Конспект лекций по географии для студентов 1 курса экологического факультета Макарова М. Г., к г. н., доцент кафедры геоэкологии экологического факультета 1
| Вид материала | Конспект |
- Учебное пособие а. Л. Корнеев корнеев Александр Леонидович кандидат юридических наук,, 2943.34kb.
- Конспект лекций по курсу "Информатика и использование компьютерных технологий в образовании", 1797.24kb.
- Геоэкология родниковых вод сергиево-посадского района московской области, 410.89kb.
- Составитель – доцент кафедры географии и геоэкологии БелГУ, к г. н. Шерстюков, 94.15kb.
- Рабочая учебная программа дисциплины «Согласовано» Декан юридического факультета, 549.82kb.
- Конспект лекций по курсу макроэкономика для студентов заочников факультета бухгалтерского, 2421.87kb.
- Щербицкий Евгений Павлович в 1965 г окончил кгпи. Доцент кафедры экономической географии., 1629.92kb.
- Макарова Т. И, 446.02kb.
- Календарно- тематический план лекций кафедры терапевтической стоматологии рниму им., 54.75kb.
- Бакалаврская программа № Кафедра региональной экономики и географии экономического, 143.68kb.
Лекция 11. Гидросфера. Озера.
Содержание:
- Озерные котловины
- Химизм озер.
- Термический режим озер.
- Динамика озерной воды.
- Растительность и животный мир озер.
- Экологические проблемы озер.
Озера - водоёмы, не сообщающиеся с океаном. Они занимают 1,8% площади суши. Озера состоят из трех взаимосвязанных элементов: озерной котловины, воды и растворенных в ней веществ.
Несмотря на разнообразие, озера имеют ряд общих физических, химических и биологических характеристик и подчиняются многим общим законам. Поэтому изучением озер во всем их многообразии и во всех аспектах занимается одна научная дисциплина – озероведение, или лимнология (от греч. lmn° – озеро, пруд и lgos – слово, учение).
1.Озерные котловины.
По происхождению озерной котловины выделяют: тектонические, ледниковые (экзарационные и аккумулятивные), вулканические, карстовые, плотинные, провальные, термокарстовые.
Тектонические озера располагаются в тектонических впадинах (сбросовых, мульдовых и сложного строения), возникающих в результате тектонических процессов (тектонической активности)..
Ледниковые экзарационные озера заполняют впадины, созданные зкзарационной деятельностью ледника.
Ледниковые аккумулятивные озерные котловины образовались при подпруживании ледниковыми отложениями талых вод ледников или речных вод.
Вулканическая деятельность приводит к образованию: кратерных и кальдерных озерных котловин.
Карстовые озерные котловины возникают в областях, сложенных растворимыми горными породами – известняками, гипсами, доломитами.
Термокарстовые озера образуются в областях развития многолетнемерзлых горных за счет таяния ископаемого льда и мерзлых пород и проседанию грунта. В Сибири эти озера называют аласами.
Суффозионные озерные котловины обязаны просадкам грунта в связи с выносом грунтовыми водами растворимых, а также легко подвижных горных пород верхних слоев коры выветривания (илистых частиц).
Плотинные озера возникают чаще всего в горах, в речных долинах перегороженных в результате обвалов или крупных оползней.
Основные понятия: тектонические озера, ледниковые экзарационные озера, ледниковые аккумулятивные озерные котловины, кратерные и кальдерные озерные котловины, карстовые озерные котловины, термокарстовые озера, суффозионные озерные котловины, плотинные озера.
2.Химизм озер.
Озерная вода в зависимости от целого ряда параметров, и прежде всего климата и подстилающих горных пород, различается по составу и количеству растворенных в ней солей. По степени солености выделяют
пресные озера с соленностью от 0 до 1 промилли,
- солоноватые – с соленнстью от 1 до 24,7 промилли (точка совпадения температуры наибольшей плотности и температуры замерзания),
- соленые - от 24,7-47 промиллей,
- минеральные - свыше 47 промиллей. При высоких концентрациях вода озер является насыщенными растворами, в них происходит кристаллизация солей и их выпадение в осадок на дно – самосадочными озера. Заполняющая их вода называется рапой.
По химическому составу выделяют три типа минеральных озёр: карбонатные (содовые), сульфатные (горько-соленые), хлоридные (соленые). Из этих озер добывают соль поваренную, соду, мирабилит, хлористый магний, соединения брома, йода, бора. Образующиеся в озерах минеральные грязи используют в лечебных целях.
Основные понятия: самосадочные озера, карбонатные (содовые), сульфатные (горько-соленые), хлоридные (соленые).
3.Термический режим озер.
Термический режим озер контролируется приходом солнечной радиации и теплообменом с атмосферой. Приход солнечной энергии в течение одного летнего дня может достигать 500 кал на 1 см2 поверхности озера. Часть этой энергии отражается от зеркала озера, часть рассеивается водной поверхностью в пространство, а часть поглощается водой и превращается в тепловую энергию. Расходуется тепло озерной воды на испарение и излучение в атмосферу, весной – на таяние льда.
Нагревание или охлаждение верхних слоев водной толщи озера приводит либо к перемешиванию воды, либо к расслоению (стратификации) водной толщи по плотности. В зависимости от особенностей температурного режима пресные озера подразделяются на теплые, умеренные и холодные.
Летом нагревается главным образом верхний слой воды толщиной несколько метров, оно приводит к расширению воды в этом слое, ее плотность. Нагретая вода скапливается поверх холодных. Температура в озере с глубиной понижается (прямая стратификация). Верхний слой называется эпилимнион. Далее идет слой температурного скачка (термоклин), для которого характерно изменение температуры на 8-100С на 1м глубины. Нижний, более плотный, холодный слой носит название гиполимнион.
Зимой температура с глубиной повышается. Такое расслоение воды называется обратной стратификацией. Состояние воды, при котором температура воды в озере равна 40С называется гомотермией (весенняя и осенняя)
Основные понятия: эпилимнион, гиполимнион, гомотермия.
4.Динамика озерной воды.
Движение воды в озерах обеспечивает ее перемешивание, содействует распространению кислорода и аэрации нижних слоев и, следовательно, распределению питательных веществ. Наиболее существенное значение имеет вертикальная циркуляция воды, связанная с термическим режимом.
Движение воды в озерах значительно отличается от высокоамплитудных приливо-отливных и мощных океанических течений. Только в крупнейших озерах существуют постоянные течения, но даже в них практически отсутствуют приливо-отливные колебания.
В большинстве крупных озер есть инерционные течения. В проточных озерах под есть сточные течения. Под влиянием ветра возникают ветровые течения (вихревые ветровые течения (или циркуляция Лэнгмюра), компенсационные течения, поверхностными сейши, внутренние сейши.
Основные понятия: инерционные течения, сточные течения, ветровые течения, (вихревые ветровые течения), компенсационные течения, поверхностными сейши, внутренние сейши.
5.Растительность и животный мир озер.
Каждый водоем – это биотоп. Большое разнообразие озер по глубине, термическому режиму и химическому составу воды создает пестроту экологических условий существования живых организмов.
Озера классифицируют по содержанию фосфора- основного лимитирующего элемента питания биоты озер: эфтрофные, мезотрофные, дистрофные и олиготрофные.
Различаются по экологическим условиям и разные зоны озер. Эпилимнион почти всегда насыщен растворенным кислородом, образующимся здесь в процессе фотосинтеза, а также захваченным из пограничного слоя атмосферы при циркуляции воды.
В гиполимнионе растворенный кислород затрачивается на дыхание и разложение, и многие неорганические вещества возвращаются в воду.
На поверхности раздела донных осадков и воды, содержащие кислород нерастворимые соединения железа теряют кислород и становятся растворимыми, в результате чего большое количество железа, марганца, фосфора и азота поступает в воду. Этот процесс называется внутренней эвтрофикацией.
В озерах существуют три типа местообитаний: зона контакта атмосферы и воды, зона контакта донных отложений и воды и собственно водная толща. В каждой зоне встречается набор организмов, приспособленных к специфическим условиям данного типа местообитания.
Зона контакта атмосферы и воды. Организмы, обитающие в этой зоне, носят собирательное название «нейстон» (от греч. neusts – плавающий).
Зона контакта донных отложений и воды. Совокупность организмов, обитающих в этой зоне, называется бентосом (от греч. bnthos – глубина). Эта группа включает как растения, так и животных. Растения, обычно известные как водные, или макрофиты, обитают на мелководьях, где им доступен свет, и образуют определенную зональность. На дне вдоль кромки озера растут полупогруженные макрофиты, включающие осоки и рогоз. Далее от берега и несколько глубже укореняются такие макрофиты, как, например, кувшинки с длинными стеблями, увенчанными плавающими листьями, через которые поглощается углекислый газ из атмосферы. Еще дальше от берега, на большей глубине произрастают полностью погруженные в воду макрофиты (например, рдесты).
Огромная площадь поверхности растений мелководий служит средой обитания для группы прикрепляющихся к ним организмов, называемой перифитоном, в которую входят бактерии, простейшие и водоросли. Глубже в сублиторальной зоне обитают бактерии, простейшие и настоящие черви
Водная толща. Обитающие здесь организмы делятся на две группы: нектон и планктон.
Нектон. По особенностям питания озерные рыбы делятся на несколько групп: рыбоядные или хищные рыбы, планктоноядные рыбы, бентосоядные рыбы.
Планктон. Различают фитопланктон (растительные организмы) и зоопланктон (животные организмы). Все они микроскопические и имеют удельный вес, близкий удельному весу пресной воды, но если бы он был выше, планктон быстро опускался бы на дно.
Водоросли играют важную роль в озерах, поскольку они вместе с более крупными растениями составляют первое звено пищевой цепи водоемов.
Зоопланктоном обычно называются микроскопические животные или иные микроскопические организмы, не осуществляющие фотосинтез. Зоопланктон включает некоторые группы бактерий, а также простейших, коловраток и мельчайших ракообразных.
Хотя непатогенные бактерии и не являются животными, их включают в состав зоопланктона. Они изобилуют в озерной воде, где их концентрация может превышать 100 млн. в 1 мл. Если бы не эти бактерии (многие из них разлагают органическое вещество на составные части), обмен веществ в озерах замедлился бы и в конце концов прекратился, поскольку все доступные минеральные вещества оказались бы связанными в органические соединения в живых или погибших организмах.
Простейшие – это микроскопические одноклеточные животные, иногда называемые неклеточными, например амебы и парамеции (ресничные инфузории).
Более сложное строение, чем простейшие, имеют коловратки, названные так за венчик волосков, или ресничек, вокруг ротового отверстия. Коловратки – многоклеточные животные. Они питаются мелкими водорослями, бактериями и органическим детритом, а иногда – другими коловратками.
Мельчайшие ракообразные представляют собой одну из наиболее заметных составляющих зоопланктона. Эти рачки очень малы – длиной 0,3–12 мм. В большинстве озер они являются главным связующим звеном между первичными продуцентами (водорослями) и последующими звеньями пищевой цепи (рыбами).
Основные понятия: эфтрофные, мезотрофные, дистрофные и олиготрофные озера, нейстон, бентос, планктон.
6.Экологические проблемы озер.
Озера являются экосистемами, в которых все компоненты взаимосвязаны. При отсутствии внешних воздействий озера достигают некоторого состояния равновесия с окружающей средой, что со временем приводит к более или менее стабильному положению, когда организмы, обитающие в озерах, приспосабливаются к существующим условиям.
Однако озера редко пребывают в равновесном состоянии. Напротив, они часто используются как источники воды для орошения, питьевой воды, для сельскохозяйственных нужд или же для сброса таких продуктов современной цивилизации, как сточные воды предприятий, ливневые и сельскохозяйственные стоки. Озера загрязняются все возрастающим количеством пестицидов, гербицидов и попадающих в воду из воздуха органических соединений, таких, как полихлорированные бифенилы, а также кислотными дождями, образующимися в результате выбросов загрязняющих веществ двигателями автомобилей и тепловыми электростанциями. В них проникают чуждые им виды растений и животных, заносимые рыбаками на днищах судов и иными случайными способами. Угрожающие размеры принимает эвтрофикация. В некоторых случаях большие, имеющие хозяйственное значение озера находятся даже под угрозой полного исчезновения.
Загрязнение озер – очень серьезная проблема. Сформировалась целая наука о восстановлении озер, базирующаяся главным образом на эмпирических соотношениях, связывающих такие показатели, как обилие водорослей и прозрачность воды, с концентрациями фосфора в озерных водах. В некоторых регионах регулируется забор воды из озер. Тщательно изучается применение пестицидов.
Основные понятия: озероведение (лимнология), типы озерных котловин, аласы,. самосадочные озера, рапа, температурная стратификация (прямая, обратная), эпилимнион, слой температурного скачка (термоклин), гиполимнион, гомотермия,. инерционные течения, сточные течения, ветровые течения (вихревые ветровые течения или циркуляция Лэнгмюра, компенсационные течения, поверхностными сейши, внутренние сейши), эфтрофные, мезотрофные, дистрофные и олиготрофные озера, бентос, перифитон, нектон, планктон.