Температура стратификации озер

Начало изучения температурной стратификации озер относится к концу XIX века. Позднее Иосимура подразделил озера на тропические, субтропические, умеренные, субполярные и полярные.

В зависимости от температуры С. А. Зёрнов (1949) делит пресные воды (озера) на три типа:

  1. Теплые, температура которых никогда не бывает ниже 4°, стратификация слоев всегда прямая, т. е. нагретые слои лежат над более холодными.
  2. Озера умеренных стран, в которых летом температура оды по направлению от дна к поверхности возрастает, наблюдается прямая стратификация (период летней стагнации). Осенью вода начинает охлаждаться с поверхности, вступает осенняя циркуляция, приводящая к выравниванию температуры на глубине. Продолжающееся похолодание вызывает понижение температуры верхних слоев, в дальнейшем разуется. В этих условиях создается обратная стратификация, когда температура более глубоких слоев выше, чем поверхностных (период зимней стагнации). В результате весенней циркуляции температура воды снова выравнивается  вертикали, затем начинается летний прогрев поверхностях слоев и т. д. Следует иметь в виду, что нагревание охлаждение водной толщи по вертикали идет медленно. Верхний слой, подверженный волновой циркуляции, сравнительно быстро выравнивает температуру, тогда как нижележащие слои сохраняют прежнюю. При этом на границе верхнего слоя образуется резкий перепад температуры (температурный скачок). Слой воды, находящийся выше скачка, называется металимнион, слой самого скачка — металим, глубже скачка — гиполимнион. К таким водоемам относятся почти все озера Средней Европы и Советского Союза.
  3. Холодные озера с температурой воды всегда ниже 4° иш до 4°. Стратификация слоев всегда обратная. Сюда относятся полярные и высокогорные озера. 

Однако не всегда эти термины можно связывать с географическим положением водоема.

Хатчинсон (1969) ввел терминологию, в основе которой лежит циркуляция:

  1. озера, которых циркуляция бывает дважды в год — димиктические;
  2. тропические озера, в которых циркуляция происходит один раз в год, зимой, при температуре выше 4°, — тепно мономиктические (или просто мономиктические);
  3. полные с летней циркуляцией при температуре ниже 4° — юдные мономиктические;
  4. озера, круглогодично покрыты льдом (например, в Антарктике), — амиктические.

Инфракрасное тепловое излучение оказывает значительное влияние на скорость процессов фотосинтеза и распространение водных растений. Оптимальными для развития водной растительности являются теплые и умеренные воды. В теплых водах (тропики и субтропики) вегета- в воде может продолжаться практически круглый год. серенных водах, имеющих сильные годовые колебания температуры, растения начинают развитие после освобождения водоемов ото льда. Сезонные явления в жизни высшей растительности непосредственно связаны с временами. Сезонное развитие наземной и водной флоры имеет оделенные различия, что связано прежде всего со значительно более быстрым прогревом почвы по сравнению с водой. Так, когда в начале июня на лугах уже цветет масса мкдов, начинают выбрасывать метелки злаки, а на полях колосится рожь — водная растительность проходит только весеннюю стадию развития. Сезонное развитие водной растительности для Средней Европы можно представить схемой (таблица).

Таблица. Фенологические сезоны в развитии высших водных растений.

Весна май — июнь

Лето июль — август

Осень сентябрь — октябрь

Зима ноябрь — апрель

Предвесна,

7—10°

Осока вздутая в вегетативном состоянии, хвощ болотный обра­зует молодые побеги, частично выходящие над водой. Начало вегетации тростника обыкновен­ного, гречихи земноводной, нимфейных. Появление молодых по­бегов лобелии Дортманна, шильницы водяной, ситняга булавча­того. Начало цветения калужни­цы болотной

Раннее лето,

12—15°

Массовое цветение камыша и рдестов. Трост­ник с бутонами. Нача­ло зацветания нимфей­ных, цветение плаваю­щего рдеста, гречихи земноводной

Ранняя осень,

12—15°

Окончание вегетации большинства видов выс­ших водных растений. Появление бурой ок­раски листьев. Отцве­тание тростника, по­желтение камыша

менее 10°

В вегетативном со­стоянии на дне сохра­няются мхи, элодея, полушник, ситняг, уртуть.

Начало весны, 10—12°

Массовое образование споран­гиев хвоща, цветение и отцвета­ние осоки, появление ряски трех­дольной. Дальнейший рост рдес­товых и нимфейных, появление на поверхности воды плавающих листьев. Зацветание желтого ка­сатика

Лето, 20—25°

Массовое цветение нимфейных, гречихи земноводной, рдестов, начало созревания пло­дов. К концу лета мас­совое цветение трост­ника. Цветение тело­реза, ежеголовника, лю­тика жестколистного, ситняга болотного

Осень, 9—12°

Отмирание хвощей, нимфейных, гречихи земноводной. Часть ви­дов ложится на дно (рдесты, уруть). Обра­зование турионов. У полушника созревание спор

 

 

Весна, 12—15°

Рассеивание спор хвоща, нача­ло цветения камыша озерного и рогоза широколистного, сабельника болотного и турчи болотной. Массовое цветение касатика

 

 

 

 

 

 

Естественно, что фенологические времена года, как и температура, не могут быть точно приурочены к календарным м сдвигаются в зависимости от метеорологических условий. Исследования фенологических сезонов Мазурских озер (ПНР) и озер южной Карелии позволили выделить 8 периодов в развитии высших водных растений. Несмотря на более южное положение польских озер по сравнению с озерами Карелии, сезонное, развитие высших водных растений в них носит много общих черт.

Остановимся на некоторых особенностях приспособления йодных растений к изменению температуры.

Если зимние условия приостанавливают фотосинтез наземной растительности, то в водоемах даже при сравнительно небольшой глубине не происходит промерзания до дна, так что водные растения, перезимовывающие подо льдом, защищены от низкой Температуры. У ряда видов ризомы и ростки весьма резистентны к воздействию отрицательных температур, например у сусака зонтичного, трехдольной и малой рясок. Северней граница распространения многих видов, обитающих на мелководьях и не выносящих длительного воздействия низких температур, определяется нижним уровнем изотерм для района.

Виды внутри своего ареала, часто довольно обширного, тут иметь разный тип размножения: так, телорез, граница распространения которого проходит по 68° с. ш., северной части ареала размножается только вегетативно, между 55 и 68° с. ш. распространены по преимуществу женские растения. Для мужских растений телореза, как более чувствительных к температуре, широта 55° с. ш. является уже северной границей. Очень многие водные растения умеренной зоны, как погруженные, так и с плавающими листьями, образуют своеобразные приспособления — почки, которые помогают приспосабливаться им к переживанию неблагоприятных условий (уруть, лягушатник, гидрилла, пузыр Читка, рдесты и др.). Эти почки называют по-разному: турионы, геммы, зимующие почки, гибернакулы. Глюк объединил все эти названия под термином «туриопы». Турионы представляют собой укороченные побеги с сильно скрученными коротенькими листьями. Весной они дают начало новым особям, обеспечивая продолжение жизни вида и его распространение.

Осенью после отделения от материнского растения турионы опускаются на дно или плавают на поверхности (у пузырчатки). У альдрованды пузырчатой, обитающей в южных районах, туриоцы образуются лишь у видов, занимающих северную часть ареала. У тропических видов погруженных водных растений такие образования отсутствуют. При изменении температуры в водоемах некоторые погруженные растения меняют свой облик. Так, роголистник в летний период имеет тонкие нежные удлиненные листья (летняя форма), тогда как зимой листья значительно грубее, шире и короче (зимняя форма). Формы эти образуют ряд переходов, различаются они и по содержанию биогенов: общий азот в листьях летних форм достигает 3,5%, в зимних — 2,8% сухого веса, а фосфор (фосфат) — 1,58% и 0,23% соответственно. У прибрежно-водных растений в осенний период после созревания плодов наблюдается отток питательных веществ из наземной части в корневище, где они и запасаются, обеспечивая начало вегетации следующего года.

Повышение температуры в водоемах — охладителях промышленных сооружений оказывает влияние на жизнь водных организмов.

Высшие водные растения увеличивают фитомассу, изменяются и смещаются во времени жизненные циклы, появляются виды, ранее не встречавшиеся в данной местности. Так, в сбросном канале Змиевской ГРЭС (р. Северный Донец) в большом количестве обнаружена Vallisneria spiralis L., этот же вид найден и на Урале в Верхне-Тагильском водоеме-охладителе, где он занимает до 80% мелководий.

В клетках многих видов водных растений образуется антоциан, от которого стебли и листья приобретают фиолетовую, красноватую или желтоватую окраску. Антоциан, по-видимому, приспособление для получения растением большего количества тепла, что улучшает транспирацию и испарение; благодаря антоциану лучистая энергия солнца переходит в тепловую, растение лучше прогревается в то время, когда температура воды еще низка.

Приспособление водных растений к суровым климатическим условиям является одним из ярких примеров их высокой пластичности, способности к переживанию неблагоприятных условий.

Поделиться:
Добавить комментарий