Экологическая зональность речных систем

 

Река течет в долине, в которой наиболее низкая часть русла составляет ложе реки (рисунок 3.3).

Углубление ложа, заполненное водой в меженный период, называется коренным руслом, или руслом. Часть дна ложа, скрытая под водой во время паводков, называется пойменным руслом, или поймой. В период межени пойменное русло пересыхает и находится выше уровня воды, называясь пойменной террасой. Надпойменная терраса – остатки геологических пород речных русел в далеком прошлом. Бровкой речной долины называется часть суши, совпадающая с верхней частью надпойменной террасы и выровненной водораздельной территорией (плакор).

 

Рисунок 3.3 – Экологические зоны речной системы (по [7])

Реки разделяются на горные, которые характеризуются быстрым течением и узкими долинами, и равнинные – с замедленным течением и широкими террасированными долинами. Русло равнинных рек, как правило, извилистое или разделенное на рукава. У горных рек оно более спрямленное, с наличием водопадов и порогов, образующихся в результате завалов камнями и подмытыми деревьями [7].

В поперечном сечении реки от одного берега к другому выделяются зоны:

a) рипаль (прибрежная) – характеризуется наличием зарослей высших водных растений и населяющих их организмов;

b) медиаль (средняя);

c) стрежень (участок, характеризующийся наибольшей скоростью течения).

Тема 4 Основные физико-химические факторы водной

Среды

 

4.1 Механико-динамические свойства воды и грунта

4.2 Температура, свет, магнетизм, звук

4.3 Растворенные и взвешенные в воде вещества

4.4 Активная реакция и окислительно-восстановительный потенциал

 

 

Механико-динамические свойства воды и грунта

Движение воды

 

Имеет для гидросферы и ее населения прямое и косвенное значение. Прямое значение заключается в переносе орга­низмов в горизонтальном направлении, перемещении их по вер­тикали, в вымывании бентоса из грунта и др. Косвенное влияние движения воды проявляется в приносе пищи и кислорода, уносе метаболитов, вы­равнивании температуры, солености и других гидрологических факторов, а также в воздействии на формирование грунтов. В областях сильных придонных течений грунты более подвижны, содержат меньше тонких фракций, подвержены взмучиваниям, и накопление донных осадков здесь не происходит. Там, где течения слабы или их нет, грунты становятся стабильнее, содержат в себе много тонких фракций, и за счет седиментации взвесей в этих ме­стах происходит непрерывное накопление донных осадков.

Природные воды находятся в непрерывном движении под влиянием силы тяжести, ветра, жизнедеятельности гидробионтов и других воздействий. Движение воды проявляется, главным образом, в форме течений, волнений и турбулентного перемешивания. В первом случае происходит перенос водных масс в определенном направлении. Во втором случае – уклонение частиц воды от исходного положения с последующим возвратом к нему.

Под влиянием силы тяжести перемещаются воды рек и других проточных водоемов. Приливно-отливные течения вызываются взаимодействием сил тяготения Земли, Луны и Солнца. К градиентно-гравитационным относят течения, обусловленные изменением наклона поверхности водоема в связи с разной плотностью воды, перепадами атмосферного давления, выпадением осадков, испарением и др.

Течения также различают:

1) по плоскости возникновения – горизонтальные (вызываются притяжением Луны и Солнца, разницей атмосферных давлений, разницей уровня в различных участках водоема и др.), вертикальные (вызваны изменением плотности расположенных друг над другом слоев вод) и смешанные;

2) по происхождению – гравитационные (под влиянием силы тяжести) и фрикционные (вызываются трением воздушных масс о поверхность водоема);

3) в связи с расположением – поверхностные, глубинные, придонные, прибрежные и др.;

4) по траектории – прямолинейные, циклонические, антициклонические;

5) по характеру движения водных частиц – ламинарные и турбулентные;

6) в зависимости от физико-химических особенностей – теплые, холодные, соленые и др.;

7) по устойчивости – постоянные, периодические и временные.

Большое экологическое значение имеет степень перемешивания воды. В водоемах всегда возникают вертикальные и горизонтальные градиенты в распределении температуры, солености, плотности, содержания кислорода и т.п. Одновременно с этим развиваются процессы, направленные на выравнивание возникающих градиентов и протекающие в форме молекулярного и турбулентного перемешивания воды (конвективное, фрикционное, перемешивание, связанное с проточностью водоема).

Существование различных форм движения и перемешивания воды не означает, что она в пределах каждого водоема однородна. Даже в небольших водоемах водная толща состоит из отдельных водных масс.

Водная масса – сравнительно большой объем воды, формирующийся в определенных географических условиях бассейна или в самом водоеме, обладающий в течение каждой фазы гидрологического режима почти постоянными величинами и относительно равномерным распределением физических, химических и биологических характеристик, составляющих единый комплекс и распространяющихся как одно единое целое [6]. Водные массы, даже перемещаясь в географических координатах (при наличии течений), устойчиво сохраняют свои гидрологические характеристики.

Вязкость воды

 

Представляет собой свойство тел оказывать сопротивление сдвигу их слоев друг относительно друга. Единицей вязкости является nуаз (nз). Пуаз – это такая вязкость, при которой градиент скорости, равный 1 см/с, на 1 см расстояния между слоями жидкости приводит к возникновению силы внутреннего трения в 1 дину (10^-5 Н) на 1 см² поверхности касания слоев. Обычно вязкость воды обозначается в сотых долях пуаза – сантипуазах (спз).

По сравнению в другими жидкостями вода обладает сравнительно малой вязкостью (при температуре 10 °С вязкость ее равна 1,31 спз, а, например, для глицерина – 3950 спз). Малая вязкость воды облегчает организмам плавание. Вязкость воды влияет на скорость погружения организмов, помогает удерживаться им в толще воды. Повышение температуры воды приводит к снижению ее вязкости. С увеличением солености вязкость воды несколько возрастает.

Плотность воды

 

Для чистой воды при 4 °С равна 1 г/см³,с повышением и понижением температуры снижается в связи с умень­шением содержания в воде наиболее компактных ассоциаций мо­лекул дигидролей. Лед имеет плотность 0,9168, вследствие чего плавает на поверхности воды, и это имеет огромное значение в смысле предупреждения промерзаемости мелких водоемов. Про­мерзанию водоемов препятствует и нахождение воды с температу­рами ниже 4 °С над слоем более теплой и плотной воды.

Плотность природных вод в связи с присутствием в них различ­ных растворенных солей иногда может достигать 1,347 г/см³,что существенно изменяет условия плавания гидробионтов. Другое значение плотности воды как экологического фактора связано с ее давлением на организм. С углубле­нием на 10,3 мв пресную и на 9,986 мв морскую воду (при 4 °С) давление возрастает на 1 атм., и в океанических глубинах оно может достигать свыше тысячи атмосфер.

По отношению к давлению организмы подразделяются на:

– эврибатных (bathos – глубина), способных существовать в широком диапазоне дав­лений;

– стенобатных, не выдержи­вающих больших колебаний давления. Сте­нобатные формы, живущие на небольших глубинах, называются мелководными, обитающие на больших глубинах - глубоководными..