Рис. 1. Структурные схемы связей между морфометрическими характеристиками различных групп озер и содержанием ряда соединений в их донных отложениях с обеспеченностью г = г 95% - сплошные линии, г < г 95% прерывистые. а - девять крупных озер мира, б - 63 американских озера, в - 18 озер Латвии, Литвы, Чехии, г - 29 озер Белоруссии и Карелии, д - 16 димиктических озер Польши, е - 18 полимиктических озер Польши, ж -восемь меромиктических озер Норвегии, з -девять озер Швеции, и - 12 железорудных озер Кольского п-ова.
На этих схемах сплошными линиями указаны связи, коэффициент корреляции которых имеет обеспеченность >95%. В некоторых случаях прерывистой линией обозначены связи меньшей надежности (схема). Для расчета попарных корреляций использован пакет программ 81ай8йса.
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
В группе из девяти крупных озер мира значимых связей между их морфометрическими характеристиками и химическими свойствами отложений не выявлено (рис. 1а). Отмечена тенденция к обратной зависимости содержания ОВ в отложениях от ^зерк. При этом выделены две подгруппы озер с разным содержанием ОВ: первая - с > 20000 (Байкал и Великие озера, исключая оз. Мичиган), вторая с ^зерк < 20000 км2 (Ладожское, Онежское,
Боденское, Мичиган) (рис. 2). В первой подгруппе озер среднее содержание ОВ в отложениях (4.9%) заметно больше, чем во второй (2.9%). Средние (для этих подгрупп) величины Нмакс и Иср оказались очень близки (без оз. Байкал), составляя 236 м и 77 м для первой и 228 м и 75 м для второй подгруппы соответственно. Обе зависимости нелинейны, линии связи выполаживаются в диапазоне значений £зерк от 50000 до 60000 км2.
Содержание ОВ в отложениях этих подгрупп крупнейших озер умеренной зоны не регулируется глубиной, а зависит от биологической продуктивности, особенностей гидродинамического режима, степени разбавления терригенным материалом и других факторов [3, 18]. Оценка биомассы планктона £зерк х ПП, где ПП - продукция фитопланктона, показывает, что для озер первой подгруппы ее средняя величина несколько больше,
Морфометрические характеристики некоторых озерных групп и содержание в озерных отложениях ОВ, Р и Бе (числитель - средние для группы величины, знаменатель - их диапазон, прочерк - отсутствие данных)
е °вдсб е ^зерк ^ср н нмакс Содержание в отложениях, % сухого веса
2 км2 Удвдсб м влажность ОВ Са Р А общ Беобщ
Источник ин-формации
177391
11487-557000
3.3
0.58-27.0
56
0.52-423
95
3.2-967
71. 9
2. 4 -362.7
21.2
3.5-116.3
33851
538-82414
119.6
9.0
7-556
0. 20 0. 0 0 6 -1.6
8 .7 0. 1 6 -79.6
1.6 0. 2 4 -3.8
1.0
0. 4 3 -2.9
0.06
2.0-36.1
45.9 2.4-412
53 4. 9-538
33.2 2. 4 -137
34.2 4.0-253
65.7 8.0-235
0.03-0.275
38. 5 0. 2 8 -23.7
.5
148
18-730
*14.0
*5-40
9 крупных озер мира 386 4.0
64-1620
1.5-6.8
63 американских озера
26.9
9.6-54
18 озер Латвии, Литвы и Чехии
6.8
0.5-18
15.9 1. 1 -40
51.0
12.0-78.0
29 озер Белоруссии и Карелии
5.4 1. 0 -19
15.4 1. 9 -54
35.8
10.0-81.7
16 димиктических озер Польши
9.1 4. 2 -15
3 1 .5 12 - 56
36.7
20.0-73.5
18 полимиктических озер Польши
2.6
1.0-4.6
5.4
2.0-8.5
39.6
21.2-56.9
8 меромиктических норвежских озер
6.5
2.7-9.9
14 .7 7. 0 -23.0
60.9
24.0-87.0
9 озер центральной Швеции
4.6
2.3-9.0
11.1
4.3-20.7
18.0-44.9
3.1-21.4
12 железорудных озер Кольского полуострова
27.7
0.1
0.04-0.26
0.26
4.0
0.13-0.92
0.21
2.8-7.8
4.5
0.05-0.40
0.224
0.08-0.53
0.413
0.24-1.11
0.25
2-10
2. 1 0. 26-4.6
2 .0 0.2-3. 9
0.25
0.12-0.57
0.44
0.07-0.88 **0.174
0.20-1.80
[7]
[21]
0.07-0.37
7.9
0.30-20.0
[2, 6, 8, 10, 12, 15]
[4, 14]
[17, 23]
[17, 23]
[16]
[22]
3 .6 24 .8 1 1 .1 1 6 .0 1 .1 - 1 2 .7 [13]
0. 0 6 -10.7 9. 2 -33.7 2. 6 -15.1 3. 0 -20. 4 0. 3 -2. 4 2. 2 -24. 2
* Глубина отбора проб, близкая к максимальной глубине озера. ** Содержание Рорг, а не Бе.
чем для озер второй (3.5 и 2.6 т С/год соответственно). Еще большие различия для подгрупп озер наблюдаются в величинах соотношения биомасса планктона/евдсб (40.1 и 21.5 г С/км2). Меньшее значение указывает на более важную роль водосбора как источника терригенного материала в формировании содержания ОВ в водоемах второй подгруппы. Тот факт, что точка на рис. 2, характеризующая данные для оз. Байкал, несколько отдалена от линии связи, подтверждает правильность трактовки: содержание ОВ в его отложениях было бы выше, если бы не величина удельного водосбора (как источника терригенно-
го материала), в несколько раз превышающая таковую для других озер этой подгруппы (2.1-3.6 и 17.1 соответственно) и близкая к водоемам второй подгруппы (14.6-20.0). Выпадение оз. Мичиган из первой подгруппы водоемов (рис. 2) также может быть объяснено разбавляющим действием терригенного материала, обусловленным повышенным стоком наносов, приносимых с юга реками, дренирующими хорошо освоенные районы садоводства и овощеводства.
Обратная связь между Робщ и езерк свидетельствует о том, что значительная часть Робщ в отложениях рассматриваемой группы озер имеет
ОВ, % 9
формирующим зависи-
отложениях от £"зерк, как
£ерк 103 КМ2
Рис. 2. Связь между содержанием ОВ в донных отложениях крупнейших озер и величиной площади их зеркала; треугольники - озера первой подгруппы. 1 - Верхнее, 2 - Гурон, 4 - Эри, 5 - Онтарио, 8 - Байкал; кружки - озера второй подгруппы: 3 - Мичиган, 6 - Ладожское, 7 - Онежское, 9 - Боденское.
аутигенное происхождение. Обратная зависимость содержания ОВ в отложениях от величины ^зерк отмечается в небольших норвежских (и шведских) озерах (рис. 1ж, з) и может быть объяснена продуцированием фитопланктона, который является источником автохтонного ОВ. Чем больше площадь зеркала водоема, тем больше (при прочих равных условиях) биомасса фитопланктона, а также ее накопление и содержание в отложениях. Высокая значимость этого процесса в накоплении ОВ на дне небольших озер подтверждается обратной связью между средней глубиной озера Иср и содержанием в отложениях ОВ. В 29 озерах Белоруссии и Карелии средние для группы значения кср = 5.4 м, ОВ в отложениях -35.8%, в девяти шведских озерах 4.6 м и 27.7%, соответственно (таблица, рис. 1г, з). В полимиктиче-ских озерах Польши, озерах Литвы, Латвии, Чехии, норвежских озерах и железорудных озерах Кольского п-ва также повсеместно выявлена обратная связь между рассматриваемыми переменными, хотя и мало значимая. По-видимому, существенную роль в формировании донных отложений этих озер играет продукция высшей водной растительности, маскирующая зависимость содержания в донных отложениях планктонного ОВ от глубины озера (среднее содержание ОВ в их отложениях, исключая железорудные озера, составляет 39.6, 51.0 и 60.9% соответственно) (таблица).
Другим процессом мость содержания ОВ показано для крупных озер, является поступление с водосбора неорганических взвешенных частиц, которые выступают в роли фактора "разбавляющего" концентрацию ОВ в отложениях. При прочих равных условиях этот источник тем значительнее, чем длиннее береговая линия, увеличивающаяся по мере роста Варьирование этого процесса формирует обратную зависимость содержания ОВ от &,ерк.
Количество взвешенного материала, которое может быть снесено с поверхности стоком, в большой степени зависит от растительного покрова. Структура растений над поверхностью земли является физическим барьером, уменьшающим интенсивность поверхностного стока. Корневая система растений под землей, сцепляя частицы почвы, предотвращает эрозию. В условиях лесной зоны большинство водосборов небольших озер залесены. Поэтому роль размера водосбора, влияющего на значимость источника неорганического взвешенного материала, разбавляющего ОВ, в большинстве рассматриваемых групп водоемов невелика и далеко не всегда обнаруживается (нивелируется залесенностью).
Значимая обратная связь между величиной Удвдсб и содержанием ОВ в отложениях отмечается в 63 американских озерах (рис. 16): чем меньше соотношение площадей водосбора и водного зеркала, тем больше концентрация ОВ в донных отложениях. Исследованные озера расположены между 40° и 50° с.ш. в лесостепной и степной зонах, в отличие от рассматриваемых европейских озер, расположенных в лесной зоне. Для этих зон характерно накопление карбонатного материала в почвенном покрове, поэтому главным структурообразующим элементом рассматриваемой системы является апатитовый фосфор Рап (соединения фосфора, связанного с кальцием) (рис. 16). Зависимости содержания Рап в отложениях озер этой группы от величин Удвдсб, Х,ерк и Нот6 свидетельствуют о поступлении основной массы Рап с водосбора с минеральными взвесями, точнее - с их тонкой фракцией. Прямая связь содержания Рап и Беодщ с котб указывает на четкую дифференциацию по крупности частиц , связанных с Рап и Беобщ.
Для 29 озер Белоруссии и Карелии получена прямая зависимость содержания Робщ в отложениях от Нмакс, что также подтверждает представление о связи соединений фосфора с более тонкой фракцией отложений. Обратная зависимость содержания Робщ от содержания ОВ в отложениях этой группы указывает на то, что большая часть Р (а также Бе) представлена минеральными соединениями, поступающими с водосбора.
Для 18 полимиктических озер Польши (средняя для группы величина Иср = 2.6 м) получена
7
5
3
1
прямая связь между размером удельного водосбора и содержанием Рмин в отложениях, которая в димиктических польских озерах (кср = 9.1 м) отсутствует (рис. 1д, е). Если в отложениях поли-миктических озер основным источником Рмин являются аллохтонные минеральные частицы, то в димиктических существенную долю должны составлять аутигенные формы Рмин. Свидетельством этого является вдвое большее среднее для группы содержание Рмин в отложениях димиктических озер по сравнению с полимиктическими (0.162 и 0.080% соответственно) при вдвое меньшей величине удельного водосбора (34 и 66 соответственно) (таблица).
На фоне рассмотренных выше зависимостей обратная связь Удвдсб и Робщ в донных отложениях 18 озер Латвии, Литвы и Чехии выглядит артефактом. Это противоречие снимается, если принять, что в составе их донн
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.