Природные пресные водоёмы
ИСТОЧНИКИ ПРЕСНОЙ ВОДЫ. ОПИСАНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
Здесь представлена краткая характеристика источников пресных вод: рек, озер, болот, искусственных водоемов, подземных вод.
Реки
Реки обладают общей для них особенностью - водная масса в них перемещается от истока к устью за счет уклона русла в сторону моря. Реки текут за счет силы тяжести Земли.
Течение реки идет по руслу (углублению в суше). Русло может быть пойменное и коренное. Различаются они тем, что по пойменному руслу река течет при самом большом уровне воды, например во время паводка, в то время как по коренному руслу река течет даже в самое сухое время года с наименьшим уровнем воды.
В реке различают следующие части: прибрежную - рипаль, срединную - медиаль и участок с наибольшим течением - стержень. От истока к устью река делится на верхнее, нижнее в среднее течение. Верхнее течение наиболее бурное, среднее становится спокойным и многоводным за счет притоков, и нижнее течение самое медленное.
Вода постоянно размывает ложе, а за счет сил Кориолиса в северном полушарии правый берег рек подмывается и становится крутым, в то время как левый намывается и становится пологим. За счет боковой эрозии река часто меняет очертания берегов и образует излучины. В некоторых случаях русло снова выпрямляется, тогда отшнуровавшееся прежнее русло называется старицей, если же старицы сохраняют с новым связь, то получаются либо затоны, либо протоки. При впадении в море русло может несколько раз разойтись на рукава и образовать дельту. Иногда образуется обширный участок, напоминающий узкий морской залив - эстуария.
Движение воды в реке, подъем уровня во время дождей и таяния снегов, различные климатические условия и различные минеральные породы дна реки приводят к тому, что условия для жизни в реках далеко не стабильны. К тому же минерализация воды сильно меняется в течение года и заметно снижается во время паводков. Газовый режим рек тоже различен в зимнее и летнее время. Особенно ухудшается газовый режим подо льдом в зимнее время. Все перечисленные выше факторы ведут к тому, что население рек характеризуется значительным видовым разнообразием. Большинство организмов живет в толще воды и на дне. Численность бактерий в речной воде резко колеблется в зависимости от сезонных изменений. Наибольшее количество микроорганизмов в воде содержится во время паводка. По течению реки ниже населенных пунктов количество бактерий возрастает. Из водорослей в реках больше всего диатомовых, зеленых и синезеленых. Среди животных в реках преобладают коловратки, ветвистоусые и веслоногие рачки, личинки хирономид и моллюски. Среди плавающих животных можно встретить рыб, амфибий, пресмыкающихся и млекопитающих.
Озёра
Озера представляют собой углубления в форме котловин, заполненных водой. Существует множество процессов, которые могут привести к образованию озера. В зависимости от своего происхождения озера подразделяются на: тектонические, карстовые, эоловые, ледниковые и термокарстные. В некоторых случаях от моря отшнуровываются озеровидные водоемы - лиманы. Лиман может образоваться и другим способом, если реку, впадающую в море, запрудит песчаная коса, намытая прибоем.
Котловину озера делят на мелководную литораль (или прибрежное мелководье), сублитораль (или свал), и дно, идущее под большим уклоном. Сублитораль - эта та область, куда заходит растительность. Вся остальная часть дна называется профундалью. Профундаль можно найти только у очень глубоких озер. Из озер могут брать начало реки, в этом случае они называются сточными. Обычно сточные озера пресноводны, в то время как бессточные осолены.
Пресноводные озера по биологической населенности разделяются на эвтрофные, мезотрофные, олиготрофные и дистрофные (трофос - питание, пища). Эвтотрофные озера (высококормные) - неглубокие (до 15 метров), вода в них содержит много минеральных солей. В ней обильно развиваются зеленые, синезеленые водоросли. В илистых грунтах эвтрофных озер живет множество организмов. Однако зимой в таких озерах не хватает кислорода и получается замор. При попадании минеральных удобрений в другие типы озер водоем может стать эвтрофным, а затем перейти в болото. Мезотрофные озера часто расположены на кристаллических породах. Они глубже 25 метров. Вода в них редко цветет, и заморов нет. Олиготрофные озера обычно тектонического происхождения и расположены на кристаллических породах. Глубина их свыше 30 метров. В них самая чистая вода по сравнению с другими озерами. Примером может служить озеро Байкал. Дистрофные озера обычно неглубоки, заболочены и в них образуется торф, который изолирует воду от грунта и тем самым исключает попадание биогенов в воду. В таком озере много микроскопических животных и растений и чаще всего нет рыб.
Условия жизни в воде зависят от движения воды, света, температуры и растворенных веществ. Посмотрим, как же эти условия влияют на жизнь в озерах.
Температура воды в озерах испытывает резкие изменения на протяжении года. Весной, когда поверхностная вода нагревается до 4°С, она становится самой плотной и опускается в глубь, а на ее место приходит менее плотная вода, которая нагревшись, также опускается. В результате возникшей циркуляции температура в озере выравнивается и становится равной 4°С. Дальнейшее повышение температуры ведет к тому, что вода не погружается, а только нагревается. Осенью опять начинается охлаждение до 4°С и снова наступает перемешивание. В зимнее же время перемешивание опять прекращается и наиболее холодная вода оказывается наверху.
Свет проникает глубже всего в олиготрофные озера. В эвтрофных и мезотрофных вода прозрачна до 2-3 метров. Самая темная и непрозрачная вода в дистрофных озерах.
Грунты в озерах могут быть собственного отложения, когда они образуются за счет разрушения берегов и остатков отмирающих организмов, а могут приноситься реками или ветрами. Если в озере много органических веществ и в придонных слоях отсутствует кислород, то отмирающие организмы, упавшие на дно, подвергаются анаэробному сбраживанию и вся масса становится мягкой, жирообразной и серой на вид. Такую богатую азотистыми веществами массу называют сапропелем.
Количество бактерий в озерах колеблется от 1 до 3 млн. на 1 мл воды. Из водорослей больше всего одноклеточных: диатомовые, зеленые и синезеленые. Зимой, весной и осенью в озерах развиваются в основном диатомовые водоросли, зато летом наибольшего развития достигают зеленые водоросли. В толще воды озер можно встретить коловраток, ветвистоусых и веслоногих рачков. В теплое время года в озерах развиваются различные насекомые, появляется множество рыб. На берегах и мелководье в озерах расположены высшие растения: камыш, тростник, стрелолист, рогоз и многие другие земноводные растения, такие как: кувшинки, кубышки, рдесты и водяной лютик. На большой глубине, иногда достигающей 40-50 метров можно встретить многоклеточные водоросли и мхи. На дне озера живет много личинок насекомых: поденки, хирономиды, ручейники и веснянки. Также можно встретить моллюсков, гидр, губок, пиявок и других. В озерах обитает большое количество видов рыб, а в некоторых озерах (например, Байкал) встречается несколько видов тюленей.
Болота
Болота отличаются от озер тем, что они неглубокие, частично или полностью покрыты растительностью и в них образуется торф. Первыми признаками болота можно считать образование торфа. При заболачивании озер от берегов на свободную поверхность нарастает сплавина - растительный ковер. По этому ковру может, не проваливаясь в воду, пройти даже человек. Только прогибы ковра от ног могут указывать на то, что ковер лежит на воде.
Поступление воды в болото может идти за счет грунтовых вод. Такое болото называется низинным. Если же вода поступает только за счет атмосферных осадков, оно называется верховым. Вода в болоте не прогревается даже в самое жаркое время года, потому что растительный ковер выступает как тепловой изолятор. Если раздвинуть мох-сфагнум и торф и опустить руку в воду, то она быстро замерзнет в холодной воде. Вода в болоте иногда бывает даже очень прозрачной на вид, хотя и содержит много гуминовых кислот, в то же время в ней нет почти солей из-за изоляции торфом воды от грунта. Торф образуется в болоте за счет отмирания мха сфагнума и других гидрофильных растений. Из высших растений на болоте встречается багульник, клюква, голубика и пушица. Фауна и флора болота бедны. Среди водорослей можно встретить жгутиковые формы, зеленые и диатомовые. Из животных встречается коловратки, ветвистоусые и веслоногие рачки. В верховых болотах, где большое зеркало воды не занято растительностью, развивается много личинок комаров.
Искусственные водоёмы
К искусственным водоемам относятся водохранилища, пруды, судоходные и оросительные каналы, а также многочисленные бассейны, отстойники и различные ирригационные сооружения.
Водохранилища создаются для использования гидроэнергии, для судоходных систем и для мелиоративных целей. Обычно для создания водохранилища ставится плотина на реке и разлившиеся воды заливают часть суши. В водохранилищах часто размываются берега из-за мелководья и появления больших волн от ветра. Самые большие по площади - это равнинно-речные водохранилища, но они же и самые мелководные. Горно-речные водохранилища обладают меньшей площадью, но они зато глубоководны. Самая большая глубина водохранилища у плотины и самая меньшая у верхнего речного участка. Учитывая то, что водохранилище несет на себе признаки как речного, так и озерного типа, флора и фауна их тоже занимает промежуточное положение. Планктон состоит в основном из бактерий, диатомовых, зеленых и синезеленых водорослей. Поскольку берега у водохранилищ разрушаются больше, чем у озер, то за счет выщелачивания биогенов размножаются в большом количестве синезеленые водоросли и вода зацветает. Фауна водохранилищ представлена коловратками, ветвистоусыми и веслоногими рачками, а также моллюсками. На берегу растет много камышей, осок, рогоза, урути, кувшинок и кубышек. На дне водохранилища живут хирономиды, моллюски, рачки-бокоплавы. Встречаются черви: олигохеты и пиявки. В водохранилищах хорошо приживаются различные виды пресноводных рыб и особенно травоядные.
Пруды значительно меньше водохранилищ и служат для рыборазведения, полива и водоснабжения. Помимо этого есть биологические очистительные пруды, в которых идет очистка промышленных и бытовых сточных вод за счет существующей в этих прудах флоры и фауны. Пруды бывают плотинные, когда ставится плотина на реке или в овраге, или могут быть копанными. Питание прудов водой идет либо за счет атмосферных осадков, грунтовых вод, либо за счет ручьев, рек. Вода прудов содержит множество бактерий, до нескольких десятков миллионов в 1 мл. В толще прудовой воды живут одноклеточные зеленые и диатомовые водоросли. Из животных в воде можно встретить инфузорий, коловраток, низших рачков. Прибрежная зона прудов сходна с водохранилищами, но в ней больше червей, трубочников, жуков и брюхоногих моллюсков. В пруды из рек могут попадать карась, сазан, карп и линь. Но чаще всего в прудах разводят карпов, орфу, ряпушу и форель. Есть и специальные пруды для разведения молоди осетров, севрюги и других ценных рыб.
Подземные воды
Под землей находятся целые озера и реки, состоящие из грунтовых, артезианских и минеральных вод.
Грунтовые воды залегают ближе всего к поверхности земли, они расположены над первым водонепроницаемым горизонтом. В них отсутствует напор. Грунтовые воды можно встретить в пещерах, в трещинах и капиллярах глубоких слоев земли, а также между частицами поверхностных песчаных отложений.
Артезианские воды залегают глубже и обычно располагаются между двумя водонепроницаемыми горизонтами, поэтому они всегда находятся под давлением.
Минеральные воды залегают в глубоких тектонических трещинах, где они соприкасаются с породами, насыщающими их различными элементами.
Обитателями подземных вод является целая группа организмов, которая очень слабо изучена в настоящее время. При этом обитатели артезианских и минеральных вод почти не изучены. Лучше всего изучены животные пещер. Пещеры образуются за счет растворения известняков, гипсов, доломитов. Чаще всего в них бывает вода, и могут образовываться целые подземные озера. Иногда по пещере протекает подземная река или ручей. В пещерах отсутствует свет и сохраняется низкая постоянная температура. Только в самых глубоких пещерах, где температура повышается на 1°С при опускании на каждые 30 метров, можно встретить озера с теплой водой. Вода в пещерах жесткая, содержит относительно много солей кальция и магния. Вследствие отсутствия фотосинтеза, а иногда и полной неподвижности воды, газовый режим в пещерах характеризуется пониженным содержанием кислорода. Население пещер представлено только бактериями и животными. Окрашенных растительных организмов в пещерах из-за отсутствия света нет. Среди животных встречаются веслоногие рачки, бокоплавы, креветки, очень незначительны коловратки, пиявки и полихеты. Из-за отсутствия света все представители животного мира лишены яркой окраски и не имеют глаз. У них слабо развиты органы осязания, зато очень длинные конечности. Из крупных животных в пещерах встречаются рыбы и протей, удивительное земноводное животное, относящееся к хвостатым амфибиям. Протей представляет очень большую загадку для биологов, он годами может жить без пищи и не уменьшается в размерах.
Существует жизнь и в интерстициальной воде, которая заключена между песчинками. Капилляры пространства между частицами в этом случае могут быть заполнены как пресной, так и соленой водой. В поверхностных слоях песка вода обновляется за счет просачивания дождевой воды. В эти же поверхностные слои, рассеиваясь и отражаясь от отдельных песчинок, частично проникает свет. Это создает условия для существования в верхнем слое фотосинтезирующих растений. В глубинах интерстициальных вод условия жизни такие же, как и в пещерах. Однако кислородные условия в этой воде лучше из-за некоторой проточности. В верхнем слое между песчинками находятся животные и растения, которые проникают на глубину до 15 см. Здесь ползают коловратки, инфузории и различные мелкие черви. В этом же слое живут одноклеточные водоросли. Ниже 6-15 см водорослей нет, меньше бактерий, но животные продолжают встречаться. Обычно представители интерстициальной фауны мелкие, однако между крупными частицами, где объемы промежутков больше, размеры животных могут доходить до сантиметра. Все эти животные обладают червеобразным телом с короткими конечностями. Это им помогает быстрее перемещаться между частицами песка. Среди представителей этой фауны могут быть даже моллюски с сильно извитой раковиной.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДОЁМОВ
Важной составляющей здоровья человека является чистая, хорошая вода. Как получить ее в поместье? Скажем, Вы берете воду из своего пруда. Постепенно в озере происходит накопление ила, из пыли, листового опада, органики, формируется детрит - среда обитания и пища множества бактерий, простейших, червей. Это - не загрязнение в прямом смысле слова, а важная часть жизненной цепочки. Периодически избыток ила можно удалять - это прекрасное удобрение для растений. Или использовать для мытья (издавна замечено, что озерные грязи, помимо лечебных свойств, хорошо моют тело).
Нельзя допускать попадания в воду современных синтетических моющих средств, повсеместно содержащихся в стиральных порошках, мыле, шампунях - лаурет- и лаурил-сульфатов, хлоритов, антибиотиков, фунгицидов, отбеливателей, отдушек. Их нейтрализация природными механизмами ограничена. Зато экосистема справится с разумныи количеством простого (хозяйственного) мыла без добавок, так как соли кальция и магния делают его нерастворимым, а липофильные бактерии полностью их усваивают.
Очищать воду в своем пруду от загрязнений и бактерий можно с помощью ручья. Для этого обустраивают русло ручья камнями (частью большими) и делают на пути ручья отстойники, углубления с гравием и песком и с посаженной растительностью. Кроме механической очистки здесь вода очищается бактериями. Главное условие: ручей никогда не должен пересыхать.
Но как бы Вы старались не загрязнять, очищать воду у себя в поместье, вся Ваша вода - часть общей гидросферы, всей воды на Земле. Поэтому быть уверенным в чистоте <своей> воды можно будет только тогда, когда вся вода на Земле будет чистой.
Проблема загрязнения воды в настоящее время приобрела глобальное, мировое значение. Чистая питьевая вода стала дефицитом. Из-за загрязнения воды погибают наиболее чувствительные организмы, разрушаются сбалансированные сообщества. Выделена даже отдельная наука - водная токсикология, изучающая загрязнение водоемов.
Поступление токсикантов в водоёмы
Загрязнения водоёмов могут возникать как в результате человеческой деятельности, так и в результате природных процессов. Дождевые и паводковые стоки могут опреснять соленые водоёмы, увеличивать мутность, сносить в водоемы с суши органические и минеральные вещества. Солнечные лучи могут высушивать водоёмы, повышать в них концентрацию солей и других веществ. Продукты жизнедеятельностн некоторых водорослей являются сильными токсинами. В пресных водах токсикозы и заморы нередко возникают в результате "цветения" водоемов - сильного развития синезеленых водорослей. В некоторых водоемах разложение органических остатков приводит к накоплению сероводорода и других продуктов распада. Сероводородом заполнены глубины Черного и Каспийского морей, придонные воды некоторых северных фиордов, хотя в этом случае газ получается не из-за разложения органических остатков, а от деятельности автотрофных сероводородных бактерий, которые восстанавливают серу до сероводорода В ряде африканских озер на глубине скопились огромные количества токсических и удушливых газов. Естественное загрязнение возникает при вулканической деятельности, работе гейзеров, минеральных источников. Вредные и ядовитые вещества могут образовываться в водоемах при разложении обильного листопада. В ряде регионов природные воды обладают избытком тех или иных минералов, что может оказывать существенное влияние на жизнь водоёмов.
Антропогенные стоки поступают в водоёмы со сточными водами населенных пунктов и промышленных предприятий, а также с дождевыми водами. Немалый вред приносит водоемам спуск в них сточных вод с проходящих судов. Атмосферные воды попадают в водоемы после кратковременного контакта с поверхностными слоями почвы.
В результате человеческой деятельности в водоемы может поступать много загрязнителей разной степени токсичности. Вредное действие может вызываться поступлением и нетоксических веществ. Избыток удобрений может привести к изменению типа водоема, его флоры и фауны. Вредное действие может оказывать поступление в водоем большого количества неядовитых взвесей - глины, песка, слюды, целлюлозы, окиси железа. Взвеси увеличивают мутность вода, уменьшают глубину проникновения солнечных лучей, т.е. уменьшают "фотический слой", в котором происходит фотосинтез, что ведет к понижению первичной продукции водоема и дефициту кислорода. Увеличение донных осадков может привести к нежелательной смене фауны бентоса, заиливанию нерестилищ, гибели от удушья уже отложенной икры рыб. Частым явлением стало так называемое "тепловое загрязнение" водоемов. Стоки подогретых, пусть даже незагрязненных вод, могут совершенно изменить тип водоема, сделать его незамерзающим зимой, перегревающимся в летнюю жару, вызвать буйное развитие несвойственных данному водоёму организмов, сместить сроки и места нереста рыб.
Токсичные (ядовитые) вещества попадают в водоёмы при разных видах хозяйственной деятельности. Ряд веществ используется специально для борьбы с организмами как в воде так и на суше. Это ядохимикаты - прежде всего сельскохозяйственные: против сорняков (гербициды), против вредных насекомых (инсектициды), против грибков (фунгициды). Помимо этого используются дефолианты - вещества, используемые для ускорения опадания листвы, например, хлопчатника перед сбором урожая. Некоторые из этих веществ ядовиты не только для тех организмов, для которых они предназначены, но и против других. Загрязнение водоемов может возникать при борьбе с малярийными комарами и другими кровососущими насекомыми, с грызунами, с сорной рыбой. Эти вещества обнаружены даже во льдах полярных морей. С полей в водоемы уносится значительная часть минеральных и органических удобрений - фосфатов, нитратов, солей аммония, калия, гуминовых и альбуминоидных соединений. Эти вещества сами по себе мало токсичны, но они могут повышать трофность, нарушать экологическое равновесие в водоеме, стимулировать развитие одних организмов в ущерб другим. Иногда в водоёмы поступают отходы и навоз с животноводческих ферм. Загрязняют водоемы стоки промышленных предприятий. Современные системы очистки не предусматривают совершенно полного очищения. Кроме того, нередки аварии очистных сооружений, аварийные сбросы неочищенных сточных вод. Токсиканты могут поступать в водоемы также и с дождевыми каплями. Через заводские трубы с промышленными дымами в атмосферу уходит много продуктов горения и летучих загрязнителей, которые затем выпадают в виде кислых и загрязненных осадков.
Загрязнение водоемов обусловлено попаданием в них взвешенных частиц, растворенных соединений, механических загрязнений.