Континентальные водоемы

Континентальные водоемы, находящиеся в углублениях суши, могут быть естественными и искусственными. Первые представлены реками, озерами, болотами, родниками, временными водоемами; вторые – водохранилищами, прудами и каналами.

Реки – водоемы, водная масса которых перемещается от истока к устью вследствие разницы их положения над уровнем моря, т.е. под действием силы тяжести. Реки, выносящие свои воды в океаны или моря называются главными, а впадающие в них – притоками первого порядка. Реки, впадающие в притоки первого порядка, называются притоками второго порядка и т.д. Например, река Днепр является главной, Березина – ее притоком первого порядка, а Свислочь – притоком второго порядка

Совокупность всех притоков сбрасывающих воду в главную реку, образует речную систему. Часть суши, занятая речной системой и отделенная водоразделами от других подобных участков, образует речной бассейн, а поверхность, с которой она собирает воды, – водосборную площадь. На территории Беларуси находятся речные бассейны Днепра, Вислы, Немана, Западной Двины и Невы. Из них Днепр относится к водосборному бассейну Черного моря, а остальные реки – к бассейну Балтийского моря. Водораздел между бассейнами Черного и Балтийского морей на территории Беларуси образует Белорусская гряда – цепь возвышенностей, протянувшихся с юго-запада на северо-восток.

Реки обычно текут в понижениях – долинах. В них различают самую пониженную часть – ложе, линию, соединяющую самые низкие точки долины, – тальвег, углубление в ложе – коренное русло, по которому вода течет в межень (период между половодьями) и пойму – часть дна долины, по которой вода течет в половодье.

В межень обсохшее пойменное русло находится над уровнем воды, образую пойменную террасу. Выше пойменной террасы может располагаться один или несколько ярусов надпойменных террас. Последние представляют природные памятники предыдущих геологических эпох, когда русло реки залегало более высоко.

Линия сопряжения склона долины с прилегающей местностью называется бровкой. По поперечному течению реки выделяют прибрежную часть - рипаль, срединную – медиаль и участок с наибольшей скоростью течения – стрежень.

В направлении от истока к устью выделяются верхнее, среднее и нижнее течение реки. Верхнее течение относительно маловодное, здесь значительная крутизна уклона и высокая скорость течения воды. В среднем течении уклон русла уменьшается, река становится многоводнее за счет притоков, скорость течения падает. В нижнем течении, как правило, река наиболее многоводная, а скорость течения наименьшая. Наиболее известное исключение из этого правила – Нил, который наиболее полноводен в среднем течении.

Часто река в месте впадения в море или океан ветвится на многочисленные протоки, образующие дельту, или формирует узкий морской залив – эстуарий.

Движение воды в реках образует эрозию ее ложа, т.е. его размывание в глубинном и боковом направлениях. В результате боковой эрозии река, особенно в среднем течении, часто меняет очертания берегов, как бы блуждая по долине, образуя петлеобразные излучины (меандры).

Уровень воды в реках определяется соотношением поступления и расхода воды. Водное питание рек может быть дождевым, снеговым, подземным и ледниковым (обычно, у горных рек). У большинства рек питание смешанное, однако соотношение между отдельными его компонентами может существенно различаться по сезонам года.

Повышение уровня воды в реке, когда вода выходит на пойму, называется половодьем, или наводнением. В Беларуси половодье обычно бывает весной, в результате таяния снегового покрова, и осенью – в период осенних дождей. Самый низкий уровень воды обычно отмечается в конце лета – начале осени.

Родники представляют выходы подземных вод на дневную поверхность. Для большинства родников характерна относительно низкая (по сравнению с другими водоемами Беларуси) летняя температура. Как правило, температура воды в большинстве родников колеблется в достаточно узких пределах. Зимой она изменяется от –1,5^оС до 6,5^оС, а летом – от 6 до 12^оС. В результате этого, родники с достаточно высоким дебитом т.е. объемом подземных вод, вытекающих на поверхность в единицу времени, не замерзают даже в холодные зимы. Чем глубже расположен водоносный слой, тем ниже температура подземных вод и, соответственно, ниже температура воды в роднике. Чем выше дебит родника, тем меньше пределы ее годовых колебаний. Содержание кислорода в воде родников может быть очень высоким, в отдельных до 8,5 – 13,5 мл 0₂ л^-1 .

Родники подразделяются на три основных геоморфологических типа – реокрены, лимнокрены и гелокрены.

Реокренпредставляет собой излив воды из одного или нескольких близлежащих грифонов, т.е. выходов подземных вод на дневную поверхность. Грифоны выделяются характерным бурлением воды, захватывающим мелкие песчинки, детрит и другие донные отложения. Их диаметр в большинстве родников Беларуси изменяется от 1 – 2 см до 5 – 10 см, но в самых крупных, например, в Болцикском роднике, достигает 70 – 80 см.

Реокрены, как правило, находятся на склонах озерных котловин и речных террас, у основания гор, холмов или иных возвышенностей. Излив воды дает начало родниковому ручью, который стекает вниз по склону и обычно впадает в другой более крупный водоем. Заметное углубление и расширение русла у истока ручья отсутствует.

Лимнокрен при выходе подземных вод образует небольшой проточный водоем, или «ванну», из которой берет начало ручей. На дне ванны часто имеется достаточно мощный слой ила, листового опада, лесной подстилки и т.п. Как правило, на дне ванны имеются один или несколько грифонов.

Гелокрен характеризуется множественными очень мелкими выходами подземных вод на относительно ровную поверхность, в результате чего образуется топкое, заболоченное место. Совокупность нескольких близко расположенных гелокренов составляет «кренополе». Обычно на гелокрене или кренополе берут начало один или несколько родниковых ручьев, скорость течения которых обычно сравнительно невелика. Гелокрены в зимний период, как правило, не промерзают до дна.

В чистом виде указанные типы родников встречаются сравнительно редко. Чаще имеют место смешанные или промежуточные формы, сочетающие признаки разных типов. Для их обозначения используются такие термины, как «гелореокрен», «реолимнокрен» и т.п.

Совокупность всех водотоков и водоемов, образуемых выходами родников от места их выхода на дневную поверхность до впадения в другой водоем или водоток или до места своего превращения в водоток смешанного питания определяется как «родниковый бассейн» .

Во многих родниковых ручьях, особенно, находящихся на открытой местности, вода после выхода на дневную поверхность летом достаточно быстро нагревается, а зимой – остывает. В таких местах температурные условия водоема уже не являются характерными для родника, как такового. Поэтому границей родникового бассейна считаются такие участки родниковых ручьев или иных водоемов, где температура воды отличается (в большую или меньшую сторону) более чем на 2,5^оС от таковой у выходов подземных вод. Для родниковых ручьев, в зависимости от дебита, это наблюдается уже в 20 – 30 м от их истока.

Озера представляют собой котловины различной формы и размера, заполненные водой. По происхождению озера различают тектонические, которые образовались в результате сдвигов и разломов земной коры (Байкал, Танганьика, Телецкое и др.), реликтовые, представляющие остатки древних морей (Каспийское и Аральское моря), ледниковые, возникшие при отступлении ледников (многочисленные озера Скандинавии, Карелии, озера Белорусского Поозерья), вулканические (находящиеся в жерлах вулканов), карстовые, котловины, которых образовались в результате разрушения карстовых (известняковых) пород.

По характеру водного режима озера могут быть бессточными, получающие воды из подземных источников и атмосферных осадков; сточными – с тем же характером питания, что и предыдущие, но имеющие сток; проточные, или речные – с притоком и стоком; устьевые, имеющие приток, но лишенные стока.

Котловина озера обычно образована подводной террасой, которая характеризуется постепенным слабым понижением суши. Далее следует свал с более крутым углом понижения и переходящий в котел, который занимает большую часть озерного дна.

Соответственно этому в донной части (бенталь) выделяются:

Эулитораль – прибрежное мелководье, совпадающее с зоной полупогруженной растительности. Эта зона периодически осушается и заливается водой при сезонных колебаниях уровня воды озера.

Сублитораль, которая простирается до нижней границы распространения донной (погруженной) растительности.

Профундаль, охватывающая остальную часть озерного дна.

Рис. 2. Экологические зоны бентали и пелагиали озер. Слева – по Зернову (1949); справа – по Ruthner, 1962).

Первые две зоны бентали часто объединяются в литораль, а последняя зона имеется только в достаточно глубоких озерах (свыше 10 – 15 м).

Водная толща озера (пелагиаль) делится на прибрежную часть, расположенную над литоралью и собственно пелагиаль, расположенную над свалом и котлом.

В период стагнации (отсутствие перемешивания) водная масса достаточно глубоких (свыше 10 – 15 м) озер по вертикали разделяется на три слоя:

Верхний слой (эпилимнион), в котором температура испытывает резкие сезонные и суточные колебания;

Нижний слой (гиполимнион), где температура в течение года меняется слабо и в глубоких озерах не превышает 4 – 6^оС;

Относительно тонкий промежуточный слой (металимнион), или слой температурного скачка. В нем летний период имеет место резкий перепад температур между нагретыми водами эпилимниона и холодными водами гиполимниона.

По биологической классификации пресноводные озера подразделяются на ряд типов.

Эвтрофные озера (высокопродуктивные) – неглубокие (до 10 – 15 м) равнинные озера с обильным поступлением биогенных элементов (N, P, K). Летом в них в массовом развивается фитопланктон (в частности, цианобактерии), соответственно обильны бактерио- и зоопланктон, бентос и рыбы. Грунты илистые, прозрачность воды низкая, ее цвет от зеленого до буро-зеленого.

Литораль хорошо выражена, сильно зарастает макрофитами. Водная масса гиполимниона по сравнению с эпилимнионом мала, бедна кислородом, а в начале летней и зимней стагнации лишена его. Водная толща летом прогревается до дна.

Олиготрофные озера (малопродуктивные) Обычно они расположены на кристаллических породах, глубокие (свыше 30 м). Гиполимнион, по объему превосходящий эпилимнион, относительно богат кислородом.

Озера характеризуются слабым поступлением биогенных элементов, поэтому фитопланктона в них мало. Соответственно, количественно бедны бактерио- и зоопланктон, бентос; рыбы относительно мало. Прозрачность воды высокая, гуминовых веществ очень мало, литораль развита слабо, донные отложения бедны органикой. Цвет воды близкий к голубому.

Мезотрофные озера (среднепродуктивные) занимают промежуточное положение между двумя указанными типами.

Дистрофные озера (недостаточно кормные) представляют неглубокие водоемы с сильно гумифицированной водой, часто заболоченные с торфянистыми отложениями на дне. Последние исключают контакт воды с грунтом, поэтому она слабо минерализована, бедна биогенными элементами.

Планктон и бентос очень бедны, рыба часто вовсе отсутствует.

Болота – представляют неглубокие скопления воды, частично или полностью закрытые сверху растительностью. Болото – нечто переходное между водой и сушей, при этом провести четкую границу между заболоченными водами и заболоченной сушей невозможно. Обязательный признак болот – образование торфа из отмирающего мха и других водных растений.

По характеру водного питания, условиям залегания и составу растительности болота подразделяются на низинные, или эвтрофные; верховые, или олиготрофные; переходные, или мезотрофные.

Низинные болота располагаются в понижениях рельефа, поверхность их вогнутая или плоская, в питании основную роль играют грунтовые воды, речные разливы, поверхностный сток и атмосферные осадки.

Верховые болота находятся на повышенных формах рельефа, имеют выпуклую поверхность, питаются атмосферными осадками.

Переходные болота занимают промежуточное положение.

Искусственные водоемы сооружены человеком. Рассмотрим лишь важнейшие их типы.

Водохранилища – крупные водоемы с замедленным водообменном.

Топические группировки водных организмов

В водных экосистемах существуют специфические биоценозы донных организмов и обитающих в водной толще, называемые соответственно бентос и планктон. Далее сообщество донных бактерий называется бактериобентос, растений – фитобентос и животных – зообентос. По тому же принципу выделяют бактериопланктон, фитопланктон и зоопланктон.

В морских экосистемах фитобентос образуют исключительно многоклеточные водоросли – красные, бурые и др.; виды цветковых растений, например, зостера Zostera marina,здесь единичны. В фитобентосе пресных водоемов, напротив, доминируют погруженные и полупогруженные цветковые растения, а многоклеточные водоросли (харовые, зеленые и др.) имеют второстепенное значение.

Фитопланктон в обоих случаях представлен одноклеточными водорослями; в морских экосистемах доминируют диатомовые, а в пресноводных – зеленые водоросли. К пресноводному фитопланктону (а не к бактериопланктону) также обычно относят и цианобактерий. Последние периодически, обычно во второй половине лета, могут достигать очень высокой численности и биомассы («цветение воды») и тогда вытесняют остальные виды водорослей.

К зоопланктону относят достаточно мелких животных, не способных противостоять течению воды, хотя многие их виды в стоячей воде способны к активному плаванию. В зоопланктоне пресных водоемов представлены преимущественно мелкие формы – веслоногие и ветвистоусые ракообразные и коловратки. Зоопланктон морских водоемов значительно более разнообразен. В нем помимо мелких ракообразных (преимущественно веслоногих, мизид и эуфаузиид), аппендикулярий и других, присутствуют и значительно более крупные медузы и сальпы; последние, наряду с аппендикуляриями, относятся к разным подтипам хордовых. Значительную долю в зоопланктоне континентальных и морских водоемов составляют личинки многочисленных видов бентосных животных, выполняющие функцию расселения, а также личинки и мальки рыб.

Сестон – это вся совокупность взвешенного вещества в толще воды. Он включает как живое вещество (плактон), так и мертвое органоминеральное вещество с ассоциированными с ним микроорганизмами (детрит).

Зообентос континентальных водоемов в видовом отношении достаточно однообразен – в нем доминируют брюхоногие и двустворчатые моллюски, членистоногие (почти исключительно ракообразные и насекомые и их личинки) и кольчатые червы из отряда малощетинковых. Напротив, в зообентосе морских водоемов представлено большинство таксонов водных животных, поэтому его можно здесь охарактеризовать лишь в самых общих чертах. В первую очередь необходимо отметить коралловых полипов, которые как виды-эдификаторы в экосистемах коралловых рифов создают среду обитания для многочисленных видов морских водорослей, беспозвоночных и рыб. Значительная роль в морском зообентосе также принадлежит двустворчатым и брюхоногим моллюскам, кольчатым червям, ракообразным, иглокожим, асцидиям. В зообентосе глубоководных океанических экосистем доминируют погонофоры.

Сообщество водных организмов, постоянно обитающих в толще воды, но способных активно плавать и противостоять течению, называется нектон. Нектон пресных водоемов образуют почти исключительно рыбы. В нектоне морей и океанов наряду с ними присутствуют головоногие моллюски (кальмары, осьминоги) и морские млекопитающие (киты, дельфины, дюгони).

Сообщества, образующие обрастания на вертикальных естественных (скалы, камни, подводные растения) и искусственных (сваи, подводные сооружения, днища судов) подводных субстратах, называются перифитоном. Он подразделяется на зоо- и фитоперифитон.

Сообщества зоо- и фитоперифитона континентальных и морских водоемов в таксономическом отношении достаточно сходны. В зооперифитоне присутствуют губки, мшанки, моллюски, нематоды, полихеты и др. Для морских сообществ характерно также наличие усоногих ракообразных и иглокожих. Видами-эдификаторами в разных сообществах зооперифитона могут являться двустворчатые моллюски, образующие устричные и мидиевые банки, губки, мшанки и др. Фитоперифитон образуют различные группы многоклеточных водорослей.

Сообщества перифитона могут приносить значительный вред человеку. В них имеется ряд видов животных, которые разрушают не только подводные деревянные сооружении (например, двустворчатый моллюск – корабельный червь), но даже металлические конструкции – некоторые виды морских ежей. Обрастания на днищах кораблей значительно снижают их скорость.