Экологические последствия антропогенного воздействия на гидросферу суши

Озера — природные водоемы во впадинах рельефа (котловинах), имеющие тектоническое, ледниковое, речное (старицы), провальное, вулканическое или искусственное  происхождение, заполненные застойной  или слабо проточной водой  и не имеющие связи с Мировым  океаном. Озера занимают около 2,5% площади  суши. Крупнейшими из них являются Каспийское море, Верхнее в Северной Америке, Виктория в Африке, Аральское  в Средней Азии, Байкал в Сибири.

Большинство озер находится в областях четвертичного  оледенения — озера Скандинавского полуострова и севера европейской  части России, севера США и Канады. Располагаются озера во всех природных  областях независимо от высоты местности. Самым высокогорным озером является озеро Титикака в Андах (высота 3812 м. над уровнем моря), а самое  низкое залегание имеет Мертвое море на Аравийском полуострове (395 м. ниже уровня моря). Самым глубоким озером является Байкал (1741 м.).

Озерные котловины созданы эндогенными, экзогенными и техногенными факторами. Среди эндогенных озер выделяются группы вулканогенных, сейсмогенных и тектонических. В вулканогенную группу входят кратерные, кальдерные, фумарольные, гейзеровые, лавово-плотинные и лахаро-плотинные  типы. Например, крупнейшее на Кавказе  озеро Севан является лавово-плотинным.

К сейсмогенной группе относятся обвально-плотинные  озера, возникшие в результате обвалов  скальных пород после сильных  землетрясений: Сарезское озеро  в Горном Бадахшане на Памире, образованное после землетрясения в 1911 г., и  озеро Рида на Кавказе.

Широко  распространены тектогенные озера  рифтового типа: Байкал, Мертвое  море и группа озер Восточной Африки.

Образование озер экзогенного происхождения  связано с возникновением провально-карстовых, провально-суффозионных, флювиальных (русловых и пойменных), дефляционных, гляциальных (экзарационные, термокарствые, гляциально-плотинные) и биогенных  котловин.

Болота  — избыточно увлажненные участки  земной поверхности, заросшие влаголюбивой растительностью. Общая площадь  болот на поверхности Земли составляет 2 млн. км2. Они располагаются в  тех областях, где уровень грунтовых  вод находится вблизи поверхности. По местоположению и условиям водного  питания различают верховые, промежуточные, низинные и приморские болота. Верховые болота располагаются на выровненных  водоразделах, на речных террасах и  на склонах возвышенностей. Они подпитываются  атмосферными осадками. Промежуточные  болота питаются за счет как атмосферных  осадков, так и подземных вод. Низинные болота располагаются в  понижениях рельефа и часто возникают  на месте обмелевших и заросших озер. Питаются за счет атмосферных осадков, подземных и поверхностных вод. Приморские болота занимают низменные  морские побережья в областях с влажным климатом. В областях с тропическим климатом они покрываются мангровыми зарослями и иногда затапливаются приливами.

Болота  выполняют важную гидрологическую  роль и являются стабильными источниками  питания рек. Они регулируют половодья  и способствуют самоочищению речных вод.

Основные  заболоченные территории в России сосредоточены  на северо-западе и севере европейской  части, а также в Западной Сибири.

Ледники формируются в местах с низкими  отрицательными температурами в  результате многолетнего накопления снежных  масс. Они присутствуют во всех высокогорных областях, в Антарктиде, Гренландии и на полярных островах. Ледники  занимают 16,1 млн. км2, или 11 % территории суши, а общий объем льда в них  равен 30 млн. км3.

Высотное  положение ледников зависит от климата. Наиболее низкое положение они занимают в приполярных областях и опускаются до уровня Мирового океана, образуя  айсберги (Гренландия, Антарктида).

Ледники делятся на наземные ледниковые покровы, шельфовые и горные. Среди последних  выделяют долинные, переметные, каровые, висячие, выводные. Характерная особенность  ледников — их способность в результате вязкопластичного течения и под  влиянием силы тяжести перемещаться от областей питания. Скорость движения ледников сильно варьирует. В Альпах ледники перемещаются со скоростью 0,1—0,4 м/сут, а на Памире и в Гималаях — 2—4 м/сут. Иногда на отдельных участках в зависимости от крутизны склона их скорость катастрофически увеличивается, достигая 150 м/сут.

Почти четвертая часть суши занята почвенным  льдом, или многолетнемерзлыми грунтами.

Основная  масса ледников России сосредоточена  на арктических островах (Новая Земля, Северная Земля, Земля Франца-Иосифа, остров Врангеля, Новосибирские острова) и в горных районах (Большой Кавказ, Алтай, горы Камчатки, Южной и Северо-Восточной Сибири, Корякское нагорье, Саяны, Урал, Становой хребет).

Снежный покров образуется вследствие обложного  или ливневого выпадения снега. Кроме снега в нем присутствуют также механические примеси и  кристаллы льда. Продолжительность  существования снежного покрова  зависит от климатических условий. Максимальная площадь снежного покрова  возникает в марте. В это время  снег покрывает около 19% территории северного полушария. Наибольшая высота снежного покрова на Европейской  части России наблюдается на западном склоне Северного Урала (более 90 см), в Азиатской части — на Западно-сибирской  низменности (110—120 см), на Камчатке, Сахалине и в низовьях Амура.

Подземные воды относятся к числу природных  ресурсов, от которых в настоящее  время зависит жизнь значительной части населения земного шара. Под земной поверхностью находится  примерно в 37 раз больше воды, чем  во всех реках, озерах и болотах мира. Основная масса подземной воды имеет  атмосферное происхождение. Однако кроме нее имеется погребенная (реликтовая) вода, сохранившаяся между  частицами горных пород с тех  пор, как возникли осадочные породы, и магматическая (ювениальная) вода, т. е. вода, поступающая из расплавленных  магматических тел.

Подземными  водами снабжается множество городов, они широко применяются в сельском хозяйстве и промышленности. Колодцы, источники и артезианские скважины дают в среднем около 150 млн. м3 воды в сутки.

В районах, сложенных легкопроницаемыми  и растворимыми горными породами, возникают пещеры и полости, а  на поверхности формируются карстовые  воронки и впадины. Причудливые  формы земной поверхности в местах развития карстовых воронок называются карстовым рельефом. Для него характерны сеть многочисленных коротких оврагов  и ложбин, карстовые провалы, полья  и карстовые долины. Под землей располагаются карстовые галереи, пустоты, гроты и пещеры. По дну  протекают подземные реки и имеются  каскады подземных водопадов.

В областях молодой вулканической  деятельности встречаются подземные  термальные воды. На поверхность они  изливаются в виде термальных источников и гейзеров.

Водохранилища — искусственно созданные водные ландшафты поверхностной гидросферы. По данным Р. К. Клиге, для суши характерен отрицательный водный баланс. По мнению ученого, ежегодное сокращение объема озер и подземных вод соответственно равно 38 и 108 км3. Потери озер компенсируются созданием водохранилищ, каналов  и ирригационных систем. К техногенным  озерам относятся водохранилища, создаваемые  в руслах крупных рек в связи  со строительством гидростанций, с  помощью которых регулируется речной сток.

Водохранилища классифицируют по разным принципам. По условиям аккумуляции воды принято  выделять: водохранилища в долинах  рек, перегороженных плотинами; озера-водохранилища, зарегулированные плотинами; наливные водохранилища; водохранилища в  местах выхода подземных вод, в том  числе в условиях карста; водохранилища, создаваемые в эстуариях и  прибрежных участках моря, отделенные от него дамбами.

Наибольшее  количество водохранилищ, расположенных  на равнинных территориях, создано  в России. Самым большим по площади  равнинным водохранилищем является водохранилище Вольта (Гана, Африка) — 8450 км2; в России наиболее крупное  — Волжское (Самарское) — 5900 км2. Самые  емкие водохранилища — Кариба (175 км3) на р. Замбези и Братское на р. Ангаре (170 км3).

В аридных областях с поверхности  водохранилищ ежегодно испаряется слой влаги до 2000 мм.

По  данным А. Б. Авакян и В.А. Шарапова, главные  функции водохранилищ следующие:

«склад  воды», обеспечивающий круглогодичное бесперебойное снабжение водой  городов, промышленных предприятий, орошаемых  и обводняемых массивов; улучшение и удешевление забора воды насосными станциями;

акватория разноцелевого назначения, используемая для рекреации, судоходства, рыбного  хозяйства и др.;

источник  и аккумулятор энергии, вырабатываемой ГЭС; регулятор стока в многолетнем, сезонном, недельном и суточном разрезах в различных отраслях экономики;

объект, изменяющий качество воды как в лучшую (уменьшение мутности, цвета, содержания сапрофитных бактерий и кишечной палочки), так и в худшую стороны;

объект, влияющий на земельные ресурсы в  худшую (затопление, подтопление, переработка  берегов, образование островов, обезвоживание  и осуходоливание пойменных угодий в нижнем бьефе и др.) и в  лучшую (увеличение возможности орошения и обводнения земель, улучшение возможности  использования земель в нижних бьефах в районах, страдающих от наводнений) стороны;

объект, вносящий некоторые положительные  и отрицательные изменения в  природу и хозяйство: влияние  на климатические условия в прибрежной полосе, на русловые процессы в нижнем бьефе, на сроки становления и  вскрытия ледостава на реке ниже плотины  и др.

После создания водохранилища в примыкающем  подпруженном участке русла резко  усиливаются аккумуляционные и  одновременно с ними денудационные  процессы. В данном случае речь идет о регрессивной аккумуляции, глубинной  эрозии, подтоплении примыкающих  к водохранилищу участков суши.

Качество  воды во многом зависит от гидробиологических процессов и функционирования системы: вода — донные осадки. Многие водохранилища  подвержены эвтрофикации — «цветению  воды». Причина этого явления  заключается в аномально высоком  содержании в воде биогенных веществ, которые попадают в водохранилища  с сельскохозяйственных угодий и  животноводческих комплексов, урбанизированных территорий и транспортных магистралей.

На  первой стадии эвтрофикация выглядит как положительный фактор, так  как повышается продуктивность всех населяющих водоем гидробионтов. По мере развития эвтрофикации качество промысловых  рыб снижается. В конечной фазе развиваются  заморные процессы и наступает омертвление  водоема. Это происходит из-за того, что количество отмирающего фитопланктона  становится несоизмеримо большим и  практически весь кислород расходуется  на окисление мертвого органического  вещества.

Берега  водохранилищ в той или иной мере подвержены разрушению. Факторами, способствующими  разрушению берегов, являются: сложение их рыхлыми терригенными породами; круто-склонность и приглубость  берегов; развитие оползневых процессов; отсутствие или подавленность водной и наземной растительности; ветровое волнение, быстрое удаление продуктов  абразии вдольбереговыми течениями; перемещения контакта вода — берег

в течение года, которые составляют по вертикали 100—170 м, а по горизонтали 5—15 км.

Довольно  быстро дно водохранилищ заиливается. В состав донных отложений водохранилища  входят: автохтонное органическое вещество; речные наносы; продукты разрушения берегов  и мелководий, а также выносы временных  потоков; эоловый материал; антропогенные  сбросы.

Установлено, что при наличии каскада водохранилищ наибольшую роль в заиливании играют продукты разрушения берегов и мелководий. Скорость заиливания относительно небольшого Иваньковского водохранилища (1,12 км3) равна 0,7% в год, а между тем  Рыбинское водохранилище, которое  почти в 25 раз больше (25,4 км3) и  образовано в озерной котловине, только за 25 лет потеряло всего 1% емкости  и, таким образом, средняя скорость заиливания его составляет всего 0,04%.

Хорошо  изучены процессы заиливания верхневолжских водохранилищ: Иваньковского, Угличского, Рыбинского. Например, в Иваньковском водохранилище песчаные наносы накапливаются на глубине до 4 м, в Рыбинском — до 120 м, а в Угличском — менее 2 м.

Основной  метод борьбы с заиливанием —  периодическая промывка. При значительных уклонах дна она осуществляется путем пропускания воды через  отверстия в плотине, которые  открывают обычно во время паводка. Нередко применяют искусственное  осаждение взвесей и очистку  воды от взвешенных частиц с помощью  безвредных химических веществ.

Образование водохранилищ обычно сопровождается увеличением  запасов подземных вод как  в пределах акватории самого водохранилища, так и на окаймляющих его территориях. Причем уровень водоносного горизонта  часто поднимается, а это вызывает подтопление низинных участков, примыкающих  к водохранилищу.

3 Геологическая роль и неблагоприятные экологические процессы, обусловленные гидросферой суши

Многообразны  экзогенные процессы, обусловленные  гидросферой суши. Воды суши размывают  горные породы, формируют рельеф, переносят  вещество в растворенном или во взвешенном состоянии, отлагают его в понижениях рельефа и конечных бассейнах  стока. Наряду с созидательной работой, протекающей весьма медленно, с наземной и подземной гидросферами связаны  неблагоприятные природные процессы, негативно воздействующие на среду  обитания человека и организмов: образование  овражно-балочной системы, смещение русел  рек, эрозия берегов, лимноабразия, заболачивание  озер и экзарация. С гидросферой  суши связан и целый ряд катастрофических природных явлений — наводнения, сходы селевых потоков и лавин.

Формирование  овражно-балочной сети

Оврагами  называют крутостенные промоины, являющиеся руслами временных потоков и  образовавшиеся в результате эрозии, направленной в глубину. Временные потоки возникают в период выпадения значительных количеств атмосферных осадков и во время активного снеготаяния.