Користувач:Вальдимар/Озера

Основні статті

• Озеро
• Улоговина озера
• Шаблон:Картка:Озера
• Евтрофікація

ОСНОВНИЙ ТЕКСТ

О́зеро — природна водойма повільного водообміну, розташована в улоговинах суходолу різного походження і займають особливе місце серед поверхневих вод.

Озера відрізняються повільним водообміном, своєрідним термічним режимом, хімічним складом та значними змінами (коливаннями) рівня води. Якщо в річках зміна води в середньому проходить за 15-25 діб, то у великих озерах, наприклад, на це потрібно роки, десятиліття й навіть сотні років. Сповільнений водообмін в озерах призводить до термічної стратифікації — розшаруванню озерних вод на шари з різною температурою. В одних озерах температура змінюється в залежності від пори року, в інших залишається постійною протягом всього року.

Від морських, річкових, болотних та льодовикових вод озера відрізняються складним хімічним складом своєї води. Причому вона відрізняється не лише за ступенем мінералізації, але й за різноманіттям хімічного складу. Рівень та об'єм водних мас озера залежить від значних сезонних та багаторічних коливань. Тому площа деяких озер за відносно короткий час може збільшуватись або зменшуватись в декілька разів. Іноді деякі озера тимчасово зовсім висихають.

Озера — це своєрідні водні природні комплекси, але різко відрізняються від навколишніх природних комплексів суходолу. Їхній органічний світ тісно пов'язаний з водою. Тут можна зустріти також тварин, які мешкали на Землі багато мільйонів років тому й дожили до наших днів. Для озер характерний свій мікроклімат, який помітно впливає на приозерні ландшафти. Озера представляють собою зону акумуляції мінеральної та органічної речовини, де утворюються типово озерні корисні копалини. Будучи складовою частиною природних ландшафтів Землі, озера помітно впливають на її географічну оболонку. Вони є накопичувачем атмосферної вологи, регулюють водний режим річки, поповнюють запаси підземних вод, створюють озерний тип клімату. Озера є середовищем проживання багатьох видів рослин та тварин.

Озера бувають найрізноманітнішими. За розмірами, наприклад, є озера-моря та озера-калюжі. Глибина озер коливається буквально від 10-20 см до 1,5 км і більше. В одних озерах вода за вмістом мінеральних речовин майже наближується до дистильованої, в інших — настільки насичена солями, що вони випадають на дно у вигляді осаду. Зустрічаються навіть справжні кислотні озера. Є озера, вкриті льодом протягом сотень років, і, навпаки, озера з гарячою водою. Одні озера дуже багаті організмами, інші ж представляють «водні пустелі». Озера містять також багато корисних копалин — насамперед, це вода, яка є універсальним розчинником та каталізатором багатьох хімічних процесів, також сода, кухонна та калійна сіль, гіпс, сірка, природний газ, залізна руда, вапняк та багато інших. Вони містяться або ж на дні озера, або розчинені у самій воді. Озера виступають також джерелами електроенергії, їх використовують як транспортні шляхи, як рекреаційні ресурси та туристичні об'єкти.

Вивчення озер

Вивченням озер займається наука лімнологія або озерознавство. Всі процеси, які проходить в озерах, — геологічні, фізичні, хімічні чи біологічні — вона вивчає комплексно, у зв'язку з іншими науками. Великий внесок в розвиток лімнології внесли вчені Д. М. Анучин, Л. С. Берг, С. Д. Муравейський, Г. Д. Верещагін, Л. Л. Россолімо та інші. На даний час найважливішою задачею вивчення озер є дослідження антропогенного впливу, тобто результату діяльності людини, фактору на зміну природи озер, вироблення наукових основ охорони водойм. Для вирішення цих питань проводиться глибоке вивчення біологічних та хімічних процесів, які визначають швидкість утворення органічної речовини та її руйнування. Широкого розповсюдження отримали палеолімнологічні дослідження озер, які дають можливість пізнати історію та закономірності розвитку водойм в минулому, сьогоденні та в майбутньому. Великий інтерес представляє розробка проблеми управління озерними системами з використанням математичних моделей та програмного забезпечення. Вже розроблені методи моделювання окремих озерних систем та найважливіших процесів, які проходять в них: евтрофікації, забруднення, формування біологічної продукції взагалі та рибної продукції вчасності.

Динаміка Аральського моря за 2000-2009 роки

За останні десятиліття поверхня Землі інтенсивно вивчається з космосу за допомогою цілого комплексу дистанційних методів. Великі перспективи вбачають вони і для вивчення озер. За допомогою космічних знімків можна побачити водойми в найбільш важкодоступних місцях планети. На основі таких знімків складаються крупномасштабні мапи, де наносяться дрібні озера. Космічні знімки також фіксують і «блукаючі озера». На більшості мап вони зображені як солонці, але насправді це озера з дуже різкими коливаннями рівня води. За космічними знімками добре простежується динаміка заплавних, дельтових та антропогенних озер. Це дозволяє зробити оцінку зміни площі водного дзеркала, уточнюючи водні ресурси озер. За допомогою космічних методів можна проводити дослідження теплового режиму та крижаного покриву. Теплові зйомки інфрачервоними променями дозволяють визначити температуру поверхні водойми з точністю до 1 °C. Проводились вивчення льодового режиму Великих Озер та Байкалу — за отриманими даними створювались льодові мапи цих водойм. На угорському озері Балатон за допомогою космічних знімків проводились біологічні та гідрохімічні дослідження. Вони дозволяють визначити поширення макрофітів в озері, а це важливо для визначення біологічної стадії розвитку озера. Проводились спектральні зйомки Великих Озер для виявлення причин появи «молочної води» влітку та восени. Вияснили, що «біління води» спричиняється осадом карбонату кальцію через зростання лужності та сезонного підвищення температури.

Кількість озер на планеті

Озера зустрічаються практично у всіх широтах і навіть в тропічних пустелях Африки і Австралії та крижаних пустелях Антарктиди. Озера можна зустріти в найглибших западинах суходолу, які сягають сотень метрів нижче рівня моря, та в горах — на висоті 5500 м. У високогірному Тибеті з його сухим кліматом нараховується більш як 2 тисячі озер. Пустелі Австралії всіяні пересихаючими озерами, де їх нараховується понад 800. Навіть закована в кригу Антарктида має озера — вони розташовані в оазах, де відсутній лід. Тут зустрічаються сотні озер, найбільшим з яких є Едісто-Капоне в оазі Бангера неподалік станції Мирний. За допомогою радіолокаційного зондування під кригою в Східній Антарктиді було виявлено великі озера загальною площею до 8 тисяч км².

Фінляндія — край тисячі озер

Підрахувати точну кількість озер на планеті досить важко, що пояснюється недостатньою вивченістю суходолу. Для окремих частин світу ще не складені крупномасштабні мапи, за якими можна врахувати дрібні озера. Це наприклад значні території Азії, Африки та Південної Америки. З досягненнями космічних досліджень та фотографій вдалось відшукати багато невідомих озер в важкодоступних районах Болівії, Перу, Чилі, Аргентини, тимчасові озера Центрального Ірану. Гарна забезпеченість крупномасштабними мапами Європи та Північної Америки, навпаки, дозволила підрахувати кількість та площу озер багатьох розташованих тут країн. Так, в Швеції нараховується приблизно 100 тисяч озер, у Фінляндії — більше 55 тисяч, в Польщі — приблизно 10 тисяч, в Румунії — 3 400, а в Угорщині трохи менше 1 тисячі озер.

Для практичних цілей важливіше всього знати не кількість озер, а зайняту ними площу. Існує поняття озерність території. Це показник, який визначає, яку частину даної території займають озера. Серед материків найбільш озерним є Північна Америка, де озера займають 2% поверхні. Саме тут розташовані Великі Озера. На другому місці знаходиться Азія, озерність якої приблизно 1,4%, потім йдуть Африка — 0,7%, Європа — 0,6%, Австралія — 0,3% та Південна Америка — 0,3%. Найбільш озерними країнами є Фінляндія та Швеція, озерність яких складає відповідно 9,4 та 8,6%. В Центральній Америці високою озерністю вирізняється Нікарагуа — 7%. Великою кількістю озер відрізняється Канада — на її території знаходиться більшість озер Північної Америки, але через значну її площу озерність становить всього 2%.

Озеро Верхнє (з боку США)

Найбільшим озер світу є Каспійське море, яке отримало назву саме через свою площу — 368 тисяч км². Друге за величиною озеро світу — Верхнє або Сюперіор, яке знаходиться в Північній Америці. Воно має площу 82,4 тисячі км², тобто в 4,5 разів менше Каспія. Всього в світі нараховується 140 озер площею понад 1 000 км². Всі ж озера планети займають площу приблизно 3 млн км², тобто 2% поверхні суходолу. В озерах міститься 176,4 тисячі км³ води, що складає 0,013% об'єму гідросфери. Якщо не враховувати об'єм вод Світового океану, то озера серед поверхневих вод суходолу займають 3 місце після льодовиків та підземних вод. Основні запаси прісної води містяться в 4 озерах — Байкал, Танганьїка, Верхнє та Ньяса — майже 70% всієї прісної води. Більша частина солоної води міститься в Каспійському морі — 90% всіх солоних озер. Якби воду з озер розподілити по всій поверхні земної кулі, то вона б вкрила її шаром 35 см.

Утворення озер

Озера утворюються в замкнених зниженнях на суходолі, які виникають в результаті прояву ендогенних (внутрішніх) та екзогенних (зовнішніх) процесів Землі. Ендогенні процеси створюють великі нерівності земної поверхні: гори та вулкани, западини, розломи земної кори. Екзогенні процеси створюють дрібніші нерівності ерозійного, льодовикового, еолового, карстового, зсувного рельєфу. Тому озерні улоговини за будовою відрізняються більшою різноманітністю.

За способом утворення виділяють понад 70 типів озерних улоговин. Частіше всього на Землі зустрічаються озера тектонічного, льодовикового, ерозійного, карстового чи еолового походження. Значно рідше можна зустріти вулканічні і зовсім рідкісні є метеоритні озера. Будова озерних улоговин, форма, величина, глибина і навіть деякі властивості води багато в чому залежать від походження самого озера. Про утворення можна судити й лише по зовнішньому вигляду. Витягнуті, глибокі озера з крутими схилами частіше всього утворені тектонічними процесами. Мілководні озера з сильно розчленованими берегами і численними островами, як правило, мають льодовикове походження. Зовсім невеликі, але відносно глибокі озера пов'язані з карстовими процесами.

Типологія озер

Озеро Танганьїка з космосу

Тектонічні озера — найбільші та найглибші озера, які займають западини, що виникли в результаті тектонічних рухів земної кори: розломи, скиди, грабени, міжгірні та рівнинні прогини. Найбільшим таким озером на планеті є Каспійське море. Воно в 4 рази більше за Біле море, майже в 3 рази — за Адріатичне та вдвічі — за Егейське море. Найглибшими озерами на планеті є Байкал і Танганьїка — вони значно глибші аніж такі моря, як Баренцове, Карське та Східно-Сибірське. З грандіозним розломом земної кори — Східно-Африканським грабеном — пов'язана система великих африканських озер: Рудольф, Альберт, Едуард, Танганьїка і Ньяса. На місці велетенських скидів утворились западини Великих Озер — Верхнє, Гурон, Мічиган, Ері та Онтаріо. До тектонічних розломів приурочені численні озера Скандинавії, Фінляндії і Карелії: Венерн, Веттерн, Меларен, Імандра, Умбозеро, Ловозеро та Ковдозеро. В міжгірських прогинах знаходяться гірські озера Іссик-Куль, Телецьке та Каракуль.

Дуже екзотично виглядають вулканічні озера, які отримали поширення в областях сучасного та древнього вулканізму. Особливо часто вулканічні озера зустрічаються у відомому Тихоокеанському вулканічному кільці. На Японських островах, наприклад, майже половина озер вулканічного походження. Їх також можна зустріти і в Європі, Африці, Австралії і навіть в Антарктиді. Вулканічні озера утворюються при вибухах верхніх частин вулканів в кратерах, які представляють собою воронки навколо жерла. Такі озера невеликі, округлої форми, однак відносяться до глибоководних. Діаметр їх зазвичай не перевищує 2-3 км, але глибина сягає декількох сотень метрів. Кальдери відрізняються від кратерів більшими розмірами — це великі вулканічні западини округлої форми, які мають діаметр 25-30 км. Дно їхнє частіше пласке, схили стрімкі, глибина сягає декількох сотень метрів. Утворюються кальдери за допомогою вибухів вулкану, коли знищується частина вулканічного конусу або він просідає при відході лави і виникненні пустоти в джерелі вулкану. Маари — це згаслі вулкани вибухового типу, які мають вигляд широкої воронки, обмеженої невисоким валом.

Озеро Синевир (Україна)

З вулканічною діяльністю пов'язані також і загатні озера. При виверженні вулкану нерідко потоки лави загачують річкові долини або грабени, утворюючи природні греблі. До найбільш відомих таких озер відносяться Севан, Тиверіадське озеро та Ківу. Дуже часто загатні озера утворюються в гірських долинах шляхом обвалів, оповзання, морен льодовиків. При цьому обвалюється велика маса гірської породи і озера утворюються буквально за декілька годин чи діб. Причиною утворення деяких озер є оповзання, які виникли при землетрусах або великих опадах. До таких озер відносяться Мантаро в Перу, Яшин-Куль у Ферганській долині та Синевир в Україні. В горах, де є льодовики, зустрічається багато озер, більшість з яких є загатними і утворились через кінцеві моренні вали, які перекривають долини. Іноді в гірській долині можна спостерігати ланцюжок таких загатних озер, який виглядає як сходинки.

Льодовикові озера утворюються не тільки в горах але й на рівнинах. За останні 2 млн років на нашій планеті неодноразово виникали похолодання. На величезній території проходило накопичення снігу та утворення потужних льодовикових щитів, які вкривали більшу частину Північної Америки та Європи. Остання льодовикова епоха закінчилась 10-12 тисяч років тому. Великий льодовик товщиною в 1,5 км займав всю Канаду аж до сучасних Нью-Йорка, Чикаго та Сієтла. В Європі він поширився до широт Копенгагена, Берліна та Санкт-Петербурга. Льодовики залишили після себе велику кількість великих та малих западин, більшість з яких заповнилась талими водами і стали озерами. Озерні ландшафти, створені льодовиками, характерні для Канади, Скандинавії, Карелії та Прибалтики. Ерозійна діяльність льодовиків особливо яскраво виражена в областях зародження льодовиків — в центрах зледеніння. В Північній Америці такими центрами є Кордильєри, Баффінова Земля та Лабрадор, в Євразії — Скандинавія, Нова Земля, Північний Урал і Таймир. З ерозійною діяльність льодовиків пов'язані фіордові озера, дуже поширені на побережжі Скандинавії, Шотландії, Патагонії і південної частини Нової Зеландії. Вони займають древні долини, оброблені льодовиками і затоплені морями. При таненні льоду біля країв утворювалась морена, яка загачувала фіорд. Такі озера мають велику протяжність, малу ширину та значну глибину. До найбільш відомих фіордових озер відноситься шотландське озеро Лох-Несс.

В утворенні озер беруть участь і річки. Вони здійснюють роботу по перетворенню поверхні суходолу. Річки розмивають, переносять і відкладають щорічно мільярди тон гірської породи. В процесі цієї роботи річок утворюються річкові озера — заплавні, плесові та дельтові. Протягом мільйонів років річки сформували глибокі та широкі долини, які сягають декількох кілометрів. Русла річок дуже мінливі, вони утворюють численні меандри у вигляді дуги чи підкови. При переміщенні по широкому дну долини, річка формує нове русло, а ділянки старих, втрачаючи зв'язок з новим, перетворюються в озера-стариці (заплавні). Таких озер дуже багато в долинах річок Північної Євразії — Об, Іртиш, Тобол, Єнісей, Амур, Лена. В умовах сухого клімату на місці русла річки часто утворюються плесові озера. Вони представляють собою ланцюжок озер, що тягнуться на сотні кілометрів. Особливо часто такі озера зустрічаються на річках Австралії, коли навіть великі річки влітку пересихають, від них лишається лише ланцюжок озер. З річками пов'язані також і дельтові озера. Гирла багатьох річок закінчуються дельтами — величезними конусами наносів річок. На пласкій або злегка хвилястій поверхні дельт зустрічається велика кількість озер, які виникли в зниженнях при замулюванні численних проток. В дельті Лена наприклад нараховується до 30 тисяч озер, в дельті Волги — приблизно 1,7 тисяч.

Аджалицький лиман (Україна)

Причиною утворення морських озер на морських узбережжях є морські хвилі та течії. Намиваючи піщано-галечникові коси та вали, вони відділяють гирла річок або затоки від моря, створюючи окремі водойми. Якщо гирла річок підтоплюються морем, то виникають витягнуті мілководні затоки. На узбережжях Чорного та Азовського морів їх називають лиманами. Відокремлені від моря косами або валами лимани стають озерами. Більшість лиманних озер мають прісну воду, але є озера і з солоною. Вона солона, тому що через посушливі ділянки кіс морська вода продовжує проникати в озеро і насичувати його сіллю. Такі озера називають сивашами. На рівнинних морських узбережжях зустрічаються лагунні озера. Це колишні затоки чи бухти, відокремлені від моря піщаними косами. Одне з найбільших солоних озер Криму — Сасик відноситься саме до таких озер. Лагунні озера або повністю від'єднались від моря, або сполучаються протокою — постійно чи під час припливів. Морська вода здатна проникати в такі озера через піщані коси, тому вони нерідко солоні. Такі озера зазвичай мілководні, але їхня площа може сягати декількох десятків тисяч км². Найбільшим лагунним озером світу є Маракайбо, яке знаходиться у Венесуелі, до таких відноситься і найбільше озеро Антарктиди Едісто-Капоне.

Найбільш дивовижними за своєю природою є карстові озера (провальні). Вони цікаві тим, що вода в них може раптово щезнути, а потім з'явитись знову. Вони зустрічаються там, де поверхня складена розчиненими породами. Це можуть бути кам'яна сіль, гіпс, вапняк, доломіти та крейда. Підземні води, розчиняючи гірські породи, утворюють під землею різні порожнини, що призводить до провалів. На місці таких провалів утворюються озера. Зазвичай карстові озера невеликі, округлої або овальної форми. Карстові форми рельєфу набули широкого розповсюдження на Балканському півострові, в Якутії та в Західній Росії. Своєрідними провальними озерами є водойми в районах багаторічної мерзлоти. В мерзлому ґрунті дуже поширений викопний лід у вигляді лінз та жилок. При таненні криги ґрунт просідає, утворюючи улоговини, які заповнюються водою. Такі озера називаються термокарстовими. Вони дуже динамічні, швидко виникають, за декілька десятків років збільшують свої розміри, обриси та місце положення, а потім так же швидко і зникають.

Метеоритне озеро Ельгигитгин на Чукотці (Росія)

В умовах посушливого клімату в улоговинах видування або в зниженнях між дюнами, барханами, піщаними грядами утворюються еолові озера (вітрові). Вони досить численні на рівнинах посушливих областей. Розміри еолових озер можуть бути найрізноманітнішими: від сотень м² до десятків км², глибина коливається від 2-5 до 10 м. Такі озера відрізняються непостійністю водного режиму. В суху пору року вони сильно міліють і навіть можуть зовсім зникнути, тобто перетворитись в сухі озера, які заповнюються водою лише в період нечастих злив.

Найбільш унікальними озерами нашої планети є метеоритні озера. Вони утворюються на місці падіння метеоритів. При зіткненні із земною поверхнею залишаються вибухові кратери. Формою вони нагадують воронки від вибуху бомб. В умовах вологого клімату метеоритні кратери заповнюються водою і стають озерами. На сьогодні на Землі знайдено приблизно 120 таких водойм. Особливо багато метеоритних озер в пустельних областях — на півночі Африки, в Австралії, а також вони були знайдені на півночі Лабрадорського півострова, на острові Сааремаа в Естонії, на Чукотці.

Розвиток озер

Глиняний пляж озера Ульжай (Росія)

Як і будь-які явища на Землі, життя озер має свій початок і кінець. Зовнішній вигляд, розміри та глибина з часом змінюються. Скорочується їхня площа, зменшується глибина, і на певному етапі озера зовсім зникають — вони або заболочуються, або ж висихають. Подібно організму, вони в своєму розвитку переживають періоди юності, зрілості та старості. Хоча більшість озер все ж таки існують тисячі років, але є й такі, яких називають озера-одноденки — вони існують буквально декілька діб. Зміни зовнішнього вигляду водойми пов'язані з перетворенням його улоговини. В цьому беруть участь озерні осади, рослинність, річки, клімат та, насамперед, хвилі. Вони протягом багатьох років руйнують береги, стирають та сортують уламковий матеріал, перетворюючи його в гальку, пісок та глину. Характерні для озер піщані або галечникові пляжі, зона прибережного мілководдя — це результат роботи хвиль, на яку вони витрачають сотні і тисячі років. Річки, струмки та тимчасові потоки виносять в озера величезну кількість мінеральних та органічних часток, які поступово накопичуються на дні. З води на дно випадають також і хімічні осади у вигляді солей та прісноводного вапняку. В озерах мешкають численні водні рослини та тварини, які, відмираючи, утворюють на дні органічний мул — сапропель. Мінеральні та органічні озерні осади, накопичуючись на дні, поступово заповнюють озерні улоговини. Спостереження за швидкістю осадонакопичення в озерах лісової зони помірного поясу вказують, що за рік на дні відкладається шар мулу товщиною 1-2 мм. За 100 років такий прошарок зросте до 10-20 см, а за 1000 — збільшиться до 1-2 м.

Життя озер найтісніше пов'язане з річками. Вони живлять озера, впадаючи в них і, навпаки, забирають воду — витікаючи. Поглиблюючи свою долину, річки з часом можуть навіть повністю спустити озеро. На територіях, де багато озер та річкова мережа зовсім молода, в долинах річок часто зустрічаються розширені ділянки, які виникають на місці спущених озер. На життя водойм також великого впливу завдає і коливання клімату. За останній мільйон років в історії Землі неодноразово чергувались льодовикові та міжльодовикові періоди. В льодовикові епохи південніше межі льодовикових щитів клімат ставав більш вологим, озера були багатоводними, зростала їхня площа та проточність. Навпаки, в міжльодовикову епоху клімат нагадував сучасний, в цей час знижувався рівень озер, скорочувалась їхня площа або вони взагалі висихали. Про це свідчить сучасний стан великих озер помірного, субтропічного та тропічного поясів на рівнинах та в горах. В льодовиковий період на території усіх материків існували величезні озера, які утворювались, коли льодовики танули і заповнювали улоговини. Так, на заході Північної Америки існувало 2 великих озера Бонневіль та Лахонтан, від яких на сьогодні лишилось лише декілька солоних озер — Велике Солоне озеро, Тахо та інші. Таке ж велике озеро існувало і на півдні Сахари — від нього лишилось лише озеро Чад.

Заростання озера (Литва)

За звичай ми бачимо в природі озера, вік яких налічує десятки і сотні тисяч років. Зовсім юні озера утворені в наш час в результаті обвалів та оповзання в горах, при виверженні вулканів, провальні. Озера, які щойно виникли — юні, за звичай мають обривисті береги, у них немає пляжу та зони мілководдя, дно їхнє дуже нерівне, берегова лінія носить кутові обриси. Проходять століття або тисячоліття і хвилі формують береги, з'являється пляж, утворюється прибережне мілководдя, встелене піском або галечником, які поступово заселяються рослинністю, дрібні нерівності дня згладжуються. На даному етапі прийнято вважати, що таке озеро вже досягло зрілості. Більшість льодовикових, водно-ерозійних та еолових озер можна віднести до зрілих. Заповнення улоговин озерними відкладами або поступовий спуск їхньої води річками веде до обміління озер. Дно і береги стають пласкими, водна рослинність поширюється на всю водойму — це вже період старості. В умовах вологого клімату озера, як правило, перетворюються в болота, сухого клімату — в солонці. Заростання озер іноді проходить шляхом утворення на них сплавини — своєрідного рослинної ковдри з трав та моху, на якому поселяються осоки.

Багато озер зникає і через діяльність людини. Наприклад, при будівництві водосховищ рівень річки і озера, через яку вона протікає, збільшується, а відповідно і саме озеро зникає під товщою води штучної водойми. В 1960-тих роках у зв'язку з інтенсивним будівництвом водосховищ в СРСР багато великих озер увійшли в їхній склад. Так зникли Зайсан в Казахстані, Топозеро, Пяозеро та Кундозеро в Карелії, Волго, Стреж, Вселуг та Пено на заході Росії. Через діяльність людини таке велике озеро, як Аральське море, яке займало 4 місце в світі за своїми розміри, зараз визнане зоною екологічної катастрофи. З 1960-их років воно неухильно зменшує свою площу, поступово висихає і все це через забір води з основних річок Амудар'ї та Сирдар'ї з ціллю зрошування.

Живлення озер

Озеро існує, допоки отримує воду. Об'єм водної маси озера і його зміни залежать від надходження та трати води, тобто водного балансу. Прибуткова частина водного балансу озера складається з надходження поверхневого і підземного стоку з озерного водозбору та атмосферних опадів, які випадають безпосередньо на поверхню озера. Витратна частина водного балансу складається з поверхневого та підземного стоку з озера, випаровування з його поверхні. Водний баланс може бути додатнім, від'ємним, а за деякий проміжок часу — нульовим або нейтральним. Тому і об'єм води в озері може збільшуватись, зменшуватись або залишатись незмінним. Водний баланс змінюється протягом року: навесні в помірних широтах різко зростає приток води, влітку, навпаки, зростає витрата води за рахунок її випаровування. Це відображається на сезонних коливаннях рівня озера.

Озеро Іссик-Куль (Киргизія)

Живляться озера головним чином атмосферними опадами, які випадають у вигляді дощів чи снігу безпосередньо на поверхню водойми або на її водозбірну площу. В екваторіальному, тропічному та субтропічному поясах основним джерелом живлення є дощ, в помірних і полярних — сніг та дощ. Гірські, арктичні та антарктичні озера окрім снігових вод отримують ще й льодовикові. Підземні води в живленні озер відіграють незначну роль. Виключенням є озера, які розташовані в тектонічних депресіях, де виникає розвантаження підземних вод. В цьому відношенні унікальним озером є Іссик-Куль, в якому підземне живлення складає близько 40%. Значна частка підземного живлення спостерігається у великих озер Барабінської низовини Сартлан та Чебакли — 20 та 50% відповідно.

Озера, отримуючи воду, одночасно і втрачають її, так як більшість з них живлять річки. Багато великих річок планети беруть свій початок саме з озер — Ангара витікає з Байкалу, Ніл — з озера Альберт. Такі великі озера, як Онтаріо, Байкал, Онезьке, Ладозьке та Венерн, втрачають через річковий стік до 90% і більше отриманої води, а Велике Невільниче озеро — майже всі 100%. Багато води витрачається на випаровування з поверхні. У водоймах, що розташовані в посушливому кліматі, вода витрачається майже лише через випаровування. Найбільшими озера, які випаровують найбільше води, є Каспійське море, Балхаш, Іссик-Куль, Ейр та Чад. Деяка частина води озера витрачається на підземний стік, тобто озера поповнюють запаси підземних вод. Але кількість такої води вирахувати досить важко, адже це залежить від гірських порід, які утворюють улоговину. На озері Севан, наприклад, до зниження його рівня, величина просочування води крізь улоговину перевищувала річний стік річки Раздан, яка витікає з нього. Підземний стік помітний у карстових озер — вода з них нерідко уходить в підземні порожнини, і озера навіть тимчасово висихають.

За водним балансом озера поділяються на стічні, безстічні та озера із змінним стоком. Безстічні озера не мають ані поверхневого, ані підземного стоку і практично втрачають воду лише на випаровування. Вони існують за рахунок річок, що до них впадають. Якщо стік річок більший за випаровування, озера існують, якщо менший — вони пересихають. Це численні озера рівнин Середньої Азії, Південного Сибіру, Центральної Азії, Північної Америки, Африки та Австралії. Стічні озера мають поверхневий та підземний стік. Утворюються вони в умовах надлишкового зволоження, де опадів випадає більше, аніж вони випаровуються. Вони характерні для тундри, лісів помірного та екваторіального поясів. Озера із змінним стоком дають стік лише в період високих вод, в межень річки, що з них витікають, не пересихають. Такі озера зустрічаються в лісостеповій, степовій та напівпустельній зонах.

Температурний режим озер

В тепловому режимі, тобто тепловому балансі, озер основними джерелами надходження тепла є сонячна радіація — 90-98%. Частина тепла водні маси отримують за рахунок теплообміну з атмосферою та з деяких інших джерел. Витрачається тепло головним чином через випаровування — 45-75%, а також через випромінювання тепла з поверхні озер — до 25-35%. Розподіл тепла у водній товщі проходить за рахунок хвилювання, течій та вертикальної циркуляції. Тепловий баланс озер помірного поясу починаючи з весни і до кінця літа додатній, тобто озеро отримує тепла більше, аніж втрачає. З осені до весни тепловий баланс від'ємний. Водні маси в теплу пору року запасають величезну кількість тепла. Завдяки цьому вода восени порівняно довго не охолоджується й озеро стає теплішим, ніж навколишнє середовище. Навесні, навпаки, воно повільно нагрівається і стає холоднішим суходолу. Тому озера створюють свій мікроклімат.

Тепловий баланс формує термічний режим озер, який впливає на фізичні, хімічні та біологічні властивості озерних вод — вміст газів у воді (в холодній воді розчинюється більше газів, аніж в теплій, вона краще насичується киснем), її густину, перемішування, осідання солей, біологічну продуктивність. В залежності від пори року озера нагріваються або охолоджуються. Від температури води залежить її густина — прісна вода має більшу густину при температурі +4 °C (у солоної найбільша густина спостерігається при інших температурах, в залежності від ступені солоності). Навесні та восени, коли температура поверхні товщі води досягає +4 °C, вона як більша густа опускається на дно, а на її місце піднімається більш тепла або холодна, але більш густа вода. Проходить вертикальна циркуляція, тобто перемішування водних мас озера. А це призводить до насичення киснем всієї водної товщі озера.

Унікальною властивістю озер є розподіл їхньої водної товщі на шари з різною температурою. Це явище називається термічною стратифікацією (розшаруванням) водної товщі. Якщо в річках температура води практично однакова від поверхні до дна, то в озерах вона поділяється на теплі і холодні шари. Причиною цього є сповільнений обмін або навіть застійний характер озерних вод. Особливо добре термічне розшарування виражене в озерах помірних широт влітку. В цей період в глибоких озерах температура води знижується з глибиною, тобто спостерігається пряма стратифікація водної товщі. Верхній теплий шар озера перемішується вітром, тому у всій його товщі встановлюється майже однакова температура. В перехідному шарі проходить різкий скачок температури, разом з температурою змінюється і густина води. Нижній холодний шар займає більшу частину водної маси озера. Розшарування товщі озерних вод влітку спостерігається в озерах глибиною 15-20 м. В мілководних озерах вся товща перемішується вітром і температура її однорідна. Але коли встановлюється штиль, то на таких озерах проходить тимчасове термічне розшарування водних мас.

Термічна стратифікація здійснює вплив на умови життя органічного світу. Верхній теплий шар води найбільш придатний для життя — тут багато світла, тепла, кисню. Тому він найбільш насичений водними рослинами та тваринами. В перехідній зоні, де різко падає температура, змінюється газовий режим, освітлення, нерідко проходить загибель мікроорганізмів. В холодній нижній зоні майже зникає водна рослинність, зменшується вміст кисню, збільшується густина та мінералізація води. Тут внаслідок циркуляції або навіть застою води утворюється метан та сірководень. В такому випадку органічне життя взагалі неможливе, за виключенням мікроорганізмів. Взимку під льодом температура води близька до 0 °C. З глибиною температура її збільшується і біля дна може сягати +4 °C. Таким чином, нижні шари стають теплими, а верхні — холодними. Це явище називається оберненою стратифікацією. В перехідний сезон, навесні чи восени, коли проходить перемішування водних мас, у всій товщі на короткий час встановлюється однорідна температура.

Утворення термобару на Ладозькому озері

Ще одне явище водних мас — термічний бар (термобар), спостерігається на великих глибоких озерах помірних широт — Ладозькому, Онезькому, Женевському, Великих озерах. Восени та навесні між прибережними та глибинними районами озер виникає вертикальна та слабко похила зона розподілу водних мас, де температура дорівнює +4 °C. Утворюється вона на межі двох водних мас, одна з яких має поверхневу температуру нижче +4 °C, інша — вище. Змішана зона, яка таким чином утворюється, називається термобаром. Це своєрідний поріг, який ускладнює обмін вод між центральними та прибережними районами озера. Термобар впливає не тільки на термічний режим, циркуляцію води, але й на прозорість, колір, хімізм та розподіл планктону. Термобар розділяє озеро на 2 частини — теплоактвну прибережну, де процеси нагрівання та охолодження проходять більш інтенсивно, та теплоінертну центральну, в якій вони сильно сповільнені.

Унікальні за температурним режимом гарячі вулканічні озера. Вони зустрічаються в кратерах та кальдерах вулканів на Курильських островах, Камчатці, в Новій Зеландії. Теплі вулканічні озера зустрічаються і в районах давно згаслих вулканів. В Угорщині, недалеко від озера Балатон є Хавізьке озеро. Його назва перекладається як гаряче. Водойма невелика та неглибока, температура води сягає +34 °C. Озеро живиться гарячими джерелами, які містять сірку, вапняк, радон, які придають воді цінні лікувальні властивості. Недалеко знаходяться згаслі вулкани та недієві гейзери, які і утворили Хавізьке озеро. Гарячі озера пов'язані не тільки з вулканами. Вчені виділяють групу геліотермальних озер, які своєю гарячою водою зобов'язані сонцю. Вода в таких озерах нагрівається в результаті різності густини її шарів. Особливо це властиво солоним озерам, у яких нижні шари солоні, густіші, а верхні опріснені, більш легкі. Влітку в солоних озерах пустель та напівпустель придонні шари рапи та донні мули нагріваються набагато сильніше, аніж поверхневі опрісненні. Такі озера зустрічаються навіть в районах вічної мерзлоти , а справжнім феноменом є антарктичне озеро Ванда, яке знаходиться в оазі Райта.

Мінералізація води

В озерній воді знайдено більшість елементів таблиці Менделєєва. Одні хімічні елементи та сполуки присутні в озерних водах в порівняно великій кількості та визначають сольовий склад води — йони HCO₃, CO₃, SO₄, хлор, кальцій, магній, натрій, калій. Інші елементи містяться у воді в дуже малих кількостях — карбон, нітроген, фосфор, кремній, сірка, ферум. Деякі з них впливають на біологічні процеси, які протікають в озерах. Ці елементи прийнято називати біогенними. Сольовий склад озер тісно пов'язаний з географічною зональністю. Для кожної географічної зони характерний певний склад озерних вод. В зоні тундри у воді озер переважають йони Si та HCO₃; в лісовій зоні — йони HCO₃ та кальцію; в зоні степів — йони SO₄, HCO₃, натрію та калію; в зоні пустель та напівпустель — йони хлору та натрію.

В кожному озері існує деяка рівновага між надходженням хімічних елементів та їхнім видаленням, тобто сольовий баланс. Прибуткова частина балансу складається головним чином з солей, що надходять з водозбору з водами приток, витратна частина — за рахунок виносу солей з стоком. В стічних озерах можливе деяке накопичення солей в результаті біохімічних та інших процесів. В прісних та солонуватих озерах в невеликій кількості осідають кальцій, CaCO₃, MgCO₃, кремній, ферум та фосфор. В безстічних озерах вода витрачається лише на випаровування, тому в них проходить акумуляція солей, тобто озеро може перетворитись в мінеральне.

Найбільш прісне озеро — Венерн

За якістю та кількістю розчинених речовин озера поділяються на прісні та мінеральні; останні, в свою чергу, — на солонуваті та солоні. Прісними озерами вважаються ті, у воді яких вміст розчину різних речовин не перевищує 1 г на літр води. В солонуватих озерах літр води містить до 25 г, а в солоних — понад 25 г. Солоність морської води позначають в проміле, тобто в тисячних частках по масі солей від маси розчину. Прісні озера отримали поширення в умовах надлишкового зволоження: в тундрі, в помірних широтах, в зонах екваторіальних та тропічних лісів, тобто там, де опадів випадає більше, аніж випаровується. Це за звичай стічні та проточні озера, вода в яких безперервно оновлюється і в ній не проходить накопичення мінеральних речовин. Солонуваті та солоні озера характерні для зони недостатнього зволоження, де практично витрати води йдуть тільки через випаровування, тому в них накопичуються мінеральні речовини. Це безстічні озера степів, напівпустель та пустель.

Найбільш прісні з великих озер — Венерн, Онезьке, Ладозьке, Верхнє та Байкал. Їхня мінералізація становить відповідно 20 мг/л, 30-40 мг/л, 45-50 мг/л, 50-60 мг/л та 96 мг/л. Солонуваті озера відрізняються від прісних підвищеним вмістом солей. До таких відносяться Каспійське (14‰) та Аральське моря (15‰), Балхаш, Іссик-Куль, Далайнор, Лобнор, Кукунор, Чад, Рудольф. Найбільшими солоними озерами світу є Ейр, Велике Солоне, Мертве море (437‰), Торренс.

Тенардит-мірабіліт

Солоні озера за якістю води поділяються на карбонатні, сульфатні та хлоридні. Карбонатні — це содові озера, в яких вуглекислі солі натрію, осідаючи, утворюють відклади природної соди. В Кулундинському степу відомі содові озера, яких тут називаються пральними. В минулому сюди приїжджали цілими родинами для того, щоб прати білизну. Влітку в содових озерах може кристалізуватись кухонна сіль, трона, мірабіліт, тенардит, взимку — сода, мірабіліт та бігідрат. В содових озерах Якутії, Забайкалля та Кулундинського степу взимку випадання природної соди проходить на дно озера або вона кристалізується на нижній частині льодового покриву. Вода відрізняється в озерах і влітку, що особливо характерно для содових озер тропічного поясу. Світову відомість отримали содові озера Африки, які приурочені до Східно-Африканського грабена. Дно грабена представляє собою суху спекотну рівнину, де знаходиться ланцюжок великих содових озер — Рудольф, Барінго, Накуру, Магаді, Натрон, Маньяра, Еясі. Розломи, на дні яких розташовані озера пройшли до мантії Землі. По розломам у верхній частині земної кори в умовах інтенсивного випаровування та відсутності стоку проходить висока мінералізація цих озер.

Сульфатні озера містять високий відсоток січанокислих сполук солей магнію, натрію та низки інших. В них частіше за все відкладається мірабіліт. Влітку в сульфатних озерах кристалізується гіпс, кухонна сіль, мірабіліт, тенардит, астраханіт, епсоліт, взимку — мірабіліт, бігідрат. Сульфатні озера знаходяться в північному Прикаспії, на північному сході Казахстану, в Забайкаллі, на північному Кавказі, в Криму, в Кулунинському степу, в пустельних регіонах Північної Америки, Африки, Австралії (озеро Герднер). Дуже великим родовищем сульфату натрію є затока Кара-Богаз-Гол в Каспійському морі. Це єдине місце в світі, де в природних умовах проходить кристалізація різноманітних мінеральних солей в промислових масштабах. До будівництва греблі, через високу випаровуваність води щорічно на дно затоки випадало приблизно 17 млрд тон мірабіліту. Затока слугувала для Каспія своєрідним фільтром, але після зведення греблі, вода змінила свій хімічний склад.

Хлоридні озера є найбільш поширеними серед солоних озер. Їхня вода містить в основному хлористий натрій, кальцій та магній. Влітку в таких озерах кристалізується кухонна сіль, гіпс та бішофіт, взимку — кухонна сіль. Найбільшими хлоридними озерами світу є Ейр, Велике Солоне, Мертве море, великого поширення вони отримали в пустелях-западинах Центральної Азії — Цайдам, Тарим, Турфан, Ордос. Поширені вони також в Криму, в північному Прикаспії, Іртиському басейні. Майже вся центральна Австралія зайнята великою піщаною пустелею, яка всіяна численними озерами, які пересихають.

Життя в озерах

Озера представляють собою частину живої оболонки нашої планети, це одна з частин біосфери. В озерах органічна речовина утворюється і накопичується шляхом фотосинтезу (90%) та за рахунок надходження з озерних водозборів. Водорості, зелені бактерії, нижчі та вищі водні рослини — це основа життя водойми. Вони утворюють первинну органічну речовину. Найдрібнішими організмами в озерах є бактерії. Вони утворюють зелені слизуваті нарости на підводних частинах рослин, корінні та камінні. Бактерії слугують їжею для найпростіших та багатьох одноклітинних організмів — коловерток, олігохет, ракоподібних, личинок двокрилих та інших мешканців води. Деякі бактерії, такі як гнилизні, розкладають органічні речовини, перетворюючи її у вуглекислоту та мінеральну речовину.

Особливе місце в житті озер відіграє фітопланктон — мікроскопічні водорості: діатомові, синьо-зелені, зелені та інші. Разом з бактеріями вони утворюють первинну органічну речовину. Водорості гарно розвиваються в теплу пору року, особливо у мілководних, гарно прогрітих водоймах. При масовому розвитку водоростей спостерігається цвітіння вод. Вони можуть зафарбувати воду в різноманітні кольори — синьо-зелені водорості надають бірюзовий колір, зелені водорості — зеленуватий, діатомові — жовто-коричневий. У Великому Солоному озері поширені голубі водорості, які надають воді синюватий колір. В Женевському озері вода зафарбовується в червоний колір. Серед солоних озер Прикаспійської низовини, Середньої Азії та Південного Сибіру зустрічаються озера з пурпурово-червоною водою. Відоме своїми лікувальними властивостями солоне озеро Туркменістану Молла-Кара змінює свій колір з голубого та рожевий або червонувато-бурий.

Своєрідне зафарбування солоних озер пояснюється також вмістом в них червоних рачків-солелюбів. В деяких озерах зустрічається рачок артемія довжиною 1 см, і в 1 м³ таких організмів міститься до 1500—1700 його екземплярів. Рачки слугують їжею для фламінго, качок чи осетрових. Колір озер залежить також і від наявності мінеральних речовин. В Новій Зеландії розташовані білі, жовті, голубі, зелені та рожеві озера, що пояснюється вмістом у воді різноманітних солей. Швидкий розвиток водоростей обертається проблемою для озер. Після відмирання синьо-зелені водорості піднімаються і утворюють суцільний покрив, який зупиняє газообмін водної товщі з атмосферою. На розклад водоростей витрачається велика кількість кисню, нестача якого призводить до появи у воді сірководню та метану. Найбільшу харчову цінність із зелених водоростей має хлорела. Це найкращий корм для рачків (дафній, циклопів, коловерток) та риб (плотви, карася, товстолоба).

Є види водоростей, які живуть на дні озер. Разом з вищою водною рослинністю вони утворюють фітобентос. Такі водорості прикріплюються до підводних частин рослин, каміння, мушель молюсків. До них відносяться зелені нитки улотрикса, пухнасті кульки кладофери, нитчатка, хара. Піднімаючись на поверхню, нитчатка утворює великі ділянки зеленої тіни. Нею живляться краснопірка, густера, пуголовки, равлики. Тонкі стебла хари піднімаються на 20-30 см, утворюючи справжні підводні луки. На озерах в зоні мілководдя отримали поширення вищі водні прослини — макрофіти, які утворюють різні пояси. Прибережний пояс представлений осоками, цикутою, жовтецем, калюжницею. Далі йде пояс земноводних рослин — бобівник, стрілолист, зарості частухи та хвощів, рогіз. Наступний пояс складають напівзатоплені зарості тростини, очерету, хвоща, манника, які займають глибини до 1-2 м. Нерідко тростина утворює непрохідні зарості висотою 3-4 м. Далі знаходяться рослини з плавучими на поверхні листками — латаття, глечики, гречка, водокрас. Вони мають міцні стебла та масивні корені, які поширюються до глибини 3-4 м. Ще глибше розташований пояс рдесників, у яких стебла та листки занурені у воду і тільки квітки піднімаються над поверхнею. Тут також зростають елодея, уруть, роголист, тілоріз. На глибинах 5-6 м знаходиться пояс занурених рослин — водорості хара та фонтіналіс. Хоча водорості фітопланктона дрібні, але вони утворюють основну частину органічної речовини водойми.

Найпростіші одноклітинні тварини амеби та інфузорії, дрібні гілостовусі та веслоногі раки, коловертки та личинки деяких комах утворюють зоопланктон, який заселяє верхній шар води озер. Харчуючись бактеріями та водоростями, він, в свою чергу, слугує їжею для мальків та риб.