Пресные воды земли


Голубые артерии

Реки являются значительной частью ресурсов пресной воды. Вследствие непрерывной возобновляемости и легкодоступности именно речные воды наиболее пригодны для использования человеком. В развитии человеческого общества их роль чрезвычайно велика, так как хозяйственная деятельность без них практически невозможна. Реки служат путями сообщения, их используют для создания оросительных систем, они являются источниками механической энергии, водоснабжения и, особенно в последнее время, служат незаменимыми поставщиками пресной воды для промышленности.

По континентам ресурсы речных вод распределены неравномерно: в Европе и Азии, где проживает 70% населения мира, сосредоточено лишь 39% мировых запасов речных вод.

СНГ по общему объему речного стока значительно богаче всех крупнейших государств мира, но показатель удельной водообеспеченности (на единицу площади) этих государств в среднем в полтора раза ниже мирового. В среднем территория СНГ по водообеспеченности оценивается как удовлетворительная.
... ... ... ...

Большое значение для функционирования рек имеют атмосферные осадки, которые образуются в результате испарения влаги из океана и суши. При этом непосредственное питание рек осуществляется дождями, при таянии снегового покрова, талыми водами ледников, а также подземными источниками, которые в значительной мере обязаны своим образованием атмосферным осадкам.

Устойчивая снежная зима, характерная для большей части территории нашей страны, является причиной того, что большинство рек получают в основном снеговое питание, и паводок у них наступает весной. Это обусловливает очень сложный состав паводковых вод, так как в течение долгих зимних месяцев из атмосферы в бассейн реки поступают с осадками самые различные вещества. Пылевидные промышленные выбросы, продукты сгорания угля и нефти, облака вулканической пыли и т.п. непосредственно попадают в водоемы или оседают на сушу и постепенно смываются в водоемы. А на территориях со снежным покровом все эти осевшие частицы накапливаются и в половодье в течение короткого времени сносятся в реки и озера, изменяя в них состав воды. Хотя подобное изменение в основном непродолжительно, оно усложняет работу водоочистных сооружений, требует специальных мероприятий в рыбном хозяйстве и т.д.

Реки снегового питания, особенно восточно-сибирские, как правило, имеют низкое солесодержание (так называемый малый ионный сток), вода в них мягкая, маломинереализованная. Во многом это объясняется типом промытых подзолистых грунтов, по которым они протекают, а также полноводностью.

В районах с обильными дождевыми осадками паводки в основном бывают дождевого происхождения и, как правило, приурочены к дождевому сезону (например, в бассейне Амура - летом, в период летних муссонов, в Средиземноморском бассейне - зимой, в Малой Азии - весной, в бассейнах Нигера и Амазонки - осенью).

При дождевых паводках, в отличие от снеговых, чаще и резче колеблются уровни рек, причем пики этих показателей многочисленны, но кратковременны. Соответственно изменяется и содержание в речной воде минеральных, а также природных органических веществ и ядохимикатов, смываемых с полей дождевыми потоками.

У горных рек, берущих начало от ледников и многолетних снежников, половодье приурочено к летнему времени. Именно в эту пору года достигает максимума таяние снега и льда. Следует отметить, что такой режим рек важен в хозяйственном отношении: зачастую реки находятся в засушливых зонах с устойчивым теплым климатом и широко используются для орошения, когда потребность в воде наибольшая (например, большая часть стока Амударьи и Сырдарьи). Особый интерес представляют полярные реки такого типа. В Гренландии, например, есть реки, текущие в ледовом ложе. Обнаружили их и в Антарктиде. "Жизнь" таких рек длится всего несколько месяцев и совпадает с периодом летнего таяния снега. Это наименее минерализованные реки в мире.

На острове Шпицберген есть поселок Пирамида. Там в водопровод поступает почти дистиллированная вода прямо из речки, текущей по леднику Бертиль. Зимой для "стимулирования" речки, в ледяную, пещеру подают пар от небольшой ТЭЦ, а недостаток в воде минеральных веществ жители поселка восполняют употреблением йодированной соли.

Наиболее стабильны уровни рек, образующихся из мощных источников глубинных подземных вод, а также вытекающих из крупных озер. Они отличаются постоянством минерального состава и почти полным отсутствием (у истоков) микрофлоры.

К сожалению, в Европе подземный сток на единицу площади вдвое ниже среднего показателя для всех континентов. Поэтому так маловодно большинство рек стран СНГ в межень (сухое или холодное время года), именно в тот период, когда они имеют возможность пополняться главным образом за счет подземных вод.

Главные резервы

Большая часть запасов пресных вод стран СНГ сосредоточена в озерах, которых насчитывается около 2 млн. 800 тыс. Суммарная их площадь составляет 2% территорииы. В целом на нашей планете запасы пресных озерных вод оценивают в 176000 км.

Многие современные озера были образованы в результате отступления ледников в период последнего оледенения. Таково происхождение Ладожского, Онежского, а также пяти Великих Американских озер. Глубочайшие озера возникли там, где образовались провалы в результате разломов и опускания земной коры. Самое глубокое озеро на планете - Байкал (1620 м), затем африканское озеро Танганьика (1470 м). Большую глубину имеют "круглые озера", располагающиеся в кратерах потухших вулканов и карстовых воронках. Очень живописные, чистые и глубокие озера нередко образуются в горах в результате катастрофических горных обвалов (например, Рица на Кавказе, Сарезское озеро на Памире). Дата рождения Сарезского озера известна совершенно точно - 8 февраля 1911 г. В этот день в верхнем течении реки Мургаб в воду обрушились миллиарды кубометров скальных глыб. Образовалась естественная набросная плотина высотой 600 м и началось формирование озера. Через три года оно стабилизировалось и получило постоянный сток путем фильтрации вод через тело плотины.

Естественная плотина с честью выдерживает давление массы воды весом свыше 20 млрд. т.

"Сарез" по-таджикски означает "льющий на голову". Озеро площадью 100 км2 грозно нависает над нижележащими поселками. За озером постоянно наблюдают ученые. По предварительным расчетам оно будет вполне безопасным, если его уровень искусственно снизить на 100 м. Избыток воды может быть эффективно использован для орошения плодородных земель Горно-Бадахшанской автономной области и получения электроэнергии.

Среди пресных озер особое положение занимает Балхаш, Не будучи вполне пресным, это озеро не может считаться и соленым. Естественная дамба почти полностью разделяет его на две части. В западной содержится пресная вода, в восточной - соленая. Обе части неодинаковы по составу населяющих их живых организмов.

Озеро Могильное, расположенное на острове Кильдин в Кольском заливе, отгорожено от Баренцева моря естественной дамбой, сложенной из пересыпанных песком валунов, плиток песчаника и гальки. Дамба поддерживает равновесие между поступающими в озеро соленой морской водой и пресной водой из атмосферы и с суши. По минеральному составу это уникальное озеро напоминает слоеный пирог: до глубины 4 м вода в нем пресная, затем соленость воды резко возрастает, и на глубине 7 м вода в озере содержит почти столько соли, как вода Баренцева моря. На глубине 13 м в озере накапливаются сероводород, метан и углекислый газ. Тонкий слой воды на границе сероводородной зоны окрашен в красивый розовый цвет. Это результат жизнедеятельности фотосинтезирующих серобактерий, не пропускающих ядовитый сероводород в верхние слои воды. Минеральному составу озера соответствует распределение его обитателей: здесь широко представлены обычно не встречающиеся в одном водоеме пресноводные и морские растения и животные. Благодаря такому сосуществованию, они во многом отличаются от родственных особей, живущих в типичных условиях, и служат объектом научных исследований. Однако озеру и его обитателям наносится большой урон: оно все больше загрязняется отходами, содержащими моющие средства и нефтепродукты. Озеро Могильное не должно остаться безнадзорным, чтобы не оправдалось его печальное название.

В районах повышенной влажности, где поступление воды намного превышает ее расход

на испарение, озера становятся проточными, давая начало рекам. Своеобразен Байкал: принимая в себя несколько сот больших и малых рек, он "выпускает" лишь одну Ангару, мощную, стремительную. В засушливых районах озера преимущественно бессточные, настолько велико испарение с их поверхности.

Как и реки, озера распределены крайне неравномерно. Большинство их находится на северо-западе европейской части стран СНГ, в Западной Сибири и Северном Казахстане. Преимущественно это небольшие водоемы. Основная масса пресной воды - 26000 км3 - сосредоточена в 16 крупнейших озерах (Байкал, Ладожское, Онежское и др.). На долю одного только Байкала приходится 88% всего запаса пресной воды.

Байкал, словно естественный колоссальный биофильтр, производит чистейшую питьевую воду. Молевой сплав леса больше не практикуется, и русла крупных рек, впадающих в Байкал, на протяжении 700 км расчищены от затонувшей древесины. Приняты меры и по предотвращению загрязнения озера нефтесодержащими отходами с судов. Для этого созданы пункты приема отходов и балластных вод, а сброс их в озеро не допускается. Качество байкальской воды непрерывно контролируется гидрометеослужбой. На берегах озера созданы два заповедника и десятки заказников, где сохраняется и изучается около 2000 видов растений и животных.

Развернутая программа охраны и рационального использования уникального водоема позволит сберечь Байкал для будущих поколений.

У большинства озер вековые запасы воды крайне медленно возобновляются: в среднем 1,5% в год от общего запаса, а у Байкала - лишь 0,3%. Постепенная деградация озер зависит от интенсивности смыва с полей соединений фосфора и азота - составной части удобрений, от поступления сточных вод, содержащих минеральные и органические загрязнения, а также от отложения остатков растений и животных.

В результате этих процессов озера загрязняются, падает их биологическая продуктивность, изменяется режим. Озера либо превращаются в болота, либо погибают. Немалую роль при этом играет продолжительный сброс ядовитых промышленных стоков.

Естественные же процессы формирования озер, особенно бессточных, обычно приводят к их постепенному перерождению в болота.

Болото болоту рознь

Болота, или застойные водоемы, также вносят свою лепту в общий круговорот воды.

Несмотря на то, что площадь одних только торфяных болот во всем мире составляет более 1*106 км3 , в настоящее время возникла серьезная проблема охраны болот. С этой целью, а также для изучения перспективы их рационального использования в 1967 году в рамках ЮНЕСКО была создана специальная международная организация, объединяющая ученых 18 стран. Темпы осушения болот настолько высоки, что во многих местах это грозит их полным исчезновением. Однако такой исход совершенно недопустим. В этом убеждают и экономические аспекты: например, по американским данным, одна лишь сдача в аренду охотничьих угодий на болотах, с хижинами и шалашами, дает большую прибыль, чем превращение этих болот в сельскохозяйственные территории. Обычно на болотах в изобилии водятся сотни видов птиц, ценные пушные звери (нутрии, ондатры). Нередко болота представляют собой великолепные ягодники: там без всякого применения человеческого труда и удобрений растут клюква, морошка.

Болота являются единственным источником и кладовой неоценимого богатства - торфа. На торфе работают электростанции. Торф - важнейшее химическое сырье для получения минерально-аммиачных удобрений, спиртов, кислот, красителей. Лекарствами, приготовленными из торфа, лечат глазные болезни, ожоги, воспалительные процессы.

Трудно переоценить роль болот в природном равновесии. Особенно велико значение так называемых верховых болот. В них, как в огромной губке, накапливается избыток влаги, расходующийся в течение лета на питание ручьев и рек, на поддержание влажности воздуха. Там, где верховые болота непродуманно поторопились осушить, сразу снизился уровень грунтовых вод, обмелели реки, превратились в бесплодные солончаки заливные луга.

Таким образом, болота как природные объекты представляют собой большую ценность. Круговорот воды в болотах в десятки раз медленнее по сравнению с реками или проточными озерами, и отравление, гибель болот вместе со всем их неповторимым растительным и животным миром может наступить быстро и необратимо.

Величественный Днепр зарождается во мхах небольшого болота на севере Смоленской области. Запасы днепровской воды существенно пополняются в Починковском лесничестве, где реку питает заболоченный массив общей площадью 1400 га. Поддержанию водного режима Днепра способствует создание на всем его протяжении водоохранной зоны шириной 50...300 м. По-хозяйски используют болота и в Литве. Здесь на болотистых территориях учреждено 32 клюквенных заказника, запрещены мелиоративные работы и торфодобыча.

Неоценимую пользу приносит не только рациональное освоение природных богатств болот, но и изучение процессов, протекающих в них.

Бесструктурные, водонепроницаемые пластичные слои почвы болотного дна (их называют глеевыми) образуются в природных условиях при активном участии микроорганизмов. Это подсказало ученым пути повышения накопительной способности искусственных водоемов. На основании изучения природных процессов глееобразования был предложен простой и дешевый биохимический метод, позволяющий значительно уменьшить влагопроницаемость искусственных водоемов и снизить потери воды. Этот метод был применен. На почве дна котлованов или канав бульдозером распределяли отходы сельскохозяйственного производства, богатые клетчаткой: солому, сорняки, ботву картофеля и т.п., насыпали слой грунта толщиной 15...20 см и заливали эту площадь водой. В таком своеобразном слоистом экране растительное вещество служит питательной средой для анаэробных бактерий. В процессе жизнедеятельности, отнимая кислород от почвенных частиц, эти бактерии изменяют структуру почвы и способствуют образованию водонепроницаемого слоя. Уже через два месяца появляется глеевый слой толщиной до 5 см, а через три года - до 35 см, и просачивание воды в грунт практически прекращается. Так "прирученные" бактерии помогают сохранить сотни миллионов кубометров воды.

Дальнейшее изучение таких сложных экологических систем, как болота, позволит биологам, гидрологам, почвоведам сделать вклад, имеющий существенное практическое значение. Благоприятную почву для этого создает включение территорий болот в состав заказников и заповедников.

Искусственные моря

Искусственные водоемы - водохранилища и речные моря - начинают играть в гидрографической сети стран СНГ все большую роль. Сейчас в них насчитывается около 1150 крупных водохранилищ. По площади водного зеркала такие водоемы намного превосходят большинство наших природных озер. Общий полезный объем искусственных водохранилищ достигает 500 км3. Для всех водохранилищ мира эта величина составляет 2300 км.

По гидрологическому режиму водохранилища являются водоемами замедленного водообмена; питают их воды основной реки и ее притоков. Водохранилища предназначаются, прежде всего, для выравнивания стока (зарегулирования), а также служат для целей гидроэнергетики, орошения и др. Таким образом, создание водохранилищ позволяет более рационально использовать водные ресурсы в различных отраслях промышленности, способствует широкому развитию обводнения в засушливых районах.

Однако зарегулирование стока рек плотинами и образование водохранилищ имеют и немалые отрицательные последствия для водного хозяйства в целом. Сокращается водообмен; свойственный рекам транзитный тип природного круговорота превращается в практически замкнутый, характерный для озер, поскольку снижается скорость течения, уменьшается мутность воды, существенно изменяется гидрохимический режим. К каким непредвиденным последствиям это может привести, показывает, например, неожиданный сдвиг экологического равновесия в бразильских водоемах. Издавна в реках и озерах северо-востока Бразилии водились мелкие рыбы пираньи, снискавшие недобрую славу безжалостных хищников. Нападая всегда стаями, они в считанные минуты могут обглодать до скелета даже крупное млекопитающее, случайно оказавшееся в водоеме. В последние годы наблюдается настоящее нашествие пираний. Основная причина этого - создание широкой сети гидростанций, что привело к появлению большого количества водоемов, скудно насыщенных кислородом, с относительно медленным течением. Такие водоемы - удобная среда для пираний. Вместе с тем значительно ухудшились условия обитания ценной промысловой рыбы дорадо, которая любит быстрые чистые воды.

Сдвигу экологического равновесия способствовали и дикие утки, численность которых также возросла на новых мелководьях. В их рацион входит икра пираний, откладываемая у корней водорослей. Часть икринок, прилипая к лапкам и крыльям уток, переносится в другие водоемы, где раньше пираньи не водились.

Чтобы избавиться от напасти, бразильские зоологи пытались разводить другую хищницу - рыбу тукунаре, но ей не подошла температура многих водоемов; пробовали переселить тигровую рыбу из далекого африканского озера Карибу, но та оказалась еще более прожорливой, чем пираньи, и из боязни новых нежелательных последствий опыты с ней были приостановлены. Теперь пытаются искусственно насыщать некоторые водоемы кислородом с помощью компрессорных установок.

Ожидается, что, благодаря широкому осуществлению гидротехнического строительства, к концу столетия площадь всех орошаемых земель в мире превысит 200 млн. га. Однако техническая деятельность человека, направленная на преобразование поверхности Земли, может привести и к крайне нежелательным последствиям. Когда создание водохранилищ и оросительных систем проводится недостаточно продуманно, почвы заслоняются, значительные территории заболачиваются, а по берегам водохранилищ интенсивно развиваются оползни и обвалы.

В СНГ, где многие водохранилища созданы на равнинных реках, возникла проблема мелководий. Их площадь составляет уже около 1 млн. га. Фактически мелководья не играют существенной роли в накоплении запасов воды. Но под ними заняты обширные сельскохозяйственные угодья, они подтапливают окружающие земли. В Киевском море до 40 ... 50% водного зеркала приходится на мелководья. Мелководья, а затем и водохранилища в целом стали ареной нашествия микроскопических растений - сине-зеленых водорослей. По урону, который они наносят, эти крошечные организмы ничуть не лучше зубастых бразильских пираний. Из сотен видов сине-зеленых водорослей девять вызывают сильнейшее загрязнение, называемое цветением воды. Осуществляемое в широких масштабах зарегулирование крупнейших рек, в частности Днепра и Волги, создало для цветения воды неограниченные возможности. Идеальная среда обитания сине-зеленых водорослей - обширные, хорошо прогретые солнцем, слабопроточные мелководья, обогащенные фосфором и азотом органических веществ, содержащихся в дождевых смывах с почвы. Именно такие условия эти водоросли нашли в водоемах зарегулированных рек.

Порой микроскопические водоросли размножаются настолько бурно, что все водохранилище затягивается слизистой пленкой.

Отмирая, сине-зеленые водоросли приносят настоящее бедствие: в воду в большом количестве поступают фенолы, индол, скатол, другие ядовитые вещества и продукты их разложения. Рыбы покидают такие водоемы, вода в них становится непригодной даже для рекреационных целей.

Изыскиваются эффективные способы борьбы с сине-зелеными водорослями. В Институте гидробиологии АН Украины разработан способ продувки кислорода сквозь толщу воды, зараженной ими. Применяют и специальные ядохимикаты, убивающие водную флору.

Под действием минеральных коагулянтов, применяющихся также для осветления и очистки воды, идущей в водопроводную сеть, водоросли необратимо слипаются в комки. Найдены вирусы, для которых сине-зеленые водоросли являются желанным блюдом.

Перспективно и применение специальных всасывающих устройств, извлекающих водоросли из воды, после чего их используют как удобрения для полей или как промышленное сырье, потому что эти водоросли содержат до 50% белка, большое количество витамина B и другие ценные компоненты.

В Институте ботаники АН Туркмении разработан новый метод борьбы с сине-зелеными водорослями путем использования их естественных врагов - высших водных растений. Установлено, что тростник, рогоз, камыш выделяют фитонциды, токсичные для этих водорослей. Особенно сильно угнетает их развитие роголистник погруженный.


Вверх