П.С. Лопух, о.Ф.Якушко

ОБЩАЯ

ЛИМНОЛОГИЯ

Учебное пособие

МИНСК- 2011

Введение.

Озера относятся к числу важнейших элементов природных ландшафтов. Их роль в жизни человека определяется в первую очередь большими запасами пресной воды. Географическая роль озер заключается в нескольких аспектах.

Во-первых, в интегральном воздействии озер на сток. Озера являются природными регуляторами стока. В отдельных случаях озера при значительном испарении с поверхности их акватории уменьшается годовой сток. В целом же озера участвуют в перераспределении максимального весеннего стока половодья на летний меженный период. Озера задерживают часть твердого стока, регулируют химический сток.

Во-вторых, озера благоприятно воздействуют на микроклимат прибрежных территорий. Тем самым озерный фонд обладает значительными рекреационными ресурсами.

В-третьих, вместе с водным стоком в озера поступает большое количество веществ автохтонного и аллохтонного материала, который в процессе седиментогенеза трансформируется в особые образования, именуемые донными отложениями. В условиях Беларуси формируются сапропели особого состава и свойствами. Сапропели – одно из важнейших полезных ископаемых Беларуси.

В-четвертых, в озерах создается специфическая среда для жизни организмов, именуемых гидробионтами, которые принимают самое активное участие в функционировании и эволюционном развитии их гидроэкосистем.

В современных условиях роль озер существенно возрастает. В условиях постоянного воздействия антропогенного фактора они остаются хранителями чистой пресной воды. Озера часто являются ядром особо охраняемых территорий – национальных парков, заповедников и заказников различного уровня.

Данное учебное пособие является логическим продолжением учебных пособий О.Ф. Якушко «География озер Беларуси» (1967), «Озероведение» (1981). Огромный накопившийся материал по режиму озер Беларуси за последние 30 лет позволил подготовить качественно новое учебное пособие, в большей степени отражающее региональные особенности озер Беларуси.

Сформировавшаяся белорусская лимнологическая школа получила развитие в новых научных направлениях и фундаментальных публикациях, которые значительно дополнили теоретическую и прикладную лимнологию. Среди них следует отметить эволюционную и практическую лимнологию, научное обоснование особо охраняемых территорий и т.д.

Авторы выражают большую благодарность заведующему лабораторией озероведения географического факультета профессору Б.П. Власову за оказанную помощь в написании пособия и предоставление фондовых и опубликованных материалов.

Глава 1. Предмет, задачи и роль озер в природных комплексах

1.1. Предмет, задачи и методы исследования.

Исследованием комплекса физико-географических процессов, происходящих в озерах, занимается одна из наук о Земле гидрологического цикла – лимнология или озероведение. Основоположником научного озероведения является швейцарский ученый Ф.Форель, который в 1885 году предложил первую классификацию озер по термическому принципу и изложил основные принципы и задачи лимнологии на Лондонском Международном географическом конгрессе. Позже, в 1901 году, во введении к своему классическому труду «Руководство по озероведению (общая лимнология» он писал, что … «всякое озеро может быть рассматриваемо, как известная географическая единица, само по себе и в отношении к окружающей его местности». Во введении «Лимнологии» Д. Хатчинсона Л.Л. Россолимо подчеркивает понимание Ф. Форелем лимнологии как «…общие, относящиеся к озерам вообще наблюдения, законы и теории», т.е. общая, или теоретическая лимнология.

Ф.А. Форель (1841-1912)

Д.Э. Хатчинсон (1903-1991)

Изучая разнообразные водоемы суши, С. Д. Муравейский пришел к мысли о необходимости комплексного их исследования для выявления всей совокупности протекающих в них процессов, включая и гидробиологические процессы. Тем самым была подчеркнута мысль о тесной связи лимнологии и гидробиологии. По Л.Л. Россолимо, лимнология – это наука о водоемах озерного типа, изучающая весь комплекс взаимосвязанных физических, химических и биологических процессов, который определяет своеобразие этих водоемов. Отсюда логически вытекает содержание объекта изучения лимнологии – отрицательные формы рельефа, заполненные водой и, в отличие от водотоков, не имеющие одностороннего стока, или озера.

Предметом изучения лимнологии является весь комплекс внутриводоемных, или лимнических процессов, протекающих в озере в тесной связи с водосбором.

Озероведение и лимнология тесно связаны с морфометрией. Основы морфометрии озер были разработаны Г.Ю. Верещагиным, С.Д. Муравейским. По мнению С.Д. Муравейского, морфометрия - это система количественных показателей, которая позволяет познать процессы, протекающие в водоемах и вызывающие изменения их подводного рельефа. Кроме морфометрии лимнология тесно связана с гидрохимией и гидробиологией.

Г.Ю. Верещагин (1889-1944)

Региональная лимнология занимается исследованием лимнических процессов в условиях конкретной территории, с учетом физико-географических условий и в тесной связи с водосбором, обусловленные длительным их развитием в голоцене. Как показывает практика исследований озер Беларуси, особенности их генезиса, гидрологического режима, процесса накопления донных отложений, эволюции лимносистем имеют специфические черты, характерные только для данной территории.

Методы исследований. Озера представляют собой сложные гидрологические и гидроэкологические экосистемы. Поэтому для их изучения применяется весь комплекс гидролгических методов исследований.

Стационарные исследования озер и водохранилищ ведутся на озерных станциях и гидрологических постах. Наиболее полной прграммой стационарных исследований отличается Нарочанская гидрометстанция. Специальные гидробиологические исследования ведутся на Нарочанской гидробиологической станции, Вилейском водохранилище. По специальной программе ведутся исследования Лукомского озера в связи с его использованием в качестве водоема-охладителя Новолукомльской ГРЭС и в связи с этим изменением его режима. Ряд гидрометрических постов в 70-е годы было создано в системе МУОСов. Полустационарные исследования, как правило, сопровождают стационарные исследования, проводятся сезонно по специальной программе в соответствии с поставленными практическими и научными задачами.

Экспедиционные исследования ведутся проводятся в связи с научными задачами ряда научных и проектных учреждений. Исследования проводятся эпизодически, или сезонно, в которых решаются конкретные научные задачи.

Комплексный лимологический метод изучения озер и водохранилищ сформировался в НИЛ озероведения при Белгосуниверситете и широко используется при паспортизации озер, изучении водохранилищ. Метод включает ряд приемов картирования озер, донных отложений и водной растительности, методик химического анализа донных отложений и озерных вод и др. современных методик.

В лабораторных условиях изучаются физические и химические свойства грунтов и воды, водной растительности. Валовый химический анализ донных отложений ведется на сложных приборах, таких как пламенный фотометр, атомный спектроанализатор, нефелометр, калориметр и др.

Для изучения физико-географических условий водосборов озер в голоцене в лимнорлогии используется комплекс палинологических методов: споровопыльцевой, диатомовый, остракодовый, палеокарпологический и др. Для определения абсолютного возраста отложений используется радиоуглеродный метод.

При изучении отдельных процессов широко внедряются в изучение озер и водохранилищ моделирование. Математическое моделирование, в частности, применено при создании математической модели озер Дривяты, Нарочь, Байкал (Умнов, Меншуткин). В меньшей степени используется натурное или физическое моделирование. При натурном моделировании проводятся эксперименты максимально приближенные к естественным условиям водоема. Например, использование меченого песка в прибрежной зона с целью изучения динамики течений и транспорта наносов в прибрежной зоне.