2. Континентальные водоемы и их классификация
Водная среда (гидросфера), занимающая почти три четверти поверхности Земли, разумеется, неоднородна на всем своем протяжении. Она делится на две резко отличающиеся друг от друга области: внутриконтинентальные пресноводные (за немногим исключением) водоемы разного типа и Мировой океан вместе со связанными с ним морями. В соответствии с этим и вся образуемая водным населением живых существ биогидросфера также может быть подразделена на две области: континентальную область биогидросферы и океаническую область. Рассмотрим их с возможной полнотой в этой последовательности.
Внутриконтинентальные или просто континентальные водоемы, по данным Ф. Д. Мордухай-Болтовского (1975), отличаются от морей и океанов по целому ряду показателей. Во-первых, они гораздо меньше по занимаемой площади и своей глубине, лишь в трех озерах мира глубина достигает 1000—1700 м, среди них находящееся на территории нашей страны озеро Байкал. Во-вторых, вода в континентальных водоемах пресная, немногие озера, обычно в аридных" местностях, содержат соленую воду, но по составу солеи она отличается от морской воды. В-третьих, континентальные водоемы тесно связаны с окружающей их сушей, которая оказывает большое влияние на количество водной массы и качественный состав ее. В-четвертых, соотношение значений факторов водной среды в континентальных водоемах иное, чем в морях и океанах, а именно: плотность и давление воды в них не достигают столь высоких величин, зона, лишенная света, значительно меньше или вовсе отсутствует, температура воды и содержание в ней кислорода, напротив, колеблется сильнее, нередко угнетающе воздействуя на организмы. В-пятых, условия водной среды более изменчивы во времени и в пространстве по сравнению с морской и океанической средой.
Приведем подразделение континентальных водоемов М. П. Акимовым (1959), Ф. Д. Мордухай-Болтовским (1975) и Ю. Одумом (1975) на типы с краткой характеристикой каждого из них.
Прежде всего, континентальные водоемы подразделяются на такие две группы. I. Проточные (текучие) водоемы (реки, ручьи и источники или родники). II. Стоячие водоемы (озера, пруды, водохранилища и пр.). Общими характерными чертами рек, ручьев являются: а) течение воды и подвижность донных отложений, а также неоднородность продольного профиля водотоков, выражающаяся в уменьшении угла падения (наклона) русла и, следовательно, скорости течения воды от истоков к устью и в плесах по сравнению с перекатами, порогами, водопадами; б) значительные сезонные колебания уровня воды, в частности весенние полые воды и летние паводки, ведущие к затоплению речных пойм и образованию временных водоемов в пойменных понижениях; в) отсутствие или слабая выраженность вертикального расчленения водной массы на слои вследствие более или менее равномерного распределения температуры воды и растворенных в воде биогенных газов (кислорода и др.); г) значительно большая по сравнению со стоячими водоемами поверхность контакта воды с сушей и интенсивность обмена между ними.
Источники (родники) несколько отличаются от других водных потоков данной группы водоемов. Характеризуются они постоянством химического состава, скорости течения и температуры воды. Среди них различаются горячие источники в вулканических местностях, жестководные—в районах известняковых отложений и мягководные—в местах залегания глинистых сланцев и кристаллических пород. Подземные грунтовые воды разного типа, питающие проточные водоемы, характеризуются большими запасами; тем не менее, по вполне понятным причинам, они нуждаются в чрезвычайно бережливом и разумном использовании их в определенных целях и ограниченных размерах.
Из группы стоячих континентальных водоемов наиболее крупными по площади являются озера. Происхождение озер, по Ю. Одуму, связано с такими эндо- и экзогенными планетарными явлениями, как эпохи оледенения, тектоническая и вулканическая деятельность и т. п. Поэтому они распределены по земной поверхности неравномерно, обычно бывают сгруппированы в озерные регионы. В озерах хорошо выражены как вертикальное, так и горизонтальное (по площади) расчленение водоема. В горизонтальном и одновременно в вертикальном направлениях озера расчленяются на три зоны: а) литоральная зона—это мелководная прибрежная зона, в пределах которой свет проникает до дна; б) сублиторальная зона (при вертикальном расчленении называемая лимнической), охватывающая толщу воды по склону водоема и далее до глубины эффективного проникновения света, где фотосинтез еще уравновешивает дыхание, и в) профундальная глубинная зона, охватывающая толщу воды и дно водоема, куда не проникает солнечный свет (рис. 43).
Н
Рис. 43. Зоны континентальных стоячих
водоемов (по данным Ю. Одума, 1975)
Относящиеся к стоячим континентальным водоемам, пруды отличаются от озер не только меньшими размерами занимаемой площади и меньшей глубиной, но и хорошо развитой литоральной зоной и, как правило, отсутствием других зон и водных слоев. Характерно для прудов также распространение по всей площади растений-макрофитов (тростник, камыш, рогоз и т. п.). Естественные пруды возникают в притеррасьях речных пойм («старицы»), в карстовых опусканиях и провалах в районах залегания известняков и в местах распространения бобров, строящих плотины и запруды. Искусственные пруды сооружаются человеком — мельничные, рыбоводные и т. п.
Водохранилища — это искусственные водоемы, сооружаемые человеком при строительстве гидроэлектростанций и других народнохозяйственных объектов. Для водохранилищ, по Ф. Д. Мордухай-Болтовскому и Ю. Одуму, характерны высокая мутность воды и наличие зоны колебания ее уровня. Обнажаемая при этом на длительное время зона заселяется своеобразным сообществом живых существ. Тепловой режим и запас биогенных элементов водохранилища определяются характером сброса воды, зависящим, в свою очередь, от конструкции и назначения плотины: так, при сбросе богатой биогенами холодной придонной воды (например, на гидроэлектростанциях) водохранилище, по словам Ю. Одума, становится аккумулятором тепла и экспортером биогенных веществ, а при сбросе теплой поверхностной воды — аккумулятором биогенных веществ и экспортером тепла. Влияние плотины на водохранилище и на нижележащий отрезок реки выражается также в следующем: а) при выбросе из водохранилища бедной растворенным кислородом природной воды снижается способность реки производить соответствующую переработку органических отходов; б) в водохранилище усиливается физическое испарение воды, так как удаляется холодная придонная вода, а остается более теплая поверхностная; в) с потерей при сбросе с водой из водохранилища биогенных веществ происходит снижение его продуктивности с одновременным повышением ее ниже по течению реки и пр.
Образующиеся весной временные водоемы в понижениях речных пойм при затоплении полыми водами или в низинах водоразделов талыми водами, местами называемые лиманами, недолговечны, продолжительность существования их исчисляется лишь несколькими месяцами. Для них, по словам Ф. Д. Мордухай-Болтовского, характерно чрезвычайно быстрое развитие водной фауны и краткость жизненных циклов организмов.
Встречающиеся в горных местностях пещерные водоемы характеризуются отсутствием или очень слабым развитием растительности из-за недостатка света, а, следовательно, и других живых существ.
Таковы особенности среды обитания континентальных водоемов — текучих и стоячих, в условиях которых формируются растительное, животное и микробное население этих- водоемов и образуемые ими биокосные системы—биогидроценозы.