Изучение морфологии и строения берегов. Методы морфологического, изучения берегов морей и озер описаны в гл. X . Мы описываем только те работы, которые производятся при комплексных лимнологических исследованиях.

Наблюдения ведутся путем обхода озера. Необходимо иметь карту крупного масштаба, буссоль Шмалькальдера, карманный нивелир или ватерпас и складную рейку, рулетку или мерную ленту, геологический молоток (для изучения выходов коренных пород), мешочки для образцов наносов и фотоаппарат.

При обходе производят визуальные наблюдения над рельефом и строением побережья, описание и зарисовки обнажений наносов и выходов коренных пород. В случае глубококотловинного залегания озера, дополнительно производят съемку озерной впадины с нивелировкой ее склонов, а также съемку в крупном масштабе отдельных характерных деталей береговой линии (дельтовых образований, участков, где происходит формирование новой береговой линии и др.).

Производят нивелировку террас и береговых валов, определяют их протяжение и высоту и протяжение береговых клифов и т. д. Отмечают признаки положительного или отрицательного движения береговой линии и следы ледниковой деятельности (см. гл. XII ). Фотографируют озеро и характерные участки его побережья. Схематически наносят на карту на всем протяжении береговой линии морфологические особенности и строение берегов.

При окончательной обработке результатов полевых наблюдений составляют геоморфологическую карту побережья. В целях установления связи рельефа берега и подводного рельефа (наличие подводной террасы у подножия берегового клифа, продолжение береговых каменных гряд под водой и т. п.), она совмещается с батиметрической картой озера. На карту наносят в общепринятых условных обозначениях озерные террасы, клифы, береговые валы, валунные нагромождения, оэы, озерные дюны, устья рек, сухие русла и лога, современные и древние дельты, болота и торфяники на берегах озера, солонцы, острова и каменные гряды и т. д.

5. Донные отложения . В формировании донных отложений озер участвуют материалы, приносимые с его бассейна водой и ветром, продукты размывания берегов, остатки животных и растений, населяющих водоем, химические осадки, выпадающие из раствора.

Первоначальный материал, отложившийся на дне озер, подвергается дальнейшей переработке под воздействием физико-химических и биохимических процессов. Илы многих пресных и соленых озер обладают тонкой слоистостью, в которой можно выделить чередующиеся «микрозоны», соответствующие летнему и зимнему периодам. Анализ «микрозон» дает ценный материал для геохронологических расчетов и выяснения условий, при которых протекал процесс седиментации в тот или иной период жизни озера, в частности климатических изменений. Некоторые донные отложения озер имеют хозяйственное значение—богатые органическим веществом илы, называемые сапропелями, и озерный мергель используются для удобрений, отложения диатомовых водорослей (диатомиты)—с промышленными целями;в соленых озерах содержатся значительные запасы солей и целебных грязей. Во многих озерах отлагаются железо-марганпевые руды, которые еще в недавнем прошлом использовались для выплавки металла.

Простейший метод изучения—визуальная оценка грунта, приносимого коническим лотом при промерных работах. В промерной книжке отмечают тип грунта, его цвет и наличие запаха (напр.: крупный песок, мелкий песок, серая глина, буро-зеленый ил, черный ил с запахом сероводорода и т. д.). В прибрежной части отмечают характер грунта, который не может быть захвачен лотом (галька, камень, крупный гравий и т. п.);так же отмечают все включения в грунте—грубые растительные остатки, раковины моллюсков и Др.;озерные руды, с указанием их типа (дробовидная, гороховидная, рудная корка и т. п.) и озерный мергель. В соленых озерах отмечают тип соли—пласт, новосадка, включения друз солей в илу.

На основании визуальных наблюдении, произведенных при промерных работах, составляют карту, на которой каждый тип грунта изображается отдельным обозначением. Для взятия проб грунта с поверхности отложения применяют драги и дночерпатели. Образец, взятый для производства механического и валового химического анализов, сушат на воздухе и заворачивают в пергаментную бумагу. В банки емкостью 300—500 мл берут пробу сырого грунта для структурно-морфологического и минералогического анализов, которая фиксируется спиртом (96°) или формалином (40%);целебную грязь берут в количестве 1 кг. Все пробы грунта снабжаются этикетками, на которых пишется название озера, дата и место взятия пробы, глубина станции, орудие, которым взят образец, и подпись лица, производившего сборы.

Для изучения микростратиграфии илов берут иловую колонку стратометром Перфильева. Прибор спускают в закрытом виде (собачка сцеплена с крючком), свободно травя трос. После того, как прибор дойдет до дна (что узнают по слабине троса), а верхний конец трубки закроется резиновой пробкой, поднимают прибор строго вертикально и под водой вставляют в нижний конец трубки пробку, плотно прилегающую к ее внутренним стенкам. Вынимают трубку из муфты стратометра и вставляют в него новую (необходимо иметь запас трубок). Затем деревянным поршнем проталкивают иловую колонку до верхнего конца трубки и пипеткой осторожно удаляют воду над илом. После этого верхнее отверстие трубки закрывают «вазелиновой пробкой»(4 части вазелина и 1 парафина). Вазелиновая смесь хранится в стратометрической трубке и выдавливается из нее поршнем в необходимом количестве. Вазелиновая пробка сверху закрывается небольшой корковой пробкой. В таком виде иловые колонки хранятся для дальнейшей обработки в лабораторных условиях. При перевозке следует предохранять их от замораживания. Лабораторная обработка заключается в приготовлении иловых срезов специальным прибором—пелотамом.

Для определения мощности донных отложений, запасов солей, диатомитов, сапропелей, а также для выяснения первоначального рельефа озерной котловины, производят бурение грунтов до подстилающей породы одним из буров, описанных выше, со льда, или с плота, по характерным сечениям.

6. Водный режим озера определяется количеством воды, принесенной с его бассейна, притоком грунтовых вод, осадками, выпавшими на поверхность озера, испарением с нее, поверхностным и подземным стоком.

Водный баланс—соотношение между количеством воды, поступающей в озеро и удаляемой из него, выражается формулой:

Q+q + x = Q’ + q’ + y±S*dh/dt. (1)

где Q —поверхностный приток; q —подземный приток; х —осадки, выпавшие на веркало. озера; Q ‘—поверхностный сток из озера; q ‘ —подземный сток; у —испарение с водной поверхности озера; S —площадь озера; dh/dt положительное или отрицательное при ращение уровня озера за данный период наблюдений.

Упрощенным способом определения водный баланс озер вычисляется по формуле Курти:

где все буквенные обозначения имеют то же значение, что и в формуле (1) и представлены так же, как и в последней, в метровом выражении.

Для вычислений водного баланса по формуле (2) необходимы данные по расходу воды из озера и ежедневные наблюдения над уровнем. Если озеро обладает не слишком пологими берегами, а амплитуда колебания уровня 8а период наблюдений не слишком велика, то величина площади озера может быть принята постоянной. Приток воды вычисляется для каждой пентады или декады, и на основании этих данных подсчитывается месячный приток.

Изучение водного баланса озера возможно только при длительном пребывании на берегу водоема, напр., в течение целого сезона, или при наличии постоянных наблюдательных постов и станций. Но изучение отдельных элементов водного баланса необходимо производить при всяком комплексном лимнологическом обследовании.

Читайте также:  Розовое озеро алтай бурсоль

Перед началом работ на карте (гипсометрической и достаточно крупного масштаба) очерчивают границы водосборной площади озера. Затем собирают сведения о характере рельефа водосбора, о породах, наносах и почвах, слагающих его площадь, об его облесенности, заболоченности, озерности и развитии гидрографической сети. На карту наносят все притоки озера и сухие русла, по которым стекают временные потоки, а также сток из него. Описывают характер и строение порога стока. Производят наблюдения над грунтовыми водами (исследуют уровни воды в колодцах по берегам озера, описывают выходы грунтовых вод и т. п.).

На лиманах производят наблюдения над фильтрацией воды через пересыпи, отделяющие их от моря (см. Дзенс-Литовский, 1935). На притоках, впадающих в озеро, и на стоке из него производятся замеры расходов воды (см. гл. VI ). Гидрометрические створы на притоках должны быть разбиты возможно ближе к их устьям, но вне сферы влияния подпора и нагонов воды из озера;последнее надо принимать во внимание и при разбивке створа на стоке из озера. Замеры расходов воды на главных притоках и стоке производят не реже одного раза в декаду, а на остальных притоках—в характерные моменты. Одновременно с определением расхода измеряют температуру воды притока, величину рН и берут пробу воды для химического анализа.

Наблюдения над испарением и осадками производит только при стационарных исследованиях.

Во время экспедиционных работ ограничиваются производством наблюдений над температурой воздуха, направлением и скоростью ветра и влажностью над водной поверхностью озера. Чтобы полученные данные были сравнимы с наблюдениями Гидрометслужбы, необходимо придерживаться стандартов, принятых в «Наставлении гидрометеорологическим станциям и постам», вып. Температуру воздуха и влажность определяют психрометром Ас смана, скорость ветра—анемометром Фусса, а направление его—по вымпелу и компасу (см. гл. XXIV ).

Рис. 16. Параллелограмм для вычисления скорости течения на глубине

7. Уровень воды в озерах испытывает сезонные колебания. По мимо годовых циклов изменения уровня, наблюдаются и многолет ние колебания, связанные с изменениями климатических условий. Круглогодичные наблюдения над уровнем ведутся на водомерных постах и озерных станциях.

Во время экспедиционных работ собирают опросные сведения о времени максимального и минимального стояния воды в озере, о многолетних изменениях уровня, а в карстовых районах—о случаях катастрофического понижения его. По берегам озера изучают следы максимальных (современных) уровней (полосы сухих стеблей тростника и других растений и т. п.) и производят их нивелировку.

Помимо периодических колебаний уровня, вызванных изменениями объема водной массы имеют место и спорадические изменения, обусловленные сгонно-нагонными явлениями, и сейши—колебания с коротким периодом;чтобы установить амплитуду этих колебаний (а для сейш также и период), нужно производить на временном водомерном посту учащенные наблюдения.

8. Динамические явления. Течения. Постоянные течения наблюдаются только в некоторых крупных озерах, в озерах полупроточных, в предустьевых участках крупных притоков и у истока. Под влиянием ветров в озерах могут возникать довольно сильные временные течения, особенно в узких проливах, между остро вами и т. п.

Для производства наблюдений над течениями применяют поплавки Митчеля. К дужке верхнего сосуда прикрепляют тонкий манильский или сезалевый шнур, размеченный на метры. Став на якорь, спускают поплавок с кормы судна и свободно травят шнур;отмечают время, когда первая марка проходит за борт. Через 5—10 мин;шнур выбирают втугую и записывают число стравленных метров. Направление движения поплавка определяют по компасу. Регулируя длину троса, соединяющего верхний и нижний сосуды, определяют течения на разных глубинах. Скорость и направление нижнего течения могут быть определены графически или вычислены по формуле. Первый способ основан на построении параллелограмма (рис. 16):

АВ—направление и скорость поверхностного течения, АС—скорость и направление системы сосудов (поверхностный и глубинный).

АД—искомая скорость и направление глубинного течения.

а—угол между направлением поверхностного течения и наблюденным направлением системы поплавков.

В—угол между наблюденным направлением движения системы поплавков и течением на глубине.

По второму способу скорость и направление глубинного течения вычисляется по формулам:

х = ( а 2 + 46 2 + 4«6 • cos а) 1/2 ( 1 )

sin р = a/x sin а, (2)

где а —скорость поверхностного течения, b —скорость системы сосудов; x —искомая скорость течения на глубине. Углы а и b имеют то же значение, что и при графическом способе вычисления течения.

На больших озерах, в условиях штилевой погоды, наличие течений иногда можно обнаружить по дрейфу судов. Для измерения течений со скоростью, превышающей 0,30 м/сек., пользуются вертушкой Экмана-Мерца.

Волнения. Характер волнения и высота волны зависят от скорости и длительности действия ветра, длины разгона и глубины. Наблюдения производятся как в прибрежной зоне, так и в открытой части озера;определяю, основные элементы волны—высоту, период и скорость. Для наблюдений в прибрежной зоне применяют волномерные вехи, размеченные на дециметры н устанавливаемые на дне на растяжках, на глубине не менее 5 м. или на меньшей—в мелководных озерах;в открытой части озера применяется веха Фруда (см. Наставления гидрометеорологическим станциям и постам, вып. 7). Определение силы волнения может производиться по 9-бальной шкале (см. т. I , стр. 344—347). В экспедиционных условиях могут быть выполнены простейшие наблюдения для определения периода волны;отмечают время прохождения 21 гребня через буек или шест, поставленные на глубине. Полученный отсчет делится на 20, что дает средний период волны. Таких серий определений производят не менее трех. При производстве наблюдений отмечают скорость и направление ветра (см. гл. XXIV и т. I , стр. 344—347).

9. Ледяной и снежный покров озер . Многолетние наблюдения над ледяным и снежным покровом озер производятся сетью постов и озерных станций. В экспедиционных условиях ведутся наблюдения над характером ледостава и вскрытия. В случаях образования донного льда производят точные измерения температуры воды, отмечают характер грунта на данном участке, глубину, на которой образуется донный лед, измеряют температуру воздуха, направление и скорость ветра, указывают состояние водной поверхности. Зимой производят описание ледяного покрова и характерных ледовых образований (торосы, наледи, трещины в ледяном покрове, полыньи и т. д.) и их картирование (см. гл. III , §4).

Измерения толщины снежного и ледяного покрова можно производить в лунках, пробитых при производстве зимних гидрологических серий и разрезов (см. §10) или при производстве ледомерно-снегомерных съемок, равномерно покрывая всю поверхность озера сеткой промерных точек. Измерение толщины льда производят ледомерной рейкой, подводя выступающую часть ее под нижнюю поверхность льда. Отдельно отмечают толщину водного и снежного льда и снежного покрова, а также высоту -стояния воды в лунке (считая от нижней поверхности льда). Изучают и описывают структуру льда по вырубленным монолитам;отмечают степень прозрачности, структуру, наличие полостей и включений;очень важно обращать внимание на количество включений пузырьков газа около нижней поверхности водного льда, что служит косвенным показателем интенсивности биохимических процессов нахдне озер, при которых обильно выделяются газы.

10. Физические и химические свойства водной массы. По своему термическому режиму большинство озер Союза относится к умеренному типу, для которого характерны четыре фазы годового цикла: зимний период обратной стратификации—температура воды увеличивается от поверхности ко дну;период весенней циркуляции—температура выравнивается во всей толще воды;период летней стратификации—температуры уменьшаются от поверхности ко дну;период осенней циркуляции—вторичное выравнивание температуры в водной массе озера.

Летом на некоторой глубине наблюдается слой температурного скачка—более резкое падение температуры, чем в выше и нижележащих слоях, где она уменьшается постепенно. Глубина его может варьировать от места к месту;иногда на одной вертикали наблюдается несколько скачков. Летом во многих мелких озерах и некоторых крупных, вследствие ветрового перемешивания, термическая стратификация отсутствует. В придонном слое некоторых озер иногда наблюдается резко выраженная микростратификация температуры. В условиях полного штиля и интенсивной инсоляции временная микростратификация может появиться и в поверхностном слое. К концу зимы имеет место нагрев воды через лед. Грунты озер летом нагреваются за счет воды, а зимой отдают свое тепло воде. Особенностью термического режима соленых озер являются низкие температуры воды зимою, которые тем ниже, чем выше минерализация воды (—12°и ниже). При наличии тонкого слоя пресной воды на поверхности некоторые соленые озера могут нагреваться иногда даже зимою. Илы соленых озер летом также значительно нагреваются.

В периоды летней и зимней температурной стратификации наблюдается и химическая стратификация. Активная реакция воды смещается ко дну в кислую сторону, содержание растворенного кислорода уменьшается, вплоть до полного исчезновения (в озерах с высокой биологической продукцией и в сильно гумифицированных, с торфянистым дном), а количество свободной углекислоты возрастает. Содержание многих анионов и катионов также увеличивается ко дну.

По степени минерализации озера разделяются на пресные и соленые (минерализация свыше 1 гр/л);последние по своему химизму делятся на хлоридные, сульфатные и карбонатные, а по происхождению—на континентальные и морские.

11. Гидрологические серии, разрезы, гидросъемка и суточные станции. Изучение физических и химических свойств водной массы озера обычно производится одновременно. Наблюдения над верти кальным распределением температуры воды можно производить само стоятельно, спуская термометры, вставленные в опрокидывающиеся рамы. При производстве отдельной гидрологической серии измеряют температуру и берут пробы воды на разных глубинах от поверхности до дна;можно ограничиваться и одной серией, взятой в открытой части озера. При сильной расчлененности озера берут дополнительные серии в отдельных плесах и крупных заливах. Для гидрологических разрезов берут ряд гидрологических серий в точках, расположенных по линии, пересекающей озеро по характерному сечению от берега до берега. Для гидрологической съемки выпол няют ряд гидрологических разрезов, охватывающих отдельные участки озера;разрезы не должны отделяться значительными промежутками времени. Гидрологические серии и разрезы производят при открытой воде с судна, а зимою со льда, пользуясь гидро логическим возком или палаткой. Для производства гидрологиче ской серии, судно ставят на якорь и определяют положение точки (см. §4). Измерения температуры и взятие пробы воды делают по следовательно от поверхности (0,5 м) до дна.

Батометр в заряженном виде спускают на нужную глубину и выдерживают 6—10 мин. для того, чтобы термометры приобрели температуру окружающей воды. По истечении этого времени по тросу спускают посыльный груз для замыкания прибора, которое узнается по рывку троса. Батометр поднимают на поверхность и сразу же производят отсчет температуры по глубоководному термометру с точностью до 0,01°и по дополнительному;—до 0,5°. На носик сливного крана батометра надевают резиновую трубку и открывают клапан для впуска воздуха.

Берут пробы воды для определения кислорода (в склянку с притертой пробкой), для определения активной реакции воды (в пробирку) и для определения свободной углекислоты (в 100 мл кол бочку с притертой пробкой). Остатки воды выливают в склянку с резиновой пробкой для дальнейшего химического анализа. Бато метр закрепляют и спускают на следующую глубинную точку. В это время в лодке производят: а) фиксирование кислорода, прибавляя в склянку 1 мл MnCl , и 1 мл раствора NaOH и KJ , б) определение активной реакции воды по шкале рН и свободной углекислоты титрованием щелочью. Дальнейшие химические анализы и опре деление плотности рапы соленых озер ареометром Боме производят на берегу полевыми методами (см.: Краткое руководство по хими ческому анализу воды в экспедиционных условиях, 1946;Руко водство по химическому анализу вод суши, 1941 и Верещагин, 1933). На полный химический анализ берут не менее 2 литров воды в пресных озерах и не менее 800—1 000 мл—в соленых.

В том же пункте, где берут гидрологическую серию, производят и измерения цвета и прозрачности воды. Диск Секки опускают на размеченном лине в воду с теневого борта судна до полного исчезновения. Записывают глубину исчезновения диска с точно стью до 0,1 м. Поднимают диск на глубину, равную половине проз врачности, и сравнивают окраску воды с цветной шкалой, записы вая номер эталона шкалы, соответствующего цвету воды, в полевую книжку.

При производстве гидрологической серии отмечают температуру воздуха, измеренную пращем или психрометром Ассмана, направление и скорость ветра, облачность и состояние водной поверхности (волнение), время начала и конца работ (см. гл. XXIV и т. I . стр. 344—347). Температуру поверхностного слоя воды измеряют родниковым термометром, вывешиваемым за борт с теневой стороны.

Выбор глубин и числа точек на вертикали зависит от глубины водоема и от степени термической стратификации. В озерах с глубиною менее 10 м, при отсутствии заметной стратификации, можно ограничиться тремя измерениями—на поверхности, у дна и на глубине, равной половине глубины озера в этой точке. В случае резко выраженной стратификации измерения температуры производят через каждый метр. В более глубоких озерах можно измерять температуру на глубинах: 0, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 150, 200 м и т. д. В слое температурного скачка производят дополнительные измерения через 1 м. Пробы воды на химический анализ в небольших озерах берут не менее, чем в трех точках: на поверхности, у дна и на глубине, равной половине глубины станции. В более глубоких водоемах надо брать пробы в поверхностном слое, в 0,5 метрах от дна, в слое температурного скачка и, в зависимости от глубины водоема, 2—3 промежуточных—в слое ‘выше температурного скачка и ниже его.

Для изучения микростратификации температуры придонного слоя воды удобны простые инерционные термометры, а для химической микростратификации—псевдобатометр Верещагина. Измерения температуры и пробы воды берут через каждые 10—15 см в слое воды в 1—2 м, считая от поверхности дна.

Температуру озерных грунтов измеряют также инерционным термометром, а при наличии жидких илов—глубоководными термометрами (спуская их на раме в иловую толщу).

Суточные станции. Температура воды, величина активной реакции, количество кислорода и свободной углекислоты меняются в течение суток. Чтобы выяснить эти изменения и установить глубину их проникновения в водную толщу, на заранее выбранном пункте, отмеченным буйком, через каждые 2 или 4 часа в течение суток берут гидрологические серии. Измеряют температуру воды, величину активной реакции и свободной уклекислоты, фиксируют пробы для определения растворенного кислорода. Яри взятии каждой серии измеряют температуру воздуха, направление и скорость ветра, освещенность и состояние водной поверхности.

К концу зимы следует производить круглосуточные наблюдения для изучения суточного хода температуры под льдом.

Обработка данных гидрологических серий и разрезов. В полевые определения температуры по глубоководному термометру вводят поправки;производят лабораторные химические анализы взятых проб воды.

На основании полученных цифр строят графики вертикального распределения отдельных факторов (температуры, кислорода и т. д.) для каждой серии (рис. 17) и для каждого разреза;на профилях разрезов распределение каждого фактора изображают в виде изолиний (рис. 18).

Рис. 17, График вертикального распределения температуры и гидрохимических факторов.

Рис. 18. График распределения температуры по гидрологиче скому профилю.

Большой интерес представляет вычисление теплозапаса озера и годового и зимнего теплоприхода.

Они могут быть вычислены по следующим формулам:

Теплозапас: Q м. кал/см 2 =Н ср. Т ср.

Годовой теплоприход А м. кап/см 2 =Нср. (Тср.макс._Тср мин.).

Зимний теплоприход В м. кал/см 2 =Нср. (Тер. з.макс._Тср.мин.) 7

где: Нср,—средняя глубина озера в сантиметрах, полученная путем деления объема на его площадь;Тер.—средняя температура вертикальной серии, взятой в точке наибольшей глубины озера; Тср.макс. и Тср.мин. —средняя максимальная и минимальная температура воды в той же точке;Тер. з.макс.—средняя максимальная зимняя температура там же.

Средняя температура вычисляется по формуле:

Т ср .=(T 0 +T 1 )p 1 /2+(T 1 +T2)p 2 /2+. (T n-1 +T n )p n /2

где T 0 ,^T V T 2t . T n _ v ^„температуры, измеренные на вертикальной серии последовательно от поверхности до дна, и р г , р 2 , Рп— объемы воды, ограниченные горизонтами, на которых производилось измерение температур, выраженные в долях объема всего озера с точностью до одной сотой.

12. Изучение водной растительности. При лимнологических работах отмечают распределение зарослей макрофитов, описывают сплавины. Составляют карту водной растительности (с использованием данных аэрофотосъемки, см. § 4), на которую наносят площади, занятые отдельными видами растений (осока, камыш, тростник и т. д.);каждый вид обозначается принятым условным значком (см. Лепилова, 1934). Количественный учет водной флоры производят либо методом вырезания площадок, либо при помощи особых дночерпателей (для подводных зарослей), например, зарослечерпателем Липина. Определяют сырой вес растений, собранных указанными методами (подробнее см, гл. XXV , §19).

Читайте также:  Какая рыба водится в чистом озере

13. Сбор планктона . Сетяные сборы. Качественный сбор планктона производят либо методом горизонтального лова планктонными сетками, забрасываемыми с лодки или с берега в открытой и прибрежной частях озера, либо вертикальным ловом, в столбе воды от дна до поверхности. Вытащив сеть, дают отфильтроваться излишку воды, и остаток ее с организмами, скопившимися в планктонном стаканчике, выливают в материальную банку и фиксируют 40% формалином до создания 4% концентрации его в пробе.

Количественный сбор производят сплошным вертикальным ловом количественными сетями или вертикальным фракционированным ловом. Для этого спускают в воду захлопывающуюся сеть на планктонном замыкателе и производят послойно последовательные вертикальные обловы, напр. от 0 до 2 м;от 2 до 4; от 4 до 6;от 6 до 8;от 8 до дна. После облова каждого слоя сеть замыкают посыльным грузом, спускаемым по тросу, и вытаскивают на поверхность. Пробу сливают в материальную банку, а затем сеть в заряженном виде снова спускают для облова следующего слоя (немного отступя от точки предыдущего спуска) и т. д., пока не будет обловлен весь столб воды от поверхности до дна. Для выяснения связи вертикального распределения планктонных организмов с физико-химическими условиями водной среды, одновременно берут гидрологические серии. Обычно на каждой станции производят фракционированные ловы и сплошной вертикальный. Для изучения суточных миграций планктона производят фракционированные ловы во время суточной станции.

Осадочным методом могут производиться при отсутствии планктонных сетей как качественные, так и количественные сборы. Широкогорлой литровой банкой или литровой кружкой зачерпывают с поверхности 1-—3 л воды, в зависимости от обилия планктона;и наливают ее в другую банку, где пробу фиксируют формалином, банку закрывают пробкой и оставляют на 3—6 дней, для того чтобы дать осесть планктонным организмам на дно. После этого отфильтровывают излишек воды (см. §2), а остаток ее вместе с организмами сливают в обычную материальную склянку. Для изучения вертикального распределения планктона можно брать пробы воды батометром Кнудсена с разных глубин, обрабатывая их описанным способом.

Этикетирование и дальнейшая обработка проб. В каждую пробу вкладывается этикетка, написанная несмываемой тушью на пергаментной бумаге, а при спиртовом фиксировании—простым карандашом. На этикетке пишут номер пробы по журналу сборов, название озера, дату, место взятия пробы, орудие лова и способ, а при вертикальных ловах—толщу облавливаемого слоя. Эти же данные записывают в специальный журнал сборов. Перед отправкой пробки банок заливают парафином. Дальнейшая обработка заключается в систематическом определении планктонных организмов и их подсчете в количественных пробах (см. Инструкцию по биологическим исследованиям вод, 1931). Валовая продукция планктона определяется методом сырых объемов, для чего количественную пробу переливают в специальную бюретку, разделенную на кубические сантиметры. Дают осесть планктонным организмам и затем определяют объем осадка в см 8 . Полученные величины пересчитывают на м 8 воды. При определении осадочного планктона некоторые организмы (напр., сине-зеленые водоросли) всплывают. В таком случае объем их отсчитывают дополнительно по верхним делениям бюретки.

14. Сбор бентоса. Качественные сборы бентоса производят опи санными в §2 приборами (иногда при помощи руки и пинцета—напр., под камнями), с разнообразных участков дна, отличающихся составом субстрата и другими условиями (напр., зона зарослей, глубинная зона, зона прибоя, песчаные, каменистые, илистые участки дна и т. д.). Собирают также обрастания с камней и искусственных сооружений (перифитон). При взятии проб драгами, последние протягивают за лодкой на протяжении 40—50 м. После отмывки принесенного грунта в мешке или ситах остаток от промывки по мещают в стеклянные банки и фиксируют формалином или спиртом и в таком виде хранят для дальнейшей обработки.

При выборе точек для количественных сборов дночерпателями руководствуются картой грунтов или визуальными наблюдениями над грунтами при промерах и батометрической картой.

Число дночерпательных проб зависит от величины водоема и разнообразия грунтов. Количественные сборы должны выяснить продукцию донного населения каждого типа донных отложений и отдельных участков дна. В каждой точке берут 2—3 дночерпа-тельные пробы. Промывка грунта производится так же, как и при драгировании.

Эмакетирование и дальнейшая обработка проб. Качественные и количественные пробы бентоса снабжают этикетками, на которых пишут: номер пробы по журналу сборов, дату, название озера, место взятия пробы, глубину, характер грунта, орудие лова. При наличии в составе экспедиции гидробиолога, может быть произведена разборка бентоса по группам. Каждую группу кладут в отдельную пробирку с этикеткой внутри;пробирки ватыкают ватой и помещают в банку, которую заливают спиртом или 4% формалином. В таком виде сборы отправляют для дальнейшей систематической обработки. Обработка количественных проб заключается в обсушивании организмов на фильтровальной бумаге и взвешивании их с точностью до 1 мг. По этим данным определяется биомасса каждой пробы, а по ним биомасса для того или иного типа грунта (при наличии карты грунтов) и средняя биомасса для озера в целом.

15. Изучение ихтиофауны заключается в определении видового состава рыб данного озера,сборе сведений о их биологии—о времени нереста, местах нереста и нагула, описании нерестилищ, изучении заморов рыб и т. д. Если это необходимо, собирают коллекцию рыб систематического характера и материал для изучения темпа роста и возраста питания и плодовитости. Для получения материа лов по возрасту и темпу роста производят массовые промеры рыб одного вида. Попутно с изучением ихтиофауны производятся сборы паразитов рыб. О консервировании рыб—см. гл. XXVI , §28.

16. Хозяйственное использование озера . Необходимые данные собирают путем опроса местного населения, изучения материалов в местных организациях, а также на основании личных наблюдений. Следует обратить внимание на следующие вопросы:

а) рыболовство: характер рыбного промысла (государственный лов, рыбацкие колхозы, лов частными лицами), основные породы промысловых рыб и размеры их добычи, орудия и способы лова, акклиматизация новых пород рыб и рыбоводно-мелиоративные мероприятия;пункты переработки рыбы на берегу озера;б) рачий промысел и добыча промысловых моллюсков; звериный и птичий промыслы;разведение ондатры;в) использование зарослей высшей водной растительности для хозяйственных нужд (изготовление камышита и др.);г) соледобыча: запасы солей, их состав, время садки, характер, размеры и способы добычи;д) использование целебной грязи с лечебными целями;запасы грязи;е) использование озера для бытового и промышленного водоснабжения и для ирригации;ж) использование донных отложений озер для удобрения и для промышленных целей и их запасы;з) перспективы возможного использования озера с гидроэнергетическими целями;существующие на истоке из озера н его притоках гидроэнергетические установки и их характер;и) лесосплав и его характер (кошелевый, плотами и т. п.); запани и затоны у берегов озера;к) судоходство на озере и его характер;л) зимние дороги через озеро. Одновременно собирают сведения о санитарном состоянии водоема: а) наличие личинок малярийного комара;б) загрязнение озера: скотом, бытовыми и промышленными стоками и лесосплавом.

ЛИТЕРАТУРА

Б л и а н я к Б. В. Производство исследований рек, озер и водоразделов, 1936. Васильев В. Н. Опыт применения стратометра системы Б. В. Перфильева по исследованию илов Штеровских прудов. Мат. по гидрологии, гидрографии и водным силам СССР, вып. 16, сер. 3. Специальные вопросы исследований. Сб. № 1 по вопросам прудового хозяйства электростанций, 1933. Верещагин Г. Ю. Методы морфометрической характеристики озер. География. Тр. Олонецкой научной экспедиции, часть 2, вып. 1,1930. Верещагин Г. Ю. Методы полевого гидрохимического анализа в их применении к гидрологической практике, 1933. Верещагин Г.Ю.(ред.) Озеро Байкал, 1947 и 1949. Д з е н с-Л итовский Л. И. и В а л я ш к о М.Г. Методы комплексного изучения минеральных озер, 1935. Жизнь пресных вод СССР под ред. В. И. Ж а д и н а, т. I , 1940, т. II , 1949. Зернов С. А. Общая гидробиология, 1949. Ильинский Н. В. Методика краеведческих исследований—Комельское озеро и его район, ч. I , 1927. Инструкция Для наблюдателя озерной станции основной гидрологической сети, 1936. Инструкция по биологическим исследованиям вод, ч. 1. Биология морей. Раздел А. вып. 1—2. Исследования бентоса, 1931. То же, раздел Б. Исследования планктона, 1934. Комаровский А. Н. Структура и физические свойства ледяного покрова пресных вод, 1932. Краткое руководство по химическому анализу воды в экспедиционных условиях, 1946. Ласточкин Д. А. Стоячие водоемы (озера и пруды), 1925. Л е п и-л о в а Г. К. Инструкция для полевого исследования высшей водной растительности, 1934. Л и п и н А. Н. Пресные воды и их жизнь, 1941. Молчанов И. В. О строении и структуре озерного льда в связи с метеорологическими условиями. Изв. Российского Гидрологического Ии-та, ЛЧв 14, 1925. Муравейский С. Д. Морфометрия Глубокого Озера. Тр. Лимнологической станции в Косине, вып. 13—14, 1931. Наставление гидро метеорологическим станциям и постам, вып. 7. Гидрологические наблюдения на озерных станциях, 1948. Наставление по гидрографическим исследованиям рек, озер и болот, ч. I и II , 1944. Перфильев Б. В. К методике изучения иловых отложений Тр. Бородинской биологической станции, т. 5, 1927.

Пирожников П. Л. Исследование и использование водоемов Сибири, 1932. Применение аэрофотосъемки для гидрологических исследований. Сб. под ред. А. П. Ющенко, 1936. Россолимо А. И. Основы гидрологии, 1935. Руководство по химическому анализу вод суши, 1941. Сагайдачный Ф. А. Введение в изучение иловых отложении соляных водоемов, 1933. Советов С. А. Общая гидрология,

Источник

Основные направления в изучении озер

Экологический Центр Экосистема на Facebook Экологический Центр Экосистема ВКонтакте

Ютуб канал Экосистема YouTube EcosystemaRu

Бесплатные экскурсии в музей Пиявки!
Международный Центр Медицинской Пиявки приглашает посетить музей и узнать о пользе и вреде пиявок, их выращивании, гирудотерапии, лечебной косметике и многом другом. Подробнее >>>

АгроБиоФерма «Велегож» в Подмосковье приглашает!
Принимаются организованные группы школьников и родители с детьми (от 12 до 24 чел.) по учебно-познавательной программе «Введение в природопользование» Подробнее >>>

Зимние учеты птиц России!
Приглашаем биологические кружки, профессиональных орнитологов и просто любителей птиц принять участие в программах зимних учетов птиц «Parus» и «Евроазиатские Рождественские учеты» в зимний сезон 2020-2021 годов. Подробнее >>>

Биологический кружок ВООП приглашает!
Биологический кружок при Государственном Дарвиновском музее г.Москвы (м.Академическая) приглашает школьников 5-10 классов на занятия в музее, экскурсии по вечерам, учебные выезды в природу по выходным и дальние полевые экспедиции в каникулы! Подробнее >>>

Соревнования по полевой ботанике «ВЕСЕННЯЯ ФЛОРА» пройдут в мае-июне 2020 года в онлайн-формате (определение растений по фотографиям). К участию в соревновании приглашаются школьники и взрослые любители природы, проживающие в средней полосе Европейской части России. Подробнее >>>

Здесь может быть бесплатно размещено Ваше объявление о проводимом Всероссийском конкурсе, Слёте, Олимпиаде, любом другом важном мероприятии, связанном с экологическим образованием детей или охраной и изучением природы. Подробнее >>>

Мы публикуем на нашем сайте авторские образовательные программы, статьи по экологическому образованию детей в природе, детские исследовательские работы (проекты), основанные на полевом изучении природы. Подробнее >>>

Методы гидрологических исследований: проведение измерений и описание озер

© Составитель А.С. Боголюбов
© Экосистема, 1996

Методы гидрологических исследований: проведение измерений и описание озер

Аннотация. Данное пособие включает в себя описание методических приемов по сбору морфометрических и морфологических данных об озерах, данных об их уровенном, термиче-ском и ледовом режимах, которые могут быть использованы в качестве основы при составлении комплексной экологической характеристики и паспорта водоема. Основной акцент сделан на использование «географического подхода» в описании водоема.

Комплексный подход к экологическим исследованиям предполагает изучение и описание таких основных абиотических составляющих экосистем, как климат, почвы, подстилающие породы, рельеф, поверхностные воды. Все эти параметры являются в равной степени важными факторами, определяющими как внешний облик той или иной экосистемы, так и внутренние, глубинные закономерности ее функционирования.

Именно поэтому только тщательное изучение всех этих параметров соответствует требованиям комплексного экологического исследования.

Водные объекты, как реки, так и озера, являются одной из важнейших экологически значимых составных частей экосистем и изучаются как при проведении комплексных экологических исследований, так и в качестве самостоятельного объекта при природоохранных исследованиях.

Главную роль в изучении закономерностей функционирования водных объектов играют гидрологические исследования.

Методические приемы гидрологии и гидрографии позволяют стандартизировать процесс описания, измерения и составления физико-географической характеристики водоема. Это, в свою очередь, позволяет составить паспорт водоема и на его основании правильно оценивать роль водоема в той или иной экосистеме, допустимый уровень антропогенной нагрузки на водоем, вырабатывать рекомендации по его охране и рациональному хозяйственному использованию.

В данном пособии приводятся основные методические приемы гидрологического обследования озера, которое может служить основой для составления паспорта озера.

При этом, основной акцент сделан на использование «географического подхода» в описании водоема, как основы (базиса) для проведения более специальных гидробиологических исследований. Проведению гидробиологических исследований и методам экологиче-ского мониторинга посвящены другие методические пособия данной серии.

Полученные в результате использования описанных ниже методических подходов морфометрические и морфологические данные об озерах, данные об уровенном, термическом и ледовом режимах, могут быть использованы в качестве основы при составлении комплексной экологической характеристики местности (района) и водоема, а также при разработке мероприятий по их рациональному использованию и охране.

Оборудование и программа изучения озера

Оборудование для измерительных работ

Для проведения измерительных работ на озере необходимо следующее оборудование:

  • 1. Мензула или буссоль.
  • 2. Лодка резиновая.
  • 3. Рулетка.
  • 4. Компас.
  • 5. Секундомер.
  • 6. Лотлинь или наметка с делениями на метры и дециметры.
  • 7. Водомерная переносная рейка.
  • 8. Вешки.
  • 9. Нивелир, нивелировочная рейка.
  • 10. Термометр водный.
  • 11. Термометр глубоководный.
  • 12. Белый диск.
  • 13. Шкала цветности.
  • 14. Палетка или планиметр.
  • 15. Лупа.
  • 16. Фотоаппарат.
  • 17. Карта исследуемого района.
  • 18. Журналы наблюдений, чертежные принадлежности.

Общая программа изучения озера

До начала исследования озера намечается программа подготовительных, полевых и камеральных работ, обдумываются организация и способы их проведения. В состав предварительных работ входит и систематизация картографических, справочных и литературных материалов, которые могут быть использованы при составлении характеристики озера и его режима. Из крупномасштабной карты делается выкопировка озера и его водосбора. Затем с.

Приведенный выше фрагмент (первая страница), входит в состав пособия, полную версию которого можно приобрести всего за 3 (три) рубля ! (это не шутка) в нашем некоммерческом Интернет-магазине в составе одного из двух дисков:

Методические пособия и учебные фильмы по исследовательской работе школьников выпущены также в виде приложения «Методики изучения природы» для смартфонов и планшетов iPhone и iPad от Apple

К категории методических пособий можно также отнести книги, написанные и изданные нашими друзьями и коллегами, и продающиеся в нашем некоммерческом Интернет-магазине:

Источник



Почему именно в Восточной Сибири создан научный центр, изучающий озёра Земли? Выясните основные направления в изучении

Илья Горелов

Сегодня я предлагаю вам отправиться со мной на озеро Байкал, в гости к учёным лимнологического института Сибирского отделения Российской академии наук, и пусть вас не смущает отдалённость данного региона: институт проводит ежегодные студенческие веб-экспедиции Class@Baikal. Кстати, в 2018 г. это уникальное учреждение отмечает своё 90-летие.

Почему лимнологический центр создан именно в Восточной Сибири

Причину столь необычного расположения известного по всей стране научного центра изучения озёр, пресных водоёмов и водохранилищ я уже отчасти озвучил во вступлении. Байкал. Именно он является «зеркалом», отражающим типичные и характерные процессы российских и мировых пресноводных водоёмов.

Правда, за последнее время не без помощи «человека разумного» это зеркало сильно помутнело, но, несмотря на это, учёными института за весь период его существования было сделано великое множество открытий:

  • выявлены странные кольцевые структуры, появляющиеся на поверхности байкальского льда непосредственно перед его разрушением;
  • изучены особенности строения водорослей-диатомей, составляющих четверть (!) органического вещества Земли, а также открыты несколько новых их видов;
  • найден фермент, ответственный за образование хитина;
  • реконструировано строение вымерших пород рыб (байкальский сиг);
  • опубликован атлас вертикальных течений байкальских вод;
  • в результате 13-летних исследований прибрежных зон Байкала выявлены механизмы его деградации и множество-множество других.

Основные направления ЛИН СО РАН

Несмотря на столь впечатляющее разнообразие различных работ, основных научных направлений у института всего три:

  • установление причины вымирания байкальского тюленя и поиск доказательств возможности заражения плотоядной (собачьей) чумой;
  • изучение истории Байкала и составление летописи его климата на протяжении последних восьми-девяти миллионов лет;
  • разработка методики добычи газа из приповерхностных скоплений гидрата метана.

Напоследок для самостоятельно изучения рекомендую посетить сайт института.

Источник

Adblock
detector