Озеро — часто встречающийся в природе, относительно большой и фиксированный водоем на поверхности Земли или вблизи нее. Он локализован в бассейне или взаимосвязанных бассейнах, окруженных сушей . [1] Озера полностью лежат на суше и отделены от океана , хотя они могут быть связаны с океаном реками . Большинство озер пресноводные и составляют почти всю поверхностную пресную воду мира, но некоторые из них являются солеными озерами с соленостью даже выше, чем у морской воды . Озера значительно различаются по площади поверхности и объему воды.
Озера, как правило, больше и глубже прудов , которые также являются заполненными водой бассейнами на суше, хотя нет официальных определений или научных критериев, различающих их. [2] Озера также отличаются от лагун , которые, как правило, представляют собой мелкие приливные бассейны, перекрытые песчаными отмелями или другим материалом в прибрежных районах океанов или больших озер. Большинство озер питаются источниками , а также питаются и осушаются ручьями и реками , но некоторые озера являются бессточным водоемом без какого-либо оттока, в то время как вулканические озера заполняются непосредственно стоками осадков и не имеют никаких приточных ручьев. [3]
Естественные озера обычно встречаются в горных районах (например, альпийские озера ), спящих вулканических кратерах , рифтовых зонах и районах с продолжающимся оледенением . Другие озера встречаются в пониженных формах рельефа или вдоль русел зрелых рек, где русло реки расширяется над бассейном, образованным размытыми поймами и водно-болотными угодьями . Некоторые озера находятся в пещерах под землей . В некоторых частях мира много озер, образованных хаотичными дренажными системами, оставшимися со времен последнего ледникового периода . Все озера являются временными в течение длительных периодов времени , так как они медленно заполняются отложениями или выливаются из бассейна, содержащего их.
Искусственно контролируемые озера называются водохранилищами и обычно строятся для промышленного или сельскохозяйственного использования, для выработки гидроэлектроэнергии , для снабжения бытовых нужд питьевой водой , в экологических или рекреационных целях или для других видов деятельности человека.
Слово lake происходит от среднеанглийского lake ('озеро, пруд, водный путь'), от древнеанглийского lacu ('пруд, бассейн, ручей'), от протогерманского * lakō ('пруд, канава, медленно текущий поток'), от протоиндоевропейского корня * leǵ- ('просачиваться, стекать'). Родственные слова включают голландское laak ('озеро, пруд, канава'), средненижненемецкое lāke ('вода, скапливающаяся в русле реки, лужа'), как в: de:Wolfslake, de:Butterlake, немецкое Lache ('бассейн, лужа') и исландское lækur ('медленно текущий поток'). Также родственными являются английские слова leak и leach .
Существует значительная неопределенность в определении разницы между озерами и прудами , и ни один из терминов не имеет общепринятого на международном уровне определения в рамках научных дисциплин или политических границ. [4] Например, лимнологи определили озера как водоемы, которые являются просто увеличенной версией пруда, которые могут иметь волновое воздействие на береговую линию или где турбулентность, вызванная ветром, играет важную роль в перемешивании водной толщи. Ни одно из этих определений полностью не исключает пруды, и все они трудно поддаются измерению. По этой причине для разделения прудов и озер все чаще используются простые определения, основанные на размере. Определения для озера варьируются в минимальных размерах для водоема от 2 гектаров (5 акров) [5] : 331 [6] до 8 гектаров (20 акров). [7] Пионер экологии животных Чарльз Элтон считал озерами водоемы площадью 40 гектаров (99 акров) или более. [8] Термин озеро также используется для описания объекта, такого как озеро Эйр , которое большую часть времени является сухим бассейном, но может заполняться в сезонных условиях обильных осадков. В общем употреблении многие озера носят названия, заканчивающиеся на слово pond , и меньшее количество названий, заканчивающихся на lake , являются, по сути, прудами. Один учебник иллюстрирует этот момент следующим образом: «В Ньюфаундленде, например, почти каждое озеро называется прудом, тогда как в Висконсине почти каждый пруд называется озером». [9]
В одной книге по гидрологии предлагается определить термин «озеро» как водоем со следующими пятью характеристиками: [4]
За исключением критерия 3, остальные были приняты или разработаны в других публикациях по гидрологии. [10] [11]
Большинство озер на Земле пресноводные , и большинство из них расположены в Северном полушарии в более высоких широтах . [12] Канада , с нарушенной дренажной системой , имеет, по оценкам, 31 752 озера площадью более 3 квадратных километров (1,2 квадратных миль). [13] Общее количество озер в Канаде неизвестно, но, по оценкам, составляет не менее 2 миллионов. [14] В Финляндии насчитывается 168 000 озер площадью 500 квадратных метров (5400 квадратных футов) или больше, из которых 57 000 являются большими (10 000 квадратных метров (110 000 квадратных футов) или больше). [15]
Большинство озер имеют по крайней мере один естественный сток в виде реки или ручья , которые поддерживают средний уровень озера, позволяя отводить излишки воды. [3] [16] Некоторые озера не имеют естественного стока и теряют воду исключительно за счет испарения или подземного просачивания, или того и другого. Такие озера называются бессточным озером.
Многие озера являются искусственными и созданы для выработки гидроэлектроэнергии , в эстетических целях, в рекреационных целях, для промышленного использования, в сельском хозяйстве или для бытового водоснабжения .
Количество озер на Земле не определено, поскольку большинство озер и прудов очень малы и не отображаются на картах или спутниковых снимках . [17] [18] [19] [20] Несмотря на эту неопределенность, большое количество исследований сходятся во мнении, что маленькие пруды гораздо более многочисленны, чем большие озера. Например, одно широко цитируемое исследование подсчитало, что на Земле 304 миллиона озер и прудов, и что 91% из них имеют площадь 1 гектар (2,5 акра) или меньше. [17] Несмотря на подавляющее изобилие прудов, почти вся озерная вода Земли находится менее чем в 100 крупных озерах; это связано с тем, что объем озера масштабируется сверхлинейно с площадью озера. [21]
Внеземные озера существуют на луне Титане , которая вращается вокруг планеты Сатурн . [22] Форма озер на Титане очень похожа на земные. [19] [23] [24] Озера раньше присутствовали на поверхности Марса, но теперь представляют собой высохшие озерные ложа . [18] [25] [26]
В 1957 году Г. Эвелин Хатчинсон опубликовал монографию под названием «Трактат о лимнологии » [27], которая считается знаковым обсуждением и классификацией всех основных типов озер, их происхождения, морфометрических характеристик и распространения. [28] [29] [30] В своей публикации Хатчинсон представил всесторонний анализ происхождения озер и предложил общепринятую классификацию озер в соответствии с их происхождением. Эта классификация выделяет 11 основных типов озер, которые делятся на 76 подтипов. 11 основных типов озер: [28] [29] [30]
Тектонические озера — это озера, образованные деформацией и последующими боковыми и вертикальными движениями земной коры. Эти движения включают сбросы, наклоны, складчатость и искривление. Некоторые из крупнейших озер на Земле — это рифтовые озера, занимающие рифтовые долины, например, Центральноафриканские рифтовые озера и озеро Байкал . Другие известные тектонические озера, Каспийское море , Аральское море и другие озера Понтокаспия занимают бассейны, которые были отделены от моря тектоническим поднятием морского дна над уровнем океана. [27] [29] [28] [30]
Часто тектоническое действие растяжения земной коры создает чередующиеся серии параллельных грабенов и горстов , которые образуют удлиненные бассейны, чередующиеся с горными хребтами. Это не только способствует образованию озер путем нарушения ранее существовавших дренажных сетей, но и создает в засушливых регионах бессточные бассейны , содержащие соленые озера (также называемые солеными озерами). Они образуются там, где нет естественного стока, высокая скорость испарения, а дренажная поверхность уровня грунтовых вод имеет более высокое, чем обычно, содержание соли . Примерами таких соленых озер являются Большое Соленое озеро и Мертвое море . Другой тип тектонических озер, вызванных сбросами, — это провисающие пруды . [27] [29] [28] [30]
Вулканические озера — это озера, которые занимают либо локальные впадины, например кратеры и маары , либо более крупные бассейны, например кальдеры , созданные вулканизмом . Кратерные озера образуются в вулканических кратерах и кальдерах, которые заполняются осадками быстрее, чем опустошаются либо за счет испарения, либо за счет подземных вод, либо за счет комбинации того и другого. Иногда последние называют кальдерными озерами, хотя часто никаких различий не делается. Примером является Кратерное озеро в Орегоне , в кальдере горы Мазама . Кальдера была создана в результате мощного извержения вулкана, которое привело к проседанию горы Мазама около 4860 г. до н. э. Другие вулканические озера образуются, когда реки или ручьи перекрыты потоками лавы или вулканическими лахарами . [27] [29] [28] [30] Бассейн, который сейчас называется озером Малер , штат Орегон, образовался, когда поток лавы перегородил реку Малер . [31] Среди всех типов озер вулканические кратерные озера наиболее близки по форме к круглой форме. [3]
Ледниковые озера — это озера, созданные прямым воздействием ледников и континентальных ледниковых щитов. Большое разнообразие ледниковых процессов создает замкнутые бассейны. В результате существует большое разнообразие различных типов ледниковых озер, и часто бывает трудно определить четкие различия между различными типами ледниковых озер и озер, находящихся под влиянием других видов деятельности. Общие типы ледниковых озер, которые были признаны, — это озера, находящиеся в прямом контакте со льдом, ледниковые скальные бассейны и впадины, моренные и вымытые озера, а также ледниковые дрейфовые бассейны. Ледниковые озера — самые многочисленные озера в мире. Большинство озер в Северной Европе и Северной Америке были либо созданы последним, но не последним, оледенением, покрывавшим этот регион. [27] [29] [28] [30] Ледниковые озера включают прогляциальные озера , подледниковые озера , озера-пальцы и эпишельфовые озера. Эписельфовые озера — это высоко стратифицированные озера, в которых слой пресной воды, полученной из таяния льда и снега, запружен за шельфовым ледником , прикрепленным к береговой линии. Они в основном встречаются в Антарктиде. [32]
Речные (или речные) [33] озера — это озера, образованные текущей водой. К таким озерам относятся озера с глубокими водоемами , речные плотины и меандровые озера.
Наиболее распространенным типом речного озера является озеро в форме полумесяца, называемое старицей из- за характерной изогнутой формы. Они могут образовываться в речных долинах в результате меандрирования. Медленно текущая река образует извилистую форму, поскольку внешняя сторона изгибов размывается быстрее, чем внутренняя. В конце концов образуется подковообразный изгиб, и река прорезает узкую горловину. Этот новый проход затем образует основной проход для реки, а концы изгиба заиливаются, таким образом образуя озеро в форме дуги. [27] [28] [29] [30] Их серповидная форма придает старицам более высокое отношение периметра к площади, чем другие типы озер. [3]
Они образуются там, где осадочные породы притока блокируют главную реку. [34]
Они образуются там, где осадочные породы из главной реки блокируют приток, обычно в форме дамбы . [ 33]
Озера, образованные другими процессами, ответственными за создание пойменных бассейнов. Во время высоких паводков они промываются речной водой. Существует четыре типа: 1. Сливное пойменное озеро, 2. Противоточно-сливное пойменное озеро, 3. Противоточное пойменное озеро, 4. Профундальное пойменное озеро. [35]
Озеро растворения — это озеро, занимающее бассейн, образованный поверхностным растворением коренной породы. В районах, подстилаемых растворимой коренной породой, ее растворение осадками и просачивающейся водой обычно приводит к образованию полостей. Эти полости часто разрушаются, образуя карстовые воронки , которые являются частью местного карстового рельефа . Там, где грунтовые воды залегают вблизи поверхности земли, карстовая воронка будет заполнена водой как озеро растворения. [27] [29] Если такое озеро состоит из большой площади стоячей воды, которая занимает обширную закрытую впадину в известняке, его также называют карстовым озером . Меньшие озера растворения, которые состоят из водоема стоячей воды в закрытой впадине в карстовой области, известны как карстовые пруды. [36] Известняковые пещеры часто содержат бассейны стоячей воды, которые известны как подземные озера . Классические примеры озер растворения широко распространены в карстовых областях на далматинском побережье Хорватии и на больших территориях Флориды . [27]
Оползневое озеро образуется в результате блокирования речной долины грязевыми потоками , камнепадами или осыпями . Такие озера чаще всего встречаются в горных районах. Хотя оползневые озера могут быть большими и довольно глубокими, они, как правило, недолговечны. [27] [28] [29] [30] Примером оползневого озера является озеро Квейк , которое образовалось в результате землетрясения в озере Хебген в 1959 году . [37]
Большинство оползневых озер исчезают в первые несколько месяцев после образования, но оползневая плотина может внезапно прорваться на более поздней стадии и угрожать населению ниже по течению, когда вода из озера стечет. В 1911 году землетрясение вызвало оползень, который заблокировал глубокую долину в районе Памира в Таджикистане , образовав Сарезское озеро . Усойская плотина у основания долины оставалась на месте более 100 лет, но местность под озером находится под угрозой катастрофического наводнения, если плотина рухнет во время будущего землетрясения. [38]
Озеро Тал-и-Лин на севере Уэльса — оползневое озеро, образовавшееся во время последнего оледенения в Уэльсе около 20 000 лет назад.
Эолийские озера образуются в результате воздействия ветра . Эти озера встречаются в основном в засушливых условиях, хотя некоторые эолийские озера являются реликтовыми формами рельефа, указывающими на засушливые палеоклиматы . Эолийские озера состоят из озерных бассейнов, перекрытых песком, наносимым ветром; междюнных озер, которые лежат между хорошо ориентированными песчаными дюнами ; и дефляционных бассейнов, образованных в результате воздействия ветра в ранее засушливых палеосредах. Озеро Мозес в Вашингтоне , США, изначально было неглубоким естественным озером и примером озерного бассейна, перекрытого песком, наносимым ветром. [27] [28] [29] [30]
Пустыня Бадаин-Джаран в Китае представляет собой уникальный ландшафт мегадюн и вытянутых междюнных эоловых озер, особенно сконцентрированных на юго-восточной окраине пустыни. [39]
Береговые озера — это, как правило, озера, созданные засорением эстуариев или неравномерным нарастанием береговых хребтов вдольбереговыми и другими течениями. Они включают морские прибрежные озера, обычно в затопленных эстуариях; озера, окруженные двумя томболо или косами, соединяющими остров с материком; озера, отрезанные от более крупных озер перешейком; или озера, разделенные встречей двух кос. [27] [29] [28] [30]
Органические озера — это озера, созданные деятельностью растений и животных. В целом они относительно редки по распространенности и довольно малы по размеру. Кроме того, они обычно имеют эфемерные особенности по сравнению с другими типами озер. Бассейны, в которых встречаются органические озера, связаны с плотинами бобров, коралловыми озерами или плотинами, образованными растительностью. [29] [30]
Торфяные озера являются формой органических озер. Они образуются там, где накопление частично разложившегося растительного материала во влажной среде оставляет растительную поверхность ниже уровня грунтовых вод на длительный период времени. Они часто бедны питательными веществами и умеренно кислые, с придонными водами с низким содержанием растворенного кислорода. [40]
Искусственные озера или антропогенные озера — это крупные водоемы, созданные в результате деятельности человека . Они могут быть образованы путем преднамеренного перекрытия рек и ручьев плотинами, перенаправления воды для затопления ранее сухого бассейна или преднамеренного заполнения заброшенных котлованов либо стоком осадков , либо грунтовыми водами , либо их комбинацией. [29] [30] Искусственные озера могут использоваться в качестве водохранилищ , которые обеспечивают питьевой водой близлежащие поселения , для выработки гидроэлектроэнергии , для борьбы с наводнениями , для снабжения сельского хозяйства или аквакультуры или для обеспечения водного убежища для парков и заповедников .
Верхнесилезский регион на юге Польши содержит антропогенный озерный край , состоящий из более чем 4000 водоемов, созданных деятельностью человека. Разнообразное происхождение этих озер включает: водохранилища, удерживаемые плотинами, затопленные шахты, водоемы, образовавшиеся в просадочных бассейнах и впадинах, пруды с дамбой и остаточные водоемы после регулирования рек. [41] То же самое для Лужицкого озерного края, Германия.
См.: Список известных искусственных озер в Соединенных Штатах.
Метеоритные озера, также известные как кратерные озера (не путать с вулканическими кратерными озерами), создаются в результате катастрофических столкновений с Землей внеземных объектов ( метеоритов или астероидов ). [27] [29] [30] Примерами метеоритных озер являются озеро Лонар в Индии, [42] озеро Эльгыгытгын на северо-востоке Сибири, [43] и кратерное озеро Пингуалуит в Квебеке, Канада. [44] Как и в случаях Эльгыгытгына и Пингуалуита, метеоритные озера могут содержать уникальные и научно ценные осадочные отложения, связанные с длительными записями палеоклиматических изменений. [43] [44]
Помимо способа происхождения, озера были названы и классифицированы в соответствии с различными другими важными факторами, такими как термическая стратификация , насыщенность кислородом, сезонные колебания объема озера и уровня воды, соленость водной массы, относительное сезонное постоянство, степень оттока и т. д. Названия, используемые широкой публикой и в научном сообществе для различных типов озер, часто неформально выводятся из морфологии физических характеристик озер или других факторов. Кроме того, различные культуры и регионы мира имеют свою собственную популярную номенклатуру.
Один из важных методов классификации озер основан на термической стратификации, которая оказывает большое влияние на животный и растительный мир, населяющий озеро, а также на судьбу и распределение растворенного и взвешенного материала в озере. Например, термическая стратификация, а также степень и частота смешивания, оказывают сильное влияние на распределение кислорода в озере.
Профессор Ф.-А. Форель [45], также называемый «отцом лимнологии», был первым ученым, классифицировавшим озера в соответствии с их термической стратификацией. [46] Его система классификации была позже изменена и улучшена Хатчинсоном и Лёффлером. [47] Поскольку плотность воды меняется в зависимости от температуры, с максимумом при +4 градусах Цельсия, термическая стратификация является важной физической характеристикой озера, которая контролирует фауну и флору , седиментацию, химию и другие аспекты отдельных озер. Во-первых, более холодная, более плотная вода обычно образует слой около дна, который называется гиполимнионом . Во-вторых, обычно над гиполимнионом находится переходная зона, известная как металимнион . Наконец, над металимнионом находится поверхностный слой более теплой воды с меньшей плотностью, называемый эпилимнионом . Эта типичная последовательность стратификации может широко варьироваться в зависимости от конкретного озера или времени года, или комбинации того и другого. [29] [46] [47] Классификация озер по термической стратификации предполагает наличие озер с достаточной глубиной для образования гиполимниона; соответственно, очень мелкие озера исключаются из этой системы классификации. [29] [47]
На основе их термической стратификации озера классифицируются как голомиктические , с однородной температурой и плотностью сверху донизу в определенное время года, или меромиктические , со слоями воды разной температуры и плотности, которые не перемешиваются. Самый глубокий слой воды в меромиктическом озере не содержит растворенного кислорода, поэтому в нем нет живых аэробных организмов . Следовательно, слои осадка на дне меромиктического озера остаются относительно нетронутыми, что позволяет развиваться озерным отложениям . В голомиктическом озере однородность температуры и плотности позволяет озерным водам полностью смешиваться. На основе термической стратификации и частоты оборота голомиктические озера делятся на амиктические озера , холодные мономиктические озера , димиктические озера , теплые мономиктические озера, полимиктические озера и олигомиктические озера. [29] [47]
Стратификация озера не всегда является результатом изменения плотности из-за температурных градиентов. Стратификация также может быть результатом изменения плотности, вызванного градиентами солености. В этом случае гиполимнион и эпилимнион разделены не термоклином, а галоклином , который иногда называют хемоклином . [ 29] [47]
Озера неформально классифицируются и называются в соответствии с сезонными изменениями уровня и объема озера. Некоторые из названий включают:
Озера могут быть неформально классифицированы и названы в соответствии с общей химией их водной массы. Используя этот метод классификации, типы озер включают:
Палеоозеро (также палеолэйк ) — это озеро , существовавшее в прошлом, когда гидрологические условия были другими. [28] Четвертичные палеоозера часто можно идентифицировать на основе реликтовых озерных форм рельефа, таких как реликтовые озерные равнины и прибрежные формы рельефа, которые образуют узнаваемые реликтовые береговые линии, называемые палеоберегами . Палеоозера также можно распознать по характерным осадочным отложениям, которые накопились в них, и любым ископаемым остаткам , которые могут содержаться в этих отложениях. Палеобереги и осадочные отложения палеоозеров свидетельствуют о доисторических гидрологических изменениях во времена их существования. [28] [58]
Существует два типа палеоозёр:
Палеоозера имеют научное и экономическое значение. Например, четвертичные палеоозера в полупустынных бассейнах важны по двум причинам: они сыграли чрезвычайно важную, хотя и временную, роль в формировании дна и предгорий многих бассейнов; и их отложения содержат огромное количество геологической и палеонтологической информации о прошлых средах. [60] Кроме того, богатые органикой отложения дочетвертичных палеоозеров важны либо из-за толстых залежей горючего сланца и сланцевого газа, содержащихся в них, либо как исходные породы нефти и природного газа . Хотя они имеют значительно меньшее экономическое значение, слои, отложенные вдоль берегов палеоозеров, иногда содержат угольные пласты . [61] [62]
Помимо типа озера, у озер есть множество других особенностей, таких как водосборный бассейн (также известный как водосборная площадь), приток и отток, содержание питательных веществ , растворенный кислород , загрязняющие вещества , pH и седиментация .
Изменения уровня озера контролируются разницей между входом и выходом по сравнению с общим объемом озера. Значительными источниками входа являются осадки в озеро, сток, переносимый ручьями и каналами с водосборной площади озера, подземные водные каналы и водоносные горизонты, а также искусственные источники за пределами водосборной площади. Источниками выхода являются испарение из озера, поверхностные и подземные потоки и любое извлечение воды из озера людьми. Поскольку климатические условия и потребности людей в воде меняются, это будет вызывать колебания уровня озера.
Озера также можно классифицировать на основе их богатства питательными веществами, которые обычно влияют на рост растений. Озера с низким содержанием питательных веществ называются олиготрофными и, как правило, прозрачными, с низкой концентрацией растительной жизни. Мезотрофные озера имеют хорошую прозрачность и средний уровень питательных веществ. Эвтрофные озера обогащены питательными веществами, что приводит к хорошему росту растений и возможному цветению водорослей . Гипертрофные озера — это водоемы, которые были чрезмерно обогащены питательными веществами. Эти озера обычно имеют плохую прозрачность и подвержены разрушительному цветению водорослей. Озера обычно достигают этого состояния из-за деятельности человека, такой как интенсивное использование удобрений в водосборной зоне озера. Такие озера малополезны для человека и имеют плохую экосистему из-за снижения уровня растворенного кислорода.
Из-за необычной связи между температурой воды и ее плотностью , озера образуют слои, называемые термоклинами , слои резко меняющейся температуры относительно глубины. Пресная вода имеет наибольшую плотность при температуре около 4 градусов по Цельсию (39,2 °F) на уровне моря. Когда температура воды на поверхности озера достигает той же температуры, что и более глубокая вода, как это происходит в более прохладные месяцы в умеренном климате, вода в озере может смешиваться, поднимая воду с недостатком кислорода из глубины и опуская кислород вниз к разлагающимся отложениям. Глубокие умеренные озера могут поддерживать резервуар холодной воды круглый год, что позволяет некоторым городам использовать этот резервуар для охлаждения воды глубокого озера .
Поскольку поверхностные воды глубоких тропических озер никогда не достигают температуры максимальной плотности, не происходит процесса, который заставляет воду смешиваться. Более глубокий слой становится кислородным голодающим и может насыщаться углекислым газом или другими газами, такими как диоксид серы, если есть хотя бы следы вулканической активности . Исключительные события, такие как землетрясения или оползни, могут вызвать смешивание, которое быстро выводит глубокие слои на поверхность и высвобождает огромное облако газа, которое остается в растворе в более холодной воде на дне озера. Это называется лимническим извержением . Примером может служить катастрофа на озере Ниос в Камеруне . Количество газа, которое может быть растворено в воде, напрямую связано с давлением. Когда глубокая вода выходит на поверхность, давление падает, и огромное количество газа выходит из раствора. При этих обстоятельствах углекислый газ опасен, потому что он тяжелее воздуха и вытесняет его, поэтому он может течь по речной долине к населенным пунктам и вызывать массовое удушье .
Материал на дне озера, или ложе озера , может состоять из широкого спектра неорганических веществ , таких как ил или песок , и органических материалов , таких как разлагающиеся растительные или животные вещества. Состав ложа озера оказывает значительное влияние на флору и фауну, встречающуюся в окрестностях озера, внося вклад в количество и типы доступных питательных веществ.
Парный (черный и белый) слой ленточных осадочных отложений озера соответствует году. Зимой, когда организмы умирают, углерод откладывается вниз, что приводит к образованию черного слоя. В тот же год, летом, откладывается лишь небольшое количество органических материалов, что приводит к образованию белого слоя на дне озера. Они обычно используются для отслеживания прошлых палеонтологических событий.
Естественные озера представляют собой микрокосм живых и неживых элементов, которые относительно независимы от окружающей среды. Поэтому организмы озера часто можно изучать в отрыве от окрестностей озера. [64]
Лимнология — это изучение внутренних водоемов и связанных с ними экосистем. Лимнология делит озера на три зоны: литоральную зону , наклонную область близко к суше; фотическую или зону открытой воды , где много солнечного света; и глубоководную профундальную или бентосную зону , куда может проникнуть мало солнечного света. Глубина, на которую может проникнуть свет, зависит от мутности воды, которая определяется плотностью и размером взвешенных частиц . Частица будет находиться во взвешенном состоянии , если ее вес меньше случайных сил мутности, действующих на нее. Эти частицы могут быть осадочного или биологического происхождения (включая водоросли и детрит ) и отвечают за цвет воды. Гниющие растительные вещества, например, могут быть причиной желтого или коричневого цвета, в то время как водоросли могут вызывать зеленоватую окраску. В очень мелких водоемах оксиды железа делают воду красновато-коричневой. Донные детритоядные рыбы роют ил в поисках пищи и могут быть причиной мутности воды. Рыбоядные рыбы способствуют мутности, поедая рыб, питающихся растениями ( планктоноядных ), тем самым увеличивая количество водорослей (см. Водный трофический каскад ).
Глубина света или прозрачность измеряется с помощью диска Секки , 20-сантиметрового (8 дюймов) диска с чередующимися белыми и черными квадрантами . Глубина, на которой диск больше не виден, называется глубиной Секки , мерой прозрачности. Диск Секки обычно используется для проверки на эвтрофикацию. Для подробного рассмотрения этих процессов см. lentic экосистемы .
Озеро смягчает температуру и климат окружающего региона , поскольку вода имеет очень высокую удельную теплоемкость (4186 Дж·кг −1 ·К −1 ). Днем озеро может охлаждать землю рядом с ним местными ветрами, что приводит к морскому бризу ; ночью оно может согревать ее береговым бризом .
Зоны озер:
Типы водорослевых сообществ:
Озеро может быть заполнено отложенными осадками и постепенно превратиться в водно-болотное угодье , такое как болото или топь . Крупные водные растения, как правило, тростник , значительно ускоряют этот процесс закрытия, поскольку они частично разлагаются, образуя торфяные почвы, которые заполняют отмели. И наоборот, торфяные почвы на болоте могут естественным образом гореть и обращать этот процесс вспять, чтобы воссоздать мелкое озеро, что приведет к динамическому равновесию между болотом и озером. [66] Это важно, поскольку лесные пожары были в значительной степени подавлены в развитом мире за последнее столетие. Это искусственно превратило многие мелководные озера в возникающие болота. Мутные озера и озера с большим количеством растительноядных рыб, как правило, исчезают медленнее. «Исчезающее» озеро (едва заметное в человеческом масштабе времени) обычно имеет обширные растительные маты у кромки воды. Они становятся новой средой обитания для других растений, таких как торфяной мох , когда условия подходящие, и животных, многие из которых очень редки. Постепенно озеро закрывается, и может образоваться молодой торф , образуя болото . В долинах низменных рек, где река может извиваться , наличие торфа объясняется заполнением исторических стариц . На последних стадиях сукцессии могут прорастать деревья, в конечном итоге превращая водно-болотные угодья в лес.
Некоторые озера могут исчезать сезонно. Их называют прерывистыми озерами , эфемерными озерами или сезонными озерами , и их можно найти в карстовой местности . Ярким примером прерывистого озера является озеро Церкница в Словении или Лаг Прау Пулте в Граубюндене . Другие прерывистые озера являются лишь результатом осадков выше среднего в закрытом или бессточном бассейне , обычно заполняя высохшие ложа озер. Это может произойти в некоторых из самых засушливых мест на земле, таких как Долина Смерти . Это произошло весной 2005 года после необычно сильных дождей. [67] Озеро не просуществовало до лета и быстро испарилось (см. фотографии справа). Более часто заполняемое озеро этого типа — озеро Севьер в западно-центральной части штата Юта .
Иногда озеро исчезает быстро. 3 июня 2005 года в Нижегородской области , Россия, озеро под названием Белое исчезло за считанные минуты. Новостные источники сообщили, что правительственные чиновники предположили, что это странное явление могло быть вызвано сдвигом почвы под озером, что позволило его воде вытечь через каналы, ведущие в реку Ока . [68]
Наличие вечной мерзлоты на земле важно для сохранения некоторых озер. Таяние вечной мерзлоты может объяснить сокращение или исчезновение сотен крупных арктических озер по всей Западной Сибири. Идея здесь заключается в том, что повышение температуры воздуха и почвы приводит к таянию вечной мерзлоты, позволяя озерам стекать в землю. [69]
Некоторые озера исчезают из-за факторов человеческого развития. Сокращающееся Аральское море описывается как «убитое» из-за отвода воды для орошения питающих его рек. [ необходима цитата ] В период с 1990 по 2020 год более половины крупнейших озер мира уменьшились в размерах, отчасти из-за изменения климата . [70]
Известно, что только одно астрономическое тело , помимо Земли, имеет крупные озера: крупнейший спутник Сатурна, Титан . Фотографии и спектроскопический анализ космического аппарата Кассини -Гюйгенс показывают жидкий этан на поверхности, который, как полагают, смешан с жидким метаном. Самое большое озеро на Титане — Кракен Маре , которое, по оценкам, имеет площадь 400 000 км 2 , [71] примерно в пять раз больше озера Верхнее (~80 000 км 2 ) и почти равно размеру всех пяти Великих озер Северной Америки вместе взятых. [72] Второе по величине озеро Титана, Лигейя Маре , почти в два раза больше озера Верхнее и составляет, по оценкам, 150 000 км 2 . [73]
Крупный спутник Юпитера Ио вулканически активен, что приводит к накоплению отложений серы на поверхности. Некоторые фотографии, сделанные во время миссии Галилео, по-видимому, показывают озера жидкой серы в вулканической кальдере, хотя они больше похожи на озера лавы, чем воды на Земле. [74]
На планете Марс есть только одно подтвержденное озеро, которое находится под землей и около южного полюса. [75] Хотя поверхность Марса слишком холодная и имеет слишком низкое атмосферное давление , чтобы обеспечить постоянное наличие поверхностной воды, геологические свидетельства, по-видимому, подтверждают, что древние озера когда-то формировались на поверхности. [76] [77]
На Луне есть темные базальтовые равнины , похожие на лунные моря , но меньшие по размеру, которые называются lacus (единственное число lacus , по-латыни «озеро»), поскольку ранние астрономы считали их озерами с водой.
Самые большие озера (площадь поверхности) по континентам :
{{cite book}}
: |website=
проигнорировано ( помощь ){{cite web}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )