Исследователь Исследователь

Исследователь
  
новости  |  о проекте  |  карта сайта  |  форум  |  подписка на новости
Разделы сайта

Другие материалы
ПРАКТИКА
Версия для печати

Каталогизация малых озер Кенозерского Национального Парка.


Автор: Орлов Алексей
Научный руководитель: Романов Андрей Михайлович

Введение

Озеро — это природный водоем в углублении суши (котловине рельефа), заполненный в пределах озерной чаши (озерного ложа) разнородными водными массами, и не имеющий одностороннего уклона поверхности.

Озера среди поверхностных вод суши занимают особое место. Они отличаются замедленным водообменом, своеобразным термическим режим, химическим составом воды, значительными изменениями поверхностного уровня,

Образование и развитие озер.

Озера образуются в замкнутых понижениях на суше, возникающих в результате проявления эндогенных или экзогенных процессов. Эндогенные (то есть внутренние) процессы создают крупные неровности на поверхности земли: геологические разломы, трещины, рифты. Экзогенные процессы, как правило, создают меньшие по масштабу неровности рельефа эрозионного, ледникового, мерзлотного, эолового (ветрового), карстового, оползневого и иного происхождения. Поэтому озерные котловины отличаются большим многообразием.

Как и все образования на Земле, озера рождаются, живут и умирают. Меняется их внешний вид, глубина. Внешний вид озера сильно зависит от рельефа котловины. Сильно изменяют вид озера впадающие и вытекающие реки и ручьи, озерные осадки, растительность, климат и волны. Со временем озера, как правило, сокращаются по площади и уменьшается их глубина. Живые организмы в озере, отмирая, образуют донные осадки — это один из основных факторов, изменяющий вид и глубину озера. За год накапливается слой органических отложений до 1—2 мм. Вроде бы и немного, но если рассчитывать при помощи «геологических часов», то за 100 лет накапливается 10—20 см, 1000 лет — 1—2 м и т. д.

Питание озер.

Объем озера определяется его водным балансом — соотношением прихода и расхода воды. В основном озера питаются впадающими потоками рек и ручьев. Также бывают случаи питания подземными водами. Горные озера питаются, в основном, за счет таяния ледников и снежников. Объем озера может сильно изменятся в течение года. Уровень озер сильно меняется из-зазамерзания и оттаивания впадающих водных объектов. Стоки озер чаще всего, то есть вытекающие реки, поверхностные, но не исключаются и грунтовые виды стоков.

Тепловой баланс и температурная стратификация.

Основной источник тепла для воды в озере — это солнечная радиация (90—98%). Самые большие тепловые затраты озера идут на испарение воды (40—60%), а также на излучение тепла с поверхности озера. Температурный режим озера в основном определяется той высотой, на которой оно расположено (озера существуют от уровня моря до 3500 м), и изменяется от +250С до 00С. Также температурный режим озера зависит от его питания и от степени проточности озера — в проточных озерах температура всегда ниже, чем в бессточных. Распределение тепла в озере проводится вертикальной циркуляцией воды и течениями. Осенью температура воздуха ниже температуры и вода медленно и долго остывает, а весной — наоборот. Замедленный водообмен в озерах способствует их термической стратификации — расслоению озерных вод на слои с разной температурой. Объясняется это тем, что плотность воды возрастает при … поэтому теплые воды являются более легкими и располагаются поверх более холодных и тяжелых слоев. ( рис.1 )

При прямой температурной стратификации «летней» образуется верхний нагретый слой, так называемый «эпилимнион» толщиной от нескольких сантиметров до нескольких метров. Глубинный холодный слой — «гиполимнион» — не участвует в суточной циркуляции воды в озере.

Температура в придонных слоях на несколько градусов ниже, чем в верхних. Довольно часто этот температурный рубеж происходит на границе эпилимниона и гиполимниона — металимнионе. Уникальное свойство воды (Н2О) состоит в том, что при температуре +3.8 0С она достигает своей максимальной плотности, которая при дальнейшем понижении температуры начинает вновь уменьшаться. Потому зимой, когда вода в озере остывает ниже этого значения, температурная стратификация озера становится обратной: в глубине остаются более плотные и теплые слои, а у поверхности находятся менее плотные слои воды с температурой от 3.80С до 00С. пример обратной «зимней» стратификации озера приведен на рис.2

Состав воды в озерах.

Озерные воды отличаются от морских, речных, ледниковых и других вод также своим химическим составом, минерализацией. В озерных водах растворены минеральные вещества горных пород, почв и атмосферных осадков, а также органические вещества атмосферные газы. Основные компоненты растворенных веществ содержатся в виде различных ионов, среди которых находятся основные анионы(SO2-4 , HCO-, NO-, Cl-) и катионы (Cа2+, Mg2+, Na+, K+, NH+).

Жизнь в озерах.

Температура в озере формирует химические, физические и биологические свойства озерной воды. Верхние слои воды самые теплые и светлые, и самые благоприятные для развития и обитания многочисленных живых организмов. В придонных холодных слоях отсутствует растворимый кислород (О2), образуются сероводород (H2S) и метан (CH4), делая эти слои непригодными для жизни аэробных организмов. Эти факторы определяют также биологическую стратификацию водной толщи озера. Озера — неотъемлемая часть биосферы Земли. Основа жизни в озерах — водоросли, сине-зеленые бактерии, низшие и высшие водные растения. Эти виды растений производят первичное органическое вещество в озере. Типичными представителями флоры и фауны озер являются: фитопланктон — микроводоросли: диатомовые, сине-зеленые, зеленые, фитобентос — высшие растения (придонные водоросли), макрофиты — высшие растения (мелководные растения), зоопланктон — амебы, инфузории, рачки, личинки (верхние слои водоемов), зообентос — придонные обитатели озера. Также в озерах обитают позвоночные животные — рыбы.

Озера создают вокруг себя природные биосферные комплексы, тесно связанные с водой. Для озер характерен свой микроклимат, оказывающий заметное влияние на приозерные ландшафты. В крупных озерах можно встретить животных, обитавших на Земле многие тысячелетия назад.

Большие и малые озера.

Малое озеро — это озеро с площадью зеркала меньше 20000 км2. «Большое» озеро отличается от «малого» по многим параметрам: площадь, глубина, рельеф дна и прибрежных территорий и многое другое.

Цели и актуальность работы.

Целью данной работы является сбор и объединение в системный каталог данных об озерах Кенозерского национального парка (КНП) с помощью географических информационных систем (ГИС).

Актуальность работы состоит в том, что полная и систематизированная информация об озерных объектах необходима для оптимальной работы по охране природных комплексов КНП. В этой работе рассматриваются только малые озера, так как малые озера являются малоизучнееыми объектами, тогда как важность их изучения очевидна, так как малые озера — типичные природно-территориальные комплексы КНП, малые озера являются структурным каркасом изучаемой территории.

Географические информационные системы

Назначение и функции ГИС

При использовании ГИС обработка, хранение и манипулирование данными о географических объектах на охраняемых территориях значительно упрощается.

Геоинформационная система — это программо-управляемая база данных на основе географической карты местности. При этом карта разбита на слои и каждый слой отвечает за отдельную тематическую ориентацию данных для их последующего рационального использования и анализа. При всем многообразии операций, целей и иных атрибутов, характерных для действующих и создаваемых ГИС, логически можно выделить несколько подсистем, выполняющих определенные функции. Функции ГИС вытекают из соответственно решаемых задач: сбора, обработки, моделирования, анализа и дальнейшего использования данных (Кошкарев А. В., Тикунов В. С., 1993).

История развития ГИС

Методика ГИС зародилась в 60—70гг. Первые разработки были ориентированы на обработку пространственных данных в Канаде и Швеции. Канадские работы были связаны с основанием в 1963—1971 гг. Канадской ГИС [CGIS] под руководством Р. Томлинсона (R. Tomlinson). Таким образом, Канадская система может считаться классическим примером ГИС.

Шведские работы в этой области концентрировались вокруг создания ГИС земельно-учетной специализации, в частности проект Шведского земельного банка данных для автоматизации инвентаризации земельных участков и недвижимости.

Несмотря на некоторую функциональную ограниченность в результате существенного взаимовлияния двух разных школ ГИС первого поколения претерпели значительные изменения. Так или иначе, ГИС первого поколения сложились до 70х годов.

В начале 80х начинается бурное развитие ГИС в США. Большая организационная роль в этом принадлежит Международному географическому союзу. Последнее время отличается могучим динамизмом развития ГИС. В связи с появлением множества персональных компьютеров, массовая разработка коммерческих ГИС меняет всю геоинформационную индустрию. Создание ГИС стало основываться не на уникальных аппаратных средствах, а на адаптации функциональных возможностей стандартных программных средств, применительно к анализируемым проблемам.

Примеры реализации ГИС

Из всего разнообразия ГИС по масштабному фактору можно выделить несколько типов: глобальные, международные, национальные, региональные и локальные, причем характерной чертой внедрения геоинформационных систем является переход и слияние уже существующих малых ГИС в более общие национальные, глобальные и международные системы. В то же время наблюдается обратная тенденция создания универсальных ГИС-оболочек, пригодных для использования в различных сферах человеческой деятельности.

В качестве примера можно привести разработки глобальных информационных программ и проектов в рамках Международной Геосферно-Биосферной Программы «Глобальные изменения» (МГБП) (International Geosphere-Biosphere Program «Global Change»). В рамках этой программы проводятся работы по картографической съемке, мониторингу и инвентаризации (каталогизации) наземных экосистем, создаются серии различных топографических карт, а также цифровые атласы на территорию США и Европы (IGBP, «Global Change», 1994).

Существуют ГИС национального масштаба (Канада, Швеция, Франция, Финляндия) К сожалению, в России до настоящего времени нет ни одной ГИС общегосударственного масштаба. На локальном уровне можно привести пример ГИС Марткопского стационара (Тбилисский университет). Данная информационная система характеризует состояние природной среды, пригодна для использования в сельском хозяйстве.

Многие локальные ГИС в России проектируются или находятся на стадии завершения.

Физико-географическая характеристика КНП

Кенозерский национальный парк находится на границе Каргопольского и Плесецкого районов Архангельской области на границе с республикой Карелией. КНП был основан 1991 году в целях сохранения природного, исторического и архитектурного наследия данной территории. Общая площадь парка составляет 139.7 тыс. га. Административно КНП подчиняется Федеральной службе лесного хозяйства России. Район КНП выгодно отличается большим числом памятников культуры и искусства.

Ландшафт и геологическое строение рельефа территории.

Главной особенностью парка является большое разнообразие природных ландшафтов, встречающихся на относительно небольшой территории. Эта уникальность определяется своеобразным геологическим прошлым района, пересеченный рельеф которого формировался в результате воздействия современных поверхностных вод и неоднократных оледенений рельефа дочетвертичной поверхности.

Во время отступления древнего ледника потоки талых ледниковых вод сформировали различные формы рельефа (камы, озы, зандровые равнины, ложбины стока). Севернее оз. Лекшмозера проходит одна из самых больших моренных гряд — Масельга (Земляная Гора)(рис 3). Обширная заболоченная равнина, окаймляющая с юга оз. Лекшмозеро, свидетельствует о значительно больших размерах этого водоема в прошлом.

Сложный и разнообразный ландшафт КНП: многочисленные заливы (лахты), проливы и острова, моренные холмы, валунные поля и террасы отражают геологическую историю севера Европейской равнины в ледниковый и послеледниковый период. В частности, между двумя основными озерами КНП проходит водораздел, разделяющий бассейны Балтийского и Белого морей, и соответственно, Атлантического и Ледовитого океанов.

Климат, речная и озерная сеть КНП.

Климат района умеренно-континентальный с продолжительной снежной зимой, короткой весной, умеренно-теплым влажным летом и долгой дождливой осенью. Средняя температура воздуха января -120С, июля +160С. Абсолютный минимум -470С, максимум +340С. Среднегодовое количество осадков — 500 мм. Устойчивый снеговой покров держится 160 дней, средняя высота снежного покрова 40 см, продолжительность безморозного периода составляет 105—110 дней.

Большая часть водосборной площади территории КНП относится к бассейну Белого моря и только 10% — Балтийского моря. В связи с присутстствием водораздела наблюдается слабое развитие речной сети — 0.30—0.38 км\км.

Вместе с тем, на территории парка находится большее количество средних и малых озер. Озерный фонд заповедника насчитывает до 150 озер ледникового и ледниково-тектонического происхождения. В озера Кенозерской группы и озеро Лекшмозеро впадает более 50 мелких притоков. Стоком озер Кенозерской группы является река Кена, озера Лекшмозеро — река Лекшма. Обе они впоследствии выносят свои воды в Белое море через реку Онега. Сток в сторону Балтийского моря осуществляется у озер на западе КНП, через реку

Почвы, растительный и животный мир КНП

В Кенозерском Национальном Парке преобладают подзолистые суглинистые, супесчано-песчаные почвы, занимающие 74.8% лесной территории. Встречаются и другие типы: дерново-глеевые, болотно-подзолистые, торфяные болотные верховые, торфяные болотные низинные.

Растительный и животный мир КНП.

Территория Парка относится к средней таежной зоне. Флора КНП насчитывает более 500 видов, из которых 61 относится к редким и исчезающим охраняемым видам: занесенным в Красную книгу России и Карельской республики. Особое внимание уделяется семейству орхидных.

Фауна позвоночных животных Кенозерья насчитывает около 300 видов. Млекопитающие представлены 49 видами, а список видов птиц заповедника насчитывает 193 вида. Основу его составляют характерные обитатели средней тайги, но немало и мигрирующих видов.

Методика исследований.

Пробоотбор на озерах.

Малые озера КНП , как правило, находятся вне дорожной сети и недоступны по рекам. Поэтому заброска исследователской группы на объекты производилась походным порядком в летний период экспедиций, и на лыжах в зимний.

Отбор проб в летний период проводились с борта каркасно-надувных катамаранов методом батометрии — комплекса для забора воды из водоема с заданных глубин. В зимний период исследований пробоотбор проводился непосредственно с ледового покрова водоема, в котором вырезалось отверстие диаметром примерно 10 см с помощью рыболовного бура.

Батометрическое исследование.

В научных исследованиях использовался батометр типа Нансена, состоящийиз:

  • Емкости, в которую помещается проба с заданной глубины.
  • Основного троса, обеспечивающего опускание батометра на заданную глубину и последующий подъем на поверхность.
  • Устройства, отвечающего за открытия емкости на заданной глубине.
  • Груза, производящего опускание емкости на заданную глубину.

Исследовательской группой использовался батометр типа Нансена, действующий следующим образом: закрытая емкость с атмосферным воздухом опускается на заданную глубину отбора пробы, затем емкость открывается при помощи вспомогательного троса и отбираемая вода вытесняет воздух из емкости. После прибор поднимается на поверхность для исследования и обработки пробы.

Сначала батометр в снаряженном состоянии проверяется на герметичность, путем опускания прибора на максимальную глубину измерения. Затем батометр опускают на заданную глубину, с которой и будет взята проба исследуемой воды. Глубина погружения определяется по маркировке мерного (основного) троса, начальная отметка которого находится на уровне входного отверстия емкости. Затем извлекается пробка при помощи вспомогательного троса — емкость заполняется исследуемой пробой.

Список литературы.

  1. Кошкарев А. В., Тикунов В. С. Геоинформатика. Под. ред. Д. В. Лисицкого. М, «Картгеоцентр» — «Геодезиздат», 1993.
  2. Национальные парки России. Справочник. М, 1996.
  3. Вишневская С. С., Горохов В. А. Национальные парки России. Библиосфера. М, 1997.
  4. A Study Of Global Change. The International Geoshere-Bioshere Programme (IGBP), 1994 

Приложение

Измерение профиля глубин озера и толщины ледового покрова

  0 1 2 3 5 7 8 10 12 13 15 17 20 25 30
Озеро Черное
  0 1 2 3 5 7   10 12   15 17      
температура   -3 0,1 1 1,3 3,1   3,2 3,4   3,2 3,2      
электропроводность                              
рН   7,7 7,4 7,6 7,3 7,5   7,5 7,5   7,6 7,6      
озеро Большое
  0 1 2   5 7                  
температура -3.4 3 -1.8   3 3,1                  
электропроводность                              
рН         7,6 7,5                  
озеро Масельгское
  0 1 2   5                    
температура   -1.8 -0.6   1,8                    
электропроводность                              
рН                              
озеро Бурятдуж
    1 2   5 7                  
температура   0,9 3,5   3,8 3,9                  
электропроводность                              
рН   7,6 7,4   7,4 7,2                  
озеро Важозеро
  0     3   6,5                  
температура 17     16   16                  
электропроводность 0     0   0                  
рН 6,8     6,4   5,9                  
Кенозеро, залив Тарасово
        3   6 8 10   13 15   20    
температура       17   13 9 8,2   7,8 7,8   6,8    
электропроводность       0   0 0 0   0 0   0    
рН       7   6,9 6,8 6,8   6,7 6,9   6,7    
Глущева Лахта
  0 1 3 5 8 10 13 15 18 20 25       30
температура 23 22 21 19 10 8,2 7,6 7 6,6 6,2 6       6
электропроводность 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0       0
рН 6,5 6,5 6,1 6 4,8 5 4,9 4,4 3,8 3,7 4,1       3,9
на первую страницу | наверх

© 2002-2011 Разработка сервера: Межвузовский "Физтех-центр". Администратор сайта : admin@researcher.ru
При создании сервера использованы АРП-технологии.

Arp.site