1 Морфометрия и морфология озера Валдай

1.1 Озерная котловина и ее происхождение

Озера отличаются друг от друга по величине площади водной поверхности, длине, ширине, глубине, запасу воды, длине и изрезанности береговой линии и по форме котловины, служащей вместилищем озерной воды.

Озерной котловиной называется естественное углубление по­верхности суши, не имеющее одностороннего уклона, заполненное до некоторого уровня водой. В большинстве случаев водой заполнена только часть котловины. Акватории крупнейших озер исчис­ляются квадратными километрами (озеро Ильмень Мазурский имеет I площадь водной поверхности 3,85 км², Ильменъ-Голова – 1,30 км², Большой Ильмень – 1,12 км² и т.д.), а многочисленные маленькие озерца, чаще всего не имеющие названия, не превышаютпо площади несколько десятков квадратных метров [8].

Каждое озеро состоит из следующих морфологических элементов: котловины, в пределах которой расположено озеро; ложа (или чаши озера) - части котловины, непосредственно занятой водой. В свою очередь в каждом ложе выделяют плесы, заливы, бухты и другие элементы морфологии.

Плесы – части озера, обособленные очертаниями берегов и рельефом дна, нередко значительно отличающиеся друг от друга и по размеру и по режиму. Примером озера, состоящего из нескольких плесов, может служить озеро Большое, входящее в группу Жировских пойменных озер Дона.

Заливы – части озера, более или менее далеко вдающиеся в сушу. В зависимости от степени водообмена с озером заливы могут иметь специфические черты гидрологического и гидробиологического режима.

Бухты – небольшие заливы, защищенные от ветра и волн и обычно отделенные от озера узким проливом.

Озерная котловина от окружающей местности отделена коренным берегом, образующим береговой склон, или яр.

Первоначальная форма озерных котловин под действием внешних (размывающей деятельности стекающей по поверхности склона талой и дождевой воды) и внутренних (ветровое волнение, течение, жизнедеятельность водных растений и организмов) факторов постоянно изменяется: склоны котловины становятся более пологими (выполаживаются), а неровности дна сглаживаются, заполняясь отложениями. В результате совместного действия обоих факторов береговые откосы приобретают устойчивый профиль, глуби­на озера уменьшается, котловины некоторых озер настолько изме­няются, что в них сохраняются лишь отдельные черты первона­чального рельефа.

В различных частях озерной котловины, в зависимости от глу­бины, рельефа дна и конфигурации береговой линии, создаются специфические особенности режима водных масс и условия жизне­деятельности организмов. В связи с этими особенностями и усло­виями в озерах (за исключением очень мелких) выделяются две зоны: литораль – прибрежная часть, в которой дно подвержено воздействию ветровых волн, и профундаль (пелагиаль) – глубинная область, в которой волны непосредственно не воздействуют на дно.

Литораль служит местом обитания высшей водной раститель­ности. Нижняя граница распространения растительности зависит от глубины проникновения света, т.е. в первую очередь, от географи­ческой широты (север или юг области), местоположения озера (в лесу или на открытой местности) и прозрачности его вод. В озерах с прозрачной водой макрофиты могут опускаться ниже, чем в озе­рах с мутной водой, которая задерживает развитие растений. Для литорали в целом характерно развитие крупных растений, но при соответствующих условиях могут развиваться и микроскопические водоросли.

Ниже всего в литорали располагается зона подводных лугов или хар и водяных мхов – нежных растений, не требовательных к свету. Обычно хары опускаются до глубины 5-12 м.

Выше располагается зона погруженных растений, поднявших­ся с глубины 3-5 м к поверхности, но не раскидывающих по ней свои листья. Эту зону еще называют зоной рдестов. Здесь вся тол­ща воды заполнена гибкими мягкими листьями и стеблями узколи­стных и широколистных рдестов.

Ближе к берегу поверхность воды усеивают листья и цветы полупогруженных растений – белых кувшинок, желтых кубышек, плавающего рдеста. Эти растения укореняются до глубины 3 м.

Непосредственно у берега, над водой зеленой стеной стоит зо­на высоких надводных растений – тростника, камышей, рогозов и др. Своими стеблями тростники уходят под воду на глубину до 2 м, а возвышаются над ней до 3 м и более. Прибрежные барьеры из этой жесткой растительности гасят волну и ограждают берег от размыва. Тростник и другие растения могут использоваться в качестве строительного материала и топлива.

Вблизи уреза воды располагаются влаголюбивые растения, затопляемые во время половодья и живущие на суше после спада уровня воды. Здесь доминируют осоки, обычные незабудки, лютики. Эта зона представляет хозяйственный интерес как сенокосное угодье.

По мере заполнения озерной котловины наносами, кольца зарослей сжимаются вокруг пространства свободной воды. Когда глубина озера уменьшится, растения на всем его пространстве под­нимутся со дна к поверхности и, как говорят в народе «прорастут озеро», и озеро по своему гидрологическому режиму станет похо­жим на зарастающий мелководный пруд. Постепенно по мере обмеления одна растительная зона за другой выпадает, пока озерную растительность не сменит растительность болот.

Наносы, пополняющие донные отложения, поступают с водо­сбора озера, образуются при разрушении берегов и при отмирании водной растительности и организмов. На литорали отлагаются преимущественно крупные частицы продуктов разрушения берегов диаметром 0,1-1,0 мм (песок) и торф, состоящий, главным образом, из остатков высшей водной растительности. Более мелкие частицы, формирующие илы (диаметр частиц 0,001-0,01 мм), заполняют в первую очередь углубления дна, где движение воды замедлено.

Под действием ветровых волн видоизменяются очертания береговой линии. При значительной изрезанности береговой линии размыву подвергаются мысы. Таким образом, с одной стороны, заиливаются впадины в глубинной части озера, а с другой – заполняются отложениями прибрежные участки. Дно постепенно выравнивается, береговая линия выпрямляется, водоем мелеет, заросли высшей водной растительности постепенно продвигаются от берегов к середине озера и оно со временем зарастает.

Иногда зарастание озер происходит с образованием сплавин зыбкого настила из массы растительных остатков, скрепленных корнями влаголюбивых растений и мхами, распространяющихся от берегов по водной поверхности. Вегетативные части растений так густо переплетены, что пробраться на лодке через сплавину даже с помощью длинных шестов (не говоря уже о веслах) очень трудно, почти невозможно. Процесс образования сплавин особенно харак­терен для озер со слабой минерализацией воды и небольшими вет­ловыми волнами. Сплавина нередко нависает над глубокой водой. Непосредственно у ее края начинается зона кубышек и рдестов. По сплавине разрастаются осоки, клюква, а затем и карликовая березка. Растительные остатки оседают из сплавины на дно, но случается, что сплавина успевает затянуть все озеро раньше, чем оно запол­нится торфяными отложениями.

Преобразование озерной котловины идет в двух направлениях: формирования берегов и накопления донных отложений.

С изменением котловины меняются гидрологический, ледовый и гидробиологический режимы озера и, следовательно, условия жизни в нем. За время своего существования озеро переходит от стадии водоема с изрезанными берегами, неровным дном, прозрач­ной, чистой водой, богатой кислородом и бедной органической жизнью, к стадии зарастающего водоема с пологими берегами, вы­ровненным дном, бурой, богатой органическими веществами, во­дой. Конечной стадией преобразования озерной котловины являет­ся болото.

Влияние формы котловины на динамические процессы в озере, перемешивание и нагревание воды велико. Так, два озера, находя­щиеся в одинаковых физико-географических условиях и имеющие одинаковую максимальную глубину, но разную форму котловины, независимо от объема и площади будут иметь различные темпера­туры у дна, средние температуры и различное вертикальное распре­деление температуры воды. Более теплым будет то озеро, которое имеет меньшее значение С. На это уже в 1955 году в своей моно­графии «Очерки по озероведению» издательства МГУ указывали Б.Б. Богословский и С.Д. Муравейский [8].

Валдайское озеро. Валдайское озеро (рисунок 1) расположено в полосе Волго-Балтийского водо­раздела.

Рисунок 1 – Валдайское озеро (фото автора).

В основании водораздела лежит Валдайско-Онежский карбоновый уступ, который прослеживается от Онежского озера до верховий р. Ловати. Это своеобразный бастион, бронированный мощными отложениями из­вестняков, который пришлось преодолевать сползавшим со Скандинавско­го полуострова ледникам. Таких оледенений было, по крайней мере, три. Ледники, подобно гигантскому бульдозеру, взламывали обращенный на северо-запад край уступа, проникали внутрь его по древним дочетвертичным долинам, прорезавшим когда-то уступ до отметок ниже современного уровня Балтийского моря. При отступлении ледников часть долин восста­навливалась, принесенный ледником материал выносился реками. В таких древних долинах текут Мета, Полометь, Кобыльшина. Часть долин древ­ней гидрографической сети перегораживалась моренными отложениями, в них образовывались глубокие озера, которые переживали последующие оледенения в виде погребенных глыб так называемого «мертвого льда». При очередном потеплении эти глыбы вытаивали и озера начинали новый цикл своей жизни. Такое происхождение имеет и Валдайское озеро.

Перекрывающие карбоновый уступ конечно-моренные отложения имеют значительную мощность. Отложения Вепсовской и Крестецкой ста­дий Валдайского оледенения занимают вершину уступа и потому слабо трансформированы, т.к. при отступлении ледника на приильменьскую низменность не были перемыты стекавшими с ледника потоками воды. Сохранившийся конечно-моренный ландшафт и избыточное увлажнение привели к образованию в послеледниковое время большого количества озер - так называемого Валдайского Поозерья. Далее на запад моренный пояс проходит по югу Псковской области,через Латгальскую возвышенность и территорию Литвы, север Польши и Германии под названием Балтийской гряды. Это одна из самых протяженных, около 2000 километров, озерных областей, включающая несколько тысяч озер, образованных, в геологическом понимании, практически одновременно в одинаковых климатических и близких орографических условиях.

Котловина озер Валдайское и Ужин расположена в зоне конечных морен Крестецкой стадии Валдайского оледенения. На геоморфологиче­ской карте граница максимального распространения ледника в Крестецкую стадию проходит практически по водоразделу между озерами. Конусообразная форма озерной котловины, большие глубины, крутые бе­реговые склоны, особенно для озера Ужин, подтверждают то, что во время последнего оледенении озера существовали в виде мертвого льда. Затем, при потеплении, лед постепенно вытаял, оставленный на льду материал был частично вынесен та пределы нынешнего водосбора озер, частично лег на дно озерной котловины, сформировав острова.

Предположение о доледниковом возрасте озер высказывалось H.Я. Верхало [2] в его неопубликованном отчете за 1934 г., а позднее Г.С. Шилькрот [18]. Понижение базиса эрозии при постепенном вытаивании (озера имеют но крайней мере две береговые террасы) способствовало дополнительному перемыванию моренного материала и формированию более проницаемого верхнего горизонта.

Зондирование донных отложений на профиле от монастырского ост­рова до долгобородского берега показало, что на значительной части вто­рою плеса мягкие органические илы подстилаются просто песками. Это говорит о том, что в период активного выноса с водосбора глинистого ма­териала, они были заполнены мертвым льдом, а процесс вытаивания за­вершился к началу активного накопления мягких илов. Позднюю раскон­сервацию котловин в процессе термокарста вплоть до бореального време­ни голоцена отмечают Якушко и др. для озер на севере Белоруссии [8].