Е.А. Зилов
Гидробиология и водная экология
Учебное пособие. – Иркутск: Иркут. ун-т, 2007.
Раздел 2. Организация водных экосистем
7. Температурная стратификация озер
7.2. Классификации озер, основанные на стратификации
Хотя генетическая классификация озер и опирается на их
происхождение, т.е., в основу ее положен естественный признак, она далеко не
всегда удачна. Конечно, многие озера схожие по происхождению, сходны и по своим
другим показателям. Так, рифтовые озера очень близки по морфометрическим
параметрам, хотя и отличаются по биологическим. То же можно сказать и о многих
озерах, образовавшихся в грабенах и других. С другой стороны, многие озера
одного происхождения могут сильно отличаться и по морфометрии. Например, многие
кратерные и фьордовые озера, будучи близки по форме, различаются по абсолютным
размерам (площадь зеркала, объем, глубина) в десятки и сотни раз. Ледниковые
озера, даже если взять только троговые - отличаются и по форме и по размерам.
Тоже можно сказать о плотинных и других типах озер.
Выше мы видели, что процессы перемешивания вод в течение
года, следовательно, и биологические процессы определяются годовым ходом
стратификации. Поскольку сама стратификация основана на том, что температуры у
дна и поверхности различны, то кажется естественным использовать этот признак
для классификации озер.
Первую классификацию такого рода предложил Дж. Уиппл в
1898 г. По температуре поверхностного слоя (ts) и температуре максимальной
плотности воды (td) он
разделил все озера на
- полярные, у которых температура
поверхности ниже температуры максимальной плотности в течение всего года;
- озера умеренного пояса, у которых
температура поверхностного слоя в течение года бывает и ниже и выше температуры
максимальной плотности;
- тропические озера, температура
поверхностного слоя которых всегда выше температуры максимальной плотности.
Порадовавшись полученному результату, Дж. Уиппл решил
пойти дальше и подразделил полученные классы озер на подклассы по температуре
придонного слоя (tb). Он
выделил:
- озера с постоянной температурой
придонного слоя, равной температуре максимальной плотности;
- озера, у которых температура
придонного слоя изменяется в течение года;
- озера, с температурой придонного слоя
равной температуре поверхностного слоя.
Получилась классификация, схематично представленная в таблице
12.
Таблица
12
Классификация озер по температуре поверхностного слоя Дж. Уиппла (td –
температура максимальной плотности, ts –
температура поверхностного слоя, tb –
температура придонного слоя воды)
|
ts<td
|
td>ts>
td
|
ts>td
|
tb=td
|
|
|
|
tb
варьирует
|
|
|
|
tb=ts
|
|
|
|
Такая теоретическая работа не могла
пройти мимо внимания Ф. Фореля, который, как основатель лимнологии и
гидробиологии, полагал, что теории должны выходить, все же, из под его пера. В
1904 г. Ф. Форель предлагает свою, основанную на температуре придонного
слоя, а не поверхностного, как у Дж. Уиппла, классификацию. Он делит озера
на:
- полярные, у которых температура
придонного слоя никогда не превышает температуру максимальной плотности;
- умеренных широт, температура
придонного слоя которых может быть выше, ниже или равна температуре
максимальной плотности;
- тропические, температура придонного
слоя равна или больше температуры максимальной плотности.
Сочтя такое деление недостаточным,
Ф. Форель добавляет подразделение озер на:
- мелководные, температура придонного
слоя которых может варьировать, и
- глубоководные, температура придонного
слоя в которых постоянна круглый год.
Получилась следующая схема (табл.
13).
Таблица 13
Классификация озер по температуре придонного слоя
Ф. Фореля (td – температура
максимальной плотности, ts – температура
поверхностного слоя, tb – температура
придонного слоя воды)
|
tb≤td
|
td≥tb≥td
|
tb≥td
|
tb
варьирует
|
|
|
|
tb
постоянна
|
|
|
|
После того, как свое слово сказал живой классик, попытки
создания новых классификаций долгое время не возобновлялись. Было лишь
уточнение этой классификации Иосимурой в 1936 г. Он выделил следующие
группы озер:
тропические – температура
поверхностного слоя от 20 °С до 30 °С, в
течение года температура почти не меняется, вертикальный температурный градиент
мал, циркуляция нерегулярна;
субтропические –
температура поверхностного слоя не бывает ниже 4 °С, температура в течение года
меняется в широких пределах, вертикальный температурный градиент хорошо
выражен, в зимнее время отмечается циркуляция;
умеренные – температура
поверхностного слоя летом выше, зимой ниже 4 °С, годовой ход температуры выражен
хорошо, весной и осенью отмечается циркуляция;
субполярные – температура
поверхностного слоя выше 4 °С отмечается летом, термоклин слабо выражен, циркуляция
дважды в год, но может происходить и чаще во время похолоданий летом;
полярные – температура
поверхностного слоя всегда ниже 4 °С, циркуляция раз в год – летом.
Но появился новый классик –
Дж. Хатчинсон. Он во главу угла поставил не температуру того, или иного
слоя, а гомотермию, т.е. перемешивание водных масс, принципиально важное для
перераспределения питательных веществ в толще воды и, следовательно, для всего
функционирования водной экосистемы. Среди озер Дж. Хатчинсон в
1957 г. выделил следующие классы:
- Амиктические озера. Полярные
арктические и антарктические озера. Круглый год покрыты льдом, постоянная
обратная стратификация. Перемешивание отсутствует.
- Холодные мономиктические озера.
Приполярные озера. Большую часть года покрыты льдом. Летом лед сходит и
наступает гомотермия.
- Димиктические. Типичные водоемы
умеренной полосы. Весенняя гомотермия с перемешиванием водной массы, летняя
прямая стратификация, осенняя гомотермия, второе перемешивание вод за год,
зимняя обратная стратификация.
- Теплые мономиктические.
Субтропические озера. Весной, летом и осенью – прямая стратификация. Зимой
наступает гомотермия и перемешивание водных масс.
- Олигомиктические. Тропические, экваториальные
и субэкваториальные озера. Круглый год – прямая стратификация. При редких
охлаждениях поверхностного слоя происходит перемешивание.
Ф. Раттнер добавил к этой
классификации в 1963 г. еще два класса:
- Холодные полимиктические. Субарктические,
субантарктические, а также высокогорные озера. Температура воды круглый год
близка к 4°С и происходит почти постоянное перемешивание.
- Теплые полимиктические. Относительно
мелководные тропические озера, часто перемешиваемые при температурах выше 4 °С
за счет ветров.
Надо отметить, что классификация
усложнялась и дальше (например, новые классы озер ввел В. Льюис в 1983
г.), но для нашего курса вполне достаточно ставшей классической классификации,
представленной на таблице 14.
Таблица
14
Схема
классификации водоемов по Дж.. Хатчинсону
Тип
водоема
|
Широта (при расположении озера на уровне моря)
|
Весна
|
Лето
|
Осень
|
Зима
|
Амиктический
|
80-90°
|
Обратная стратификация
|
Обратная стратификация
|
Обратная стратификация
|
Обратная стратификация
|
Холодный
мономиктический
|
70-80°
|
Обратная стратификация
|
Гомотермия, перемешивание
|
Обратная стратификация
|
Обратная стратификация
|
Димиктический
|
40-60°
|
Гомотермия, перемешивание
|
Прямая стратификация
|
Гомотермия, перемешивание
|
Обратная стратификация
|
Теплый
мономиктический
|
20-40°
|
Прямая стратификация
|
Прямая стратификация
|
Прямая стратификация
|
Гомотермия, перемешивание
|
Олигомиктический
|
0-20°
|
Прямая стратификация, возможны гомотермия,
перемешивание
|
Прямая стратификация, возможны гомотермия,
перемешивание
|
Прямая стратификация, возможны гомотермия,
перемешивание
|
Прямая стратификация, возможны гомотермия,
перемешивание
|
|