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.

Таблица 1