Біологічні процеси, що протікають в озерах

Біологічні породи, що розвиваються в озерах безпосередньо зумовлюють хімічним складом озерної води, її прозорості, розміром озера та його термічним режимом.

Великий вплив на розвиток рослинності (гідрофлори) і тваринних організмів (гідрофауна) озера здійснюються також фізико - географічні умови району розташування озера.

Розрізняють такі основні групи організмів озер:

1) планктон - найдрібніші організми, що знаходяться в завислому стані і пасивно переміщуються разом з водою;

2) нектон – організми, що активно переміщуються в воді;

3) бентос - організми, що живуть на дні озера.

За вмістом солей та поживних речовин озера діліться на мінеральні, евтофні, оліготрофні та дистрофні.

До мінеральних відносяться озера з великим вмістом солей. Озера з великим вмістом поживних речовин називаються евтофними. Це озера, що добре прогріваються з невеликою прозорістю води.

Оліготрофне озеро - глибоке озеро, бідне на рослинний планктон та поживні елементи для нього з малою мінералізацією (кальцію). Ці озера характеризуються звичайно великими або середніми глибинами, великою прозорістю води.

Дистрофні озера бідні на поживні речовини. Вони поширені у заболочених районах, тому ця вода в них насичена органічними речовинами болотного походження. Уповільнене відновлення біогенних речовин і цих озерах затримує розвиток бактеріопланктону знижує біологічну продуктивність озер.

Вивчення біологічних процесів важливо не тільки для загальної оцінки комплексу процесів, що протікають в озерах, але й має велике практичне значення в зв’язку з господарськими використанням озер.

Відмерши живі організми, разом з неорганічними частинками, що приносяться впадаючими в озеро протоками, утворюють озерні відклади, шар яких досягає нерідко значної товщиною

Серед озерних відкладів особливо потрібно відмітити сопрапелі, що являють собою ущільнені відклади переважно органічно походження. Сопрапелі широко використовуються в сільськогосподарському виробництві як органічне добриво.

13. Гідробіологія озер

Умови існування водних організмів в озерах дуже різноманітні. Крім зональних особливостей, у кожному озері створюються специфічні умови, зумовлені розміром і формою озерних улоговин, характером дна, вітровою діяльністю, освітленістю, кількістю розчинених та завислих речовин тощо. Водні організми пристосовуються, живуть, відмирають і цим самим значною мірою змінюють середовище в озері. Певним типам фізико - хімічних та гідрологічних умов, геологічної історії і стадії розвитку водойми, а також її географічному положенню відповідає певний комплекс рослинних і тваринних організмів. Місце знаходження організмів називається біотопом. У водоймах суші можна виділити два біотопи — дно (бенталі) і водну товщу (пелагіаль). Специфічні умови для життя організмів створюються на межі поверхні води й атмосфери.

У складі водного населення за пристосуванням до умов існування в певних біотопах розрізняють чотири основні екологічні групи: нейстон, планктон, нектон і бентос. До нейстону належать організми, які знаходяться на межі атмосфери і води. Це мікроорганізми, які живуть в плівці поверхневого натягу, та організми, що частково виходять за межу поверхневої плівки в повітря і воду (подібно рясці). Нейстон має значний вилив на хід обміну газами між атмосферою і водою. Планктон — це організми, які не здатні самостійно рухатися в товщі води (бактерії, водорості, мікроскопічно малі істоти). Вони пасивно пересуваються турбулентним потоком. Нектон - це істоти, що населяють водну товщу і здатні самостійно рухатися. Представниками нектону є риби. Бентос — це населення дна озера, яке пристосувалося до життя на дні або на незначній від дна глибині. Прикладом таких організмів є рослини прибережних заростей, хробаки, молюски.

Представники всіх екологічних груп розміщуються у водній товщі залежно від вимог до освітлення, умов прогрівання, кисневого режиму тощо.

Специфічні умови існування утворюються в прибережній зоні (літоралі) і глибоководній зоні (пелагіалі). Для літоралі характерне майже повне перемішування вод під впливом вітру й течій, що спричиняється до вирівнювання температур і вмісту кисню. В цій зоні достатнє освітлення. Внаслідок цього населення літоралі відрізняється від населення пелагіалі великою різноманітністю. Для літоралі характерна наявність вищої рослинності (очерет, хвощ, осока та ін.). Від рослинності залежить і склад фауни.

В пелагіалі кількості світла замало для фотосинтезу. Донна рослинність у цій зоні відсутня. Основним джерелом живлення організмів є 300 - та фітопланктон. Хвилі не досягають цієї зони, дно вкрите в основному мулами, багатими на органічні рештки. За рахунок цих мулів розвиваються бактерії та грибки. Тваринний світ дна може бути рясним, але складатися з представників небагатьох видів (хробаків, невеличких молюсків тощо).

Розвиток бентосу залежить від забезпеченості киснем, а від розвитку бентосу і планктону залежить кількість представників нектону.

Життєдіяльність донного населення супроводжується активним поглинанням кисню, а іноді виділенням метану, сірководню та водню, що не сприяє розвитку флори і фауни в озері.

Загальна кількість органічних речовин у живих організмах, яка припадає на одиницю поверхні дна або об'єму води в озері, виражена у вагових одиницях, називається біомасою. Збільшення біомаси пов'язане з ростом і розмноженням організмів, зменшення — з відмиранням їх.

Властивість водойми відтворювати органічну речовину у вигляді живих організмів називається біологічною продуктивністю.

Нагромадження органічної речовини зумовлює зміну кількості кисню, яка, у свою чергу, впливає на зміну складу та кількість флори і фауни.

14. Донні відклади та еволюція озерної улоговини

На дні та схилах улоговин озер весь час відбувається накопичення відкладів. Формуються вони в басейні озера чи безпосередньо в самому озері і утворюють донні відклади, або ґрунти дна. Склад озерних відкладів, їхня будова, інтенсивність накопичення і зміни залежать від географічних умов території, на якій розташовані водойми, та гідрологічного режиму водойм.

Матеріалом для формування озерних відкладів є продукти ерозії ґрунтів, руйнування берегів, рештки відмерлих організмів, господарська діяльність людини тощо. У розподілі відкладів в озерній улоговині існує певна закономірність, пов'язана з механічним складом наносів і доступністю окремих частин водойми діяльності хвиль, течій, перемішуванню. Крупність наносів зменшується в напрямку від берегів до центра улоговини. Наприклад, галечник поступово змінюється галечниково- піщаними відкладами, а далі, в міру послаблення дії хвиль (на глибині понад 2 … 3 м) — мулисто-піщаними. Глибинну частину озера заповнюють мули, насичені водою (особливо в поверхневому шарі, де вони являють собою напіврідку масу, яка містить 80 … 95 % води).

В озерах, особливо тих, де інтенсивно розвивається рослинність і тваринний світ, поступово накопичується стільки відкладів, що вони майже цілком заповнюють первинну улоговину, або потужність їх у багато разів перевищує сучасну глибину озера (Шацькі озера, заплавні озера Дніпра тощо).

Осад дрібних частинок, а отже, й накопичення мулу, відбувається повільно. Озерний мул складається як з мінеральних, так і з органічних часток. Органічні частки мулу містять рештки прибережної рослинності, водоростей і тваринних організмів (планктону, нектону, бентосу). Всі ці рештки разом з мінеральними частками накопичуються в придонному шарі, де й відбувається початкова стадія утворення мулу.

Мінеральна частина відкладів мулу складається з річкового або озерного алювію, решток відмерлих водних організмів та різних хімічних сполук, які випадають з розчину. Мули, які містять значну кількість органічних (малозольних) речовин, різноманітні, але серед них виділяються два найбільш розповсюджених види — торф’янистий (гуміновий) мул і сапропель.

Сапропель (гнилий мул) містить в основному рештки нижчих рослин і тварин з більш-менш значними домішками мінеральних часток та вищих рослин. Під дією мікроорганізмів при малому доступі кисню відклади, які утворюють сапропель, перетворюються на колоїдну аморфну желеподібну масу, багату на жири, білки та воскоподібні речовини. Мінеральна частина сапропелю містить значну кількість продуктів життєдіяльності організмів (стулки діатомових, вапнякові раковини молюсків тощо). З часом сапропелі в глибинних шарах мінералізуються й утворюють сапропеліти. Потужність їх може досягати 30 м. Мули типу сапропелю характерні для евтрофних, багатих на поживні речовини, озер лісової зони. З сапропелю шляхом перегонки можна добувати машинні масла, бензин, гас. Сапропель використовується як добриво, додають до корму для худоби.

Торф'янистий мул характерний для озер дистрофного типу, бідних на органічні речовини. Він складається з решток сплавин і прибережної рослинності, мохів, листя, стовбурів та гілок дерев. Зольність цього мулу мала. Він використовується як паливо, добриво та в хімічній промисловості.

В деяких озерах (озера Карелії) на дні накопичилися значні поклади озерних залізних руд, які мають промислове значення. Відклади солоних і мінеральних озер у вигляді різних мінеральних солей використовуються як цінна сировина для промисловості і як добриво в сільському господарстві. Мул мінеральних озер широко використовується в лікувальних цілях.

Заростання озер — це нормальний процес їхнього розвитку. В міру заповнення озерної улоговини наносами створюються умови для поселення рослин спочатку в прибережній смузі, а потім і по всьому озеру. Поблизу урізу води селяться вологолюбні рослини (осоки, образки, жовтець), які затоплюються водою тільки під час високих весняних вод. Далі розміщується смуга земноводних рослин (озерний хвощ, рогіз, стрілиця, півники) За смугою земноводних поселяються представники високих надводну рослин (очерет, водяний рис). На глибині 2,5 … 3 м з’являється листя та квіти напівзанурених рослин (латаття, купавка, водяна гречка та інш.). Ще ближче до центра містяться занурені у воду рослини (елодея, рдесники), які вдень перенасичують воду киснем, а вночі спричинюють дефіцит його. Найближче до центра розташовані підводні луки, утворені нижчими рослинами, не вибагливими до світла, а також мікроскопічні водорості.

Часто озера заростають у вигляді сплавин. Сплавини — це утворення на поверхні озер лісової зони, котрі складаються з решіток різних мохів і рослин, на яких поселяються земноводні та інші рослини.

Відмирання рослин є однією з причин підвищення дна й обміління озера, а внаслідок цього, в свою чергу, складаються несприятливі умови для проростання тамтешніх рослин. Через це одна рослинна зона змінюється іншою доти, поки озерна рослинність не зміниться болотною.

Озеро поступово перетворюється на болото не лише за рахунок заростання, а й наростанням-наступом від берега по поверхні води сплавини, яка складається з живих і відмерлих рослин, рештки яких частково осідають на дно і заповнюють улоговину.

15. Оптичні явища в озерах

Вода в озерах ніколи не буває абсолютно чистою. Крім розчинених солей, в ній завжди є завислі мінеральні частки, мікроорганізми, рештки планктону, речовини в колоїдному стані. Всі ці розчинені й завислі речовини затримують частину світла, яке потрапляє у воду. Тому до глибинних шарів доходить світла менше, ніж у верхні. Завислі у воді частки розсіюють і поглинають світло інтенсивніше, ніж молекули чистої води. Вода, насичена завислими частками, поглинає насамперед сині промені, а вглиб проникають зелені промені. Збільшення мутності спричинює зміну кольору води. При великій кількості наносів інтенсивно розсіюються не тільки сині, а й зелені промені, частка їх у світлі, що виходить з води, збільшується, і вода набуває синьо-зеленого кольору. При ще більшій мутності починає розсіюватись і червона частина спектра, вода стає жовтого або бурого кольору.

Крім того, завислі наноси, планктон, рослинність, що є у воді, надають воді певного кольору залежно від їхнього забарвлення. Дуже змінюють колір води гумінові речовини, яких особливо багато в озерах зони лісів. Іноді проникнення світла в глиб озера обмежується кількома метрами.