Озёра

Озёра представляют собой естественные природные или искусственные созданные человеком водоемы, расположенные в естественных природных котловинах или искусственно созданных углублениях суши заполняемые разнородными водными массами в границах озёрного ложа (озёрной чаши). Озёрные чаши заполненные водой не имеют одностороннего уклона. Возникновение озёрных котловин это результат постоянных различных природных рельефообразующих процессов. Котловины озёр по происхождению делятся на тектонические, ледниковые (эрозионные и аккумулятивные), речные, приморские, провальные (просадочные-карстовые, термокарстовые), эоловые, вулканические (кратерные и лавовоподпорные), завально-запрудные. По причине интенсивного использования человеком водных ресурсов в хозяйственной деятельности постоянно растёт количество зарегулированных озёр-водохранилищ таких как, например Байкал, Онежское озеро, озеро Виктория и многие другие. При формировании котловины озера довольно часто участвуют несколько природных фактора такие как, например тектоника и ледники. За время существования озера, озёрная котловина постоянно меняет свои размеры и форму за счёт переформирования берегов и отложения донных накоплений. Ложе озера это часть котловины заполненной водой. Ложе озера делят на литораль — мелководную прибрежную часть, подверженную действию волн, и профундаль — открытую, более глубокую часть, где волны не воздействуют на дно. Озёра характеризуют по размерам площади поверхности зеркала озера, длине, ширине, протяженности, изрезанности береговой линии. Также озёра характеризуют по объёму воды заполняющую котловину озера, по глубине от поверхности зеркала озера и до самого глубокого места в котловине, также в расчёт берётся и средняя глубина озера. В характеристики также входят соотношение площадей и объёмов на разных глубинах.

Объёмы воды в озере и его изменения во времени зависят от водного баланса озера – притока и от тока водных масс, а также степени и интенсивности испарения в атмосферу в виде водяного пара. Основные составляющие приходной части водного баланса озёр являются подземный и поверхностный притоки с бассейна, а также количество выпадающих осадков на поверхность озера. Основные составляющие расходной части водного баланса озера состоит из подземного и поверхностного стока водных масс озера, а также испарения воды с поверхности озера. Озёра по характеру водного баланса делят на сточные, бессточные и озёра с перемежающимся стоком воды. На водный баланс озёр важную роль играет географическое положения того или иного озера, природно-климатические условия, на какой высоте расположено озеро и его размеры и форма. У озёр расположенных во влажных районах планеты расход и приток воды происходит преимущественно за счёт стока. В районах планеты с засушливым климатом воды озёр большей частью тратятся на испарение. В таких районах в большинстве случаях распространены бессточные озёра. Удерживая воды, стекающие с их бассейнов и медленно отдавая их в вытекающие реки, озера, таким образом, регулируют сток рек.

Площадь озёр земного шара примерно около 2,7 миллионов квадратных километров, что составляет примерно 1,8% площади суши земли. Объём вод около 230 тысяч кубических километров. На долю бывшего СССР приходилось свыше 2,8 миллионов озёр общей площадью около 490 тысяч квадратных километров. Среди них озёра с площадью зеркала от 1 до 10 км² — около 37 тыс., более 100 км² — 185. Распределение озёр по всему земному шару неравномерно, зависит в первую очередь от характера водного баланса, обусловленного климатом. Уровень воды озёр подвержен как многолетним, так и сезонным колебаниям. Уровень вод при сезонных колебаниях связанный с водным балансом у крупных озёр редко превышает 1 метр, многолетние колебания могут колебаться от 3 до 7 метров. Озера, расположенные в засушливых районах часто частично или полностью пересыхают. Волны, вызываемые ветрами в озёрах значительно меньше, чем в морях и могут достигать 3-5 метров, но озёрные волны более крутые. Накаты и откаты вод также меньше чем в морях. Течения в озёрах вызываются в основном ветрами. Сейши озёр связаны с ветром или изменениями давления воздуха.

Для нагрева в озёрах воды большое значение имеет рассеянная и прямая излучаемая солнцем радиация. Потеря тепла в основном происходит на испарение, теплоотдачу в воздух и излучение. Перенос тепла в глубину озера и распределение его в водной массе осуществляется при перемешивании и течениями. В летнее время в озёрах находящихся в зоне умеренного климата, температура воды понижается с поверхности ко дну (прямая температурная стратификация); между нагретым менее плотным верхним слоем (эпилимнионом) и холодным плотным глубинным (гиполимнионом) обычно лежит слой температурного скачка (металимнион), в котором температура резко падает до 10 °С на метр глубины. Зимой в этих О. наблюдается обратная температурная стратификация — повышение температуры от поверхности ко дну (в пределах от 0 до 4 °С). Весной и осенью наблюдается гомотермия — одинаковая температура и соответственно плотность по всей толще воды, благоприятствующая перемешиванию. В озёрах тропического пояса почти весь год бывает прямая стратификация, холодного пояса — обратная. Лёд озёр слоистый, большей части неровный, торосистый. Замерзание и вскрытие зависят от потерь и поступления тепла. Крупные озёра из-за большого запаса тепла и воздействия волн замерзают и вскрываются позже рек; лёд большей части тает в самих озёрах и только частью выносится в реки. Воды озёр с солёной водой могут зимой не замерзать при отрицательной температуре, а летом нагреваться под поверхностным слоем пресной воды до 60 °С и более.

Водную среду озёр рассматривают как сложные полидисперсные системы, в состав которых, кроме Н₂О, входят ионы, диссоциированные молекулы, газы, минеральные и органические частицы, начиная с коллоидных до крупных, организмы и их остатки. Содержание солей в озёрах колеблется от нескольких мг до 300 г и более в 1 л (см. Минеральные озёра). Природным зонам более или менее соответствует преобладание в воде их озёр характерных гидрохимических фаций: в озёрах тундры преобладают Si и HCO^-₃, в лесной зоне — ионы Ca²⁺ и HCO^-₃, в степной — ионы Na⁺ и SO^2-₄ или Na⁺ и Cl^-, в пустынной и полупустынной — ионы Na⁺ и Cl^-. Кроме главных ионов минерализации — HCO^-₃, СО^2-₃, SO^2-₄, Cl^-, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, К⁺, для развития жизни очень важны и нередко дефицитны биогенные элементы: N (в его связанной форме), Р, Si, Fe, Mn, Cu, Zn и др. Газы проникают сквозь зеркало вод озёр, образуются и связываются в них, переносятся водными массами, избыток газов выделяется в атмосферу. Газы воздействуют на гидрохимический режим озёр и на существование в них организмов. От соотношения недиссоциированной и диссоциированной (см. Диссоциация) углекислоты, её бикарбонатных и карбонатных солей зависит в большинстве случаев кислотность или щёлочность воды озёр. Содержание кислорода, с одной стороны, сероводорода, метана и водорода — с другой, характеризует окислительные и восстановительные зоны водной толщи и грунтов. Дефицит кислорода приводит к летним и зимним заморам рыб, гибели беспозвоночных и растений. При отсутствии кислорода в воде озёр сохраняются лишь бактериальные формы жизни. Водные растения при фотосинтезе выделяют кислород и создают органическое вещество. Используя газы и биогенные элементы, организмы фотосинтетики и хемосинтетики создают автохтонное, или местное по происхождению, органическое вещество. Поступающее в озёра вещество извне называют аллохтонным. На дне озёр из минеральных и органических частиц, приносимых стоком и ветром с бассейнов и образующихся в самих озёрах при разрушении берегов и отмирании растений и животных, образуются донные отложения (см. Озёрные отложения), происходит заиление озёр. От количества минеральных и органических взвесей зависят цвет и прозрачность воды. Голубой цвет и высокая прозрачность (до 40 м в Байкале) характерны для озёр с чистой водой, большей частью крупных. С увеличением мутности цвет воды становится зелёным, бурым, коричневым, прозрачность падает до 1 м и менее. От прозрачности зависит мощность слоя фотосинтеза. В озёрах устанавливают поверхность компенсации, выше которой фотосинтетическое продуцирование органического вещества с выделением кислорода преобладает над суммарным расходованием при разложении.

По размещению в озёрах и процессам приспособления выделяют организмы дна (бентос), водного зеркала (плейстон), водной толщи (планктон), активно плавающие (нектон); по берегам живут влаголюбы-гигрофилы. По биологической продуктивности озёра разделяются на высокопродуктивные, богатые биогенными элементами (эвтрофные), малопродуктивные, бедные биогенными элементами (олиготрофные), и обогащенные гуминовыми веществами (дистрофные). Кроме сезонных циклов изменений режима и развития жизни, озёрам свойственны многолетние циклы и прохождение последовательных состояний на пути к исчезновению. В процессе своей эволюции озёра заполняются наносами, зарастают и превращаются в условиях влажного климата в болота, в сухом климате — в солончаки.

В озёрах земли сосредоточена значительная часть дефицитной пресной воды (123 тыс. км³), обеспечивающей нормальную жизнедеятельность человека и ценных растений и животных. Водные ресурсы озёр и получаемые из них продукты широко используются в народном хозяйстве: водоснабжении, водном транспорте, гидроэнергетике, рыбном хозяйстве, орошении, получении сырья для промышленности; добыча торфа и донных отложений — сапропелей, солей. Лечебные грязи озёр — пелоиды широко применяются в медицине. Велико значение озёр для организации отдыха и курортного лечения с использованием грязей и рассолов. Сброс сточных вод и сток с с.-х. угодий и лесов, где применяют удобрения и ядохимикаты, могут при неосмотрительном ведении хозяйства изменить режим озёр и подорвать их ресурсы. В промышленно развитых и густонаселённых странах происходит вызванное загрязнением ухудшение качества воды озёр. В этом отношении Великие озёра в Северной Америке — один из наиболее ярких примеров. Водой этих озёр пользуется более 250 городов, ежедневно забирая свыше 15 млрд. л; не меньших величин достигают и сбросы сточных вод из городов.

Примечание: Каспийское море самый большой бессточный водоём Планеты Земля часто рассматривают как величайшее, самое большое озеро Земли. Однако  Каспийское море из-за своих размеров, по характеру процессов и истории развития больше является морем, чем озером.

Лепнева С. Г., Жизнь в озерах, в кн.: Жизнь пресных вод СССР, т. 3, М. — Л., 1950; Россолимо Л. Л., Очерки по географии внутренних вод СССР, Реки и озера, М., 1952; Давыдов Л. К., Гидрография СССР. (Воды суши), ч. 1—2, Л., 1953—55; Муравейский С. Д., Реки и озера, М., 1960; Зайков Б. Д., Очерки по озероведению, ч. 1—2, Л., 1955—60; Богословский Б. Б., Озероведение, М., 1960; Жадин В. И., Герд С. В., Реки, озера и водохранилища СССР, их фауна и флора, М., 1961; Соколов А. А., Гидрография СССР, Л., 1964; Труды Лаборатории озероведения АН СССР, т. 20, 22, Л.,1966—68; Хатчинсон Д. Э., Лимнология, пер. с англ., М., 1969; Кузнецов С. И., Микрофлора озер и её геохимическая деятельность, Л., 1970; Доманицкий А. П., Дубровина Р. Г., Исаева А. И., Реки и озера Советского Союза, Л., 1971.