## 5. Изучение малых водоемов

К водоемам здесь мы будем относить озера*, пруды, водохранилища. В реках и ручьях происходит быстрая смена воды (их еще можно называть водотоками), в водоемах же обмен воды замедлен.

Озера — это естественные водоемы, они образуются там, где в углублениях земной поверхности (озерных котловинах) в силу сложившихся природных условий накапливается вода — от атмосферных осадков, таяния снега и льда, грунтовые воды. Водохранилища и пруды создаются человеком, т.е. являются искусственными водоемами. При этом, в отличие от водохранилищ, которые встречаются далеко не повсеместно, пруды есть в любой местности. Пруды могут быть выкопаны специально, а могут возникать на месте карьеров, разработок торфа, горных выработок (последние могут быть достаточно большими и глубокими). Прудами часто называют и небольшие водохранилища, сооружаемые в долинах речек, ручьев, при перегораживании плотинами оврагов и балок. В целом, пруды можно отнести к группе малых искусственных водоемов. Эти водоемы представляют собой наилучший объект для школьных экологических исследований. Они легкодоступны, на них сравнительно легко можно организовать натурные наблюдения без дорогостоящего оборудования и транспорта. Кроме того, режим существования этих малых антропогенных водоемов, химический состав их вод, условия существования водных растений и животных самым непосредственным образом связаны с деятельностью человека на водосборе и экологической обстановкой на его берегах.

Стоит отметить, что в большинстве своем пруды никем не изучались, так что вам могут достаться лавры первооткрывателей.

### Как развиваются озера

Первичные озера, возникшие при заполнении естественных котловин водой, постепенно заселяют растения и животные. Молодые озера имеют чистую прозрачную воду, дно их покрыто в основном песками, зарастание — незначительное. Такие озера называют олиготрофными (от греческих слов олигос — "малый", и трофе — "питание"), т.е. малопитательными. Постепенно эти озера насыщаются органическим веществом. Отмирающие водные организмы опускаются на дно, образуя илистые донные отложения, и служат пищей животным, обитающим на дне. В воде накапливаются органические вещества, выделяемые животными и растениями и остающиеся после их гибели. Увеличение в водоеме количества питательных веществ стимулирует дальнейшее развитие жизни в водоеме.

Водоемы на территории Европейской части нашей страны стадию олиготрофных в большинстве своем давно миновали. Они относятся к классам мезотрофных (от мезос — "средний") или эвтрофных (от эу — "хорошо"). Эвтрофные озера хорошо обеспечены питательными веществами, их вода буквально насыщена жизнью. Эти озера сильно зарастают, вода в них может быть зеленоватого, желтоватого, коричневого цвета. На дне накапливаются осадки в виде ила с большим содержанием органических веществ, озеро постепенно мелеет. Характерным признаком эвтрофных озер является "цветение" воды. Большинство небольших и мелких озер, а также прудов являются эвтрофными.

Некоторые озера могут довольно длительное время оставаться олиготрофными, если почвы берегов бедные с точки зрения плодородности, а поступление биогенных (способствующих развитию живых организмов) веществ затруднено.

Превращение озер в эвтрофные — эвтрофикация — является естественным процессом. Но в последние десятилетия этот процесс значительно ускорился и привел к гибели некоторых водоемов. Это явление получило название антропогенной эвтрофикации (от греческого антропос — "человек"), т.е. связано с человеком, его хозяйственной деятельностью. Установлено, что оно вызывается привнесением загрязняющих веществ, прежде всего — растворимых соединений азота и фосфора, которые поступают с полей, где используются органические и неорганические удобрения, а также со сточными водами предприятий, канализационными стоками. Чем меньше водоем, тем сложнее ему справляться с антропогенной нагрузкой.

Внимание! Один из вероятных процессов в эвтрофных водоемах — рост сине-зеленых водорослей (цианобактерий). Некоторые из них очень токсичны. Выделяемые этими организмами вещества относятся к группе фосфор- и серосодержащих органических соединений (нервно-паралитических ядов). Действие токсинов сине-зеленых водорослей может проявляться в возникновении дерматозов, желудочно-кишечных заболеваний; в особенно тяжелых случаях, при попадании большой массы водорослей внутрь организма, может развиваться паралич. Будьте особенно внимательны при работе с детьми на таких водных объектах. Не позволяйте детям трогать воду из них.

Обычно озерная котловина не полностью заполняется водой, ее граница условно определяется самым высоким уровнем воды, который наблюдался в прошлом. За время существования озера уровень воды в нем может колебаться. Такие многолетние колебания приводят к тому, что по склонам котловины возникают более или менее ровные площадки - это озерные террасы. В зависимости от прошлого водоема и истории его развития количество, ширина и высота террас могут быть разными. Они могут быть сложены песчаными или глинистыми отложениями — теми, которые в различные периоды жизни водоема отлагались на его дне. На крупных озерах террасы могут быть хорошо заметны невооруженным глазом. На небольших водоемах определить количество террас у озера можно путем нивелирования склона котловины (см. рис. 4, главу 4. Изучение малой реки). На вычерченном профиле озерные террасы обычно хорошо заметны.

### Описание водоема

Начните исследование с изучения карты территории, где расположен ваш водоем. Сделайте привязку водоема к местности, т.е. укажите, на территории какого административного района он находится, вблизи каких населенных пунктов, лесничеств и т.п. Определите наличие и количество притоков (если они указаны на карте), выясните, к водосбору какой реки относится ваш водоем. Если это пруд и он находится в долине реки, то укажите, какая это река. Проверьте, не забыли ли вы сделать копию нужного вам участка карты и нанести на нее маршрут вашей экспедиции (см. главу Планирование исследования водного объекта). Не забудьте также указать масштаб карты и подписать все названия.

Выполняя съемку плана водоема обходом по берегу (как это сделать — см. через несколько страниц, в разделе Основные характеристики водоемов), одновременно займитесь подробным изучением окружающей местности. Прежде всего, уточните какие ручьи и речки впадают в ваш водоем, а какие вытекают, встречаются ли родники, опишите их и нанесите на план.

Берега водоема могут отличаться друг от друга на различных участках по составу слагающих пород, крутизне, характеру растительности. Отмечайте все особенности берегов, и старайтесь давать им подробные описания, например такие: "Северный берег — крутой, песчаный; южный — низкий, торфяной". В нескольких точках, там, где хорошо выражена крутизна берега, желательно выполнить нивелирование склона (подробно об этом написано в главе 4. Изучение малой реки) и определить, чем сложен берег (табл. 4).

Опишите характер растительности на прилегающей к водоему территории, запишите в дневнике, каких животных и птиц вам удалось увидеть на его берегах. Обратите внимание и на деятельность человека на водосборе и в непосредственной близости от водоема — наличие сельскохозяйственных и промышленных предприятий, мест организованного и неорганизованного отдыха и т.п. Все описанные объекты необходимо указать на плане с помощью условных знаков (см. рис. 3 в главе 4. Изучение малой реки).

Много ценной информации можно получить от местных жителей. Вы можете расспросить их о том, есть ли рыба в водоеме и какая, каких животных они встречают на его берегах в течение года, цветет ли вода летом и замерзает ли зимой. Узнайте, где глубины больше и где меньше, какова наибольшая глубина в водоеме, какое у него дно — это обеспечит безопасность ваших работ на водоеме. Если самим измерить глубину не представится возможным, эти сведения могут стать единственными. Постарайтесь также выяснить, для каких целей местные жители используют водоем. Для искусственных водоемов важно выяснить, когда и с какой целью они были созданы, а также каким образом (копаные, запрудные и т.д.)

Далеко не каждый малый водоем и его притоки имеют название на карте. Но обычно у всех природных объектов есть местные названия, которыми пользуются жители окрестных городов и деревень. Иногда таких названий может быть не одно, а несколько. Постарайтесь найти людей, которые смогут рассказать вам об истории водоема, о легендах, с ним связанных. Запишите все услышанное, укажите фамилию, имя, отчество человека с которым вы разговаривали и место его жительства.

### Основные характеристики водоемов

Существуют несколько важных числовых характеристик, дающих представление о размерах озера. К ним относятся площадь озера, его длина и ширина. Если в вашем распоряжении оказалась подробная карта водоема, то на стадии предварительного исследования необходимо определить его площадь (S). Проще всего это сделать, если контуры озера с карты перенести на миллиметровую бумагу. В этом случае сначала определяется площадь зеркала водоема в квадратных сантиметрах, а затем пересчитывается с учетом масштаба. Также по снятой копии водоема можно определить: длину, наибольшую ширину и среднюю ширину.

Длиной водоема (L) называется расстояние между двумя наиболее удаленными точками на его береговой линии, измеряемое по водной поверхности (линия АБ на рис. 9). Наибольшая ширина (B) — это длина отрезка перпендикулярного длине в самом широком месте водоема, от берега до берега (линия ВГ на рис. 9). Средняя ширина (bср.) определяется из отношения площади водоема к его длине (S/L).

Рис. 9. Характеристики размера озера.

АБ -длина (L)

ВГ — наибольшая ширина (B)

Важной характеристикой водоема является его проточность, т.е. наличие или отсутствие у него притоков и вытекающих из него рек. Если из озера или пруда вытекает река или ручей, то такой водоем называется сточным. Если сточное озеро также принимает какой-либо приток, то его называют проточным. Бессточные водоемы могут иметь притоки, но сами они стока не имеют (т.е. из них ничего не вытекает). Существуют еще глухие озера, которые не принимают притоков и не дают поверхностного стока, они обычно встречаются в лесу среди болот и невелики по размерам. Проточность во многом определяет то, как сменяется вода в водоеме — быстро или медленно, т.е. характер водообмена в водоеме. Скорость водообмена озера или пруда имеет значение для формирования качества воды в нем и его способности к самоочищению.

Как выполнить съемку плана водоема. Если вы планируете исследовать водоем, который не нанесен на карту, то вам придется самостоятельно составить план водоема и прилегающей к нему территории, а затем по нему определить размеры озера или пруда. Имеет смысл сделать съемку плана водоема и в том случае, если вы пользуетесь достаточно старой картой местности, — за несколько десятков лет очертания и размеры водоема могли сильно измениться. Такой план будет ценным документом и, вполне возможно, понадобится не только вам.

Для составление плана малого водоема используют глазомерную съемку.

Необходимое оборудование:

- компас,
- рулетка,
- несколько вешек,
- линейка,
- планшет (дощечка), закрепленный на шесте или треноге.

Самый простой способ съемки — обход вокруг водоема, вдоль береговой линии. Ломаная линия, по которой проводят съемку, называется магистральным ходом (АБВГДЕ на рисунке 10).

Его следует прокладывать так, чтобы он проходил поблизости от береговой линии, и при этом, по возможности, было меньше поворотов. В точках поворотов А, Б, С и т.д. устанавливают вешки. Для удобства их можно пометить с помощью ярких тряпочек или ниточек. Вместо вешек можно использовать любые хорошо заметные предметы на берегу — деревья, кусты, крупные камни. После того как размечен магистральный ход, приступают непосредственно к съемке.

1. Закрепите на планшете лист бумаги. Нарисуйте на нем стрелку "север — юг" (С-Ю). Выберите масштаб с таким расчетом, чтобы план уместился на планшете, и укажите масштаб в нижнем правом углу листа.
2. Планшет устанавливается в точке А и с помощью компаса ориентируется относительно сторон света: направление стрелки С-Ю совмещается со стрелкой компаса.
3. Линейка из точки стояния А наводится другим концом на точку Б (взгляд наблюдателя при этом должен находится на уровне планшета). По линейке проводится линия. Затем расстояние АБ по берегу надо измерить рулеткой, отложить его на проведенной линии с учетом масштаба и отметить точку Б.
4. Расстояние АБ разбивается на несколько равных отрезков, например через 10 м и в конце каждого отрезка проводится перпендикуляр от линии АБ по направлению к водоему. На местности в соответствующих точках измеряется расстояние до линии уреза воды и в масштабе откладывается на плане.
5. Затем наблюдатели с планшетом переходят в точку Б, ориентируют планшет относительно направления север-юг и повторяют измерения. Соединив полученные точки (концы перпендикуляров), получаем план водоема.
6. На плане необходимо указать впадающие и вытекающие из водоема ручьи и речки, и направление течения в них (стрелками) (рис. 10).

Рис. 10. Глазомерная съемка плана водоема (АБВГДЕ — магистральный ход; пунктиром обозначены линии перпендикуляров).

По полученному плану определяются показатели размера водоема, о которых говорилось выше. Важно учесть, что для проведения перпендикуляров и измерения по ним расстояния необходимо выбирать достаточно пологие участки берега, чтобы избежать больших ошибок.

Если вы имеете дело с совсем небольшим водоемом, например прудом, то его ширину и длину можно измерить непосредственно на местности. Для этого потребуются:

- катушка с размеченным шпагатом;
- несколько колышков.

Линии длины водоема и его наибольшей ширины выбирают на глаз и отмечают колышками на берегу. Катушку со шпагатом закрепляют в одной из точек и начинают разматывать ее, перемещаясь по берегу. В противоположном конце измеряемой линии шпагат слегка натягивают и по разметке отсчитывают длину или ширину водоема. Контуры береговой линии проводятся на глаз. По полученному таким образом плану вычисляют площадь водоема.

Измерение глубин водоема. Перед началом измерения глубин в озере или пруду еще раз повторите правила безопасности при работе на воде, а также посмотрите главу 4. Изучение малой реки. Вы должны иметь представление о том, какие глубины и где могут встречаться в изучаемом водоеме — об этом можно расспросить местных жителей или рыбаков. Если выяснится, что водоем глубокий — откажитесь от измерений и используйте полученную информацию в качестве данных о глубине озера или пруда.

Озера и пруды имеют обычно большую глубину, чем безопасная для детей (высота резиновых сапог), поэтому проводить измерения глубины скорее всего будет можно только взрослым, да и то с помощью лодки.

На плане озера или пруда наметьте маршруты, по которым вы будете проводить промеры глубин. По меньшей мере их должно быть два — один вдоль линии длины водоема, а другой — поперечный к этой линии. Если водоем небольшой, можно наметить несколько поперечных профилей, лучше через равные промежутки. Но могут быть и другие маршруты для измерения глубин, если они представляются вам более удобными и доступными (рис. 11).

Рис. 11. Возможные маршруты промерных работ на водоеме ( I, II, … — номера промерных маршрутов).

Глубины на озерах и прудах определяют прямыми измерениями с лодки с помощью промерной рейки — об этом подробно написано в главе 4. Изучение малой реки. Если вы изучаете небольшой пруд, то по выбранной промерной линии натягивается размеченная на деления веревка и закрепляется на берегах. Продвигаясь вдоль веревки на лодке, через определенное расстояние измеряют глубину. Данные измерений заносят в журнал, не забывая отмечать особенности грунта и водной растительности.

Если вы работаете на таком водоеме, размеры которого не позволяют натягивать и закреплять веревки, то задача несколько усложняется, т.к. в этом случае важно правильно определить местоположение на плане точки измеренной глубины. При серьезных научных исследованиях для этого используют сложные геодезические приборы. Мы предлагаем вам воспользоваться другим, более простым способом. Он, конечно, менее точен, чем инструментальные исследования, но вполне подходит для небольших водоемов. Делается это следующим образом.

Начало и конец промерной линии обозначаются на берегах хорошо заметными предметами. Такие предметы, обозначающие положение створа имеют специальное название — створные знаки. В начальной точке 2-3 человека садятся в лодку и начинают небыстро грести от берега по направлению к створному знаку на другом берегу. Через равное, одинаковое число гребков веслами (5, 10 и т.д. в зависимости от длины промерного маршрута) делается остановка и измеряется глубина водоема в этой точке. В журнал записывается номер точки (остановки), измеренная глубина и общее количество гребков на маршруте. При таком способе выполнения промеров большая ответственность ложится на того, кто будет сидеть на веслах, т.к. перед ним стоят две задачи — двигаться по намеченной линии и грести небыстро и равномерно. Поэтому лучше всего, если эту роль возьмет на себя наиболее ответственный взрослый из группы.

После завершения измерения глубин, на плане водоема нанесите линии промеров (лучше карандашом). По общему числу гребков весел на каждой отдельной линии и по расстоянию в гребках между промерными точками определите их местоположение. Около каждой точки надпишите полученное значение глубины водоема. На таком плане можно провести изобаты — линии равной глубины (рис. 12). Сначала надо выбрать, с каким шагом вы будете их проводить — через 0,5; 1,0; 2,0 м, — это зависит от выбранного водоема. При этом линия берега является нулевой изобатой. Предположим, что вы решили проводить изобаты через 1,0 м. В таком случае на всей площади водоема определяют точки с глубиной 1,0 м и соединяют их плавной линией. Затем проводят 2-метровую, 3-метровую изобаты и т.д. Каждую изобату необходимо подписать, причем так, чтобы цифры верхом были направлены в сторону увеличения глубины (рис. 12). После того, как изобаты нарисованы, все дополнительные линии и числа, кроме точки наибольшей глубины, можно стереть, а изобаты и береговую линию обвести тушью или фломастером. Такой план в изобатах дает наглядное представление о распределении глубин в водоеме.

Рис. 12. Построение плана озера в линиях равной глубины (изобатах)

Если вы измеряли глубины в водоеме только по одной промерной линии, то в этом случае план распределения глубин построить не удастся. В этом случае можно начертить профиль глубин (рис. 13). Подберите масштаб чертежа — горизонтальный и вертикальный — таким образом, чтобы изображение получилось наглядным и не искажало действительного соотношения глубин в водоеме. По горизонтали откладываются расстояния между промерными точками, а по вертикали — измеренные значения глубины. Можно также указать тип грунтов в различных точках. Обязательно укажите направление профиля, соответствующее направлению промерной линии — например, "Профиль глубин оз. Глубокое по линии АБ".

По результатам проведенных вами наблюдений и исследований можно составить "Экологический паспорт водоема" (см. Приложение 3).

Рис. 13. Профиль глубин водоема

Измерение температуры воды в водоеме проводят так же, как и на реке (о необходимом оборудовании и порядке выполнения работ см. в главе 4. Изучение малой реки). Обратите внимание на то, что при работе с детьми можно использовать только спиртовой термометр.

При изучении озер и других водоемов важно проводить измерения температуры не только на поверхности, но и в глубинных слоях. При этом надо постараться свести к минимуму влияние более теплых поверхностных слоев воды при подъеме термометра наверх. Сначала необходимо выяснить глубину в месте измерения температуры и проверить, нет ли на дне камней, чтобы при опускании термометра не ударить его и не разбить. Затем термометр надо обернуть ватой для предохранения от влияния верхних слоев воды, и привязать его к размеченной веревке. Термометр опускают в воду, отсчитывая глубину по разметке на веревке — нижняя часть термометра должна находиться на расстоянии нескольких сантиметров выше дна. У дна термометр выдерживают в течении 10 минут, а затем быстро поднимают наверх и также быстро снимают показания. При всех работах с термометром надо соблюдать осторожность, чтобы не разбить его.

Есть еще много интересных параметров, которые расскажут вам о состоянии реки или озера. Готовы продолжать? Если да, то следующая глава — для вас.

Примечания

* По данным Института озероведения РАН к малым озерам относятся водоемы с площадью менее 1 км2. К малым водохранилищам относятся имеющие объем в интервале 1-10 млн. м3. Авакин А.Б., Салтанкин В.П., Шарапов В.А. Водохранилища. - Сер. Природа мира. - М.: Мысль. 1987. - 325 с.