Великие озера ( фр . Grands Lacs ), также называемые Великими озерами Северной Америки , представляют собой ряд крупных взаимосвязанных пресноводных озер, охватывающих границу Канады и США . Пять озер — Верхнее , Мичиган , Гурон , Эри и Онтарио . (Гидрологически Мичиган и Гурон представляют собой единый водоем, поскольку они соединены проливом Макино .) Водный путь Великих озер обеспечивает современные путешествия и судоходство по воде между озерами. Озера соединяются с Атлантическим океаном через реку Святого Лаврентия .
Великие озера — самая большая группа пресноводных озер на Земле по общей площади и вторая по величине по общему объему. Они содержат 21% от объема мировых поверхностных пресных вод. [1] [2] [3] Общая поверхность составляет 94 250 квадратных миль (244 106 км 2 ), а общий объем (измеренный по точке отлива) составляет 5 439 кубических миль (22 671 км 3 ), [4] немного меньше объема озера Байкал (5 666 кубических миль или 23 615 км 3 , 22–23% от мировых поверхностных пресных вод). Из-за их морских характеристик, таких как катящиеся волны, устойчивые ветры, сильные течения, большие глубины и далекие горизонты, пять Великих озер долгое время назывались внутренними морями . [5] В зависимости от того, как измеряется площадь поверхности, либо озеро Верхнее, либо озеро Мичиган-Гурон является вторым по величине озером в мире и крупнейшим пресноводным озером. Озеро Мичиган является крупнейшим по площади поверхности озером, которое полностью находится в пределах одной страны (а именно Соединенных Штатов), хотя оно не является самостоятельным озером. [6] [7] [8] [9]
Великие озера начали формироваться в конце последнего ледникового периода около 14 000 лет назад, когда отступающие ледяные щиты обнажили впадины, которые они вырезали в земле, и которые затем заполнились талой водой. [10] Озера были основным источником транспорта, миграции, торговли и рыболовства, служа средой обитания для многих водных видов в регионе с большим биоразнообразием . Окружающий регион называется регионом Великих озер , который включает в себя Мегаполис Великих озер . [11] Крупнейшие города в регионе включают в себя, с американской стороны, Кливленд , Детройт , Чикаго и Милуоки ; и, с канадской стороны, Торонто , Гамильтон и Миссиссогу .
Хотя пять озер лежат в отдельных бассейнах, они образуют единый, естественно взаимосвязанный водоем пресной воды в бассейне Великих озер . Как цепь озер и рек, они соединяют восточно-центральную внутреннюю часть Северной Америки с Атлантическим океаном. Из внутренних районов к выходу в реку Святого Лаврентия вода течет из Верхнего в Гурон и Мичиган, на юг в Эри и, наконец, на север в озеро Онтарио. Озера дренируют большой водораздел через множество рек и содержат около 35 000 островов. [12] В бассейне также есть несколько тысяч более мелких озер, часто называемых «внутренними озерами». [13]
Площадь поверхности пяти основных озер в совокупности примерно равна площади Соединенного Королевства, в то время как площадь поверхности всего бассейна (озера и земля, которую они дренируют) примерно равна площади Великобритании и Франции вместе взятых. [14] Озеро Мичиган — единственное из Великих озер, которое полностью находится в пределах Соединенных Штатов; остальные образуют водную границу между Соединенными Штатами и Канадой. Озера разделены между юрисдикциями канадской провинции Онтарио и американских штатов Мичиган , Висконсин , Миннесота , Иллинойс , Индиана , Огайо , Пенсильвания и Нью-Йорк . И провинция Онтарио, и штат Мичиган включают в свои границы части четырех озер. Провинция Онтарио не граничит с озером Мичиган, а штат Мичиган не граничит с озером Онтарио. Юрисдикции Нью-Йорка и Висконсина распространяются на два озера, а каждый из оставшихся штатов — на одно из озер.
Поскольку поверхности озер Верхнее, Гурон, Мичиган и Эри находятся примерно на одинаковой высоте над уровнем моря, в то время как озеро Онтарио значительно ниже, и поскольку Ниагарский уступ исключает любую естественную навигацию, четыре верхних озера обычно называют «верхними великими озерами». Это обозначение не является универсальным. Те, кто живет на берегу озера Верхнее, часто называют все другие озера «нижними озерами», потому что они находятся южнее. Моряки грузовых судов, перевозящих грузы из озера Верхнее и северного озера Мичиган и озера Гурон в порты на озере Эри или Онтарио, обычно называют последние нижними озерами, а озера Мичиган, Гурон и Верхнее — верхними озерами. Это соответствует представлению об озерах Эри и Онтарио как о «нижнем юге», а о других — как о «верхнем севере». Суда, плывущие на север по озеру Мичиган, считаются «восходящими», даже если они плывут к его вытекающему течению. [18]
Озера Гурон и Мичиган иногда считаются одним озером, называемым озером Мичиган-Гурон, потому что они представляют собой один гидрологический водоем, соединенный проливом Макино. [19] Ширина пролива составляет пять миль (8 км) [14], а глубина — 120 футов (37 м); уровень воды поднимается и опускается одновременно, [20] а течение между Мичиганом и Гуроном часто меняет направление.
По всему району Великих озер разбросано около 35 000 островов . [12] Самый большой из них — остров Манитулин в озере Гурон, крупнейший остров среди всех внутренних водоемов в мире. [27] Второй по величине остров — остров Ройял в озере Верхнее. [28] Оба эти острова достаточно велики, чтобы вместить несколько озер — например, озеро Маниту на острове Манитулин является крупнейшим в мире озером на пресноводном острове. [29] Некоторые из этих озер даже имеют свои собственные острова, например, остров Сокровищ в озере Миндемойя на острове Манитулин.
Великие озера также имеют несколько полуостровов между собой, включая полуостров Дор , полуострова Мичиган и полуостров Онтарио . Некоторые из этих полуостровов даже содержат более мелкие полуострова, такие как полуострова Брюс , Кивино , Лиланау , Ниагара и Тамб . Населенные пункты на полуостровах включают Гранд-Рапидс , Флинт и Детройт в Мичигане, а также Лондон , Гамильтон , Брантфорд и Торонто в Онтарио.
Хотя морской путь Святого Лаврентия и водный путь Великих озер делают Великие озера доступными для океанских судов, [30] переход на более широкие океанские контейнеровозы , которые не проходят через шлюзы на этих маршрутах, ограничил контейнерные перевозки по озерам. Большая часть торговли Великих озер связана с насыпными грузами, и насыпные суда размером Seawaymax или меньше могут перемещаться по всем озерам и выходить в Атлантику. [31] Более крупные суда ограничены работой в пределах озер. Только баржи могут получить доступ к системе водных путей Иллинойса, обеспечивающей доступ к Мексиканскому заливу через реку Миссисипи. Несмотря на свои огромные размеры, большие участки Великих озер замерзают зимой, прерывая большую часть судоходства с января по март. Некоторые ледоколы курсируют по озерам, сохраняя судоходные пути открытыми в другие периоды льда на озерах.
Великие озера соединены Чикагским санитарным и судоходным каналом с Мексиканским заливом через реку Иллинойс (из реки Чикаго ) и реку Миссисипи. Альтернативный путь — через реку Иллинойс (из Чикаго), в Миссисипи, вверх по Огайо, а затем через водный путь Теннесси–Томбигби (комбинация ряда рек, озер и каналов) в залив Мобайл и Мексиканский залив. Коммерческое движение буксиров и барж на этих водных путях интенсивное. [32]
Прогулочные катера могут войти или выйти из Великих озер через канал Эри и реку Гудзон в Нью-Йорке. Канал Эри соединяется с Великими озерами на восточном конце озера Эри (в Буффало, Нью-Йорк ) и на южном берегу озера Онтарио (в Освего, Нью-Йорк ).
Первоначально озера питались как осадками, так и талой водой из ледников, которых больше нет. В настоящее время только около 1% объема в год составляет «новая» вода, поступающая из рек, осадков и подземных источников. В постледниковый период испарение и дренаж в целом были сбалансированы, что сделало уровни озер относительно постоянными. [14]
Интенсивный рост населения начался в регионе в 20 веке и продолжается по сей день. [14] Было выявлено по крайней мере два вида водопользования, которые могут потенциально повлиять на уровень озер: отвод (переброска воды в другие водоразделы) и потребление (в настоящее время в значительной степени осуществляемое путем использования воды из озера для питания и охлаждения электростанций, что приводит к испарению). [33] Отток через Чикагский санитарно-судоходный канал более чем уравновешивается искусственным притоком через реку Огоки и отводы Лонг-Лейк/ реки Кеногами . [34] Колебания уровня воды в озерах наблюдаются с момента начала регистрации в 1918 году. [35] Уровень воды в озере Мичиган-Гурон оставался довольно постоянным в течение 20 века. [36] Недавние уровни озер включают рекордно низкие уровни в 2013 году в озерах Верхнее, Эри и Мичиган-Гурон, [37] за которыми последовали рекордно высокие уровни в 2020 году [38] в тех же озерах. Уровень воды в озере Онтарио оставался относительно постоянным в тот же период времени, колеблясь около исторического среднего уровня. [35]
На уровень озер в первую очередь влияют изменения региональной метеорологии и климатологии. Оттоки из озер Верхнее и Онтарио регулируются, в то время как оттоки из озер Мичиган-Гурон и Эри не регулируются вообще. Онтарио регулируется наиболее жестко, его отток контролируется плотиной Мозеса-Сондерса , что объясняет его постоянные исторические уровни. [39]
Великие озера содержат 21% поверхностных пресных вод мира: 5472 кубических миль (22810 км 3 ), или 6,0×10 15 галлонов США, то есть 6 квадриллионов галлонов США, (2,3×10 16 литров). Озера содержат около 84% поверхностных пресных вод Северной Америки; [47] если бы вода была равномерно распределена по всей площади континента, она достигла бы глубины 5 футов (1,5 метра). [48] Этого достаточно, чтобы покрыть 48 смежных штатов США до одинаковой глубины 9,5 футов (2,9 м). Хотя озера содержат большой процент пресной воды мира, Великие озера поставляют лишь небольшую часть питьевой воды США на национальном уровне. [49]
Общая площадь поверхности озер составляет приблизительно 94 250 квадратных миль (244 100 км 2 ) — почти такой же размер, как у Соединенного Королевства, и больше, чем американские штаты Нью-Йорк , Нью-Джерси , Коннектикут , Род-Айленд , Массачусетс , Вермонт и Нью-Гемпшир вместе взятые. [50] Побережье Великих озер имеет длину приблизительно 10 500 миль (16 900 км), [14] но длину береговой линии измерить точно невозможно . Канада граничит приблизительно с 5 200 милями (8 400 км) береговой линии, в то время как оставшиеся 5 300 миль (8 500 км) граничат с Соединенными Штатами. У Мичигана самая длинная береговая линия в Соединенных Штатах, граничащая примерно с 3288 милями (5292 км) озер, за ним следуют Висконсин (820 миль (1320 км)), Нью-Йорк (473 мили (761 км)) и Огайо (312 миль (502 км)). [51] Пересечение береговой линии всех озер покрыло бы расстояние, примерно эквивалентное путешествию на полпути вокруг света по экватору. [14]
Известным современным явлением является образование ледяных вулканов над озерами в зимнее время. Штормовые волны вырезают ледяной покров озер и создают конические насыпи посредством извержения воды и снежной каши. Этот процесс хорошо задокументирован только в Великих озерах и считается спасением южных береговых линий от худшей скальной эрозии. [52]
.JPG/1280px-Plate_21_-_Glacial_Lake_Algonquin_and_its_Correlatives_(USGS_1915).JPG)
Было подсчитано, что фундаментальная геология, которая создала условия, формирующие современные верхние Великие озера, была заложена от 1,1 до 1,2 миллиарда лет назад, [14] [53] , когда две ранее слитые тектонические плиты разделились и создали Мидконтинентальный разлом , который пересек тектоническую зону Великих озер . Образовалась долина, обеспечивающая бассейн, который в конечном итоге стал современным озером Верхнее. Когда вторая линия разлома, разлом Святого Лаврентия , образовалась примерно 570 миллионов лет назад, [14] была создана основа для озер Онтарио и Эри, а также того, что впоследствии стало рекой Святого Лаврентия.
Предполагается, что Великие озера образовались в конце последнего ледникового периода ( оледенение Висконсина закончилось 10 000–12 000 лет назад), когда отступил Лаврентийский ледниковый щит . [10] Отступление ледникового щита оставило после себя большое количество талой воды ( озеро Алгонкин , озеро Чикаго , ледниковое озеро Ирокез и море Шамплейн ), которая заполнила бассейны, высеченные ледниками, тем самым создав Великие озера такими, какими они являются сегодня. [54] Из-за неравномерного характера эрозии ледника некоторые более высокие холмы стали островами Великих озер. Ниагарский уступ следует контуру Великих озер между Нью-Йорком и Висконсином. Земля под ледниками «отскакивала» по мере того, как она открывалась. [55] Поскольку ледники покрывали некоторые области дольше, чем другие, этот отскок ледника происходил с разной скоростью.
Великие озера имеют влажный континентальный климат, классификация климата Кеппен Dfa (в южных районах) и Dfb (в северных частях) [56] с различным влиянием воздушных масс из других регионов, включая сухие, холодные арктические системы, мягкие тихоокеанские воздушные массы с запада и теплые, влажные тропические системы с юга и Мексиканского залива. [57] Озера оказывают смягчающее воздействие на климат; они также могут увеличивать общее количество осадков и вызывать снегопады с эффектом озера . [56]
Великие озера могут оказывать влияние на региональную погоду, называемое эффектом озера , которое иногда бывает очень локализованным. Даже в конце зимы озера часто не имеют ледяного покрова в середине. Преобладающие ветры с запада поднимают воздух и влагу с поверхности озера, которая немного теплее по сравнению с холодными поверхностными ветрами выше. Когда немного более теплый влажный воздух проходит над более холодной поверхностью земли, влага часто производит концентрированный, сильный снегопад, который устанавливается полосами или «стримерами». Это похоже на эффект более теплого воздуха, выпадающего снегом, когда он проходит над горными хребтами. В морозную погоду с сильными ветрами «снежные пояса » получают регулярные снегопады из-за этой локализованной погодной модели, особенно вдоль восточных берегов озер. Снежные пояса встречаются в Висконсине, Мичигане, Огайо, Пенсильвании, Нью-Йорке и Онтарио. С эффектом озера связано регулярное появление тумана, особенно вдоль береговых линий озер. Это наиболее заметно вдоль берегов озера Верхнее.
Озера, как правило, в некоторой степени смягчают сезонные температуры, но не с таким большим влиянием, как большие океаны; они поглощают тепло и охлаждают воздух летом, а затем медленно излучают это тепло осенью. Они защищают от заморозков в переходную погоду и поддерживают летние температуры ниже, чем в глубине страны. Этот эффект может быть очень локализованным и перекрываться морскими ветрами. Эта температурная буферизация создает области, известные как « фруктовые пояса », где можно выращивать фрукты, которые обычно выращивают гораздо южнее. Например, на западе Мичигана есть яблоневые сады, а вишневые сады выращиваются рядом с берегом озера вплоть до залива Гранд-Траверс на севере . Около Коллингвуда, Онтарио , коммерческие фруктовые сады, включая несколько виноделен, существуют у береговой линии южного залива Ноттавасага . На восточном берегу озера Мичиган и южном берегу озера Эри расположено много успешных виноделен из-за смягчающего воздействия озер, как и в крупных коммерческих районах выращивания фруктов и вина на полуострове Ниагара, расположенных между озерами Эри и Онтарио. Аналогичное явление позволяет винодельням процветать в районе Фингер-Лейкс в Нью-Йорке, а также в округе Принс-Эдвард, Онтарио , на северо-восточном берегу озера Онтарио.
Было замечено, что Великие озера способствуют усилению штормов, таких как ураган Хейзел в 1954 году и торнадо Годерих, Онтарио, в 2011 году , который двигался по суше как торнадо . В 1996 году было замечено формирование редкого тропического или субтропического шторма в озере Гурон, названного циклоном озера Гурон 1996 года . Довольно большие сильные грозы, охватывающие большие площади, хорошо известны в Великих озерах в середине лета; эти мезомасштабные конвективные комплексы или MCC [58] могут нанести ущерб широким полосам леса и разбить стекла в городских зданиях. Эти штормы в основном происходят ночью, и системы иногда имеют небольшие встроенные торнадо, но чаще прямолинейные ветры, сопровождаемые интенсивными молниями.
Исторически Великие озера, в дополнение к их озерной экологии , были окружены различными лесными экорегионами (за исключением относительно небольшой области юго-восточного озера Мичиган, куда время от времени вторгались саванна или прерия ). Лесозаготовки, урбанизация и сельское хозяйство изменили это соотношение. В начале 21-го века берега озера Верхнее на 91% покрыты лесами, озеро Гурон на 68%, озеро Онтарио на 49%, озеро Мичиган на 41% и озеро Эри, где лесозаготовки и урбанизация были наиболее обширными, на 21%. Некоторые из этих лесов являются лесами второго или третьего роста (т. е. они были вырублены раньше, изменив свой состав). По крайней мере 13 видов диких животных задокументированы как вымершие с момента прибытия европейцев, и многие другие находятся под угрозой исчезновения. [14] Между тем, экзотические и инвазивные виды также были завезены.
В то время как организмы, живущие на дне мелководья, похожи на те, что встречаются в более мелких озерах, в глубоких водах обитают организмы, которые встречаются только в глубоких, холодных озерах северных широт. К ним относятся нежные креветки-опоссумы (отряд мизиды ), глубоководные бокоплавы (ракообразное из отряда амфипод ), два типа веслоногих рачков и глубоководные бычки (колючая, большеголовая рыба). [60]
Великие озера являются важным источником рыболовства . Ранние европейские поселенцы были поражены как разнообразием, так и количеством рыбы; в Великих озерах обитало 150 различных видов. [14] На протяжении всей истории популяции рыб были ранним индикатором состояния озер и остаются одним из ключевых индикаторов даже в нынешнюю эпоху сложных анализов и измерительных приборов. Согласно двусторонним (США и Канада) справочникам « Великие озера: экологический атлас и справочник ресурсов »: «Самые большие уловы рыбы в Великих озерах были зафиксированы в 1889 и 1899 годах — около 67 000 тонн (66 000 длинных тонн; 74 000 коротких тонн) [147 миллионов фунтов]». [61]
К 1801 году законодательный орган Нью-Йорка счел необходимым принять правила, ограничивающие препятствия для естественной миграции атлантического лосося из озера Эри в их нерестовые каналы. В начале 19 века правительство Верхней Канады сочло необходимым ввести аналогичное законодательство, запрещающее использование плотин и сетей в устьях притоков озера Онтарио. Были приняты и другие защитные законы, но их исполнение оставалось сложным. [62]
По обе стороны границы Канады и США увеличилось количество плотин и водохранилищ, что потребовало дополнительных мер регулирования. К середине 19 века беспокойство вызывали препятствия на реках, которые не позволяли лососю и озерному осетру достигать мест нереста. Комиссия по рыболовству Висконсина отметила сокращение общего улова рыбы примерно на 25% к 1875 году. Штаты сняли плотины с рек, где это было необходимо. [ необходимо разъяснение ] [63]
Чрезмерный вылов рыбы был назван возможной причиной сокращения популяции различных видов белой рыбы , важной из-за их кулинарной привлекательности и, следовательно, экономических последствий. Более того, между 1879 и 1899 годами зарегистрированный улов белой рыбы снизился с примерно 24,3 миллионов фунтов (11 миллионов кг) до чуть более 9 миллионов фунтов (4 миллионов кг). [64] К 1900 году коммерческие рыбаки на озере Мичиган вылавливали в среднем 41 миллион фунтов рыбы в год. [65] К 1938 году коммерческие рыболовные операции Висконсина были моторизованы и механизированы, создавая рабочие места для более чем 2000 рабочих и вылавливая 14 миллионов фунтов в год. [65] Популяция гигантских пресноводных мидий была уничтожена, поскольку мидии собирались для использования в качестве пуговиц ранними предпринимателями Великих озер. [64]
В «Великих озерах: Экологический атлас и книга ресурсов» (1972) отмечается: «От некогда крупного коммерческого рыболовства остались лишь отдельные участки». [61] Улучшение качества воды, реализованное в 1970-х и 1980-х годах, в сочетании с успешными программами по разведению лососевых, способствовало развитию крупного любительского рыболовства. [66] Последний коммерческий рыбак покинул Милуоки в 2011 году из-за чрезмерного вылова рыбы и антропогенных изменений в биосфере . [65]
.jpg/1280px-Lake_Superior_North_Shore(v2).jpg)
Начиная с 19 века, по оценкам, в экосистему Великих озер попало 160 новых видов; многие из них стали инвазивными; зарубежный балласт и паразитизм корпусов судов оказывают серьезное экономическое и экологическое воздействие. [67] [68] По данным Ассоциации образования внутренних морей, в среднем новый вид попадает в Великие озера каждые восемь месяцев. [68] Среди интродукций в Великие озера можно назвать зебровую дрейссену , которая была впервые обнаружена в 1988 году, и кваггу в 1989 году. С 2000 года инвазивная квагга заполонила дно озера Мичиган почти от берега до берега, и их численность оценивается в 900 триллионов. [ 65] Моллюски являются эффективными фильтраторами, конкурируя с местными мидиями и сокращая доступную пищу и нерестилища для рыб. Кроме того, мидии могут быть помехой для промышленности, засоряя трубы. В 2007 году Служба охраны рыбных ресурсов и диких животных США подсчитала, что экономический ущерб от мидий может составить около 5 миллиардов долларов в течение следующего десятилетия. [69] [ требуется обновление ]
Впервые алевифы попали в систему к западу от озера Онтарио через каналы 19 века. К 1960-м годам эта маленькая серебристая рыбка стала привычной неприятностью для любителей пляжного отдыха на озерах Мичиган, Гурон и Эри. Периодические массовые вымирания приводят к тому, что огромное количество рыбы выбрасывается на берег; по оценкам различных правительств, процент биомассы озера Мичиган, состоящей из алевифов в начале 1960-х годов, достигал 90%. В конце 1960-х годов различные государственные и федеральные правительства начали зарыблять несколько видов лососевых, включая местную озерную форель, а также неместных чавычу и кижуча ; к 1980-м годам популяция алевифов резко сократилась. [70] Ёрш , небольшая окуневая рыба из Евразии, стала самым многочисленным видом рыб в реке Сент-Луис озера Верхнее в течение пяти лет с момента ее обнаружения в 1986 году . Ее ареал, который расширился до озера Гурон, представляет значительную угрозу для рыболовства в нижнем озере. [71] Спустя пять лет после того, как ее впервые заметили в реке Сент-Клер, бычок -кругляк теперь можно встретить во всех Великих озерах. Бычок считается нежелательным по нескольким причинам: он охотится на рыбу, питающуюся донными водами, выходит за пределы оптимальной среды обитания, нерестится несколько раз за сезон и может выживать в условиях плохого качества воды. [72]
Приток паразитических популяций миног после развития канала Эри и гораздо более позднего канала Уэлланд привел к тому, что два федеральных правительства США и Канады начали работать над совместными предложениями по его контролю. К середине 1950-х годов популяции озерной форели в озерах Мичиган и Гурон сократились, и в этом в основном обвиняли миног. Это привело к созданию двунациональной Комиссии по рыболовству в Великих озерах .
Несколько видов экзотических водяных блох были случайно занесены в Великие озера, такие как колючая водяная блоха, Bythotrephes longimanus , и водяная блоха-крючок, Cercopagis pengoi , что потенциально может повлиять на популяцию зоопланктона . Также было завезено несколько видов раков , которые могут конкурировать с местными популяциями раков. Совсем недавно через Чикагский санитарный и судоходный канал был установлен электрический забор, чтобы не допустить в озера несколько видов инвазивных азиатских карпов . Эти быстрорастущие планктоноядные рыбы в значительной степени заселили речные системы Миссисипи и Иллинойса. [73] Инвазивные виды, в частности зебровые и квагги-мидии, могут быть, по крайней мере, частично ответственны за крах сообщества глубоководных демерсальных рыб в озере Гурон, [74] а также за резкие беспрецедентные изменения в сообществе зоопланктона озера. [75]
Ученые понимают, что микроводная жизнь озер изобильна, но очень мало знают о некоторых из самых многочисленных микробов и их воздействии на окружающую среду в Великих озерах. Хотя капля воды озера может содержать 1 миллион клеток бактерий и 10 миллионов вирусов , только с 2012 года было проведено долгосрочное исследование микроорганизмов озер. В период с 2012 по 2019 год было обнаружено более 160 новых видов. [76]
К естественным местам обитания и экорегионам района Великих озер относятся:
Списки растений включают:
Вырубка обширных лесов в районе Великих озер уничтожила прибрежный и прилегающий лесной покров над реками и ручьями, которые обеспечивают тень, смягчая температуру воды в местах нереста рыб. Вырубка деревьев также дестабилизировала почву, поскольку большие объемы воды смывались в русла ручьев, вызывая заиление гравийных лож и более частые наводнения.
Спуск срубленных бревен вниз по притокам рек в Великие озера также смещал осадочные породы. В 1884 году Комиссия по рыболовству Нью-Йорка определила, что сброс отходов лесопиления (щепы и опилок) повлиял на популяцию рыб. [77]
Первый Закон США о чистой воде , принятый Конгрессом после вето, наложенного президентом США Ричардом Никсоном в 1972 году, был ключевым законодательным актом, [78] наряду с двусторонним Соглашением о качестве воды в Великих озерах, подписанным Канадой и США. Различные шаги, предпринятые для обработки промышленных и муниципальных загрязняющих сбросов в систему, значительно улучшили качество воды к 1980-м годам, и озеро Эри, в частности, стало значительно чище. [79] Сброс токсичных веществ резко сократился. Федеральные и государственные правила контролируют такие вещества, как ПХБ . Первой из 43 « зон Великих озер, вызывающих беспокойство », которая была официально «исключена» в результате успешной очистки, стала гавань Коллингвуд в Онтарио в 1994 году; в 2003 году за ней последовал пролив Северн в Онтарио. [80] Залив Преск-Айл в Пенсильвании официально указан как находящийся в процессе восстановления, как и гавань Испанской бухты в Онтарио. Десятки других проблемных зон подверглись частичной очистке, например, река Руж (Мичиган) и гавань Уокиган (Иллинойс). [81]
Фосфатные детергенты исторически были основным источником питательных веществ для цветения водорослей Великих озер, особенно в более теплых и мелководных частях системы, таких как озеро Эри, залив Сагино , Грин-Бей и самая южная часть озера Мичиган. К середине 1980-х годов большинство юрисдикций, граничащих с Великими озерами, контролировали фосфатные детергенты. [82] Сине-зеленые водоросли, или цветение цианобактерий , [83] стали проблемой для озера Эри с 2011 года. [84] «Недостаточно делается для того, чтобы остановить попадание удобрений и фосфора в озеро и возникновение цветения», - сказал Майкл Маккей, исполнительный директор Института исследований окружающей среды Великих озер (GLIER) при Виндзорском университете . «Самое крупное цветение озера Эри на сегодняшний день произошло в 2015 году, превысив индекс серьезности в 10,5, а в 2011 году — в 10. [85] В начале августа 2019 года спутниковые снимки запечатлели цветение, простирающееся на 1300 квадратных километров на озере Эри, с самой большой концентрацией вблизи Толедо, штат Огайо . Большое цветение не обязательно означает, что цианобактерии ... будут вырабатывать токсины», — сказал Майкл Маккей из Виндзорского университета. Проверка качества воды проводилась в августе 2019 года. [86] [85]
До 1970 года ртуть не была включена в список вредных химических веществ, согласно Федеральному управлению по качеству воды США. В 21 веке ртуть стала более заметной в тестах воды. Соединения ртути использовались на бумажных фабриках для предотвращения образования слизи во время их производства, а химические компании использовали ртуть для отделения хлора от солевых растворов. Исследования, проведенные Агентством по охране окружающей среды , показали, что когда ртуть вступает в контакт со многими бактериями и соединениями в пресной воде, она образует соединение метилртуть , которое оказывает гораздо большее влияние на здоровье человека, чем элементарная ртуть, из-за более высокой склонности к абсорбции. Эта форма ртути не вредна для большинства видов рыб, но очень вредна для людей и других диких животных, которые потребляют рыбу. Ртуть известна проблемами, связанными со здоровьем, такими как врожденные дефекты у людей и животных, а также почти полное исчезновение орлов в районе Великих озер. [87]
Объем неочищенных сточных вод, сбрасываемых в воды, был основным предметом внимания как первого Соглашения о качестве воды Великих озер, так и федеральных законов, принятых в обеих странах в 1970-х годах. Внедрение вторичной очистки муниципальных сточных вод крупными городами значительно сократило регулярный сброс неочищенных сточных вод в 1970-х и 1980-х годах. [88] Международная совместная комиссия в 2009 году подвела итог изменениям: «С начала 1970-х годов уровень очистки для снижения загрязнения от сбросов сточных вод в Великие озера значительно улучшился. Это является результатом значительных расходов на сегодняшний день как на инфраструктуру, так и на технологии, а также надежных систем регулирования, которые в целом оказались довольно эффективными». [89] Комиссия сообщила, что все городские системы очистки сточных вод на американской стороне озер внедрили вторичную очистку, как и все на канадской стороне, за исключением пяти небольших систем. [ необходима цитата ]
Хотя эти усовершенствования систем очистки противоречат федеральным законам обеих стран, они еще не устранили случаи переполнения объединенных канализаций . [ требуется ссылка ] Это описывает, когда старые канализационные системы, которые объединяют ливневые воды со сточными водами в единые канализационные трубы, направляющиеся на очистные сооружения, временно переполняются сильными ливнями. Местные органы по очистке сточных вод затем должны сбрасывать неочищенные стоки, смесь дождевой воды и сточных вод, в местные водоемы. Хотя огромные государственные инвестиции, такие как проекты Deep Tunnel в Чикаго и Милуоки, значительно сократили частоту и объем этих событий, они не были устранены. Например, количество таких случаев переполнения в Онтарио остается неизменным, согласно данным Международной совместной комиссии. [89] В отчетах по этой проблеме со стороны США выделяются пять крупных муниципальных систем (Детройта, Кливленда, Буффало, Милуоки и Гэри ) как крупнейшие текущие периодические источники неочищенных сбросов в Великие озера. [90]
Рыбы Великих озер имеют антидепрессанты, предназначенные для людей, в своих мозгах, что вызывает беспокойство. Количество взрослых американцев, которые принимают антидепрессанты, выросло с 7,7% всех взрослых американцев в 1999–2002 годах до 12,7% в 2011–2014 годах. Поскольку антидепрессанты выходят из человеческого тела и через системы канализации попадают в Великие озера, это привело к тому, что у рыб в Великих озерах уровень антидепрессантов в мозге в двадцать раз превышает уровень в воде, что приводит к тому, что рыбы становятся чрезвычайно счастливыми и, следовательно, менее склонными к риску, что в какой-то степени наносит ущерб популяциям рыб. [91]
Исследователи обнаружили, что более 22 миллионов фунтов (10,0 кт) пластика ежегодно попадает в Великие озера. [92] Пластик в воде распадается на очень мелкие частицы, известные как микропластик . Микропластик также может поступать из синтетической одежды, смываемой в наши стоки. [93] Пластиковые отходы , обнаруженные в озерах, включают одноразовый пластик , пластик, используемый в упаковке, контейнерах для еды на вынос, а также предпроизводственные гранулы , производимые пластмассовой промышленностью. [94] Высокие концентрации микропластика были обнаружены в 100 процентах рыб, которые были изучены исследователями из лаборатории Рохмана. Около 50 миллионов фунтов (23 кт) рыбы вылавливается каждый год в Великих озерах, что вызывает опасения относительно того, как это может повлиять на здоровье человека. [93] Микроскопические частички пластика также были обнаружены в питьевой воде, поступающей из Великих озер. По оценкам, почти 40 миллионов человек в регионе полагаются на питьевую воду из Великих озер. [92]
Несколько самоходных плавучих устройств под названием Seabin были размещены в Великих озерах для сбора пластикового мусора в рамках проекта по очистке Великих озер от пластика. Проект собрал 74 000 единиц мусора с использованием этой технологии в период с 2020 по 2021 год; однако он не претендует на то, чтобы догнать 22 миллиона фунтов (10,0 кт) пластика, который ежегодно попадает в Великие озера. Производство, потребление и выброс пластика, похоже, остаются основой мусорной проблемы Великих озер. [95]
Водоросли, такие как диатомовые водоросли , наряду с другим фитопланктоном , являются фотосинтетическими первичными производителями, поддерживающими пищевую сеть Великих озер, [96] и пострадали от глобального потепления . [97] Изменения в размере или функции первичных производителей могут иметь прямое или косвенное влияние на пищевую сеть. Фотосинтез, осуществляемый диатомовыми водорослями, составляет около одной пятой от общего фотосинтеза. [ где? ] Забирая CO 2 из воды для фотосинтеза, диатомовые водоросли помогают стабилизировать pH воды, поскольку CO 2 будет реагировать с водой, образуя угольную кислоту .
Диатомовые водоросли получают неорганический углерод путем пассивной диффузии CO2 и HCO .−3, и используют активный транспорт, опосредованный карбоангидразой , для ускорения этого процесса. [98] Крупным диатомовым водорослям требуется большее поглощение углерода, чем более мелким диатомовым водорослям. [99] Существует положительная корреляция между площадью поверхности и концентрацией хлорофилла в клетках диатомовых водорослей. [100]
Несколько популяций коренных американцев ( палеоиндейцы ) населяли этот регион около 10 000 г. до н. э., после окончания висконсинского оледенения. [101] [102] Народы Великих озер торговали примерно с 1000 г. н. э., поскольку в этом регионе добывались самородки меди, которые затем использовались в качестве украшений и оружия в курганах Южного Огайо.
Договор Раша-Багота , подписанный в 1818 году после войны 1812 года , и более поздний Вашингтонский договор в конечном итоге привели к полному разоружению военных судов в Великих озерах. Тем не менее, обе страны содержали суда береговой охраны в Великих озерах.
Бригантина Le Griffon , которая была заказана Рене-Робером Кавелье, сьером де ла Салем , была построена в Каюга-Крик, недалеко от южного конца реки Ниагара , и стала первым известным парусным судном, которое путешествовало по верховьям Великих озер 7 августа 1679 года. [103] Во время заселения Великие озера и их реки были единственными практичными средствами перемещения людей и грузов. Баржи из средней части Северной Америки смогли достичь Атлантического океана из Великих озер, когда в 1824 году открылся канал Уэлленд , а позднее — канал Эри в 1825 году. [104] К 1848 году, с открытием канала Иллинойс и Мичиган в Чикаго, прямой доступ к реке Миссисипи стал возможен из озер. [105] С этими двумя каналами был обеспечен полностью внутренний водный путь между Нью-Йорком и Новым Орлеаном .
Основным бизнесом многих пассажирских линий в 19 веке была перевозка иммигрантов. Многие из крупных городов обязаны своим существованием своему положению на озерах как грузового пункта назначения, а также как магнита для иммигрантов. После того, как появились железные дороги и наземные дороги, грузовой и пассажирский бизнес пришел в упадок и, за исключением паромов и нескольких иностранных круизных судов, теперь исчез. Маршруты иммиграции все еще оказывают влияние сегодня. Иммигранты часто образовывали свои собственные общины, и некоторые районы имеют ярко выраженную этническую принадлежность, например, голландцы, немцы, поляки, финны и многие другие. Поскольку многие иммигранты на некоторое время обосновались в Новой Англии, прежде чем переехать на запад, во многих районах на американской стороне Великих озер также чувствуется атмосфера Новой Англии, особенно в домашнем стиле и акценте.
Поскольку в наши дни общие грузы перевозятся по железным дорогам и грузовикам, внутренние суда в основном перевозят насыпные грузы, такие как железная руда , уголь и известняк для сталелитейной промышленности. Внутренние массовые грузоперевозки развивались из-за близлежащих шахт. Было более экономично перевозить ингредиенты для стали на централизованные заводы, чем производить сталь на месте. Экспорт зерна также является основным грузом на озерах. В 19-м и начале 20-го века железная и другие руды, такие как медь, отправлялись на юг (суда, идущие вниз), а припасы, продовольствие и уголь отправлялись на север (суда, идущие вверх). Из-за расположения угольных месторождений в Пенсильвании и Западной Вирджинии , а также общего северо-восточного пути Аппалачских гор , железные дороги естественным образом развили судоходные маршруты, которые шли на север в такие порты, как Эри, Пенсильвания и Аштабула, Огайо .
Поскольку сообщество озерных моряков в значительной степени развивалось независимо, у него есть некоторый отличительный словарь. Суда, независимо от размера, называются «лодками». Когда парусные суда уступили место пароходам, их стали называть «пароходами» — тот же термин использовался на Миссисипи. У судов также есть отличительный дизайн; суда, которые в основном торгуют на озерах, известны как « озёрные ». Иностранные суда известны как «соленые». Одной из наиболее распространенных достопримечательностей на озерах с 1950 года является саморазгружающееся судно размером 1000 на 105 футов (305 на 32 м), грузоподъёмностью 78 850 длинных тонн (80 120 метрических тонн). Это судно с конвейерной системой, которое может разгружать себя, перекидывая кран через борт. [106] Сегодня флот Великих озер намного меньше по численности, чем когда-то, из-за возросшего использования сухопутных перевозок и замены множества мелких судов несколькими более крупными.
Во время Второй мировой войны риск атак подводных лодок на прибрежные учебные объекты побудил ВМС США использовать два авианосца на Великих озерах, USS Sable и USS Wolverine . Оба служили учебными кораблями для подготовки военно-морских летчиков к посадке и взлету с авианосца. [107] Озеро Шамплейн ненадолго стало шестым Великим озером Соединенных Штатов 6 марта 1998 года, когда президент Клинтон подписал законопроект Сената 927. Этот законопроект, который повторно санкционировал Национальную программу морских грантов , содержал строку, объявляющую озеро Шамплейн Великим озером. Неслучайно этот статус позволяет соседним штатам подавать заявки на дополнительные федеральные исследовательские и образовательные фонды, выделяемые этим национальным ресурсам. [108] После небольшого возмущения Сенат проголосовал за отмену этого обозначения 24 марта (хотя университеты Нью-Йорка и Вермонта продолжали получать средства для мониторинга и изучения озера). [109]
Алан Б. Маккалоу писал, что рыболовная промышленность Великих озер зародилась «на американской стороне озера Онтарио в заливе Шомон, недалеко от реки Моми на озере Эри и на реке Детройт примерно во время войны 1812 года». Хотя регион был малонаселенным до 1830-х годов, поэтому не было большого местного спроса, а транспортировка рыбы была непомерно дорогой, в 1830-х годах произошли экономические и инфраструктурные изменения, которые были многообещающими для будущего рыболовной промышленности. В частности, открытие в 1825 году канала Эри и канала Уэлланд несколько лет спустя. Рыбная промышленность особенно расширилась в водах, связанных с торговлей пушниной , которые соединяют озеро Эри и озеро Гурон. Фактически, двумя основными поставщиками рыбы в 1830-х годах были компании по торговле пушниной Hudson's Bay Company и American Fur Company . [110]
Улов из этих вод отправлялся на растущий рынок соленой рыбы в Детройте, где торговцы, занимающиеся торговлей мехом, уже приобрели некоторый опыт в обращении с соленой рыбой. Одним из таких торговцев был Джон П. Кларк , судостроитель и торговец, который начал продавать рыбу в районе Манитовока, штат Висконсин, где было много белой рыбы. Другая операция возникла в заливе Джорджиан , канадских водах, изобилующих форелью, а также белой рыбой. В 1831 году Александр Макгрегор из Годериха, Онтарио, обнаружил белую рыбу и сельдь в изобилии вокруг островов Фишинг. Современный отчет методистского миссионера Джона Эванса описывает рыбу как напоминающую «яркое облако, быстро движущееся по воде». [110]
С 1844 по 1857 год пароходы-дворцы перевозили пассажиров и грузы по Великим озерам. [111] В первой половине XX века большие роскошные пассажирские пароходы плавали по озерам в роскоши. [112] В то время у Детройтской и Кливлендской навигационной компании было несколько судов, и она нанимала рабочих из всех слоев общества для помощи в управлении этими судами. [113] В настоящее время на Великих озерах работает несколько паромов, перевозящих пассажиров на различные острова. По состоянию на 2007 год через Великие озера курсируют четыре автомобильных парома, два из которых идут по озеру Мичиган: пароход из Ладингтона, штат Мичиган , в Манитовок, штат Висконсин, и скоростной катамаран из Милуоки в Маскегон, штат Мичиган , один по озеру Эри: лодка из Кингсвилла, Онтарио , или Лимингтона, Онтарио , на остров Пели, Онтарио , а затем на Сандаски, штат Огайо , и один по озеру Гурон: MS Chi-Cheemaun [114] курсирует между Тобермори и Саут-Беймутом, остров Манитулин, управляемый транспортной компанией Owen Sound Transportation Company. Международный паром через озеро Онтарио из Рочестера, штат Нью-Йорк , в Торонто курсировал в 2004 и 2005 годах, но больше не работает.
Большой размер Великих озер увеличивает риск водных путешествий; штормы и рифы являются обычными угрозами. Озера подвержены внезапным и сильным штормам, особенно осенью, с конца октября до начала декабря. Сотни кораблей встретили свой конец на озерах. Наибольшая концентрация кораблекрушений находится около Тандер-Бей (Мичиган) , под озером Гурон, недалеко от точки, где сходятся восточные и западные судоходные пути. Берег затонувших кораблей озера Верхнее от Гранд-Маре, штат Мичиган , до мыса Уайтфиш-Пойнт стал известен как « Кладбище Великих озер ». В районе мыса Уайтфиш-Пойнт было потеряно больше судов, чем в любой другой части озера Верхнее. [115] Подводный заповедник Уайтфиш-Пойнт служит подводным музеем для защиты множества затонувших кораблей в этом районе.
Первым судном, затонувшим в озере Мичиган, был Le Griffon , также первый корабль, плававший по Великим озерам. Попав в шторм 1679 года во время торговли мехами между Грин-Бей и Мичилимачинаком, он погиб со всеми на борту. [116] Его обломки, возможно, были найдены в 2004 году, [117] но впоследствии в другом месте в 2014 году также был обнаружен обломок Le Griffon . [118] Самым крупным и последним крупным грузовым судном, затонувшим на озерах, был SS Edmund Fitzgerald , затонувший 10 ноября 1975 года, всего в 17 милях (30 км) от берега от мыса Уайтфиш на озере Верхнее. Наибольшая потеря человеческих жизней в результате кораблекрушения на озерах, возможно, произошла с Lady Elgin , затонувшим в 1860 году, в результате чего погибло около 400 человек на озере Мичиган. В 1915 году в доке Чикаго произошел инцидент, когда пароход SS Eastland перевернулся во время погрузки пассажиров, в результате чего погибло 841 человек.
В 2007 году Историческое общество кораблекрушений Великих озер объявило, что оно нашло обломки судна Cyprus , 420-футового (130 м) длинного столетнего рудовоза. Cyprus затонул во время шторма на озере Верхнее 11 октября 1907 года во время своего второго рейса при перевозке железной руды из города Супериор, штат Висконсин , в Буффало, штат Нью-Йорк. Весь экипаж из 23 человек утонул, за исключением одного, Чарльза Питца, который плавал на спасательном плоту почти семь часов. [119] В 2008 году глубоководные водолазы в озере Онтарио обнаружили обломки военного корабля Королевского флота 1780 года HMS Ontario, что было описано как «археологическое чудо». [120] Планов по его подъему нет, поскольку это место рассматривается как военное захоронение. В 2010 году LR Doty был найден в озере Мичиган группой водолазов во главе с капитаном дайв-бота Джиткой Ханаковой с ее лодки Molly V. [ 121] Корабль затонул в октябре 1898 года, вероятно, пытаясь спасти небольшую шхуну Olive Jeanette во время сильного шторма.
До сих пор не найдены два последних военных корабля, затонувших в Великих озерах, — французские минные тральщики «Инкерман» и «Серизолес» , которые исчезли в озере Верхнее во время снежной бури в 1918 году. Погибло 78 человек, что стало крупнейшей потерей человеческих жизней в озере Верхнее и крупнейшей необъяснимой гибелью людей в Великих озерах.
Национальный морской заповедник «Побережье кораблекрушений Висконсина» был создан в 2021 году в водах озера Мичиган у берегов Висконсина. Это место большого количества исторически значимых кораблекрушений . [122] [123] [124]
За исключением случаев, когда вода замерзает зимой, более 100 озерных грузовых судов постоянно работают на Великих озерах, [125] которые остаются основным водным транспортным коридором для массовых грузов. Водный путь Великих озер соединяет все озера; более короткий морской путь Святого Лаврентия соединяет озера с Атлантическим океаном. Некоторые озерные грузовые суда слишком велики, чтобы использовать Морской путь, и работают только на Водном пути и озерах. В 2002 году по озерам было перевезено 162 миллиона чистых тонн сухих насыпных грузов. Это были, в порядке объема: железная руда, зерно и поташ . [126] Железная руда и большая часть камня и угля используются в сталелитейной промышленности. Также осуществляется перевозка жидких и контейнерных грузов. Основные порты на Великих озерах включают Дулут-Супериор , Чикаго, Детройт, Кливленд, Твин-Харборс, Гамильтон и Тандер-Бей .
Туризм и отдых являются основными отраслями промышленности на Великих озерах. [127] Несколько небольших круизных судов, включая несколько парусных судов, курсируют по Великим озерам . Спортивная рыбалка, коммерческая рыбалка и рыбалка коренных американцев представляют собой отрасль с годовым оборотом в 4 миллиарда долларов США, при этом лосось , сиг , корюшка , озерная форель, окунь и судак являются основными уловами. На озерах практикуются многие другие водные виды спорта, такие как яхтинг , морской каякинг , дайвинг , кайтсерфинг , катание на моторных лодках и серфинг на озере . Тур по кругу Великих озер представляет собой обозначенную живописную систему дорог, соединяющую все Великие озера и реку Святого Лаврентия. [128]
В 1872 году договор предоставил доступ к реке Святого Лаврентия Соединенным Штатам и доступ к озеру Мичиган Доминиону Канада . [129] Международная совместная комиссия была создана в 1909 году для предотвращения и разрешения споров, связанных с использованием и качеством пограничных вод, а также для консультирования Канады и Соединенных Штатов по вопросам, связанным с водными ресурсами. Опасения по поводу отвода воды из озера беспокоят как американцев, так и канадцев. Часть воды отводится через реку Чикаго для эксплуатации водного пути Иллинойса, но поток ограничен договором. Возможные схемы для заводов по производству бутилированной воды и отвода в засушливые регионы континента вызывают опасения. В соответствии с Законом США «О развитии водных ресурсов 1986 года» [130] [131] отвод воды из бассейна Великих озер требует одобрения всех восьми губернаторов Великих озер через Комиссию по Великим озерам , что происходит редко. Международные договоры регулируют крупные отводы.
В 1998 году канадская компания Nova Group получила одобрение провинции Онтарио на забор 158 000 000 галлонов США (600 000 м 3 ) воды из озера Верхнее в год для отправки танкерами в страны Азии. Общественный резонанс заставил компанию отказаться от этого плана до его начала. С тех пор восемь губернаторов Великих озер и премьеры Онтарио и Квебека вели переговоры по Соглашению об устойчивых водных ресурсах бассейна реки Святого Лаврентия и Великих озер [132] и по Соглашению о водных ресурсах бассейна реки Святого Лаврентия и Великих озер [133], которые предотвратили бы большинство будущих предложений по отводу и все предложения на большие расстояния. Соглашения усиливают защиту от злоупотреблений при заборе воды в бассейне Великих озер. 13 декабря 2005 года губернаторы и премьеры подписали эти два соглашения, первое из которых заключено между всеми десятью юрисдикциями. Он несколько более подробный и защитный, хотя его юридическая сила еще не была проверена в суде. Второй, Great Lakes Compact , был одобрен законодательными собраниями всех восьми штатов, которые граничат с Великими озерами, а также Конгрессом США, и был подписан президентом Джорджем Бушем- младшим 3 октября 2008 года. [134]
Инициатива по восстановлению Великих озер [135] [136] была профинансирована в размере 475 миллионов долларов в бюджете федерального правительства США на 2011 финансовый год и 300 миллионов долларов в бюджете на 2012 финансовый год. В рамках программы коалиция федеральных агентств предоставляет гранты местным и государственным организациям на очистку от токсичных веществ, проекты по восстановлению водно-болотных угодий и береговой линии, а также проекты, связанные с инвазивными видами. Закон об инициативе по восстановлению Великих озер 2019 года принят как Pub. L. 116–294 (текст) (PDF) от 5 января 2021 года, продлевающий действие программы до 2026 финансового года.
К 1681 году карта, опубликованная в Париже, очевидно, основанная на этой новой информации, показывает реку Миссисипи и западный берег озера Мичиган. Более ранние карты называли озеро Lac des Illinois; это было первое название озера Lac de Michigami, таким образом, представив раннюю вариацию названия будущего штата.
Самое раннее человеческое поселение в верховьях Великих озер связано с региональной палеоиндейской традицией желобчатых точек, которая традиционно заканчивается падением уровня воды до уровня озера Стэнли.
