Гидросфера, ее состав и структура

5. Озёра.

Озёра - природные  водоемы в углублениях суши (котловинах ), заполненные в пределах озерной  чаши (озерного ложа) разнородными водными  массами и не имеющие одностороннего уклона. Для озер характерно отсутствие непосредственной связи с Мировым  океаном. Озера занимают около 2,1 млн. км²или почти 1,4% площади суши. Это примерно в 7 раз больше поверхности Каспийского моря -- крупнейшего озера мира.

Распределены  озера неравномерно. Особенно много  их на севере -- в тундре и в лесной зоне. К югу, в степи и в пустыне  озера встречаются все реже. В  числе крупнейших и наиболее известных: Великие озера (Верхнее озеро, Гурон, Мичиган, Эри и Онтарио) -- в Северной Америке, Виктория и Танганьика -- в  Африке, Ладожское озерои Онежское озеро -- в Европе, высыхающее Аральское  море -- в Азии.

В России крупнейшее пресноводное озеро -- Байкал, за ним  по размерам площади зеркала следуют: Ладожское озеро, Онежское озеро , Таймыр, Ханка и Чудско-Псковское.

Генетические  типы озер. Происхождение озер различно. Они могут образовываться во впадинах, возникших в результате неравномерного распределения ледников в районах  материкового оледенения (ледниковые и моренные озера); в карстовых воронках и провалах (карстовые озера); в просадочных провалах при вытаивании льда (термокарстовые озера); в долинах, перегороженных обвалом, оползнем или ледником (плотинные, запрудные или завальные озера); в кратерах потухших вулканов (вулканические озера); посредством обособившихся от моря наносов песка или ила (лиманные озера); посредством прудов (искусственные озера) и т. д. Наиболее интересны тектонические озера, возникшие в местах тектонических разломов. Они имеют вытянутую форму и, как правило, очень глубокие. Среди них -- самое глубокое озеро мира Байкал (средняя глубина 730 м, наибольшая 1620 м).

Гидрологические типы озер. Водная масса озер создается  за счет атмосферных осадков и  подземных вод. Иногда пресная вода замещает морскую, заполнявшую котловину  в геологическом прошлом. Это -- реликтовые озера, среди них -- Каспийское море, Ладожское и Онежское озера.

Озера бывают сточные (из которых вытекают реки), проточные и бессточные (не имеющие  стока, преимущественно в полупустынях и пустынях). Очень интересно бессточное озеро Чаны, которое в зависимости  от колебаний сезонного или годового количества осадков подвержено резким изменениям очертаний. К кочующим озерам относятся: Лобнор, Эйри Чад.

Из-за большого объема воды гидрологический и термический  режимы озер выражены не столь резко, как у рек (см. Реки.). На озерах не бывает столь впечатляющих подъемов воды в период половодья и паводков, ледостав и ледоход (большинство  озер в России зимой замерзают) происходит медленней, чем на реках. Но бывают сильные  волны, в том числе сейши.

Пресные и  соленые озера. Проточные озера  в подавляющей своей части  пресны и часто обладают уникальной по качеству питьевой водой (наиболее яркий пример Байкал). Бессточные озера  в той или иной степени минерализованы, в них аккумулируются соли (от 1 до 24,7% -- солоноватые озера, а от 24,7 до 47% -- соленые), содержащиеся даже в пресной  воде их притоков. Есть и минеральные  озера (которые содержат выше 47% солей), в т. ч. проточные, образующиеся за счет поступления минерализованных вод  из глубин Земли. Из них соли могут  выпадать в осадок. Например, самосадочные озера Эльтон и Баскунчак.

Условия жизни  в озерах. По условиям жизни водных организмов озера можно разделить  на олиготрофные (бедные планктоном , глубокие, прозрачные и холодные), эвтрофные (с богатой литоральной и сублиторальной растительностью, обильным планктоном, мелкие, хорошо прогреваемые) и дистрофные (исключительно бедные жизнью, с коричневым цветом воды). К первым относятся глубоководные озера типа Байкала; ко второй группе -- большинство некрупных озер средней полосы России; к дистрофным -- бедные кислородом озера в заболоченных районах.

В современных  условиях многие озера подверглись  существенным трансформациям в результате длительной и интенсивной антропогенной  деятельности. Часть озер подперта водами --водохранилищ. Другие частично спущены. Наиболее яркий пример Севан, уровень которого был снижен на 18 м, чтобы воду использовать на орошение, а попутно от единственной вытекающей из озера реке Раздан получить дополнительное количество электроэнергии. В связи  с развитием орошаемого земледелия в бассейне Аральского моря и с  чрезмерным изъятием воды его притоков озеро стало высыхать. Масштабы этого  процесса стали катастрофическими, а территория -- претерпевает экологическую  катастрофу. Самый массовый негативный результат -- загрязнение озер промышленными, сельскохозяйственными и бытовыми стоками.

При замедленном  водообмене в озерах поступление  с притоками биогенных элементов (особенно азота и фосфора) приводит к избыточному обогащению воды питательными веществами -- эвтрофикации, что резко  ухудшает качество воды.

Изучением озер занимается наука лимнология, или  озероведение.(5)

Таким образом, несмотря на то, что по объему воды в  озерах значительно меньше, чем в  океанах и морях их роль для  населения Земли трудно переоценить. Запасы озерных вод используются во всех сферах жизни человека, и  являются местом обитания множества  живых организмов.

6. Ледники.

ЛЕДНИКИм - движущиеся по земной поверхности естественные массы льда, образованные в результате многолетнего накопления, уплотнения и перекристаллизации снега. Общая  площадь современных ледников около 16,3 млн. км². Ледники занимают около 11% площади суши, а их общий объем достигает 30 млн. км³. Естественно, что ледники могут существовать только там, где устойчиво наблюдаются низкие температуры воздуха и выпадает достаточно много снега. Обычно это приполярные или высокогорные районы. Ледники могут иметь форму потока, купола (щита) или плавучей плиты (в том случае, когда они сползают в водоем). Отколовшиеся части ледников, пустившиеся в морское плавание, носят название айсбергов.

Типы ледников. Различают ледники горно-долинные (так как они связаны с горным рельефом, занимая долины с характерным  корытообразным поперечным профилем, так называемые троги), покровные  и шельфовые. Горно-долинные ледники, среди которых встречаются и  висячие, и каровые, и переметные, распространены практически повсеместно, от Килиманджаро в Африке и сверкающих гребней Анд в Южной Америке  до вершин Гималаев, Гиндукуша, Памираи  Тянь-Шаня. Крупнейший из горных ледников -- Федченко ледник. В России наиболее крупные горные ледники сосредоточены  на Кавказе. Однако их площадь редко  превышает 30 км², а длина 10 км.

К покровным  ледникам можно отнести ледниковый щит Антарктиды, если его рассматривать  как единый покровный ледник. В  пределах единого покрова выделяют отдельные ледяные потоки, направленные от центра материка к периферии. Крупнейший среди них -- ледник Бидмора (длина 200 км, ширина до 40 км). Значительно меньше по своим размерам покровные ледники  Арктики. Шельфовые ледники являются плавучим продолжением материковых  покровных ледников. Самый крупный  из них -- Росса шельфовый ледник.

Образование ледников. У ледников выделяют области  питания (аккумуляции) и абляции. В  первой из них снег превращается в  фирн, а затем в лед, и происходит увеличение массы льда, переносимого в область абляции, где эта  масса уменьшается в результате таяния, откалывания, испарения и  сдувания снега ветром. Размеры ледников весьма разнообразны. Если они имеют  площадь менее 0,1 км², то называются малыми. Наиболее крупные могут достигать многих млн. км². Например, ледниковый щит Антарктиды достигает почти 14 млн. км², а его максимальная толщина превышает 4,7 км.

Косвенным показателем  гигантских размеров ледников могут  служить крупные айсберги. Столкновение с айсбергом стало причиной величайшей морской катастрофы 20 в. -- гибели "Титаника". Наиболее крупные айсберги, имеющие  длину 170 км и объем до 5 тыс. км³, встречаются близ Антарктиды.

Масса ледников изменяется во времени, главным образом  в связи с изменением климата. В геологическом прошлом неоднократно бывали периоды, когда ледники занимали значительно большую площадь, чем сейчас.

Движение  ледников. Скорость движения ледников обычно невелика, составляя в среднем  от нескольких десятков до нескольких сотен метров в год. Но бывают случаи очень быстрого движения ледников. Один из самых "скоростных" -- гренландский ледник Якобсхавн, впадающий в залив  Диско. Его скорость превышает 7 км в  год. Очень подвижны пульсирующие ледники. В их жизни периоды относительного покоя, длящиеся от 10 до 50-100 лет, чередуются с периодами коротких, быстрых  подвижек, или пульсаций, во время  которых скорость движения ледника  может составить 100-120 м/сутки, а язык ледника может переместиться  на 10-15 км. Это нередко чревато  катастрофическими последствиями -- ледяными обвалами, снежными лавинами, прорывами подпруженных озер, паводкамии селями. Широкую известность приобрели  подвижки памирского ледника Медвежий в 1963 и 1973, к счастью, не приведшие  к стихийным бедствиям.

Ледники в  России. Если всю массу современных  ледников распределить по поверхности  всего земного шара, толщина ледяного панциря составит около 50 м. Масса  ледников примерно в 32 раза больше массы  всех поверхностных вод суши. Площадь  ледников в России около 60 тыс. км². В основном это покровные ледники Новой Земли, Северной Земли, Земли Франца-Иосифа и других островов Северного Ледовитого океана. Лишь около 5% общей площади приходится на горные ледники Кавказа, Алтая, Камчатки и других горных систем. Однако их площадь редко превышает 30 км², а длина 10 км (5).

Роль ледников. Таяние ледников формирует значительную часть речного стока в горных районах, особенно летом, когда вода нужнее всего для орошения сельскохозяйственных культур. Например, в Средней Азии, где ледники занимают всего 5% площади, их доля в речном стоке составляет за год 20%, а летом -- 50%. Существуют проекты  форсированного таяния ледников, например, в результате зачернения их поверхности  угольной пылью, с целью получения  большего количества воды. Однако пока неясны прямые и косвенные последствия (в том числе экологические) таких  проектов. Существует опасность необратимой  деградации ледников.

Более реальными  кажутся проекты водоснабжения  аридных районов и стран, например, Саудовской Аравии, путем транспортировки  и последующего использования талой  воды айсбергов.

Таким образом  ледники служат "кладовыми" пресной  воды, в которых сосредоточено  почти 69% мировых запасов резервной  пресной воды. Влияют на климат, создают  специфические ледниковые формы  рельефа и неповторимые по красоте  и суровости нивально-гляциальные  высокогорные ландшафты.

Структура запасов  пресных вод, скорость их возобновления  и значение для потребления.

Из 35 млн. км³ пресных вод около 70% сосредоточено в ледниках и вечных снегах. Эти воды практически не потребляются человеком. Они представляют как бы "мертвый" запас. Не используются также почвенные воды, воды атмосферы и вода, содержащаяся в организмах. Ограниченно используются воды болот, и труднодоступны или пока недоступны для потребления воды глубинных слоев Земли. В целом подсчитано, что человечество в настоящее время может потенциально использовать около 3 млн. км³ воды. Под термином "потенциально" в данном случае понимается техническая возможность

Фактически  же возможности намного меньше. В  самых общих чертах можно отметить, что экологически обоснованным является такой объем изъятия воды из систем (источников), при котором последние  сохраняют свои основные свойства по запасам и качеству (не истощаются и не загрязняются).

В этой связи  крайне важно учитывать скорость возобновления водных ресурсов (Приложение 4). Из таблицы видно, что она максимальна  для речных вод, где составляет в  среднем 12-16 суток. Озерные воды возобновляются в среднем через 17 лет, а подземные  только за 1400 лет. Значительные запасы глубинных подземных вод вообще не возобновимы, так как не включаются в процессы круговорота в системе  атмосфера-осадки-суша. Ясно, что и  возможности изъятия отдельных  категорий вод резко различаются. Подземные воды, которые в настоящее  время являются, пожалуй, наиболее чистыми, могут быть относительно быстро истощены, несмотря на большие их запасы (около 10 млн. км³).

Не всегда учитываются возможные пределы  потребления озерных вод. В литературе обычно указывается, что в Байкале  содержится 1/5 всех мировых запасов  пресных вод мира и 4/5 пресных  вод России. Здесь допускается  крупная ошибка. Названные значения относятся не ко всем пресным, а только к поверхностным пресным водам, что далеко не одно и то же. Основные запасы пресных вод содержатся в  ледниках, снегах и под землей. По отношению ко всем запасам пресных вод мира (около 35млн. км³) доля Байкала равна лишь 0,07%, а по отношению к пресным водам России - 1,3%. Кроме этого, методически неправильно сравнивать запасы разных категорий вод, например всех поверхностных (озерных и речных) с озерными Байкала, так как озерные и речные несравнимы по скорости возобновления.