5.9.6. Трофический статус водоемов

Совокупность гидрохимических характеристик и в первую очередь количество и состав биогенных и органических веществ определяют трофность (кормность) водоемов.

Олиготрофные озера с малой трофностыо, негуминифицированной водой. Чаще всего это глубокие, холодноводные водоемы, с чистой и прозрачной водой. К олиготрофным относятся Ладожское, Онежское, Байкал, Великие Американские озера, Танганьика и др.

Эвтрофные озера богаты органическими и мине­ральными веществами. Чаще всего это неглубокие, хорошо прогреваемые водоемы с разной площадью, со значительными колебаниями гидрохими­ческих показателей в течение года. В таких водоемах наблюдаются мощ­ные донные отложения. К эвтрофным озерам можно отнести озера Лаче, Воже, Ханка в России, озеро Балатон и др.

Дистрофные озера с большим содержанием гумуса, со слабыми возможностями питания вод­ных организмов. К дистрофным водоемам чаще всего относятся неболь­шие болотные, лесные озера с мощными отложениями органических ве­ществ.

Мезотрофные озера - промежуточ­ный тип между олиготрофными и эвтрофными водоемами.

В естественных условиях озера последовательно проходят стадии: олиготрофные -> мезотрофные –> эвтрофные –> дистрофные, по­сле чего прекращают свое существование. Этот процесс длится мно­гие годы и на малых водоемах проходит значительно интенсивнее, чем на средних и больших. Однако в последние десятилетия усилился сброс в во­доемы загрязняющих веществ (особенно фосфатов), что привело к интенсифика­ции эвтрофирования озер.

Из всех химических элементов, определяющих трофический статус водоемов, лимитирующим является фосфор. Этот элемент присутствует не только в свободном состоянии, но и содержится в тканях фито- и зоо­планктона, в составе многих соединений. Концентрация фосфора зави­сит не только от прихода этого элемента, но и от способности водоема его удержать. Удержание фосфора во многом определяется интен­сивностью внешнего водообмена. Каждому водоему свойственна некая критическая фосфорная нагрузка, превышение которой вызывает изменение уровня трофии, т. е. водоем приобретает новый трофический статус, эвторфицируется.

В засушливые периоды многие озера исчезают полностью, оставшаяся соль высыхает и разносится ветром. Поэтому в последующие периоды по­вышения увлажнения и наполнения озер они становятся менее минерали­зованными и могут иметь иной ионный состав воды.

5.9.7. Донные отложения и заиление водоемов

Котловины озер и водохранилищ не неизменны, они ме­няют размеры и очертания. Это связано с отложением в водоеме приноси­мых реками твердых наносов, продуктов переработки берегов, твердых частиц, приносимых ветром. Одновременно в водоемах постоянно проис­ходит отмирание живых организмов и растительности, которые также от­кладываются. Таким образом, в водоемах все время происходит аккумуляция веществ, приносимых извне (аллохтонные вещества) и формирующихся в водоеме (автохтонные). По происхождению донные отложения можно разделить на терригенные (в основном минеральные частицы, поступающие с водосбора и берегов), биогенные и хемогенные (результат гидробиологических и гидрохимических процессов в воде).

Однако откладываются не все поступающие в водоем вещества, часть из них выносится за пределы водоемов по вытекающим рекам. Транзитно-аккумулятивные возможности водоемов определя­ются интенсивностью внешнего водообмена. Только в бессточных водоемах аккумулируются все посту­пающие вещества. При К_в > 100 большая часть поступающих в водоем твердых веществ проходит через него транзитом, по мере уменьшения этой величины все большее количество наносов откладывается в водоеме. Такой процесс заполнения котловин твердыми частицами называется заи­лением.

Твердый материал откладывается в котловинах (донные отложения) определенным образом. На мелководьях, подверженных волнению, осаж­дается крупный материал. В зависимости от гранулометрического состава грунтов, слагающих берега, и поступающих речных наносов верх­няя часть литорали, как правило, покрыта каменистыми осыпями, валуна­ми, галькой, песком или торфяными отложениями. Под действием тече­ний, волнения отложения сортируются, и более мелкие части­цы осаждаются в наиболее глубоких, удаленных от берега частях котловины. Части водоемов, где не бывает волнения, заполняются самыми мелкими частицами, из которых формируются илы.

Лучше всего образование илов наблюдается в озерах. Накапливаю­щийся в озерах материал подвергается воздействию биологических и физико-химических процессов, которые со временем сильно видоизме­няют первоначальные отложения, превращая их в характерные озерные илы. Большую роль в образовании илов играют микроорганизмы бактерио-грибковой флоры. Озерные илы представляют собой тонкие минеральные и органические частицы сложного химического состава. Верхний слой иловой толщи представляет собой рыхлую полужидкую массу, легко взмучиваемую. По мере увеличения глубины илы становятся более плот­ными. Важной характеристикой илов является степень их зольности – показатель содержания минеральных веществ. Зольность илов глубоких олиготрофных озер велика и составляет 85–95 %. Для эвтрофных озер по­казатели зольности значительно ниже, часто менее 20 %.

Постепенное заполнение котловин наносами приводит к уменьшению их емкости и при неизменном уровне увлажнен­ности - к возрастанию транзита веществ, в результате чего скорость заиле­ния постепенно снижается и наступает состояние, близкое к равновесию между поступлением и сбросом наносов. Лишь в слабопроточных и бес­сточных водоемах процесс заиления не прекращается, вплоть до полного их исчезновения. Водоемы с малыми глубинами лучше прогреваются, в них интенсивен процесс зарастания, в результате чего они могут превратиться в низинные болота. Де­градация водоемов усиливается при понижении уровня воды и интенси­фикации хозяйственной деятельности.

Заиление водохранилищ имеет свои особенности. Время полного или частичного заиления водохранилища при равно­мерном поступлении наносов может быть определено по уравнению

, (5.26)

где V_вдхр – объем воды в водоеме; V_Г – годовой приток воды в водоем; β – транзитная часть наносов, сбрасываемая из водохранилища и завися­щая от интенсивности внешнего водообмена К_в. Для равнинных водохра­нилищ в среднем β = 0.3–0.4. Су­щественную роль играют местополо­жение водоема и его возраст. Интенсивность заиления водохранилищ, как и озер, в зоне недостаточного увлажнения выше, чем в зоне избыточного. Крупные водохранилища могут просуществовать сотни лет, тогда как срок существования малых водохранилищ и прудов часто ограничивается несколькими годами или десятилетиями. Быстрее равнинных заиливаются водохранилища, расположенные в горах. Так, Фархадское водохранилище в Узбекистане было полностью заилено за 13–15 лет.