Загадки озера Байкал - Курсовая работа

Верещагин так образно рассказывает о полноводии озера: «…если бы река Ангара текла непрерывно с постоянными расходами воды, то потребовалось бы более 400 лет для того, чтобы через нее вытекло все количество воды, находящееся в Байкале, при условии, что в Байкал не поступало бы в течение этого времени никаких водных масс». Условия обитания органического мира в нем в какой-то мере сходны с морскими и, отчасти, поэтому в озере живет эндемичная фауна, то есть животные, большинство представителей которых свойственно только Байкалу и не встречается нигде в мире. Обитавшие в Прибайкалье эвенки дали название многим рекам, впадающим в Байкал, но слова «Байкал» в их языке нет, оно для них чужеродное. Словосочетание Байкал и Нуур свидетельствуют о том, что Байкал уже свое имя, когда о нем узнали буряты, так как в самом словосочетании уже содержится сведение, что это озеро, и, следовательно, название пришло к ним из какого-то другого языка. К осевым частям хребтов приурочены активные рифтовые зоны, состоящие из системы узких грабенов (рифтовых ущелий типа Байкала), обрамленных рифтовыми горными грядами типа Байкальского, Баргузинского и других хребтов, окружающих Байкал.Этот факт также делает Байкал уникальным природным объектом. Тектоническая природа впадины Байкала наложила ясный отпечаток на всю морфологию его котловины. Рельеф котловины Байкала сохранил многие реликтовые черты - наследие «сухопутных» условий, имевших место до прогибания котловины. Байкал делится на три крупные впадины: южную, среднюю и северную. Особо высокой чистотой отличается вода «ядра» Байкала - зоны, находящейся на глубинах от 300 м под поверхностью воды до 100 м над дном озера.

Озеро Байкал и его водосборный бассейн принадлежат к уникальным геосистемам мира. Горная котловина озера представляет важнейший природный рубеж Сибири. В этом районе сходятся границы различных флористических и фаунистических ареалов, создавая не имеющие аналогов биогеоценозы.

Байкал - одно из величайших озер планеты, озеро «превосходной степени»: самое глубокое (1642 м) и самое древнее (около 25 млн. лет), содержащее самое большое количество эндемиков (более 1000 видов) и представителей флоры и фауны (более 2600 видов), обитающих в пресных водоемах Земли. Озеро обладает уникальным по объему (23,6 тыс. куб. км) и качеству запасом пресных вод (20% мировых). В Байкал впадает 336 рек (Селенга, Баргузин, Верхняя Ангара и др.), и вытекает одна - Ангара. Байкал - одно из величайших озер земного шара, крупнейшее пресноводное озеро России.

Цель работы: изучить особенности происхождения и строения котловины, рельефа, состава вод и органического мира озера Байкал.

Задачи: 1) Проанализировать гипотезы происхождения и строения котловины;

2) рассмотреть особенности рельефа озера;

3) изучить органический мир Байкала.

Курсовая работа выполнена по результатам анализа научно-популярной литературы, информации Интернет, картографического материала по рассматриваемой проблеме.

Работа, объемом 36 страниц компьютерного текста включает введение, 3 главы, 21 рисунок, заключение, список использованной литературы из 8 наименований.

1. Происхождения и геологическое строение озерной котловины

1.1 Географическое положение

Байкал находится в центре Азии, в России, на границе Иркутской области и Республики Бурятия. Озеро Байкал - самое глубокое озеро мира. Его максимальная глубина 1742 м, но, по данным последних промеров, она превосходит эту цифру. Само по себе оно замечательно - впадина почти двухкилометровой глубины, да еще обрамленная двухкилометровыми хребтами! Байкал - не только глубочайшее, но и крупнейшее среди всех пресноводных озер мира (Рисунок 1). Площадь его равна 30 500 км2, а объем водных масс 23 000 км3. Г.Ю. Верещагин так образно рассказывает о полноводии озера: «…если бы река Ангара текла непрерывно с постоянными расходами воды, то потребовалось бы более 400 лет для того, чтобы через нее вытекло все количество воды, находящееся в Байкале, при условии, что в Байкал не поступало бы в течение этого времени никаких водных масс». Уровень Байкала приподнят на 455 м выше уровня моря и около 160 м над долиной Енисея близ устья Ангары. Порожистая и бурная, она стремительно несет к Енисею студеные байкальские воды; скорость их у истоков достигает 13 км/час, у Иркутска около 10 км/час, а у устья 4 км/час. Сам же Байкал - прежде всего гигантский водный резервуар, неисчерпаемый источник гидроэнергии, потенциальные запасы которой огромны; их достаточно для того, чтобы вырабатывать несколько десятков миллиардов киловатт-часов электроэнергии в год.

Байкал представляет собой как бы природную лабораторию, в которой могут быть изучены процессы, происходящие в пресных водах на максимальной глубине. Условия обитания органического мира в нем в какой-то мере сходны с морскими и, отчасти, поэтому в озере живет эндемичная фауна, то есть животные, большинство представителей которых свойственно только Байкалу и не встречается нигде в мире. [4]

Рисунок 1 Байкал с его восточной стороны. (www.fotobaikal.narod.ru)

Одна из интереснейших загадок Байкала - нефтеносность и газоносность. То там, то здесь на поверхности воды плавают характерные нефтяные пятна, по берегам встречаются выходы газа. Обычно нефть и газ в природе находятся в осадочных породах, в которых они образовались из органического материала - остатков животных и растений. Но на Байкале нефть наблюдается в трещинах древнейших кристаллических пород - гнейсах. Много своеобразного и интересного в геологическом строении Байкала. До сих пор не выяснено, как и когда образовалась глубочайшая впадина, которая продолжает развиваться и в настоящее время. [3]

1.2 История названия озера

Проблеме происхождения слова "Байкал" посвящены многочисленные научные исследования, что говорит об отсутствии ясности в данном вопросе. Существует около десятка возможных объяснений происхождения названия. Среди них наиболее вероятным считается версия происхождения названия озера от тюркоязычного Бай-Куль - богатое озеро. Из прочих версий можно отметить еще две: от монгольского Байгал - богатый огонь и Байгал Далай - большое озеро. Народы, жившие на берегах озера, называли Байкал по-своему. Эвенки, например, - Ламу, буряты - Байгал-Нуур, даже у китайцев было название для Байкала - Бэйхай - Северное море.

Эвенкийское название Ламу - Море несколько лет использовалось первыми русскими землепроходцами в XVII веке, затем они перешли на бурятское Байгал, путем фонетической замены немного смягчив букву "г". Довольно часто Байкал называют морем, просто из уважения, за буйный нрав, за то, что далекий противоположный берег часто скрывается где-то в дымке... При этом различают Малое Море и Большое море. Малое Море - то, что расположено между северным побережьем Ольхона и материком, все остальное - Большое море. [1]

«Байкал» - слово тюркоязычное, происходит от Бай-Куль, что значит «богатое озеро» (аналогично Иссык-Куль - «теплое озеро», Кара-Куль - «черное озеро»). Некоторые авторы полагают, что это слово происходит от монгольского Байгал - «богатый огонь» или Байгал-Далай - «большое озеро» (море). Но эти гипотезы научно недостаточно обоснованны и широкого признания не получили.

Достоверных сведений о том, когда Байкал был назван Байкалом пока нет. Вероятно, название появилось со времени поселения в его окрестностях тюркоязычных племен. Народы, населявшие прилежащие к Байкалу территории, вели кочевой образ жизни и либо не имели письменности и письменных источников не оставили, либо их наскальные рунические надписи остаются пока непрочитанными. Упоминание в записках русского посла в Китае Никиты Яковлевича Бичурина о том, что название Байкал встречается в одной из доисторических китайских летописей II в. до н. э., надо полагать на самое раннее.

Оно найдено в записке китайского министра династии Суй-Гао Фаня о тюрках, живших в то же время в Прибайкалье: «Со времени Сюань-Юань Хунь-Юни много причиняли беспокойства нашим границам. Ныне они до самого Северного моря все сделались нашими «вассалами». Под Северным морем (Бай-Хай), как полагают некоторые историки, китайские источники имеют в виду Байкал. Но ведь территория Китая омывается Южным морем, почему же ему противопоставлялся Байкал, а не Северное море (Ледовитый океан)? [2]

Археологические раскопки позволили установить, что в позднем неолите, а вероятно, и в бронзовом веке в Прибайкалье жили тюркоязычные народы - курыкане. Они владели рунической письменностью тюрков и енисейских кыргызов. Возможно, они первыми дали озеру название Байкал. Обитавшие в Прибайкалье эвенки дали название многим рекам, впадающим в Байкал, но слова «Байкал» в их языке нет, оно для них чужеродное. Словосочетание Байкал и Нуур свидетельствуют о том, что Байкал уже свое имя, когда о нем узнали буряты, так как в самом словосочетании уже содержится сведение, что это озеро, и, следовательно, название пришло к ним из какого-то другого языка.

1.3 Котловина озера Байкал как внутриконтинентальная рифтовая зона

Происхождение Байкала до сих пор вызывает научные споры. Возраст озера ученые традиционно определяют в 25?35 млн лет. Этот факт также делает Байкал уникальным природным объектом, так как большинство озер, особенно ледникового происхождения, живут в среднем 10?15 тыс. лет, а потом заполняются илистыми осадками и заболачиваются. Однако существует также версия о молодости Байкала, выдвинутая доктором геолого-минералогических наук Александром Татариновым в 2009 году, которая получила косвенные подтверждения во время второго этапа экспедиции «Миров» на Байкале. В частности, деятельность грязевых вулканов на дне Байкала позволяет ученым предполагать, что современной береговой линии озера всего лишь 8 тысяч лет, а глубоководной части - 150 тысяч лет.

Одни исследователи объясняют образование Байкала его расположением в зоне трансформного разлома, другие предполагают наличие под Байкалом мантийного плюма, третьи объясняют образование впадины пассивным рифтингом в результате коллизии Евразии и Индостана. Как бы то ни было, преобразование Байкала продолжается до сих пор - в окрестностях озера постоянно происходят землетрясения. Есть предположения о том, что проседание впадины связано с образованием вакуумных очагов вследствие излияния базальтов на поверхность (четвертичный период).

П.А. Кропоткин (1875) считал, что образование впадины связано с расколами земной коры. И.Д. Черский, в свою очередь, считал генезис Байкала как прогиб земной коры (в силуре). В настоящее время получило широкое распространение теория (гипотеза) «рифта». По этой гипотезе, в результате сжатия земной коры образуется огромное сводовое поднятие, а растяжение, сменяющее впоследствии сжатие, вызывает проседание верхней части свода по оси.

Н. А. Флоренсов рассматривает впадину Байкала как центральное, крупнейшее и древнейшее звено Байкальской рифтовой зоны, возникшей и развивающейся одновременно с мировой рифтовой системой. «Корни» впадины, рассекая всю земную кору, уходят в верхнюю мантию, т. е на глубину 50-60 км. Под впадиной Байкала и, по-видимому, под всей рифтовой зоной происходит аномальный разогрев недр, причина которого пока неясна. [2]

Легкое разогретое вещество, всплывая, приподняло над собой земную кору, местами взломав ее на всю толщу и образовав основу современных хребтов, окружающих Байкал. Одновременно разогретое вещество растекалось под корой в стороны, что создало горизонтальные силы растяжения. Растяжение коры вызвало раскрытие древних и образование новых разломов, опускание по ним отдельных блоков и оформление межгорных впадин - рифтовых долин - во главе с гигантской впадиной Байкала. [3]

При исследовании донных отложений Байкала с помощью специальных поршневых вакуумных трубок ученым удалось в различных районах озера отобрать колонки донных отложений длиной 10-12 м. Поверхностные слои донных отложений во всех котловинах представлены тонкозернистыми алевритовыми илами. Но в нижней части колонок, на глубине 8-10 м от поверхности дна, в разных местах оказались песчаные отложения, которые обычно формируются на мелководных участках озера или в руслах рек, в их дельтах и на придельтовых территориях при интенсивном перемешивании донных наносов. Однако ничего подобного на глубинах в 1000-1600 м, где найдены песчаные отложения, в настоящее время в Байкале нет. На основании этого и родилась гипотеза, что Байкал с его большими глубинами возник совсем недавно, а некоторые исследователи песчаные отложения под слоем ила стали называть добайкальскими. Скорость осадконакопления в открытом Байкале в настоящее время равна в среднем 4 см за 1000 лет. Следовательно, нетрудно подсчитать и время, когда Байкал еще не был Байкалом, а на его месте были мелководные водоемы или водотоки, - всего 200-250 тыс. лет назад. В геологическом масштабе времени это совсем недавно, практически на глазах человека.

Исследования же палеонтологов и палеолимнологов показывают, что на Байкале, в разных районах побережья, довольно широко распространены озерные отложения третичного времени со специфической ископаемой озерной фауной - моллюсками, остатками растений и других организмов. Возраст этих находок и отложений не менее 20-25 млн. лет. Следовательно, уже тогда на месте современного Байкала существовал довольно водоем озерного типа со значительными глубинами. Возможно, очертания его не совсем точно совпадали с контурами современного озера - например, в южной котловине он был несколько шире. В то время, вероятно, было довольно глубокое озеро в Баргузинской долине и серия озер в Тункинской впадине. Современные же очертания могли сформироваться сравнительно недавно, может быть, в ледниковый или послеледниковый период, потому что развитие котловины Байкала, как и всего Байкальского рифта, продолжается - об этом свидетельствуют многочисленные ежегодные землетрясения.

А песчаные отложения в толще донных осадков на больших глубинах могли образоваться при селевых паводках, мутьевых потоках и подводных оползнях. Например, такие же песчаные отложения, принесенные мутьевыми потоками и подводными оползнями, найдены в Тихом океане на расстоянии нескольких сот километров от берега Калифорнии. Необходимы более тщательные исследования, возможно, с бурением донных осадков в районе больших глубин, для того чтобы проследить историю развития котловины и эволюцию животного и растительного мира Байкала. [2]

Рифты как глобальные геотектонические элементы - это характерная структура растяжения земной коры. Под понятие рифтов подходят также узкие формы рельефа - борозды (“грабены”), еще не скомпенсированные осадками и отложениями; крупные и широкие впадины с достаточно взаимоудаленными бортами; куполовидные, или протянувшиеся в виде хребтов, системы поднятий, осложненные осевым грабеном (например, рифты в центральных частях океанов и в Восточной Африке). Считается, что все это есть лишь различные временные стадии формирования рифтовых структур, которые обнаружены в настоящее время в океанах и на континентах. Возраст определяется по отложениям и осадкам.

Первое место среди планетарных рифтовых систем занимает образовавшаяся в течение кайнозоя и развивающаяся по настоящее время Мировая система рифтов (МСР), обнаруженная в 1957 году, которая протягивается на длину свыше 60 тыс. км под водами Мирового океана, и заходящая рядом своих ответвлений также на континент. МСР представляют собой широкие (до тысячи километров и более) поднятия, возвышающиеся над дном на 3,5 - 4 километра и протягивающиеся на тысячи километров. К осевым частям хребтов приурочены активные рифтовые зоны, состоящие из системы узких грабенов (рифтовых ущелий типа Байкала), обрамленных рифтовыми горными грядами типа Байкальского, Баргузинского и других хребтов, окружающих Байкал.

К другим рифтовым (планетарного масштаба) относятся рифты, приуроченные к континентам (кроме оговоренных выше) - например, Рейнский грабен (длина около 600 км) или Байкальская рифтовая зона (длина более 2,5 тыс. км). Современные рифтовые зоны континентов имеют много общего с рифтами срединноокеанических хребтов, принадлежащих МСР. Их возникновение также связано с процессами подъема глубинного вещества, сводового поднятия, горизонтального растяжения земной коры под его напором, утонением коры и подъемом поверхности Мохоровича. Континентальные рифтовые системы (КСР) также образуют ветвящиеся в плане протяженные системы (подобно МСР), но гораздо менее выраженные в рельефе, поэтому некоторые их звенья кажутся изолированными. На первый взгляд трудно назвать аналогом Байкала рифтовое ущелье, погребенное под толщей воды в 3-3,5 километра. Происхождение Байкальской и океанических рифтовых зон одинаково по своей сути. Большинство КСР имеют кайнозойский возраст образования. Байкальский рифт образовался в конце палеогена. В поперечном сечении рифтовая зона представляет собой систему ступенчато погружающихся к осевой части скошенных под различными углами блоков. Поверхности раздела обычно являются крутопадающими сбросами.

Земная кора континентальных рифтов характеризуется заметным утонением до 20-30км, подъемом поверхности Мохоровича и увеличением мощности осадочного слоя, поэтому в разрезе земная кора имеет форму двояковогнутой линзы. В изучении рифтовых структур многое еще не выяснено и не изучено. Является ли рифтообразование процессом, присущим только мезокайнозойским эрам? Возник ли этот процесс лишь в последующие 100-150 млн. лет жизни Земли, или на его долю следует отнести преобразование ее лика и в более ранние эпохи? На эти вопросы еще не даны ясные ответы.

Процессы рифтообразования следует рассматривать как одну из характерных черт развития земной коры, имевшей место в течение всей истории ее жизни. Они обусловлены горизонтальным растяжением земной коры, приводящей к вертикальному опусканию. Блоков земной коры и поднятию на дневную поверхность вещества мантии. В развитии рифтовых зон имеет место определенная стадийность. На первой стадии вследствие подтекания разуплотненного вещества мантии в земной коре образуется куполообразное или линейно-протяженное поднятие, затем за счет растяжения идет формирование грабеновых прогибов в наиболее приподнятых их частях. На последующих стадиях рифтовые зоны могут служить осевыми частями более крупных опусканий, или, в случае смены растяжения сжатием, перерождаются в складчатые приподнятые сооружения геосинклинального типа.

Распространение рифтовых зон не имеет строго линейного характера. Отдельные их части (элементы) взаимно смещаются в поперечном направлении по трансформным разломам. Изучение современных и древних рифтовых зон в океане и на континентах позволит получить ясное представление о строении и геологической истории этих крупных геологических планетарных структур, а также о нефтегазоносности многокилометровых осадочных пород, заполняющих многие рифтовые впадины. Озеро Байкал как относительно молодая рифтовая зона при ее дальнейшем изучении способна предоставить еще более обширный материал для более глубокого понимания сущности геологических, магматических процессов в области рифтовых зон. [4]

2. Рельеф дна озера

Байкал делится на три крупные впадины: южную, среднюю и северную.

Южная впадина простирается вплоть до устья реки Селенги (Рисунок 2). Максимальная ее глубина 1473 м, а средняя - 810 м; у южной впадины, как и у других двух, круты западные склоны, а восточные пологи. Дно южной впадины неровное: имеется ряд пониженных и повышенных участков.

Далее к северу, за широкой подводной возвышенностью, сложенной наносами Селенги, располагается средняя впадина Байкала (Рисунок 3). Дно более или менее ровное, местами плоское. Максимальная глубина этой впадины 1741 м, а средняя - 803 м. В районе Ушканьих островов и к западу от них находится обособленный кряж, названный В.В. Ламакиным Ушканьим порогом. Этот порог не связан ни с берегами, ни с островом Ольхон и полуостровом Святой Нос, которые геологически представляют собой осколки берегов Байкала.

Граница между средней и северной впадинами существует в виде значительной возвышенности на дне.

К северной впадине относят и Малое море - часть озера, отделенная островом Ольхон (Рисунок 4). Максимальная глубина северной впадины 912 м, средняя - 564 м. Рельеф дна сглаженный. Примечательны и разнообразны берега впадины. Как справедливо отмечал Г.Ю. Верещагин, здесь можно видеть и изучать различные их формы и процессы формирования.

Среди обширной водной поверхности озера насчитывается до 47 островов. Два из них большие - это остров Ольхон и остров Большой Ушканий.

Ольхон находится почти в центре озера, несколько ближе к западному берегу (Рисунок 5). Он самый крупный на Байкале, площадь его равна 722,4 км2. Сложен Ольхон, как и окружающие Байкал хребты, древнейшими архейскими и протерозойскими породами.

Большой Ушканий остров расположен недалеко от Ольхона (Рисунок 6). Длина его 5 км, ширина 3 км, вершина поднимается на 216 м над уровнем озера, сложен архейскими и протерозойскими породами, но по внешнему виду сильно отличается от Ольхона. Большой Ушканий лежит ближе к восточному берегу.

Еще одна из существенных черт Байкала - это его ветры и неразрывно связанные с ними волнения.

По силе и направлению ветры здесь весьма разнообразны, но их возникновение, так или иначе, связано с озером, со строением его впадины, берегов (Рисунок 7). Одни носят характер бризов, обусловленных разницей температур воздуха над водой и окружающей местностью, другие представляют собой типичные горнодолинные ветры, а третьи связаны с нисходящими токами воздуха и переваливают через окружающие Байкал хребты. Нередко над просторами Байкала ветры достигают исключительной силы, особенно дующие вдоль озера.

Среди многих факторов, определяющих условия седиментации в озерных водоемах, таких, как климат, питание водоема, состав питающей провинции и другие, немаловажную роль играют морфология и рельеф самой котловины озера. От них зависят и некоторые другие определяющие условия, например, гидродинамический и термальный режимы водных масс. Морфология и рельеф котловины Байкала прямо влияют на распределение обломочного материала и строение формирующихся в озере толщ.

Озеро Байкал по классификации современных озерных водоемов, предложенной Н.М. Страховым (1954), отнесено к котловинному типу. Последний характеризуется большими глубинами при сравнительно небольшой акватории. Для Байкала это особенно существенно, так как при его больших глубинах и незначительной ширине длина достигает 636 км, превосходя ширину в 8-12 раз. Такая котловинная морфология связана с генезисом и приуроченностью к тектонически весьма активному региону - рифтовой зоне, в которой впадина озера Байкал является центральным, наиболее крупным и древним звеном. Тектоническая природа впадины Байкала наложила ясный отпечаток на всю морфологию его котловины. Формирование последней продолжается и в настоящее время, о чем свидетельствуют различные факты, прежде всего, высокая сейсмичность. Рельеф котловины Байкала сохранил многие реликтовые черты - наследие «сухопутных» условий, имевших место до прогибания котловины. Это, в первую очередь, относится к склонам котловины. Северо-западный и юго-восточный склоны котловины имеют разные крутизну и степень расчлененности. Северо-западный склон имеет большие углы наклона, доходящие до 60°, но он значительно менее расчленен по сравнению с юго-восточным склоном, более пологим (до 12-15°). Северо-западный склон сложен преимущественно кристаллическими породами, юго-восточный - в основном, осадочными породами кайнозоя. Котловинный тип озерной ванны определяет размещение и величину полей, занимаемых различными гранулометрическими типами отложений. Глубоководные участки (около 90% площади дна) заняты пелитовыми и мелкоалевритовыми илами. Более крупнозернистые осадки - крупноалевритовые илы и пески - занимают минимум площади дна на периферии водоема. Форма полей этих отложений всецело зависит от морфологии и рельефа подводных склонов и их прибрежных участков впадин. [2]

Распределение отложений на склонах, в основном, зависит от поступления седиментационного материала, крутизны и рельефа склона. Здесь интенсивно развиты процессы сползания вниз по склону, смешение различных по крупности зерна осадков и оголение наиболее крутых участков склона. У подножия крутых участков склона, преимущественно у юго-восточного наблюдаются шлейфы сползших осадков, смятых, имеющих гофрированную слойчатость. У подножья северо-западных склонов таких скоплений в виде шлейфов не наблюдается. Считается, что ныне действующие разломы у подножий склонов поглощают сползшие осадки.

Картина распределения осадков в Байкале характеризуется в общих чертах уменьшением зернистости отложений от периферии к центру водоема. В этих условиях обращает на себя внимание формирование ритмично построенных толщ в отложениях котловины Байкала, где они имеют сплошное распространение на значительной площади дна (100 км х 15-20км). Строение срезов толщи характеризуется непрерывным чередованием ритмов, мощностью 10-30 см и имеющих градационную текстуру, когда ритм начинается мелкозернистым песком или крупным алевритом и заканчивается пелитовым илом.

Считается, что формирование таких толщ возможно при сочетании глубокого котловинного типа бассейна осадконакопления и активного тектонического режима. В Байкале налицо сочетание комплекса благоприятных факторов: влажный климат, наличие источника седиментационного материала, неотектоническая подвижность и сейсмичность района бассейна седиментации и котловинный глубоководный характер озерной ванны с крутыми склонами и относительно ровным и просторным дном. Наиболее вероятным, имеющим, как известно, широкое распространение в природе механизмом доставки материала в бассейн осадконакопления, являются мутьевые потоки.

Следовательно, рассматривая условия седиментации в Байкале, необходимо учитывать все факторы, от которых зависят ход и направленность осадкообразования и, безусловно, в любой фациальной зоне этого сложного водоема существенное и часто решающее значение имеют морфология и рельеф котловины. [4]

3. Химический состав вод и органический мир

3.1 Живая вода Байкала

Байкал является мировым стратегическим запасом чистой питьевой воды. В этом самом глубоком, самом древнем, самом большом озере мира сосредоточено около 23 триллионов кубометров абсолютно чистой воды, постоянно обновляющейся воды. Этого количества хватило бы всему человечеству на 4 тысячи лет.

Байкал - уникальная фабрика чистой воды. В процессе жизнедеятельности байкальских водных животных и растений из воды поглощаются чужеродные вещества. Они обезвреживаются в процессах обмена и после отмирания биоты увлекаются в донные осадки. Этот процесс идет многие миллионы лет и будет продолжаться все время, пока экосистема озера сохраняет свою жизнеспособность. Анализ состава диатомовых водорослей в осадках озера Байкал за последние 150 лет показал, что он остался неизменным и антропогенная деятельность на побережье озера не столь значительна, чтобы оказать заметное влияние на экосистему озера. Особо высокой чистотой отличается вода «ядра» Байкала - зоны, находящейся на глубинах от 300 м под поверхностью воды до 100 м над дном озера. Глубинная вода обменивается в среднем через 10-14 лет. Это значит, что в течение этого срока происходит многократная очистка воды.

Байкальская вода, в отличие от вод подземных горизонтов, «вода живая», так как в ней высокое содержание кислорода. Макро- и микроэлементы в ней биологически сбалансированы. На вкусовые качества питьевой воды влияет и содержание в ней сапрофитных микроорганизмов, так называемой микробное число. Согласно международным стандартам к высшей категории качества - «хорошая вода» - относятся воды с общим микробным числом до 100 бактерий на 1 мл. При содержании в 1 мл воды от 100 до 500 бактерий - это «сомнительная вода». По данным ЛИН СО РАН в глубинной воде озера Байкал (глубже 100 м) по всей акватории озера показано отсутствие кишечной палочки, и микробное число составляет меньше 100 бактерий в 1 мл, т.е. подтверждено высокое качество воды, соответствующее высшей категории. Байкал не просто гигантский резервуар пресной воды. Озеро - это глобальная фабрика по производству уникальной по своей чистоте и составу воды. Населяющие толщу воды живые организмы многократно профильтровывают поступающую из притоков и с атмосферными осадками воду, удаляя все чуждые байкальской воды вещества. Этот сложнейший организм на протяжении миллионов лет сохраняет состав воды озера, тем самым сохраняя уникальную биоту.

Вода Байкала содержит все необходимые биогенные макро- и микроэлементы, имеет наиболее приемлемый для человека кальциево-гидрокарбонатный состав и максимально насыщена кислородом. Вода Байкала имеет температуру около 4°С. В воде озера содержание кислорода 12 мг/л, кальция 15,2 мг/л и магния 4,2 мг/л.

Концентрация микроэлементов в воде Байкала настолько низки, что даже с помощью ультрасовременных анализаторов можно определить лишь часть микроэлементов в ее составе, но далеко не всю таблицу Менделеева. Содержание в воде озера Байкал мышьяка в 50 раз меньше, хрома в 250 раз меньше, стронция в 7 раз меньше, тяжелых металлов: свинца в 200 раз меньше, кадмия в 50 раз меньше, ртути в 50 раз меньше, чем в нормах качества воды Всемирной организации здравоохранения, США, ЕЭС и России. [4]

3.2. Фауна Байкала

Байкал можно сравнить с гигантским аквариумом, в котором благодаря естественной изоляции миллионы лет шел интереснейший природный эксперимент. Результаты этого эксперимента налицо. На сегодня здесь обнаружено более 2600 видов растительных и животных организмов - одноклеточных и многоклеточных, 84% из них - эндемики, т. е. встречаются только в Байкале.

Более того, каждый год ученные продолжают находить все новые и новые неизвестные науке организмы.

Причин уникальности живого мира Байкала несколько. Во-первых, это совершенно особое положение Байкала на стыке между аридным (сухим) и гумидным (влажным) поясами, зонами атлантического и тихоокеанского океанических влияний, а также взаимодействия холодного бореального и центрально-азиатского континентального воздушных фронтов. Протянувшийся на 636 км с северо-востока на юго-запад, при ширине от 25 до 80 км. Байкал начинается в зоне средней тайги, проходит через тайгу южную и захватывает зону степей. Котловина Байкала со всех сторон окружена горными хребтами и нагорьями, влияющими на перемещение воздушных масс и распределение осадков и создающими особый комплекс климатических условий. Горизонтальная зональность здесь тесно переплетается с высотной поясностью. В свою очередь и на климат влияет и сама водная масса озера. Весна и зима здесь запаздывают на 2-4 недели.

Во-вторых, уникальность природы Байкала определяется его изоляцией, обособленностью от других крупных водоемов. Следствием изоляции являются эндемизм и реликтовость - главные особенности флоры и фауны этого озера. Многие виды живых организмов возникли в Байкале и могут существовать только в нем (эндемики). Часть из них дошла до нас из глубины времени (реликты). Здесь, например, обнаружено 29 видов бычков, 22 из них эндемики. Для сравнения, на остальной территории России известно в три раза меньше видов бычков. [4]

Байкал является олиготрофным озером, т. е. в его холодной воде (средняя температура 4 градуса) не очень большое количество веществ, в т. ч. азота, необходимых для развития планктонных водорослей. Именно этим и объясняется высокая прозрачность его воды. Однако если мало фитопланктона, то и невелика общая биопродукция водоема. Тогда почему же так высоко здесь видовое разнообразие? А все дело в разнообразии условий, в том, что экологи называют биотопами. Дно Байкала - гигантская мозаика со своими, часто очень различными «правилами игры»: типом дна, глубиной, освещенностью, количеством водорослей, близостью или отдаленностью устий рек. И чуть ли ни на каждом «фрагменте» такой мозаики сформировался и существует свой уникальный животный мир. Как часто бывает, самое высокое разнообразие, и обилие живых существ наблюдается в зоне литорали и на мелководье. Именно здесь концентрация попадающих в воду с суши веществ, прогрев и перемешивание воды, освещенность дна - самые высокие. Максимальное обилие (число особей) и видовое богатство (число видов) в Байкале приходится на тех, кто образует органические вещества, т. е. на одноклеточные и многоклеточные водоросли (более 1000 видов), а также тех, кто эти водоросли и их остатки ест - ракообразные (свыше 500 видов) и насекомые (свыше 100 видов). То насколько обильны водоросли и организмы их потребляющие определяет количество рыбы, птиц и других околоводных организмов.

Основное количество органического вещества в Байкале образуют планктонные диатомовые водоросли. От всех других водорослей они отличаются тем, что их клетки заключены в прозрачную раковинку из кремнезема. Их здесь более 500 видов, и некоторые образую массовые скопления, при чем не только летом, но и зимой, подо льдом. Во время такого массового развития фитопланктона в приповерхностных водах Байкала в больших количествах появляются мельчайшие планктонные рачки-копеподы.

80-90% численности зоопланктона в озере приходится на рачка Epischura baicalensis.

Другой веслоногий рачек - Cyclops kolensis занимает второе место по численности и является, как говорят, субдоминантой (Рисунок 8). В Байкале обитают и некоторые другие виды рачков, однако их численность весьма невелика. Вообще это очень характерный для таких озер вариант строения пищевой пирамиды. При общем ее разнообразии на каждом уровне имеются абсолютные лидеры, как по численности, так и по биомассе. В фитопланктоне это два вида диатомовых водорослей Aulasoreira baicalensis и Cyclotella baicalensis, в зоопланктоне два вида рачков Epischura baicalensis и Cyclops kolensis. А биомасса двух видов странной рыбки голомянки (Comephorus baicalensis и С. Dybowskii), населяющей всю толщу байкальской воды более чем в два раза превосходит биомассу всей остальной рыбы Байкала. Все это сплошь эндемики.

Одним из важнейших звеньев в экосистеме Байкала являются губки (Рисунок 10). Здесь их обитает 17 видов, относящихся к не встречающемуся больше нигде семейству Lubomirskiidae. Самой известной из них является ветвистая губка Lubomirskia baicalensis. Другие виды губок образуют массивные корки, наросты или шапочки. Lubomirskia baicalensis, кстати, тоже может образовывать корки, однако делает это только на мелководье где высоко влияние прибоя. Долгое время считалось, что в Байкале живут 6 видов губок, обитающих на скальных грунтах на сравнительно небольших глубинах. После использования исследовательских погружаемых аппаратов список губок увеличился почти втрое, когда были обнаружены глубоководные губки.

Все губки являются активными биофильтраторами - потребителями фито- и зоопланктона и благодаря широкому распространению играют существенную роль в жизни озера. Губки, питаясь диатомовыми водорослями, извлекают кремний необходимый им для постройки скелета.

Скелет этот состоит из мелких иголочек - спикул, которые после смерти губки не растворяются в воде и могут долго сохраняются в ископаемом состоянии. Миллионы лет лежат они в древних отложениях и можно определить, что это были за губки и в каких условиях обитали. Интересно, что благодаря стабильности этих условий и, в первую очередь, постоянству температурного режима, байкальские губки «разучились» образовывать покоящиеся почки - геммулы, которые используются всеми другими пресноводными губками для переживания неблагоприятных условий - засушливых или холодных. И еще.

Байкальские губки, как и некоторые другие здешние животные, «страдают» гигантизмом. Lubomirskia может достигать в высоту почти двух метров! Легко можно подсчитать возраст такого «дерева»: ветки байкальской губки нарастают приблизительно по 2 см. в год. Будучи созданиями неподвижными и легкоранимыми, губки завелись химической защитой. Они выделят вещества ядовитые для большинства других животных. Лишь немногие приспособились жить рядом с губками или прямо на них. Это несколько видов рачков, личинки некоторых насекомых и пара видов рыб-широколобок.

Среди обитателей Байкала простейшие: амебы, жгутиконосцы, многочисленны инфузории (около 400 видов), среди беспозвоночных - ресничные черви-турбеллярии (150 видов) (Рисунок 11), круглые черви-нематоды (около 300 видов), кольчатые черви (олигохеты и полихеты), пиявки, а также коловратки (несколько десятков видов), ракушковые рачки-острокоды (более 150 видов), рачки-амфиподы (более 350 видов), брюхоногие и двухстворчатые моллюски (150 и 30 видов соответственно), насекомые (более сотни видов), водяные клещи и многочисленные другие группы организмов.

Отдельно стоит остановиться на амфиподах или, как их еще называют, бокоплавах. А некоторым, наверное, знакомо название Gammarus (Рисунок 12). Глядя на них, понимаешь, что такого разнообразия форм и расцветок и в тропиках не всегда найдешь. Зеленые, голубые, желтые, кирпичные, кроваво-красные и даже фиолетовые. Многие полосатые, есть формы с ярко-красными антеннами. А если брать число видов, то можно сказать, что каждый десятый в Байкале бокоплав. Они живут под камнями и среди водорослей, плавают в толще воды, ходят пешком по дну, вгрызаются в ил. Нет такого уголка в озере, где бы они не встречались Размеров в среднем 3 см. бокоплавы являются обитателями дна перерабатывая огромное количество органики. Они едят все, утилизируя любой доступный органический субстрат. Крайне интересным феноменом, является гигантизм некоторых бокоплавов.

Рекордсменом является Acanthogammarus grevingkii, самцы которого достигают 9 см в длину (Рисунок 13)!

Что касается рыбы, то ихтиологи выделяют в Байкале три комплекса (группы) видов. Сибирский комплекс представлен широко распространенными по всей Сибири видами рыб семейства карповых (лещ, плотва, елец, карась, карп, гольян и др.), окуневых и щуковых.

Есть в озере и налим, а также акк

озеро байкал котловина рельеф

Анализ научной и научно-популярной литературы позволяет сделать следующие выводы. Котловина озера Байкал является внутриконтинентальной рифтовой зоной. Возраст озера - 25?35 млн лет. Этот факт также делает Байкал уникальным природным объектом. Преобразование Байкала продолжается до сих пор - в окрестностях озера постоянно происходят землетрясения. Тектоническая природа впадины Байкала наложила ясный отпечаток на всю морфологию его котловины. Рельеф котловины Байкала сохранил многие реликтовые черты - наследие «сухопутных» условий, имевших место до прогибания котловины. Котловинный тип озерной ванны определяет размещение и величину полей, занимаемых различными гранулометрическими типами отложений. Байкал делится на три крупные впадины: южную, среднюю и северную. Южная впадина простирается вплоть до устья реки Селенги. Максимальная ее глубина 1473 м, а средняя - 810 м. Далее к северу, за широкой подводной возвышенностью, сложенной наносами Селенги, располагается средняя впадина Байкала. Максимальная глубина этой впадины 1741 м, а средняя - 803 м. К северной впадине относят и Малое море - часть озера, отделенная островом Ольхон. Максимальная глубина северной впадины 912 м, средняя - 564 м. Среди обширной водной поверхности озера насчитывается до 47 островов. Два из них большие - это остров Ольхон и остров Большой Ушканий.

Байкал является мировым стратегическим запасом чистой питьевой воды. Особо высокой чистотой отличается вода «ядра» Байкала - зоны, находящейся на глубинах от 300 м под поверхностью воды до 100 м над дном озера. Байкальская вода, в отличие от вод подземных горизонтов, «вода живая», так как в ней высокое содержание кислорода. В воде озера содержание кислорода 12 мг/л, кальция 15,2 мг/л и магния 4,2 мг/л. Вода Байкала содержит все необходимые биогенные макро- и микроэлементы, имеет наиболее приемлемый для человека кальциево-гидрокарбонатный состав и максимально насыщена кислородом.

Байкал является олиготрофным озером, т. е. в его холодной воде не очень большое количество веществ, в т. ч. азота, необходимых для развития планктонных водорослей.

Древность территории вместе с разнообразием природных условий сделали возможным формирование в районе Байкала богатой флоры, она содержит довольно много уникальных видов. Основное количество органического вещества в Байкале образуют планктонные диатомовые водоросли. В приповерхностных водах Байкала в большом количестве обитают мельчайшие планктонные рачки-копеподы. Веслоногий рачек занимает второе место по численности. Биомасса двух видов рыбы голомянки, населяющей всю толщу байкальской воды более чем в два раза превосходит биомассу всей остальной рыбы Байкала. Все это сплошь эндемики.

Одним из важнейших звеньев в экосистеме Байкала являются губки. Здесь их обитает 17 видов. Все губки являются активными биофильтраторами - потребителями фито- и зоопланктона и благодаря широкому распространению играют существенную роль в жизни озера. Среди обитателей Байкала простейшие: амебы, жгутиконосцы, многочисленны инфузории, среди беспозвоночных - ресничные черви-турбеллярии, круглые черви-нематоды, кольчатые черви, пиявки, а также коловратки, ракушковые рачки-острокоды, рачки-амфиподы, брюхоногие и двухстворчатые моллюски, насекомые, водяные клещи и многочисленные другие группы организмов. Широко распространены на Байкале бокоплавы.

В озере Байкал выделяют три комплекса видов рыб: сибирский, сибиро-байкальский и байкальский.

Самой удивительной рыбкой Байкала считается голомянка. Это живородящие рыбы. Роль голомянок в жизни экосистемы Байкала чрезвычайно велика. Голомянки являются основным объектом питания омуля и байкальской нерпы. Нерпа это - единственное млекопитающее, обитающее в Байкале.

Только в субальпийском поясе хребта Хамар-Дабан на южном побережье Байкала произрастает сверция байкальская. На небольшом участке западного его побережья, между мысами Отто-Хушун и Зама, обнаружен копеечник зундукский. На юго-востоке Байкала распространены дубово-грабовые леса. На байкальских террасах располагаются елово-кедровые и пихтово-кедровые леса, а также сфагновые болота, причем на крутых каменистых участках преобладает кедр, а по днищам падей пихта, в прибрежной полосе встречаются: кедровый стланик, рододендрон золотистый, филодоце голубая, кашкара. На южном Байкальском побережье близ курорта Аршан на террасах в приустьевой части рек растет голубая ель. Деревья близ мыса Большая Колокольня получили название ходульные и состоят из полудесятка лиственниц и одной сосны. На побережье Байкала изумительно красивые, живописные природные пейзажи, богатая растительность, особенно хвойная, содержащая фитонциды; различные плодовые и ягодные растения.

Размещено на .ru