Объем воды в озере (V) вычисляется обычно в миллионах м³ или км³ аналитическим или графическим способом. В первом случае определяются объемы слоев воды озера, ограниченные плоскостями изобат, принимаемые за правильные геометрические фигуры (чаще всего усеченный конус или призма). Сумма объемов слоев - это общий объем воды в озере. Расчет объемов слоев по формуле усеченного конуса дает более точные результаты:

,

где h - сечение изобат; f1, f2 - площади, ограниченные изобатами.

Графически объем воды в озере можно рассчитать с помощью батиграфической кривой. Последняя отображает зависимость между глубинами и площадями, оконтуренными изобатами на соответствующих глубинах. На вертикальной оси графика откладываются глубины, на горизонтальной - шкала площадей, оконтуренных изобатами. Каждая из этих площадей откладывается на горизонтальной линии соответствующей глубины. Полученные точки соединяются плавной кривой.

В числе морфометрических показателей интерес представляет зависимость между объемом водной массы озера и его глубиной - объемная кривая. Для ее построения по вертикали откладываются глубины, по горизонтали - объемы вод, заключенные под соответствующими изобатами. На линии нулевой глубины откладывается объем всей массы воды (V), на линии 1 м - тот же объем за вычетом объема первого метра (V-V_0-1) и т.д. Полученные точки соединяются плавной кривой. В точке наибольшей глубины объемная кривая всегда пересекает ось глубин (V=0). Батиграфическая и объемная кривые имеют большое практическое значение при проектировании гидросооружений, расчете теплового и кислородного запаса [3].

Глава 4. Гидрохимические и гидрологические показатели

Одним из важнейших показателей гидрохимического и гидробиологического режимов любого озера следует считать содержание в нем органического вещества. Последнее может быть представлено в виде живых организмов и их отмерших остатков. Накопление и превращение органического вещества в озерах регулируется интенсивностью его разложения (окисления). Разложение происходит при участии бактерий (редуцентов) и требует потребления большого количества кислорода. При таком разложении сложных органических веществ образуется ряд простых минеральных соединений, в частности биогенных - фосфатов, нитратов, нитритов, аммонийных солей, в результате этот процесс приводит к самоочищению водоема. При недостатке кислорода (анаэробные условия) процесс разложения носит характер гниения, т. е. неполной минерализации. В гиполимнионе накапливаются разнообразные промежуточные соединения, в том числе сернокислые соли, сероводород, служащие показателем загрязнения водоема.

Наибольшим содержанием органического вещества отличаются мелководные, богатые жизнью озера. В глубоких чистых водоемах показатель органического вещества низкий. Причина заключается не только в слабом развитии жизни в глубоководных чистых озерах, но и в окислительной среде в них в течение всего года.

Внешние факторы поступления, распределения и потребления газов в воде связаны с климатическими особенностями: временем года, температурой и давлением воздуха, силой и направлением ветра, наличием ледяного покрова и др. К числу внутренних факторов, контролирующих газовый режим, причисляются жизнедеятельность организмов, населяющих водоем, интенсивность процессов, происходящих в слое осадков, глубина и форма озерной котловины.

Каждой температуре, солености и давлению соответствует определенное количество кислорода, способное растворяться в воде при данных условиях. Это количество принимается за 100% насыщения. Обогащение кислородом до предела насыщения идет путем растворения его из атмосферы.

Убыль или прибыль свободной угольной кислоты СО2 также происходит путем обмена с атмосферой [2].

От содержания и распределения в толще воды кислорода и углекислого газа зависит биологический круговорот: жизнь водных организмов, разложение органического вещества, образование автохтонных продуктов озера.

Морфометрические показатели и особенности водосбора обусловили гидрохимический режим водной массы. Различные по глубине плесы имеют разное содержание кислорода и углекислого газа, неоднородное температурное расслоение. Значение рН является важнейшим показателем при анализе состава воды. pH на поверхности озера составляет 8,54, на дне озера 8,01. И на поверхности и на дне озеро тип раствора будет щелочным. Концентрация ионов будет составлять 0.000001 моль/л. Преобладают гидроксильны ионы ОН. Прозрачность озеро составляет 3 метра и является высокой. Цветность озеро измеряется в градусах платино-кобальтовой шкалы и для озеро Мядель имеет значение 20 и имеет очень малую цветность. Насыщенность озера кислородном на поверхности составляет 93,4%, на дне 6,1%. Концентрация свободной углекислоты на поверхности озеро составляет 7,48 мг/л, на дне же этот показатель составляет 32,56%. Общая минерализация озеро на поверхности составляет 240,8 мг/л, на глубине 245,3 мг/л. Концентрация гидрокарбонатов между поверхностью и одном различаются не сильно и данные показатели варьируют от 170,8 до 173,8 мг/л. Концентрация сульфатов на поверхности будет выше и составляет 7,01 мг/л, чуть меньше на дне-6,53 мг/л. Концентрация железо так же не сильно различаются и варьируют от 0,050 до 0,080 мг/л. Доля фосфатов на поверхности и на дне озеро одинаковые и составляют 0,012 мг/л. Фитопланктон на поверхности составляет 1,83 г/м3, на дне 3,37 г/м3. Разница концентрации зоопланктона между дном и поверхностью сильно отличаются, и на поверхности составляет 1,27 г/м3, и практически в 40 раз больше на дне и составляет 46,6 г/м3. Зообентос на дне будет во много раз превышать показатель его концентрации на поверхности. На дне он составляет 495 г/м2, на поверхности 1,76 г/м2. Ширина полосы зарастания общая будет от 15 до 150 метров [5].

Надводная ширина зарастание будет от 0 до 30 м. Озеро отличается разнообразием осадков и мозаичностью их распространения. Практически везде литоральная зона выстлана песками шириной полосы от 5 до 200 м. Сублитораль является зоной карбонатонакопления, что наиболее ярко проявляется в мелководных заливах и на юго-востоке. По составу профундальных отложений выделяют три зоны: северо-западную - район накопления кремнеземистых сапропелей; юго-восточную - выстланную глинистыми илами и юго-западную с повышенным содержанием железа в осадках. Все отложения имеют высокий процент золы, небольшое содержание органики и в целом непригодны для использования в сельском хозяйстве. Высокая (>3 м) прозрачность, низкая цветность и небольшая окисляемость свидетельствуют о мезотрофном типе озера и чистоте воды. Несмотря на окислительные условия, формирующиеся в водоеме, качество воды ухудшается, что является следствием высокой антропогенной нагрузки.

Глава 5. Растительность и биоразнообразие озера Мядель

Озера - это места обитания многочисленных и разнообразных животных и растений. Богатство живыми организмами зависит от экологических условий водоемов, устройства их котловин, химического состава воды, термического и динамического режима и др. Поэтому условия жизни в одном и том же водоеме могут быть весьма различными. Живые организмы приспосабливаются к этим условиям и сами оказывают на них влияние. В результате образуются определенные группировки организмов - биоценозы, которые приурочены к соответствующим биотипам. Наиболее типичные биотипы - это пелагическая зона и ее дно (профундаль), литоральная зона, а также переходная зона сублиторали. Каждой из этих основных зон сопутствуют определенные биоценозы.

Растительные организмы в озерах разделяются на макрофиты и микрофиты. Макрофиты - это в основном цветковые и некоторые высшие споровые растения, по-различному приспособленные к жизни в воде. Они развиваются в литоральной и сублиторальной зоне, образуют определенной ширины пояс вдоль берегов, вокруг островов и подводных мелей. Макрофиты распространяются в озерах до глубины 56 м в зависимости от прозрачности воды, строения литорали, прибойной деятельности, характера грунтов.

Важной особенностью макрофитов является закономерная смена одних групп растений другими по мере удаления от берега. Таким образом, возникают своеобразные концентрические растительные полосы, отражающие приспособленность различных биоценозов к своим биотипам. Для озер Беларуси характерна следующая закономерность распределения макрофитов.

1. Полоса прибрежных растений, растущих в зоне увлажненной заболоченной поймы озера. Здесь обычно некоторые осоки, незабудка, вех, калужница болотная, лютик ядовитый.

2. Полоса земноводных растений представлена видами, живущими в воде на глубине 0,5 м. Наиболее часто встречаются здесь вахта, ежеголовник, частуха, стрелолист, хвощ болотный, рогоз, касатик.

3. Полоса высоких полупогруженных в воду растений. Они довольно далеко вклиниваются в озера, занимая глубины около 1?2 м. Наиболее характерными из них являются тростник, манник, камыш озерный, хвощ приречный. У растений третьей полосы корни и нижние части стеблей находятся под водой, а цветы возвышаются над ней. Из растений этой полосы тростник обычно растете на песчаных и каменистых грунтах. К нему иногда примешивается рдест пронзеннолистный. Камыш, хвощ, манник занимают участки заиленных прибрежных грунтов.

4. Полоса растений с плавающими на поверхности листьями занимает глубины до 3?4 м. Особенно многочисленны они в укрытых от ветра заливах. Среди них следует выделить белую кувшинку, желтую кубышку, а также различные рдесты, гречиху земноводную, водокрас. Все они также отличаются крепкими эластичными стеблями, массивными корневищами, глубоко уходящими в мягкий ил.

5. Полоса рдестов. Глубина их распространения в зависимости от прозрачности воды достигает 5?6 м. У этих представителей макрофитов стебли и листья погружены в воду и только цветы поднимаются над ее поверхностью. В наших озерах часто встречаются рдесты широколистные: пронзеннолистный, стеблеобъемлющий, блестящий, курчавый, плавающий; реже - узколистные: туполистный, нитевидный, маленький. Первые 2 вида предпочитают опесчаненные илы, остальные живут на илистых грунтах. В этой же полосе встречаются элодея, уруть, роголистник, пузырчатка.

6. Полоса полностью погруженных водных растений, распространенных на значительных глубинах. Наиболее характерны для этой зоны харовые водоросли и мхи.

Микрофиты составляют вторую группу озерных растений и представлены различными водорослями. Большинство из них имеют микроскопические размеры и входят в состав растительного планктона - фитопланктона. К распространенным в Поозерье и Полесье представителям фитопланктона относятся диатомовые водоросли. В теплое время года в верхних слоях воды развиваются сине-зеленые водоросли, которые образуют крупные колонии. Реже встречаются протококковые, пирофитовые и эвгленовые водоросли. Большинство микрофитов лучше развивается при относительно высокой минерализации воды, хотя эвгленовые, например, живут и в кислой среде. Кроме водорослей, в состав фитопланктона входят бактерии, грибки и даже тончайшие фракции органического вещества - детрита. В целом фитопланктон - это источник питания для всех озерных живых организмов и в первую очередь зоопланктона. Иными словами, фитопланктон - это первое звено общей биологической цепи озер. [3]

Озерные организмы различаются и по характеру обитания, образуя несколько экологических группировок: планктон, бентос, нектон. Планктонные организмы, преимущественно микроскопические, живут в верхних слоях воды, находясь в ней как бы во взвешенном состоянии и образуя крупные, заметные простым глазом колонии, нередко вызывают «цветение» воды. Характер строения котловины обусловил разнообразие видов водных растений. Четко выделяется пояс надводных макрофитов, где доминирует тростник, а в заливах камыш. Сюда примешиваются хвощ, аир, осоки. Вторая зона макрофитов с плавающими листьями не образует сплошного пояса. Они представлены лишь в заливах, где доминирует кубышка. Наиболее разнообразны в видовом составе подводные макрофиты, они проникают до глубины 4?5 м. Здесь произрастают харовые, рдесты, роголистник, элодея, телорез. Общая ширина полосы до 300 м. В фитопланктоне выявлен 31 представитель низших водорослей, относящихся к 6 отделам. По разнообразию видов и численности резко преобладает группа диатомовых. Общая биомасса фитопланктона 1,825 г/м3, что свидетельствует о низкой кормности озера. Видовой состав (15) и биомасса (1,27 г/м3) зоопланктона, как и фитопланктона, характеризуют Мядель как мезотрофный водоем. Зообентос представлен 27 видами. Наиболее богатыми по видовому разнообразию оказались хирономиды. Характерной чертой озера является распространение в нем реликта ледникового периода - рачка. Средняя величина биомассы бентоса в озере невелика - 1,76 г/м2.

Ихтиофауна ряпушко-сиговая. Водится щука, окунь, лещ, плотва, язь, красноперка, линь, уклея, густера, сом, налим, судак, ряпушка, угорь и др. Однако следует отметить, что она сильно изменена под воздействием человека. Здесь акклиматизировали пелядь, сига, зарыбляли угрем, сазаном, серебряным карасем. На озере проводится промышленный и любительский лов рыбы. Решением Мядельского райисполкома здесь запрещено использовать лодочные моторы, озеро является нагульным хозяйством Нарочанского рыбозавода. Используется также в рекреационных целях. К отрицательным факторам следует отнести интенсивную распашку склонов, внесение удобрений, сокращение площади естественной растительности. Необходимо дальнейшее изучение водоема для рациональной хозяйственной деятельности, а также сохранения чистоты воды.

Рисунок 4. - Тростник обыкновенный

Рисунок 5. - Камыш (рогоз) обыкновенный

Глава 6. Температурный режим озера Мядель

Количество тепла в озерах, его распределение по сезонам является отражением совокупности природных, главным образом, климатических факторов. Вместе с тем температурный режим в той ил иной степени оказывает влияние на все процессы, происходящие в водоеме. Распределение температур сказывается, например, на вертикальном перемешивании воды, на содержании кислорода. Основным источником нагревания озер служит солнечная радиация. Тепло, поступающее в результате некоторых биохимических процессов, при выпадении дождей, выделении скрытой теплоты замерзания и др., весьма мало, тем не менее имеет определенное значение. Потеря тепла идет главным образом за счет лучеиспускания, испарения, контакта с холодным воздухом и берегами, таяния снега и льда, стока теплых поверхностных вод. Особенности климата отражаются на формировании температурного режима озер. Нагрвние в основном происходит летом и весной, охлаждение - осенью и в начале зимы. Условия нагревания и охлаждения, распределение тепла на глубине тесно связаны с физическими свойствами пресной воды, которая отличается высокой теплоемкостью и очень малой теплопроводностью. Поэтому нагревание и остывание толщи воды в озере происходит медленнее, чем нагревание и остывание такого же объема воздуха, а непосредственная передача тепла из верхних слоев в нижние практически отсутствует. [4]

Теплообмен между верхними и нижними слоями воды в озерах, т.е. их нагревание и охлаждение, происходит в результате вертикального и горизонтального перемешивания воды. Основную роль при горизонтальном, а отчасти вертикальном перемешивании играет ветер, который способен захватывать значительные толщи воды, причем во в неглубоких озерах перемешивается полностью. В глубоких озерах вертикальное перемешивание происходит также под влиянием конвекционных токов, обусловленных различными сочетаниями температуры воды и ее плотности.

В результате в летнее время над слоем холодной плотной воды располагаются более легкие поверхностные нагретые слои, а зимой - легкие, но более холодные поверхностные слои лежат на более теплых и плотных глубинных слоях. Летнее распределение температуры носит характер прямой температурной стратификации. В зимнее же время формируется обратная температурная стратификация. Весной, когда температура поверхностного слоя воды повышается до 40, и осенью при понижении температуры до 40 происходит медленнее, вертикальное перемешивание воды до состояния гомотермии, когда температура всего озера становится одинаковой. Вот почему летний и зимний периоды называются периодами стагнации и в противоположность весенней и осенней циркуляции. Формирование температурного режима по временам года выглядит следующим образом. После весеннего вскрытия озер происходит интенсивное нагревании их поверхности. Нагретые до 40 слои, как более тяжелые, начинают опускаться вниз, а на их место поднимаются более холодные, легкие. Переход температуры поверхностных слоев через 40 наблюдается в разное время и зависит от погодных условий. Весеннему перемешиванию способствует ветер, при нем вода в неглубоких открытых водоемах перемешивается полностью и очень быстро. Устойчивая ветреная погода способствует образованию и восстановлению гомотермии при различной температуре в мелководьях и даже в довольно глубоких водоемах в течение всего лета. Фактором, задерживающим весеннее перемешивание, служит большая глубина озера, а в некоторых случаях - повышенная минерализация придонных слоев.

Однако при всех исключениях к концу весеннего сезона температура воды в озерах понижается от поверхности ко дну. Позже в достаточно глубоких водоемах (более 10 м) формируется вертикальное температурное расслоение толщи воды на верхний (эпилимнион), средний (металимнион) и нижний (гиполимнион) слои.

Температурное расслоение устанавливается в условиях устойчивой теплой погоды со слабыми ветрами. При этом верхний слой воды интенсивно прогревается, но вместе с тем слабо перемешивается с нижележащими слоями, т.к. сильное нагревание эпилимниона усиливает сопротивление перешиванию в связи с увеличением температурного градиента и, следовательно, большей плотности нижних холодных слоев. Обычно, чем резче обозначена граница эпилимниона, тем ярче проявляется лежащий под ним металимнион, или слой температурного скачка. [5]

1.Государственный водный кадастр. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод. Бассейны рек РБ. -- Т. 3., Мн., 2004, 2005.

2.Озера Белоруссии./Под ред. О.Ф. Якушко./ - Мн.,1988. - 216 с.

3.Организовать систему мониторинга на озерах Браславской группы. Произвести комплексные лимнологические исследования на озерах. Оценить степень антропогенной трансформации водоемов: Отчет о НИР (заключительный) /БГУ/: Руководитель В.П.Романов. - Мн.,1991. - 126 с.

4.Разработать принципы оптимизации режима озер Белорусского Поозерья в условиях интенсивного хозяйственного использования: Отчет о НИР (промежуточный) /БГУ/: Руководитель О.Ф.Якушко. - Мн.,1986. - 198 с.

5.Якушко О.Ф. Белорусское Поозерье. - Мн.,1971. - 335 с.

6.Якушко О.Ф. Озероведение. География озёр Белоруссии. - Мн., 1981. - 223 с.