Vilniaus universiteto leidykla, 2005

Vilniaus universiteto leidykla, 2005

Vilniaus universitetas

KÆSTUTIS KILKUS

EÞEROTYRAVadovë l i s aukð to s ioms mokyk loms

AUKÐTØJØ MOKYKLØ BENDRØJØ VADOVËLIØ LEIDYBOS KOMISIJOS REKOMENDUOTA

(2004-12-10, Nr. A-230)

APSVARSTYTA IR REKOMENDUOTA SPAUDAI VILNIAUS UNIVERSITETO

GAMTOS MOKSLØ FAKULTETO TARYBOS

(2002-05-22, protokolas Nr. 16)

UDK 556.5(075.8) Ki75

ISBN 9986-19-805-4 © Kæstutis Kilkus, 2005© Vilniaus universitetas, 2005

VADOVËLIO RENGIMÀ RËMËLIETUVOS MOKSLO IR STUDIJØ FONDAS

(Sut. Nr. 21 705)

R e c e n z a v o :

prof. habil. dr. Saulius Armalis(Vilniaus universiteto Chemijos fakultetas),

prof. habil. dr. Algimantas Èesnulevièius(Vilniaus universiteto Gamtos mokslø fakultetas),

dr. Julius Taminskas(Geologijos ir geografijos institutas)

Skiriu savo tëvui Jonui Kilkui

4 Kæstutis Kilkus. EÞEROTYRA

5

Turinys

Pratarmë / 91. EÞEROTYRA IR JOS TYRIMØ OBJEKTAS / 11

1.1. Eþeras kaip gamtinë sistema / 111.2. Daug eþerotyrø / 141.3. Eþerotyros mokslo raida Lietuvoje / 16

2. EÞERØ IÐTEKLIAI IR JØ GEOGRAFIJA / 19

3. EÞERØ MORFOLOGIJA / 27

3.1. Eþeriniø duburiø formos ir struktûriniai elementai / 273.2. Morfometriniai rodikliai / 34

3.2.1. Pavirðiaus morfometriniai rodikliai / 353.2.2. Tûrio morfometriniai rodikliai / 443.2.3. Baseino rodikliai / 49

3.3. Eþerø duburiø genezë / 51

4. LIMNOSISTEMOS STRUKTÛRA IR PRODUKTYVUMAS / 65

4.1. Biotinës komponentës ir biotopai / 654.2. Limnosistemos trofinë struktûra ir bioproduktyvumas / 69

5. VANDENS OPTIKA / 73

5.1. Saulës radiacija vandens pavirðiuje. Albedas / 735.2. Saulës radiacijos (ðviesos) sugërimas ir sklaida vandenyje / 765.3. Vandens skaidrumas, spalva ir spalvingumas / 81

6. EÞERØ TERMIKA / 87

6.1. Ðilumos balansas / 876.2. Ðilumos biudþetas / 946.3. Terminë stratifikacija / 97

6.3.1. Tiesioginë terminë stratifikacija / 986.3.2. Atvirkðtinë terminë stratifikacija / 107


6.4. Metø terminis ciklas / 1116.4.1. Holomiktiniai eþerai / 1116.4.2. Meromiktiniai eþerai / 116

6.5. Ledo reiðkiniai / 1196.5.1. Eþerø uþðalimas / 1206.5.2. Ledo storis / 1246.5.3. Eþerø nuledëjimas / 126

6.6. Horizontaliosios terminës struktûros (HTS) / 1276.6.1. Morfometrijos nulemtos HTS / 1286.6.2. HTS ir radiaciniai veiksniai / 1306.6.3. Hidrologiniai veiksniai ir HTS / 1326.6.4. HTS ir hidrodinaminë aplinka / 1346.6.5. Biogeninës ir antropogeninës HTS / 136

7. HIDRODINAMIKA / 139

7.1. Vandens masës stabilumas ir turbulentiðkumas / 1397.2. Bangavimas / 143

7.2.1. Pavirðinës ir vidinës sklindanèiosios bangos / 1437.2.2. Stovinèios ilgosios bangos / 147

7.3. Srovës / 1507.4. Langmuiro cirkuliacija / 153

8. EÞERØ HIDROLOGIJA / 155

8.1. Eþerø hidrografiniai ryðiai / 1568.2. Vandens balansas / 159

8.2.1. Eþero vandens balanso lygtys / 1598.2.2. Vandens balanso komponenèiø ávertinimo bûdai / 1618.2.3. Vandens balanso struktûra / 1688.2.4. Vandens apykaitos intensyvumas / 171

8.3. Vandens lygio svyravimai / 1738.4. Eþerø átaka upiø nuotëkiui / 179

9. VANDENS CHEMIJA IR CHEMINIAI PROCESAI / 183

9.1 Druskingumas ir pagrindiniai jonai / 1839.2. Biogeniniai elementai / 189

9.2.1. Azotas / 1899.2.2. Fosforas / 193

9.3. Mikroelementai / 1949.3.1. Geleþis ir manganas / 1959.3.2. Kiti metalai / 1969.3.3. Silicis / 197

7

9.4. Organinës medþiagos / 1989.5. Vandenyje iðtirpusios dujos / 199

9.5.1. Deguonis / 2009.5.2. Anglies dioksidas / 2039.5.3. Sieros vandenilis ir metanas / 205

9.6. Eþerø vandens kokybë / 207

10. DUGNO NUOSËDOS IR SEDIMENTACIJA / 211

10.1. Sedimentacija / 21210.2. Nuosëdø klasifikacijos / 220

11. LIMNOSISTEMØ ONTOGENEZË / 225

11.1. Eþerø trofinës klasifikacijos / 22511.2. Antropogeninë eutrofikacija ir eþerø rûgðtëjimas / 229

12. EÞERØ REKULTIVAVIMAS / 235

13. PALEOLIMNOLOGIJA / 245

13.1. Paleolimnologinës informacijos ðaltiniai / 24613.2. Paleolimnologinës rekonstrukcijos / 249

Literatûra / 255


9

Pratarmë

Eþerai yra neatsiejama Lietuvos ir daugelio kitø ðaliø kraðtovaizdþio dalis. Dideli armaþi, seklûs ar gilûs – visi jie yra unikalûs Gamtos dariniai, kuriais mums lemtanaudotis, bet prieð tai – paþinti. Kaip studijuoti eþerus? Nëra ir negali bûti vienorecepto, nes kiekvienas eþeras yra iðtisas pasaulis, kur be galo kaièioje vandensstichijoje vyksta aibë sudëtingø fizikiniø, geologiniø, cheminiø ir biologiniø proce-sø. Að á ðá pasaulá þvelgiu ið hidrologijos mokslo pozicijø, t. y. man jis yra hidrosfe-ros dalis, atliekanti specifines funkcijas bendrame vandens apytakos rate. Ðitokià –hidrologinæ eþerotyrà dësèiau beveik 25 metus Vilniaus universiteto hidrologijos irhidrometeorologijos specializacijø bei studijø programø studentams. Taèiau perganëtinai ilgà laiko tarpsná neiðvengiamai kito ir mano paties moksliniai interesaieþerotyroje bei poþiûris á jà, atsispindëjæs, beje, ir studentams skirtose mokomosio-se priemonëse: „hidrologiná“ etapà papildë „geomorfologinis“ (Kilkus, 1982), já –„fizikinis“ (Kilkus, 1985), o ðá – „kompleksinis“ (Kilkus, 1993). Poþiûrio tolesnæevoliucijà daug lëmë staþuotës Lundo (Ðvedija) ir Centrinës Europos (Vengrija)universitetuose, taip pat atsivërusios galimybës dalyvauti tarptautinëse hidrologinë-se ir limnologinëse konferencijose ir, þinoma, studentai, tarp kuriø dabar kasmetðalia hidrologø bûna ir bûrelis geografø bei biologø. Supratau, kad mano „kom-pleksinei“ eþerotyrai daug ko stinga, ypaè – atskiras jos kryptis vienijanèiø idëjø.Ðios idëjos galëjo iðsirutulioti ið limnosistemos savaiminio reguliavimosi ir iðoriniobei vidinio biogeocheminiø ciklø teorijø. Be to, reikëjo naujø skyriø, kuriuose bûtøapþvelgti limnosistemø struktûra ir bioproduktyvumas, jø ontogenezë, dabar itinaktualûs antropogeninës eutrofikacijos bei rûgðtëjimo procesai, eþerø rekultivacijosbûdai ir kt.

Sudëliojæs viskà á daiktà pamaèiau, kad naujam vadovëliui parengti reikia irlaiko, ir pinigø. Pirmàjá buvo galima sutaupyti, nustûmus á ðalá visus ðalutiniusdarbus, o antrøjø pasiûlë Lietuvos mokslo ir studijø fondas, uþ kà esu jam nepa-prastai dëkingas. Rengiant vadovëlio rankraðtá, ypaè – iliustracijas, man labai daugpadëjo magistrantë Neringa Pumputytë ir Vilniaus universiteto Kartografijos cen-


tro inþinierë Vyta Morkvënaitë – aèiû joms uþ tai. Dëkoju recenzentams prof. habil.dr. S. Armaliui, prof. habil. dr. A. Èesnulevièiui ir dr. J. Taminskui uþ dalykinespastabas, papildymus ir kai kuriø terminø patikslinimus. Stebiuosi kantrybe savostudentø, 2001/2002 mokslo metais studijavusiø eþerotyrà jau pagal naujà progra-mà, kuri buvo tuo paèiu laiku ir kuriama, ir ágyvendinama; nuoðirdþiai atsipraðau uþðitoká „eksperimentà“ ir dëkoju uþ geranoriðkumà.

Autorius

Pratarmë

11

1. Eþerotyra ir jos tyrimø objektas

Kas yra eþerotyra? Klausimas, regis, trivialus, nes jis pats pateikia ir vieninteláatsakymà: eþerotyra yra mokslas apie eþerus. Taèiau ðitoks „paaiðkinimas“ kelianaujø klausimø: kas yra eþeras ir kas jame tiriama? Ðie klausimai yra esminiai iratsakyti á juos – apibrëþti paèius tyrimo objektus, o juose – tiriamø procesø irreiðkiniø laukà yra labai svarbu kiekvienam mokslui, pretenduojanèiam á deramàvietà mokslo þiniø sistemoje (Johnston, 1986).

1.1. Eþeras kaip gamtinë sistema

Eþeras yra hidrosferos dalis, todël ið pradþiø reikëtø iðsiaiðkinti, kuo jis skiriasi nuokitø vandens objektø – jûrø, upiø, tvenkiniø ar pelkiø. Svarbiausi hidrologiniai--hidrografiniai skirtumai yra ðie: 1) eþero vandens masë telkðo uþdarame, su Pasau-lio vandenynu tiesioginio ryðio neturinèiame þemës pavirðiaus duburyje; 2) vandenspavirðius ramybës bûsenos esti horizontalus, todël, kitaip nei upëje, vandens masësjudesius eþere daugiausia lemia vëjas ir vandens tankio gradientai; 3) reaguodama ádaugiameèius klimato ir nuotëkio svyravimus, vandens sankaupa keièia savo kieky-binius ir kokybinius parametrus erdvës ir laiko atþvilgiu, taèiau visiðkai neiðnykstair praëjus kaþkiek vël gráþta á pradinæ bûsenà; 4) duburys akumuliuoja savyje me-dþiagà ir energijà, todël pamaþu evoliucionuoja sausumos geokomplekso kryptimi.Kadangi kiekvienas apibrëþimas (modelis) yra abstraktus tikrovës atspindys, su-konkretinsime minëtø kriterijø turiná.

1. Eþero dubens uþdarumas yra sàlyginis, nes atvira yra dubens dalis, esantiaukðèiau pavirðinio nuotëkio (iðtako) slenksèio, be to, eþero vanduo gali filtruotis á


dubens gruntus. Dubuo yra atviras medþiagos ir energijos srautams, plûstantiems iðmaitinamojo baseino (sausumos) ir atmosferos, t. y. eþeras yra atvira akvalinësistema – limnosistema. Nereikëtø pernelyg sureikðminti ir dubens ryðio su Pasau-lio vandenynu, nes yra lagûnø, kuriø hidrologiná reþimà labiau lemia sausumosnuotëkis (baseinas) nei jûra, todël jos skirtinos prie eþerø. Be to, pasaulyje yra daug„tikrø“ eþerø, kurie tolesnëje ar artimesnëje geologinëje praeityje buvo Pasauliovandenyno dalys, taèiau dabar yra visiðkai izoliuoti nuo jo iðkilusios sausumos.Nors ðitokius hidrosferos tvarinius skiriame prie eþerø, jie savo kilme, dydþiu irvykstanèiais procesais labiau primena jûras (Aralo ir Kaspijos eþerai – jûros). Taigidubens uþdarumo kriterijus yra sàlygiðkas kaip, beje, ir riba, skirianti eþerotyrosmokslà nuo okeanologijos.

2. Eþero vandens pavirðius ramybës bûsenos bûna labai retai. Dël vëjo povei-kio, o kartais ir dël staigiø atmosferos slëgio pokyèiø ar netolygaus pritekanèiovandens pasiskirstymo jame atsiranda deniveliacijos, taigi ir sunkio jëgos gradientaibei su jais susijæs vandens tekëjimas. Kita vertus, ðie gradientai eþere daþniausiaiyra laikini, o upëje, atvirkðèiai, pastovûs.

3. Eþeras yra kaiti pusiausvyra vandens masës organizacijos forma, kuriai bûdin-gi susijæ ir vienu metu vykstantys svyravimai erdvës ir laiko atþvilgiu. Eþero sistemàgalima apibûdinti kaip procesà – reiðkiná: svyravimai erdvëje formuoja patá objektà(eþerà), o tapsmas realizuojasi svyravimais per laikà. Svarbu, kad ðitie svyravimai bûtøgráþtamieji, t. y. sistema gebëtø gráþti á pradinæ bûsenà, pereidama visas ankstesnestarpines stadijas. Jei ðito nëra, sistema degraduoja ir virsta, pavyzdþiui, sausumos siste-ma. Savaiminiam reguliavimuisi labai svarbi eþero dubens erdvinë koordinatë – gylis,nes nuo jo priklausys, ar svyruojanti sistema iðliks akvaline visà laikà. Jei svyravimøgylis (amplitudë) yra artimas dubens gyliui, limnosistema degraduoja. Kita vertus,svyravimø gylis priklauso nuo to, kokio laikotarpio svyravimai analizuojami. Suteikiant„eþero“ semantikai hidrologinæ reikðmæ, derëtø apriboti svyravimø rangà ðiuolaikineklimato epocha – vadinamuoju vidutiniu daugiameèiu laikotarpiu (jam apskaièiuotihidrologiniø ir klimato rodikliø vidurkiai vadinami normomis), a priori, tariant, kadepochos klimato svyravimai yra gráþtamieji. Tàsyk eþeru vadintina akvalinë sistema,kuri autoreguliacijos procesø palaikoma stabiliai funkcionuoja per vidutiná daugiametálaikotarpá. Ðitaip atsiribojama nuo eþerus primenanèiø laikinø stovinèio vandens objek-tø – kûdrø, valkø, uþlajø, nes jose net ir trumpalaikiø (valandos, paros, sezono, metø)pulsacijø amplitudës yra didesnës uþ duburio geometriná gylá.

4. Eþeras yra medþiagas akumuliuojanti sistema, todël dubens geometrinisgylis tolydþio maþëja, artëja prie sistemos svyravimø amplitudës, ir eþere atsiranda

13

ið pradþiø periodinë, o vëliau – progresuojamai didëjanti kvaziakvalinë komponen-të, kuri praëjus kaþkiek laiko susilieja su apyeþerio sausuma. Ðá negráþtamà virsmàspartina iðtekanèiø upiø gilinamoji erozija ir klimato svyravimai, taèiau, kita vertus,daug lemia ir paties medþiagø kaupëjo potencialas.

Hidrologai iki ðiol nesutaria dël vandens talpyklø. Kas jos – specifinë hidrolo-giniø objektø grupë ar eþerø atmaina? Kà derëtø vadinti vandens talpykla, tvenki-niu, dirbtiniu eþeru? Antai B. Bogoslovskij (1960) skiria prie vandens talpyklø visasdirbtiniuose, t. y. þmogaus sukurtuose duburiuose (antropogeniniuose duburiuo-se), telkðanèias vandens sankaupas. A. Avakianas (1987) siûlo vandens talpyklo-mis vadinti dirbtines ir natûralias vandens sankaupas, jeigu jø tûris yra didesniskaip 1 mln. m³, o vandens lygá nuolat kontroliuoja hidrotechniniai árenginiai. PasakJ. Matarzino (1977), pagrindinis eþerø ir vandens talpyklø skirtumas – jø genezë irpabrëþia, kad vandens talpyklos skiriasi nuo upiø lëtesne vandens apykaita, o nuoeþerø – „pakitusia“ vandens apykaita.

Kalbëdami apie vandens talpyklas, daugelis autoriø sutapatina jas su tvenki-niais, nors akivaizdu, kad tvenkiniai yra tik viena ið daugelio galimø vandenstalpyklø rûðiø. Nepriimtinas ir dubens genezës kriterijus, nes tokius paèius vandensobjektus gali sukurti, pavyzdþiui, kalnø griûtis, uþtverdama uolø nuolauþomis upësslëná, ir þmogus, uþtvenkdamas upæ betono uþtvanka. Tai kodël gi pirmàjá naujada-rà turëtume vadinti eþeru, o antràjá – vandens talpykla? Tas pats pasakytina ir apievandens objektus, atsirandanèius egzaraciniuose duburiuose. Kas tuos duburiusiðgremþë – tekantis vanduo, ledynas ar þmogaus valdoma maðina, yra visiðkainesvarbu, ir jeigu juose susidaranèios akvasistemos atitinka pirmiau minëtus krite-rijus, jos vadintinos eþerais.

Bene priimtiniausias bûtø A. Avakiano pasiûlytas vandens talpyklos apibrëþi-mas, bet, þinoma, atmetus niekuo nepagrástà jos minimalaus tûrio (1 mln. m³)apribojimà. Be to, negalima besàlygiðkai sutikti su ðiuo autoriumi, kad prie vandenstalpyklø reikëtø priskirti ir natûralius eþerus, jeigu jø vandens lygá kontroliuojahidrotechniniai árenginiai. Taèiau „kontrolë“ gali bûti skirtinga. Antai nuolatinánuotëkio slenkstá turinti uþtvanka taip pat patvenkia eþerà ir jo sistema priverstapersitvarkyti, taèiau paskui ji vël natûraliai evoliucionuoja pati save reguliuodama –svyruodama apie naujàjá pusiausvyros lygá; eþero reakcija á plûstanèias ið baseino iratmosferos medþiagø apkrovas iðliks nepakitusi. Kas kita, jei uþtvankoje yra regu-liatorius, kuriuo sukuriamas vandens vartotojui parankus vandens lygio ir nuotëkioreþimas, daþniausiai neturás nieko bendra su akvasistemos natûraliø svyravimø rit-mais. Taigi pirmu atveju patvenktas eþeras iðlieka eþeru, o antruoju – vandenstalpykla. Kitaip tariant, vandens talpyklos skiriasi nuo eþerø savaiminio reguliavi-

Eþerotyra ir jos tyrimø objektas


mosi galimybëmis ir reakcija á baseino bei atmosferos apkrovas. Jei taip, kai kuriedirbtiniai upiø tvenkiniai, ypaè maþieji, gali bûti pagrástai vadinami antropogeni-niais eþerais (Chomiè, 2002).

1.2. Daug eþerotyrø

Sakant, kad eþerai yra hidrosferos dalis, reikia suvokti ir jø specifines hidrologinesfunkcijas vykstant vandens apytakos ciklui. Ðiø funkcijø – baseino drenaþo, van-dens kaupimo ir eikvojimo, nuosavo nuotëkio „gamybos“ ir kt. ágyvendinimaspriklauso nuo eþero dubens ypatybiø, jo padëties hidrografiniame tinkle ir svar-biausia – maitinamojo baseino savybiø. Taigi eþeras yra sudedamoji aukðtesniorango hidrologinës sistemos „baseinas – eþeras“ dalis, o ji yra upyno elementas.

Paties eþero vandens masë yra sudëtinga su atmosfera ir eþero dubeniu sàvei-kaujanti ir savo struktûrà nuolat keièianti fizikinë-cheminë sistema, susidedanti iðskirtingomis savybëmis (tankiu, substancijø koncentracijomis ir gradientais, stabi-lumu, turbulentiðkumu ir kt.) pasiþyminèiø vandens sluoksniø. Ðià sistemà galimatyrinëti atskirai, bet galima ir átraukti, pavyzdþiui, á pirmiau aptartà hidrologinæeþerotyrà, juolab kad bûtent su hidrologiniais srautais ið baseino á eþerà keliaujavandenyje iðtirpusios ir pakibusios medþiagos, formuojanèios ðiai sistemai bûdingàhidrocheminá fonà.

Eþerai yra geologiniø ávykiø, nulëmusiø duburiø susidarymà ir jø prisipildymàvandeniu, atspindþiai, todël gali bûti tiriami ið geologijos mokslo pozicijø. Duburiøgenezë ir tolesnë jø evoliucija, jaunø geologiniø sluoksniø – nuosëdø formavimasis,eroziniø – sedimentaciniø ciklø (Deivio ciklø) kaita – tik kelios temos ið daugeliogalimø geologinës (geomorfologinës) eþerotyros sàraðo temø. Kita vertus, baseinoerozija ir erozijos produktø akumuliacija bei diferenciacija neigiamose reljefo for-mose (eþerø duburiuose), akvaliniø sàlygø kaita sedimentaciniuose baseinuose dëliðtekanèiø upiø gilinamosios erozijos ir dideliø eþerø virtimas sausuma ir kt. reali-zuojasi per hidrologinius procesus, todël visiðkai pagrástai teigiama, kad eþerø geo-logija fizinës eþerotyros dalis.

Fizinë eþerotyra tiria specifiniø akvaliniø geosistemø – limnosistemø struktûràir jos erdvinius ir laiko parametrus, taip pat hidrologinius, fizikinius-cheminius irgeomorfologinius procesus, nulemianèius arba kontroliuojanèius ðios sistemos hid-

15

roklimatà, medþiagø ir energijos srautus, gráþtamus ir negráþtamus bûsenø poky-èius ir kt. – visa tai, dël ko ðios geosistemos tampa patraukliomis vienoms arkitoms jas kolonizuojanèioms gyvøjø organizmø rûðims, grupëms, bendrijoms.

Fizinës eþerotyros poþiûriu eþeras yra kraðtovaizdþio elementas, kuris turi irbiotinæ dedamàjà, taèiau ji yra abiotiniø dedamøjø iðvestinë arba kraðtovaizdþiofizionomija (Basalykas, 1965). Ðitoks poþiûris atkeliavo ið fizinës geografijos ir atsi-spindi gamtiniø zonø pavadinimuose. Be abejo, jis yra statinis, siauras ir nepriimti-nas paèiai fizinei eþerotyrai, nes ne biotos rûðinë sudëtis, o jos funkcijos limnosiste-mos medþiagø ir energijos virsmuose átraukia biotà á fizinës eþerotyros interesølaukà. Ðitokia pataisa priartina fizinæ eþerotyrà prie ekologinës eþerotyros, kurityrinëja medþiagos ir energijos transformacijas ávairiø biologiniø rûðiø, grupiø, bendri-jø, populiacijø lygmeniu. Taèiau ekologinë eþerotyra vis tiek iðlieka biologine eþero-tyra, nes pagrindinis jos interesas – limnosistemos ir jos grandþiø biologinis produk-tyvumas; á abiotinæ aplinkà („namus“) þvelgiama per biotos („gyventojø“) prizmæ,todël daugelis fiziniø procesø apskritai neanalizuojama. Ði fizinei eþerotyrai atvirkðèiadisproporcija akivaizdi net ir populiariuose vadovëliuose, pavyzdþiui, R. Wetzelio(1983).

Biologinës eþerotyros raida taip pat patyrë labai daug transformacijø, taèiaujau XIX a. pabaigoje sugebëjo þvelgti á eþerà kaip á atskirà „mikrokosmosà“ (For-bes, 1887), kuriame gyvena ir sàveikauja nuo „mikrokosmoso“ fizikiniø ir cheminiøparametrø priklausantys ir patys juos aktyviai keièiantys vandens organizmai. Pa-naðus poþiûris á eþerà matyti ir eþerotyros mokslo pradininko F. Forelio (1892; 1895;1904) darbuose, skirtuose Þenevos eþerui. JAV eþerotyros klasikas C. Juday XX a.ketvirtuoju deðimtmeèiu itin daug nuveikë tyrinëdamas Visconsino valstijos þuvøpopuliacijas ir abiotiniø veiksniø átakà ávairioms planktono formoms, domëjosieþerø geneze, termine stratifikacija ir kt., taèiau ir jam eþeras buvo tik „mikrokos-mosas“ (Frey, 1990). Ko stigo sparèiai ekologizuojamai biologinei eþerotyrai, kad jitaptø iðties specifine ekologija – limnologija? Jai stigo baseino. Ði labai svarbisistemos grandis atsidûrë biologinës eþerotyros dëmesio lauke palyginti vëlai –praëjusio ðimtmeèio septintajame deðimtmetyje, iðkilus itin aktualiai eþerø antropo-geninës eutrofikacijos ir rûgðtëjimo problematikai.

Eþerai yra sudedamoji gamtos iðtekliø dalis, ir visuomenë arba socialinës gru-pës visada buvo suinteresuotos juos naudoti. Taigi neiðvengiamai atsiranda sociali-në-ekonominë eþerotyra, tyrinëjanti eþerø estetinæ vertæ (Appleton, 1975; Dearden,1987), jø vandens, biologinius ir rekreacinius iðteklius ir, svarbiausia, kurianti eþerøsubalansuoto naudojimo strategijas (Desaigues, 1990; Petts, 1990). Visa tai realizuo-



ja taikomoji eþerotyra, ágyvendinanti vienà ar kità socialiná uþsakymà konkretauseþero iðtekliø naudojimo, limnosistemos pertvarkymo, valdymo ar rekultivavimoprojektà.

Visø eþerotyrø tyrimo objektas – eþeras, taèiau jø poþiûris á eþerà yra skirtingasir sunkiai suderinamas vieno mokslo rëmuose. Kita vertus, sausumà tyrinëja labaidaug mokslø, tai kodël gi tik vienas (ið jø) bûtø pajëgus visapusiðkai iðtirti stovin-èio vandens telkinius. Dabartinëje Lietuvos mokslo srièiø ir krypèiø klasifikacijoje(nomenklatûroje) eþerotyra priskirta prie biomedicinos mokslø. Ðitoks formalizavi-mas visiðkai nedera su eþerotyros mokslo(ø) turiniu, jo raida ir dabartiniu statusukitose ðalyse. Ekologizavimo banga persirito per visus mokslus, privertë juos „atsi-verti“ ir ieðkoti sàlyèio su kitomis paþinimo sritimis taðkø, taèiau dël to jie netaponaujomis „biologijomis“. Kodël gi eþerotyra turëtø bûti iðimtis? Ekologinë eþeroty-ra negali bûti jos visavertis pakaitalas, nes visà informacijà apie „namus“, t. y. eþeràir jo maitinamojo baseino abiotinæ aplinkà, biologinë eþerotyra gauna ið fizinëseþerotyros. Partnerystæ, bet ne pakeitimà vienos eþerotyros rûðies kita rodo irspecializuoti tarptautiniai þurnalai, simpoziumai, konferencijos, universitetø studijøprogramos. Atsisakyti fizinës eþerotyros, reikðtø ignoruoti reikðmingiausià lietuvið-kosios eþerotyros dalá.

1.3. Eþerotyros raida Lietuvoje

Kiekvienas mokslas turi savo prieðistoræ, kuri parengë dirvà gilesniam paþinimui,sisteminti duomenis, pastebëti dësningumus. Lietuviðkosios eþerotyros prieðistorësietina su XIX a. pabaigoje – XX a. pradþioje atliktais taikomaisiais biologiniaistyrimais, davusiais þiniø apie þuvø iðteklius eþeruose ir apie paèiø eþerø morfomet-rijà. Ðá eþerotyros prieðauðrá pakankamai iðsamiai apibûdino K. Bieliukas (1961),todël mes já praleisime ir sutelksime dëmesá á mokslinës eþerotyros laikotarpá, kuriopradþia sietina su mokslininkø, dirbusiø Vytauto Didþiojo universitete, vardais. Jø –hidrologo S. Kolupailos, geografø K. Pakðto ir K. Bieliuko, geologo È. Pakucko irbiologø K. Regelio, T. Ivanausko ir P. Ðivickio triûso dëka atsirado tai, kà buvogalima pavadinti iðties nauja gamtos mokslø ðaka – eþerotyra. Darbø, kuriuos reikë-jo nuveikti Lietuvos eþerø tyrinëtojams, mastas geriau ásivaizduojamas, prisiminus,kokia buvo eþerotyra pasaulyje XX a. treèiuoju deðimtmeèiu. Tuo metu Vakarø

17

Europoje eþerai jau tiriami sisteminiu poþiûriu, praëjo net du deðimtmeèiai, kaipasirodë F. Forelio monografijos apie Þenevos eþerà tritomis; A. Thienemannas irE. Naumannas sukûrë eþerø trofinæ klasifikacijà; V. Schmidtas ir E. Birge daugnuveikë eþerø vandens dinamikos srityje; C. Judey tyrinëjo amerikietiðkøjø eþerøekosistemas; daugelyje ðaliø jau kurá laikà veikë limnologinës stotys; virë darbas irlenkø okupuoto Vilniaus kraðto paeþerëse.

Lietuvoje viskà teko pradëti nuo nulio ir visø pirma – nuo eþerø inventorizaci-jos. Ðá darbà dirbo Miðkø ir melioracijos departamento specialistai (kultûrtechni-kai), bet pradþià davë prof. S. Kolupailos iniciatyvos. Ðio mokslininko vardas daþniau-siai siejamas su Lietuvos upiø tyrinëjimais, taèiau S. Kolupaila daug nuveikë ireþerotyroje, ypaè eþerø hidrologijos ir hidrografijos srityse. Jo iniciatyva 1926 m.buvo ásteigta vandens matavimo stotis prie Meteliø eþero (veikë iki 1932 m.),kurioje pirmà kartà Lietuvoje pradëta stebëti eþerø vandens lygio svyravimus. Tøpaèiø metø vasarà S. Kolupaila matavo á Dusios, Metelio ir Obelijos eþerusátekanèiø ir ið jø iðtekanèiø upeliø debitus. Jis nustatë, kad eþerø nuotëkio modu-liai yra didesni nei sausumos, ir pasiûlë empirinæ formulæ eþeringos upës minima-liam debitui apskaièiuoti, kai nëra stebëjimø (Kolupaila, 1929). Nors formulë buvopagrásta tik keturiø debitø matavimais ir, suprantama, atspindëjo vietiná trumpalaikáhidrologiná efektà, ji buvo pirmas ir vienintelis tokio pobûdþio darbas tarpukarioLietuvoje.

Pirmasis hidrografinis S. Kolupailos darbas, kuriame atrandama þiniø ir apieLietuvos eþerus, pasirodë 1924 metai. Vëlesniais metais autorius nuolat gráþdavoprie ðios temos, ypaè mokslo populiarinimo straipsniuose ir knygose. Per 1922–1940 metus jis paskelbë apie 40 ðitokiø darbø, ið jø 16 – Lietuviðkoje enciklopedijoje(I–VIII t.). Beje, iðsamius eþerotyrinius straipsnius „Eþerai“ ir „Eþerø morfometrija“enciklopedijos aðtuntajam tomui (1939 m.) parengë taip pat S. Kolupaila, ir tai yrabene iðkalbingiausias jo – lyderio pozicijø árodymas ir pripaþinimas.

Minëtoji VDU gamtininkø ekspedicija 1926 m. prie didþiøjø Sûduvos eþerøbuvo iðskirtinë tyrimø kompleksiðkumu. Be hidrologiniø tyrimø, atliktø S. Kolupai-los, buvo matuojamas eþerø gylis (prof. K. Pakðtas ir prof. T. Daukantas), tiriamavandens augalija (prof. K. Regelis). Pagal panaðià programà tais paèiais metaisdirbta ir Sartø eþere (Ivanauskas, 1928).

VDU ásikûrus Geografijos katedrai, eþerotyriniø darbø iniciatyva perëjo á josdarbuotojø rankas. Ðià mokslo tyrimø tematikà asmeniðkai globojo katedros vedëjasprof. K. Pakðtas. Jis organizavo beveik visas eþerotyrines ekspedicijas: Daugø – 1931 m.,Tauragno – 1933 m., Dusios, Metelio, Obelijos, Grabëstos, Ilgio eþerø – 1934 m.,trylikos Zarasø apskrities eþerø (Vencavo, Ðvento, Luodþio, Samavo, Asavo ir kt.) –



1935 m., Alauðo – 1938 metais. K. Pakðtas pats ðiose ekspedicijose dalyvavo irdirbo, taèiau duomenis sistemino ir skelbë spaudoje jaunesnieji katedros darbuotojai –K. Bieliukas, A. Ðarauskaitë-Ingaunienë, ið dalies – S. Kolupaila. Kodël K. Pakðtasðitaip elgësi, – sunku pasakyti. Galbût dël to, kad tuo metu já labiau domino jûra, ogal eþerus „iðstûmë“ jo paties plëtota socialinë geografija? Kad ir kaip bûtø, bet1933 m. nuvykæs á IV Pabaltijo hidrologø konferencijà (su S. Kolupaila), kur veikë ireþerotyros sekcija, praneðimo neskaitë. VII tarptautiniame limnologø kongrese 1934 m.Belgrade Lietuvos eþerotyrà reprezentavo taip pat du mokslininkai, taèiau abu(K. Regelis, P. Ðivickis) – hidrobiologai. Tai jau buvo rimtas poþymis, kad lietuvið-koji eþerotyra, galëjusi plëtotis kaip kompleksinë disciplina, krypsta á siauras spe-cializacijas. Ðitai vëliau ir ávyko.

Paradoksas, bet eþerotyros „vadybininkas“ K. Pakðtas nepaliko në vienos eþe-rotyrinës studijos, iðskyrus lenkø eþerotyrininkø darbø, atliktø okupuotame Vil-niaus kraðte, recenzijà (Pakðtas, 1934). VDU geografai daugiausia dirbo daug fiziniøjëgø ir laiko reikalavusioje eþerø morfometrijos srityje. Eþerai daþniausiai buvomatuojami þiemà – nuo ledo, katedros darbuotojams padëdavo studentai. Morfo-metrinius duomenis sistemino ir skelbë spaudoje K. Bieliukas – pirmasis profesio-nalus eþerotyrininkas Lietuvoje, 1937 m. paraðæs ir apgynæs daktaro disertacijàDovinës baseino eþerai (Bieliukas, 1937). Darbe buvo apibendrinta originali patiesautoriaus atliktø matavimø medþiaga, sukaupta 1934–1935 m. ekspedicijose.

Su klasikine eþerotyra glaudþiai siejasi ir VDU Geologijos katedroje dirbusioÈ. Pakucko (1935) darbai, ypaè analizuojantys Lietuvos eþerø dubenø kilmæ. Praëjodaug metø, taèiau ir naujesnës genetinës eþerø klasifikacijos iki ðiol rutulioja È. Pakuc-ko idëjas.

Prieð karà prasidëjusi eþerotyros specializacija vyko toliau pokariu. Fizinë eþe-rotyros kryptis buvo plëtojama MA Geologijos ir geografijos institute, ypaè, kaijame atsirado Eþerotyros ir pelkëtyros sektorius. Svarbiausios tyrimø kryptys buvoeþerø geomorfologija, hidrofizika ir hidrochemija, sedimentaciniai procesai, paleo-limnologija. MA Zoologijos ir parazitologijos (vëliau – Ekologijos) ir Botanikosinstitutai tapo biologinës eþerotyros plëtros ir jos „ekologizavimo“ centrais. Vyks-tant mokslo ástaigø reorganizacijai, keitësi ir tyrimo kryptys, radosi naujø eþeroty-ros grupiø – Vilniaus pedagoginiame universitete (eþerø geomorfologija, sedimen-tacija), Vilniaus universitete (eþerø hidrodinamika, hidrofizika, hidrologija),Energetikos institute (eþerø hidrofizika, hidrologija, hidrografija), Geologijos insti-tute (eþerø geochemija), Þemës ûkio universitete (taikomoji eþerotyra).

19

2. Eþerø iðtekliai ir jø geografija

Eþerui susidaryti reikia dviejø sàlygø: pakankamai gilaus duburio þemës pavirðiujeir vandens, kuris tà duburá pripildytø. Duburiø genezë gali bûti labai ávairi, todëlaiðku, kad jø pasiskirstymas sausumoje neturi nieko bendra su geografiniu zonið-kumu. Antrajam limnosistemos komponentui – vandens masei – atsirasti palankes-nës sàlygos yra drëgmës pertekliaus srityse, todël ten turëtø bûti daugiau eþerø.Kita vertus, duburiai turi skirtingo dydþio maitinamuosius baseinus, kuriø hidrolo-ginis turinys (nuotëkis) yra taip pat labai ávairus, todël eþerai susidaro ir normaliaifunkcionuoja ir aridinëse srityse. Be to, ið dabartinio eþerø pasiskirstymo daþnaigalima spræsti ir apie tolimos praeities geologinius ir klimatinius ávykius, pavyz-dþiui, kontinentiniø ledynø tirpimà, kurie buvo itin palankûs atsirasti dideliems irgiliems eþerams. Syká prisipildæ vandens, ðie eþerai toliau egzistuoja ir aridiðkesnëjeaplinkoje, tik pakeièia savo elgsenà (pavyzdþiui, tampa nenuotakûs) arba sumaþëja.Ðitokie reliktai yra Kaspijos ir Aralo jûros, Èadas, Eiras ir kt. eþerai.

Taigi kad ir kaip vertinant, eþerø pasiskirstymas sausumos pavirðiuje yra azoni-nis. Tiesa, galima iðvesti ribà, kuri skirtø sritis, kur eþerø egzistencijai palaikytipakanka tik „savø“ krituliø, iðkrintanèiø tiesiog á vandens pavirðiø, nuo srièiø, kureþerai iðlieka tik dël pakankamai dideliø maitinamøjø baseinø nuotëkio. Toji teori-në riba bûtø iðties zoninë ir eitø per taðkus, kuriuose krituliø ir vandens pavirðiausgaravimo santykis yra lygus vienetui. Ðitokia riba eitø ðiek tiek ápieèiau Lietuvos.

Visa kiekybinë informacija apie eþerø iðteklius ir jø pasiskirstymà Þemëjegaunama ið topografiniø þemëlapiø, todël nuo jø mastelio priklauso ir informacijosiðsamumas. Antai, jeigu eþero plotas þemëlapyje yra maþesnis kaip 1 mm², jisþemëlapyje apskritai nevaizduojamas (Chomskis, 1979). Kaip ðitai atsispindi eþerøstatistikoje, galima pailiustruoti Lietuvos pavyzdþiu.

Pirmàjá detalø Lietuvos eþerø sàraðà (1964) eþerotyrininkai sudarë pagal M 1 : 25 000þemëlapius, kuriuose buvo inventorizuoti visi eþerai, didesni kaip 0,5 ha (Tamins-kas, 2001). Ðitokiø eþerø rasta apie 2850, o jø suminis plotas buvo 908,3 km².


Atlikus antràjà inventorizacijà M 1 : 10 000 þemëlapiuose (Kilkus, 1992), suskaièiuo-ti ir eþerai, kuriø kiekvieno plotas maþesnis kaip 0,5 ha (0,05–0,5 ha). Tokiø (natû-ralios kilmës) Lietuvoje yra apie 3150 eþerø, taèiau suminis vandens pavirðiausplotas siekia tik 5,3 km², t. y. maþieji eþerai beveik nekeièia teritorijos bendrojoeþeringumo (2.1 pav.). Bendrasis eþeringumas po antrosios inventorizacijos nepasi-keitë ir iðliko 1,4%; maþa to, ðá rodiklá skaièiuojant tik pagal 932 Lietuvos eþerø,didesniø kaip 10 ha, duomenis, jis bus ne kà maþesnis ir sieks 1,3%. Bûtent didiejieþerai daugiausia nulemia eþeringumà ir tam tikrose Lietuvos teritorijos dalyse –fizinëse geografinëse srityse (2.2 pav.), administraciniuose vienetuose (2.1 lentelë)ir upiø baseinuose (2.2 lentelë).

Pasakyti, kiek eþerø yra Þemëje, neámanoma, nes dar daug ðaliø apskritaineturi stambaus mastelio topografiniø þemëlapiø. Be to, atskirø ðaliø eþerotyrinin-kai naudoja skirtingus atskaitos taðkus (maþiausiø inventorizuojamøjø eþerø plotus),

2.1 pav. Lietuvos eþerø skaièiaus (A) ir jø suminio ploto (B) pasiskirstymas pagal eþerø dydá

B

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

< 0

,5

0.5-

1,0

1,1-

5,0

5,1-

10,0

10,1

-50,

0

50,1

-100

,0

100,

1-50

0

> 5

00

Ežerų plotų intervalai, ha

Su

min

is p

lota

s, h

a

Rajonas Ežerų skaičius Ežerų plotas, ha Ežeringumas, %

1. Zarasų 302 13 548 10,1

2. Ignalinos 208 11 806 7,8

3. Molėtų 227 10 168 7,4

4. Lazdijų 118 9 251 6,0

5. Utenos 188 4 333 3,6

6. Švenčionių 280 5 685 3,4

7. Trakų 295 5 558 3,3

2.1 lentelë. Kai kuriø Lietuvos administraciniø rajonø eþeringumas (Stanaitis, 1970)

oA B

A

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

<0,5

0,5-

1

1,1-

5

5,1-

10

10,1

-50

50,1

-100

100,

1-50

0

>50

0Ežerų ploto intervalai, ha

Eže

rų s

kaič

ius

A Eþerø ploto intervalai, ha Eþerø ploto intervalai, ha

21Eþerø iðtekl iai ir jø geografi ja

todël jø pateikiami duomenys daþnai esti riboti ir sunkiai apibendrinami. Taèiauorientaciniai skaièiai bûtø ðitokie: eþerø, didesniø kaip 1 ha, yra apie 17 mln.; dides-niø kaip 10 ha – 10 mln.; didesniø kaip 1 km² – 1 mln.; didesniø kaip 10 km² –10 tûkstanèiø (Wetzel, 1999).

Patikimesnë yra informacija apie didþiuosius Pasaulio eþerus, kurie ir nulemiarealøjá sausumos eþeringumà. Taèiau ir èia yra prieðtaravimø. Pavyzdþiui, C. Her-

2.2 lentelë. Eþerø skaièius (skaitiklyje) ir jø suminis plotas (vardiklyje) Lietuvos upiø basei-nuose

2.2 pav. Lietuvos teritorijos eþeringumas, % (Chomskis, Bieliukas, Stanaitis, 1958)

Upės baseinas Ežerų ploto intervalai,

ha Merkio Neries Šventosios Žeimenos Šešupės Dysnos

0,5–1,0 23/17 58/44 102/73 67/52 103/68 40/30

1,1–5,0 61/167 89/224 209/517 157/427 57/141 78/240

5,1–10,0 20/141 27/200 80/594 68/502 10/68 31/243

10,1–50,0 41/968 45/906 177/5248 120/2855 21/450 65/1366

50,1–100,0 9/692 11/787 29/2012 32/2211 2/154 15/985

100,1–500 6/1032 7/1644 27/5446 27/6568 6/1359 15/3111

>500 1/919 –/– 8/6985 8/5438 2/3361 6/9703

Iš viso 161/3936 237/3805 632/20875 479/18053 201/5601 250/15679


dendorfas (1982) atliko inventorizacijà visø eþerø, kuriø kiekvienas yra didesniskaip 500 km². Ið viso ðitokiø eþerø rado 253, prie jø priskyrë ir lagûniná Kurðiø mariøeþerà. Ðis didþiausiøjø Pasaulio eþerø sàraðe atsidûrë 89 vietoje. A. Choinskio sàvade(2000), kuriame apibûdinti 132 eþerai, didesni kaip 1000 km², Kurðiø mariø nëra,taèiau á sàvadà pateko efemerinis Lobnoro eþeras (plotas kinta nuo 0 iki 4000 km²).

Pagal UNESCO ekspertø vertinimus (Shiklomanov, 1997), suminis visø Pasau-lio eþerø plotas yra 2,06 mln. km², pagal A. Choinská (2000) – 2,5 mln. km², o pagalC. Herdendorfà (1982) – 1,62 mln. km². Skirtumai esminiai, todël prioritetà reikëtøteikti pirmajam „kompromisiniam“ skaièiui, pagal kurá apskaièiuotas vidutinis Pa-saulio sausumos (be Antarktidos) eþeringumas siektø 1,5% (pagal C. Herdendorfà irA. Choinská – atitinkamai 1,2% ir 1,8%). Didþiausi eþerø iðtekliai yra Ðiaurës pusru-tulyje, o jame – á ðiauræ nuo 40° lygiagretës (daugiau kaip 70% visø Pasaulio eþerøploto). Eþeringiausios yra þemumos ir lygumos: absoliutaus aukðèio intervalui nuo–200 m iki +400 m tenka apie 68% bendrojo eþerø ploto (2.3 pav.). Eþeringiausiosvalstybës yra Suomija (eþeringumas 9%), Ðvedija (8,5%) ir Kanada (7,6%).

Kaip eþerai pasiskirsto kai kuriø þemynø viduje, galima spræsti ið eþeringumoizolinijø þemëlapiø (2.4 pav.), kurie buvo sudaryti sumuojant eþerø plotus Pasaulioþemëlapio (M 1 : 2 500 000) tam tikruose kvadratuose (100 × 100 km).

Dar sudëtingiau ávertinti kiekybiðkai Pasaulio eþeruose sukauptà vandens tûrá,nes daugelio eþerø – net ir dideliø – gylis iki ðiol neþinomas. Neiðtirtø eþerø

vandens tûrá bandoma apskaièiuoti pagal ávairias empirines eþero tûrio ir vandens

pavirðiaus ploto, didþiausio ir vi-

dutinio gylio priklausomybes

(Korzun, 1974), taèiau rezulta-

tai yra labai apytiksliai. Pavyz-

dþiui, pagal C. Herdendorfà

(1982), suminis vandens tûris,

sukauptas Pasaulio eþeruose,

yra 224 × 10³ km³, o UNESCO

já vertina 176,4 × 10³ km³, ið jø

52% tenka gëlam vandeniui

(Shiklomanov, 1997). Eþerø, su-

kaupusiø daugiau kaip 10 km³,

100 km³ ir 1000 km³ vandens,

pasaulyje yra atitinkamai 93, 32

ir 13 (Choinski, 2000). Daugiau-2.3 pav. Didþiøjø Pasaulio eþerø suminio ploto pasiskirs-tymas (%) pagal absoliutø aukðtá

0

10

20

30

40

50

60

<0 0–500 500– 1000

1000– 2000

2000– 5000

Aukščio intervalas, m

Plo

tas,

%

23

2.4 pav. Pasaulio þemynø eþeringumas, % (skaitmenys prie izolinijø), pagal Choinski, 2000

Eþerø iðtekl iai ir jø geografi ja


2.4 pav. tæsinys

25

2.4 pav. tæsinys

Eþerø iðtekl iai ir jø geografi ja


sia vandens yra Kaspijos jûroje(78 200 km³), Baikale (23 000 km³),Tanganikos eþere (18 900 km³) irAukðtutiniame eþere (11 600 km³).

Lietuvos eþerai yra sukaupæ5,22 km³ vandens. Apie 85% ðiokiekio ávertinti pagal tiesioginæ in-formacijà (682 batimetriðkai iðtir-tø eþerø duomenis), o likæ 15% –apskaièiuoti pagal atskiroms eþe-rø ploto klasëms bûdingà viduti-ná gylá (2.5 pav.). Iðtekliai labaikoncentruoti: 32 eþeruose, kuriøkiekvienas yra didesnis kaip 5 km²,sukaupta apie 40% visø Lietuvoseþerø vandens (2.6 pav.).

2.6 pav. Vandens, sukaupto Lietuvos eþeruose, pasiskirstymas pagal eþerø ploto klases (pas-tarøjø intervalai – kaip 2.5 pav.); suminis tûris – tamsûs stulpeliai, batimetriðkai iðtirtøeþerø tûris – balti stulpeliai

2.5 pav. Lietuvos eþerø vidutinis gylis, bûdingas atski-roms eþerø ploto klasëms: 1 klasë – 0,5–1 ha; 2 klasë –1,1–5,0 ha; 3 klasë – 5,1–10,0 ha; 4 klasë – 10,1–50,0 ha;5 klasë – 50,1–100,0 ha; 6 klasë – 100,1–500,0 ha;7 klasë – >500 ha

0

1 2

3

4

5 6

7

8

1 2 3 4 5 6 7 Ežerų ploto intervalas

Vid

uti

nis

gyl

is, m

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

1 2 3 4 5 6 7 Ežerų ploto intervalai

Van

den

s tū

ris,

m³

x 10

³

s

27

3. Eþerø morfologija

Minëta, kad eþerui atsirasti reikia dviejø sàlygø: 1) pakankamai gilaus þemës pavir-ðiaus duburio ir 2) vandens, kuris tà duburá uþpildytø. Pirmà sàlygà bûtø galimavadinti geomorfologine, o antràjà – hidrologine. Nors abi jos yra vienodai svarbioseþero genezei, ði daþniausiai sutapatinama su pirmàja, t. y. duburio geneze. Þino-ma, tai nëra tas pats, taèiau, kita vertus, bûtent duburio genezë nulemia sukauptovandens tûrá, pavidalà, ryðá su maitinamuoju baseinu ir poþeminio vandens sluoks-niais, t. y. rodiklius ir sàlygas, nuo kuriø priklauso naujojo vandens objekto taps-mas ir tolesnë evoliucija. Pirminio duburio forma ir parametrai daugiausia nulems irjuos transformuojanèiø hidrodinaminiø procesø intensyvumà, ðilumos pasiskirsty-mà vandens masëje, biotopø ávairovæ, todël geomorfologinis eþerø genezës inter-pretavimas tenkina ir hidrologus, ir biologus.

Duburiø genezë yra sudedamoji eþerø morfologijos dalis. Ði eþerotyros ðaka dartiria duburiø formas ir struktûrinius elementus, taip pat juos apibûdinanèius kieky-binius (morfometrinius) rodiklius.

3.1. Eþeriniø duburiø formos ir struktûriniai elementai

Iki ðiol vartotas terminas eþero duburys, kurá derëtø skirti nuo siauresnæ reikðmæturinèio termino eþero dubuo. Dubuo yra duburio dalis, kurioje telkðo vanduodabartinëje eþero evoliucijos stadijoje. Eþero nuosëdø storymë, apyeþeryje iðplitu-sios eþerinës kilmës pelkës ir terasos yra duburio, o ne dubens struktûriniai elemen-tai. Kitaip tariant, duburys yra istorinis eþero dubuo.

Eþero terasos yra senøjø atabradø, susiformavusiø esant aukðtesniam vandenslygiui, fragmentai. Senøjø atabradø iðnirimas ir virtimas terasomis sietinas su upiø


(eþerø nuotëkio slenksèio) gilinamàja erozija, kurios intensyvumà ir gylá lëmë erozi-jos bazës (Lietuvos teritorijoje – Baltijos jûros vandens lygio) þemëjimas. Pasak A. Ga-runkðèio (1975), Lietuvos eþerø duburiuose galima aptikti iki penkiø terasø. Þemiau-sioji – I terasa pakilusi virð dabartinio vandens lygio vidutiniðkai 1 m, II terasa – 3 m,III terasa – 6 m, IV terasa – 11 m ir V terasa – 17 m. Minëtas autorius teigia, kadvirðutiniø terasø (III–V) formavimasis buvo susijæs su termokarsto procesais, t. y.„palaidoto“ ledo luistø tirpimu, o þemøjø (I–II) – su hidrodinaminiais procesaiseþeruose. Taèiau ið A. Garunkðèio pateiktø duomenø nesunku ásitikinti, kad skirtin-gose Lietuvos dalyse esanèiø eþerø terasos, o tiksliau – absoliutus jø aukðtis geraikoreliuoja su dabartiniais vandens lygiais (3.1 pav.), todël jø (terasø) susidarymassietinas su regioninio rango procesais.

Eþerø duburiai yra terigeniniø, chemogeniniø ir organogeniniø medþiagø, atplau-kianèiø kartu su vandeniu, atneðamø vëjo ar susidaranèiø paèiame eþere, gaudyklës.Nors dalá medþiagø iðplukdo iðtekanèios upës, jø balansas yra teigiamas, ir duburyjekaupiasi nuosëdos. Nuosëdø storymë gali siekti deðimtis ir net ðimtus metrø, todël ðisduburio elementas, iðskyrus, galbût plonà pavirðiniø nuosëdø sluoksnelá, beveik neturiátakos ðiuolaikiniams limnologiniams procesams, todël su eþero dubeniu nesietinas.

Eþero dubens skersiniame pjûvyje iðsiskiria trys struktûriniai elementai: 1) litora-lë arba eþero atabradas, 2) sublitoralë arba sampilas ir 3) profundalë arba eþero

3.1 pav. Terasø (I–V) absoliutaus aukðèio priklausomybë nuo eþero vandens lygio (sudarëautorius pagal A. Garunkðtá, 1975)

III I–II

V

IV

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

80 90 100 110 120 130 140 150 160 Ežero vandens lygio altitudė, m

Ter

aso

s al

titu

dė,

m

29

gelmës. Bûtina iðsyk pabrëþti, kad ðiø elementø geomorfologinë ir ekologinë (hid-robiologinë) samprata gerokai skiriasi, todël pravartu pateikti abu poþiûrius.

Fizinëje eþerotyroje litoralë daþniausiai suvokiama kaip struktûrinis dubenselementas, susiformavæs priekrantëje veikiant bangoms ir srovëms (Bogoslovskij,1960). Hidrodinaminiu poþiûriu tai itin aktyvi zona, kurioje goþta vëjo bangos (gylisD < 0,5λ, èia λ – vëjo bangos ilgis), ir jø energija transformuojasi á dugnà eroduo-janèiø ir iðplautà medþiagà perneðanèiø plûsmo srautø ir priekrantës sroviø energi-jà. Nuo pirminio dubens (ðlaito) litologijos ir nuolydþio bei já veikianèiø jëgødydþio ir santykio priklausys ir litoralës sàranga ir forma.

Pasak A. Garunkðèio (1975), Lietuvos eþerø litoralës esti trijø tipø: 1) abrazinës,2) akumuliacinës ir 3) sudëtingosios. Abrazinës litoralës formuojasi prieðvëjinësepusiasaliø pakrantëse, jø pavirðiø dengia þvyras ir gargþdas, reèiau – rieduliai. Ðiølitoraliø plotis yra 5–7 m, o nuolydis priklauso nuo kranto stabilumo (litologijos,augalijos) ir siekia 0,25–0,3. Akumuliacines litorales daþniausiai dengia smëliai,kuriø frakcijos tolydþio smulkëja nuo kranto povandeninio ðlaito link. Dideliuoseeþeruose (Dusioje, Metelyje, Alauðe) ðiø litoraliø plotis 100 m ir daugiau (nuolydis– iki 0,05–0,1), ypaè rytinëse (prieðvëjinëse) pakrantëse. Rininiuose eþeruose, kuriøpirminiai ðlaitai yra statesni, o vëjo (bangø) ásibëgëjimo virð vandens atstumai,atvirkðèiai, maþesni kaip pirmuosiuose eþeruose, telkðanèiuose ledo luistø iðgulë-tuose duburiuose, akumuliaciniø litoraliø plotis yra taip pat gerokai maþesnis.Sudëtingosios litoralës (jø Lietuvos eþeruose yra daugiausia) susideda ið dviejødaliø – abrazinës (arèiau kranto) ir akumuliacinës. Skiriasi ir ðiø komponenèiølitologija ir morfometriniai rodikliai.

Litoralæ formuojanèiø hidrodinaminiø veiksniø stiprumas yra ið dalies nulemtaseþero ploto, todël su juo turëtø koreliuoti ir litoralës parametrai – plotis ir nuolydis.Ðitokia priklausomybë iðties pastebima (3.2 pav., 3.3 pav.), bet ji yra nevienareikð-më, nes apibendrina skirtingos genezës eþerø atabradus, á kuriuos, be to, patenka irorganogeninës sedimentacijos ruoþai. Jie bûna itin platûs senatvës stadijà pasieku-siuose uþauganèiuose eþeruose. Pasiektà evoliuciná lygmená ið dalies parodo dubensvidutinis gylis, todël pagal já diferencijuojami ir litoralës parametrai (3.2 pav.).

Sublitoralë yra pereinamoji zona tarp litoralës ir profundalës. Jà suformavo iðkranto bei litoralës iðplauta terigeninë medþiaga, kurià dar pajëgë transportuotigráþtantys plûsmo srautai ir srovës. Kadangi stambiosios frakcijos nusëdo paèiojelitoralëje, ties vidine jos riba klostësi tik smulkiagrûdþiai smëliai. Taigi sublitoralëyra akumuliacinë forma, „uþkrauta“ ant eþero dubens pirminio ðlaito ir prisiderinusiprie jo nuolydþio. Dël ðios prieþasties riba, skirianti sublitoralæ nuo profundalës –gelmiø zonos, yra labai sàlygiðka. A. Èebotariovas (1978) siûlo naudoti hidrodina-

Eþerø morfologija


3.2 pav. Litoralës, kurios vidinë riba yra formalizuota pagal 2 m gylio izobatæ, vidutinioploèio priklausomybë nuo eþero ploto (23 Lietuvos eþerai, kuriø vidutinis gylis Dav < 5 m – 1;30 eþerø Dav = 5–10 m – 2 ir 19 eþerø Dav > 10 m – 3)

3.3 pav. Litoralës, kurios vidinë riba yra formalizuota pagal 2 m gylio izobatæ, vidutinionuolydþio (laipsniais) priklausomybë nuo eþero ploto (pagal 72 Lietuvos eþerø duomenis)

1

3 2

0

50

100

150

200

250

300

350

0 1000 2000 3000

Ežero plotas, ha

Lit

ora

lės

vid

uti

nis

plo

tis,

m

0

4

8

12

16

0 500 1000 1500 2000 2500

Ežero plotas, ha

Lit

ora

lės

vid

uti

nis

nu

oly

dis

, °

31

miná kriterijø: profundalë yra eþero dubens dalis, kurios dugno nesiekia vëjo sukel-ta vandens sàmaiða.

Biologinës pakraipos eþerotyroje (Hutchinson, 1967; Wetzel, 1983) eþero dubuoskirstomas pagal sàlygas, bûtinas vienoms ar kitoms vandens augalø (makrofitø)bendrijoms egzistuoti. Kadangi visiems dugne augantiems fotosintezuojantiemsaugalams reikalinga ðviesa, jø iðplitimo apatinë riba sutampa su fotosintezës (ap-ðviestosios) zonos gyliu. Visa, kas yra tarp kranto ir ðios ribos, vadinama litorale.Litoralë skirstoma dar detaliau pagal makrofitø bendrijas. Eþero dubens dalis, kolo-nizuojama virð vandens auganèiø makrofitø, vadinama virðutine litorale, o gilesnësdalys, kuriose auga makrofitai su pavirðiuje plûduriuojanèiais lapais ir paniræ auga-lai, – atitinkamai vidurine ir apatine litoralëmis. Nesunku pastebëti, kad virðutinëslitoralës ribos apytiksliai sutampa su geomorfologiðkai apibrëþiamos litoralës, ovidurinës litoralës – su sublitoralës ribomis. Kitaip yra su apatine litorale, kuriosribà lemia vandens skaidrumas, todël sutapatinti jà su vienu struktûriniu dubenselementu, pavyzdþiui, pirminiu ðlaitu, arba apibrëþti konkreèiu gyliu neámanoma.Tà patá galima pasakyti ir apie tarpinæ zonà – litoriprofundalæ, kurioje dar pasitaikofotosintezuojanèiø dumbliø.

Be jau minëtø sudedamøjø, prie litoralës priskiriama ir periodiniø uþlajø zona –eulitoralë, esanti tarp aukðèiausio ir þemiausio vandens lygio atþymø. Eulitoralësribos kinta erdvës ir laiko atþvilgiu, taèiau jas palyginti nesudëtinga apibrëþti tiki-mybiðkai, jeigu disponuojama sisteminga informacija apie vandens lygio svyravi-mus eþere (Kilkus, Ðtaras 2000). Prie eulitoralës, matyt, reikëtø priskirti ir supralito-ralæ – vandens purslø poveikio zonà, nes ji yra slanki, t. y. kiekvienà vandens lygáatitiks sava supralitoralë.

Apie eþero dubens formà galima spræsti ið izobaèiø, t. y. uþdarø linijø, jungianèiøvienodo gylio taðkus, iðsidëstymo batimetriniame plane. Nors realiø formø ávairovëyra labai didelë, jà apibendrina trys elementariø dubenø modeliai, turintys specifináizobaèiø iðsidëstymà: 1) tolygø, 2) tankëjantá eþero centro link ir 3) tankëjantá krantolink (3.4 pav.). Pasak L. Hakansono (1981), visos kitos dubens formos yra tarpinësarba minëtø trijø tipø deriniai. Jas geriausiai apibûdina batigrafinës kreivës, kuriomssudaryti reikia duomenø apie izobatiniø pavirðiø plotà (3.1 lentelë).

Galimi du batigrafiniø kreiviø iðraiðkos bûdai. Naudojant pirmàjá, vadinamàjáA. Pencko bûdà, aðiø masteliai ryðio grafike pasirenkami laisvai (3.5 pav.). Aðisgalima suvienodinti (redukuoti), jei naudojami santykiniai izobatiniø pavirðiø plotaiir gyliai, ávertinami dalimis (%) nuo atitinkamai eþero vandens pavirðiaus ploto(100%) ir didþiausio gylio (100%). Ðitaip iðbrëþtos batigrafinës kreivës (3.6 pav.) jauyra tarpusavyje palyginamos ir nesunkiai tipizuojamos. Antai minëtus tris dubenø

Eþerø morfologija


3.4 pav. Tipiniai elementariø dubenø modeliai, kai izobaèiø iðdëstymas tankëjantis eþerocentro link (a), tolygus (b) ir tankëjantis eþero krantø link (c) (Hakanson, 1981)

3.1 lentelë. Izobatiniø pavirðiø pasiskirstymas pagal gylá Babrø ir Giluièio eþeruose, Dovinësbaseinas (Bieliukas, 1937)

Babrų ežeras Giluičio ežeras

gylis izobatinio paviršiaus plotas gylis izobatinio paviršiaus plotas

m % ha % m % ha %

0 0 67,9 100 0 0 227,5 100

2 8 59,3 87,3 2 9,1 202,9 89,2

4 16 52,3 77,0 4 18,2 182,2 80,1

6 24 45,5 67,0 6 27,3 162,7 71,5

8 32 40,2 59,1 8 36,4 143,7 63,2

10 40 35,5 52,3 10 45,4 120,7 53,1

12 48 30,9 45,5 12 54,5 89,6 38,1

14 56 26,5 39,0 14 63,6 9,6 4,2

16 64 21,8 32,1 16 72,7 1,0 0,4

18 72 16,1 23,8 18 81,8 0,4 0,2

20 80 8,9 13,0 20 90,9 0,1 0,05

22 88 2,0 2,9 22 100 0 0

24 92 0,7 1,0

25 100 0 0

33

modelius apibûdina atitinkamai tiesë (L tipas) ir labai ágaubta (VCx) bei iðgaubta(C) kreivës, tarp kuriø telpa ir tarpiniai batigrafiniø kreiviø tipai – ágaubtøjø (Cx) irmaþai ágaubtøjø (SCx). L. Hakansonas (1981) tipiniø kreiviø riboms nustatyti nau-dojo objektyvø kriterijø – vidutiná kvadratiná nuokrypá (σ) nuo tiesialinijinio pasi-skirstymo, t. y. jos atitinka ±0,5σ, ±1,0σ, …, ±3σ.

Realiø eþerø dubenys daþnai esti sudëtingi, ir juos apibûdinanèios batigrafinëskreivës yra ávairûs tipiniø kreiviø deriniai, pavyzdþiui, VCx–Cx, L–Cx ir pan. (3.2 lentelë).Iðanalizavus per 150 ledyninës kilmës Lietuvos eþerø batigrafines kreives paaiðkëjo,kad daugiausia jø (36,5%) priklauso SCx tipui, ir tai dera su L. Hakansono teoriniaisvertinimais (38,3%).

3.5 pav. Babrø (1) ir Giluièiø (2) eþerø bati-grafinës kreivës, sudarytos naudojant abso-liuèias ploto ir gylio aðis (Pencko metodas)

3.6 pav. Babrø (1) ir Giluièiø (2) eþerø bati-grafinës kreivës, sudarytos naudojantsantykines (redukuotas) aðis

15

0

25

20

15

102

0 50 100 150 200 250

Plotas, ha

Gyl

is,

m

1

40

60

80

100

0

2

20

0 20 40 60 80 100

PLotas, %

Gyl

is,

%

3.2 lentelë. Ledyninës kilmës Lietuvos eþerø batigrafiniø kreiviø tipai

Batigrafinės kreivės tipas Ežerų skaičius %

VCx, VCx–Cx 3 1,9

Cx, Cx–VCx(SCx) 26 16,7

SCx, SCx–VCx(Cx) 57 36,5

SCx–L(C) 16 10,3

L 18 11,5

L–VCx(Cx, SCx) 19 12,2

L–C 12 7,7

C, C–L 5 3,2

Iš viso 156 100

Eþerø morfologija

Plotas,


3.2. Morfometriniai rodikliai

Kiekybiniai rodikliai, apibûdinantys eþero dubens arba jo morfologiniø elementøerdvines koordinates ir jø iðvestines, yra vadinami morfometriniais rodikliais. Patei-kus ðitoká labai bendrà apibrëþimà, labai maþai nukrypstama nuo apibrëþimø, sufor-muluotø eþerotyros mokslo klasikø ir pabrëþianèiø perdëm geomorfologiðkà morfo-metriniø rodikliø turiná (Forel, 1892). Atrodytø, kad tokia nuostata prieðtaraujaakivaizdþiai tiesai, kad neigiama reljefo forma tampa eþeru, jeigu joje telkðo vandensmasë, o jai apibûdinti tarytum reikëtø specialiø morfometriniø rodikliø (Welch 1948).Taèiau prieðtaravimas yra tariamas, nes „specialûs“ vandens masës morfometriniairodikliai, pavyzdþiui, tûris, vidutinis gylis ir kt., yra rodikliai dubens formos iki kon-kreèios altitudës, atitinkanèios vienà ar kità vandens lygá eþere. Kitaip tariant, dubens„uþpildas“ – vanduo, durpës ar kt. – nekeièia morfometriniø rodikliø geomorfologi-nio turinio, kurá pabrëþia daugelis autoriø per pastaruosius deðimtmeèius iðleistuoselimnologiniuose, geografiniuose ir hidrologiniuose þodynuose ir þinynuose (Èebota-riov, 1978; Hakanson, 1981; Johansson, 1984; Lange, 1993).

Kadangi morfometriniai rodikliai nulemia daugelá eþeruose vykstanèiø proce-sø, suprantamos tyrëjø pastangos „ádëti“ á juos specialø – hidrologiná, sedimentolo-giná, ekologiná ar kt. turiná. Bûtent ðituo galima paaiðkinti, pavyzdþiui, atsiradimà irpopuliarumà rodikliø, netiesiogiai apibûdinanèiø vandens masës stabilumà (santy-kiná gylá), eþero hidraulinæ apkrovà (santykiná baseinà) ir kt. Nesunku pastebëti,kad ðie rodikliai daþniausiai esti koeficientai, apskaièiuojami ið elementariø morfo-metriniø rodikliø ir atliekantys normavimo funkcijà (pavyzdþiui, gylio – pagal plo-tà, eþero ploto – pagal maitinamojo baseino plotà ir kt.). Ðie saviti, taèiau vis dëltomorfometriniai rodikliai ið esmës skiriasi nuo parametrø, kuriems apskaièiuoti bûti-na ir morfometrinë, ir papildoma speciali informacija, pavyzdþiui, metinës prietakostûris – eþero pratakumui apibûdinti. Taigi ðie parametrai iðkrinta ið morfometriniørodikliø konteksto ir turëtø bûti vadinami iðties hidrologiniais, sedimentaciniais,hidrobiologiniais ir kt. rodikliais – pagal jiems suteiktà naujà turiná.

Nors eþerø morfometrija atsirado sykiu su eþerotyra ir ilgà laikà buvo benesvarbiausia jos ðaka, morfometriniø rodikliø, net ir elementariøjø, matavimo irapskaièiavimo metodikos labai skiriasi. Pasitaiko, kad tuo paèiu terminu apibûdina-mi visiðkai skirtingi rodikliai, todël sunku, o kartais ir apskritai neámanoma paly-ginti tarpusavyje ávairiø autoriø tyrimø. Kadangi eþerø morfometrija „aptarnauja“daugelá specialiø teoriniø ir taikomøjø eþerotyros studijø, jos metodologinës bazësir paèiø morfometriniø rodikliø standartizavimas yra itin aktualus ir bûtinas, ypaè

35

Lietuvoje, nes mûsø eþerotyra ilgà laikà plëtojosi veikiama tik rusø mokyklos. Norsði mokykla yra labai turtinga, akivaizdi jos specifika, atsispindinti ir mokslø klasifi-kacijoje, o bûtent eþerotyros orientacijoje á hidrologijà (Bogoslovskij, 1960; Èebota-riov, 1978). Kai kurie rusø mokslininkø naudojami morfometriniai rodikliai apskri-tai neturi atitikmenø Vakarø eþerotyroje, taèiau tai nereiðkia, kad reikëtø jø iðsykatsisakyti arba, atvirkðèiai, áteisinti kaip analogo neturintá standartà. Bûtina atliktimetodologinæ ðiø rodikliø analizæ visø morfometriniø rodikliø kontekste, iðsiaiðkin-ti jø pranaðumus ir trûkumus, galimus sàlyèio taðkus, o paskui – atmesti kaipfiziðkai nepagrástus, pasikartojanèius, neinformatyvius arba, atvirkðèiai, pasirinktikaip standartus, naudotinus visuose teoriniuose ir taikomuosiuose tyrimuose, ypaèeþerø kadastruose, pasuose, þinynuose.

Visi morfometriniai rodikliai skirstytini á tris grupes – pavirðiaus, tûrio ir basei-no rodiklius, kurie vëlgi esti dviejø rûðiø – absoliutûs (dimensiniai) ir santykiniai(dimensijos neturintys morfometriniai koeficientai). Kadangi baseino absoliutûsmorfometriniai rodikliai tradiciðkai yra tiriami hidrografijos, apibûdinsime tik mor-fometrinius koeficientus, apibûdinanèius eþero ir maitinamuojo baseino sàsajas.

3.2.1. Pavirðiaus morfometriniai rodikliai

Ðiems rodikliams apskaièiuoti (iðmatuoti) pakanka topografinio ar batimetrinioþemëlapio. Rezultatø tikslumas daugiausia priklauso nuo þemëlapio (plano) maste-lio, todël nuoroda á já yra bûtina. Tas pats pasakytina ir apie vandens lygio altitudæ,kurià ðie morfometriniai rodikliai atitinka.

Geografinës padëties koordinatës. Beveik visi autoriai prie jø priskiria tik geografi-ná ilgá (λ) ir geografiná plotá (ϕ), taèiau ðiai grupei turëtø priklausyti, be abejonës, irvandens lygio altitudë (z) – treèioji koordinatë, apibûdinanti eþero padëtá jûroslygio atþvilgiu. Geografinë plotuma ir ilguma nustatomos (apskaièiuojamos) eks-

treminiams kranto linijos taðkams tikslumu, kurá riboja kartografinës medþiagos

mastelis ir paties objekto (eþero) plotas. Lietuvos eþerams priimtinas ir realiai pasie-

kiamas tikslumas yra 0,1’. Ðitokiu tikslumu, beje, pateikiamos eþerø koordinatës

naujajame Lenkijos eþerø kataloge (Janczak, red. 1996, 1997, 1999). Tàsyk geografi-

nës koordinatës, pavyzdþiui, Kretuono eþero, ávertintos pagal M 1 : 200 000 þemëla-

pá, bûtø 55°14’ 0” –55°16’ 18” Ð; 26°03’ 12” –26°06’12” R ir 145 m NN. Kadangi

skirtumai tarp ekstreminiø kranto linijos taðkø koordinaèiø yra menki net ir paly-

Eþerø morfologija


ginti dideliuose Lietuvos eþeruose, tikslingiausia, matyt, pasitenkinti vieno taðko –eþero svorio centro koordinatëmis. Eþero svorio centru laikytinas didþiausiø ilgio irploèio linijø (jos apibûdinamos vëliau) sankirtos taðkas. Kretuono eþere ðio taðkokoordinatës yra 55°15’06” Ð ir 26°04’36” R.

Vandens lygio altitudë daþniausiai parodo kartografavimo (batimetrinio planosudarymo) metu buvusià situacijà. Kartais ðis vandens lygis vadinamas normaliu(NVL). Taèiau tvenkiniø projektavimo ir eksploatacijos srityje vartojamas hidro-technikø terminas natûraliems eþerams netinka, nes kartografavimo metu buvæsvandens lygis gali bûti, atvirkðèiai, visiðkai nenormalus ir apibûdinti, pavyzdþiui,gilø daugiametá nuosëká. Jei normalus vandens lygis suvokiamas kaip vidutinispusiausvyros lygis, já geriau apibûdinti vidutiniu daugiameèiu vandens lygiu. Joaltitudë hidrometriðkai iðtirtø (turinèiø vandens lygio stebëjimø daugiametes eiles)eþerø ávertinama pagal hidrologiniø metraðèiø duomenis, prie apskaièiuoto vidurkiopridëjus posto nulio altitudæ, o neiðtirtø eþerø – átraukiant á momentiná vandens lygáredukcinæ pataisà, kurios dydis ir patikimumas priklausys nuo galimybës pasirinktitinkamà eþerà analogà, matavimø laiko, netiesioginës informacijos (pavyzdþiui,vietos gyventojø apklausos) gausumo ir kt.

Eþero plotas A, m²; ha; km² yra pasirinktà vandens lygá atitinkanèios kranto linijosribojamas plotas, t. y. á eþero plotà áeina ir salø plotas. Pagrindinis ávertinimo bûdas –planimetravimas, kuris gali bûti sëkmingai derinamas su pavirðiaus skaidymu á tai-syklingas geometrines figûras. Þemëlapio mastelis nëra esminis dalykas (Hakanson,1981), nes dël kranto linijos generalizacijos atsirandanèios klaidos yra skirtingø þen-klø, t. y. „iðnykusiø“ álankø plotà kompensuoja eþerui priskiriamø iðkyðuliø plotas.

Eþero vandens pavirðiaus plotas AW, m², ha, km² – eþero plotas, atëmus salø plotà(ΣAI). Jei eþeras neturi salø, A = AW .

Salingumas kI, % (angl. Insulosity) – eþero ploto salø dalis:

kI = 100(A – AW)/A = 100 ΣAI/A, %. (3.1)

Informacija apie Lietuvos ir Pasaulio eþerø salingumà pateikiama 3.3 lentelëje,3.4 lentelëje ir 3.5 lentelëje.

Litoralës plotas ALt, m², ha, km². Minëta, kad eþero litoralës (atabrado) sàvoka yralabai neapibrëþta. Pavyzdþiui, vieni tyrëjai jai suteikia hidrodinaminá turiná (prie-

37

3.3 lentelë. Salingiausi Lietuvos eþerai

3.4 lentelë. Lietuvos eþerø vidutinis salingumas

3.5 lentelë. Salingiausi Pasaulio eþerai (Choinski, 2000)

Salos Ežeras Ežero plotas, km²

skaičius plotas, km² salingumas, %

Dviragis 3,48 4 0,75 21,4

Zarasas 3,72 4 0,40 10,6

Siesartis 5,46 5 0,37 6,8

Avilys 12,6 31 0,60 4,7

Galvė 3,88 20 0,15 3,8

Stirniai 8,91 3 0,33 3,7

Salos Ežerų ploto intervalas km²

Ežerų suminis plotas, km² skaičius plotas, km² salingumas, %

0,005–0,010 3,86 – – –

0,011–0,050 28,10 2 0,003 0,01

0,051–0,10 27,75 3 0,011 0,04

0,11–0,50 161,3 22 0,116 0,07

0,51–1,00 93,56 23 0,265 0,28

1,01–5,00 265,7 147 2,72 1,02

>5,00 328,1 104 2,82 0,86

Iš viso 908,3 301 5,93 0,6

Ežeras Šalis Ežero plotas, km²

Salų skaičius

Salų plotas, km²

Huronas Kanada, JAV 59 800 30 000 4 509

Miško (Lake of the Woods)

Kanada, JAV 4 410 17 000 692

Saimaa Suomija 4 400 13 100 660

Čadas Čadas, Kamerūnas, Nigeris, Nigerija

12 000–26 000 3 000 1 200

Viktorijos Kenija, Tanzanija, Uganda

68 800 1 410 1 280

Eþerø morfologija


krantës zona, kurios gylis yra maþesnis kaip pusë vëjo bangos ilgio), o kiti vertinapagal ekologinius kriterijus (eþero akvatorijos dalis, kurioje auga aukðtesnieji van-dens augalai). Ir pirmu, ir antru atvejais litoralës parametrams apibûdinti reikiaspecialiø tyrimø. Kita vertus, litoralës formalizuota vidine riba galëtø bûti 2 mizobatë, t. y. gylis, kuris daugelyje Lietuvos eþerø limituoja virðvandeniniø makrofi-tø plëtimàsi á pelaginæ zonà (Kilkus, Ðtaras, 2000). Tàsyk litoralës plotas yra 0 m ir2 m izobaèiø ribojamø plotø skirtumas, t. y.

ALt = A0 – A2. (3.2)

Ið ðio rodiklio nesunku apskaièiuoti vidutiná litoralës plotá (LtB , m):

LtB = (A0/π)0,5 – (A2/π)0,5 = 0,564 (A00,5 – A2

0,5), (3.3)

èia A0 ir A2 iðreikðti m².

Eþero didþiausias ilgis Lmax , km. Kiekybinë ðio parametro iðraiðka priklauso nuo á jáádedamo turinio – hidrodinaminio ar morfometrinio (formalaus), todël apibrëþimaiyra skirtingi ir net prieðtaringi. Manytina, kad racionaliausias yra L. Hakansono(1981) poþiûris: eþero didþiausias ilgis yra formalus apraðomasis rodiklis, todël járeikëtø skirti nuo hidrodinaminæ prasmæ turinèio didþiausio efektyviojo ilgio. Taigieþero didþiausias ilgis gali bûti apibûdintas linija, jungianèia daugiausia nutolusiuskranto linijos taðkus ir einanèia eþero pavirðiumi, t. y. galinèia kirsti ir pasitaikan-èias salas. Jei eþeras neturi salø, o jo forma plane yra artima skrituliui, didþiausiasilgis yra tiesë, sutampanti su didþiausiu efektyviuoju ilgiu. Iðtásusiuose, pavyzdþiui,rininiuose ir upiniuose, eþeruose didþiausias efektyvus ilgis yra kreivë arba mediani-në linija, jungianti daugiausia nutolusius kranto linijos taðkus ir einanti eþero pavir-ðiaus viduriu.

Senesniuose eþerotyros darbuose (Bieliukas, 1961) eþero pavirðiaus formai api-bûdinti buvo naudojama eþero didþioji aðis – tiesë, jungianti daugiausia nutolusiuskranto linijos taðkus ir galinti kirsti sausumà (apyeþerá). Kadangi ðio formalausmorfometrinio rodiklio informatyvumas yra menkas, o fizinë prasmë – apskritaisunkiai suvokiama, siûloma jo atsisakyti, juolab kad jis neturi analogø kitø ðaliøeþerotyroje.

Eþero didþiausias efektyvusis ilgis LE , km. Ðis rodiklis apibûdina didþiausià atstu-mà, kurá gali nukeliauti vëjas virð vandens pavirðiaus nekliudomas sausumos (kran-to iðkyðuliø, salø), t. y. jis matuojamas vandens pavirðiumi einanèia tiese, jungian-

39

èia daugiausia nutolusius kranto linijos taðkus. Ðalia didþiausio efektyviojo ilgiodaþnai nurodoma ir jo kryptis, pavyzdþiui, LE = 3,2 km: ÐV–PR.

Vidutinis efektyvusis ilgis LF , km – morfometrinis rodiklis, neblogai apibûdinantisbangø generavimo ir vandens sàmaiðos sàlygas, taèiau jis apskaièiuojamas ir netvadinamas labai ávairiai. Pagal Beach Erosion Board (Hakanson, 1981) metodikà, LF

(angl. effective fetch) apskaièiuojamas bet kuriam kranto linijos ar akvatorijos taðkuiðitaip:

LF = (ΣLi cos γi / Σ cos γi) s’, (3.4)

èia: Li – efektyvusis ilgis i-àja kryptimi 90° ketvirtyje, γi – kampas tarp didþiausioefektyviojo ilgio krypties pasirinktame ketvirtyje ir efektyviojo ilgio i-àja kryptimi,s’ – batimetrinio plano (þemëlapio) mastelio koeficientas (pvz., s’ = 1,0, jei M = 1 : 100 000,ir s’ = 0,1, jei M = 1:10 000). Siûlomas skaièiavimo laiptas γi = ±6°, t. y. norintapskaièiuoti LF, bûtina iðmatuoti didþiausià efektyvøjá ilgá ketvirtyje (γ = 0°) bei Li,kai γ = ±6°, ±12°, ±18° ir t. t. (ið viso 15 nariø, tad Σ cos γI = const. = 13,51).Matavimai labai supaprastëja, jei yra naudojama ant skaidruolës nubraiþyta spindu-linë diagrama, kurioje kampas tarp spinduliø γ =6° (3.7 pav.). LF pasiskirstymàeþero akvatorijoje apibûdina ðio parametro izolinijos.

3.7 pav. Diagrama vidutiniam efektyviajam ilgiui apskaièiuoti (Hakanson, 1981)

Eþerø morfologija


Lenkø limnologai (Lange, 1993) vidutiná efektyvøjá ilgá (lenk. úrednia efektyw-na dlugoúã osi) ávertina paprasèiau:

LF = (LE + Bmax)/2, (3.5)

èia Bmax – didþiausias plotis (ðis rodiklis aptariamas toliau). Jei eþeras neturi salø, o joforma plane yra artima skrituliui, siûloma (Wetzel, 1983) dar paprastesnë formulë:

LF = A0,5. (3.6)

Nesunku pastebëti, kad ðios formulës duoda skirtingus rezultatus. Pagal (3.5),idealios formos eþerui (skritulio spindulys yra r) LF = 2r, o pagal (3.6), LF = 1,77r.Kita vertus, abi formulës, kitaip nei Beach Erosion Board metodika, duoda galimy-bæ palyginti vidutines sàmaiðos sàlygas ávairiuose eþeruose.

Rusø literatûroje vidutinio efektyviojo ilgio analogas yra vidutinis vëjo ásibëgë-jimo virð vandens pavirðiaus atstumas (rus. sriednyj putj razgona vietra nad vodnojpavierchnosti):

LF = 0,0025[LÐ–P(NÐ + NP) + LV–R(NV + NR) + LÐV–PR(NÐV + NPR) +

LÐR–PV(NÐR + NPV)], (3.7)

èia LÐ–P ir t. t. – vidutinis vëjo ásibëgëjimo virð eþero vandens pavirðiaus atstumasatitinkama kryptimi (nusakoma indeksu); NÐ, NP ir t. t. – atitinkamos krypties vëjopasikartojimas %. Apskaièiuojant LF pagal (3.7) formulæ, patogu naudoti ant skaid-ruolës vienodais atstumais nubrëþtø Ð–P, V–R ir t. t. krypèiø tinklelá (3.8 pav.).

3.8 pav. Linijø tinkleliai (Ð–P, V–R ir PV–ÐR, PR–ÐV krypèiø) vëjo ásibëgëjimo keliuivirð eþero pavirðiaus apskaièiuoti

41

Kiekvienos krypties vëjo ásibëgëjimo atstumas (pavyzdþiui, LÐ–P) apskaièiuojamaskaip visø ðios krypties profiliø aritmetinis vidurkis; eþere esanèios salos yra kliûtysvëjo kelyje, todël jas kertantys profiliai suskyla á dvi savarankiðkas atkarpas – ikisalos ir uþ jos. Kadangi (3.7) formulëje yra parametrai, ávertinantys vëjo pasikarto-jimà, pagal jà apskaièiuotas LF nëra „grynas“ morfometrinis rodiklis. Kita vertus,jis toks tampa, jei naudojama supaprastinta formulë:

LF = 0,25(LÐ–P + LV–R + LÐV–PR + LPV–ÐR). (3.8)

Vëjo ásibëgëjimo vidutiná atstumà daugiausia nulemia eþero plotas, pavirðiaus for-ma (iðtæstumas) ir kranto linijos vingiuotumas.

Didþiausias plotis Bmax , km – didþiausio ilgio linijai statmena tiesë, jungianti duprieðingose pusëse esanèius ir daugiausia nutolusius kranto linijos taðkus; ji galikirsti salas.

Didþiausias efektyvusis plotis BE, km – didþiausio efektyviojo ilgio linijai statme-na tiesë, jungianti du prieðingose pusëse esanèius ir daugiausia nutolusius krantolinijos taðkus; ji negali kirsti salø.

Vidutinis plotis Bav , km – eþero ploto ir didþiausio ilgio santykis:

Bav = A/Lmax . (3.9)

Eþero iðtæstumas T. Ðis rodiklis naudojamas nedaugelyje ðaliø, pavyzdþiui, Lenkijoje(lenk. wydluz’enie) ir apibûdinamas didþiausio ilgio ir didþiausio ploèio santykiu, t. y.

T = Lmax / Bmax. (3.10)

Kranto linijos ilgis l0 , km. Jis iðmatuojamas kreivimaèiu arba adatiniu skriestuvu (2 mmþingsniu). Gautojo rezultato santykinis tikslumas priklauso nuo eþero ploto ir nau-dojamo þemëlapio (plano) mastelio. Pasak L. Hakansono (1981), norint iðmatuotikranto linijos ilgá 5% tikslumu, þemëlapio mastelio vardiklis S turëtø bûti

S ≈ 5 500 A0,5, (3.11)

t. y., jei, pavyzdþiui, eþero plotas yra 1 km², jo kranto linijos ilgá galima ávertintiminëtu tikslumu tik batimetriniame plane, kurio mastelis yra 1 : 5 000. Duomenys

Eþerø morfologija


apie Lietuvos eþerø kranto linijos ilgius pateikiami 3.6 lentelëje, o apie Pasaulioeþerus, turinèius ilgiausià kranto linijà, – 3.7 lentelëje.

Kranto linijos iðsivystymas N (angl. Shore/or shoreline development; rus. Razvitijiebieriegovoj linii) yra kranto linijos vingiuotumo ir eþero pavirðiaus formos iðtæstu-mo matas, kuris dar vadinamas Nagelio koeficientu. Ðis koeficientas yra eþerokranto linijos ilgio l0 ir tokio paties ploto (kaip eþeras) skritulio apskritimo ilgio lSsantykis, t. y.

N = l0/lS = l0/2(πA)0,5 = 0,282 l0/A0,5. (3.12)

Jei eþero pavirðiaus forma yra idealus skritulys, N = 1,0. Didëjant kranto linijosvingiuotumui ir ypaè pavirðiaus formai artëjant prie iðtemptos elipsës (didëjant didþiau-sio ilgio ir ploèio santykiui), N reikðmë taip pat didëja. Kai kuriø vingiuotø (ðakotø)rininiø Lietuvos eþerø, pavyzdþiui, Asvejos ir Sartø, N > 6,0 (3.8 lentelë). Didëjanteþero plotui, Nagelio koeficiento reikðmë daþniausiai taip pat didëja (3.9 lentelë),nors, kita vertus, tarp didþiausiøjø Pasaulio eþerø ðitai nepastebima (3.10 lentelë).

3.6 lentelë. Lietuvos eþerø kranto linijos ilgis

3.7 lentelë. Pasaulio eþerai, turintys ilgiausià kranto linijà (Choinski, 2000)

Suminis kranto linijos ilgis Ežerų ploto intervalai, km² Ežerų skaičius

km %

0,005–0,01 530 223 3,7

0,02–0,05 1000 731 12,0

0,06–0,10 378 477 7,9

0,11–0,50 644 1669 27,6

0,51–1,00 138 743 12,3

1,01–5,00 128 1330 21,9

>5,00 32 882 14,6

Iš viso 2850 6055 100

Ežeras Šalis Plotas, km² Kranto linijos ilgis, km

Saimaa Suomija 4 400 15 000

Kaspijos jūra Azerbaidžanas, Iranas ir kt.

376 000 6 380

Huronas Kanada, JAV 59 800 6 157

Seul Kanada 1 657 4 786

Aukštutinis Kanada, JAV 82 680 4 385

43

Kadangi koeficientas N tik ið dalies ávertina kranto linijos vingiuotumà, limno-logai ieðkojo kitø bûdø apibûdinti ðià savybæ. Rusijoje ir Lietuvoje ilgà laikà buvopopuliarus Muraveiskio koeficientas M – kranto linijos ilgio l0 ir ilgio lM lauþtës,gaubianèios eþero kontûrà, santykis

M = l0/lM . (3.13)

3.8 lentelë. Kai kuriø rininiø eþerø Lietuvoje kranto linijos iðsivystymas

3.9 lentelë. Lietuvos eþerø kranto linijos iðsivystymas (vidutinës Nagelio koeficiento reikð-mës eþerø ploto klasëms)

3.10 lentelë. Kai kuriø didþiøjø Pasaulio eþerø kranto linijos iðsivystymas (Choinski, 2000)

Ežeras Ežero plotas, km² Kranto linijos ilgis, km

Kranto linijos išsivystymas, N

Asveja 10,2 72,5 6,43

Sartai 13,3 79,0 6,11

Aisetas 5,01 46,5 5,87

Ančia 4,23 33,1 4,54

Žeimenys 4,55 34,2 4,53

Vilkokšnis 3,37 26,0 4,00

Stirniai 8,62 33,7 3,24

Tauragnas 5,13 23,6 2,94

Ežerų ploto intervalas, km² Kranto linijos išsivystymas (vidutinis N)

0,005–0,01 1,21

0,02–0,05 1,19

0,06–0,10 1,26

0,11–0,50 1,51

0,51–1,00 1,81

1,01–5,00 2,00

> 5,00 2,55

Ežeras Šalis Ežero plotas, km²

Kranto linijos ilgis, km

Kranto linijos išsivystymas, N

Saimaa Suomija 4 400 15 000 63,8

Seul Kanada 1 657 4 786 33,2

Inari Suomija 1 050 2 776 24,2

Shuswap Kanada 310 1 430 22,9

Pietinis Indėnų Kanada 2 247 3 798 22,6

Eþerø morfologija


Koeficiento M reikðmæ daugiausia nulemia eþero kranto linijos makroformos (di-dþiosios álankos ir stambieji pusiasaliai), o ne smulkieji vingiai, todël jo informaty-vumas yra ribotas. Vakarø ðalyse ðis rodiklis nenaudojamas.

A. Garunkðtis (1975) pasiûlë ávertinti kranto linijos vingiuotumà koeficientu G,kuris yra eþero kranto linijos ilgio ir dvigubo didþiausio ilgio santykis, t. y.

G = l0/2L. (3.14)

Pasak minëto autoriaus, eþerai yra nevingiuoti, jei G < 1,1; maþai vingiuoti, jei G =1,1–1,3; vingiuoti, jei G = 1,3–1,5; labai vingiuoti, jei G > 1,5. Rodiklis neprigijo,nes jo prasmë prieðtaringa ir sunkiai suvokiama. Pavyzdþiui, jei eþeras yra idealiaiapvalus ir jo spindulys yra r, vingiuotumo koeficientas G = 2πr/4r = 1,57, t. y.,pasak A. Garunkðèio, jis bûtø… labai vingiuotas.

3.2.2. Tûrio morfometriniai rodikliai

Ðie rodikliai yra susijæ su eþero dubens tûriu ir forma, todël jiems apibûdinti (ap-skaièiuoti) bûtinas batimetrinis þemëlapis (planas).

Didþiausias gylis Dmax, m yra ávertinamas pagal diskretiðkus gylio matavimo rezul-tatus arba echogramas. Kaip ir pirmiau aptarti parametrai, didþiausias gylis turëtøbûti redukuotas atsiþvelgiant á NVL. Pageidautina, kad prie ðios charakteristikosbûtø nurodyta paklaida (±m arba %), iðplaukianti ið matavimø metodo (prietaiso)tikslumo. Bûtø ypaè naudinga þinoti, ið kokios matavimø sekos (gylio matavimotaðkø ar echogramø skersainiø) ðis rezultatas gautas. Duomenys, iliustruojantys

3.11 lentelë. Batimetriðkai iðtirtø Lietuvos eþerø gylis

Didžiausias gylis, m Vidutinis gylis, m Ežerų ploto intervalas, km²

Ežerų skaičius vidurkis maksimumas vidurkis maksimumas

0,005–0,01 34 4,6 14,9 2,2 6,4

0,011–0,05 86 6,4 45 3 22,7

0,051–0,1 50 7,2 22,5 3,3 11,7

0,11–0,5 242 11,5 57 4,5 14,3

0,51–1,0 122 13,8 43,5 5,1 16,5

1,1–5,0 116 17,4 50,1 5,9 14,4

>5,0 32 23,4 60,5 7,4 18,7

Iš viso 682 – 60,5 – 22,7

45

gylá batimetriðkai iðtirtø Lietuvos eþerø, pateikiami 3.11 lentelëje, o Pasaulio eþe-rø – 3.12 lentelëje.

Vidutinis gylis Dav, m. Apibûdinamas eþero vandens tûrio (V, m³) ir vandens pa-virðiaus ploto (AW, ha) santykiu, t. y.:

Dav = V/100 AW . (3.15)

Rodiklis yra iðvestinis, todël jis privalo derëti su kitais eþerø kadastre nurodomaisparametrais (eþero ir salø plotu, vandens tûriu).

Gera Lietuvos eþerø vidutinio gylio ir didþiausio gylio koreliacija (koreliacijoskoeficientas r = 0,954), t. y.:

Dav = 0,66 Dmax 0,79. (3.16)

Ði priklausomybë yra, matyt, ganëtinai universali, nes analogiðki lygties parametraigauti Vokietijos (Ventz, 1973), Lenkijos (Janczak, Sziva, 1984) ir Karelijos (Volkov,Doganovskij, 1981) eþerø.

Medianinis gylis D50, m. Rodiklis naudojamas tik Ðiaurës ðaliø limnologijos prak-tikoje (Hakanson, 1981), taèiau jis gali bûti itin naudingas apibûdinant, pavyzdþiui,eþero dugno sàskaidà. Medianinis gylis ávertinamas pagal santykinæ batigrafinæ krei-væ ir reiðkia, kad 50% eþero ploto gylis yra didesnis kaip D50 ir 50% – maþesnis uþ já.

Kvartiliø gylis D25 ir D75, m. Medianinis gylis dar vadinamas antrojo kvartilio gyliu.Analogiðkai jam, ið santykinës batigrafinës kreivës randami pirmojo ir treèiojo

3.12 lentelë. Giliausieji Pasaulio eþerai (Choinski, 2000)

Ežeras Šalis Didžiausias gylis, m

1. Baikalas Rusija 1 620

2. Tanganika Zayras, Tanzanija ir kt. 1 471

3. Kaspijos jūra Azerbaidžanas, Iranas ir kt. 1 025

4. Njasa (Malavis) Malavis, Mozambikas ir kt. 706

5. Isyk Kulis Kirgizija 702

6. Didysis Vergų Kanada 614

7. Matana Indonezija 590

8. Kraterinis JAV 589

9. Toba Indonezija 529

10. Hornindalsvatn Norvegija 514

Eþerø morfologija


kvartiliø gyliai (atitinkamai D25 ir D75). Ið D25 sprendþiama, kad 25% eþero plotogylis yra didesnis kaip D25 ir 75% – maþesnis uþ já, o ið D75 – apie prieðingussantykius.

Santykinis gylis Dr, % yra didþiausias gylis, normuotas pagal eþero vandens pavir-ðiaus plotà. Pasak G. Hutchinsono (1957), jis iðreiðkiamas eþerui lygiaploèio skritu-lio (AW) skersmens (2r) dalimis (%), t. y.

Dr = Dmax π0,5 / 20 AW0,5 = 0,0886 Dmax / AW

0,5, %, (3.17)

èia Dmax – didþiausias gylis, m, o AW – eþero vandens pavirðiaus plotas, km².

(3.17) formulë yra labai populiari, nes pagal jà apskaièiuotas Dr neblogai apibû-dina eþero vandens masës terminës stratifikacijos potencialà, dinaminës sàmaiðosgalimybes ir kt. Ji turëtø pakeisti Lietuvoje iki ðiol naudojamà paprastesná, betfiziðkai maþiau pagrástà gylio normavimo bûdà pagal P. Ivanovo formulæ:

Dr = Dmax / AW0,33. (3.18)

Vandens tûris, 10³ ´ m3. Jo ávertinimo tikslumas priklauso nuo batimetrinio planodetalumo, kurá ið dalies parodo izobaèiø skaièius (n), ir pasirinktos analitinës for-mulës derëjimas su dubens forma, reikalaujanèia tiesialinijinës ar, atvirkðèiai, krei-valinijinës (parabolinës) tûrio aproksimacijos. Todël, neatsiþvelgiant á tûrio apskai-èiavimo bûdà (grafinis ar analitinis), ið pradþiø bûtina nubrëþti eþero batigrafinækreivæ redukuotose aðyse (santykinæ batigrafinæ kreivæ) ir ávertinti jos formà, kurigali bûti (3.9 pav.) ágaubta (VCx, Cx, SCx), tiesialinijinë (L) ar iðgaubta (C) (Hakan-son, 1981). Jeigu batigrafinë kreivë yra artima tiesialinijinei arba iðgaubta (L, C),analitinë formulë, pagal kurià apskaièiuojamas tûris, yra ðitokia:

nV1 = Σ ∆D/2 (Ai + Ai + 1), (3.19) I = 0

èia: ∆D – izobatës laiptas, Ai – i-osios izobatës ribojamas vandens pavirðiaus plotas.

Jeigu batigrafinë kreivë yra ágaubta (VCx, Cx, SCx), naudojama ði formulë:

V2 = Σ ∆D/3 [Ai + Ai + 1 + (Ai + Ai + 1)0,5] . (3.20)

Á apskaièiuotus tûrius papildomai átraukiamas redukcinis koeficientas, kuriodydis priklauso nuo batimetrinio plano detalumo (izobaèiø skaièiaus n) bei batigra-finës kreivës formos (naudotos formulës). Jei batigrafinë kreivë yra sudëtinga,

47

3.9 pav. Batigrafiniø kreiviø tipai (Hakanson, 1981)

3.13 lentelë. Redukciniai koeficientai vandens tûriams, apskaièiuotiems pagal (3.19) ir (3.20)formules

Kr Formulė Batigrafinė

kreivė N = 2 N = 3 N = 4 N = 5 N = 6 N = 8 N = 10

3.19 L 0,984 0,992 0,997 0,999 0,999 1,000 1,000

3.19 C 1,046 1,023 1,012 1,007 1,006 1,003 1,002

3.20 VCx 0,627 0,799 0,878 0,916 0,945 0,966 0,977

3.20 Cx 0,930 0,969 0,981 0,988 0,990 0,993 0,996

3.20 SCx 1,033 1,017 1,010 1,005 1,004 1,003 1,002

pavyzdþiui, virðutinë jos dalis priskirtina SCx tipui, o apatinë – Cx, apskaièiuotastûris pataisomas vidutiniu svertiniu redukciniu koeficientu Kr:

Kr = (ASCx KSCx + ACx KCx) / 100, (3.21)

èia: ASCx ir ACx – eþero ploto dalys (%), apibûdinamos atitinkamø tipø kreivëmis, oKSCx ir KCx – redukciniai koeficientai, atitinkantys minëtàsias kreives (3.13 lentelë).Analogiðkos padaromos ir tûriø, ávertintø planimetravimo bûdu (plotas tarp batig-rafinës kreivës ir eþero vandens pavirðiaus ploto bei gylio aðiø), pataisos.

Eþerø morfologija


Tûrio iðsivystymas VD – koeficientas, palyginantis eþero dubens tûrá su tûriukûgio, kurio pagrindo plotas yra lygus eþero vandens pavirðiaus plotui AW, oaukðtis – didþiausiam gyliui Dmax, t. y.

VD = AW Dav / 0,333 Dmax AW = 3Dav / Dmax. (3.22)

VD kaitos intervalas yra nuo 1,0 (kûgio) iki 3,0 (cilindro). Ðio koeficiento analogasrusø, lenkø ir ið dalies lietuviø limnologinëje literatûroje yra dubens formos rodiklisC, kuris yra vidutinio gylio Dav ir vandens masës svorio centro SV santykis:

C = Dav / SV . (3.23)

Jei vandens masë eþere yra homogeninë, kaip esti, pavyzdþiui, homotermijø laiko-tarpiais,

SV = ∫0v D dv / V, (3.24)

o (3.24) formulëje esantis integralas sprendþiamas planimetruojant tûrio kreivës(tûrio priklausomybës nuo gylio) ribojamà plotà. C kaitos intervalas yra nuo 1,33(kûgio) iki 2,0 (cilindro). Kadangi ðio rodiklio teikiama informacija ta pati kaip irVD, geriau naudoti pastaràjá, juolab kad já paprasèiau apskaièiuoti.

Vidutinis dugno nuolydis α, % (angl. Mean slope,) apskaièiuojamas pagal ðitokiàformulæ (Hakanson, 1981):

α = (l0/2 + l1 + l2 + ….. + ln – 1 + ln / 2) Dmax / 10 n AW, (3.25)

èia l0, l1, ..., ln – atitinkamai nulinës (kranto linijos), 1-osios,….., n-osios (paskuti-nës) izobaèiø ilgis, km; Dmax – didþiausias gylis, m; n – izobaèiø skaièius; AW –eþero vandens pavirðiaus plotas, km².

Dugno vidutiná nuolydá galima apskaièiuoti ir pagal kità formulæ:

tgα = ∆D (l0/2 + l1 + ….. + ln) / AW, (3.26)

èia ∆D – izobaèiø laiptas (m arba km), o visi kiti nariai (m ir m2 arba km ir km²) –kaip (3.26) formulëje.

Dugno plotas AB, m², ha, km². Jis visada esti didesnis nei eþero vandens pavirðiausplotas, nes pastarasis yra dugno ploto projekcija plokðtumoje, t. y.

AB = AW / cosα. (3.27)

49

Dugno sàskaidos koeficientas R (angl. Lake bottom roughness):

R = 0,165 (∆D + 2) Σi = 0 li / D50 AW

0,5, (3.28)

èia: ∆D – izobaèiø laiptas, m; li – i-osios izobatës ilgis, km; D50 – medianinis gylis,m; AW – eþero vandens pavirðiaus plotas, km². Pasak L. Hakansono (1981), ávairiøeþerø dugno sàskaida yra palyginama tik tada, jei apskaièiuojant R yra naudojamasvienodas izobaèiø skaièius n (siûloma naudoti n = 5).

3.2.3. Baseino rodikliai

Eþerø maitinamøjø baseinø ir upiø baseinø morfometriniai rodikliai turi daug ben-drø bruoþø. Kadangi antrieji apibûdinti daugelyje hidrografijos studijø (Jablonskisir Gaigalis, 1973; Jablonskis, Gaigalis ir Simniðkaitë, 1975; Èebotariovas, 1983;Kilkus, 1998 a), aptariami kai kurie ið jø, naudojami tik eþerotyroje arba skirtingaiinterpretuojami.

Baseino plotas AC, km² (angl. Catchment / Drainage basin area; amer. Watershedarea). Kadangi pats eþeras yra baseino dalis, kurioje formuojasi nuotëkis, hidrolo-gai jo plotà daþniausiai átraukia á bendrà maitinamojo baseino plotà. Eþerotyroje AC ,matyt, turëtø reikðti drenuojamo baseino (be eþero, nes jis yra „drena“) plotà.Ðitaip já derëtø ir vadinti.

Nenuotakioji (pavirðinio nuotëkio eþerui neduodanti) baseino dalis AN, % –bendras uþdarø daubø ir jas maitinanèiø baseinëliø plotas, % nuo AC. Rodiklis ikiðiol maþai naudojamas, taèiau jis yra labai svarbus vertinant eþerui tenkanèiasrealias hidraulines ir maisto medþiagiø apkrovas.

Koncentruotà pavirðiná nuotëká formuojanti baseino dalis AK, % – baseinø, maiti-nanèiø eþero intakus, bendras plotas (be AN), % nuo AC.

Pasklidà (nekoncentruotà) pavirðiná nuotëká formuojanti baseino dalis AE, %. Limno-loginëje literatûroje ðis rodiklis vadinamas labai ávairiai – nuosavas baseinas, tiesio-ginis baseinas, eþero ðlaitø baseinas, taèiau jo prasmë ta pati – pavirðiniø intakønedrenuojamas apyeþeris. Iðvesti pastarojo takoskyrà þemëlapyje ir paskui iðmatuoti(planimetruoti) AE daþnai esti problemiðka, todël galimas ðitoks ávertinimo bûdas:

AE = AC – AN – AK. (3.29)

n

Eþerø morfologija


Jei eþeras neturi intakø,

AE = AC – AN. (3.30)

Santykinis baseinas Oh (angl. Ohle index) – koeficientas, apibûdinantis maitina-mojo baseino dydá eþero atþvilgiu, t. y.

Oh = (AC + AW) / AW . (3.31)

Apatinë ðio rodiklio riba yra Oh = 1 ir prie jos artëtø „eþeras-ðulinys“, kurioanalogai gamtoje galëtø bûti jauni karstiniai eþerëliai – smegduobës, taip pat kaikurie aukðtapelkiø eþerokðniai. Virðutinës ribos fizinë prasmë taip pat aiðki: didë-jant Oh, eþero hidrologinis reþimas artëja prie upei bûdingo reþimo. Kita vertus, Ohvirðutinë riba yra neapibrëþta kiekybiðkai, nes Oh → ∞, jei AW → 0. Dël ðiosprieþasties hidrologiniams skaièiavimams kartais geriau naudoti vadinamàjá eþeroploto koeficientà Keþ (vieneto dalys arba %), kuris rodo atvirkðèià Oh santyká, t. y.

Keþ = AW / (AC + AW). (3.32)

Ðio rodiklio pranaðumas yra tas, kad visos ámanomos jo reikðmës yra tarp 0 ir 1,0 (0 ir100%), ribø fizinë prasmë – tokia pati kaip Oh. Be to, jei eþeras tiriamame baseineyra vienintelis, eþero ploto koeficientas parodo ir baseino eþeringumà.

Lietuvoje vyrauja eþerai, kuriø baseinai yra didesni uþ paèiø eþerø plotus nuo10 iki 100 kartø. Kiek galima spræsti ið turimos informacijos (apie 500 eþerø), kitøeþerø, turinèiø itin didelius (Oh > 100) ir, atvirkðèiai, maþus (Oh < 10) santykiniusbaseinus, dalys yra apylygës (3.14 lentelë).

3.14 lentelë. Lietuvos eþerø santykiniai baseinai Oh (n – eþerø skaièius statistinëje iðrankoje)

Oh

<10 10–100 >100 Iš viso Ežerų ploto

intervalas, km² n % n % n % n %

0,005–0,01 8 11,6 53 76,8 8 11,6 69 100

0,011–0,05 21 33,3 35 55,6 7 11,1 63 100

0,051–0,1 6 13,0 28 60,9 12 26,1 46 100

0,11–0,5 22 13,5 112 68,7 29 17,8 163 100

0,51–1,0 16 23,5 37 54,4 15 22,1 68 100

1,1–5,0 12 18,5 49 75,4 4 6,1 65 100

>5,0 12 42,8 15 53,6 1 3,6 28 100

Iš viso 97 19,3 329 65,5 76 15,2 502 100

51

Ðindlerio rodiklis Sh, m–1 (angl. Shindler index) sieja maitinamojo baseino plotà sueþero vandens tûriu:

Sh = (AC + AW) / V . (3.33)

Kuo ðis rodiklis didesnis, tuo reikðmingesnë baseino (nuotëkio, atplukdomø bioge-niniø medþiagø, tarðalø ir kt.) átaka limnosistemai.

3.3. Eþerø duburiø genezë

Minëta, kad eþerø genezë daþniausiai vertinama pagal tai, kokie veiksniai (endo-geniniai, egzogeniniai, kosminiai ir kt.) formavo jø duburius, taip pat pagal tøveiksniø darbo pobûdá (egzaracija, akumuliacija ir kt.). Ið daugelio genetiniøklasifikacijø detalumu ir universalumu iðsiskiria G. Hatèinsono klasifikacija (Hut-chinson, 1957), apimanti vienuolika eþerø grupiø, kurios toliau skirstomos á tipusir potipius – ið viso 76. Ið regioniniø klasifikacijø paminëtinos A. Garunkðèio(1975) – Lietuvos eþerø, O. Jakuðko (1981) – Baltarusijos eþerø, S. Maidanovskio(1954) – Lenkijos eþerø. Ðiame darbe daugiausia remiamasi G. Hatèinsono schema,taèiau retsykiais ji papildoma regioniniø klasifikacijø duomenimis.

Tektoninës kilmës eþerai (3.15 lentelë, 3.10 pav.) telkðo Þemës plutos plyðiuo-se, sprûdþiuose (Baikalas, Tanganika), álinkiuose (Viktorijos eþeras) ir kitose vidiniøÞemës jëgø sukurtose neigiamose reljefo formose. Ðiai genetinei grupei taip patpriskirtini reliktiniai eþerai, kurie kadaise buvo Pasaulio vandenyno dalys ir atsisky-rë nuo jo dël epeirogenetinio ir izostatinio Þemës plutos kilimo (Kaspijos jûra). Kaikuriuos tektoninius duburius vëliau veikë ir pertvarkë kiti geologiniai veiksniai,pavyzdþiui, kontinentinis ledynas – Didþiuosius Ðiaurës Amerikos eþerus (Aukðtuti-ná, Mièiganà ir kt.), vulkanizmas – Kivu eþerà (Afrika), karstas – Ðkoderio eþerà(Europa – Albanija ir Juodkalnija). Antriniø geologiniø veiksniø nulemtoji pertvarkabuvo ypaè reikðminga maþiesiems tektoniniams eþerams, susidariusiems smulkiuo-se kristalinio pagrindo lûþiuose (Kanadoje, Fenoskandijoje) ir vëliau atsidûrusiemskontinentinio ledyno egzaracijos zonoje.

Vulkaninës kilmës eþerø (3.16 lentelë) aptinkame uþgesusiø ugnikalniø krate-riuose, kalderose (3.11 pav.), lavos laukø (trapø) duburiuose, taip pat lavos srautøpatvenktuose ávairios genezës slëniuose. Ðie eþerai (Kivu, Nikaragva, Sevanas) yra

Eþerø morfologija


didþiausi. Giliausi vulkaninës kilmës eþerai (Kraterinis, Toba, Kurilø) telkðo kalde-rose. Trapø eþerëliai esti nedideli ir seklûs, pavyzdþiui, Jakutijoje jø vidutinis plotasyra maþesnis kaip 1,5 km², o gylis apie 2 m. Specifiniai eþerai susidaro dujø sprogi-mo krateriuose – marose (3.12 pav.). Jø aptinkama Eifelio kalnuose (Vokietija),Prancûzijos Centriniame masyve, Meksikoje (èia jie vadinami axalapasco), Nubi-jos dykumoje (Sudanas). Marø eþerai yra maþi (didþiausio Laach eþero – (Vokietija)

3.10 pav. Tektoniniuose sprûdþiuose telkðanèiø Baikalo (kairëje) ir Tanganikos (deðinëje)eþerø batimetriniai planai ir dubenø skersainiai (Choinski, 2000); skaitmenys prie izobaèiø –metrai, juodai nuspalvintos salos

3.15 lentelë. Didþiausi ir giliausi tektoninës kilmës eþerai (Herdendorf, 1982; Choinski, 2000 ir kt.)

Ežeras Žemynas (Pasaulio dalis) Plotas, km² Didžiausias

gylis, m Vandens tūris,

km³

Kaspijos Azija 376 000 1025 78 200

Aukštutinis Šiaurės Amerika 82 680 407 12 230

Viktorija Afrika 68 800 85 2 518

Huronas Šiaurės Amerika 59 800 229 3 537

Mičiganas Šiaurės Amerika 58 100 282 4 920

Tanganika Afrika 34 000 1471 17 827

Baikalas Azija 31 500 1620 22 995

Njasa (Malavis) Afrika 30 800 706 6 140

Didysis Vergų Šiaurės Amerika 28 568 614 2 088

53

plotas yra 3,2 km²), taèiau santykiðkai gilûs. Antai Pulver Maar eþerëlio (Vokietija,Eifelio kalnai) plotas yra tik 0,3 km², o gylis siekia net 74 m.

Nuogriuvø ir nuoðliauþø patvenkti eþerai (3.13 pav.) daþniausiai susidaro kalnøupiø slëniuose per stiprius þemës drebëjimus. Ðitaip, pavyzdþiui, 1911 m. vasario 19 d.radosi naujas Sarezo eþeras Pamyre (Tadþikija). Uolø nuogriuva, kurios tûris buvoapie 2 km³, o aukðtis – 750 m, pertvërë Murgabo upës slëná, ir ið pasitvenkusiovandens kalnuose 3220 m aukðtyje susidarë 86,5 km² eþeras (Gronskaja ir kt., 1977).Jame sukaupta apie 17 km³ vandens, o pagal gylá (505 m), Sarezas yra 12-asisgiliausiøjø pasaulio eþerø sàraðe (Choinski, 2000). Kiti ðios genezës eþerai yra gero-kai maþesni, taèiau taip pat santykiðkai gilûs. Pavyzdþiui, Didþiosios Ricos ir Maþo-sios Ricos eþerø (Kaukazas, Gruzija) plotas yra atitinkamai 1,5 km2 ir 0,1 km², betgylis siekia net 101 m ir 76 m.

3.11 pav. Kalderose telkðanèiø a) Kraterinio (JAV) irb) Taal (Filipinai) eþerø batimetriniai planai (Choinski,2000); skaitmenys prie izobaèiø – metrai, juodai nuspal-vintos salos 3.12 pav. Maaros Lac d’Issarles

(Prancûzija) batimetrinis planas(Hutchinson, 1957); izobatës pla-ne brëþtos kas 10 metrø

3.16 lentelë. Didþiausi ir giliausi vulkaninës kilmës eþerai (Herdendorf, 1982; Choinski, 2000 ir kt.)

Ežeras Šalis Plotas, km² Didžiausias gylis, m

Vandens tūris, km³

Nikaragva Nikaragva 8 430 70 108

Kivu Ruanda, Zayras 2 650 480 333

Sevanas Armėnija 1 240 82 38

Toba Indonezija 1 150 529 –

Taupo Naujoji Zelandija 610 159 –

Kurilų Rusija 77 306 13

Kraterinis JAV 54 589 16

Eþerø morfologija


Ledyninës (glacialinës) kilmës eþerø grupë yra turtin-giausia, G. Hatèinsono klasifikacijoje jai tenka net 20 ti-pø. Ðiø eþerø duburius suformavo kontinentiniai ir kalnøledynai (senieji ir dabartiniai) bei jø tirpsmo vandenys(fliuvioglacialiniai eþerai). Ledynø geologinës veiklos kryp-tys yra dvi – egzaracija ir akumuliacija, todël jas atitinkaskulptûrinës ir struktûrinës reljefo formos, kuriose telkðoskirtingø genetiniø tipø eþerai. Visus juos galima suskirs-tyti á keturis pogrupius: 1) eþerus, turinèius tiesioginá sà-lytá su ledynu, 2) eþerus, telkðanèius egzaraciniuose dubu-riuose, 3) moreniniø dariniø patvenktus arba juose susidariusiuseþerus ir 4) termokarstinius eþerus.

Pirmojo pogrupio eþerø reikia ieðkoti ledyno pavirðiu-je, taip pat po juo ir abliacijos zonoje. Ledyno pavirðiujeiðtirpdyti duburiai esti seklûs ir juos greitai nudrenuojaatsivëræ plyðiai arba laikinos vandentëkmës. Palankiomissàlygomis tirpsmo vanduo gali kauptis ledyno kûne arbapo juo. Ypaè dideli polediniai eþerai susidaro geoterminë-se srityse. Iðtirpus ledo uþtvaroms, jø vanduo greitai iðte-ka, todël kyla katastrofiniai poplûdþiai, kurie Islandijojeyra vadinami jökulhlaup. Antai 1996 m. lapkritá iðsiverþuspolediniam Grimsvötn eþerui (vandens tûris 3,2 km³) Vat-najökull ledyne, laikinos upës debitas siekë 52 000 m³/s(Jonsson, Snorrason, 1998). Daugiau kaip 70 eþerø aptiktapo Antarktidos ledynais. Didþiausio ið jø – Vostok eþero

(3.14 pav.), esanèio po 4 km storio ledynu Rytø Antarktidoje, gylis net 670 m (kitaisduomenimis, – 914 m), o plotas yra artimas Ontarijo eþero (Ðiaurës Amerika) plotui(Bell, Karl, 1999). Kai tirpsmo vandenis patvenkia pats ledynas, susidaro prieledyni-niai patvenktiniai eþerai. Jø kadaise bûta ir Lietuvoje, o ið nûnai egzistuojanèiøpaminëtinas Mercbacherio eþeras Tian Ðanio kalnuose (3.15 pav.). Jis susidarëmaþdaug prieð 250 metø tarp Ðiaurinio Inylèeko ir Pietinio Inylèeko ledynø irmaitinamas jø tirpsmo vandenimis. Kaupiantis tirpsmo vandenims intensyvëja ledouþtvankos terminë erozija, ir kartkarèiais kyla dideli poplûdþiai – daþniausiai vasa-ros pabaigoje arba rudená (Sokolov, Leonova, 1981).

Kalnuose uolø pavirðius gremþë lokalø maitinimà (daþniausiai lavinø sniego)turëjæ karø ledynukai. Jiems iðtirpus, egzaraciniuose duburiuose – cirkuose susidarënedideli, bet ganëtinai gilûs eþerai, pavyzdþiui, Czarny Staw eþeras Tatruose, Lenki-

3.13 pav. Nuogriuvos pa-tvenkto Amtkel eþero (Gru-zija) batimetrinis planas(Apchazava, 1975)

55

3.14 pav. Po ledynu esanèio Vostokeþero (Rytø Antarktida) skersainis(Bell, Karl, 1999)

3.16 pav. Karoje telkðanèio Czarny Staweþerëlio (Tatrø kalnai, Lenkija) batimet-rinis planas ir dubens skersainis(Choinski, 2000); skaitmenys prie izo-baèiø – metrai

3.17 pav. Fiordinio Hornin-dalsvatn eþero (Norvegija)geografinë padëtis (A) ir ba-timetrinis planas (B); skait-menys prie izobaèiø – met-rai (Hutchinson, 1957)

3.15 pav. Inylèeko ledynø (Tian Ðanis) patvenktas Merc-bacherio eþeras (Sokolov, Leonova, 1981)

Eþerø morfologija

æ


Izob

aèiø

laip

tas

– 10

m

3.18

pav

. Rin

inio

Asv

ejos

eþe

ro b

atim

etrini

s pl

anas

(br

aiþë

N. Pu

mpu

tytë

)

57

joje (3.16 pav.). Iðtásusiuose uolëtuose duburiuose telkðo fiordiniai eþerai, paveldëjæslëniniø ledynø egzaruotus trogus; pastarøjø briaunos (rigeliai) skiria eþerus nuotikrøjø fiordø – jûros álankø (3.17 pav.). Daug giliø fiordiniø eþerø yra Norvegijoje(pavyzdþiui, Hornindalsvatn – 10-asis pagal gylá, 514 m, Pasaulio eþeras), Ðkotijoje,Uolëtøjø kalnø (Ðiaurës Amerika) vakariniame ðlaite, Patagonijoje.

Mokslininkai iki ðiol nesutaria dël genezës vadinamøjø rininiø eþerø, kurie yrapaplitæ paskutiniojo apledëjimo akumuliacijos srityse, taigi ir Lietuvoje. Vokieèiøeþerotyrininkas P. Woldstedtas (1923) terminu rinnen apibûdino iðtásusius eþerus,telkðanèius siauruose, staèiaðlaièiuose ir daþnai labai giliuose duburiuose (3.18 pav.).Ðitoká terminà vartojo ir G. Hatèinsonas (angl. lakes of rinnen origin) bei S. Majda-nowskis. Pastarasis rinø genezæ siejo su klastinës medþiagos erozija, kurià atlikoledynø tirpsmo vandenys (Majdanowski,1954). Pasak È. Kudabos (1983), rinos akty-viai formavosi ledyno pakraðtyje, kur ið poledyno dideliu greièiu iðsiverþdavo subgla-cialiniai vandenys. Lietuvos rinas detaliai ty-rinëjæs A. Garunkðtis, atvirkðèiai, jø atsiradi-mà aiðkino subaeraliniø, t. y. ledynopavirðiumi tekëjusiø ir nuo jo pakraðèio kriok-liais kritusiø, vandenø evorziniu poveikiu irteigë, kad rinos yra evorziniø duobiø gran-dinës. Bet ir A. Garunkðtis, ir È. Kudabasutarë, kad rinos nebuvo uþneðtos fliuviog-lacialinëmis sànaðomis, nes jose iðliko ledo,kuris iðtirpo tik poledynmeèiu. Dël to pir-masis autorius manë, kad rininiai eþerai yratermokarstiniø eþerø potipis (Garunkðtis,1975), o antrasis pasiûlë juos vadinti dubak-loniais (Kudaba, 1983). Nuomoniø ávairovæpapildë Baltarusijos eþerotyrininkë O. Jakuð-ko (1981), teigusi, kad rinos yra ledyno eg-zaracinës veiklos padarinys.

Ganëtinai dideli, bet palyginti seklûs eþe-rai susidarë kontinentinio ledyno iðslëgtuo-se duburiuose – glaciadepresijose (3.19 pav.),kuriuos daþniausiai yra patvenkæ ávairaus ran-

3.19 pav. Glaciadepresijoje telkðantis Du-sios eþeras; skaitmenys prie izobaèiø –metrai (Bieliukas, 1937)

Eþerø morfologija


go akumuliaciniai dariniai ir formos. Prie ðio ledyninës kilmës eþerø pogrupiopriskirtini Avilys, Dysnai, Dusia, Metelys, Rubikiai – Lietuvoje; Narutis, Miastro,Driviatai – Baltarusijoje; Sniardwy – didþiausias Lenkijos eþeras (113,4 km²) ir kt.Panaði genezë ir priekalniø eþerø, kuriuos patvenkë kadaise iki èia nusileidusiøslëniniø ledynø galinës ir recesinës morenos (Komo, Gardos, Madþiorës eþeraiItalijoje). Nelyginti maþesni eþerai telkðo kalvoto moreninio reljefo paþemëjimuose,kurie daþnai yra termokarstinës kilmës. Pasak A. Garunkðèio, ðitokiø eþerø plotasLietuvoje daþniausiai esti maþesnis kaip 50 ha.

Tikrieji termokarstiniai, arba kriogeniniai, eþerai dabar yra paplitæ daugiame-èio áðalo srityse (Azijoje, Ðiaurës Amerikoje) ir telkðo lokaliø atotirpø duburiuose.Kadangi ðie eþerai yra labai seklûs, juos greitai nudrenuoja net ir laikini upokðniai.Ðitokios sausos arba uþpelkëjusios termokarstinës formos Jakutijoje vadinamosalasais. Tirpstant kontinentiniams ledynams, tekëjæ vandenys vilko daug neðmenø,kurie palaidojo ávairaus dydþio degradavusio ledo luitus. Klimatui atðilus, ðitie ledoluitai iðtirpo ir jø vietoje radosi termokarstiniai duburiai. Kai kuriuose ið jø susidarëeþerai (3.20 pav.) – daþniausiai nedideli, staèiaðlaièiai (anglø literatûroje jie vadinamikettle lakes), nors, kita vertus, kai kurie autoriai mano, kad termokarstiniai procesaiperformavo daugelio ledyninës kilmës eþerø, ið jø – rininiø, duburius. Tai matyti ir iðA. Garunkðèio eþerø genetinës klasifikacijos, pasak kurios (Garunkðtis, 1975), termo-karstiniø eþerø duburiai Lietuvoje esti keturiø tipø: 1) „negyvo“ ledo luitø, 2) rininiai,3) paleoslëniniai ir 4) evorziniai. A. Garunkðtis taip pat mano, kad termokarstas iðdalies formavo ir vadinamøjø sudëtingø eþerø duburius, kuriuos jis skirsto á a) rini-

3.20 pav. Du greta telkðantys eþerai – Duobulis (A) ir Kreivasis (B), Molëtø rajonas, susidaræledo luitø guoliuose (batimetrinius planus braiþë N. Pumputytë, 2001)

59

nius-patvenktinius, b) rininius-„negyvo“

ledo luitø, c) rininius-patvenktinius-„ne-

gyvo“ ledo luitø, d) glaciadepresinius-

„negyvo“ ledo luitø. Klasifikacija labai

sudëtinga ir prieðtaringa, todël, matyt,

bus ið esmës tobulinama.

Karstiniø eþerø genezë susijusi su

cheminiu tirpinimu þemës pavirðiuje arba

arti jo slûgsanèiø nuosëdiniø uolienø –klinèiø, gipso, dolomito, halito. Giliausi

karstiniai eþerai susidaro ágriûvant poþe-

mines tuðtumas dengiantiems skliautams,

t. y. smegduobëse (3.21 pav.). Antai Ly-

dþio smegduobëje (Birþø raj., Kirkilø km.)

telkðanèio eþerëlio plotas yra tik 3 arai,

bet gylis siekia net 10 m. Kai kelios smeg-

duobës susijungia, susidaro stambesni

karstiniai duburiai – uvalos (Èesnulevi-

èius, 1998). Uvalose telkðo kai kurios Ðko-

derio eþero (Albanija ir Juodkalnija; gy-

lis 60 m, o plotas kinta nuo 360 km2 iki

600 km²) dalys; analogiðka yra ir didþiausio

Lietuvoje karstinio Kirkilø eþero (3,9 ha)

genezë (3.22 pav.).

Sufoziniai duburiai atsiranda, kai

poþeminis vanduo mechaniðkai iðplauna smulkias mineralines daleles ir þemës pa-

virðius neþymiai ádumba. Taigi sufozinës kilmës eþerai daþniausiai esti nedideli ir

seklûs, jie paplitæ vidutinio klimato stepëse ir miðkastepëse, pavyzdþiui, Ðiaurës

Amerikos prerijose, Pavolgyje, Pietø Sibire. Barabos ir Kulundos stepiø sandûroje

plyti bene didþiausias sufozinës kilmës eþeras pasaulyje – Èanai (plotas kinta nuo

1708 km² iki 2269 km²).

Upinës kilmës eþerai telkðo nutrauktose upiø kilpose (meandrose) – senvagëse

(angl. oxbow lakes), tarp sànaðiniø salpos gûbriø esanèiuose paþemëjimuose, uþ-

akusiose protakose (jø ypaè daug upiø deltose), iðdþiûstanèiø upiø sietuvose ir kt.

Ðios grupës G. Hutchinsonas skiria net vienuolika eþerø tipø. Eþerai daþniausiai esti

3.21 pav. Kirdoniø grupës (Pasvalio rajonas)karstiniø eþerëliø (Jaronio – a ir Ðvendrelio –b) batimetrija

Eþerø morfologija


3.22 pav. Kirkilø grupës (Birþø rajonas)karstiniai eþerëliai (tamsesni – iðtirtie-ji), ið jø – didþiausias Kirkilø eþeras(schemoje – 4)

3.23 pav. Upinës kilmës eþerai erd-viame Biebrza upës (Lenkija) sen-slënyje

61

pailgos formos (3.23 pav.), negilûs, periodiðkai uþliejami upiø. Nemuno þemupyjesenvaginiai eþerai vadinami þiogiais, ið kuriø didþiausi – Velneþeris (44 ha) ir Mer-guva (40 ha). Ypaè daug dideliø upinës kilmës eþerø yra plaèiose aliuvinëse lygu-mose, per kurias teka daþnai savo vagà keièianèios upës, pavyzdþiui, Chvangchvë irJangdzë. Prie pastarosios upës telkðo didþiausi pasaulyje upinës kilmës eþerai Don-ting Hu (plotas apie 4350 km²) ir Poyang Hu (2700–5100 km²).

Jûrinës kilmës eþerai atsiranda, kai ið priekrantës sroviø velkamø ir bangøtransformuojamø sànaðø susidaro akumuliaciniai pylimai – baros ir nerijos, atski-riantys lagûnas. Prie ðios eþerø grupës priskiriamos ir senos estuarijos, susidariusiosupiø þiotyse, kylant jûros vandens lygiui arba, atvirkðèiai, leidþiantis sausumai. Jeipakrantë yra þema, uþliejamos ilgos upiø slëniø atkarpos, ir ðitokie seklûs eþeraivadinami limanais. Jø ypaè daug Azovo ir Juodosios jûros pakrantëse. Smëlio barøir nerijø nuo jûros atskirtø estuariniø eþerø yra prancûziðkoje Biskajos álankospakrantëje (Hourtin, Lacanau, Biscarrose eþerai). Didþiausi, kaip þinoma, yra lagû-niniai eþerai, prie kuriø skirtinos ir Kurðiø marios (3.17 lentelë). Lagûniniai eþeraisusidaro ir… eþeruose. Kad ir kaip paradoksaliai skambëtø, jie vadintini eþerinëskilmës eþerais (Nabugabo eþeras Viktorijos eþere, Afrika).

Eoliniø duburiø genezë susijusi su vëjo veikla, kuri esti intensyviausia aridinësesrityse. Antai vëjo pustomos smëlio kopos gali patvenkti upiø slënius (Namibodykumos eþerai, pavyzdþiui, Sossus Vlei – Afrikoje, taip pat daugelis eþerëliø Vaka-rø Australijoje) arba suformuoti tapkopinius duburius, á kuriuos iðsilieja gruntinisvanduo (eþerai Nebraskos kontinentiniø kopø masyve – JAV, Takla Makano irGobio dykumose – Azijoje). Eoliniai eþerai susidaro ir defliaciniuose, t. y. vëjoiðpustytuose, duburiuose. Daug jø yra Arizonos, Teksaso, Nju Meksiko, Nebraskosvalstijose – JAV, Kalahario dykumoje – Pietø Afrikoje (èia jie vadinami pans arbavlei), Vakarø Australijos dykumose (Sûriøjø eþerø sritis, kurioje telkðo apie 30 dideliø– ilgesniø kaip 14 km – defliacinës kilmës eþerø ir daugybë maþesniø eþerëliø).Eoliniø eþerø yra ir Lietuvoje, pavyzdþiui, periodiðkai iðdþiûstantis Lyguèio eþerëlis,telkðantis Èepkeliø raisto pakraðtyje netoli Lyneþerio kaimo.

3.17 lentelë. Didþiausi lagûniniai eþerai (Herdendorf, 1982; Choinski, 2000)

Ežeras Šalis Plotas, km² Didžiausias gylis, m

Marakaibo Venesuela 16 300 60

Patos Brazilija 10 144 43

Mirim Brazilija, Urugvajus 2966 10

Kuršių marios Lietuva, Rusija 1584 6

Terminos Meksika 1550 1

Eþerø morfologija


G. Hutchinsonas skiria genetinæ grupæ eþerø, atsiradusiø dël organogeninësakumuliacijos. Ðios genetinës grupës iðskyrimas yra diskutuotinas, nes á jà áeinan-èiø eþerø pirminë genezë daþniausiai esti kita. Pavyzdþiui, fitogeninës (vandensaugalø) uþtvankos patvenktas Okièiobës eþeras Floridoje (plotas 1820 km², didþiau-sias gylis 4 m) telkðo tektoniniame duburyje, o Baltojo Nilo pelkynuose (seduose)plaukiojanèiø plovø patvenkti eþerai yra neabejotinai upinës kilmës. Panaðiai, ma-tyt, traktuotina ir Krokø Lankos eþero (7,8 km²) Lietuvoje genezë (upinë-lagûninë--fitogeninë). Koralø þiedo nuo jûros atskirti eþerai – lagûnos gali bûti sûrûs, ypaè jeiizoliacija esti nevisiðka, ir gëli; taèiau ir pirmieji, ir antrieji yra jûrinës kilmës eþerøatmainos. Aukðtapelkëse daþnai aptinkama eþerokðniø, kuriø dubenys susidarë dur-piø klode, todël jie dar vadinami antriniais eþerais (skiriant juos nuo taip pat pelkësepasitaikanèiø pirminiø eþerø liekanø). Nors antriniai eþerai telkðo neabejotinai orga-nogeninës kilmës duburiuose, jiems susidarant svarbiausias vaidmuo tenka uþðàlan-èiam vandeniui, tad ðitokius eþerus reikëtø vadinti kriogeniniais-fitogeniniais.

Aukðtesniøjø gyvûnø sukurtø duburiø grupës skiriami trys tipai: 1) bebrø pa-tvenktieji, 2) þmogaus patvenktieji ir 3) þmogaus iðkastieji duburiai. Pastarøjø dvie-jø tipø duburiuose telkðantys eþerai vadinami antropogeniniais (Chomiè, 2002).Kita vertus, daugelis antropogeniniø naujadarø panaðûs á eþerus tik iðoriðkai, nes jønuotëkis yra dirbtinai reguliuojamas. Pabrëþiant ðá esminá skirtumà, jie dar vadina-mi vandens talpyklomis. Didþiausios yra upinës vandens talpyklos (tvenkiniai),árengtos patvenkus lygumø upes (3.18 lentelë), o giliausios ir sukaupusios itin daugvandens, atvirkðèiai, iðsiliejo priekalniø ir kalnø upëse. Dabar pasaulyje yra apie40 000 uþtvankø, kuriø kiekviena aukðtesnë kaip 15 metrø Lietuvoje yra 414 upiniøtvenkiniø, kuriø kiekvieno plotas didesnis kaip 5 ha (Hidrografinio tinklo tarnyba,Tvenkiniø katalogas, 1998); didþiausias tvenkinys – Kauno marios (plotas 63,5 km²,vandens tûris 462 mln. m³). Eþerinës vandens talpyklos sukuriamos patvenkus iðeþerø iðtekanèias upes. Jos gali bûti paprastos ir sudëtingos. Pirmosios gaunamosnedaug padidinant natûralaus eþero vandens lygá, todël tvenkinys neiðsilieja uþeþero duburio ribø. Ðitokios vandens talpyklos sukurtos, pavyzdþiui, Baikalo, Vik-torijos, Ontarijo, Onegos ir kt. dideliø pasaulio eþerø bazëse. Patvenkti ir didiejiLietuvos eþerai: Drûkðiai, Dysnai, Dusia, Plateliai ir kt. Sudëtingi tvenkiniai jungiadviejø ir daugiau eþerø duburius bei seklesnes upiø uþlajas. Ypaè daug ðitokiøtvenkiniø yra Kanadoje, pavyzdþiui, Manicouagano (plotas 1940 km²) ir ChurchillFalls (6650 km²) tvenkiniai. Jø analogai Lietuvoje – Antalieptës (19,1 km², patvenkti26 eþerai), Aukðtadvario (1,7 km², 5 eþerai) ir Elektrënø (12,6 km², 5 eþerai) tvenki-niai. Jûrinës vandens talpyklos árengiamos álankose, atskiriant jas nuo jûros uþtvan-komis (pylimais). Olandijos jûriniuose polderiuose esantys tvenkiniai (jø plotas

63

apie 500 km², vandens tûris 10 km³) naudojami þuvininkystei ir rekreacijai (Claes-sen, 1991). Pripilamos vandens talpyklos gali telkðoti ir dirbtiniuose, ir natûraliuoseduburiuose. Prie pirmøjø bûtø galima priskirti hidroakumuliaciniø elektriniø virðuti-nius tvenkinius (pavyzdþiui, Kaiðiadoriø HAE), uþtvindytus karjerus (Knappen See,5 km², Vokietija), o prie antrøjø – drenaþiniu vandeniu uþlietus duburius, pavyz-dþiui, Sarykamyðo duburá Vidurio Azijoje (Uzbekija, Turkmënija).

Bene reèiausiai pasitaiko eþerø, telkðanèiø meteoritø iðsprogdintuose krateriuo-se. Ðitoks, pavyzdþiui, yra Kaali eþerëlis Saaremos saloje (Estija); já talpinanèiokraterio skersmuo virðuje siekia 110 m, o paties eþerëlio dubens svyruoja nuo 30 miki 60 m (gylis – nuo 1 m iki 6 m). Daug didesnis yra Ungavos eþeras Kvebeke(Kanada): kraterio skersmuo – 3,3 km, o eþero gylis – net 251 m. Manoma, kadUngavos krateris atsirado vëlyvuoju pleistocenu. Meteoritinës kilmës eþerø daraptinkama Argentinoje (Laguna Negra eþ.), Ganoje (Bosumtvës eþ.), Ðvedijoje (Sil-jan eþ.). Kadaise eþero bûta ir garsiajame Arizonos krateryje (JAV), nes jo dugneslûgso 30 m eþeriniø nuosëdø klodas.

3.18 lentelë. Didþiausi upinës kilmës Pasaulio tvenkiniai (Glodek, 1985)

3.19 lentelë. Aukðèiausios Pasaulio uþtvankos (Glodek, 1985)

Tvenkinys Šalis Upė Plotas, km²

Tvenkinio ilgis, km

Kranto linijos ilgis, km

Voltos Gana Volta 8515 450 7 200

Kuibyševo Rusija Volga 6448 600 –

Bratskoje Rusija Angara 5476 650 6 000

Nasero Egiptas Nilas 5126 495 1 600

Ustj Ilimo Rusija Angara 5000 300 2 560

Karibos Zambija, Zimbabvė Zambezė 4450 285 3 150

Grand Rapids Kanada Saskatčavanas 4100 120 –

Upė Užtvanka Šalis Užtvankos tipas

Pastatymo metai

Aukštis, m

Vachšas Rogunės Tadžikija Gravitacinė akmenų

1985 325

„ Nureko „ „ 1985 310

Dixence Grande Šveicarija Gravitacinė betono

1962 285

Inguri Inguri Gruzija Arkinė betono 1984 272

Vajonto Vajonto Italija Arkinė betono 1961 262

Kolumbija Mica Kanada Gravitacinė akmenų

1972 242

Jenisejus Sajanų Šušenskoje Rusija Arkinė betono 1980 240

Eþerø morfologija


65

4. Limnosistemos sandara ir produktyvumas

Nors ðiame vadovëlyje limnosistema analizuojama ið fizinës geografijos pozicijø,taèiau bûtina iðsiaiðkinti ir biotinës posistemës struktûrà, nes nuo jos priklausomaisto medþiagø apytaka, transformacija ir akumuliacija, taigi ir abiotinës aplinkospokyèiai.

4.1. Biotinës komponentës ir biotopai

Kiekvienos ekosistemos pagrindas yra chlorofilo turintys augalai ir bakterijos, nau-dojantys Saulës energijà fotosintezei, kurios metu anglies dioksidas transformuoja-mas á sudëtingus organinius junginius. Ðie organizmai (dumbliai, dalyvaujanèiosfotosintezëje bakterijos, virð vandens augantys bei plûduriuojantys ir paniræ auga-lai) vadinami producentais (gamintojais). Prie gamintojø priskiriamos ir dalyvau-janèios chemosintezëje bakterijos, kurios energijà gauna oksiduodamos paprastusneorganinius junginius (Kormondy, 1992).

Producentai dar vadinami autotrofais, t. y. maitinanèiais save. Ðituo jie skiriasinuo heterotrofø, mintanèiø kitais organizmais. Augalëdþiai heterotrofai vadinamipirminiais vartotojais, o jais mintantys plëðrûnai – antriniais vartotojais. Limnosis-temai itin svarbi heterotrofø grupë – skaidytojai arba reducentai (grybeliai, bakte-rijos), iðskiriantys fermentus ir mineralizuojantys organines medþiagas.

Kiekviena gyvøjø organizmø rûðis pasiþymi savitomis morfologinëmis, fiziologinë-mis, elgsenos ir ekologinëmis savybëmis. Jø visuma (kà organizmas veikia, kur gyve-na, kas veikia já) vadinama organizmo ekologine niða (Kormondy, 1992). G. Hutchin-sonas (1978) ekologinæ niðà interpretuoja kaip biologiðkai aktyvià erdvæ, kurià apibrëþiapats organizmas (jo fiziologinës ir adaptacinës savybës) bei já veikianti fizinë ir biotinë


aplinka (temperatûra, antriniai vartotojai ir kt.). Didþiausia ekologiniø niðø ávairovëyra eþero dugne arba bentalëje, nelyginti maþesnë – atviro vandens masëje arbapelagialëje. Ðios dvi eþero sritys pasiþymi visiðkai skirtingomis gyvenimo sàlygo-mis, todël jas galima vadinti aukðèiausio rango biotopais. Kiekvienam biotopui yrabûdingos specifinës biocenozës, t. y. augalø ir gyvûnø kompleksai.

Tolstant nuo eþero kranto didþiausios gelmës link, bentalëje iðskiriamos ðioszonos arba þemesnio rango biotopai (Hutchinson, 1967). Niekada neuþliejama, ta-èiau vandens purslø veikiama sausumos juosta yra vadinama supralitorale. Uþ josyra eulitoralë arba periodiniø uþlajø sritis, kurios ribos sutampa su aukðèiausiu irþemiausiu vandens lygiais. Infralitoralë, kitaip nei eulitoralë, esti visà laikà povandeniu. Sekliausià jos dalá arba virðutinæ infralitoralæ okupuoja virð vandens iðkilæaugalai arba virðvandeniniai makrofitai (nendrës Phragmites communis, meldai Scirpuslacustris, ðvendrai Typha latifolia, T. angustifolia ir kt.). Prie vidurinës infralitoralëspriskiriama makrofitø su vandens pavirðiuje plûduriuojanèiais lapais (vandens leli-jos Nymphaea alba, N. candida, lûgnës Nuphar luteum, plûdës Potamogeton na-tans ir kt.) paplitimo zona, o apatinë infrolitoralë tapatinama su visiðkai panirusiøvandens augalø bendrijomis (maurabragiais Chara, elodëja Elodea canadensis, smul-kialapëmis plûdëmis Potamogeton mucronatus ir kt.). Visa infralitoralë ir eulitoralësudaro litoralæ. Þemiau jos yra tarpinë zona – litoriprofundalë, kurioje dar pasitaikofotosintezuojanèiø dumbliø ir bakterijø. Kur nelieka ir jø, prasideda profundalë –giliausioji eþero dubens dalis.

Bentalëje gyvenantys organizmai vadinami bentosu. Prie jo daþniausiai priski-riami gyvûnai (zoobentosas) – moliuskai, kirmëlës, vabzdþiø lervos ir kt., taèiau irmakrofitai kartais taip pat vadinami fitobentosu. Atskirà grupæ sudaro perifitonasarba prie ávairiø pavirðiø prikibæ dumbliai: epipeliniai dumbliai aptinkami ant dum-blingo substrato, epipsaminiai – ant smëlio, epilitiniai – ant akmenø, epifitiniai –ant augalø ir kt.

Eþero litoralë, ypaè eulitoralë, yra sausumos ir vandens sàlytyje, todël gali bûtitraktuojama kaip ekotonas. Pasak M. Hollando koncepcijos (1988), ekotonas yrapereinamoji zona tarp gretimø ekosistemø, turinti savità, tik jai bûdingà ir apibrëþtàerdvës ir laiko ribomis rodikliø (fizikiniø, cheminiø, biologiniø) ir ryðiø su gretimo-mis ekosistemomis rinkiná. Dël tarpinës padëties ekotonuose susidaro dideli bioti-niø ir abiotiniø kintamøjø gradientai, jie turtingi biologiniø rûðiø; tai davë pagrindàekotono sàvokà suformulavusiems biologams kalbëti apie biotos erdviniø pasiskirs-tymø„briaunos efektus“ (Leopold, 1933). Litoralë yra lentinis (eþerinis) „þiediðkas“ekotonas, kurio pavidalas ir turinys priklauso nuo eþero dubens ir apyeþerio morfo-

67

metrijos, hidraulinës ir cheminës apkrovos dydþio, eþero hidrografiniø ryðiø su visumaitinamuoju baseinu ir jo ðlaitiniu komponentu, sedimentacijos ir erozijos proce-sø ir kitø prieþasèiø, nulemianèiø ðià specifinæ tarpinæ erdvæ kolonizuojanèios bio-tos (tereninës ir akvalinës) rûðinæ sudëtá bei produktyvumà (4.1 pav.; 4.1 lentelë).

4.1 lentelë. Constance eþero (Vokietija) þuvø rûðys, periodiðkai gyvenanèios virðvandeniniømakrofitø zonoje (Deufel, 1978, pagal Pieczynska, 1990)

4.1 pav. Zoobentoso individø skaièius (A) ir biomasë (B) litoralëje (1), litoriprofundalëje (2) irprofundalëje. Eþerai: Asveja – balti stulpeliai, Þeimenys – tamsûs stulpeliai (sudarë autoriuspagal Virbickà, red., 1975)

A

0

500

1000

1500

2000

2500

1 2 3

Biotopas

Ind

ividų

skaiči

us/

m²

B

0

5

10

15

20

25

1 2 3

Biotopas B

iom

asė,

g/m

²

Makrofitų funkcija Žuvų rūšis

mitybos zona nerštavietė Ungurys Anguilla anguilla + Lydeka Esox lucius + Karšis Abramis brama + Plakis Blicca bjoerkna + Paprastasis karosas Carassius carassius + Karpis Cyprinus carpio + Gružlys Gobio gobio + + Šapalas Leuciscus cephalus + Strepetys Leuciscus leuciscus + Rainė Phoxinus phoxinus + Kartuolė Rhodeus sericeus + Kuoja Rutilus rutilus + + Raudė Scardinius erythrophthalmus + + Lynas Tinca tinca + + Vijūnas Misgurnus fossilis + + Šližys Noemacheilus barbatulus + + Šamas Silurus glanis + Trispyglė dyglė Gasterosteus aculeatus + Kūjagalvis Cottus gobio +

Limnosistemos sandara ir produktyvumas


Pelaginës zonos producentai yra mikroskopiniai, vandenyje pasyviai sklandan-tys augalai – fitoplanktonas. Jo pasiskirstymà eþere daugiausia lemia vandens ma-sës judesiai, nors, kita vertus, yra organizmø, gebanèiø reguliuoti savo plûdrumà,taigi ir vertikaliø migracijø kryptá bei greitá. Vienu metu vandenyje gali vystytisávairios fitoplanktono rûðys, taèiau vyrauja tos rûðys ar jø kompleksai, kuriemssusidariusi abiotinë aplinka (ðviesos, ðilumos, maisto medþiagø reþimas ir kt.) yrapalankiausia. Dël ðios prieþasties planktono kompleksø kaitoje stebimi sezoniniairitmai, kurie, be to, priklauso nuo eþero trofiðkumo (Hutchinson, 1967). Sisteminiupoþiûriu fitoplanktonas skirstomas á melsvadumblius (Cyanophyta), þaliadumblius(Chlorophyta), gelsvadumblius (Xanthophyta), auksadumblius (Chrysophyta), ruduosiusir raudonuosius dumblius (atitinkamai Phaeophyta ir Rhodophyta), titnagdumblius(Bacillariophyta), ðarvadumblius (Cryptophyta; Dinophyta), euglendumblius (Eugle-nophyta). Ið dumbliø sistematikos matyti ir organizmuose vyraujantys pigmentai(chlorofilas a, b, c, d, karotinai, biliproteinai), ir iðorinio apvalkalo sudëtis (SiO2 –titnagdumbliuose), ir, þinoma, morfologiniai ypatumai. Kita vertus, sistematika prieð-taringa ir, pavyzdþiui, kai kurie tyrinëtojai melsvadumblius priskiria prie bakterijø(Wetzel, 1983). Lietuvos eþeruose aptiktos 436 fitoplanktono rûðys ir formos (Kava-liauskienë, 1996), tarp jø daugiausia þaliadumbliø (147 rûðys, arba 33,7%), titnagdum-bliø (141 rûðis, arba 32,3%) ir melsvadumbliø (62 rûðys, arba 14,2%).

Pelagialës gyvûnai skirstomi á zooplanktonà ir nektonà. Pagrindinæ zooplank-tono masæ sudaro vandenyje pasyviai sklandantys pirmuonys ir bestuburiai Rotato-ria (þinoma apie 100 planktoniniø rûðiø), taip pat ramiame vandenyje gebantyssavarankiðkai judëti vëþiagyviai Copepoda ir Cladocera (jie yra gana dideli – nuo0,2 mm iki 3 mm, todël kartais priskiriami prie makrazooplanktono). Lietuvoseþerø zooplanktone daþniausiai esti apie 30–40 gyvûnø rûðiø, taèiau kartais siekia100 rûðiø ir daugiau. Vyrauja minëtos Rotatoria, Copepoda ir Cladocera, pavyz-dþiui, Dysnø eþere jø rasta atitinkamai 35, 19 ir 46 rûðiø.

Nektonà sudaro visi aktyviai vandens masëje judantys (plaukiantys) gyvûnai,tarp jø – þuvys. Kita vertus, gyvûnø skirstymas á aktyvius ir pasyvius yra sàlygiðkas,nes ankstyvosiomis raidos stadijomis (ikrø, lervos) jie gali bûti sudedamoji zooplank-tono dalis, o vëlesnëmis stadijomis bûti tipiðki nektono atstovai. Kai kurie organiz-mai yra prisitaikæ gyventi vandens pavirðinëje plëvelëje. Jie yra vadinami pleustonu, ojo mikrokomponentai (bakterijos, kai kurie dumbliai) – neustonu.

Miræ organizmai sklendþia dugno link. Ðis dar nesuirusios organikos „lietus“yra vadinamas triptonu, o pasiekæs eþero dugnà jis tampa detritu. Juo minta benta-lëje gyvenantys detritofagai – kai kuriø rûðiø þuvys, vëþiagyviai, kirmëlës, molius-kai ir kt. Didelæ detrito dalá suskaido (mineralizuoja) heterotrofinës bakterijos, okas lieka – uþkonservuojama nuosëdose.

69

4.2. Limnosistemos trofinë sandara ir bioproduktyvumas

Ekosistemos dinamikos pagrindas yra energijos ir medþiagø srautai, kuriuos pasisa-vindami organizmai sàveikauja su abiotine aplinka. Ðis pasisavinimas vyksta skirtin-gais mitybos arba trofiniais lygmenimis. Kiekvienam trofiniam lygmeniui priklausodaug tarpusavyje konkuruojanèiø, taèiau panaðiai funkcionuojanèiø (medþiagas irenergijà pasisavinanèiø) organizmø rûðiø. Limnosistemos trofinë sandara apibûdi-na, kaip ir kokiu santykiu maisto medþiagø bei energijos srautai keliauja ið vienotrofinio lygmens á kità (Lindeman, 1942).

Pirmajam trofiniam lygmeniui (T1) priklauso dalyvaujantys fotosintezëje orga-nizmai (autotrofai, producentai), gebantys asimiliuoti Saulës spinduliø energijà irsintetinti organines medþiagas ið abiotiniø elementø. Labai supaprastinta fotosinte-zës lygtis yra ðitokia:

ðviesa (673 kilokalorijos)6CO2 + 12H2O → C6H12O6 + 6H2O + 6O2. (4.1) chlorofilas (kitas pigmentas)

Autotrofais minta antrajam trofiniam lygmeniui (T2) priklausantys augalëdþiai(pirminiai vartotojai), ir nesvarbu, jie yra smulkûs planktoniniai gyvûnai ar stam-bios þuvys. Ðiame trofiniame lygmenyje sukauptà medþiagà ir energijà naudojatreèiajam trofiniam lygmeniui (T3) priklausantys antriniai vartotojai arba gyvaë-dþiai (plëðrûnai) ir kt.

Kiekviename trofiniame lygmenyje energija koncentruojama ir, kita vertus,prarandama (iðsklaidoma), nes organizmai jà naudoja savo gyvybinëms funkcijomspalaikyti, be to, organizmams mirus þenkli energijos dalis perneðama á detritinægrandá. Taigi á aukðtesniuosius trofinius lygmenis atkeliaujantys energijos srautai Etoliau progresuojamai silpnëja (E1 > E2 > E3 ir t. t.), todël trofiniø lygmenøskaièius limnosistemoje yra ribotas (iki 5–6). Tas pats, nors yra retø iðimèiø, galiojair atskiruose trofiniuose lygmenyse gyvenanèiø organizmø skaièiui N ir jø biomaseiM (N1 > N2 > N3 …; M1 > M2 > M3 …).

Energijos arba medþiagos, atkeliaujanèios á kità – aukðtesná trofiná lygmená n + 1,ir energijos arba medþiagos kiekio, buvusio þemesniame lygmenyje n, santykis yravadinamas ekologinio efektyvumo koeficientu KE:

KE = En + 1 / En. (4.2)

Autotrofø lygmenyje KE < 1%, nes fotosintezei panaudojama tik nedidelëSaulës radiacijos dalis, o visa kita yra vandens iðsklaidoma arba sugeriama (fiziki-



niai energijos nuostoliai). Á tolesnius trofinius lygmenis perduodama nuo 5% iki15% þemesniame lygmenyje buvusio energijos kiekio, be to, didëjant lygmensrangui, KE daþniausiai maþëja (Wetzel, 1983).

Limnosistemos (biotopo, bendrijos, rûðies ir kt.) bioprodukcija yra per vienà arkità laikotarpá naujos sukurtos organinës medþiagos kiekis – biomasë, áskaitant irtas jos dalis, kurios per tà laikà tapo detritu, buvo suëstos vartotojø, taip patpanaudotos paèiø organizmø gyvybinëms funkcijoms palaikyti. Autotrofø paga-minta biomasë vadinama pirmine biologine produkcija. Limnosistemos bioproduk-tyvumas yra naujos biomasës gamybos vidutinis greitis arba biomasës prieaugisper, pavyzdþiui, parà ar metus (Westlake, 1963, 1965).

Biomasei ávertinti naudojami ávairûs metodai. Kai kurie yra labai specifiniai irstudijuojami biologø, todël paminëtina tik keletas ið jø, naudojamø autotrofø tyri-muose.

Makrofitø biomasë daþniausiai matuojama derliaus svërimo metodu, t. y. auga-lai nupjaunami ties pagrindu, dþiovinami iki pastovaus svorio ir pasveriami. Imantbandinius ið ávairiø (bûdingø) litoralës vietø, ðitaip galima apskaièiuoti visø makro-fitø biomasæ (4.2 lentelë), o ið jos – produktyvumà, iðreikðtà, pavyzdþiui, biomase(jos ekvivalentu gali bûti organinë anglis C) ploto vienetui per laiko vienetà (g m–2

per metus) arba, jei þinomas augalø kaloringumas (4.3 lentelë), tà patá, tik energijosvienetais (cal). Metodo trûkumai: 1) neávertinamas augalo ðaknø indëlis á biomasæ(4.4 lentelë); 2) neatsiþvelgiama á medþiagø kieká, kurá suvartoja augalëdþiai gyvû-nai, taip pat á energijos kieká, kurá medþiagø apykaitai, augdami ir vystydamiesisunaudoja patys augalai (Kormondy, 1992).

Deguonies pokyèiø metodu ávertinamas fitoplanktono produktyvumas. Ið nori-mo gylio imamas vandens bandinys, kuriame yra ir dumbliø. Vanduo supilamas á duþinomos talpos butelius, ið kuriø vienas gerai praleidþia ðviesà, o kitas yra tamsus

4.2 lentelë. Makrofitø biomasë (be ðaknø) Kretuono eþere (Ðarkinienë, 1964)

Makrofitų apibūdinimas

stiebų skaičius m–2 stiebų aukštis, cm orasausės masės svoris, g m–2 Makrofitų rūšis

vidutinis kaitos intervalas vidutinis kaitos

intervalas vidutinis kaitos intervalas

Phragmites communis

14 10–20 186 1150–205 115 70–140

Typha angustifolia 18 15–32 185 130–240 205 90–320

Equisetum fluviatile 102 60–145 113 100–160 105 60–150

Shoenoplectus lacustris

71 35–144 180 98–230 250 110–650

71

(juodas); pirmame butelyje vyksta fotosintezë ir kvëpavimas, antrajame – tik kvëpavi-mas. Abu buteliai nuleidþiami á tà patá gylá, ið kur buvo paimti bandiniai, ir paliekamikurá laikà (4–24 val.) inkubuotis. Pasibaigus inkubacijos laikotarpiui, matuojama de-guonies koncentracija abiejuose buteliuose. Pagal deguonies kieká ðviesiajame bute-lyje apskaièiuojamas (4.1 lygtis) grynosios fotosintezës (produkcijos) dydis, o prie jopridëjus deguonies pokytá tamsiajame butelyje – bendroji produkcija.

Dar vienas bûdas fitoplanktono biomasei ávertinti, kuris itin paplito pastarai-siais metais ir turi daug modifikacijø (laboratoriniø, matavimø in situ eþere irnuotoliniø matavimø) – chlorofilo a metodas. Jis remiasi prielaida, kad yra glaudichlorofilo koncentracijos ir fotosintezës dydþio koreliacija. Ði prielaida patvirtinta

4.3 lentelë. Skirtingoms ekologinëms grupëms priklausanèiø makrofitø vandeningumas, pe-leningumas ir kaloringumas (modifikuota autoriaus pagal Wetzel, 1983)

4.4 lentelë. Ðaknyse sukauptos biomasës dalis suminëje suaugusiø makrofitø biomasëje (mo-difikuota autoriaus pagal Wetzel, 1983)

Ekologinė grupė Vandeningumas,%

Peleningumas,% nuo sauso svorio

Kaloringumas, cal g–1

Virš vandens augantys 79 12 4480

Su plūduriuojančiais lapais

82 16 4770

Panirę 88 21 4580

Visų grupių vidurkis 83 18 4570

Makrofitų rūšis % nuo suminės biomasės

Panirę makrofitai

Chara < 10

Elodea canadensis 2,6

Potamogeton perfoliatus 39

P. lucens 49

Lobelia dortmana 21–36

Makrofitai su vandens paviršiuje plūduriuojančiais lapais

Nuphar lutea 50–80

Nymphaea candida 48–80

Virš vandens išnirę makrofitai

Equisetum fluviatile 40–83

Phragmites communis 36–96

Shoenoplectus lacustris 46–90

Typha angustifolia 32–67



daugelyje eþerø, ið jø – ir Lietuvos. Pasak J. Kavaliauskienës (1996), iðtyrusios59 eþerus, chlorofilo a koncentracijos (mg m–3) ir fitoplanktono biomasës M (g m–3)ryðys yra patikimas (koreliacijos koeficientas r = 0,929) ir aproksimuojamas ðitokiatiesës lygtimi:

a = 1,16M + 2,68. (4.3)

Jei taip, chlorofilo a koncentracija vandenyje gali bûti operatyvus ir informatyvuseþero trofinës bûsenos rodiklis (4.5 lentelë).

Galima apskaièiuoti ávairiø organizmø rûðiø ar ekologiniø grupiø produktyvu-mà P ir biomasæ M. Santykis P/M apibûdina, kaip sparèiai vyksta energijos apykai-ta vienoje ar kitoje biotinëje limnosistemos grandyje (joje pagamintos biomasësvieneto atþvilgiu). Ypaè intensyvi energijos apykaita yra smulkiøjø organizmø ben-drijose, jø P/M yra deðimtá kartø didesni uþ kito trofinio lygmens ir stambesniøgyvûnø P/M (4.6 lentelë). Intensyvesnë energijos apykaita bûdinga tropinëms lim-nosistemoms, nes pailgëja aktyvaus organizmø vystymosi laikotarpis, per kurá pasi-keièia daugiau generacijø nei, pavyzdþiui, vidutinio klimato zonos eþeruose. Be to,nustatyta (Saunders ir kt., 1980), kad, didëjant eþero trofiðkumui, tø paèiø organiz-mø ar jø grupiø P/M taip pat didëja.

4.5 lentelë. Chlorofilo a koncentracijos ir fitoplanktono biomasës bei vidutinio produktyvu-mo reikðmës ávairaus trofiðkumo eþeruose (Wetzel, 1983)

Ežero trofinis tipas

Vidutinis produktyvumas, mg C m–2 per dieną

Biomasė, mg C m–3

Chlorofilo a kiekis, mg m–3

Ultraoligotrofinis < 50 < 50 0,01–0,5

Oligotrofinis 50–300 20–100 0,3–3

Mezotrofinis 250–1000 100–300 2–15

Eutrofinis > 1000 > 300 10–500

Distrofinis < 50–500 < 50–200 0,1–10

4.6 lentelë. Ávairiø organizmø grupiø bioproduktyvumo ir biomasës santykis (P/M) (Saun-ders et al., 1980; Brylinski, 1980)

P/M Organizmų grupė

vidurkis kaitos intervalas

Bakterijos 141 73–237 Fitoplanktonas 113 9–359

Augalėdis zooplanktonas 15,9 0,5–44 Gyvaėdis zooplanktonas 11,6 1,5–30,4

Augalėdžiai bentoso bestuburiai 3,7 0,6–12,8 Gyvaėdžiai bentoso bestuburiai 4,8 1–25

73

5. Vandens optika

Nuo vandens masës optiniø savybiø, pavyzdþiui, skaidrumo ir spalvingumo, pri-klauso á vandená ásiskverbusios Saulës radiacijos sugërimas ir sklaida, jos spektras,vandens sluoksniø apðviestumas, ðilumos pasiskirstymas, fotosintezës zonos storis,taigi ir limnosistemos bioprodukcinës savybës. Ðioje prieþasèiø ir padariniø grandi-nëje reikëtø paminëti ir konvekcinæ vandens masiø sàmaiðà, ir maisto medþiagø beivandenyje iðtirpusiø dujø pasiskirstymà, ir vandens organizmø adaptacines reakci-jas, t. y. labai platø spektrà procesø ir reiðkiniø, daugiau ar maþiau susijusiø suvandens optika, ir, o tai taip pat labai svarbu, daþnai daranèiø jai átakà.

5.1. Saulës radiacija vandens pavirðiuje. Albedas

Vandens pavirðiø pasiekiantis Saulës radiacijos kiekis priklauso nuo geografinioploèio ir kinta, keièiantis astronominëms ir meteorologinëms sàlygoms. Pirmosiosyra susijusios su Þemës sukimusi apie Saulæ (metø ritmas) ir savàjà aðá (parosritmas), o antrosios – su atmosferos debesuotumo ir skaidrumo (dulkiø ir vandensgarø kiekio) svyravimais. Meteorologinës sàlygos ypaè stipriai veikia suminës Sau-lës radiacijos komponenèiø santyká. Pavyzdþiui, dël didesnio debesuotumo ir van-dens garø kiekio atmosferoje á ðiauræ nuo 63° lygiagretës suminëje Saulës radiacijo-je vyrauja iðsklaidytoji radiacija, o á pietus, atvirkðèiai, tiesioginë radiacija.

Saulës iðspinduliuojamø bangø spektras labai platus – nuo 100 nm iki > 3000 nm,taèiau Þemës atmosfera já gerokai transformuoja (5.1 pav.): ultavioletinës radiacijosdidþiàjà dalá sugeria deguonis ir ypaè ozonas, o infraraudonøjø spinduliø spektrà„iðkandþioja“ (selektyviai sugeria) vandens garai ir anglies dvideginis. Mus dabardaugiausia dominanèiame regimø spinduliø spektre (400–700 nm) iðlieka visos


komponentës, taèiau jø, ypaè trumpabangiø (violetiniø ir mëlynøjø spinduliø), energijasumaþëja dël spinduliø sklaidos atmosferoje. Dël ðios prieþasties, kai Saulë estineaukðtai pakilusi virð horizonto, vandens pavirðiø pasiekianèioje suminëje radiaci-joje santykiðkai padidëja trumpabangës radiacijos, kurià spinduliuoja dangaus skliau-tas, dalis.

Kaip kiekvienas paklotinis pavirðius, ir vanduo atspindi dalá atkeliaujanèiosradiacijos. Atspindëtosios radiacijos ir visos tam tikrà pavirðiø pasiekusios radiaci-jos santykis vadinamas albedu (% arba vieneto dalys). Vandens pavirðiaus albedaspriklauso nuo Saulës aukðèio, debesuotumo, radiacijos rûðies (suminë, tiesioginë ariðsklaidytoji radiacija), taip pat nuo vandens skaidrumo ir spalvingumo, bangavi-mo, eþero gylio.

Idealiai lygaus vandens pavirðiaus albedà tiesioginei Saulës radiacijai galimaapskaièiuoti pagal Frenelio formulæ:

A = Si / S = 0,5 [sin²(i – α) / sin²(i + α) + tg²(i – α) / tg²(i + α)], (5.1)

èia A – albedas, S ir Si – atitinkamai krintanèioji ir atspindëtoji tiesioginë Saulësradiacija, i – Saulës spinduliø kritimo kampas, matuojamas Saulës zenitiniu nuoto-liu, o α – spinduliø lûþio kampas vandenyje.

Pagal (5.1) formulæ iðeitø, kad, Saulei pakilus virð horizonto aukðèiau kaip 30°,albedas gali toliau kisti nuo 2,1% iki 6,2%. Saulei leidþiantis (þemiau 30°) albedas

5.1 pav. Saulës radiacijos spektrai ties iðorine atmosferos riba (stora linija) ir þemës pavirðiu-mi (plona linija); atmosferoje radiacijà selektyviai absorbuoja deguonis O2, ozonas O3 irvandens garai H2O; UV – ultravioletinë radiacija, IR – infraraudonoji radiacija (Wetzel, 1983)

75Vandens optika

sparèiai didëja ir, pavyzdþiui, kai Saulë yra pakilusi virð horizonto tik 10°, lygusvandens pavirðius atspindi daugiau nei treèdalá krintanèios tiesioginës radiacijos(A = 35%). Ávertinti vandens albedà iðsklaidytajai radiacijai atskirai yra ganëtinaisunku. Manoma, kad, esant giedram dangaus skliautui, jis kinta nuo 5% iki 12%, ir,didëjant Saulës aukðèiui, ðios radiacijos albedas taip pat maþëja.

Debesuotumas itin stipriai veikia suminës Saulës radiacijos albedà – já sumaþi-na, kai Saulë esti þemai, ir, padidina, kai Saulë yra pakilusi virð horizonto daugiaukaip 40°. Kadangi banguojant vandens pavirðiui keièiasi ir Saulës spinduliø kritimokampas, kinta ir albedas. Didëjant bangø aukðèiui, tiesioginës radiacijos albedasmaþëja, jei Saulë yra þemai, ir atvirkðèiai, didëja, kai Saulë kyla aukðtyn. Iðsklaidy-tosios radiacijos albedas dël bangavimo ðiek tiek sumaþëja.

Albedas priklauso ir nuo vandens optiniø savybiø. Pavyzdþiui, pastebëta, kad,didëjant vandens spalvingumui arba maþëjant vandens skaidrumui, albedas didëja(Kirilova, 1976). Albedui gali turëti netiesioginá poveiká ir eþero gylis. Jei jis yranedidelis, o vanduo – skaidrus, Saulës spinduliai pasiekia dugnà ir, ið dalies nuo joatsispindëjæ, padidina vandens pavirðiaus albedà. Juo ðviesesnis dugnas, tuo stipres-nis minëtasis suminis efektas.

Eþerui uþðalus labai padidëjaSaulës radiacijos atspindëjimo ge-ba, o paties albedo reikðmës pri-klauso nuo ledo arba já dengianèiosniego savybiø (5.1 lentelë). Sumi-nës Saulës radiacijos albedas jauno(skaidraus) ledo kinta nuo 11% iki23% (vidutinë reikðmë 18%). Maþë-jant ledo skaidrumui, ypaè kai jopavirðiuje susidaro balzganas priða-lusio sniego sluoksnis, albedas pa-didëja, be to, pakinta ir atspindëto-sios radiacijos spektras (5.2 pav.).

5.2 pav. Sniego ir ledo albedas (A) ávairioms Sau-lës radiacijos spektro dalims (Grenfell, 1979).

5.1. lentelë. Vidutinës albedo reikðmëssniegui (Odrova, 1979)

Sniego charakteristika Albedas,

% Šviežiai iškritęs sausas sniegas 82

Šviežiai iškritęs šlapias sniegas 72


5.2. Saulës radiacijos (ðviesos) sugërimasir sklaida vandenyje

Á vandená (sniegà, ledà) ásiskverbusi Saulës radiacija yra ið dalies sugeriama, iðdalies – iðsklaidoma. Jei vanduo skaidrus, o eþeras seklus, dalá radiacijos gali sugertiir dugnas (po ledu – vanduo). Vandens sugerta radiacija virsta ðiluma, o iðsklaidy-toji matomosios spektro dalies radiacija nulemia vandens sluoksniø apðviestumà.Pastaràjà radiacijà naudoja (taip pat sugeria) vandens augalai fotosintezës procese,todël ji dar vadinama aktyviàja fotosintezës radiacija. Gylis, kuriame iðlieka tik 1%á vandená patekusios matomos radiacijos (bangø ilgis 400–700 nm), yra vadinamasfotosintezës zonos riba (Dera, 1983); kai kurie autoriai (Jerlov, 1976) ðià ribà sieja suapibrëþto bangos ilgio radiacijos (465 nm) analogiðka dalimi.

Ir vanduo bei jame esanèios substancijos, ir vandens augalai sugeria Saulësradiacijà, kai jø atomai ir molekulës rezonuoja daþniais, atitinkanèiais fotonø ener-getinæ bûsenà. Susidûrus elektronui su fotonu, pastarasis praranda energijos kvan-tà, o ðis priklauso nuo ðviesos bangos ilgio. Taigi ávairûs atomai ir molekulëssugeria tik tam tikro ilgio (daþnio) ðviesos bangas, t. y. Saulës radiacija sugeriama(absorbuojama) selektyviai. Distiliuotame vandenyje intensyviausiai absorbuojamainfraraudonoji radiacija, o regimoje spektro dalyje – raudonieji spinduliai. Trumpë-

5.3 pav. Absorbcijos santykiniai koeficientai (10–4 cm–1) monochromatinei radiacijai disti-liuotame 21,5°C temperatûros vandenyje (lazerinës optinës-akustinës spektroskopijos duome-nys; Wetzel, 1983)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

440 490 540 590 640 690 740 790

Bangos ilgis, nm

Ab

so

rbc

ijos

ko

efi

cie

nta

s, %

77

jant ðviesos bangos ilgiui, sugërimas silpnëja, esti maþiausias mëlynøjø spinduliø, opo to (violetiniø ir ultravioletiniø spinduliø) vël santykiðkai padidëja (5.3 pav.).Pavirðiniame 10 cm vandens sluoksnelyje sugeriama visa infraraudonoji radiacija, o1 m sluoksnyje ðiluma virsta apie 53% á vandená ásiskverbusios Saulës radiacijos.

Jei vandenyje nebûtø priemaiðø ir á já patektø tik vieno ilgio ðviesos bangos(monochromatinë radiacija), jø sugërimà bûtø galima apibûdinti absorbcijos santy-kiniais koeficientais ∆I arba ekstinkcijos koeficientais η:

∆I = 100(I0 – Iz) / I0, %, (5.2)

η = (lnI0 – lnIz) / z, m–1; (5.3)

èia: I0 – vandens pavirðiø kertanèio Saulës radiacijos srauto intensyvumas, Iz –radiacijos intensyvumas z gylyje (5.2 formulëje z = 1 m).

Formulë (5.3) yra Lamberto dësnio, apibûdinanèio monochromatinës radiacijospasiskirstymà pagal gylá, iðvestinë:

Iz = I0 e–ηz, (5.4)

t. y. 1/η yra gylis, kuriame radiacijos intensyvumas sumaþëja e kartø. Ðiam ðviesosbangos ilgiui η yra konstanta, bet tik optiðkai „tuðèiam“, t. y. visiðkai priemaiðøneturinèiam vandeniui (5.2 lentelë).

5.2 lentelë. Ekstinkcijos koeficientai monochromatinei ðviesai distiliuotame 21,5°C tempera-tûros vandenyje (Wetzel, 1983)

Bangos ilgis, nm Bangos numeris, cm–1 Ekstinkcijos koeficientas, m–1

700 14 285 0,89 689,2 14 500 0,646

680,1 (raudonieji spinduliai) 14 700 0,555 666,5 15 000 0,489 645 15 500 0,377

624,8 (oranžiniai spinduliai) 16 000 0,351 605,9 16 500 0,285 588 17 000 0,131

574,5 (geltonieji spinduliai) 17 400 0,084 546,3 18 300 0,054

526,2 (žalieji spinduliai) 19 000 0,041 512,7 19 500 0,0354 499,9 20 000 0,0236 487,7 20 500 0,0188 473,1 21 000 0,0181

465 (mėlynieji spinduliai) 21 500 0,0208 454,4 22 000 0,0224 446,3 22 400 0,0241

Vandens optika


Gamtiniame vandenyje visada yra iðtirpusiø ir kybanèiø (suspenduotø) organi-niø ir mineraliniø medþiagø, kurios taip pat selektyviai ir kitaip nei pats vanduoabsorbuoja Saulës radiacijà, t. y. eþero vandens ekstinkcijos koeficientà (ηE) nulemsgryno vandens, iðtirpusiø (daþomøjø) medþiagø ir suspenduotø daleliø ekstinkcijoskoeficientø (atitinkamai ηW, ηC ir ηS) reikðmës:

ηE = ηW + ηC + ηS. (5.5)

Ðviesos spektrinæ sudëtá ypaè stipriai veikia vandenyje iðtirpusios humuso rûgð-tys. Didëjant jø koncentracijai, taigi ir vandens spalvingumui (þr. 5.3 sk.), padidë-ja radiacijos sugërimas visame jos spektre, taèiau ypaè – ilgabangës ir trumpaban-gës radiacijos (5.4 pav.), todël pavirðinis vandens sluoksnis stipriai áðyla ir, be to,jame absorbuojami ir mëlynieji, ir þalieji spinduliai. Vandenyje kybanèios dalelësbeveik vienodai sugeria ávairaus ilgio ðviesos bangas (5.5 pav.), todël eþero vandensselektyvumà daugiausia lemia paties vandens ir jame iðtirpusiø organiniø junginiøabsorbcinës savybës.

Vandens optikoje daþnai naudojamas ðviesos transmisijos koeficientas T, api-bûdinantis Saulës radiacijos dalá, likusià perëjus 1 m vandens sluoksná:

T = Iz / Iz – 1, (5.6)

èia Iz ir Iz – 1 – radiacijos intensyvumas atitinkamai z ir z – 1 gylyje. Jei transmisijosir ekstinkcijos koeficientai apskaièiuojami tam paèiam (nebûtinai pavirðiniam) 1 mvandens sluoksniui (Iz = 1, o Iz – 1 = I0),

η = –logT (5.7)

arba

η = 1 – T. (5.8)

Þinant ðiuos rodiklius, nesunku apskaièiuoti vandens optiná tanká, kuris daþniausia sieja-mas su 3 m storio vandens sluoksniu, slûgsanèiu nuo 2 m iki 5 m gylio (Lange, 1993):

d = z2∫ z5 η dz, (5.9)

èia: d – optinis tankis (be dimensijos), z – gylis, η – ekstinkcijos koeficientas,apskaièiuotas pagal (5.7) formulæ.

Visø minëtø optiniø rodikliø reikðmës priklauso nuo Saulës spinduliø kritimokampo, todël matavimø rezultatus bûtina pataisyti, kad jie atitiktø standartinessàlygas (Saulës aukðtá virð horizonto h = 90°). Tam galima naudoti lenkø eþeroty-rininkø siûlomà formulæ (Faras-Ostrowska, 1993):

Iz90 = I0(Izh/ I0)cosβ, (5.10)

79

5.4 pav. Saulës radiacijos sugëri-mas (santykinë absorbcija) 1 mvandens storymëje, kai vandensspalvingumas (skaitmenys priekreiviø) yra 0; 28 ir 264 Pt skalësvienetai (Viskonsino valstijos, JAV,eþerai; sudaryta pagal James ir Bir-ge, 1938 duomenis)

0

28 264

0

20

40

60

80

100

350 450 550 650 750

Bangos ilgis, nm

San

tyki

nis

ab

sorb

cijo

s ko

efic

ien

tas,

%

5.5 pav. Saulës radiacijos santyki-në absorbcija 1 m eþero vandensstorymëje (E) ir jos komponentës:gryno vandens (W), vandenyje ið-tirpusiø organiniø junginiø (C)ir suspenduotø daleliø (S) nulem-tos absorbcijos (Dþordþo eþeras,Viskonsino valstija, JAV, vandensspalvingumas 24 Pt skalës vienetai;pagal Wetzel, 1983)

EC

SW

0

20

40

60

80

100

400 500 600 700 800

Bangos ilgis, nm

San

tyki

nis

ab

sorb

cijo

s ko

efic

ien

tas,

%

èia Iz90 – standartinis Saulës radiacijos intensyvumas z gylyje, I0 – vandens pavirðiøkertanèios Saulës radiacijos intensyvumas, Izh – iðmatuotas radiacijos intensyvu-mas gylyje z, kai Saulës spinduliø kritimo kampas yra h; β – spinduliø lûþiovandenyje kampas, priklausantis nuo Saulës aukðèio virð horizonto h ir spinduliølûþio vandenyje rodiklio (n = 1,33), t. y.

sinβ = cosh / n. (5.11)

Eþerø vandens optinius rodiklius pradëta matuoti in situ apie 1930-uosius me-tus. Europoje itin populiarus buvo E. Stenco sukonstruotas povandeninis limnoak-tinometras, registravæs labai platø Saulës radiacijos spektrà (300 ÷ 3000 nm). Prie-taisas naudojamas iki ðiol. Svarbiausioji jo dalis – Saulës radiacijà absorbuojantitermobaterija, kurioje susidaranèià elektrovaros jëgà (jos stiprumas yra tiesiogiaiproporcingas absorbuotosios radiacijos intensyvumui) registruoja galvanometras.

Vandens optika


Naudojant interferencinius filtrus, Stenco limnoaktinometru galima iðmatuoti ra-diacijà ir siauresnëje spektro dalyje.

Regimosios radiacijos intensyvumà registruoja ðviesos matuokliai, turintys se-leninius ir kt. fotodaviklius. Vieni ið jø matuoja tik fiksuoto ilgio ðviesos bangas(pavyzdþiui, 560 nm), kiti – visà aktyviàjà fotosintezës radiacijà (400–700 nm), todëlðviesos pasiskirstymas net ir tame paèiame eþere gali atrodyti labai ávairiai – nelygu,koks naudotas prietaisas (5.6 pav.). Dël tos paèios prieþasties gali gerokai skirtis irpirmiau minëti optiniai rodikliai, pavyzdþiui, ekstinkcijos koeficientai (5.3 lentelë).Ðitai bûtina nuolat prisiminti, kai reikia lyginti ir ypaè apibendrinti ávairiø autoriøskelbtus duomenis.

Vandens sluoksniø apðviestumas priklauso ir nuo ðviesos sklaidos. Ðviesà ávai-riomis kryptimis sklaido ir vandens molekulës, ir vandenyje iðtirpæ cheminiai jungi-niai, ir ypaè suspenduotos dalelës. Dalis iðsklaidytosios ðviesos sugráþta á vandenspavirðiø ir pakartotinai atsispindi (10–20%), o kita dalis (80–90%) iðeina á atmosferà.Manoma, kad iðsklaidytosios ir absorbuotosios ðviesos santykis yra 1:4 (Wetzel,

5.3 lentelë. Tatrø kalnø eþerëliø (Lenkija) vandens optiniai rodikliai, iðmatuoti limnoaktino-metru (LA) ir ðviesos matuokliu (ÐM), atitinkamai 1991–1992 metais ir 1975 metais (Boro-wiak, Lange, Maslanka, 1996)

Ekstinkcijos koeficientas Optinis tankis Ežeras

LA ŠM LA ŠM

Morskie Oko 0,452 0,227 0,2528 0,0997

Zadni Staw Polski 0,539 0,185 0,2653 0,0654

Czarny Staw Polski 0,470 0,208 0,2956 0,0928

Przedny Staw Polski 0,526 0,480 0,5870 0,1311

5.6 pav. Ðviesos pasiskirstymas pagalgylá (ðviesos intensyvumo % pavirði-niame vandens sluoksnyje) Aukðtuti-niame Rodûnës (Rodunskie Gorne) eþe-re (Lenkija). Ðviesos intensyvumas ma-tuotas: limnoaktinometru (230÷÷÷÷÷4000 nm)– 1, ðviesos matuokliu LI COR (400–700 nm) – 2 ir ðviesos matuokliu, tu-rinèiu seleniná daviklá (560 nm), – 3(Faras-Ostrowska, Lange, 1998)

3

2

4

8

12

16

1

0

1 10 100

Šviesos intensyvumas, %

Gyl

is, m

81

1983). Vertinimas labai apytikslis, nes daug lemia prietaiso, kuriuo matuojamaiðsklaidytoji ðviesa, konstrukcija. Pavyzdþiui, sferiniai (4π) davikliai visada registruo-ja didesná (realesná) iðsklaidytosios ðviesos kieká nei plokðti (2π) davikliai.

Kaip ir ðviesos absorbcija, sklaida yra selektyvi. Ðià jos savybæ apibûdina Reilë-jaus formulë:

k = a / λ4, (5.12)

èia: k – sklaidos koeficientas, a – sklaidos modulis, priklausantis nuo spinduliølûþio rodiklio medþiagoje (distiliuotam vandeniui a = 1,56 10–4), λ – ðviesos ban-gos ilgis. Pagal Reilëjø, intensyviausiai vandenyje sklaidoma trumpabangë radiacija(mëlynieji spinduliai), be to, ðios sklaidos indikatrisë yra simetriðka, t. y. sklaidoslaukai ðviesos kritimo ir prieðinga (vandens pavirðiaus link) kryptimis yra vienodi.Taèiau Reilëjaus teorija tinka tik molekulinei sklaidai. Didëjant ðviesà sklaidanèiødaleliø skersmeniui, laipsnio rodiklis Reilëjaus formulëje maþëja, o kai daleliø sker-smuo yra didesnis kaip 1,2 µ, jis lygus nuliui, t. y. sklaida tampa visiðkai nepriklau-soma nuo ðviesos bangos ilgio. Be to, keièiasi ir sklaidos indikatrisë – ji iðsitempia,nes didþiausia sklaida esti ðviesos kritimo kryptimi. Taigi skaidriame vandenyjeintensyviausiai bus sklaidomi mëlynieji spinduliai; didëjant vandenyje suspenduotødaleliø skersmeniui ir koncentracijai, santykiðkai padidës iðsklaidytos ilgabangësðviesos (ypaè geltonøjø spinduliø), juolab kad didelë dalis trumpabangës radiacijosjau bus absorbuota.

Eþerø vandens optines savybes apibendrina N. Jerlovo klasifikacija (1976).Kadangi ji yra jûrinë, eþerotyrininkai naudoja tik tà jos dalá, kuri skirta pakranèiø(sekliems) vandenims. Klasifikacijos kriterijus – fotosintezës zonos storis (Fz, m)ávertinamas gyliu, kuriame lieka tik 1% á vandená ásiskverbusios 465 nm ilgio ðviesos.Skiriami devyni eþerø tipai: 1 tipas – 30 m, 2 tipas – 25 m, 3 tipas – 20 m, 4 tipas – 15 m,5 tipas – 10 m, 6 tipas – 8 m, 7 tipas – 6 m, 8 tipas – 4 m ir 9 tipas – 2 m.

5.3. Vandens skaidrumas, spalva ir spalvingumas

Vandens skaidrumas nulemia sugertosios ir iðsklaidytosios radiacijos pasiskirstymàpagal gylá ir spektrinæ sudëtá, ir jo ekvivalentais galëtø bûti, pavyzdþiui, jau aptartiradiacijos ekstinkcijos ir (arba) transmisijos koeficientai. Kita vertus, radiacijos

Vandens optika


matavimai in situ yra palyginti brangûs, o rezultatai – ganëtinai prieðtaringi (5.3 lentelë),todël eþerotyrininkai iki ðiol naudoja ið XIX a. pabaigos atkeliavusá paprastesnávandens skaidrumo ávertinimo bûdà Sekio (Secchi) disku. Matavimas iðties elemen-tarus: ant lyno kybantis baltas 300 mm skersmens diskas leidþiamas á vandená, koliðnyksta ið stebëtojo akiø. Ði matomumo riba (gylis) ir bus vadinama santykiniuskaidrumu (DS). Matuojama valties ðeðëlio pusëje, kelis kartus pakeliant prietaisà irvël já nuleidþiant, o paskui yra apskaièiuojamas gautø rezultatø aritmetinis vidurkis.Laikantis ðiø reikalavimø, santykinis skaidrumas ávertinamas ±10% tikslumu (Soko-lov, 1974; Dovgij, 1977). Ðviesiuoju paros metu DS labai maþai priklauso nuo van-

5.7 pav. Iðmatuoto santykinio skaid-rumo kitimas vakare iki saulëlydþioir po jo (modifikuota pagal Wetzel,1983)

()

saulėlydis

1

1,5

2

2,5

3

18 19 20 21 22

Laikas, val.

Van

den

s sa

nty

kin

is

skai

dru

mas

, m

5.8 pav. Vandens skaidrumo kitimasper metus Tauragno eþere: pagal vi-dutinius daugiameèius (1961–1966 m.)duomenis – 1, 1962 m. – 2, 1963 m. – 3

5.9 pav. Vandens skaidrumo ir chlo-rofilo a kiekio vandenyje ryðys (60Lietuvos eþerø duomenys; Kavaliaus-kienë, 1996)

1

3

2

23456789

10

1 3 5 7 9 11

Laikas, mėn.

Van

den

s sk

aid

rum

as, m

y = 4,20x-0,51

R2 = 0,6105

0

2

4

6

8

0 40 80 120

Chlorofilas "a", mg/m³

Van

den

s sk

aid

rum

as, m

,

83

dens pavirðiaus apðviestumo, taèiau pradeda pastebimai maþëti po saulëlydþio, t. y.esant prieblandai (5.7 pav.).

Per metus ir daugelá metø vandens skaidrumas labai kinta (5.8 pav.). Ðià kaitàdaugiausia lemia pirminës biologinës produkcijos fluktuacijos (5.9 pav., 5.10 pav.),bangavimas (bangø pakeliamos drumzlës, t.y. resuspensija), taip pat intakø atpluk-domos alochtoninës medþiagos (5.11 pav.). Pastarieji du procesai stipriai veikiaatitinkamai sekliø (5.12 pav.) ir itin pratakiø eþerø (5.13 pav.) vandens skaidrumà.Tai patvirtina ir pakankamai glaudi priklausomybë (R = 0,705 ± 0,04), sudarytapagal 85 Lietuvos eþerø duomenis, tarp vandens skaidrumo DS ir eþero vidutiniogylio bei ploto rodiklio (Kilkus, 1989 a):

DS = 0,22Dav + 0,1Keþ + 0,88, m, (5.13)

0

4

8

12

16

0 2 4 6 8

Vandens skaidrumas, m

Fito

pla

nkto

no

bio

masė,

g m

-3

5.10 pav. Fitoplanktono biomasës ir vandensskaidrumo (y = 6,65 x–1,281, r = –0,68) ryðyspagal 68 Baltarusijos eþerø duomenis (Ro-manov ir kt., 1988)

5.12 pav. Vandens skaidrumo priklausomybënuo bangavimo Kurðiø mariose pagal viduti-nius daugiameèius duomenis (sudarë autoriuspagal Vaitkevièienæ, Vaitkevièiø, 1978)

5.11 pav. Biocheminio deguonies sunaudoji-mo ir vandens skaidrumo (y = 3,18 x–0,798,r = –0,60) ryðys pagal 49 Baltarusijos eþerøduomenis (Romanov ir kt., 1988)

0

1

2

3

4

5

6

0 2 4 6 8


BD

S5,

mg

O2

l-1

y = 2,17e-1,98x

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 0,5 1 1,5

Bangų aukštis, m

Van

den

s sk

aid

rum

as, m

2

1

1

1,4

1,8

2,2

2,6

3

1 3 5 7 9 11

Mėnesiai

Van

den

s sk

aid

rum

as, m

5.13 pav. Vandens skaidrumo kitimas per me-tus itin pratakiame Sartø eþere ties Duse-to-mis – 1 ir Pasarte – 2 (vidutiniai daugiame-èiai 1956–1966 m. duomenys); atkreiptinas dë-mesys á vandens skaidrumo sumaþëjimà balan-dþio mënesá

Vandens optika


èia: Dav – eþero vidutinis gylis, m; Keþ – ploto rodiklis, %. Dideliuose, taip patmaþesniuose, taèiau sudëtingos formos eþeruose vandens skaidrumas atskirose ak-vatorijos dalyse gali labai skirtis. Ðiuos skirtumus lemia gylis (nuosëdø resuspenda-vimo galimybë), intakø iðsidëstymas ir jø atplukdomo vandens savybës, fitoplank-tono pasiskirstymas ir kt.

Skaidriausias vanduo Lietuvos eþeruose daþniausiai esti þiemà (menka pirminëbiologinë produkcija, nëra bangavimo, intakø atplukdomame vandenyje nedaugsuspenduotø daleliø), taèiau yra ir iðimèiø. Antai distrofiniuose ir gausø poþeminámaitinimà turinèiuose miðko eþerëliuose maþiausias vandens skaidrumas gali bûtimatomas þiemà, nes ásiliejantis poþeminis vanduo yra maþesnio tankio, kyla aukð-tyn ir pakelia (resuspenduoja) smulkiàsias nuosëdø frakcijas. Pavyzdþiui, Bedugnioeþere, telkðanèiame Merkinës apylinkëse, vandens skaidrumas vasarà siekë 6,5 m, oþiemà – tik 2 m (Kilkus, 2000). Progresuojantis vandens skaidrumo maþëjimas galibûti eþero antropogeninës eutrofikacijos poþymis (5.14 pav.).

Vandens spalvà nulemia vandenyje iðsklaidyta ir á atmosferà vël iðspinduliuota (ástebëtojo akies tinklainæ patekusi) ðviesa, o tiksliau – jos spektras. Siekiant objekty-vesnio vizualaus vandens spalvos ávertinimo, stebëjimai standartizuojami: 1) á vandenáþvelgiama vertikaliai, 2) spalva vertinama Sekio disko, pakelto á 0,5 DS gylá, fone,3) disko atspindëtoji ðviesa (spalva) lyginama su etalono spalva. Eþerotyroje naudoja-mi Forelio–Ulës spalvø skalës etalonai (Fo vienetai). Yra 21 etalonas. Fo1 atitinkaintensyviai mëlynà „baikaliðkà“ vandená, Fo21 – tamsiarudá „durpiðkà“ vandená, otarp ðiø ribø iðsidësto kitos tarpinës spalvos ir atspalviai. Kadangi vandens spalvàlemia neabsorbuotø iðsklaidytøjø spinduliø spektras, nebloga jos ir vandens skaid-rumo (5.15 pav.) bei eþero vidutinio gylio koreliacija (5.16 pav.), nes eþero vidutinisgylis ið dalies atspindi eþero ontogenezës (brandos) stadijà.

5.14 pav. Vandens skaidrumo kitimas permetus Miedwie eþere (Lenkija) 1901 m. – 3,1973 m. – 2 ir 1990 m. – 1 (Choinski, 1995)

5.15 pav. Vandens santykinio skaidrumo ir spal-vos ryðys (pagal 87 Lietuvos eþerø duomenis;Kilkus, 1985)

1

2

3

0

2

4

6

8

10

1 4 7 10

Mėnesiai

Van

den

s sk

aid

rum

as, m

0

2

4

6

8

5 10 15 20

Vandens spalva, Fo vienetai

Van

den

s sk

aid

rum

as, m

85

5.16 pav. Vandens spalvos priklausomybënuo eþero vidutinio gylio (87 Lietuvos eþe-rø duomenys, apibendrinti 5 eþerø gylio kla-sëms: <3 m – 1 klasë, 3–5 m – 2 klasë, 5,1–7 m – 3 klasë, 7,1–10 m – 4 klasë ir > 10 m –5 klasë

5.17 pav. Vandens santykinio skaidrumo ir spal-vingumo ryðys (Wetzel, 1983; autoriaus apiben-drinimas)

8

10

12

14

16

18

1 2 3 4 5

Vidutinio gylio klasė

Van

den

s sp

alva

, Fo

vie

net

ai

0

2

4

6

8

10

12

14

0 20 40 60 80 100 120 140

Vandens spalvingumas, Pt vienetai

Van

den

s sk

aid

rum

as, m

Vandens spalvingumas priklauso nuo jame iðtirpusiø daþomøjø medþiagø, dau-giausia – organiniø rûgðèiø. Jis nustatomas laboratorijoje, lyginant nufiltruoto van-dens mëginio spalvà su platinos – kobalto spalvø skalës etalonais (Pt vienetai). Juodaugiau vandenyje bus iðtirpusiø humuso rûgðèiø, tuo daugiau Pt vienetø busávertintas jo spalvingumas. Pavyzdþiui, lenkø eþerotyrininkai tvirtina, kad kai kuriøjø tyrinëtø eþerø vandens spalvingumas buvo net 1000 Pt vienetø (Choinski, 1995).Kaip ir vandens spalva, spalvingumas yra glaudþiai susijæs su vandens skaidrumu(5.17 pav.).

Vandens optika


87

6. Eþerø termika

Tarp daugelio abiotiniø veiksniø, kontroliuojanèiø ir limituojanèiø limnosistemostrofinæ, hidrodinaminæ ir hidrocheminæ bûsenas, yra ðiluma. Bûtent ji daugiausialemia fitoplanktono, aukðtesniøjø vandens augalø ir konsumentø rûðinæ sudëtá,fiziologinius ritmus, produktyvumà ir, atvirkðèiai, organikos destrukcijà. Nuo van-dens temperatûros pasiskirstymo pagal gylá priklauso vandens masës stabilumas,dujø reþimas, hidrocheminiai ir tankio gradientai (Szumiec, 1982; Kuusisto, 1984;Allanson, 1990). Vandens telkinio ðiluminë bûsena gali riboti arba, atvirkðèiai, ska-tinti jo naudojimà rekreacijai, þuvininkystei, energetikai ir kt. tikslams.

6.1. Ðilumos balansas

Ðilumos prietakà á eþerà nulemia ðie veiksniai arba jø grupës: 1) astronominiai – geofi-ziniai, 2) geografiniai, 3) limnologiniai, 4) meteorologiniai – klimatologiniai, 5) hidrolo-giniai, 6) hidrauliniai, 7) biologiniai-biocheminiai ir 8) antropogeniniai. Skirstymas yra,be abejonës, sàlygiðkas, nes kai kurie veiksniai yra susijæ ir, be to, gali bûti priskirtiir prie vienos, ir prie kitos veiksniø grupës. Pavyzdþiui, pagrindinis eþerø ðilumosðaltinis yra Saulës radiacija (astronominis veiksnys); jos intensyvumas ties iðorineÞemës atmosferos riba beveik nekinta ir siekia 1,94 (Drummond, 1971) – 1,97(Hickey ir kt., 1980) cal cm–2 min–1. Kita vertus, radiacijos kiekis, kurá potencialiaigali gauti vienas ar kitas paklotinis pavirðius (vanduo) konkreèiu laiko momentu,priklauso nuo Saulës spinduliø kritimo kampo ir trukmës, o juos lemia geografinëplatuma. Nuo geografinës platumos priklauso ir radiacijos periodiniø pokyèiø,susijusiø su Þemës sukimusi apie savo aðá (paros ritmas) bei Saulæ (metø ritmas),charakteristikos. Prie geografiniø veiksniø priskirtinas ir eþero aukðtis virð jûros


lygio: aukðtikalniø eþerai gauna didesná Saulës radiacijos kieká, taèiau, kita vertus,daugiau ðilumos ir iðspinduliuoja á atmosferà, kurios temperatûra krinta vidutiniðkai0,6 °C/ 100 m (6.1 pav.). Maþiems eþerams labai svarbûs gali bûti ir vietos geogra-finiai veiksniai, pavyzdþiui, apyeþerio reljefo formø santykinis aukðtis, pakranèiømiðkingumas (medynø aukðtis, tankis) ir kt., nulemiantys visos akvatorijos arba josdalies „ekranavimà“ nuo tiesioginës Saulës radiacijos, taigi ir ðilumos prietakà ápavirðiná vandens sluoksná.

Limnologiniai veiksniai, pavyzdþiui, eþero vandens optinës savybës, o sekles-niuose eþeruose – ir dugno spalva ðiek tiek koreguoja albedà (5 sk.), taèiau didesniøðilumos prietakos pokyèiø nenulemia. Maþiems uþaugantiems eþerëliams esmin-gesnis gali bûti vandens augalø, ypaè plûduriuojanèiø vandens pavirðiuje, nulemtasSaulës radiacijos ekranavimo efektas. Nuo eþero vandens tûrio priklauso absoliu-èios ðilumos atsargos, o nuo gylio – ðilumos ir dugno nuosëdø apykaita. Dugnonuosëdose per vasarà sukaupta ðiluma gali pastebimai áðildyti sekliøjø eþerø vande-ná þiemà.

Eþerai gauna ðilumà ir ið atmosferos, kuri spinduliuoja ilgabangæ (sugertàjà)radiacijà, be to, ðilumà vandeniui gali perduoti su juo turintis sàlytá oras, jeigu orotemperatûra yra aukðtesnë uþ vandens pavirðiaus temperatûrà (turbulentinë ðilumosapykaita). Taigi meteorologiniai veiksniai, nuo kuriø priklauso atmosferos ðiluminisspinduliavimas (oro temperatûra ir drëgnumas, debesuotumas) ir turbulentinë sà-maiða, arba konvekcija (oro temperatûra, vëjo greitis), lemia ir ðilumos prietakà áeþerà arba, atvirkðèiai, ðilumos netektá. Ðie rodikliai atspindi greitai kintanèias si-noptines situacijas, taèiau, kita vertus, yra ir vietos klimato iðraiðka, todël vadintinimeteorologiniais – klimatologiniais rodikliais. Jie glaudþiai susijæ ir su eþero morfo-metrija (vandens pavirðiaus plotu, eþero tûriu ir gyliu, kt.), nes nuo jø priklauso

6.1 pav. Vidurinës Azijos kalnø eþerø vandens pavirðiaus temperatûros (vidutinës per gegu-þës–spalio mënesius) priklausomybë nuo absoliutaus aukðèio (Nikitin, 1975)

0

1000

2000

3000

4000

5000

8 12 16 20 24

Temperatūra, °C

Abs

oliu

tus

aukš

tis,

m

89Eþerø te rmika

vëjo ir oro drëgmës profiliø transformacija virð vandens pavirðiaus, temperatûrosgradientas vandens ir oro sàlytyje, taigi ir ðilumos pernaðos intensyvumas beikryptis. Jei oro santykinë drëgmë yra didelë, o turbulentinë sàmaiða, atvirkðèiai,labai silpna, esant ðaltesniam vandens pavirðiui prasideda vandens garø kondensaci-ja, ir eþeras gauna jos atpalaiduojamà ðilumà (597 cal g–1). Prie ðios ðilumos ðaltiniøgrupës priskirtina ir ðiluma, iðsiskirianti vandeniui uþðàlant (79,9 cal g–1). Be to,ðilumà tiekia ir skystieji krituliai, iðkrintantys ant eþero vandens pavirðiaus; gautosðilumos kiekis priklausys nuo krituliø sluoksnio ir temperatûros.

Ðiluma, kurià atplukdo pavirðiniai ir poþeminiai vandenys (hidrologiniai veiks-niai), gali bûti pakankamai reikðminga itin pratakiems eþerams. Gaunamos ðilumoskiekis bus tiesiog proporcingas áplaukianèio vandens temperatûrai ir debitui.

Vandeniui banguojant ir tekant (hidrauliniai procesai eþere), jo mechaninës ener-gijos dalis sunaudojama trinèiai áveikti ir virsta ðiluma. Kadangi sroviø greitis eþeruo-se yra menkas (7 sk.), ðis ðilumos ðaltinis yra nereikðmingas. Tas pats pasakytina irapie ðilumà, kuri iðsiskiria vykstant biologiniams ir biocheminiams procesams.

Á antropogeninës kilmës ðilumos ðaltinius reikia atsiþvelgti vertinant energeti-nës paskirties eþerø, tapusiø atominiø ir ðiluminiø elektriniø auðintuvais, ðilumosreþimà (Richter, 1985). Antai dirbant Ignalinos AE vienam energetiniam blokui,Drûkðiø eþerui tenkanti ðilumos apkrova siekia 0,06 kW m–2, o dirbant dviemblokams – 0,11 kW m–2 (Janukënienë, Jakubauskas, 1992). Maþø eþerø ðilumospajamoms reikðminga gali bûti ir ðiluma, atplaukianti su buitinëmis nuotekomisarba valomøjø árenginiø iðleidþiamu vandeniu.

Minëtosios veiksniø grupës kontroliuoja ir ðilumos netektá eþere. Ðiluma pra-randama arba gali bûti prarasta, atsiradus palankioms sàlygoms, dël: 1) ilgabangio(ðiluminio) vandens spinduliavimo, 2) turbulentinës apykaitos su atmosfera, 3) ga-ravimo, 4) ant vandens pavirðiaus iðkrintanèiø kietøjø krituliø (sniego, kruðos) tirpi-nimo, 5) ledo dangos tirpinimo, 6) dugno nuosëdø ðildymo, 7) eþero vandenspavirðinio ir poþeminio nuotëkio, 8) vandens siurbimo (antropogeninë prieþastis).

Ðilumos apykaità eþere per tam tikrà laikotarpá galima apibûdinti algebrineáeinanèiø ir iðeinanèiø ðilumos srautø suma, kuri vadinama ðilumos balansu. Atsiri-bojus nuo visiðkai nereikðmingø ir labai specifiniø balanso komponentø, pavyz-dþiui, antropogeniniø, ðilumos balanso lygtis atrodys ðitaip:

SSug. – S V.sp. + S A. sp. ± ST ± SE ± SP ± SL ± SB + SI – SO = ±∆S, (6.1)

èia SSug. – vandenyje sugerta Saulës radiacija, SV.sp. – vandens ilgabangis (ðiluminis)spinduliavimas, SA.sp. – atmosferos ilgabangis (ðiluminis) spinduliavimas, ST – van-


dens pavirðiaus ir atmosferos turbulentinë ðilumos apykaita, SE – garavimui sunau-dota (kondensacijos metu iðsiskirianti) ðiluma, SP – ðiluma, gaunama su skystaisiaiskrituliais (prarandama tirpinant kietuosius kritulius), SL – ðiluma, iðsiskirianti eþeruiuþðàlant (sunaudojama ledui iðtirpinti), SB – vandens ir dugno nuosëdø ðilumosapykaita, SI – pavirðinio ir poþeminio vandens atplukoma ðiluma, SO – ðiluma,prarandama su pavirðinio ir poþeminio vandens nuotëkiu, ∆S – ðilumos atsargøpokytis eþere per nagrinëjamà laikotarpá.

Pirmieji trys (6.1) lygties nariai apibûdina eþero radiaciná balansà RW:

RW = SS + S A.sp. – S V.sp. = SSug. – SEf., (6.2)

SEf = βσT4, (6.3)

SSug. = (1 – AW)(S + s), (6.4)

èia: SEf. – efektyvusis spinduliavimas, kurá apibûdina Stefano–Bolcmano dësnis(β = 0,95 – vandens pavirðiaus spinuliuojamoji geba, palyginti su absoliuèiai juodukûnu; σ = 1,189 x 10–7 – Stefano–Bolcmano konstanta; T – vandens pavirðiausabsoliuti temperatûra); S ir s – atitinkamai tiesioginë ir iðsklaidytoji Saulës radiaci-ja, pasiekianti vandens pavirðiø; AW – vandens pavirðiaus albedas.

Kadangi Saulës radiacijà matuojanèios aktinometrinës stotys daþniausiai estisausumoje, eþero vandens pavirðiaus radiacinis balansas ávertinamas pagal ávairiasempirines formules, pavyzdþiui, G. Bagrovos (1983):

RW = (1,468 – 0,0095ϕ – 0,0096AW)(S + s)’ – (0,294 – 0,0035ϕ)F–0,04, (6.5)

èia (S + s)’ – suminë Saulës radiacija, iðmatuota sausumoje; ϕ – geografinë platu-ma; F – eþero vandens pavirðiaus plotas, AW – vandens pavirðiaus albedas.

Pagal (6.5) formulæ, didëjant eþero plotui radiacinis balansas taip pat didëja,nes sumaþëja vandens pavirðiaus ilgabangis spinduliavimas. Ðitai yra logiðka, nes,didëjant eþero plotui (vëjo ásibëgëjimo virð vandens keliui), intensyvëja vandenssàmaiða, taigi ðiluma perneðama ið pavirðiaus gilyn. Kita vertus, minëtoji formulëneávertina eþero aukðèio nuo jûros lygio, todël pagal jà apskaièiuotas radiacinisbalansas aukðtikalnëse telkðanèiø eþerø yra gerokai didesnis uþ realøjá balansà.

Maþëjant geografinei platumai, eþerø radiacinis balansas didëja ir esti didþiau-sias tropikuose (6.2 pav.). Radiacinio balanso „duobë“ pusiaujo srityje paaiðkinamatiesioginës Saulës radiacijos sumaþëjimu dël intensyvios oro konvekcijos ir padidë-jusio debesuotumo.

Daugelis lygèiø, ávertinanèiø turbulentinæ ðilumos ir atmosferos apykaità, yraiðvestos ið Penmano tipo formuliø, apibûdinanèiø garavimo procesà, t. y. teigiama,

91

kad vertikaliosios pernaðos rodikliai (koeficientai) ðilumos ir vandens garø srautamsyra identiðki. Pavyzdþiui, pagal T. Odrovà (1979),

ST = 2,65 (t200 – tv) [1 + 0,8W200 + ϕ(∆t)], (6.6)

èia t200 ir W200 – atitinkamai oro temperatûra ir vëjo greitis 200 cm aukðtyje virðvandens pavirðiaus; tv – eþero vandens pavirðiaus temperatûra; ϕ(∆t) – funkcija,kurios reikðmë priklauso nuo oro ir vandens temperatûrø skirtumo (6.1 lentelë).

Ðilumà, kurià eþeras eikvoja garavimui ið vandens pavirðiaus, galima ávertintipagal iðgaravusio vandens kieká (iðmatuotà arba apskaièiuotà):

SE = ρ E L, (6.7)

èia: ρ – vandens tankis, E – iðgarinto vandens kiekis, L – savitoji garavimo ðiluma.

6.2 pav. Didþiøjø Pasaulio eþerø radiaciniai balansai (vidutiniai daugiameèiai) ir jø pasi-skirstymas pagal geografines platumas (sudarë autorius pagal Adamenko, 1985)

(pietų)(šiaurės)

0

50

100

150

200

250

-90 -40 10 60

Geografinė platuma, °

Rad

iaci

nis

bal

ansa

s, W

/m²

6.1 lentelë. Funkcijos ϕϕϕϕϕ(∆∆∆∆∆t) reikðmës, átraukiamos á (6.6) formulæ ir priklausanèios nuo orotemperatûros 200 cm aukðtyje virð vandens pavirðiaus (t200) ir vandens pavirðiaus tempera-tûros (tv) skirtumo

t200 – tv ϕ(∆t) t200 – tv ϕ(∆t)

0 0 –1 –0,16

1 0,15 –2 –0,30

2 0,30 –3 –0,42

3 0,43 –4 –0,51

5 0,66 –5 –0,59

7 0,85 –6 –0,66

10 1,09 –7 –0,72

12 1,21 –8 –0,76

14 1,32 –10 –0,83

Eþerø te rmika


Kadangi savitoji garavimo ðiluma priklauso nuo vandens temperatûros, (6.7) lygtiságyja toká pavidalà:

SE = ρ E(597 – 0,57tv). (6.8)

Daugiausia ðilumos vandeniui garinti sunaudoja sausøjø tropikø eþerai (6.3 pav.).

Ðiluma, atkeliaujanti kartu su skystaisiais krituliais, iðkrintanèiais ant eþerovandens pavirðiaus, apskaièiuojama pagal krituliø kieká (sluoksná, mm) P ir jøtemperatûrà tP (tariama, kad ji atitinka oro temperatûrà), t. y.

SP = c ρ P tP / 10, (6.9)

èia c ir ρ – atitinkamai vandens savitoji ðilumos talpa ir tankis (abu rodikliaipriklauso nuo temperatûros, taèiau daþniausiai prilyginami vienetui).

Jei ant eþero vandens pavirðiaus iðkrinta sniegas, jam tirpinti naudojamos eþeroðilumos atsargos (savitoji lydymosi ðiluma L= 79,9 cal g–1)

Ssn. = 79,9 Psn. / 10, (6.10)

èia Psn. – sniego vandens ekvivalentas (mm).

Analogiðkai apskaièiuojamas ðilumos kiekis, kuriø eþeras sunaudoja ledo dan-gai tirpinti arba, atvirkðèiai, gauna uþðaldamas:

SL = 79,9 ρL hL, (6.11)

èia ρL ir hL – atitinkamai ledo tankis ir storis (cm). Metiniame balanse ðie du prieðingøkrypèiø ðilumos srautai kompensuojasi, todël juos galima apskritai ignoruoti.

6.3 pav. Didþiuosiuose Pasaulio eþeruose garavimui sunaudotos ðilumos (LE, vidutinës meti-nës reikðmës) pasiskirstymas pagal geografines platumas (sudarë autorius pagal Adamenko,1985)

0

50

100

150

200

250

-80 -30 20

(šiaurės) Geografinė platuma, ° (pietų)

LE

, W/m

²

93

Vandens ir eþero dugno ðilumos apy-kaitos intensyvumas ir kryptis priklausonuo temperatûros gradiento vandens irdugno sàlytyje bei grunto fiziniø savybiø(ðilumos laidumo). Ði apykaita yra intensy-viausia sekliuose eþeruose, taèiau skaièiuo-jant metinius ðilumos balansus ir ji ne-skaièiuotina, nes prieðingø krypèiø srautaitik perskirsto ðilumà limnosistemos viduje(Tichomirov, 1982). Trumpesnio laikotar-pio (mënesio, sezono) balanse minëtoji apy-kaita jau turi bûti ávertinta kiekybiðkai:

SW–B = λW δ tW / δz (6.12)

arba

SB–W = λB δ tB / δz, (6.13)

èia: SW–B ir SB–W – ðilumos srautai ið vandens á dugnà, ir atvirkðèiai; λW ir λB –vandens ir dugno gruntø ðiluminiai laidþiai; δtW / δz ir δtB / δz – temperatûrosgradientai vandenyje (prie dugno) ir dugno nuosëdose; z – gylis.

Hidrologinëje literatûroje galima aptikti supaprastintø (6.12) ir (6.13) lygèiø spren-diniø (Odrova, 1979), taip pat grafiniø ðilumos apykaitos ávertinimo bûdø (6.4 pav.).

Ðilumos kiekis, áplaukiantis á eþerà su pavirðiniais ir poþeminiais vandenimis,arba, atvirkðèiai, prarandamas su pavirðiniu ir poþeminiu nuotëkiu, priklauso nuopritekanèio (iðtekanèio) vandens tûrio (V) ir temperatûros tW:

SI, SO = c ρ V tW, (6.14)

èia c ir ρ – atitinkamai vandens savitoji ðiluminë talpa ir tankis.

Ðilumos atsargø pokytis per laikotarpá ∆T = (T2 – T1 ) ávertinamas ðitaip:

∆S = c2 ρ2 V2 t2 – c1 ρ1 V1 t1, (6.15)

èia V ir t – eþero vandens tûris ir vandens masës vidutinë temperatûra skaièiuoja-mojo laikotarpio pabaigoje (T2) ir pradþioje (T1).

Vandens masës vidutinei temperatûrai ávertinti reikalingi duomenys apie tem-peratûrø pasiskirstymà didþiausio gylio vertikalëje. Ðá pasiskirstymà pavaizdavustûrinëje gylio skalëje ir ðitaip sudarytame grafike vienodais intervalais atskaièius

6.4 pav. Nomograma vandens ir eþero dug-no ðilumos apykaitai (SW–B) apskaièiuoti skir-tingo gylio (skaitmenys prie kreiviø, m) eþe-ruose (Bulatov, 1970 pagal Odrova, 1979)

Eþerø te rmika


vandens temperatûros reikðmes, pastarøjø aritmetinis vidurkis bus visos vandensmasës temperatûros vidurkis. Yra galimybë apytiksliai ávertinti vandens masës vi-dutinæ temperatûrà tm pagal eþero vandens pavirðiaus temperatûrà tp. Ryðius tmpagal tp neblogai aproksimuoja tiesës lygtis

tm = a tp ± b, (6.16)

o pastarosios koeficientai (6.2 lentelë) a ir b diferencijuojami pagal limnologiniussezonus ir koreliuoja su eþero santykiniu gyliu (6.5 pav.).

6.2 lentelë. Eþero vandens masës vidutinës temperatûros ir vandens pavirðiaus temperatûrosryðio parametrai (a ir b – tiesës lygèiø koeficientai, r – koreliacijos koeficientas, n – ryðiuipanaudotø duomenø imtis; A – eþero plotas, Hr – santykinis gylis)

Limnologinis sezonas vasara ruduo Ežeras A, km² Hr,%

n r a b n r a b Dusia 23,3 0,59 118 0,87 0,86 0,3 46 0,92 1,08 1,6

Narutis 79,6 0,23 105 0,95 0,92 0,9 39 0,96 1,08 0,8

Plateliai 12,0 1,17 79 0,92 0,60 3,1 34 0,98 0,89 0,5

Sartai 13,3 0,51 62 0,96 0,77 2,1 18 0,97 0,83 1,2

Tauragnas 5,13 2,37 74 0,89 0,38 4,1 40 0,98 0,76 1,3

6.5 pav. (6.16) lygties koeficientø a ir b priklausomybë nuo eþero santykinio gylio (vasarossezonas; eþerø santykinis gylis – pagal 6.2 lentelæ)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Santykinis gylis, %

a

0

1

2

3

4

5

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Santykinis gylis, %

b

6.2. Ðilumos biudþetas

Eþero ðilumos biudþetas (jis dar vadinamas ðilumos talpa) yra didþiausiø ir maþiau-siø ðilumos atsargø per metus skirtumas. Tradiciðkai (Hutchinson, 1957; Wetzel,1983) jis siejamas su ðilumos pokyèiais vandens stulpelio, kurio aukðtis atitinka

a b

95

eþero vidutiná gylá, o pagrindo plotas lygus 1 cm². Jei eþero didþiausios ir maþiau-sios ðilumos atsargos yra iðreikðtos visos vandens masës vidutine temperatûra, kuribuvo apskaièiuota pirmiau aptartu bûdu (pagal temperatûrø pasiskirstymà tûrinëjegylio skalëje), ðilumos metinio biudþeto formulë atrodys ðitaip:

BS = (tmax – tmin) Dav x 10², (6.17)

èia: BS – ðilumos metinis biudþetas, cal/cm²; tmax ir tmin – atitinkamai didþiausios irmaþiausios ðilumos atsargos eþere, °C; Dav – eþero vidutinis gylis, m. Formulë yrasupaprastinta, nes neávertina savitosios vandens ðilumos ir tankio priklausomybësnuo temperatûros, t. y. tariama, kad abu rodikliai yra lygûs vienetui.

Vidutinio klimato zonoje telkðantys eþerai didþiausias ðilumos atsargas estisukaupæ liepos–rugpjûèio mënesiais. Kadangi visø eþerø svarbiausi ðilumos pajamøir iðlaidø ðaltiniai yra identiðki, ðilumos atsargø santykiná dydá (vandens masësvidutinæ temperatûrà) daugiausia lemia morfometriniai rodikliai, ypaè dubens gylisir eþero plotas. Nuo pirmo rodiklio priklauso ðilumos atsargø potencialas, o nuoantrojo – ðio potencialo realizavimasis, t. y. pavirðiniame vandens sluoksnyje su-kauptos ðilumos perskirstymas, jos turbulentinë pernaða á gilesnius vandens sluoks-nius. Gilûs, bet palyginti maþi eþerai turi didelá ðilumos atsargø potencialà, taèiaunepajëgia jo pasisavinti, nes giliøjø vandens sluoksniø, kuriems tenka didþioji eþerotûrio dalis, ðilumos atsargos vasarà pasipildo tik molekulinës difuzijos dëka. Didë-jant eþero plotui (vëjo ásibëgëjimo virð vandens atstumui), storëja turbulentiðkaiiðmaiðomo vandens sluoksnis, ðiluma perneðama gilyn, todël ðilumos santykinësatsargos taip pat didëja. Visa tai gerai iliustruoja didþiausiø ðilumos atsargø priklau-somybë nuo eþero santykinio gylio, t. y. morfometrinio rodiklio, integruojanèio irdubens gylá, ir plotà (6.6 pav.).

6.6 pav. Didþiausiø (1) ir maþiausiø (2) ðilumos atsargø eþeruose (Dusia, Lûkstas, Narutis,Plateliai, Sartai, Tauragnas) priklausomybë nuo santykinio gylio

1

2

0

5

10

15

20

25

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Santykinis gylis, %

Šilu

mos

ats

arg

os,

°C

Eþerø te rmika


Maþiausios ðilumos atsargos tuose paèiuose eþeruose bûna þiemos pradþioje,kai prie dugno esanèio vandens dar nesuspëja áðildyti per vasarà sukaupta ir iðdugno nuosëdø sklindanti ðiluma. Jei eþerai neturi papildomø ðilumos ðaltiniø (pa-vyzdþiui, poþeminiø vandenø atplukdomos ðilumos), vandens masës vidutinë tem-peratûra visada esti maþesnë kaip 4 °C, nes po rudeninës laisvosios konvekcijoslaikotarpio eþerai iki uþðàla praranda daug ðilumos dël ilgabangio spinduliavimo irturbulentinës apykaitos su atmosfera. Intensyviausiai ðilumà praranda dinamiðkesni(vëjo iðmaiðomi iki dugno) ir maþà terminæ inercijà turintys santykiðkai seklûseþerai, todël jø ðilumos atsargos þiemos pradþioje yra maþiausios (6.7 pav.).

Nors eþerø ðilumos santykiniø atsargø ir santykinio gylio koreliacija nebloga,ðito negalima pasakyti apie ðilumos biudþetà, nes jis priklauso ir nuo absoliuèioskoordinatës – vidutinio gylio. Bûtent dël to didþiausi ðilumos biudþetai yra giliøjøpasaulio eþerø, ypaè telkðanèiø vidutinio klimato zonoje. Einant pusiaujo link,

6.7 pav. Kai kuriø Lietuvos ir Baltarusijos eþerø metinis ðilumos biudþetas. Eþerai: Lûkstas –1, Narutis – 2, Sartai – 3, Dusia – 4, Plateliai – 5, Tauragnas – 6; skaitmenys stulpeliøapaèioje apibûdina eþerø santykiná gylá (%)

6.8 pav. Kai kuriø Pasaulio eþerø me-tinis ðilumos biudþetas (sudarë auto-rius pagal Adamenko, 1985; Wetzel,1983). Eþerai: Baikalas (Rusija) – 1,Mièigano (JAV) – 2, Þenevos (Ðvei-carija) – 3, Tahoe (JAV) – 4, Ladoga(Rusija) – 5, Atitlano (Gvatemala) – 6,Ranu Klindungan (Indonezija) – 7

2

1

3 4 5

6

70

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

730/

53°

77/4

5°

154/

46°

313/

39°

56/6

1°

183/

14°

90/8

°

Vidutinis gylis (m) / geografinė platuma

Šilu

mo

s b

iud

žeta

s, c

al/ c

m²

7200

2,331,170,590,510,230,2

19 450

15 200

21 000

12 200

17 000

0

5000

10000

15000

20000

25000

1 2 3 4 5 6Šilu

mo

s b

iud

žeta

s, c

al/ c

m²

97

eþerø ðilumos biudþetas maþëja, nes maþëja metinio ciklo maksimaliø ir minimaliøðilumos atsargø skirtumas (6.8 pav.). Ðilumos biudþeto daugiametë kaita nëra didelë(6.9 pav.) ir, kiek galima spræsti ið Lietuvos eþerø tyrimø, siekia vidutiniðkai ± 10%.

6.3. Terminë stratifikacija

Eþero ðilumos apykaitoje itin aktyvus yra pavirðinis vandens sluoksnis, intensyviau-siai sugeriantis Saulës radiacijà ir, atvirkðèiai, prarandantis ðilumà dël ilgabangiospinduliavimo ir garavimo. Keièiantis vandens temperatûrai, kinta ir jo tankis, taèiauði priklausomybë nëra tiesinë (6.10 pav.). Gëlas vanduo esti tankiausias (ρ = 1), kaijo temperatûra yra 3,98 °C, o vandens temperatûrai toliau kylant arba, atvirkðèiai,krintant, tankis maþëja, t. y. vanduo tampa lengvesnis, ir ðitai nulemia eþero van-dens masës stratifikacijà (susisluoksniavimà). Termiðkai stratifikuotame eþere pa-virðiniø vandens sluoksniø tankis visada esti maþesnis nei giliau slûgsanèiø sluoks-niø, todël savaiminë (gravitacinë) vandens sàmaiða negalima. Kita vertus, sakanttermiðkai stratifikuotas eþeras, bûtina nurodyti ir laikotarpá, kurá ðitokia situacijatrunka, t. y. stratifikacijos rangà: keliø valandø, paros, sezono ar net metø. Limno-loginëje literatûroje daþniausiai kalbama apie sezonines stratifikacijas, kurios bûti-nai realizuojasi, jei eþeras yra pakankamai (santykiðkai) gilus. Taigi nuoroda á eþerosantykiná gylá arba já pakeièianèius morfometrinius rodiklius taip pat privaloma.

Eþero vanduo nëra idealiai gëlas, nes jame visada yra iðtirpusiø druskø. Taèiaudidëjant vandens druskingumui, didëja ir tankis (6.11 pav.), todël keièiasi ir pasta-

6.9 pav. Tauragno eþero metinio ðilumos biudþeto daugiametë kaita

Eþerø te rmika

10000

15000

20000

25000

30000

1972

1974

1976

1978

1980

1982

1984

1986

1988

Metai

Šilu

mo

s b

iud

žeta

s,

cal/

cm²


rojo priklausomybë nuo temperatûros. Druskingumui padidëjus 100 mg l–1, di-dþiausià tanká atitinkanti temperatûra sumaþëja vidutiniðkai 0,02 °C ir, pavyzdþiui,1000 mg l–1 druskingumo vandens bûtø 3,78 °C. Vandens druskingumas, ypaè jei jiskeièiasi pagal gylá, gali gerokai koreguoti terminës stratifikacijos parametrus, todëlá já bûtina atsiþvelgti. Itin giliuose eþeruose negalima ignoruoti ir vandens tankiopriklausomybës nuo slëgio: slëgiui padidëjus 1 baru, vandens didþiausio tankiotemperatûra sumaþëja 0,021 °C (Holtan, 1973), t. y. 100 m gylyje ji bûtø 3,77 °C.

6.3.1. Tiesioginë terminë stratifikacija

Tarkime, kad eþero vandens masë yra homotermijos bûsenos, t. y. vandens tempe-ratûra pagal gylá nekinta. Jeigu aptariamu laikotarpiu eþero radiacinis balansas yrateigiamas, vandens masës ðilumos atsargos toliau didës, taèiau jø pasiskirstymaspagal gylá bus netolygus – eksponentiðkai maþëjantis (5 sk.). Tai reiðkia, kadanalogiðkai pasiskirstys ir vandens temperatûra: pavirðiuje ji bus aukðèiausia, po tosparèiai kris ir gylyje D (konkreti jo reikðmë priklausys nuo vandens ekstinkcijoskoeficiento, taigi ir optiniø savybiø) pasieks pradinës (homoterminës) bûsenosreikðmæ. Ðitoks terminis susiluoksniavimas, kai vandens temperatûra einant gilynþemëja, o tankis, atvirkðèiai, – didëja, vadinamas tiesiogine termine stratifikacija, ojos pradþia arba fonas, kuriame ji toliau vystosi, vadintini radiacine stratifikacija.

Dideliuose eþeruose radiacinë stratifikacija egzistuoja tik tykos sàlygomis, nesvëjo sukelta vandens sàmaiða nesunkiai iðlygina pavirðiniame vandens sluoksnyjesusidariusius tankio ir temperatûros gradientus, t. y. eþero vandens masë vël ágyja

6.10 pav. Gëlo vandens tankio priklausomybënuo vandens temperatûros (vandens tankisiðreikðtas nuokrypiu nuo didþiausio tankio,kuris yra lygus vienetui)

6.11 pav. Vandens tankio priklausomybë nuodruskingumo (mineralizacijos), kai vandenstemperatûra t = 4 °C (Ruttner, 1963)

0

0,5

1

1,5

2

0 5 10 15 20

Vandens temperatūra, °C

Tan

kis

(nuo

kryp

is n

uo

vien

eto

), kg

/m³

1000

1010

1020

1030

0 10 20 30 40

Mineralizacija, g/ l

Tan

kis,

kg

/ m³

99

homoterminæ bûsenà, tik aukðtesniu energetiniu lygmeniu (didesnës ðilumos atsar-gos, t. y. aukðtesnë vidutinë temperatûra). Maþuose eþeruose ðitokia stratifikacijagali bûti periodinë, t. y. susidaryti kasdien, ypaè esant giedriems orams (6.12 pav.).Dël ilgabangio spinduliavimo naktá vëlgi daugiausia atvësta pavirðinis vandens sluoks-nis, todël aukðèiausia vandens temperatûra gali bûti nustatoma ne eþero pavirðiuje,o ðiek tiek giliau (6.13 pav.). Ðitokia terminë struktûra vadinama mezotermija. Ji yralaikinas reiðkinys, nes, padvelkus net ir silpnam vëjui, pavirðinis vandens sluoksnispradeda grimzti gilyn, kol pasiekia tokio paties tankio vandená. Paros rango savai-minë (konvekcinë) vandens sàmaiða modifikuoja dienà susidariusià radiacinæ strati-fikacijà, ir eþero pavirðiuje susidaro homoterminis vandens sluoksnis, vadinamasepilimnionu. Jis plûduriuoja ant sàmaiðos nepaveikto radiacinës stratifikacijos frag-mento metalimnijono, kuriam bûdingi dideli vertikalûs temperatûros gradientai (iðèia dar vienas daþnai vartojamas ðio sluoksnio pavadinimas – temperatûrinio ðuoliosluoksnis). Metalimnionas laipsniðkai pereina á giliausià zonà – hipolimnionà, kuriiðsaugo temperatûrà, buvusià iki stratifikacijos pradþios (6.14 pav.).

Paros rango konvekcinës sàmaiðos gylis yra ribotas ir, pavyzdþiui, Lietuvoseþeruose siekia apie 3 m (esant didþiausioms ðilumos atsargoms). Panaðaus storioepilimnionas gali susiformuoti ir dël mechaninës pavirðinio vandens sluoksnio sà-maiðos intensyviø liûèiø laikotarpiais (pliuvijinë sàmaiða, 6.15 pav.). Taèiau, didë-jant eþero plotui, didëja ir bangø aukðtis, todël ávairias substancijas ir ðilumà perne-ðantys turbulentiniai sûkuriai pasiekia didesná gylá. Ði sàmaiðos rûðis, stipriausiaimodifikuojanti pirminæ (radiacinæ) terminæ stratifikacijà, kartais vadinama dinami-ne sàmaiða (Chomskis, 1969). Terminas vartotinas su iðlyga, nes, grieþtai kalbant,visos sàmaiðos yra dinaminës. Vandens pavirðiui perduodama ir bangavimà beisroves sukelianti vëjo energija priklauso nuo meteorologiniø sàlygø (vëjo greièio ir

6.12 pav. Vandens temperatûros pasiskirstymas(radiacinë stratifikacija) pagal gylá Netiesio eþe-re (Merkinës apyl.) 1987 07 17; eþero plotas A =0,064 km², vandens skaidrumas DS = 2,5 m

6.13 pav. Ið radiacinës stratifikacijos nak-tá susidariusi mezotermija (Bogoslovskij,1960)

0

1

2

3

4

5

10 12 14 16 18 20

T, °C

D, m

-3

-2

-1

0

17 19 21 23 25

Temperatūra, °C

Gyl

is,

m

Eþerø te rmika


turbulentiðkumo), kurias eþeras ir apyeþeris savaip transformuoja (Timofejev, 1963).Antai maþi eþerai, ypaè telkðantys staèiaðlaièiuose duburiuose arba miðke, atsiduriavëjo „ðeðëlyje“, todël jø vandens turbulentinë sàmaiða yra minimali ir nesiekiaparos rango konvekcinës sàmaiðos gylio. Dideliuose eþeruose apyeþerio ekranuo-jantis efektas matomas tik siauroje priekrantës zonoje. Likusioje akvatorijos dalyjevëjo greitis tolydþio didëja, pasiekia prieð tai sausumoje buvusià reikðmæ ir net jàpranoksta, kadangi vandens pavirðiaus ðiukðtumas yra daug maþesnis nei sausu-mos. Daug lemia ir eþero konfigûracija, pavyzdþiui, ar eþero ilgoji aðis sutampa suvëjo kryptimi, ar, atvirkðèiai, yra statmena á jà.

6.14 pav. Tiesioginë terminë stratifikaci-ja Þietelio eþere (Stirniø eþ. baseinas)1988 06 14 su konvekcinës kilmës epi-limnionu (E), metalimnionu (M) ir hipo-limnionu (H); eþeras telkðo miðke, jo plo-tas A = 0,035 km², santykinis gylisDr = 8%, vandens skaidrumas DS = 3,7 m

H

M

E0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

T, °C

D, m

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

8 10 12 14 16 18 20 22

T, °C

D, m

6.15 pav. Radiacinë tiesioginë terminë stratifikacija (iðtisinë linija) karstiniame Meðkos eþe-rëlyje (Birþø raj.; A = 2 x 10–4 km²) 1974 06 20 buvo transformuota liûties (intensyvumas I = 25mm/val), ir pavirðiuje susidarë 1,2 m storio pliuvijinis epilimnionas (brûkðninë linija)

101

Ðiluma vandens masëje perne-ðama ir vykstant lëtesnei molekuli-nei difuzijai, todël epilimniono, me-talimniono ir hipolimniono ribos(toliau – vertikaliøjø terminiø zonø,arba VTS ribos) nëra itin grieþtos,ir jas tenka formalizuoti pagal, pa-vyzdþiui, R. Wetzelio pasiûlytàschemà (6.16 pav.). Svarbiausi tie-sioginæ terminæ stratifikacijà apibû-dinantys parametrai bûtø ðie: epi-limniono storis ir temperatûra (DE

ir TE); metalimniono apatinës ribosgylis ir temperatûros gradientas (DM

ir TMgr); vandens temperatûra priedugno (TB); stratifikacijos rodiklis(µ). Pastarasis yra vandens viduti-

nës temperatûros konkreèioje vertikalëje (Tav.) ir vidutinës temperatûros pavirðinio(0–1 m) vandens sluoksnio (TS) santykis, t. y.

µ = Tav./ TS. (6.18)

Jei µ = 1, eþeras yra termiðkai apskritai nestratifikuotas (homoterminis), o µmaþëjant, tiesioginë terminë stratifikacija stiprëja.

Dar praëjusio amþiaus ketvirtuoju deðimtmeèiu atsirado apibendrinamøjø dar-bø, kuriuose buvo árodyta, kad epilimniono storis priklauso nuo eþero ploto (Rut-tner, 1931; Yoshimura, 1936). Vëliau ðis VTS elementas daugiausia sietas su vëjoásibëgëjimo virð eþero keliu F. Antai K. Patalas (1961), apibendrinæs Mozûrø eþerø(Lenkija) duomenis, gavo, kad DE = 4,4 F0,5. Ðiek tiek vëliau minëtas autoriuspakoregavo priklausomybës parametrus (DE = 4,6 F0,41) ir teigë, kad jie priimtinivisiems Ðiaurës pusrutulio eþerams, telkðantiems plaèioje 54–59° ð. pl. geografinëjezonoje (Patalas, 1984). Labai panaðià priklausomybæ (DE = 4,6 F0,31) gavo ir T. Arai(1981), apibendrinæs Japonijos eþerø VTS duomenis. Maþesnë laipsnio rodiklio reikðmëaiðkintina ápietesne Japonijos eþerø padëtimi (35–45° ð. pl.).

Minëtos priklausomybës buvo sudarytos pagal ávairiø metø diskretinius duo-menis, todël jø parametrai ið dalies atspindi ir kaièiø meteorologiniø sàlygø, nule-mianèiø vandens sàmaiðos gylá, ypatumus. Naudojant stabilesnius vidutinius dau-giameèius duomenis (Kilkus, 2000), DE priklausomybë nuo F aproksimuojama tiesës

6.16 pav. Vertikaliøjø terminiø zonø formalizavi-mo schema (Wetzel, 1983)

Eþerø te rmika


lygtimi DE = 0,84 F + 3,86 (6.17 pav.). Pagal ðià ir kitas formules apskaièiuoti DE

daugiausia skiriasi (%) maþø F reikðmiø srityje (6.3 lentelë) ir tai suprantama, nesmaþuose eþeruose epilimnionas yra konvekcinës kilmës, todël jo storá turëtø dau-giausia lemti vandens skaidrumas DS. Ðitai patvirtina empiriniai duomenys.

Pasak A. Mazumdero ir V. Tayloro (1994), tyrinëjusiø vandens skaidrumo átakàepilimniono storiui maþuose JAV eþeruose (A < 0,5 km²), ryðá DE pagal DS aprok-simuoja tiesës lygtis DE = a DS + b su koeficientais a = 0,37 ir b = 1,62. Panaðûskampiniai koeficientai a gauti ir pagal Lietuvos eþerø duomenis (a = 0,40); ðiektiek labiau skiriasi lygèiø laisvieji nariai b (0,74 ÷ 1,22), nes skiriasi ir konvekciniøepilimnionø raidos trukmë tirtuose eþeruose (Kilkus, 2000).

Ilgëjant vëjo ásibëgëjimo keliui (didëjant eþero plotui), antrojo VTS elemento –metalimnijono apatinës ribos gylis DM didëja nelyginti sparèiau nei epilimnionostoris (6.18 pav.). Temperatûros gradiento metalimnijone priklausomybë nuo F yraatvirkðtinë laipsninë (6.19 pav.), t. y. TMgr sparèiai maþëja, kol F pasiekia 0,5 –1 km,

6.3 lentelë. Epilimniono storio (metrais) DE, apskaièiuoto pagal ávairiø autoriø lygtis, paly-ginimas

6.17 pav. Epilimniono storio priklausomybë nuo vëjo ásibëgëjimo kelio pagal vidutinius dau-giameèius Lietuvos, Latvijos ir Baltarusijos eþerø duomenis (Kilkus, 2000)

r = 0,84; n = 11

y = 0,84x + 3,86

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

0 2 4 6 8 10

Vėjo įsibėgėjimo kelias, km

Ep

ilim

nijo

no

sto

ris,

m

Vėjo įsibėgėjimo kelias F, km Autorius Lygtis

0,5 1 2 4 6 8 10

Patalas, 1961 DE = 4,4 F0,5 3,1 4,4 6,2 8,8 10,8 12,4 13,9

Patalas, 1984 DE = 4,6 F0,41 3,5 4,6 6,1 8,1 9,6 10,8 11,8

Arai, 1981 DE = 4,6 F0,31 3,7 4,6 5,7 7,1 8,0 8,8 9,4

Kilkus, 2000 DE = 0,84F + 3,86 4,3 4,7 5,5 7,2 8,9 10,6 12,3

Epi

limni

ono

103

o po to jo pokyèiai sulëtëja ir, pavyzdþiui, F reikðmiø intervale nuo 1 km iki 2 kmsiekia tik 0,4–0,5 °C/m. Ðios priklausomybës taip pat diferencijuojasi pagal van-dens skaidrumà, ypaè maþøjø eþerø: didëjant vandens skaidrumui, DM taip patdidëja, o TMgr, atvirkðèiai, maþëja (6.20 pav., 6.21 pav.).

Pasak V. Chomskio (1969), vandens temperatûra metalimnijono apatinëje ribo-je esti apie 7 °C, taigi hipolimnijone ji turëtø bûti þemesnë. Bet ðitaip yra tikvidutinio klimato juostoje, taigi ir Lietuvoje telkðanèiuose eþeruose. Subtropikø ir

6.18 pav. Metalimniono apatinës ribos gylio priklausomybë nuo vëjo ásibëgëjimo kelio pagalLietuvos eþerø ekspediciniø matavimø duomenis, kai vandens skaidrumas DS ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ 4,5 m (Kil-kus, 2000)

6.19 pav. Temperatûros gradiento metalimnione priklausomybë nuo vëjo ásibëgëjimo keliopagal Lietuvos eþerø ekspediciniø matavimø duomenis, kai vandens skaidrumas DS ≥≥≥≥≥ 4,5 m(Kilkus, 2000)

r=0,81; n=21

y = 4,33x + 6,36

0

5

10

15

20

25

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5


Met

alim

nijo

no

apat

inės

rib

os

gyli

s, m

n=29

y = 1,72x-0,49

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

0 2 4 6 8 10


Tem

per

atūr

os

gra

dije

nta

s m

etal

imn

ijon

e, °

C/m

r = 0,81; n = 29

n = 29

Eþerø te rmika

Met

alim

nion

om

etal

imn

ion

e, °

C/m

grad

ient

as


tropikø eþerai gali bûti tiesiogiai stratifikuoti ir turëti visas bûdingas vertikaliàsiastermines zonas, taèiau jø hipolimnionai bus neáprastai ðilti, nes ðitokios buvo strati-fikacijos „starto“ pozicijos, t. y. ðiltos neuþðàlanèiø eþerø homotermijos, susidaran-èios dël konvekcinës vandens sàmaiðos tropikø „þiemos“ laikotarpiu.

Tipinës trisluoksnës VTS susidarymo eþeruose galimybæ riboja du morfometri-niai parametrai – dubens geometrinis gylis ir eþero plotas arba vëjo ásibëgëjimo virðvandens kelio ilgis (Gorham, 1964; Mikulski, Okulanis, 1974). Maþuose, vëjo neið-maiðomuose eþerëliuose pakanka palyginti nedidelio gylio, kad dienos metu ávyktø

6.20 pav. Metalimniono apatinës ribos gylio priklausomybë nuo vandens skaidrumo pagalLietuvos eþerø ekspediciniø tyrimø duomenis (Kilkus, 2000)

6.21 pav. Temperatûros gradiento metalimnione priklausomybë nuo vandens skaidrumo pa-gal Lietuvos eþerø ekspediciniø tyrimø duomenis (Kilkus, 2000)

r = 0,61

y = 1,65x

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5 6 7 8


Met

alim

nijo

no

ap

atinės

rib

os

gyl

is, m

y = -0,47x + 5,60

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 2 4 6 8


Tem

per

atūr

os

gra

die

nta

s m

etal

imn

ijon

e, °

C/m

met

alim

nio

ne,

°C

/mM

etal

imni

ono

105

„lambertiðkasis“ ðilumos pasiskirstymas, kuris dël radiacinio atvësimo naktá trans-formuotøsi á trisluoksnæ VTS. Vertikaliosios terminës zonos giliausiai slûgsantiselementas – hipolimnionas iðsaugos temperatûrà, artimà buvusiai sezoninës ho-motermijos metu. Didëjant eþero plotui, taigi intensyvëjant ir vëjo sàmaiðai, mi-nëto gylio pakaks tik virðutiniams VTS elementams (epilimnionui ir metalimnio-nui arba tik epilimnionui) susidaryti, ir tai parodys aukðtesnë priedugnio temperatûraTb. Pagal vidutinius daugiameèius Lietuvos eþerø duomenis Tb priklausomybë nuosantykinio gylio Dr (prisiminkime, kad ðis rodiklis integruoja geometriná gylá ireþero plotà) yra atvirkðtinë ir jà galima iðreikðti laipsnine funkcija Tb = 8,03 Dr

–0,37

(6.22 pav.). Tb priklausomybës nuo Dr, sudarytos pagal skaitlingesnius vienkarti-niø matavimø duomenis, parametrai yra panaðûs, nors duomenø sklaida, supranta-ma, yra didesnë (6.23 pav.). Tarus, kad epilimniono temperatûra T > 17 °C, meta-limniono T = 7–17°C, o hipolimnijono T < 7 °C, trisluoksnæ VTS Lietuvoje turëseþerai, kuriø Dr >1,4%. Dvisluoksnë (epilimnionas – metalimnionas) ir vienasluoks-në (tik epilimnionas) VTS bus bûdingos eþerams, kuriø santykinis gylis yra atitinkamai0,2 – 1,4% ir < 0,2%.

Eþero vandens masei vëstant, maþëja pavirðiniø ir gilesniø sluoksniø tempera-tûros, taigi ir tankio, skirtumas, todël vëjo sukelta sàmaiða apima kaskart didesnæstorymæ. Prie dinaminës sàmaiðos prisideda ir konvekcinë sàmaiða, nes vëstantis,ypaè naktá, pavirðinis vanduo yra sunkesnis ir grimzta gilyn, kol pasiekia analogið-ko tankio (temperatûros) vandens sluoksná. Sàveikaujant abiem minëtiems proce-

n = 15

y = 8,03x-0,37

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

0 1 2 3 4 5 6

Santykinis gylis, %

Van

den

s te

mp

eratūr

a p

ried

ug

nyj

e, °

C

6.22 pav. Vandens temperatûros priedugnyje priklausomybë nuo eþero santykinio gylio pagalvidutinius daugiameèius Lietuvos, Latvijos ir Baltarusijos eþerø duomenis (Kilkus, 2000)

Eþerø te rmika


sams, epilimnionas tolydþio storëja, „eroduojamas“ metalimnionas leidþiasi gilyn(6.24 pav.), kol apskritai iðnyksta, ir eþero vandens masë ágyja homoterminæ bû-senà (6.25 pav.). Vidutinio klimato juostos eþeruose ji vadinama rudens homotermija.

6.23 pav. Vandens temperatûros priedugnyje priklausomybë nuo santykinio gylio pagal Lie-tuvos eþerø ekspediciniø matavimø duomenis, kai vëjo ásibëgëjimo kelias F > 0,5 km (Kilkus,2000)

n = 137

y = 8,25x-0,46

0

5

10

15

20

25

30

0 1 2 3 4 5 6 7

Santykinis gylis, %

Van

den

s te

mp

eratūr

a p

ried

ug

nyj

e, °

C

6.24 pav. Vandens temperatûros pasiskirs-tymas pagal gylá Giluþio eþere (Sudervësup. baseinas) 1991 06 18 (1 kreivë) ir1991 09 10 (2 kreivë)

6.25 pav. Dinaminës ir konvekcinës sàmaiðø gylis(diagrama) ir homoterminio vandens sluoksniotemperatûra (kreivë) Tauragno eþere 1965 m. ru-dená (Kilkus, 2000)

0

2

4

6

8

10

12

14

4 6 8 10 12 14 16 18 20

T, °C

D, m

1

2

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

031

rugp

.

9 rug

s.

20 ru

gs.

30 ru

gs.

10 sp

l.

20 s

pl.

31 sp

l.

10 lp

kr.

20 lp

kr.

30 lp

kr.

Laikas (mėn., dienos)

Gyl

is, m

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Van

de

ns

te

mp

era

tūra

, °C

107

6.3.2. Atvirkðtinë terminë stratifikacija

Kai eþeras pasiekia 4 °C homoterminæ bûsenà, o jo pavirðius ir toliau vësta, savai-minë (laisvoji) vandens sàmaiða (konvekcija) jau neámanoma, nes virðutinis vandenssluoksnis tampa lengvesnis uþ giliau slûgsantá vandená. Ðitoks temperatûros pasi-skirstymas pagal gylá, kai einant gilyn vandens temperatûra ir tankis didëja, vadina-ma atvirkðtine terminë stratifikacija. Kol eþeras dar neuþðalæs, atvirkðtinë terminëstratifikacija esti laikina ir susidaro tik tykos sàlygomis, nes net palyginti silpnasvëjas yra pajëgus atkurti homoterminæ aplinkà, tiesa, jau esant þemesnei vandensmasës temperatûrai. Vëjo sàmaiðos palaikoma homotermija ilgiau trunka dideliuoseeþeruose, todël ðie kol uþðàla praranda daugiau ðilumos nei maþesni, taigi ir santy-kiðkai gilesni eþerai (6.26 pav.).

Stabili atvirkðtinë terminë stratifikacija susidaro tik þiemà, kai eþerai uþðàla.Didþiausi temperatûros gradientai matomi pavirðiniame, turinèiame sàlytá su leduvandens sluoksnyje, o vandens temperatûra prie dugno esti artima dinaminës ho-motermijos, buvusios iki eþeras uþðalo, temperatûrai (6.27 pav.). Abu terminiairodikliai priklauso nuo eþero ploto (6.28 pav.) ir, be to, neblogai apibûdina eþeroðilumos atsargas (6.29 pav.).

Atvirkðtinës terminës stratifikacijos mastà ávertina stratifikacijos rodiklis µ:

µ = TS / Tav, (6.19)

èia: TS – pavirðinio vandens sluoksnio (0–1 m) temperatûra, Tav – vandens vidutinëtemperatûra (ðilumos atsargos) konkreèioje matavimo vertikalëje.

Þiemos pradþioje atvirkðtinë terminë stratifikacija stiprëja (µ maþëja), nes priedugno esantá vandená ðildo ið grunto (nuosëdø) sklindanti ðiluma (6.30 pav.). Þie-mos pabaigoje per ledà ásiskverbianti Saulës radiacija gali gerokai áðildyti ir pavirði-

6.26 pav. Ðilumos atsargø þiemà priklausomybë nuo santykinio gylio pagal Molëtø grupëseþerø, tirtø 1999–2000 m. þiemà, duomenis (Kilkus, Èeièys, 2000)

y = 0,23x + 1,18

R2 = 0,59

0

1

2

3

4

0 2 4 6 8 10

Santykinis gylis,%

Šilu

mos

ats

argo

s,°C

Eþerø te rmika


ná (polediná) vandens sluoksná (6.31 pav.), todël stratifikacija silpnëja (µ artëja prievieneto). Maþuose, taèiau poþeminio vandens gausiai maitinamuose eþeruose at-virkðtinë stratifikacija daþnai esti itin silpna ir jà net keièia poledinë konvekcinëhomotermija, kuri ðiuo atveju formuojasi „ið apaèios“ dël kylanèio ðiltesnio irmaþesná tanká turinèio vandens (6.32 pav.).

Atvirkðtinë terminë stratifikacija gali kurá laikà iðsilaikyti ir iðtirpus ledui. Kadan-gi radiacinis áðilimas dienà bûna palyginti ploname pavirðinio vandens sluoksnyje,tykos sàlygomis gali susidaryti dichotermija, kai vandens temperatûra esti þemiausiatam tikrame gylyje, kur dar iðsilaiko atvirkðtinës stratifikacijos fonas (6.33 pav.).

1 2

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

0 1 2 3 4 5

T, °C

D, m

6.27 pav. Atvirkðtinë terminë stratifikacijaLuokesø (1) ir Malkëstaièio (2) eþeruose(Molëtø rajonas) 1999–2000 m. þiemà (Kil-kus, Èeièys, 2000)

6.28 pav. Temperatûros gradiento (°C m–1) polediniame vandens sluoksnyje (0–2 m) priklau-somybë nuo eþero ploto pagal Molëtø grupës eþerø, tirtø 1999–2000 m. þiemà, duomenis(Kilkus, Èeièys, 2000)

y = 0,56x -0,3 R 2 = 0,63

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Ežero plotas, km²

Tem

pera

tūro

s gr

adie

ntas

, °C

109

6.29 pav. Ðilumos atsargø didþiausio gylio vertikalëje ir vandens temperatûros prie dugnoryðys pagal Molëtø grupës eþerø, tirtø 1999–2000 m. þiemà, duomenis (Kilkus, Èeièys, 2000)

y = 0,72x – 0,12 R 2 = 0,91

0

1

2

3

4

5

0 2 4 6 8 Temperatūra prie dugno,°C

Šilu

mos

ats

argo

s ve

rtik

alėj

e, °

C

6.30 pav. Poledinis vandens áðilimas Sartø eþere (Zaduojos álanka) 6 m (iðtisinë linija) ir 2 m(brûkðninë linija) gylyje 1963–1964 m. þiemà

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

20.X

II

31.X

II10

.I20

.I30

.I10

.II20

.II29

.II10

.III20

.III30

.III

11.IV

Laikas (diena, mėnuo)

Van

de

ns

te

mp

era

tūra

, °C

12

-1,2

-0,8

-0,4

0

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Temperatūra, °C

Gyl

is,

m

6.31 pav. Temperatûrø pasiskirsty-mas pavirðiniame vandens sluoks-nyje þiemà (Þelvos eþeras, Molëtøraj., 2001 02 21) po skaidriu krista-liniu (1) ir balzganu sniego (2) le-du; atstumas tarp matavimo verti-kaliø – apie 20 m

Eþerø te rmika

Temperatûra, °C

Gyl

is,

m

Laikas (diena, mënuo)

Van

den

s tm

per

atû

ra, °

C

Temperatûra prie dugno, °C

Ðilu

mo

s at

sarg

os

vert

ikal

ëje,

°C


6.32 pav. Atvirkðtinë terminë stra-tifikacija maþuose Molëtø grupëseþerëliuose 1999–2000 m. þiemà.Eþerai: Raudonëlis – 1, Duobulis –2, Þietelis – 3. Gausiai poþeminiovandens maitinamuose Raudonë-lio ir Duobulio eþeruose formuo-jasi kylanèioji konvekcija, o nenu-otakiame Þietelio eþere matoma„normali“ atvirkðtinë stratifikaci-ja, kai vandens temperatûra priedugno yra artima didþiausio tan-kio temperatûrai

6.33 pav. Dichotermija, susidariusi pavasará atvirkðtinës terminës stratifikacijos fone Telec-koje eþere, Rusija (Bogoslovskij, 1960)

0

1

2

3

-18

-15

-12

-9

-6

-3

0

0 1 2 3 4 5 6

T, °C

D, m

-200

-150

-100

-50

0

2 2,2 2,4

Temperatūra, °C

Gyl

is, m

111

6.4. Metø terminis ciklas

Eþero vandens masëje akumuliuotas ðilumos kiekis per metus periodiðkai kinta, nesðitaip kinta ir pagrindinis ðilumos ðaltinis – Saulës radiacija. Dël tos paèios prieþas-ties termines stratifikacijas eþeruose periodiðkai keièia konvekcinës homotermijos,kuriø skaièius, gylis ir realizavimosi laikas priklauso nuo vietos klimato, eþeromorfometrijos ir vandens mineralizacijos. Eþerai, kuriø vandens masë dël laisvosioskonvekcijos bent vienà kartà per metus yra visiðkai iðmaiðoma nuo pavirðiaus ikidugno, vadinami holomiktiniais eþerais.

6.4.1. Holomiktiniai eþerai

Holomiktiniuose eþeruose vandens mineralizacija nuo pavirðiaus iki dugno beveiknekinta (nëra cheminës stratifikacijos), todël vandens tankio priklausomybë nuotemperatûros yra vienoda ir galioja visai vandens masei. Pagal konvekciniø homo-termijø skaièiø per metus, ðie eþerai skirstomi á monomiktinius (vienas konvekcinëssàmaiðos laikotarpis per metus) ir dimiktinius (du konvekcinës sàmaiðos laikotar-piai per metus). Pirmieji eþerai yra vëlgi dvejopi – ðaltieji monomiktiniai ir ðiltiejimonomiktiniai (Hutchinson, Loffler, 1956). Visi trys minëtieji eþerø tipai yra zoni-niai, t. y. bûdingi vienai ar kitai klimato juostai.

Ðaltieji monomiktiniai eþerai paplitæ poliarinio klimato zonoje – Arktyje, aukð-tikalnëse ir ið dalies Antarktidos „oazëse“. Didþiàjà metø dalá jie yra uþðalæ (atvirkð-tinë terminë stratifikacija), todël konvekcinë sàmaiða, kurios metu vandens masëágyja artimà 4 °C temperatûrà, yra matoma vasarà (6.34 pav.). Dienos metu galimatiesioginë (radiacinë) stratifikacija, bet ji yra laikina ir metø terminio ciklo (atvirkð-tinë stratifikacija → vasaros homotermija → atvirkðtinë stratifikacija) ið esmësnekeièia. Pavyzdþiui, nedidelis (plotas 53 ha, maksimalus gylis 14,7 m) Mankijaureeþeras, telkðantis 1012 m aukðtyje nuo jûros lygio Ðvedijos ðiaurëje (67° 10’ ð. pl.),esti neuþðalæs 75 paras, o vandens temperatûra vasarà net ir eþero pavirðiuje nepa-kyla aukðèiau 7,6 °C (Ryden, 1973).

Dimiktiniø eþerø klasei priklauso þiemà uþðàlantys eþerai, telkðantys kontinen-talaus vidutinio klimato juostoje, taigi ir Lietuvoje. Pavadinimas rodo, kad ðie eþeraituri du laisvosios konvekcijos (visiðkos sàmaiðos) laikotarpius – pavasará, kai iðtirps-ta ledas, ir rudená, kai tolydþio maþëja ðilumos atsargos epilimnione. Taigi dimikti-niø eþerø metinis terminis ciklas atrodo ðitaip: atvirkðtinë stratifikacija þiemà →

Eþerø te rmika


pavasario homotermija → tiesioginëstratifikacija vasarà → rudens homo-termija → atvirkðtinë stratifikacija þie-mà. Nuoroda á sezonà yra, be abe-jonës, sàlygiðka, nes, pavyzdþiui,maþi eþerai gali ágyti homoterminæbûsenà dar po ledu (radiacinis áðili-mas arba gausi poþeminio vandensprietaka), ir, ledui iðtirpus, jø van-dens masë pradeda iðsyk tiesiogiaistratifikuotis (6.35 pav.). Dideliuoseeþeruose, atvirkðèiai, homotermijos(pavasario ir rudens) gali trukti ga-nëtinai ilgai, nes jas palaiko vëjo sà-maiða. Nuo eþerø morfometrijos –ploto ir gylio – priklauso ir vertika-liøjø terminiø zonø iðsivystymas irvandens temperatûra jose stratifika-cijø laikotarpiais. Ðiais rodikliais yragrindþiamos detalesnës dimiktiniøeþerø klasifikacijos.

V. Chomskis (1969) ávedë eþeroterminio gylio sàvokà ir pasiûlë kla-sifikuoti dimiktinius eþerus pagalvandens temperatûros prie dugnosvyravimø per metus amplitudæ ∆T:

∆T = TV – TÞ, (6.20)

èia TV ir TÞ – vandens temperatûraprie dugno atitinkamai vasarà ir þie-mà. Eþerai bus (1) termiðkai labai

gilûs, jei ∆T ≈ 0; (2) termiðkai gilûs, jei 0,5°< ∆T ≤ 5°; (3) vidutinio terminio gylio,jei 5°< ∆T ≤ 15°; (4) termiðkai seklûs, jei ∆T ≈ 20°.

K. Kilkus (1975) tyrinëjo vandens pavirðiaus ir oro temperatûros ryðá ir pastebëjo,kad jis taip pat diferencijuoja pagal eþerø terminá gylá. Minëtas ryðys apibûdina eþerøterminæ inercijà (6.36 pav.). Iðskirti trys eþerø tipai: 1) labai inertiðki eþerai, kuriemspriklauso termiðkai labai gilûs ir termiðkai gilûs eþerai, pagal V. Chomská; 2) viduti-

6.35 pav. Poledinë homotermija (1) ir tiesioginëterminë stratifikacija (2), stebëtos atitinkamai 198902 20 ir 1987 07 17 Bedugnio eþere (Apsingës ba-seinas). Eþeras (plotas 1,6 ha) nenuotakus, telkðomiðke ir gausiai maitinamas poþeminio vandens

2 1

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 T, °C

D, m

6.34 pav. Ðaltojo monomiktinio Garrow eþero(ðiaurës Kanada) vandens pavirðiaus (1) ir oro(2) temperatûrø metiniai ciklai (Choinski, 2000)

1

2

-40

-30

-20

-10

0

10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Mėnesiai

Tem

per

atūr

a, °

C

113

niðkai inertiðki arba vidutinio ter-minio gylio; 3) neinertiðki – termið-kai seklûs. Pastarøjø eþerø vandenspavirðiaus temperatûra (mënesio vi-durkis) yra adekvati oro tempera-tûrai, o inertiðkøjø eþerø – atsilie-ka nuo jos (eþero áðilimo laikotarpiuyra þemesnë, o atvësimo laikotar-piu, atvirkðèiai, aukðtesnë uþ orotemperatûrà).

Lenkijoje dimiktiniai eþeraiskirstomi á tris terminius tipus (Lan-ge, 1993). Vadinamiesiems bradi-miktiniams eþerams bûdingi ðie po-þymiai: vëlyvas uþðalimas supalyginti didelëmis ðilumos atsar-gomis, trumpi pavasario ir rudens

homotermijø laikotarpiai, plonas ir ðiltas epilimnionas vasarà. Bradimiktiniø eþerøatitikmuo V. Chomskio klasifikacijoje bûtø termiðkai labai gilûs eþerai arba santy-kiðkai gilûs maþieji eþerai. Tachimiktiniai eþerai yra kà tik aptartøjø eþerø antipodas:uþðàla anksti, taèiau dël ilgai trunkanèios rudens homotermijos ðilumos atsargosþiemà yra maþos; ilgas pavasario homotermijos laikotarpis, todël vasarà susidarantisepilinionas yra storas, taèiau santykiðkai vësus (palyginti su bradimiktiniø eþerøepilimnionu, kuris formuojasi radiacinës stratifikacijos fone). Tachimiktiniai eþeraidaþniausiai esti termiðkai seklûs. Treèiasis tipas – eumiktiniai eþerai uþima tarpinæpadëtá tarp bradimiktiniø ir tachimiktiniø eþerø.

O dabar gráþkime prie holomiktiniø eþerø zoniniø tipø. Palikæ poliarinëse platu-mose telkðanèius ðaltuosius monomiktinius eþerus ir kontinentalaus vidutinio kli-mato juostai bûdingus dimiktinius eþerus, áþengiame á subtropikus su jø palygintiðilta þiema. Èia atrandame neuþðàlanèius ðiltuosius monomiktinius eþerus, kurie turitik vienà laisvosios konvekcijos laikotarpá þiemà, o vandens masës temperatûrahomotermijos metu esti 4 °C arba aukðtesnë (6.37 pav., 6.38 pav.). Didþiàjà metødalá ðie eþerai yra tiesiogiai stratifikuoti, taigi jø metinis terminis ciklas atrodoðitaip: tiesioginë terminë stratifikacija pavasará, vasarà ir rudená → homotermijaþiemà. Pasak R. Wetzelio (1983), ðilti monomiktiniai eþerai yra bûdingesni jûriniovidutinio klimato juostai (Ðiaurës Amerikos ir Ðiaurës Europos pajûrio sritys) irkalnuotiems subtropikø rajonams.

6.36 pav. Bendrasis eþero vandens pavirðiausir oro temperatûros ryðys

Eþerø te rmika


Vandens pavirðiaus temperatûra tropikuose ir pusiaujo klimato juostose per me-tus kinta labai maþai (6.39 pav.), todël ten telkðantys eþerai yra oligomiktiniai, t. y.laisvosios konvekcijos iðmaiðomi iki dugno ne kasmet ir atsitiktinai, atslinkus itinðaltai oro masei. Nors vandens temperatûra eþero pavirðiuje ir prie dugno skiriasitik keliais laipsniais, kelerius metus ið eilës trunkanti tiesioginë stratifikacija yrastabili (aukðtø temperatûrø srityje vandens tankio pokyèiai, tenkantys 1 °C, yradidesni nei þemø temperatûrø srityje), ypaè jei eþeras yra santykiðkai gilus. Pa-vyzdþiui, Tanganikos eþere (Afrika, eþero svorio centras ≈ 7° pietø pl.) vandenstemperatûra 40 m storio epilimnione esti apie 26,5 °C, o hipolimnione – apie 23 °C(Dmitrevskij, Oleinikov, 1979), taèiau vëjo sàmaiða ðios stratifikacijos nesuardo.

G. Hutchinsono ir H. Lofflero klasifikacijoje (1956) skiriama ir polimiktiniøarba per metus daug kartø iki dugno iðmaiðomø eþerø klasë. Jai priklauso santy-

6.38 pav. Vandens temperatûros pa-siskirstymas pagal gylá ávairiaismetø laikais ðiltajame monomikti-niame subtropikø eþere. Kinnereteþero (Izraelis) charakteristikos: plo-tas 168 km², didþiausias ir vidutinisgyliai – atitinkamai 44 m ir 26 m,telkðo tarp 32°42’ ir 32°53’ ð. pl.,209 m þemiau jûros lygio. Temperatû-ros pasiskirstymas 1974 metais: 14 °Chomotermija vasario mënesá – 1, pa-kankamai gerai iðsivysèiusi tiesio-ginë terminë stratifikacija balandy-je – 2, maksimali tiesioginë stratifi-kacija ir itin ðiltas 27–28 °C epilim-nionas liepos mënesá – 3, silpnëjantitiesioginë stratifikacija gruodyje – 4(sudarë autorius pagal Hambright,Gophen, Serruya, 1994)

6.37 pav. Vandens pavirðiaus tem-peratûros metiniai ciklai (Choinski,2000) ðiltuosiuose monomiktiniuoseÞenevos (Vakarø Europa) ir Rotorua(Pietø pusrutulis, Naujoji Zelandija)eþeruose (atitinkamai 1 ir 2 kreivës).Abiejuose eþeruose homotermija bû-na þiemà, kai visos vandens masëstemperatûra Þenevos eþere esti apie5–7 °C, o Rotorua eþere – 9 °C

1

2

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Mėnesiai

Van

de

ns

tem

pe

ratū

ra, °

C

1

2 34

-50

-40

-30

-20

-10

0

10 15 20 25 30

Vandens temperatūra, °C

Gyl

is, m

115

kiðkai seklûs eþerai, kurie ðiaip jau galëtø bûti dimiktiniai, ðaltieji arba ðiltiejimonomiktiniai (6.40 pav.), taèiau jø geometrinis gylis yra menkas palyginti su vëjosàmaiðos gyliu, ir terminës stratifikacijos yra nestabilios. Ði eþerø klasë, kitaip neipirmiau aptartosios, yra azoniðka.

Pasaulio eþerø terminæ klasifikacijà reikëtø baigti amiktiniais eþerais, kurie yraiðtisus metus uþðalæ, taigi atvirkðèiai stratifikuoti. Ðie eþerai aptinkami Antarktidos„oazëse“, reèiau – Grenlandijoje ir arktinëje Kanadoje. Nors amiktiniai eþerai yrazoniniai, jie „iðkrinta“ ið holomiktiniø eþerø klasifikacijos, nes jø vandens masës yranuolatinës stagnacijos bûsenos, t. y. laisvoji konvekcija jose nevyksta.

Taigi, pasak G. Hutchinsono ir Lofflero (1956), eþero terminis tipas (pagalterminiø stratifikacijø metiná ritmà) yra geografinës platumos bei absoliutaus aukð-

6.39 pav. Vandens pavirðiaus temperatûros metiniai ciklai oligomiktiniuose Turkanos (1) irTaal (2) eþeruose (Choinski, 2000). Turkanos (Rudolfo) eþeras telkðo ekvatorinëje Afrikoje ≈ ≈ ≈ ≈ ≈ 3°ð. pl., o Taal eþeras – Filipinuose ≈≈≈≈≈ 8° ð. pl.

6.40 pav. Vandens temperatûros pasiskirs-tymas pagal gylá rugsëjo (1), gruodþio (2),kovo (3) ir birþelio (4) mënesiais Viktori-jos eþere (Henderson-Sellers, Markland,1987). Eþeras telkðo ekvatorinëje Afrikojeir galëtø bûti oligomiktinis, taèiau yra san-tykiðkai seklus, todël jo vandens masë ið-tisus metus yra vëjo iðmaiðoma iki patdugno (polimiktiniø eþerø klasë)

2

1

22

26

30

1 3 5 7 9 11

Mėnesiai

Te

mp

era

tūra

, °C

1 24

3

-60

-40

-20

0

23,5 24 24,5 25 25,5

Temperatūra, °C

Gyl

is, m

Eþerø te rmika


èio funkcija, ir ðitai rodo jø sudarytoji kartoschema (6.41 pav.). Kita vertus, vienamar kitam tipaþui realizuotis bûtinas reikiamas (didesnis uþ kritiná) geometrinis gylis;jei jis yra nepakankamas, terminæ stratifikacijà suardo vëjo sukelta arba (sekles-niuose eþeruose) paros rango konvekcinë sàmaiðos, t. y. eþerai tampa nereguliariaiarba reguliariai polimiktiniai. Tokià terminijà pasiûlë W. Lewis (1983), pakoregavæsir eþerø zoniniø tipø pasiskirstymo kartoschemà.

6.4.2. Meromiktiniai eþerai

Visose klimato juostose yra chemiðkai stratifikuotø eþerø, kuriø vandens druskin-gumas, taigi ir tankis, einant gilyn didëja, todël vandens temperatûros pokyèiønulemta laisvoji konvekcija negali apimti visos vandens storymës (druskingumuipadidëjus 1 g l–1, vandens tankio prieaugis siekia 0,0008, o temperatûrai pasikeitusvienu laipsniu – nuo 5 °C iki 6 °C – tik 0,000008, t.y. 100 kartø maþesnis). Ðitokie –tik ið dalies iðmaiðomi eþerai, turintys storesná ar plonesná stagnuojanèio vandenssluoksná prie dugno, vadinami meromiktiniais eþerais. Tipiniø meromiktiniø eþerøvandens masë yra dvisluoksnë. Virðutinis gëlas arba maþesná druskingumà turintisvandens sluoksnis, kurio metinis terminis ciklas vystosi pagal holomiktiniams eþe-rams bûdingus scenarijus, vadinamas miksolimnionu, o po juo slûgsantis neiðmai-ðomas didesnio druskingumo (tankio) vandens sluoksnis – monimolimnionu. Ðiuos

6.41 pav. Eþerø terminiø tipø pasiskirstymas pagal geografiná plotá ir absoliutø aukðtá (Hut-chinson, Loffler, 1956)

117

sluoksnius skiria chemoklinas – tarpi-nis sluoksnis, kuriame bûna didþiausihidrocheminiai gradientai. Á vandenáásiskverbianti Saulës radiacija intensy-viausiai sugeriama bûtent chemokli-ne, ypaè jei ðis slûgso negiliai ir estiitin druskingas (6.42 pav.).

Meromiktiniø eþerø cheminësstratifikacijos prieþastys gali bûti la-bai ávairios, taèiau jas galima suskirs-tyti á tris grupes (Wetzel, 1983). Ek-togeninæ meromiksijà nulemia á sûrøeþerà ásiliejantis ir jo pavirðiuje pa-sklindantis gëlas vanduo, ið kurio su-siformuoja maþà tanká turintis mik-solimnionas, o „senasis“ vanduotampa monimolimnionu. Pavyzdþiui, dël Þemës plutos kilimo eþerais tapusiø fiordøir lagûnø monimolimnionai yra jûrinës kilmës (Tokke eþeras pietø Norvegijoje;Mogilnyj eþeras Kildino saloje, Barenco jûra ir kt.); karðtose aridinëse srityse arbatirpiø druskø iðkasose telkðantys druskingi eþerai tampa meromiktiniais, kai lietin-gais laikotarpiais juos padengia gëlo vandens „linzës“ (6.42 pav.). Kai kurie ledyninëskilmës eþerai Ðpicbergeno saloje yra periodiðkai uþliejami per jûros potvynius, o antsûraus „branduolio“ kaupiasi gëli ledyno tirpsmo vandenys. Vienà ið tokiø eþerø,telkðanèiø Oskaro II Þemëje (ÐV Ðpicbergenas) detaliai apibûdino R. Skowronas(1995). Pasak jo, Aukðtutinio eþero (plotas 4,6 ha, didþiausias gylis 7,5 m, bûnauþðalæs 300–310 dienø per metus) miksolimniono storis 1982 m. liepos – rugpjûèiomënesiais siekë 0,5 m, o vandens mineralizacija monimolimniono apaèioje buvo 39 g l–1;per tà patá laikà vandens temperatûra virðutiniame sluoksnyje pakilo nuo 0,8 °C(liepos pradþioje) iki 6 °C (rugpjûèio pabaigoje), o monimolimnione – nuo 3 °C iki20 °C; aukðèiausios temperatûros uþfiksuotos 2–3,5 m gylyje, o temperatûros gradi-entai chemokline siekë iki 9 °C m–1.

Savita ektogeninë meromiksija bûna kai kuriuose Antarktidos eþeruose, pa-vyzdþiui, Vandos eþere (plotas apie 5 km², didþiausias gylis 70 m), kuris yra McMurdo„oazëje“ (77° 31’ p. pl., 161° 40“ r. ilg.). Eþeras yra amiktinis, t. y. nuolat uþðalæs,taèiau vandens temperatûra prie dugno siekia 25 °C (Riordan, 1975). Manoma, kadtemperatûros anomalijà palaiko geoterminë ðiluma ir vandens cheminë stratifikaci-ja, neleidþianti sustiprëti kylanèiajai konvekcijai (Ragotzkie, Likens, 1964).

6.42 pav. Vandens temperatûros pasiskirstymaspagal gylá meromiktiniame Karðtajame eþere(Hot Lake; JAV, Vaðingtono valstija) 1955 07 23(1) ir 1954 12 07, t. y. po ledu (2). Eþeras telkðomagnio sulfato iðkasoje, vandens druskingumasmiksolimnijone (a) – apie 10 g/l, o monimolim-nijone (c) – 200 g/l; zona b apima chemoklinà irvirðutinæ dalá monimolimnijono (Wetzel, 1983,modifikuota autoriaus)

b 2

c

a

1

–2,5

-2

–1,5

-1

–0,5

0

0 10 20 30 40 50

Temperatūra, °C

Gyl

is, m

Eþerø te rmika


Krenogeninë meromiksija susidaro, kai á eþero dubens povandeninæ dalá iðsilie-ja mineralizuoti ðaltiniai ir susikaupæs druskingesnis vanduo iðstumia miksolimnijo-nà (6.43 pav.). Chemoklino gylis tokiuose eþeruose priklauso nuo ðaltiniø debito irdruskingumo, vandens tankio skirtumo, taip pat vëjo sàmaiðos intensyvumo (Wal-ker, Likens, 1975; Kilkus, Pumputytë, 2002).

Biogeninës (endogeninës) meromiksijos prieþastis – vandens druskingumo pa-didëjimas eþero priedugnyje irstant organinëms medþiagoms. Temperatûros inversi-jos ðitokiø eþerø monimolimnionuose (6.44 pav.) taip pat susijusios su dideliubakterijø tankiu (intensyviu Saulës radiacijos sugërimu) chemokline (Wetzel, 1983).

Biogeninës meromiksijos atmaina – sezoninë (laikinoji) meromiksija, susida-ranti nedideliuose polihuminiuose, t. y. daug organiniø rûgðèiø sukaupusiuose,miðko eþerëliuose. Yra keletas prieþasèiø, nulemianèiø nevisiðkà vandens storymëssavaiminæ sàmaiðà tokiuose eþeruose homotermijø laikotarpiais, ypaè – pavasará.Pirma, minëjome, kad maþi eþerai uþðàla turëdami dideles ðilumos atsargas, todël jøvandens temperatûra priedugnyje yra artima temperatûrai, atitinkanèiai didþiausiàvandens tanká. Antra, jei pavasaris esti saulëtas, iðtirpus ledui iðsyk susidaro radia-cinë stratifikacija, kuri rudaspalviuose eþerëliuose bûna itin stipri (dideli temperatû-ros gradientai pavirðiniame vandens sluoksnyje) ir, be to, vëjas jos nesuardo. Tre-èia, dël to, kad konvekcinë sàmaiða yra nevisiðka arba nereguliari, stagnuojanèiamepriedugnyje susidaro redukcinë (anoksinë) aplinka, skatinanti elektrolitø difuzijà iðnuosëdø á hipolimnionà, taigi ir jo vandens mineralizacijos (tankio) padidëjimà.Suomiø eþerotyrininkai (Salonen, Arvola, Rask, 1984) teigia, kad sezoninë mero-

6.43 pav. Krenogeninë meromiksija Ul-mener Maar eþere (Vokietija) 1911 08 08(Wetzel, 1983). Vandens temperatûramonimolimnione (nuo 20 m ir giliau)nekinta ir siekia 7 °C

6.44 pav. Vandens temperatûros pasiskirstymas pagalgylá Kreivajame eþere (Molëtø eþerynas) 1987 06 28.Eþero plotas 3,3 ha, telkðo miðke, uþdarame termo-karstiniame duburyje. Pakartotiniais matavimais pa-tvirtinta temperatûros inversija prie dugno aiðkinti-na biogenine meromiksija

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5 10 15 20 25

Temperatūra, °C

Gyl

is, m

0

2

4

6

8

10

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Temperatūra, °C

Gyl

is,

m

119

miksija maþuose polihuminiuose eþerëliuose yra greièiau taisyklë nei iðimtis, taèiaujà esant patvirtina ne vandens temperatûros, o iðtirpusio deguonies pasiskirstymopagal gylá duomenys (6.45 pav.). Kita vertus, kiek galima spræsti ið Lietuvoje atliktøtyrimø (Kilkus, Èeièys, 2000; Kilkus, 2000), sezoninæ meromiksijà gali indikuotianomaliai þema (<3,9°C) priedugnio vandens temperatûra vasarà, „paveldëta“ iðvëlyvà rudená vykusios vandens masës cirkuliacijos. Pasak G. Hutchinsono (1957),sezoninë meromiksija yra gan daþna eþeruose, kuriø santykinis gylis Dr > 5%.

6.45 pav. Vandens temperatûros ir deguonies pasiskirstymas pagal gylá Hautajarvi eþere(Suomija; eþero plotas 0,053 km², santykinis gylis 4,6%) 1981 06 02. Pavasarinæ meromiksijànulëmë labai stipri radiacinë stratifikacija, todël vandens konvekcinë sàmaiða vyko tik iki 8 mgylio; giliau slûgso sezoninis monimolimnionas, kuriame deguonies atsargos pavasará ne-pasipildë (Salonen, Arvola, Rask, 1984)

-12

-8

-4

0

2 6 10 14 18

Temperatūra, °C

Gyl

is,

m

-12

-8

-4

0

0 2 4 6 8 10

O2, ppm

Gyl

is,

m

6.5. Ledo reiðkiniai

Gëlas vanduo uþðàla, kai jo temperatûra pasiekia 0 °C ir, be to, jame yra kristali-zacijos branduoliø. Idealiai ðvarus ir nejudrus vanduo gali bûti skystas iki minus 72 °C,taèiau já sujudinus arba ámetus, pavyzdþiui, ledo kristalà, iðsyk uþðàla. Gamtojevandens perðaldymas iki minus 0,01 °C yra gan daþnas reiðkinys, taèiau literatûrojegalima atrasti ir gilesnio perðaldymo pavyzdþiø (Losev, 1989). Uþðàlantis vanduopleèiasi, jo tankis staiga sumaþëja apie 10% (ið distiliuoto vandens susidariusio ledotankis ρ = 0,9167), todël ledas yra plûdrus. Kita vertus, vandens uþðalimo tempera-tûra priklauso nuo vandens druskingumo: pastarajam didëjant, uþðalimo temperatû-ra þemëja ir esti neigiama. Kai vandens druskingumas pasiekia 24,7 g l–1, vandensuþðalimo ir didþiausio tankio temperatûra sutampa ir esti –1,33 °C, t. y. atðàlantis

Eþerø te rmika


vanduo, kurio druskingumas yra maþesnis uþ minëtàjá, ið pradþiø pasiekia didþiau-sio tankio temperatûrà ir tik po to uþðàla; vanduo, kurio druskingumas yra didesnisuþ 24,7 g l–1, uþðals taip ir neágijæs didþiausio tankio. Suprantama, kad savaiminëvandens masës sàmaiða ðitokiuose eþeruose yra neámanoma.

6.5.1. Eþerø uþðalimas

Po rudens homotermijos, oro temperatûrai nukritus þemiau 0 °C, gëluose eþeruosejau galima laukti pirmøjø ledo reiðkiniø – pakraðèiø ledo, iþo, o vëliau – iðtisinësledo dangos. Tiesa, ðiluma vandens pavirðiaus link dar gali bûti perneðama iðgilesniøjø vandens sluoksniø dël vëjo sukeltos sàmaiðos, taèiau uþdarose seklesnëseálankose ir pavëjiniuose pakrantës ruoþuose ði sàmaiða yra silpna ir nesugeba suar-dyti susidariusios atvirkðtinës stratifikacijos. Pakraðèiø ledas ið pradþiø susidarosekliuose atabraduose, kurie yra tiesioginiame sàlytyje su jau suspëjusia atvëstisausuma. Pirmøjø ledo reiðkiniø atsiradimo datos ir trukmës priklauso nuo sinopti-niø procesø kryptingumo ir intensyvumo, per vasarà sukauptø ðilumos atsargødydþio, eþero mitybos ðaltiniø, dubens morfometrijos, ypaè – eþero gylio ir ploto(Stewart, Haugen, 1990). Morfometriniai rodikliai nulemia ir absoliuèias ðilumosatsargas vandens masëje, ir ðilumos perskirstymà, t. y. jos prietakà á perðaldytàeþero pavirðiø ið gilesniø vandens sluoksniø (turbulentinës sàmaiðos gylá). Pavyz-dþiui, didëjant eþero plotui (vëjo ásibëgëjimo virð vandens keliui), ilgëja ir laikotar-pio nuo pirmøjø ledo reiðkiniø atsiradimo iki iðtisinës ledo dangos susidarymotrukmë (6.46 pav.).

6.46 pav. Pereinamojo laikotarpio nuo pirmøjø ledo reiðkiniø iki iðtisinës ledodangos susidarymo trukmës (dT) priklausomybë nuo eþero ploto (pagal daugiameèiø stebëji-mø Lietuvos eþeruose duomenis)

0

10

20

30

40

0 10 20 30 40 50

Ežero plotas, km²

dT

, par

os

121

Dël intensyvios vëjo sàmaiðos, dideliø eþerø vanduo neuþðàla net ir tada, kaivandens temperatûra sàmaiðos sluoksnyje esti ðiek tiek þemesnë kaip 0 °C. Kai ðitoksperðaldytas vanduo lieèiasi su mineraliniu gruntu, susidaro dugno ledas. Pavyzdþiui,Baikalo eþere dugno ledas aptinkamas 2 m, o Ladogos eþere – net 8 m gylyje.

Eþero uþðalimo laikas, taigi ir laikotarpio su ledu trukmë, yra vietos klimatosàlygø (geografinës padëties, absoliutaus aukðèio) funkcija (6.47 pav.). Kita vertus,kai klimato sàlygos esti vienodos, minëtuosius rodiklius daugiausia lemia eþeromorfometrija. Konkreèiai uþðalimo datai ávertinti daþniausiai naudojamos Stefano–Bolcmano lygties modifikacijos su empiriniais koeficientais, apibûdinanèios ðilu-mos nuostolius pavirðiniame vandens sluoksnyje pagal „ðalèio sumas“, susikau-pianèias iki eþero uþðalimo (Kilkus, 1989 a; Kilkus, Bukantis, Rimkus, Valiuðkevièius,1997). „Ðalèio sumos“ turinys gali bûti ávairus: neigiamø oro temperatûrø suma(vidutiniø paros temperatûrø arba ekstremaliø paros temperatûrø; konkreèiø metøarba vidutiniø daugiameèiø); dienø, kai oro temperatûra (vidutinë paros arba mak-simali paros) nukrinta þemiau 0°C, skaièius ir kt. Pavyzdþiui, lenkø eþerotyrininkainaudoja ðitokià lygtá eþero uþðalimo datai apskaièiuoti:

NL = –1,68 Dav + 1,51 NÐ + 9,54, (6.21)

èia: NL – eþero uþðalimo data (pagal dienø skaièiø, atimamà nuo sausio 5 d.), Dav –eþero vidutinis gylis (m), NÐ – dienø skaièius spalio–gruodþio mënesiais, kai maksi-mali oro temperatûra buvo þemesnë kaip 0 °C. Ðios regresijos lygties koreliacijoskoeficientas R = 0,89 (Choinski, 1995). Pagal panaðià lygtá apskaièiuojama ledodangos trukmë T (paromis):

6.47 pav. Ledo dangos trukmës Tatrø kalnø eþeruose priklausomybë nuo absoliutaus aukð-èio. Eþerø ekspozicija: pietø – 1, ðiaurës – 2 (Choinski, 1995, sudarë autorius)

1

2

1000

1500

2000

2500

150 200 250 300 350

Ledo dangos trukmė, paros

Au

kštis

nu

o jū

ros

lyg

io, m

Eþerø te rmika


T = –1,44 Dav + 1,40 NÐ + 30,78. (6.22)

Nebloga eþero vidutinio gylio ir paros oro neigiamø temperatûrø sumø, sukau-piamø iki eþero uþðalimo, koreliacija (6.48 pav.). Ðá ryðá galima panaudoti uþðalimodatoms kartografuoti. Elgiamasi ðitaip: radus, kokia turi susikaupti paros oro nei-giamø temperatûrø suma, kad uþðaltø „standartinio“ gylio eþeras, ji pagal þinynusapskaièiuojama („kaupiama“) kiekvienai meteorologijos stoèiai; gautosios vertësyra santykiðkai homogeninës (eþero morfometrijos átaka yra eliminuota), todël jøpasiskirstymà galima pavaizduoti izolinijomis (6.49 pav.).

6.49 pav. Lietuvos eþerø uþðalimo datos; skaitmenys prie izolinijø – gruodþio mënesio dienos.Eþerø vidutinis gylis: A – 5 m; B – 10 m

6.48 pav. Paros oro neigiamø temperatûrø sumos (vidutinë daugiametë reikðmë),sukaupiamos iki eþero uþðalimo dienos, ir eþero vidutinio gylio ryðys (Lietuvos eþerø stebë-jimo duomenys)

y = 3,26x + 10,7R2 = 0,815

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15 20

Vidutinis gylis, m

Paro

s or

o ne

igia

mų

tem

pera

tūrų

sum

a, °

C

123

Konkreèiais metais eþero uþðalimo laikas visada daugiau ar maþiau skiriasi nuovidutinio, t. y. klimato „diktuojamo“ laiko (6.4 lentelë). Pastebëta (Kilkus, 1989 a),kad uþðalimo datos vidutinis kvadratinis nuokrypis (σ) taip pat susijæs su eþeromorfometrija, pavyzdþiui, jis maþëja, didëjant eþero vidutiniam gyliui Dav (Dav ir σkoreliacijos koeficientas Lietuvos eþerams yra r = –0,69 ± 0,11), t. y. giliøjø eþerøuþðalimo datos yra stabilesnës. Kita vertus, uþðalimo datø kaita rodo ir aukðtesniorango (deðimtmeèiø, ðimtmeèiø) klimato svyravimus (6.50 pav.).

6.4 lentelë. Kai kuriø Pasaulio eþerø vidutinis uþðalimo ir nuledëjimo laikas (Choinski, 2000)

Ežeras Šalis Ledo trukmė, mėnesiai

Užšalimo laikas, mėnuo

Nuledėjimo laikas, mėnuo

Garrow Kanada 11 IX VIII

Taimyro Rusija 9 X VII

Inari Suomija 7 XI VI

Nipigon Kanada 6 XI V

Chanka Kinija, Rusija 5 XI IV

Onega Rusija 4 I V

Ladoga Rusija 3 II V

Balatonas Vengrija 1 I II

Škoderio Albanija, Juodkalnija epizodinė – –

6.50 pav. Kallavesi eþero (Suomija) uþðalimo laiko (deðimtmeèiø vidurkiø nuokrypiai nuovidurkio uþ visà stebëjimø laikotarpá) kaita ir jos linijinis trendas; teigiami nuokrypiai atitin-ka ankstyvà uþðalimà, neigiami – vëlyvà uþðalimà (Kuusisto, 1987)

-15

-10

-5

0

5

10

1830 1880 1930 1980Metai

Užš

alim

o d

ato

s n

uo

kryp

is n

uo

vi

du

rkio

, par

os

Eþerø te rmika


6.5.2. Ledo storis

Eþerui uþðalus, pirmosiomis dienomis ledas storëja ypaè sparèiai. Ðis procesas pri-klauso nuo dviejø ðilumos srautø sàveikos: 1) ðilumos, sklindanèios ið gilesniøjøvandens sluoksniø ledo apaèios link, ir 2) ðilumos, iðeinanèios per ledà á atmosferà.Pirmasis ðilumos srautas ledo augimà stabdo, o antrasis, atvirkðèiai, skatina. Kitavertus, eþero prarandamas ðilumos kiekis priklauso nuo temperatûros gradiento ledostorymëje. Þiemos pradþioje, jei vyrauja ðalti orai, o ledas dar plonas, temperatûrosgradientas jame bus ypaè didelis, ir poledinis vandens sluoksnelis sparèiai vës – ledasstorës ið apaèios. Vëliau ðis procesas sulëtës, nes 1) storëjant ledui maþëja temperatû-ros gradientas jame, 2) iðkritæs sniegas izoliuoja ledo pavirðiø nuo atmosferos (ðvieþiosniego ðilumos laidumo koeficientas yra 20–30 kartø maþesnis nei ledo).

Ledo prieaugá per laiko vienetà (dh/dt) galima apskaièiuoti pagal modifikuotàStefano–Bolcmano lygtá (Woo, Heron, 1989):

dh / dt = (Tw – Ts) (ρi L) –1 (hI / ki + hs / ks) –1, (6.23)

èia: Tw – vandens uþðalimo temperatûra (°C), Ts – sniego pavirðiaus temperatûra(°C), ρ – ledo tankis (kg m–3), L – ledo savitoji lydymosi ðiluma (334 10³ J kg–1), ki

ir ks – atitinkamai ledo ir sniego ðilumos laidumo koeficientai [W(°C m) –1], kurieyra ledo ir sniego tankio funkcijos, hi ir hs – atitinkamai ledo ir sniego storiai (m)skaièiuojamojo laikotarpio pradþioje. Pagal ðià lygtá, naudojant vidutinius parosmeteorologinius duomenis (skaièiavimo þingsnis – 1 para), apskaièiuotas Macken-zie upës (Kanada) deltoje telkðanèiø eþerø maksimalus ledo storis (1,05 m) skyrësinuo iðmatuotojo (tikrojo) ledo storio ne daugiau kaip 0,1 m (Marsh, 1991).

Naudojami ir paprastesni bûdai ledo storiui apskaièiuoti, pavyzdþiui, empiriniailedo storio ir paros oro neigiamø temperatûrø sumø (Σ – t), susikaupianèiø nuoeþero uþðalimo dienos iki pasirinktojo laikotarpio pabaigos, ryðiai (6.51 pav.). Kiekgalima spræsti ið ledo storio matavimø Lietuvos eþeruose, ðiuos ryðius aproksimuojapaprasta lygtis:

hi = a (Σ – t)0,5 – b, cm, (6.24)

èia: hi – ledo storis i-ojo laikotarpio pabaigoje, a ir b – empiriniai koeficientai.Pastarieji su eþerø morfometrija, regis, nesusijæ, todël galima naudoti jø vidutinesreikðmes: a = 2,4; b = 6. Pasak lenkø eþerotyrininkø (Choinski, 1995), parametrasa = 2,6–2,7, o b = 0.

(6.24) lygtis naudotina tik vidutinëms ledo storio reikðmëms apibûdinti, neskonkreèiais metais minëtieji ryðiai gali ganëtinai skirtis – nelygu eþero ðilumos

125

atsargos, sniego iðkritimo laikas ir sniego dangos storis, atlydþiø bei atðalimø se-kos, kt.

Storiausias ledas (vidutiniðkai 40–50 cm) Lietuvos eþeruose susidaro ávairiulaiku, taèiau daþniausiai vasario mënesio pabaigoje – kovo mënesio pradþioje. Ðitaipriklauso ir nuo eþero geografinës padëties. Antai rytiniuose Lietuvos rajonuosestoriausias ledas daþniausiai esti kovo mënesá, o vakariniuose ir pietvakariniuoserajonuose – vasario mënesá (6.5 lentelë).

Itin storas ledas susidaro eþeruose, telkðanèiuose kontinentalaus klimato sulabai plona sniego danga zonoje bei aukðtikalnëse. Pavyzdþiui, Chubsugulo eþere(Mongolija) ledo storis siekia 3 m, o Tatruose yra buvæ þiemø, kai ledo storis kalnøeþerëliuose buvo net 3,6 m (Szaflarski, 1956). Sekliuose eþeruose ledas gali sudaryti

6.51 pav. Ledo storio Dysnø eþere priklausomybë nuo paros oro neigiamø temperatûrø su-mos, susikaupianèios nuo eþero uþðalimo iki ledo storio matavimo datos

6.5 lentelë. Ledo storis Lietuvos eþeruose

0

10

20

30

40

50

60

0 200 400 600 800

Paros oro neigiamų temperatūrų suma, °C

Led

o st

oris

, cm

Maksimalus ledo storis, cm

p% tikimybės ledo storis Ežeras Metų skaičius vidurkis ekstremumas

5% 50% 95%

Amalvas 10 45 67 – – –

Dringis 9 44 59 – – –

Drūkšiai 12 53 70 – – –

Dusia 22 45 78 72 45 26

Plateliai 16 43 66 66 44 21

Sartai 19 52 71 74 51 29

Tauragnas 25 45 63 68 47 26

Totoriškių 25 45 67 65 46 27

Žeimenys 17 45 65 65 45 25

Žuvintas 12 37 55 – – –

Eþerø te rmika


þenklià dalá vandens tûrio ir bûti svarbiausia þuvø dusimo þiemà (angl. winterkill)prieþastimi (Marsh, 1991; Järvet, 2000).

Ledo dangos struktûra priklauso nuo sinoptinës situacijos eþero uþðalimo me-tu. Jei eþeras uþðalo esant ramiam, ðaltam orui, t. y. vanduo nebuvo vëjo iðmaiðo-mas, ið ledësiø susidaro lygi, blizganti ledo pluta. Jos prieðingybë – aglomeracinisledas, susidarantis ið iþo, sniegainës ir sulauþytos ledo plutos daliø.

Ledo dangos vertikaliame pjûvyje daþniausiai galima iðskirti du sluoksnius: 1)grûdëto arba sniego ledo sluoksná, susidedantá ið smulkiø (keliø milimetrø sker-smens), netvarkingai iðsidësèiusiø sniego ar ledo kristalø, ir 2) apatiná kristalinioledo sluoksná, susidedantá ið vertikaliø daugiakampio (kartais – pleiðto) formos ledokristalø, kuriø skersmuo apatinëje ledo dalyje yra apie 2,5 cm. Kristalinis ledas yrabûdingesnis maþiems eþerams, o sniego ledas – uþðalimo metu intensyviai iðmaiðo-miems dideliems eþerams; be to, jis susidaro, kai ant ledo esantá sniegà uþlieja perplyðius iðsiliejæs ir vëliau uþðalæs vanduo (ledo storëjimas ið virðaus).

6.5.3. Eþerø nuledëjimas

Kai ðilumos prietaka á polediná vandens sluoksná tampa didesnë uþ ðilumos srautà, kuráledo pavirðius iðspinduliuoja á atmosferà, ledas pradeda tirpti ið apaèios (6.52 pav.). Taiatsitinka ir dël sumaþëjusio temperatûros gradiento lede, ir dël intakø atplukdomosðilumos, ir dël intensyvesnës Saulës radiacijos, ásiskverbianèios á vandená per ledà.Ledo tirpsmas ypaè paspartëja, kai ledà dengiantis sniegas prisisotina vandens(sumaþëja Saulës radiacijos albedas) ir suyra ledo kristalø ryðiai, t. y. iðsyk daugkartø padidëja ledo tirpsmo pavirðius. Lietuvos eþeruose ledas iðtirpsta, kai parosoro teigiamø temperatûrø suma (Σ+t) esti apie 60 °C. Ðitai atsitinka vidutiniðkaibalandþio 10–15 dienomis. Kiek vëliau nuledëja eþerai, telkðantys Ðvenèioniø, Aukð-taièiø ir Þemaièiø aukðtumose ir ypaè miðkuose. Nuledëjimui bûtina teigiamøparos oro temperatûrø suma nuo eþero dubens morfometriniø rodikliø, regis, nepri-klauso. Ðitai patvirtina ir suomiø eþerotyrininkø duomenys: eþerams, telkðantiemsganëtinai dideliame rajone tarp 61 ir 64 ° ð. pl., nuledëti reikalinga vienoda teigiamøparos oro temperatûrø suma – apie 200 °C (Kuusisto, 1987). Kaip þinoma, atskiraismetais ðitokia suma sukaupiama per skirtingà laikà, todël eþerø nuledëjimo laikaskinta, be to, kryptingai (6.53 pav.), o tai siejama su globaliu paðiltëjimu („ðiltna-mio“ efektu).

127

6.6. Horizontalios terminës struktûros (HTS)

Ðilumos laukai eþere beveik visada esti nevienalyèiai pagal akvatorijà. Skiriasi van-dens pavirðiaus temperatûros ir vertikaliøjø terminiø struktûrø parametrai, t. y. izoter-miniai ir izopikniniai (vienodo tankio) pavirðiai nëra horizontalûs. Prieþastis, kuriosnulemia ðilumos laukø heterogeniðkumà, bûtø galima suskirstyti á 1) morfometrines,2) radiacines, 3) hidrologines, 4) hidrodinamines, 5) biogenines ir 6) antropogeni-nes. Skirstymas, be abejonës, sàlygiðkas, nes vienos prieþastys daþnai realizuojasi

6.52 pav. Ledo (tamsus plotas) storio kaita Tauragno eþere 1972 m. þiemà ir pavasará

6.53 pav. Kallavesi eþero (Suomija) nuledëjimo laiko (deðimtmeèiø vidurkiø nuokrypiai nuovidurkio uþ visà stebëjimø laikotarpá) kaita ir jos linijinis trendas; teigiami nuokrypiai atitin-ka vëlyvà nuledëjimà, neigiami – ankstyvà nuledëjimà (Kuusisto, 1987)

-50

-40

-30

-20

-10

0 I.10 I.20 I.30 II.10 II.20 III.1 III.10 III.30 IV.1 IV.10

Laikas, diena ir mėnuo

Ledo

sto

ris, c

m

-8-6-4-202468

10

1830 1880 1930 1980

Metai

Nu

ledėj

imo

dat

os

nu

okr

ypis

n

uo v

idu

rkio

, par

os

Eþerø te rmika

Metai

Nul

edëj

imo

dat

os n

uokr

ypis

nuo

vid

urki

o, p

aros

Laikas, diena ir mënuo

Led

o s

tori

s, c

m


kartu su kitais prieþastimis arba yra jø padariniai, be to, nevienodas ir poveikiøðiluminiams laukams rangas (erdvës mastelis), trukmë (laiko mastelis), periodið-kumas ir kt.

6.6.1. Morfometrijos nulemtos HTS

Bene svarbiausias veiksnys, nulemiantis eþero ðiluminæ bûsenà, yra dubens gylis.Seklûs eþerai yra termiðkai aktyvûs (neinertiðki), todël vasaros pradþioje greièiauáðyla, o rudená, atvirkðèiai, greièiau atvësta nei gilesni ir termiðkai pasyvesni (iner-tiðkesni) eþerai. Panaðiai yra ir skyrium paimtame eþere, kurá visada juosia tiesiogiaisu sausuma susiejanti sekli, todël ir termiðkai aktyvi litoralës juosta, o uþ jos plytigilesnës ir inertiðkesnës pelagialës vandenys. Kiek reikðmingi bus ðiø gylio zonøterminiai kontrastai, priklausys nuo litoralës ir pelagialës morfometriniø parametrø(ploèio, gylio, vandens tûrio) santykio, vandens apykaitos sàlygø (litoralës ekspozici-jos vëjo atþvilgiu, kranto linijos vingiuotumo, uþaugimo, salingumo), metø ir paroslaiko ir, þinoma, meteorologinës situacijos (vëjo krypties ir greièio, debesuotumo).Kadangi pastaroji nuolat keièiasi, litoralës radiacinis áðilimas ir atvësimas yra labainetolygûs, taigi nuolat kinta ir horizontaliø terminiø gradientø dydis bei kryptis. Kitavertus, naudojant vidutinius duomenis, galima pastebëti ir liekaninius (vyraujanèius)efektus, kurie priklauso nuo eþero dubens morfometrijos (6.6 lentelë).

Be trumpalaikiø atsitiktiniø ir paros rango periodiniø ðiluminiø kontrastø tarplitoralës ir pelagialës, yra þinomas ir sezoninio rango periodiðkumas, susijæs suterminio baro (slenksèio) reiðkiniu. Terminiu baru vadinama siaura þiedinë konvek-cinës sàmaiðos (didþiausio vandens tankio homotermijos) zona, esanti tarp skirtin-gai stratifikuotø litoralës ir pelagialës vandens masiø. Jos padëtá akvatorijoje apibû-dina 4 °C izoterma vandens pavirðiuje. Tarp terminio baro ir kranto esanti vandensmasë pavasará (áðilimo laikotarpyje) esti tiesiogiai stratifikuota, o baro uþblokuotojepelaginëje vandens masëje iðlieka ið þiemos paveldëta atvirkðtinë stratifikacija arbaið jos iðsivysèiusi <4 °C homotermija (6.54 pav.). Terminá barà galima apibûdinti ir kaipkonvergencijos zonà, kurioje maiðosi ið termiðkai aktyvios litoralës ir pasyvios pelagia-lës suplûdæ lengvesni vandenys. Kol jø konvekcinio „kokteilio“ temperatûra esti 4 °C,egzistuoja ir terminis baras, t. y. pastarajam palaikyti nereikia iðorinës energijos. Termi-nio baro pozicijà akvatorijoje daugiausia lemia termiðkai inertiðkos pelagialës vandenstemperatûra (Elliot, Elliot, 1970), todël jai kylant baras sparèiai migruoja didþiausiøgyliø link ir galiausiai apskritai iðnyksta (6.55 pav.). Pasak A. Tichomirovo (1982),

129

6.6 lentelë. Vandens pavirðiaus temperatûrø, iðmatuotø litoralëje ir pelagialëje, skirtumaiTL–TP (Jablonskis, 1986)

Mėnuo Ežeras Metai IV V VI VII VIII IX X XI

Tauragnas 1969–1980 0,1 –0,3 –0,2 –0,2 0,1 –0,2 0,0 0,0

Dusia 1969–1980 1,0 0,4 0,2 0,1 –0,1 –0,1 –0,1 0,2

Plateliai 1969–1980 0,0 –0,1 –0,2 –0,2 –0,2 –0,2 –0,2 –0,1

Lūkstas 1974–1980 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 0,0 0,0 0,0

Drūkšiai 1971–1980 0,2 0,2 0,3 0,3 0,2 0,0 –0,2 –0,3

6.54 pav. Temperatûrø pasiskirstymas ir tankio srovës terminio baro suskaidytoje eþero van-dens masëje (plane ir vertikaliame pjûvyje) pavasará (Malm, 1994).

6.55 pav. Terminio baro raida Lado-gos eþere 1992 m. pavasará; tamses-nio ploto vandens temperatûra yra þe-mesnë kaip 4 oC (Malm, 1994)

Eþerø te rmika


terminis baras yra matomas tik giliuose (vidutinis gylis Dav > 25 m), dideliuose(plotas – keli ðimtai km² ir daugiau) dimiktiniuose eþeruose. Ðis autorius iðskiriajuos á atskirà hipoterminiø eþerø klasæ. Kita vertus, yra duomenø, kad terminisbaras susidaro ir maþesniuose eþeruose, taèiau jo egzistavimo laikas yra, be abejo-nës, trumpesnis ir matuojamas ne mënesiais, o paromis (Falkenmark, 1973; Malm,1994; Kilkus, 2000).

6.6.2. HTS ir radiaciniai veiksniai

Tam tikrø eþero akvatorijos daliø, ypaè – litoraliø, padëtis pasaulio ðaliø atþvilgiuyra skirtinga, todël ðviesiuoju paros laiku susidaro slankios krantø ir apyeþerioaugalijos ekranuojamos zonos, gaunanèios maþesná nei atvira pelagialë tiesioginësSaulës radiacijos kieká. Ðilumos kontrastø dydis priklauso nuo „ekrano“ aukðèio,ekranuojamø ir eksponuojamø vandens pavirðiaus plotø santykio, Saulës spinduliøkritimo kampo, taigi ir nuo paros bei metø laiko, ir, þinoma, hidrodinaminës aplin-kos, kuri esti palanki susidariusiems terminiams gradientams iðlikti ilgesná laikàarba, atvirkðèiai, labai greitai jiems iðnykti. Kadangi horizontalûs temperatûrosgradientai yra slankûs (priklauso nuo paros laiko), jiems uþfiksuoti net ir ramiojehidrodinaminëje aplinkoje bûtini vienalaikiai (momentiniai) matavimai ávairiose eþeroakvatorijos dalyse. Kai ðitokiø matavimø nëra, apie Saulës radiacijos ekranavimoefektà galime spræsti palyginæ tarpusavyje vandens pavirðiaus temperatûras, iðma-tuotas greta telkðanèiuose, taèiau skirtingai ekranuojamuose nedideliuose eþerë-liuose (6.56 pav.).

Didesniame eþere detali „momentinë“ terminë nuotrauka trunka kelias valan-das. Per tà laikà ðeðëlio zona nuolat keièia savo padëtá akvatorijoje, todël ið gautørezultatø sunku spræsti apie radiacijos ekranavimo átakà vandens termikai. Kas kita,jei nuotrauka fiksuoja didesnæ terminæ inercijà turinèiø gilesniøjø vandens sluoks-niø temperatûrà. Tàsyk palyginæ izoterminiø pavirðiø slûgsojimo gylá ilgesná laikàekranuojamoje ir, atvirkðèiai, eksponuojamoje akvatorijos dalyse, iðties galime „iðgry-ninti“ tiriamà reiðkiná (6.57 pav.).

Limnologinëje literatûroje minima, kad ðilumos laukø horizontalusis heteroge-niðkumas gali susidaryti ir þiemà – dël sniego dangos ant ledo pavirðiaus „dëmëtu-mo“ (Tichomirov, 1982). Perpustant sniegà, ypaè dideliuose eþeruose, atsirandapliko ledo plotø ir, atvirkðèiai, storesniø sniego sankaupø, todël po ledu esantisvanduo yra skirtingai ekranuojamas nuo tiesioginës Saulës radiacijos.

131

Net ir esant adekvaèioms vandens pavirðiaus eksponavimo ir radiacijos atspin-dëjimo (albedo) sàlygoms, ásiskverbusi Saulës radiacija yra nevienodai sugeriama(virsta ðiluma), jei skiriasi vandens optinës savybës. Jø spektras gali bûti itin platussudëtingos planinës konfigûracijos eþeruose, kuriø álankos ir atðakos daþnai estisantykiðkai izoliuotos nuo likusios akvatorijos, be to, turi skirtingas hidraulines irbiogeniniø medþiagø apkrovas, savità morfometrijà ir kt.

6.56 pav. Vandens pavirðiaus temperatûros kitimas per parà (1974 06 12–13) dviejuose gretatelkðanèiuose karstiniuose eþerëliuose (Birþø raj., Kirkilø km.): visiðkai atvirame tiesiogineiSaulës radiacijai Druskinëlyje – (1) ir staèiø krantø bei ant jø auganèiø medþiø ekranuojamo-je Ðunø duobëje – (2)

1

2

16

18

20

22

07.00

09.00

11.0

013

.0015

.0017

.00

19.00

21.0

023

.0001

.0003

.00

05.00

07.00

Laikas, val.

Van

de

ns

pav

irš

iau

s t

em

pe

ratū

ra, °

C

6.57 pav. Izoterminiø pavirðiø Kuleinio eþere (Varënos raj.) R–V krypties pjûvis; terminënuotrauka daryta 1985 07 09, 10–15 val. Eþeras (plotas 3,7 ha) telkðo miðke; eksponuojamoje(vakarinëje) akvatorijos dalyje izoterminiai pavirðiai dienà „nugrimzta“, ir horizontalûs ter-miniai gradientai siekia 0,5 °C/100 m

18°C

16°C14°C

R V

12°C

-7

-6

-5

-4

-3

30 50 70 90 110 130 150 170

Atstumas nuo R kranto, m

Izo

term

inio

pav

irš

iau

s g

ylis

, m

Eþerø te rmika


6.6.3. Hidrologiniai veiksniai ir HTS

Hidrologiniais veiksniais vadinsime ið maitinamojo baseino sutekanèius ir á eþeràásiliejanèius pavirðinius ir poþeminius vandenis, turinèius skirtingà nei eþero vanduotanká (temperatûrà, druskingumà, drumstumà), todël galinèius konvekciðkai maiðy-tis arba, atvirkðèiai, plûduriuoti pavirðiuje ir formuoti lokalias HTS. Pastarøjø maste-lis priklausys nuo ásiliejanèio vandens debito, vandens tankio kontrastø, poveikápatirianèios akvatorijos dalies morfometrijos ir, þinoma, hidrodinaminës jos bûse-nos (Stigebrandt, 1978; Tichomirov, 1982; Wetzel, 1983). Ðilumos laukø horizonta-løjá heterogeniðkumà gali nulemti ir iðtekanti upë, nuolat plukdanti ðiltà (vasarà)arba ðaltà (þiemà) vandená ið pavirðinio eþero sluoksnio, dël to prieð iðtakà susifor-muoja vandens pavirðiaus depresija. Maþuose eþeruose izoterminiai pavirðiai galipastebimai iðlinkti, jei hipolimniono vanduo ásifiltruoja á dugnà ir papildo poþemi-nius vandenis. Savitos HTS susidaro ðaltiniuotø upeliø þiotyse, ypaè jei jos yrasantykiðkai izoliuotose eþerø álankose (6.58 pav.).

Á eþero dubens povandeninæ dalá iðsiliejanèio poþeminio vandens nulemtos HTSgeriausiai iðryðkëja þiemà, kai nëra dinaminës sàmaiðos, o vertikalûs temperatûros

6.58 pav. HTS (brûkðninës linijos – izotermës, iðtisinës – izobatës), susidariusios 1988 06 16Virintø eþero Ðaltupio álankoje; intako debitas 17 l/s, vandens temperatûra 9,1 °C

133

gradientai eþero vandens masëje esti maþi. Aukðtesnæ temperatûrà turintis poþemi-nis vanduo daþniausiai iðsilieja eþero dubens povandeniniuose ðlaituose, konvekcið-kai maiðosi ir, pasiekæs didþiausio tankio temperatûrà, uþpildo giliausius duburius(6.59 pav.). Jø link pakrypsta ir izoterminiai pavirðiai. Kadangi didþiausio tankio tem-peratûra priklauso ir nuo vandens druskingumo, ji gali bûti ir aukðtesnë kaip 4 °C.

Kai kuriuose nenuotakiuose eþeruose þiemà susidaro bûdingi izoterminiø pavir-ðiø „katilai“ (6.60 pav.), tai, matyt, nulemia vandens ásifiltravimas á dugnà. Jeisiliejanèio gruntinio vandens debitas yra menkas, susidaro lokalios HTS (6.61 pav.).

6.59 pav. Duobulio eþero (Molëtø raj., Lakajos baseinas) terminis pjûvis 1981 01 27

0

ŠŠR

4,9°C

3°C

3,5°C

PPV

4°C

4,5°C

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

60 70 80 90 100 110 120

Atstumas nuo kranto, m

Gyl

is, m

6.60 pav. Nenuotakaus Kreivojo eþero (Molëtø raj., Lakajos baseinas) terminis pjûvis 1988 02 17

PR

4°C4°C

1°C1°C

2°C2°C

3°C

3°C

3,5°C

ŠV

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 50 100 150 200 250 300 350 400


Gyl

is, m

Eþerø te rmika


6.6.4. HTS ir hidrodinaminë aplinka

Vëjo laukas virð eþero vandens pavirðiaus visada esti heterogeninis. Pavëjinëseakvatorijos dalyse, kurias ekranuoja duburio ðlaitai ir apyeþerio augalija, vëjo grei-tis esti maþesnis nei sausumoje (foninis greitis). Kita vertus, kadangi vandenspavirðiaus ðiurkðtumas yra daug kartø maþesnis nei sausumos, vëjo greitis sparèiaididëja prieðvëjinës pakrantës link, pasiekia sausumoje buvusià reikðmæ ir, jei akva-torija yra pakankamai didelë, jà pranoksta. Turbulentiðkai maiðomo pavirðinio van-dens sluoksnio storis priklauso nuo vëjo sukeltø ir po to lûþtanèiø bangø aukðèio,todël aiðku, kad atskirose akvatorijos dalyse turi skirtis ir vandens masiø stratifika-ciniai rodikliai, pavyzdþiui, epilimniono storis. Ðá, daugiausia eþero plano rodikliønulemtà horizontaløjá heterogeniðkumà dar labiau sustiprina eþero dugno sàskaida,nuo kurios daug priklausys, ar netolygios dinaminës sàmaiðos nulemtas heteroge-niðkumas bus greitai iðlygintas kompensaciniø vandens judesiø, ar, atvirkðèiai, bus„uþkonservuotas“ ilgesniam laikui.

Apie vëjo sampûtø ir nuopûtø (þr. kità skyriø) nulemtas HTS galima spræsti iðLietuvos hidrometeorologijos tarnybos atliekamø sistemingø temperatûros matavimøTauragno eþere. Viena matavimo vertikalë, seklesnë, yra netoli PV kranto prie Tau-ragnø miestelio, o antroji – giliausioje eþero dalyje ties Pilkënø kaimu (6.62 pav.).Pirmoje vertikalëje vandens sàmaiðai reikðmingiausi yra ÐR krypties vëjai, antrojoje –R ir PV. Abiejose vertikalëse tame paèiame gylyje (10 m) iðmatuota temperatûrabeveik visada skiriasi (Kilkus, 2000). Priekrantës vertikalëje ji daþniausiai esti aukð-

6.61 pav. Pragarinio eþero (Ðirvintø raj., Kernavës apyl.) terminis pjûvis pagal didþiàjà aðá1991 02 13

T>3,5°C

1°C2°C

3°C

3,5°C

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 50 100 150 200


Gyl

is, m

135

tesnë, ir tai lemia rytiniø rumbø vëjø sampûtos; V–PV krypèiø vëjai sukelia Taurag-nø álankoje nuopûtà, ir tàsyk horizontalusis temperatûros gradientas 10 m gylyjekeièia savo þenklà. Ðitokie atvejai Tauragno eþere yra daþnesni vasaros stratifikaci-jos pradþioje.

6.62 pav. Lietuvos HMT atliekamø sistemingø vandens temperatûros matavimø Tauragnoeþere vertikalës (Tauragnø ir Pilkënø)

6.63 pav. Vietinë þiedinë HTS (brûkðninës linijos – izotermës, iðtisinës – izobatës), susiforma-vusi vëjui atviroje álankoje Virintø eþere (P pakrantë) 1988 06 20; intako debitas – apie 5 l/s,vandens temperatûra 14 °C

Eþerø te rmika


Jei prieðvëjiniame krante yra ðaltiniuojanèiø upeliø þiotys, á eþerà ásiliejantisdidesnio tankio vanduo yra greitai iðmaiðomas, ir jo poveikis jauèiamas tik labaisiaurame priekrantës ruoþe (6.63 pav.).

6.6.5. Biogeninës ir antropogeninës HTS

Vandens augalø poveikis vandens termikai priklauso nuo jø rûðies (virðvandeniniai,plûduriuojantys, paniræ) ir tankio (biomasës). Ðios savybës nulemia vandens pavir-ðiaus uþpavësinimà, albedà, taigi ir sugertosios Saulës radiacijos kieká, bei tam tikrølitoralës daliø izoliuotumà, t. y. sukauptos ðilumos perskirstymà pagal gylá ir akva-torijà (Bernatowicz ir kt., 1976; Boyd, 1987; Jones, 1992). Dël minëtø prieþasèiøðilumos laukai litoralëje esti itin „dëmëti“ saulëtà dienà tykos sàlygomis. Ðá hetero-geniðkumà dar labiau sustiprina netolygus fitoplanktono pasiskirstymas pagal ak-vatorijà, taigi skirtingos jau ásiskverbusios á vandená Saulës radiacijos sugërimosàlygos (Mazumder ir kt., 1990; Wetzel, 1999). Matavimai, atlikti Spëros eþere(Ðirvintø raj.), rodo, kad radiacinio áðilimo sàlygomis, kai vëjo greitis siekia 2–3 m/s,vandens masë atviroje akvatorijos dalyje esti homoterminë, o visose makrofitøjuostose – net ir seklioje priekrantëje matoma terminë stratifikacija (vertikalûstemperatûros gradientai siekia 0,6–5,2 °C m–1). Didþiausi temperatûros gradientaiuþfiksuoti alijoðiniø aðtriø Strateotes aloides juostoje. Vandens pavirðiaus tempera-tûra virðvandeniniø makrofitø juostose daþniausiai buvo ðiek tiek þemesnë (uþpavë-sinimas), o tarp plûduriuojanèiø augalø, atvirkðèiai, aukðtesnë nei atviroje eþeroakvatorijos dalyje (Kilkus, 1996).

Þmogaus ûkinës veiklos átaka eþerø ðilumos laukams yra labai ávairi. Ji galirealizuotis, pavyzdþiui, per mûsø jau aptartus, taèiau antropogenizuotus radiacinius,hidrologinius, hidrodinaminius ir kitus veiksnius, nulemianèius ðilumos pasiskirsty-mà ir perskirstymà vandens storymëje ir akvatorijoje. Ðitai itin akivaizdu vandenstalpyklose (Cyberska, 1973; Butorin ir kt., 1982; Griþienë ir kt., 1983; Ovens ir kt.,1987), kur homoterminë upës vandens masë turi galimybæ stratifikuotis (6.64 pav.)ir, nutekëjusi per hidrotechninius átvarus ar energetinius agregatus, pastebimai keistiþemesniojo upës ruoþo terminæ bûsenà (6.65 pav.).

Dar stipresnis yra tiesioginis antropogeninis poveikis, kurá patiria energetinëspaskirties eþerai – atominiø ir ðiluminiø elektriniø auðintuvai (Richter, 1985). AntaiLietuvos ðiluminës elektrinës iðleidþiamo á Elektrënø tvenkiná ðilto vandens povei-kio zona siekia apie 3 km, ir susidarantys vandens pavirðiuje temperatûros gradien-

137

tai kinta nuo 0,2 °C/100 m iki 0,5 °C/100 m, o maksimalûs – net 1,5 °C/100 m(Jankevièius, red., 1981).

Dirbant Ignalinos AE vienam energetiniam blokui, Drûkðiø eþerui tenkantiðilumos apkrova siekia 0,06 kW m–2 (Janukënienë, Jakubauskas, 1992). Priklauso-mai nuo sezono AE paðildyto ir á eþerà iðleidþiamo vandens temperatûra svyruojanuo 9 °C iki 12 °C, o debitas veikiant vienam reaktoriui esti apie 80 m³/s. Vandenstemperatûra visada esti aukðèiausia iðleidþiamojo kanalo zonoje, taèiau eþero HTSparametrai priklauso ir nuo ðiluminës apkrovos dydþio, ir nuo metø laiko bei mete-orologinio fono, ypaè nuo vëjo krypties ir greièio. Þiemà iðleidþiamo ðilto vandens

6.64 pav. Izoterminiø pavirðiø Kauno mariose pjûvis pagal ilgàjà aðá (nuo uþtvankos aukðtu-pio link) 1964 07 22 (pagal Lietuvos HMT duomenis)

6.65 pav. Vandens pavirðiaus temperatûrø (vidutinës reikðmës: balandþio–rugpjûèio mënesiø –juodi rombai, rugsëjo–gruodþio mënesiø – balti skrituliukai), iðmatuotø Nemune ties Kaunuir Kauno mariose ties Darsûniðkiu, ryðys (pagal Lietuvos HMT duomenis)

24°C

22°C20°C

-25

-20

-15

-10

-5

0

0 5 10 15 20

Atstumas nuo HE užtvankos, km

Gyl

is, m

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 Vandens temperatūra Kauno mariose, °C

Van

den

s te

mp

eratūr

a N

emu

ne

že

mia

u H

E, °

C

Eþerø te rmika


átakos zonoje eþeras apskritai neuþðàla (6.66 pav.), ir properðos plotas veikiantdviem energetiniams blokams siekia 17 km² (Janukënienë, Jakubauskas, 1992).

Pirmaisiais Ignalinos AE eksploatavimo metais (1984–1986), t. y. veikiant tikvienam energetiniam blokui 1500 MW galingumu, ávyko esminiø Drûkðiø eþerostratifikacijos vasarà pokyèiø: epilimniono tûris padidëjo 3,2%, o terminë zona,kurios temperatûra T > 15 °C, iðsiplëtë 1,4%, be to, giliose eþero dalyse apskritaiiðnyko terminë zona T < 8 °C (Pernaravièiûtë, 1999).

6.66 pav. Temperatûros pasiskirstymas Drûkðiø eþero vandens pavirðiuje (izolinijos, °C)1988 01 16; tamsu plotas yra uþðalæs (Janukënienë, Jakubauskas, 1992)

139

7. Hidrodinamika

Jau spëjome ásitikinti, kad vandens masës judesiai (hidrodinaminë aplinka) nulemiadaugelá eþero stratifikacijos parametrø ir net stratifikacijos tipà. Ne maþiau svarbusvaidmuo jiems tenka ir perskirstant vandenyje iðtirpusias dujas ir medþiagas, ið jø –biogenines, taip pat pasyviai plûduriuojantá planktonà. Bangos ir srovës mechaniðkaiveikia (abraduoja) litoralës dugnà ir krantus, o iðplautà medþiagà perneða á kitasakvatorijos vietas. Nuo litoralës hidrodinaminio aktyvumo priklauso ir jà kolonizuo-janèiø aukðtesniøjø vandens augalø – makrofitø paplitimas bei rûðinë sudëtis ir,atvirkðèiai, syká ásitvirtinæ vandens augalai pradeda slopinti bangas bei sroves irformuoti ramesnæ sedimentacinæ aplinkà, kuri yra palanki, pavyzdþiui, dumblëjimui.

Nors hidrodinaminiai procesai yra ypaè ir net iðskirtinai svarbûs daugeliuieþerotyros biotiniø ir abiotiniø „blokø“, eþeruose jie tyrinëti nelyginti maþiau nei,pavyzdþiui, jûrose. Paradoksas, bet pagrindinë ðitokio disbalanso prieþastis yra ta,kad eþerø hidrodinamika yra nelyginti sudëtingesnë nei jûrø ar vandenynø, nes,sprendþiant vandens judesius apraðanèias lygtis, tenka ávertinti itin kaièias ribinessàlygas (dubens gylá ir nuolydá, vëjo ásibëgëjimo kelià, vandens stratifikacijà ir kt.),kurias vandenyne galima ir ignoruoti (Imberger, 1998).

Vandens masës judesius galima skirstyti á: 1) vertikalius ir horizontalius, 2) slen-kamuosius ir svyruojamuosius, 3) pavirðinius ir vidinius. Skirstymas yra sàlygiðkas,nes daþniausiai visø rûðiø judesiai vyksta tuo paèiu metu arba yra vieno procesokomponentai.

7.1. Vandens masës stabilumas ir turbulentiðkumas

Vandens masës sàmaiða gali bûti savaiminë ir priverstinë. Pirmoji dar vadinamakonvekcine, arba laisvàja (gravitacine), sàmaiða, nes jà ágyvendina sunkio jëga, kai


aukðèiau gulinèio vandens sluoksnio tankis dël vienos ar kitos prieþasties (pavyz-dþiui, temperatûros ar mineralizacijos pokyèiø) tampa didesnis uþ giliau slûgsanèiovandens tanká. Priverstinæ, arba dinaminæ, sàmaiðà nulemia iðorës jëgos, ið jø svar-biausia – vëjas, todël ji daþnai vadinama vëjine sàmaiða. Ði sàmaiða gali vykti irstratifikuotoje pagal tanká vandens masëje, t. y. sunkio jëgai prieðinga kryptimi,todël jos intensyvumas ir gylis priklauso ir nuo iðorës jëgos dydþio (pavyzdþiui,vëjo stiprumo), ir nuo vandens tankio vertikalaus gradiento, nulemianèio vandensmasës stabilumà. Já reikia suvokti kaip darbà (sàmaiðà), kurá turëtø atlikti iðorësjëga, kad stratifikuota eþero vandens masë taptø homogeninë pagal tanká nuopavirðiaus iki pat dugno (Schmidt, 1928; Idso, 1973). Stabilumas apibûdina stratifi-kuotos vandens masës pasiprieðinimà sàmaiðai, taigi ir hipolimniono izoliacijà nuoepilimnione ir metalimnione vykstanèiø vandens judesiø.

Stabilumas priklauso nuo vandens masës svorio centro padëties (gylio). Homo-terminës vandens masës svorio centro gylá DSt nulemia dubens forma:

DSt = ∫max

0

D

D D dV / V, (7.1)

èia: D – gylis (nuo pavirðiaus – D0 iki maksimalaus – Dmax), V – vandens tûris;skaitiklyje esantis reiðkinys yra lygus eþero tûrio kreivës ribojamam plotui.

Jei eþero vandens masë yra stratifikuota, jos svorio centras bus þemiau homo-geninës vandens masës svorio centro; juo ðis skirtumas (atstumas) didesnis, tuostabilesnë vandens masë.

Stabilumà St analitiðkai apibûdina Schmidto integralas:

St = ∫max

0

D

D (ρD – 1) (D – DSt) fD dD, (7.2)

èia: ρD – vandens tankis D gylyje, fD – D gylio izobatës ribojamas plotas, visa kita –kaip (7.1) formulëje. (7.2) integralas daþniausiai sprendþiamas grafiðkai, panaudo-jant eþero tûrio ir vandens tankio pasiskirstymo pagal gylá kreives (Bieliukas, 1961);stabilumas iðreiðkiamas darbo vienetais, tenkanèiais eþero ploto vienetui (g cm/cm²;kg m/m²). Kai visos kitos sàlygos yra vienodos, vandens masës stabilumas didëja,didëjant eþero santykiniam gyliui; be to, vandens masës stabilumas priklauso ir nuoeþero dubens formos (Chomskis, 1969). Kadangi vandens tankio priklausomybë nuotemperatûros yra kreivalinijinë, t. y. 1 °C temperatûros pokytá atitinkantys vandenstankio pokyèiai yra didesni aukðtesniø temperatûrø srityje, tropiniø eþerø vandensmasës yra stabilesnës uþ vidutinio klimato zonos eþerø vandens mases (jei eþerømorfometriniai rodikliai ir temperatûros vertikalûs gradientai yra tokie patys).

141Hidrodinamika

Vandens tekëjimas gali bûti 1) laminarinis arba sluoksninis ir 2) turbulentinisarba sûkuringas. Pirmu atveju skirtingame gylyje esanèios vandens dalelës judalygiagreèiomis trajektorijomis (sluoksniais), o antruoju – chaotinëmis, susikertan-èiomis trajektorijomis, dël to atsiranda pagrindinei tekëjimo krypèiai statmenasgreièio komponentas, t. y. vertikali pernaða (sàmaiða). Vanduo eþere tekës lamina-riðkai ar turbulentiðkai, priklausys nuo tekëjimo greièio ir vandens klampos irtankio. Kritinis greitis, kurá pasiekæs laminarinis vandens tekëjimas staiga keièiasi áturbulentiná tekëjimà, eþeruose yra labai menkas ir siekia tik keletà mm/s (Wetzel,1983). Perþengus kritinio greièio ribà, sunkio (plûdrumo) jëga jau nepajëgia kom-pensuoti judanèiø vandens sluoksniø riboje atsirandanèiø ðlyties deformacijø. Jøamplitudë didëja, ir atsiranda sûkuriø, suformuojanèiø tarpiná vandens sluoksná sudidþiausiais greièio (ðlyties), tankio ir kitais hidrofizikiniais bei hidrocheminiaisgradientais, kurie yra matomi, pavyzdþiui, epilimniono ir metalimniono sandûroje.Jei ðiuose sluoksniuose vanduo teka prieðingomis kryptimis, kritinis greitis, kuráperþengus sluoksniø sandûroje pradeda formuosis turbulentinë sàmaiða, yra darmaþesnis (7.1 pav.).

Turbulentiðkumas stratifikuotoje vandens masëje apibûdinamas Rièardsono skai-èiumi Ri (be dimensijos):

Ri = g(dρ/dD) / ρ(dv/dD)2, (7.3)

èia: g – sunkio jëgos pagreitis, ρ – vandens tankis, v – tekëjimo greitis, D – gylis.

7.1 pav. Sûkuriø formavimosi stratifikuotos vandens masës skiriamajame pavirðiuje stadijos(Mortimer, 1974 pagal Wetzel, 1983)


Skaitiklyje esantis reiðkinys ávertina darbà, kurá turi atlikti atsirandantys sûkuriaiprieðinga sunkio jëgai kryptimi, kad bûtø suardyta vandens tankio stratifikacija;vardiklis apibûdina energijà, kurià sûkuriai gauna ið ðlyties átampø.

Rièardsono skaièiui maþëjant, turbulentiðkumas didëja. Kritinë riba, skiriantilaminariná ir turbulentiná tekëjimo reþimus, yra Ri ≈ 0,25, t. y. jei Ri < 0,25, moleku-linæ mikroturbulentinæ sàmaiðà keièia makroturbulentinë sûkuringa sàmaiða.

Apie turbulentinës sàmaiðos gylá galima spræsti ið ávykusio ðilumos ar iðtirpusiømedþiagø persiskirstymo eþero vandens masëje. Pavyzdþiui, jei vandens masë yratiesiogiai stratifikuota ir ramybës bûsenos, ðiluma bus perneðama ið sluoksnio ásluoksná molekulinës difuzijos bûdu, t. y. labai lëtai (kai vandens temperatûra yra20 °C, molekulinis ðilumos laidumo koeficientas km = 0,5987 J m–1s–1K–1, arbakm = 0,00143 cal cm–1s–1 °C–1). Jei tas pats vanduo teka turbulentiðkai (Ri < 0,25),ðilumà vertikalia kryptimi (statmena tekëjimo krypèiai) perneð turbulentiniai sûku-riai, o pernaðos intensyvumas bus proporcingas temperatûros gradientui ir turbu-lentinës apykaitos (difuzijos) koeficientui kt (J m–2s–1 arba cal cm–2s–1). E. Þukaitës

7.3 pav. Turbulentinës apykaitos koe-ficiento kt, apskaièiuoto pagal van-dens temperatûros pokyèius nuo 7 val.iki 19 val., pasiskirstymas pagal gyláBalsio eþere 1970 06 25 (Þukaitë,Chomskis, 1972)

7.2 pav. Turbulentinës apykaitos ko-eficiento kt, apskaièiuoto pagal van-dens temperatûros pokyèius nuo 7 val.iki 19 val., kaita Balsio eþero (plotas44,5 ha, maksimalus gylis 37,5 m) me-talimniono virðutinëje riboje (4 m gy-lyje) 1970 m. vasarà (Þukaitë, Choms-kis, 1972)

-20

-16

-12

-8

-4

0

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

k t , cal cm –2 s –1

Gyl

is, m

0

1 2

3

4

5 6

7

8

6,25 6,27 6,29 7,1 7,3 7,5

Mėnuo, diena

k t, c

al c

m–2

s–1

143

ir V. Chomskio (1972) tyrimai rodo, kad net palyginti maþame eþere kt metalimnio-no virðutinëje riboje gali bûti keliomis eilëmis didesnis uþ km (7.2 pav.). Einant gilynturbulentinës apykaitos koeficientai daþniausiai maþëja, o paskui vël ðiek tiek padi-dëja prie dugno (7.3 pav.). Dideliø eþerø hipolimnionuose kt yra didesni nei maþøstratifikuotø eþerø, t. y. turbulentinë apykaita maþëja, didëjant vandens masësstabilumui (Mortimer, 1941, 1942).

7.2. Bangavimas

Bangavimu vadiname vandenyje sklindantá ritmiðkà svyruojamàjá vandens daleliøjudëjimà uþdaromis (apskritomis arba elipsinëmis) orbitomis. Jis daþniausiai kylajudanèiø viena kitos atþvilgiu skirtingo tankio terpiø skiriamuosiuose pavirðiuose irmatomas kartu su kitais vandens masës judesiais – srovëmis ir turbulentine sàmaiða.

7.2.1. Pavirðinës ir vidinës sklindanèiosios bangos

Svarbiausia pavirðiniø bangø rûðis yra vëjinës (keliaujanèios) bangos, kylanèios dëltrinties puèiant vëjui. Ið pradþiø pusiausvyrà praranda paèiame pavirðiuje esanèiosvandens dalelës: veikiant pavirðiaus átempimo jëgai, jos, atlikusios visà orbitinájudesá, sugráþta á pradinæ bûsenà, taèiau sunkio jëga priverèia jas keliauti þemyn darkartà ir t. t. Ðioje – pirmoje bangavimo stadijoje kylanèios bangos vadinamos kapilia-rinëmis bangomis, arba ruzgomis; jos atsiranda, kai vëjo greitis yra apie 1 m s–1.Ruzgos yra taisyklingos dvimatës bangos, jø periodas – maþesnis kaip 1 s, aukðtis –keli milimetrai, o ilgis – keli centimetrai.

Atsiradus ruzgø padidëja vandens pavirðiaus ðiurkðtumas, taigi ir pasiprieðinimasvëjui. Jam toliau puèiant ir stiprëjant, bangos didëja ir tampa gravitacinëmis bango-mis, t. y. vandens daleliø svyruojamuosius judesius nulemia tik sunkio jëga. Kadangivëjas puèia netolygiai (gûsiais), pirminës dvimatës bangos yra nestabilios, jø pavirðiu-je atsiranda antrinës bangos, ir bangavimas tampa trimatis. Jei vëjo greitis ir kryptisyra pastovûs, prasideda antroji – nuostovaus bangavimo stadija. Bangø parametraijau nekinta ir atitinka pastovaus vëjo greitá bei eþero (bangavimo skersainio) gylá;bangø sistema yra santykiðkai taisyklinga ir primena dvimatá bangavimà.

Hidrodinamika


Treèioji, gæstanèio bangavimo stadija, prasideda, kai susilpnëja arba apskritailiaujasi pûtæs vëjas. Pirmiausia uþgæsta antrinës bangos ant gravitaciniø bangø,todël pastarosios pasidaro taisyklingos ir vadinamos laisvosiomis, arba siûbos, ban-gomis. Jos ilgiau egzistuoja tik dideliuose giliuose eþeruose.

Vandens bangavimas yra itin sudëtingas procesas, ir visos já apibûdinanèiosteorijos naudoja supaprastintas schemas. Bene populiariausioje trochoidiniø bangøteorijoje tariama (Èebotariovas, 1983), kad 1) bangavimo neriboja vandens telkiniogylis, 2) vanduo susideda ið atskirø materialiø daleliø, tarp kuriø nëra vidinëstrinties, 3) tame paèiame gylyje esanèios vandens dalelës juda uþdaromis vienodospindulio orbitomis, taèiau jø fazës skiriasi. Esant ðitokioms sàlygoms taisyklingà dvi-matæ bangà neblogai apibûdintø trochoidë, t. y. kreivë, kurià brëþtø skritulio viduje(„stebulëje“) esantis taðkas, jei skritulys riedëtø be slysmo tiesia linija (7.4 pav.). Tað-kas, esantis skritulio apskritimo linijoje, nubrëþtø kitokià kreivæ – cikloidæ. Spindulysr, kurio galas brëþia trochoidæ, vadinamas iðvestinio skritulio spinduliu, o cikloidæbrëþiantis spindulys R – riedanèio skritulio spinduliu. Iðvestinio skritulio skersmuo(2r) atitinka bangos aukðtá, o riedanèio skritulio apskritimo ilgis (2πR) – bangos ilgá.Visø vandens sluoksniø, priklausanèiø tai paèiai bangai, riedanèiø skrituliø spinduliaiyra lygûs, o iðvestiniø skrituliø spinduliai einant gilyn maþëja:

rD = r0 e–2πD / λ, (7.4)

èia: rD ir r0 – iðvestinio skritulio spinduliai atitinkamai gylyje D ir vandens pavirðiu-je, e – natûrinio logaritmo pagrindas, λ – bangos ilgis.

Tarkime, kad vandens pavirðiuje bangos aukðtis h0 arba 2r0 =1 m, o ilgis λ = 18 m.Tàsyk pagal (7.4) formulæ bangos aukðtis 4 m gylyje (D4 = 2λ/9) bûtø 25 cm, 8 mgylyje (D8 = 4λ/9) – 6,25 cm, o 18 m gylyje (D18 =9λ/9 = λ) – tik 1,95 mm.Kitaip tariant, gylyje D = λ bangavimas beveik uþgæsta, nes bangos aukðtis hλsiekia tik 1/512 pavirðinës bangos aukðèio.

7.4 pav. Trochoidë (1), cikloidë (2) ir iðvestinio skritulio spindulys (r); strële nurodyta banga-vimà sukëlusio vëjo kryptis (Èebotariovas, 1983)

145

Pavirðinës bangos aukðèio ir ilgio (h : λ) santykis gali bûti labai ávairus ir kistinuo 0,01 iki 0,1. Ðiam santykiui didëjant, banga statëja, tampa asimetrinë, o josstabilumas maþëja. Pavyzdþiui, kai h : λ > 0,1, bangos ketera suyra, ir vëjas nuo josnupuèia vandens purslus, ið kuriø susidaro baltos putos. Tauragno paeþeriø gyven-tojai ðitokià bangavimo stadijà vadina baltavirðe. Pakankamai geras ir informatyvusterminas, beje, turintis analogà ir anglø kalba (angl. whitecap).

Jei bangavimo neriboja eþero gylis, didþiausiø bangø aukðtá galima apskaièiuo-ti pagal ðià empirinæ formulæ (Wetzel, 1983):

hmax = 0,105 LE0,5, (7.5)

èia: hmax – didþiausiø bangø aukðtis, cm; LE – eþero didþiausias efektyvusis ilgis(bangos ásibëgëjimo kelias), cm. Pavyzdþiui, jei LE = 1 km arba 105 cm, hmax = 0,33 m.Aukðtutiniame eþere (Ðiaurës Amerika, LE = 482 km) instrumentais iðmatuotasdidþiausios bangos aukðtis siekë 6,9 m, o apskaièiuotas pagal (7.5) formulæ – 7,3 m,t. y. rezultatai skiriasi tik 5,5 %.

Bangos aukðtá h ir ilgá λ puèiant ávairaus stiprumo vëjui galima apskaièiuotipagal V. Andrejanovo (1939) empirines formules:

h = 0,0208 w5/4 LE1/3, m, (7.6)

λ = 0,304 w LE1/2, m, (7.7)

èia: w – vëjo greitis, m/s; LE – didþiausias efektyvusis ilgis, km.

Mums bûtø priimtinesnës pastarøjø formuliø modifikacijos, atliktos pagal Len-kijos eþerø duomenis (Okulanis, 1965):

h = 0,0112 w5/4 LE1/3, m, (7.8)

λ = 0,132 w LE1/2, m. (7.9)

Be vëjo, bangø aukðtá lemia ir eþero gylis. Pagal bangavimà ribojantá gyláskirtinos trys eþero dalys: 1) gilioji, 2) seklioji ir 3) priekrantës. Pirmojoje eþerodalyje gylis yra didesnis kaip pusë bangos ilgio (D > λ/2), todël dugnas (trintis)bangø formos ir parametrø neriboja. Antrojoje dalyje Dkr < D < λ/2, ir dël trinties ádugnà bangos darosi asimetrinës (Dkr – kritinis gylis, kuris apytikriai lygus bangosaukðèiui h). Priekrantëje gylis D < Dkr, tad asimetrinës bangos ketera pasivejapapëdæ, lûþta ir visiðkai suyra.

Eþero gyliui sumaþëjus nuo D1 iki D2 (èia D1 > D2), bangos aukðtis pakintaðitaip: jei D2 = 0,35 – 0,25 λ,

h2 = h1(D2/D1)0,5; (7.10)

Hidrodinamika


jei D2 = 0,25 – 0,10 λ,

h2 = h1(D2/D1)0,17; (7.11)

jei D2 < 0,10λ,

h2 = h1(D1/D2)0,17. (7.12)

Kiti du bangos elementai – greitis c ir periodas τ yra susijæ su λ ðitaip:

c = λ / τ. (7.13)

Artëjant prie kranto, keièiasi – tampa statmena krantui ir áþambaus bangøfronto sklidimo kryptis. Ðá reiðkiná, vadinamà bangø refrakcija, nulemia tai, kadákrantesnë bangos fronto dalis patiria didesnæ trintá nei jos giliavandenë dalis, irfrontas pasisuka stamenai krantui (7.5 pav.). Bangø refrakcija vyksta, kai eþerogylio D ir bangos ilgio λ santykis yra maþesnis kaip 0,4.

Jei eþeras yra stratifikuotas, horizontalûs vandens judesiai (su jais susijusi ðly-tis) gali generuoti vidines bangas, sklindanèias metalimniono pavirðiuje; ðitai ávyks-ta, kai Rièardsono skaièius Ri < 0,25. Vidinës bangos formuojasi kaip ir pavirðinësslenkanèiosios bangos, taèiau yra gerokai uþ jas didesnës:

hv = hp [ρp/ (ρv – ρp)], (7.14)

èia: hv ir hp – atitinkamai pavirðinës ir vidinës bangø aukðèiai; ρp ir ρv – vandenstankis pavirðiuje ir metalimnione.

7.5 pav. Bangø fronto MN refrakcija artëjant prie kranto ir keièiantis gyliui H (Davydov ir kt.,1973)

147

7.2.2. Stovinèios ilgosios bangos

Slenkanèiøjø bangø nulemta turbulentinë ðilumos ir substancijø pernaða gilyn yraribota dël tankio gradiento metalimnione. Taèiau jei vëjas puèia ilgà laikà, prieðvëji-nëje eþero pakrantëje susikaupia „perteklinis“ (sampûtinis) vanduo, kuris grimzta gilyndël atsiradusio sunkio jëgos gradiento (pakilusio vandens lygio), susiduria su metalim-nionu ir teka kompensaciniø sroviø pavidalu atgal á pavëjinæ pakrantæ (7.6 pav.). Ðitaipvyksta metalimniono „erozija“ (ypaè, jei Ri < 0,25), o pavirðius, skiriantis já nuoepilimniono (pinoklinas), pakrypsta. Vëjui susilpnëjus arba nurimus, eþero vandensmasë stengiasi gráþti á pusiausvyros bûsenà, taèiau svyruojamojo judesio momentasyra pakankamai didelis, todël ir vandens pavirðius, ir pinoklinas ið inercijos pa-krypsta prieðinga kryptimi. Ðitokie svyruojamieji vandens masës judesiai (be vëjo,juos gali nulemti ir kitos jëgos, pavyzdþiui, staigûs atmosferos slëgio pokyèiai), yrailgosios bangos, kuriø parametrai yra tos paèios eilës dydþiai kaip ir eþero paramet-rai. Jos dar vadintinos stovinèiomis bangomis arba seiðomis, nes svyruojant van-

7.6 pav. Izoterminiø pavirðiø transformacija (metalimniono „erozija“) Windermere eþere (Jung-tinë Karalystë) 1949 10 26, 12 valandø nuolat puèiant stipriam vëjui (Wetzel, 1983)

7.7 pav. Vienamazgë (A) ir dvimazgë (B) seiðos; a ir b – seiðø mazgai (Èebotariovas, 1983)

Hidrodinamika


dens masei, eþero pavirðiuje arba pinokline visada esti vienas ar keli taðkai (linijos),kuriuose vandens lygis (arba pinoklino gylis) nekinta, o horizontalûs gráþtamiejijudesiai, atvirkðèiai, yra didþiausi. Ðie taðkai vadinami mazgais, o linijos – mazgølinijomis. Pagal mazgø skaièiø seiðos skirstomos á vienmazges, dvimazges ir t. t. (7.7pav.).

Pavirðinë seiða atitinka vieno ar keliø daþniø liekaninius svyravimus, vykstan-èius visoje vandens masëje, taèiau svyravimø amplitudë yra didþiausia pavirðiuje.Vertikaliøjø svyravimø periodai priklauso nuo eþero gylio ir ilgio. Jei pastarasis yradaug kartø didesnis uþ vidutiná gylá (staèiakampio eþero modelis), seiðos periodasapskaièiuojamas ðitaip (Jædrasik, 1993):

τ = 2L / n(g Dav)–0,5, (7.15)

èia: τ – seiðos periodas, s; L – eþero ilgis, cm; Dav – vidutinis gylis, cm; g – sunkiojëgos pagreitis, cm/s; n – seiðos mazgø skaièius.

Nors seiðinius svyravimus slopina trinties ir sunkio jëgos, giliuose ir dideliuoseeþeruose jie gali iðlikti ilgai po to, kai iðnyksta juos nulëmusios prieþastys. Pavyz-

7.8 pav. Vëjo sukeltos vidi-nës seiðos raidos stadijoshipotetiniame stratifikuo-tame eþere; iðtisinë linija –metalimniono pavirðius,rodyklës – srovës, taðkasant linijos – seiðos mazgas(Wetzel, 1983)

149

dþiui, Þenevos eþere (Ðveicarija) didþiausia matytos pavirðinës seiðos amplitudëbuvo 1,87 m (τ = 73 min), taèiau ir po dviejø savaièiø ji dar buvo apie 10 cm.

Vidinës seiðos bûna stratifikuotuose eþeruose, kai vienas kito atþvilgiu svyruojaskirtingà tanká turintys vandens sluoksniai (7.8 pav.). Ðiø svyravimø periodai iramplitudës yra daug kartø didesni nei pavirðiniø seiðø, todël á juos bûtina atsiþvelg-ti vertinant ðilumos ir ávairiø vandenyje esanèiø substancijø pernaðà ir pagal eþeroakvatorijà, ir pagal gylá. Naudojant supaprastintà staèiakampio eþero modelá, kuria-me epilimniono storis ir vandens tankis yra atitinkamai DE ir ρE, o hipolimnionui tiepatys parametrai yra DH ir ρH, vidinës seiðos periodas bus

τ = 2L / g(ρH – ρE)0,5 / [(ρH / DH ) + (ρE / DE)]0,5, (7.16)

èia visi kiti paþymëjimai – kaip (7.15) formulëje.

Teoriðkai vidinës seiðos gali turëti daugelá mazgø, taèiau daþniausiai pasitaikovienmazgiø (7.1 lentelë). Apie jas galima spræsti ið periodiniø temperatûros ar sro-vës greièio bei krypties pokyèiø, kuriuos registruoja fiksuotame gylyje esantysprietaisai – saviraðiai.

7.1 lentelë. Vienmazgiø vidiniø seiðø (metalimnione), stebëtø ávairiuose pasaulio eþeruose,periodai (Wetzel, 1983)

Seišos periodas, val. Ežeras / šalis Ežero ilgis, km

apskaičiuotas stebėtas

Lunzer Untersee / Austrija 1,51 4,0 3,7

Windermere / JK 6,5 14,4 12–14

Loch Earn / JK (Škotija) 9,6 17,2 16

Madusee / Vokietija 13,8 27,3 25

Loch Ness / JK (Škotija) 37,0 62,4 60

Ženevos / Šveicarija 73 96 72–108

Baikalas / Rusija 675 1848 912

Hidrodinamika


7.3. Srovës

Srovës yra slenkamieji vandens daleliø judesiai, atsirandantys dël trinties tarp skir-tingo tankio terpiø arba sunkio jëgos (hidrostatinio slëgio) gradientø. Pirmàsiassroves generuoja vëjas, todël jos vadinamos vëjinëmis, arba dreifinëmis, srovëmis.Antroji sroviø rûðis vadinama gravitacinëmis, arba gradientinëmis, srovëmis, nesjos daþniausiai atsiranda dël vandens pavirðiaus deniveliacijø, kurias sukelia vëjosampûtos ir nuopûtos, atmosferos slëgio pokyèiai, intakø atplukdomas vanduo,taip pat vandens tankio (temperatûros, mineralizacijos) gradientai. Vandens lygiodeniveliacijas iðlyginanèios srovës dar vadinamos kompensacinëmis srovëmis.

Gravitacinës (gradientinës) srovës greitis v yra slëgio horizontalaus gradientofunkcija:

v = ϕ(p2 – p1) = ϕ[g(ρ2h2 – ρ1h1)], (7.17)

èia: p2 ir p1 – hidrostatinis slëgis anali-zuojamuose eþero taðkuose, h2 ir h1 –vandens lygiø santykiniai aukðèiai, ρ2 irρ1 – vandens tankiai, g – sunkio jëgospagreitis. Jei vandens tankis abiejuosetaðkuose yra vienodas, slëgio gradientànulemia tik deniveliacijos aukðtis h2 – h1

ir, atvirkðèiai, vandens pavirðiui esant ho-rizontaliam, gradientinë srovë atsirandadël vandens tankiø skirtumo ρ2 – ρ1. Jisbûna itin ryðkus tarp skirtingà ðiluminæinercijà turinèiø litoralës ir pelaginës zo-nos, ypaè – pavasario ir rudens laikotar-piais, todël ir gravitacinës (tankio) sro-vës tada esti stipriausios.

Jei á eþerà áteka upë, jos vanduoásilieja á eþero sluoksná, kurio tankis ρeþ

(ρep ir ρmt – atitinkamai vandens tankisepilimnione ir metalimnione) yra artimasupës vandens tankiui ρup. Susidaranèiosinercinës – gravitacinës srovës gali bûtitrejopas: 1) pavirðinës (ρup < ρep), 2) prie-

7.9 pav. Nuotakinës srovës Grauþës eþere (Mo-lëtø raj.); skaitmuo prie rodyklës – srovës grei-tis, cm s–1.

151

dugninës (ρup > ρmt), 3) vidinës (ρmt > ρup > ρep). Jei ið eþero iðteka vandeninga upë,aukðèiau nuotëkio slenksèio, t. y. paèiame eþere, susidaro þenklus vandens lygioskirtumas (nuotëkio „piltuvas“), kurio padarinys – nuotakinës gravitacinës srovës(7.9 pav.).

Vandens tankio skirtumø nulemtos gravitacinës srovës bûna ir po ledu. Daþ-niausiai jos atsiranda dël dugno nuosëdø iðskiriamos arba poþeminio vandens at-plukdomos ðilumos. Jei vanduo prie dugno áðyla daugiau kaip 4 °C, prasidedakonvekcinë sàmaiða ir jà lydinèios kylanèiosios srovës; jei vandens temperatûra yraþemesnë kaip 4 °C, nuosëdø ðildomo vandens tankis didëja, ir gravitacinë srovëteka dubens ðlaitais (priedugnyje) artimiausios depresijos link. Nors ðitokiø sroviøgreièiai yra menki, juos vis dëlto galima ávertinti kiekybiðkai pagal radioaktyviøjøtraseriø, pavyzdþiui, Na24, sklaidà (7.2 lentelë).

Dreifinës srovës kyla dël oro srauto trinties vandens pavirðiuje ir vëjo slëgio áprieðvëjinius bangø ðlaitus. Okeanologai turi ganëtinai darnià ðiø sroviø teorijà,taèiau pritaikyti jà eþerams, deja, labai sunku. Pagrindinës prieþastys – menkas,palyginti su vandenynu, eþerø gylis ir ribota akvatorija, kuri, be to, daþnai estisudëtingos formos. Dël to sroviø ir jas sukëlusio vëjo ryðys eþeruose yra individua-lus ir priklauso nuo vëjo krypties (7.10 pav.). Jø galima apibendrinti ðitokia empiri-ne formule:

v = K w / (sinϕ)0,5, 7.18)

èia: v ir w – atitinkamai pavirðinës srovës ir jà sukëlusio vëjo greitis, ϕ – geografinisplotis, K – vëjo koeficientas. Pastarojo reikðmë kinta nuo 0,01 iki 0,07 (Bogoslovskij,

7.2 lentelë. Sroviø greitis uþðalusiame eþere (Tub Lake, Viskonsino valstija, JAV). Greitis (supliuso þenklu – kylanèiøjø sroviø, su minuso þenklu – grimstanèiøjø sroviø) apskaièiuotaspagal Na24 sklaidà (Likens, Ragotzkie, 1965)

Srovės greitis, cm/s × 10–2 Gylis, m

1960 01 28–30 1961 01 26–27 1961 01 27–28

0,5 0 0 0

1,5 0 + 0,0132 + 0,0378

2,5 + 0,0033 – 0,0057 + 0,0047

3,5 – 0,0041 + 0,0007 – 0,0158

4,5 – 0,0233 – 0,0498 – 0,0508

5,5 – 0,0066 – 0,0497 – 0,0219

6,5 + 0,0381 – 0,0583 – 0,1180

7,5 + 0,0661 – 0,6990 – 1,55

Hidrodinamika


1961), o maþuose eþeruose yra viduti-niðkai 0,02, t. y. pavirðinës srovës grei-tis apie 2% jà sukelianèio vëjo greièio.Kita vertus, minëtoji priklausomybë yranetiesinë: kai stiprëjantis vëjas pasiekiakritinæ ribà (w ≈ 5,7–6,1 m/s), pavirði-nës srovës greitis pradeda maþëti (Hai-nes, Bryson, 1961).

Dreifinæ srovæ veikia Koriolio jëga,todël ji nukrypsta nuo vëjo krypties ádeðinæ – Ðiaurës pusrutulyje arba á kai-ræ – Pietø pusrutulyje. Didþiausias nuo-krypis vandens pavirðiuje yra 45°, ta-èiau jis ámanomas tik dideliuose irgiliuose eþeruose. Maþëjant eþero plo-tui ir ypaè gyliui, nuokrypis maþëja, okai gylis siekia tik 20 m arba esti darmaþesnis, jis pasidaro visiðkai nereikð-mingas.

Einant gilyn dreifinës srovës grei-tis maþëja, o nuokrypis nuo vëjo kryp-ties, atvirkðèiai, didëja (Ekmano spiralë)ir gylyje Dkr gali siekti 180° (7.11 pav.).Vadinamasis kritinis gylis Dkr, kuriamedreifinë srovë teka vëjui prieðingakryptimi, o jos greitis siekia tik 4%pavirðinës srovës greièio, apskaièiuo-jamas ðitaip:

Dkr = π(µ / ρω sinϕ)0,5, (7.19)

èia: µ – vidinis turbulentinës trintieskoeficientas (jis yra proporcingas vëjogreièio kvadratui), ρ – vandens tankis,ω – Þemës sukimosi kampinis greitis,ϕ – geografinis plotis. (7.19) formulëgalioja tik itin giliems eþerams.

7.10 pav. Pavirðinës srovës greièio priklauso-mybë nuo vëjo greièio Kurðiø mariose (Nidospoliniame poste). Vëjo kryptys: ÐÐV – 1, ÐR – 2(Èervinskas, 1970)

1

2

0

2

4

6

8

10

12

14

1 2 3 4 5 6 7Vėjo stiprumas, balai

Sro

vės

gre

itis,

cm

/s

7.11 pav. Dreifinës srovës vektoriaus V poky-èiai pagal gylá (Ekmano spiralë); D – kritinisgylis, kuriame dreifinë srovë teka prieðinga jàsukëlusiam vëjui kryptimi (Davydov ir kt., 1973)

153

7.4. Langmuiro cirkuliacija

Banguojanèio eþero vandens pavirðiuje daþnai susidaro vienodu atstumu nutolæ irpavëjui nusidriekæ putø dryþiai. I. Langmuiras pirmasis árodë (1938), kad ðis reiðki-nys yra susijæs su pavirðiniø vandens sluoksniø turbulentine sàmaiða, kurià realizuo-ja ávijos srovës konvekcinëse celëse (7.12 pav.). Gretimose konvekcinëse celësesrovës teka prieðingomis kryptimis. Dryþiai sutampa su þemyn besileidþianèiø sro-viø konvergencijos linijomis, o juos skiria kylanèiøjø sroviø divergencijos linijos.Langmuiro cirkuliacija matoma ávairaus dydþio eþeruose, kai vëjo greitis yra dides-nis kaip 2–3 m s–1. Ji egzistuoja, matyt, ir puèiant stipriam vëjui (>7 m s–1), taèiaucirkuliacijà indikuojantys dryþiai jau nesusidaro, nes intensyvi turbulentinë sàmaiðajuos suardo.

Ávijos srovës sutelkia á dryþius putas ir kitus vandenyje plûduriuojanèius objek-tus, pavyzdþiui, planktonà. Jo juostos sutampa su sroviø divergencijos zonomis(George, Edwards, 1973), todël pavirðiniai dryþiai jø neidentifikuoja.

7.12 pav. Langmuiro cirkuliacijos konvekcinës celës, sroviø konvergencijos bei divergencijoslinijos ir pavëjui nusidriekæ putø dryþiai vandens pavirðiuje (Faller, 1978 pagal Wetzel, 1983)

Hidrodinamika

Vëjas


155

8. Eþerø hidrologija

Eþerai yra sudedamoji hidrosferos dalis ir ðiuo poþiûriu yra hidrologijos mokslotyrimo objektai. Kita vertus, toli graþu ne visi eþeruose vykstantys procesai yrahidrologiniai, todël eþerø hidrologija daugiausia turëtø bûti susijusi su eþerø povei-kio vandens apytakos ciklui arba tam tikroms jo grandims tyrimais (Klemeð, 1988;Kilkus, Petrulytë, 1999).

Hidrologijoje ilgà laikà vyravo supaprastintas poþiûris á eþerø vaidmená vandensapytakos cikle. Trumpai já galima apibûdinti ðitaip: eþerai yra ið maitinamojo basei-no suplaukianèio nuotëkio perskirstytojai (transformatoriai), o nuotëkio perskirsty-mo funkcija priklauso tik nuo eþerø dalies baseine (eþeringumo). Kitaip tariant,eþerai yra azoniniai nuotëkio veiksniai tik dël to, kad jie netolygiai pasiskirstæerdvëje (upës baseine), o jø poveikis vandens apykaitai yra vienodas – ir lokaliu, irregioniniu, ir zoniniu lygmenimis. Ðitoks poþiûris – já bûtø galima vadinti inþineri-niu – labai aiðkiai suformuluotas A. Sokolovo darbuose (1954, 1959) ir pasidarë jauchrestomatinis. Inþineriniu jis vadintinas neatsitiktinai. Pasak ðios koncepcijos puo-selëtojø, eþero vaidmuo nuotëkio procese daugiausia priklauso nuo to, koks van-dens tûris jame susikaupia, t. y. á eþerà þvelgiama kaip á izoliuotà „vonià“, kurià subaseinu sieja „èiaupas“ (intakas), o vandens perteklius ið jos nuteka per sienelësvirðuje esanèià „angà“ (iðtakà). Ði analogija yra labai artima vandens talpyklai,todël inþinerinës koncepcijos ðalininkai neranda esminiø skirtumø tarp gamtinio irdirbtinio nuotëkio reguliavimo ir daþnai nagrinëja ðiuos procesus kartu.

Inþinerinës koncepcijos trûkumai yra akivaizdûs. Pirma, visiðkai neatsiþvelgia-ma á genetiðkai determinuotà ir nuolat evoliucionuojantá limnologiná turiná, t. y.patá eþerà ir jo pavirðinius bei poþeminius ryðius su maitinamuoju baseinu ir akty-viuoju hidrografiniu tinklu (upëmis). Antra, nekreipiama dëmesio, kad eþeras yragamtinë save reguliuojanti erdvës ir laiko poþiûriu sistema ir ðituo ið esmës skiriasinuo vandens talpyklos, kurios reguliavimo schema yra a priori determinuota þmo-gaus (dispeèerinio grafiko). Treèia, eþerø reakcijos á prietakà (hidraulinæ apkrovà)


bendrieji bruoþai turëtø bûti zoniniai, nes zoninis yra maitinamøjø baseinø nuotë-kis; maþa to, minëtus bruoþus galima manyti esant globalius, nes maþesná zoninánuotëká gali kompensuoti didesnis santykinis baseinas. Ketvirta, maþëjant maitina-mojo baseino ir paties eþero plotams, turëtø didëti tikimybë, kad ir eþero reakcija áhidraulines apkrovas bus azoniðkesnë, nes padidëja lokaliø nuotëká reguliuojanèiøveiksniø (biogeniniø, hidrogeologiniø ir kt.) reikðmingumas. Penkta, evoliucionuo-janèios sistemos reakcija á iðorës apkrovas taip pat kinta.

Iðdëstytà poþiûrá á eþerø specifiná vaidmená vandens apytakos cikle galimavadinti geografiniu – hidrologiniu. Svarbiausia jame – reiðkinio ir proceso genezë,save reguliuojanèios limnosistemos reakcija á hidraulines apkrovas (kritulius, basei-no nuotëká).

8.1. Eþerø hidrografiniai ryðiai

Vandens ir su juo atplaukianèiø substancijø akumuliavimo ir transformavimo eþere

galimybës priklauso nuo eþero dydþio maitinamojo baseino atþvilgiu. Kiekybiðkai

ðitai ávertina Ohle indeksas (santykinis baseinas) arba jam atvirkðèias santykis –eþero ploto indeksas KL. Jei visi eþerai bûtø maitinami tik pavirðinio vandens nuotë-

kio ir bûtø tos paèios genezës, o maitinamieji baseinai skirtøsi tik masteliu, eþerø

hidrografinis aktyvumas (iðtekanèios upës nuotëkio reguliarumas) priklausytø tik

nuo minëtøjø indeksø. Visi ámanomi eþerø hidrografinio aktyvumo variantai mûsø

klimato zonoje turëtø tilpti tarp dviejø ribø: 1) jei KL → 0, limnosistema tampa

visiðkai atvira – upine, 2) jei KL → 1, eþere vyrauja vertikaliosios vandens apykaitos

procesai, t. y. jis galëtø bûti nenuotakus (jei zoninis metiniø krituliø kiekis yra

lygus vandens pavirðiaus garavimui). Tarp ðiø teoriniø ribø turëtø nuosekliai iðsi-

dëstyti ávairaus pratakumo eþerai, apibûdinami konkreèiais Ohle arba eþero ploto

indeksø intervalais (kiekvienai klimato zonai jie bûtø skirtingi): nuolat nuotakûs,

sezoniðkai nuotakûs ir periodiðkai (cikliðkai) nuotakûs eþerai.

Ið tikrøjø ðitaip, deja, nëra, ir minëtoji priklausomybë, apibûdinanti eþero reak-

cijà á hidraulines apkrovas, yra ne funkcinë, o stochastinë arba apskritai yra tik jos

tendencija. Pagrindinë prieþastis – skirtingi eþerø duburiø ir maitinamøjø baseinø

genezës ir tolesnës evoliucijos procesai, nulëmæ skirtingà Ohle indekso turiná. Pas-

157

tarojo bene sunkiausia ávertinti maitinamojo baseino tûrio ypatumus (hidrogeologi-nes sàlygas), kurie kartu su skirtingomis eþerø dubenø filtracinëmis savybëmissukuria su zoniniais Ohle indeksais nederanèius eþerø hidrografinius tipus. Todëleþerø tipologijoje naudotini du vienas kità papildantys hidrografiniai rodikliai: 1)kiekybinis (teorinis, integrinis) – Ohle / arba eþero ploto indeksas ir 2) kokybinis(indekso hidrologinis turinys), apibûdinantis eþero nuotëkio sàlygas.

Pasak K. Bieliuko (1961), eþerai pagal jø padëtá upiø hidrografiniame tinkleskirstytini á nutekamuosius ir nenutekamuosius. Pirmieji turi intakø ir iðtakà (yrapratakûs) arba tik iðtakà (takoskyriniai eþerai). Neturintys intakø nenutekamieji(uþdarieji) eþerai vadinami aklinaisiais. Ðioje klasifikacijoje K. Bieliukas naudoja dukriterijus: 1) pavirðiná nuotëká ið eþero (nutekami ir uþdari eþerai) ir 2) pavirðinævandens prietakà apibûdinanèius intakus. Pirmasis kriterijus priimtinas, bet antrasisyra neinformatyvus ir gali net klaidinti, todël geriau jo apskritai nenaudoti. Pavyz-dþiui, maþas eþeras gali neturëti intakø, taèiau bûti itin pratakus, jeigu já maitinadidelis tiesioginis (ðlaitø) baseinas. Be to, kà vadinti intaku – þemëlapyje pavaiz-duotà vandentëkmæ? Jei taip, tada ðá kriterijø lemia kartografinës medþiagos mas-telis, todël bûtø geriau (objektyviau) já pakeisti pirmiau minëtais Ohle arba eþeroploto indeksais. Nepriimtinas ir K. Bieliuko siûlomas takoskyrinio eþero apibûdini-mas, nes jis neapima tikrøjø takoskyriniø eþerø, prie kuriø priskirtini turintys dvi-pusá nuotëká, t. y. iðties takoskyros kertami eþerai (pavyzdþiui, Molëtø rajone telk-ðantys Siesarèio, Jaurio ir Jauriuko eþerai). Be to, termokarstiniø procesø labaisujauktose srityse, kur iðvesti realià takoskyrà (linijà) be specialiø geologiniø tyri-mø apskritai neámanoma, telkðo ir uþdari takoskyriniai eþerai, kuriuos tektø vadintidar ir aklinaisiais.

Taèiau yra galimybë tikslinti ir plëtoti K. Bieliuko hidrografinæ eþerø klasifika-cijà – átraukti á jà eþero nuotëkio reguliarumo ir padëties upiø tinkle kriterijus.Nuotakius eþerus (N) skirstysime á: 1) nuolat nuotakius (Nn), 2) sezoniðkai nuota-kius (Ns) ir 3) cikliðkai nuotakius (Nc). Ið pirmøjø iðteka neiðdþiûstantys upeliai;antrieji su upynu daþniausiai susijæ taip pat upeliais, bet ðie esti veiklûs tik vande-ningais sezonais; tretieji eþerai bûna nuotakûs tik vandeningais metø ciklais (de-ðimtmeèiø rango), o su upiø tinklu jie susijæ lomø, ðlapyniø sistemomis.

Tipizuoti uþdarus eþerus (U) yra sunkiau, nes tam bûtini specialûs vandensbalanso ir ypaè – dubens hidrogeologijos tyrimai. Jei yra tokiø duomenø, galimaskirti: 1) poþemyje pratakius (Up) ir 2) filtruojanèius (Uf) uþdarus eþerus. Pirmie-siems, juos dar galima vadinti hidrogeologiniais „langais“, bûdinga santykinëpoþeminës prietakos ir poþeminio nuotëkio pusiausvyra (pavyzdþiui, jaunuose kars-

Eþerø hidrologija


tiniuose eþeruose, dar nepraradusiuose ryðio su poþeminio vandens horizontais),o antriesiems – didesnë pavirðinio vandens prietaka ir jà kompensuojantis poþemi-nis nuotëkis (filtracija per dubená). Ðioje grupëje yra eþerø, kurie maþo vandeningu-mo laikotarpiais apskritai iðnyksta, todël vadintini efemeriniais eþerais (Uf–e). Ðiokiøeþerø aptinkama ir sezoniðkai bei cikliðkai nuotakiø eþerø grupëse, tad jø hidrogra-finës formulës bûtø atitinkamai Us–e ir Uc–e.

Á atskirà hidrografinæ grupæ skirtini periodiðkai (sezoniðkai ir cikliðkai) uþlieja-mi eþerai, telkðantys upiø salpose ir þemesnëse terasose, kurie ðiaip jau gali bûti iruþdari (pavyzdþiui, Kuleinio eþeras þemiau Merkinës, kairiajame Nemuno krante),ir nuolat nuotakûs (Laujos eþeras þemiau Merkinës, deðiniajame Nemuno krante).Kadangi upei senkant dalis vandens ið uþlajø gráþta á jà, minëtus eþerus galimavadinti reversiniais, o jø hidrografines formules papildyti atitinkamu indeksu (r):Nn–r, Ns–r, Uf–r ir pan.

Eþero padëtá upiø tinklo atþvilgiu galima ávertinti taip paèiais kriterijais, kuriebuvo naudojami R. Hortono klasifikuojant upes (8.1 pav.). Sutarkime, kad: 1) inta-kø neturintis eþeras bus priskiriamas prie 0 kategorijos; 2) pats eþeras nekeièiaiðtekanèios upës kategorijos, pavyzdþiui, jei jis turi tik vienà elementarø intakà, jambus suteikta I kategorija ir tokià paèià kategorijà turës ið eþero iðtekanti upë (eþerohidrografinë formulë bus Nn

I); 3) eþeras laikomas upiø santaka, todël jo ir iðtekan-èios upës kategorijos priklauso nuo intakø kategorijø (pavyzdþiui, jei á eþerà sutekakeli I kategorijos intakai, jo paties ir iðtekanèios upës kategorijos bus II, o hidrog-rafinë formulë – Nn

II).Ðitaip áspraudæ eþerus á Hortono klasifikacijà, vis dëlto dar negalime visapusið-

kai apibûdinti sudëtingos struktûros eþerynø, nes kategorija visiðkai nepriklauso

8.1 pav. Eþerø hidrografinis rangas pagalR. Hortono klasifikacinæ schemà (Kilkus,1995)

8.2 pav. Eþerø eiliðkumo rodiklio ávertini-mo schema (Kilkus, 1995)

159

nuo sistemoje esanèiø eþerø skaièiaus. Ðá skaièiø galëtø ávertinti eiliðkumo rodiklis,kuris, skirtingai nei kategorija, gali kisti ðuoliðkai (8.2 pav.). Hidrografinëje formu-lëje jis uþraðomas arabiðkais skaitmenimis po eþero kategorijos, pavyzdþiui, 5III

nN − .Nenuotakiams eþerams eiliðkumo rodiklá tikslinga nurodyti tik tada, jei eþerai iðsi-dëstæ hidrauliðkai susijusia virtine.

Hidrografinëje formulëje turëtø atsispindëti ir eþero ploto (arba Ohle) indeksas,todël galutinai ji atrodytø, pavyzdþiui, ðitaip: 0,07 5III

rnN −− . Tai reikðtø: eþeras yra

nuolat nuotakus, reversinis (uþliejamas), telkðo III kategorijos upës baseine, hidrog-rafinëje sistemoje yra penktas, o jo dalis maitinamajame baseine 7%.

8.2. Vandens balansas

Vandens balansas yra bendrojo medþiagos tvarumo dësnio specifinë iðraiðka, leidþiantikiekybiðkai ávertinti ávairiose ciklo grandyse cirkuliuojantá vandená, o su juo – irkitø medþiagø bei energijos srautus. Pasak V. Klemeðo (1988), vandens balansashidrologijoje yra svarbiausias tyrimo metodas.

8.2.1. Eþero vandens balanso lygtys

Eþero vandens balansas apibûdina vandens pajamø ir iðlaidø santyká tam tikràlaikotarpá – daugelá metø, vienerius metus, mënesá, savaitæ, konkreèià hidrologinioreþimo fazæ ir kt. Ðio santykio struktûrà atskleidþia vandens balanso lygtis:

I + P + C – E – O = ± A, (8.1)

èia teigiami lygties nariai yra eþero vandens pajamø, o neigiami – iðlaidø ðaltiniai: I –pavirðinë ir poþeminë prietakos ið maitinamojo baseino, P – krituliai, iðkrintantysant eþero vandens arba ledo pavirðiaus, C – vandens garø kondensacija ant eþerovandens pavirðiaus, E – eþero vandens pavirðiaus garavimas ir aukðtesniøjø vandensaugalø transpiracija, O – eþero nuotëkis (pavirðinis ir poþeminis), A – vandensatsargø pokytis eþere per tiriamàjá laikotarpá. Narys A yra teigiamas, jei balansasperteklinis, t. y. vandens pajamos yra didesnës uþ iðlaidas, ir, atvirkðèiai, neigiamas,jei balansas yra deficitinis (iðlaidos didesnës uþ pajamas).

Eþerø hidrologija


(8.1) lygtis yra labai supaprastinta, todël jà galima toliau detalizuoti. Pavyz-dþiui, nará I galima iðskleisti ðitaip:

I = I’s + I’’s + I’u + I’’u, (8.2)

èia: I’s ir I’’s – pavirðinës prietakos á eþerà atitinkamai upeliais (koncentruota prieta-ka) ir duburio ðlaitais (pasklidoji prietaka), o I’u ir I’’u – eþero drenuojami gruntiniaiir gilesnieji poþeminiai vandenys.

Lygties detalumas priklauso nuo laikotarpio, kurio yra apskaièiuojamas van-dens balansas, trukmës ir, svarbiausia, nuo turimos hidrologinës informacijos kie-kio. Pavyzdþiui, eþero vidutiniame daugiameèiame vandens balanse akumuliacinisnarys A = 0. Jei tyrinëjame vandens balansà per sausà laikotarpá, kai apskritai nërakrituliø, P = 0 ir I’’s = 0. Þiemà, kai eþeras esti uþðalæs, kartais galima nepaisyti ledopavirðiaus garavimo (E = 0), nes jis, palyginti su kitais vandens balanso komponen-tais, yra itin menkas.

(8.1) lygties nariai gali bûti iðreikðti vandens tûriais V (km³, m³) arba eþerovandens sluoksniais h (m, cm, mm):

VI + VP + VC – VE – VO = ±∆VA, (8.3)

hI + hP + hC – hE – hO = ±∆hA. (8.4)

Vandens balanso elementai VP, VC, VE ir ∆VA priklauso nuo eþero vandenspavirðiaus ploto f, o pastarasis – nuo eþero vandens lygio vidutinio aukðèio H pertiriamàjá laikotarpá, todël balanso lygtá galima uþraðyti ir ðitaip:

VI + hP f(H) + hC f(H) – hE f(H) – VO (H) = ±∆hA f(H), (8.5)

arba

VI / f(H) + hP + hC – hE – VO(H) / f(H) = ∆hA, (8.6)

èia f(H) apibûdina eþero ploto ir vandens lygio aukðèio ryðá, o VO(H) – eþero(iðtekanèios upës) nuotëkio VO ir vandens lygio aukðèio H ryðá.

(8.5) ir (8.6) lygtis tikslinga naudoti, jei eþero vandens lygis per tiriamàjá laiko-tarpá labai svyruoja. Kadangi vandens garø kondensacija yra menka ir, be to,sunkiai ávertinama, apskaièiuojant vandens balansà á jà daþniausiai nekreipiamadëmesio (hC = 0). Vidutiniø daugiameèiø vandens balansø ∆hA = 0, nes prieðingoþenklo vandens lygio svyravimai vienas kità kompensuoja, ir (8.6) lygtá galimasupaprastinti ðitaip:

[VI / f(H) – VO(H) / f(H)] + (hP – hE) = 0, (8.7)

161

èia du pirmieji lygties nariai apibûdina horizontaliàjà, o kiti du – vertikaliàjàvandens apykaità eþere.

(8.7) lygtis apibûdina vidutiná daugiametá pusiausvirà balansà, kuris atitinkavienintelæ – vidutinæ daugiametæ (norminæ) vandens lygio padëtá eþere. Esant betkuriai kitai vandens lygio padëèiai (eþero vandens pavirðiaus plotui), vandens ba-lansas nebus pusiausviras – net ir tada, kai vandens balanso komponenèiø reikðmësyra artimos vidutinëms (norminëms). Pavyzdþiui, jei eþero vandens lygis yra þemes-nis kaip vidutinis, vidutinë prietaka bus didesnë uþ garavimà ið sumaþëjusio van-dens pavirðiaus ploto, ir eþero vandens tûris didës (kils vandens lygis).

Pusiausvirà balansà atitinkantá pusiausvirà vandens lygá galima apskaièiuotipagal (8.7) lygtá, transformavus jà ðitaip:

VI = (hE – hP) × 10–6 f(H) + VO, (8.8)

èia: VI ir VO ávertinti m³, hE ir hP – mm, o f(H) – km². Á lygtá ástaèius norminesvandens balanso komponenèiø reikðmes, ji toliau sprendþiama eþero ploto f atþvil-giu, o mus dominantis pusiausviras vandens lygis ávertinamas pagal batigrafinækreivæ (f priklausomybæ nuo H).

8.2.2. Vandens balanso komponenèiø ávertinimo bûdai

Visas vandens balanso komponentes galima kiekybiðkai ávertinti trimis bûdais: 1) in-strumentiniu (iðmatuoti), 2) apskaièiuoti pagal ávairias teorines ir empirines formu-les, ryðio grafikus, izolinijø þemëlapius ir 3) apibûdinti pagal vandens balanso lyg-ties liekanà (jei visi kiti lygties nariai yra þinomi). Naudojant pastaràjá bûdà, visadareikia prisiminti, kad á apskaièiuotàjà pagal lygties liekanà vandens balanso kompo-nentës reikðmæ áeina ir balanso nesàryðis, t. y. visø kitø balanso komponenèiømatavimo ir apskaièiavimo klaidos.

Svarbiausi vertikaliosios vandens apykaitos elementai yra krituliai, iðkrintantystiesiog ant vandens (ledo) pavirðiaus, ir garavimas. Ávertinant kritulius bûtina prisi-minti, kad 1) kritulmaèiai matuoja kritulius ribotu tikslumu ir, svarbiausia, su siste-minëmis paklaidomis, 2) juo trumpesnis laikotarpis, kurio yra apskaièiuojamasvandens balansas, tuo didesnë krituliø erdvinë variacija, 3) virð dideliø eþerø galisusidaryti pliuvijinës depresijos.

Pataisos, kurias reikëtø ávesti á kritulmaèio duomenis, yra susijusios su krituliønuostoliais paèiame kritulmatyje (krituliai, likæ ant prietaiso sieneliø, taip pat iðga-

Eþerø hidrologija


ravæ ið jo) bei dalies krituliø nupûtimunuo kritulmaèio. Meteorologijos sto-tyse daþniausiai ávertinamas tik pirma-sis paklaidø ðaltinis (ávedama pataisadël kritulmaèio sieneliø sudrëkinimo).

Apskaièiuojant vidutinius daugia-meèius vandens balansus, galima nau-doti tiriamam eþerui artimiausiø me-teorologijos stoèiø duomenis arba kri-tuliø þemëlapius. Trumpalaikiuose ba-lansuose (sezonø, mënesiø ir kt.) turë-tø bûti naudojami specialiai apyeþery-

je (jei yra galimybë – ir salose) sukurto kritulmaèiø poligono duomenys, nes tikðitaip galima patikimai ávertinti diskretinius liûtinius kritulius. Árengiamo kritulma-èiø tinklo tankis priklauso nuo laikotarpio, kurio apskaièiuojamas vandens balan-sas, trukmës ir pageidaujamo duomenø tikslumo (8.3 pav.). Be to, maþiems eþeramsþiemà gali bûti reikðmingi ir „papildomi“ krituliai, kuriuos vëjas supuèia ant ledo iðapyeþerio.

Pliuvijinës depresijos susidaro tik virð dideliø eþerø. Jas nulemia maþesnis,palyginti su aplinkine sausuma, vandens pavirðiaus ðiurkðtumas, taigi didesni lietøneðanèiø atmosferos frontø slinkimo greièiai bei temperatûros inversija apatiniameoro sluoksnyje (vësinantis vandens poveikis), t. y. silpnesnë konvekcija, nes dël jossusidaro maþiau „vietiniø“ krituliø.

Vandens pavirðiaus garavimas matuojamas garomaèiais, t. y. vandens pripildy-tais rezervuarais, kurie pastatomi ant platformos virð þemës pavirðiaus (A klasësgaromaèiai, naudojami JAV orø biuro tinkle), ákasami á gruntà arba árengiami anteþere plûduriuojanèio plausto (pavyzdþiui, garomatis GGI–3000, naudojamas Rusi-joje; Kolorado garomatis – JAV arba standartinis Britø garomatis – JungtinëjeKaralystëje). Iðgaravusio vandens kiekis E visada ávertinamas pagal garomaèiovandens balanso lygtá:

P – E = ± ∆H, mm, (8.9)

èia: P – krituliø kiekis, iðkritæs per laikotarpá tarp stebëjimø, o ∆H – vandens lygiopokytis (slûgis) garomatyje per tà patá laikà.

Kadangi garavimo sàlygos izoliuotame rezervuare ir eþere yra skirtingos, nesskiriasi garinanèiø pavirðiø temperatûra, plotas, turbulentinë apykaita su atmosfera

8.3 pav. Krituliø (1 – paros, 2 – mënesio,3 – sezono) kiekio ávertinimo tikslumas, atsi-þvelgiant á plotà (eþero, maitinamojo baseino),tenkantá vienam kritulmaèiui (Vikulina, 1979)

1

2

30102030405060

0 200 400 600 800

Plotas, km²

Tik

slu

mas

, %

163

(vandens garø pernaða) ir kt., patiki-miausi yra dideliø garomaèiø (garinimobaseinø) rezultatai, ypaè jei jie árengtiant plaustø. Eþerø vandens pavirðiausgaravimas Lietuvoje iki ðiol buvo ma-tuotas plûduriuojanèiais garomaèiaisGGI-3000 (3000 – garomaèio vandenspavirðiaus plotas, cm²). Epizodiniø ma-tavimø bûta Siesarèio, Rudesëlio, Drûk-ðiø, Glûko eþeruose ir karstiniuose eþe-rëliuose (Ðiaurës Lietuvoje), o daugia-meèiø – tik Sartø eþere. Pagal daugia-meèiø matavimø duomenis apskaièiuotasis garavimo vidurkis laikotarpiu be ledo(geguþë – spalis) siekia 566 mm, o atskirais metais gali nukrypti ðios reikðmës±10%. Daugiausia vandens (apie 66% minëtojo kiekio) iðgaruoja per birþelio –rugpjûèio mënesius (8.4 pav.).

Instrumentiniø garavimo matavimø yra palyginti nedaug, todël aptariamà van-dens balanso komponentæ daþniausiai tenka ávertinti pagal garavimo izolinijø þemë-lapá (8.5 pav.), ávedant pataisos koeficientus, ávertinanèius realaus eþero ir jo aplin-

8.4 pav. Vandens pavirðiaus garavimas Sartøeþere tam tikrais mënesiais (vidutinës reikð-mës; plûduriuojanèio garomaèio GGI-3000 duo-menys)

0

40

80

120

160

V VI VII VIII IX X

Mėnesiai

Gar

avim

as, m

m

8.5 pav. Vandens pavirðiaus garavimo (mm) Lietuvoje izolinijø þemëlapis (Kilkus, 1989 a)

Eþerø hidrologija


kos sàlygas (8.1 lentelë), arba apskaièiuoti ávairiais analitiniais bûdais, panaudojantprieinamà hidrometeorologinæ informacijà. Daþnai naudojamos vadinamosios Pen-mano formulës, kuriø bendriausia iðraiðka yra ðitokia:

E = a n(e0 – e200)(1 + b w200), mm, (8.10)

èia: n – parø skaièius, e0 – maksimalus vandens garø slëgis (mb), atitinkantis eþerovandens pavirðiaus temperatûrà; e200 – absoliuti oro drëgmë (vandens garø slëgis,mb) 200 cm aukðtyje virð vandens pavirðiaus; w200 – vëjo greitis (m/s) tame paèia-me aukðtyje; a ir b – empiriniai koeficientai.

Á (8.10) lygtá áeinantys parametrai e200 ir w200 eþeruose matuojami tik specialiøtyrinëjimø metu, todël daþniausiai naudojami analogiðki rodikliai, iðmatuoti arti-miausioje meteorologijos stotyje (sausumoje) ir pataisyti koeficientais, ávertinan-èiais realaus eþero sàlygas (Bogoslovskij ir kt., 1984).

Sunku ávertinti vandens augalijos indëlá (transpiracijà) á suminá eþero garavimà,nes ávairiø autoriø teikiami duomenys yra labai prieðtaringi (8.2 lentelë). Kita ver-tus, visi autoriai sutinka, kad virðvandeniniai augalai padidina eþero garavimà, ir dëlto vandens lygis apaugusioje litoralëje dienà gali bûti ðiek tiek þemesnis nei atvirojeakvatorijos dalyje (Wetzel, 1999). Suprantama, kad augalø iðgarinamas vandenskiekis per vegetacijos sezonà taip pat pastebimai kinta (8.3 lentelë).

8.1 lentelë. Pataisos koeficientai, naudojami apskaièiuoti vandens pavirðiaus realiame eþeregaravimà pagal garavimo izolinijø þemëlapá (Kilkus, 1989 a)

Vidutinis vėjo įsibėgėjimo virš vandens paviršiaus kelias, km

0,05 0,1 0,2 0,5 1 2 3 5 Apyežerio augalija ir jos aukštis, m

Pataisos koeficientas

Žolė, 0,1 0,96 0,99 1 1 1 1 1 1

Krūmai, 5 0,53 0,66 0,76 0,88 0,96 0,96 1 1

Miškas, 20 0,34 0,41 0,52 0,68 0,79 0,88 0,92 0,96

8.2 lentelë. Suminio garavimo ES (áskaitant ir transpiracijà) eþere, apaugusiame vandensaugalija, ir laisvo vandens pavirðiaus garavimo EV palyginimas (Wetzel, 1999)

Augalų rūšis ES / EV Literatūros šaltinis

Meldai Typha latifolia L. 1,41–1,84 Snyder, Boyd, 1987

Meldai Typha latifolia L. (Nyderlandai) 1,87 Koerselman, Beltman, 1988

Nendrės Phragmites (Čekija) 1,03 Šmid, 1975

Viksvos Carex lurida Wallenb. 1,33 Boyd, 1987

Viksvos Carex diandra Schrank (Nyderlandai) 1,68 Koerselman, Beltman, 1988

165

Jei eþero vanduo yra gerokai vësesnis uþ orà, prie vandens pavirðiaus susidarotemperatûros inversija, stabdanti vertikalià vandens garø pernaðà, taigi ir garavimà.Inversinis sluoksnis, kuris daþniausiai yra palyginti plonas, suyra vëlgi makrofitaisapaugusioje litoralëje (padidëjæs pavirðiaus ðiurkðtumas), todël garavimas ið ðioszonos gali labai padidëti. Pavyzdþiui, Aleksandrinos eþere (plotas 661 km²), kurámaitina didþiausia Australijos upë Murray, uþpelkëjusiø litoralës plotø garavimasyra 4–6 kartus didesnis uþ pelagialës garavimà, todël suminis garavimas eþere siekiaapie 6 km³ per metus – daugiau nei treèdalá Murray upës metinio nuotëkio (Kot-wicki, Clark, 1991).

Minëjome, kad garavimo daugiametë kaita yra menka. Kita vertus, ðios kaitostrendai yra prieðingi krituliø trendams (8.6 pav.), todël suminis vertikaliosios apy-kaitos komponenèiø poveikis eþero vandens atsargoms (akumuliacijai) gali bûtipakankamai þenklus.

Horizontaliosios vandens apykaitos komponentës – pavirðinë prietaka (á eþerà)ir pavirðinis nuotëkis (ið eþero) priklauso jau upiø nuotëkio srièiai, todël mes pasi-tenkinsime bendresniu jø aptarimu.

8.3 lentelë. Suminio garavimo ES eþere (Berlynas, Vokietija), apaugusiame nendrëmis Phrag-mites australis (= communis), ir laisvo vandens pavirðiaus garavimo EV kaita per vegetaci-jos laikotarpá (Gessner, 1959)

Data ES, mm / parą EV, mm / parą ES / EV

1950 05 11 3,2 3,2 1,0

05 25 2,5 1,4 1,6

07 27 9,8 2,2 4,4

08 22 16,0 2,3 7,0

10 17 2,8 0,8 3,9

8.6 pav. Vertikaliosios vandens apy-kaitos komponenèiø (garavimo E irkrituliø P) Tauragno eþere daugiame-èiai svyravimai ir trendai

P

E

400

500

600

700

800

900

1000

1955 1965 1975 1985 1995 Metai

P, E

, mm

Eþerø hidrologija


Pavirðinës prietakos sluoksnis priklauso nuo eþero ir já maitinanèio baseinoplotø santykio (santykinio baseino arba eþero ploto indekso), taip pat baseinohidrologinio turinio (nuotëkio modulio). Nesunku árodyti, kad, didëjant santyki-niam baseinui, didëja ir eþero vandens balanso pajamø pavirðinës prietakos dalis(8.7 pav.). Jei á eþerà átekanèiø upiø nuotëkis yra matuojamas, vandens balansoskaièiavimams naudojami tiesioginiai duomenys; jei ðitokiø duomenø nëra, galimapanaudoti upiø analogø nuotëkio medþiagà arba nuotëkio izolinijø þemëlapius.Tiesa, ðie bûdai naudotini dideliø eþerø vandens balansams apskaièiuoti. Pritaikytijuos maþiems eþerams yra sudëtinga arba apskritai neámanoma, nes maþø baseinønuotëkis daþniausiai esti azoninis, ir nuotëkio izolinijø þemëlapyje jis neparodomas.

Tà patá galima pasakyti ir apie pavirðiná eþero nuotëká. Jei iðtekanèios upësnuotëkis yra matuojamas, jo apskaièiavimas yra paprasta hidrometrinë procedûra;jei eþere buvo nuolat stebëtas vandens lygis ir yra keli atraminiai (matuoti) debitai,galima brëþti debitø kreivæ, t. y. rasti iðtako vandens debito ir vandens lygioaukðèio eþere ryðá ir pagal já apskaièiuoti nuotëká (8.8 pav.). Neiðtirto eþero nuotë-kis daþniausiai apskaièiuojamas pagal nuotëkio izolinijø þemëlapá, ávedant á nuotëkápataisas, ávertinanèias baseino eþeringumà (Kilkus, 1989 a).

Poþeminës apykaitos komponentës – prietaka ir nuotëkis (filtracija) – eþeruiyra labai svarbios, nes nuo jø priklauso hidrocheminis ir terminis reþimai, ypaèprie dugno, vandens lygio svyravimai, eþero pavirðinis nuotëkis ir kt. Poþeminæprietakà galima ávertinti hidrogeologiniais metodais arba pagal vandens balansolygties liekanà.

8.7 pav. Eþero vandens balanso pajamøpavirðinës prietakos dalies priklausomy-bë nuo santykinio baseino (Ohle indek-so); Uralas (Rusija), nepakankamo drë-kinimo zonos eþerai – 1 ir pakankamodrëkinimo zonos eþerai – 2 (Andrejeva,1979)

8.8 pav. Tauragno eþero pavirðinio nuotëkio OSdaugiameèiai svyravimai ir jø trendas, ávertintipagal eþero vandens lygio svyravimø duomenisir iðtako (Tauragnos upelio) debitø kreivæ

2

1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

20 40 60 80 100

Paviršinė prietaka, %

San

tyki

nis

bas

ein

as

0

500

1000

1500

2000

2500

1955 1965 1975 1985 1995 Metai

OS, m

m

167

Jeigu poþeminio vandens tekëjimas yra tolygus, t. y. nekinta poþeminio van-dens sluoksnio storis ir grunto litologija, jo debitas IU apskaièiuojamas pagal Darsilygtá:

IU = Bhk (H1 – H2) / L, m³/parà, (8.11)

èia: B ir h – poþeminio vandens srauto (sluoksnio) atitinkamai plotis ir storis, m; H1

ir H2 – poþeminio vandens lygio aukðtis (m) atitinkamuose græþiniuose, horizonta-lus atstumas tarp kuriø yra lygus L (m); k – filtracijos koeficientas, m/parà.

Kita hidrogeologinio metodo modifikacija yra „greièio–ploto“ bûdas:

IU = F n v = Bhnv, m³/parà, (8.12)

èia: F – poþeminio vandens srauto skersainio plotas, m²; n – poringumo koeficien-tas; v – poþeminio vandens tekëjimo greitis, m/parà.

Norint ávertinti eþero poþeminá maitinimà minëtais metodais, reikia turëti daughidrogeologiniø græþiniø, o ðitaip esti labai retai, todël eþerotyrininkai naudoja irvandens balanso liekanos metodà:

∆U = IU – OU = IS + P – OS – E ± ∆A. (8.13)

Ið (8.13) lygties iðplaukia, kad pagal vandens balanso lygties liekanà apskai-èiuotas rezultatas yra santykinis (IU ≥ OU arba atvirkðèiai). Nepaisant ðio trûkumo,jis sëkmingai naudojamas itin raiðkiø poþeminio maitinimo anomalijø (8.9 pav.,8.10 pav.), nenuotakiø eþerø kintamø ryðiø su poþeminiais vandenimis (8.11 pav.) irkt. tyrimuose.

Dideliø eþerø vandens balansuose poþeminës apykaitos komponenèiø dalysdaþniausiai yra nereikðmingos, taèiau esti ir iðimèiø. Antai ji yra tik 1,7% Ladogoseþero vandens balanso pajamø, o Isyk Kulio eþere – net 29%.

8.9 pav. Tauragno eþero vandens ba-lanso struktûra itin sausais metais; eþe-ro poþeminis nuotëkis OU (filtracija)buvo ávertintas pagal vandens balan-so lygties liekanà (Kilkus, 2001)

1972 m.

–100

–50

0

50

100

P I Os Ou E

Išla

ido

s, %

(–)

; Paj

amo

s, %

(+)

Eþerø hidrologija


8.2.3. Vandens balanso struktûra

Eþero vandens balanso komponenèiø santykiai, t. y. vandens balanso struktûra,daugiausia priklauso nuo eþero ploto indekso ir klimato. Pirmàjà ðio teiginio dalápatvirtina ðios vidutinio daugiameèio balanso lygties transformacijos:

VI + VP = VE + VO, (8.14)

HI AC / AW + hP AW = hE AW + hO AW, (8.15)

arba, padalijæ ið (AC + AW) ir þinodami, kad santykis AW / (AC + AW) = keþ, t. y.eþero ploto indeksas, gauname

HI AC / AW (AC + AW)+ keþ hP = keþ hE +keþ hO (8.16)

8.10 pav. Dviejø ledo luisto guolio eþerëliø – Duobulio (balti stulpeliai) ir Kreivojo (tamsûsstulpeliai), telkðanèiø Budriðkiø kaimo apylinkëse (Molëtø raj.), vidutiniai daugiameèiai van-dens balansai; anomaliai didelë poþeminë prietaka IU á Duobulá ir, atvirkðèiai, vandensfiltracija á poþemá OU – Kreivajame eþere apskaièiuotos pagal vandens balanso lygties lieka-nà

8.11 pav. Dviejø ledyninës kilmës ne-nuotakiø Vokietijos eþerø (Glietzen– 1 ir Peetsch – 2) poþeminio mai-tinimo netto (poþeminë prietaka mi-nus poþeminis nuotëkis) kaita permetus (Schumann, 1973)

IU

IS

P

0

20

40

60

80

100

1 2 3 Komponentė

Van

dens

paj

amų

kom

pone

ntės

da

lis (

%)

O U

O S

E

0

20

40

60

80

100

1 2 3 Komponentė

Van

dens

išla

idų

kom

pone

ntės

da

lis (

%)

1

2

–40

–20

0

20

40

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Mėnesiai

I U –

OU, m

m

169

arba

HI AC / AW2 + hP = hE + hO, (8.17)

èia: VI, VP, VE, VO – atitinkamai prietakos, krituliø, garavimo ir nuotëkio tûriai; hP,hE, hO – eþero krituliø, garavimo ir nuotëkio sluoksniai; HI – baseino nuotëkiosluoksnis; AW ir AC – eþero ir jo maitinamojo baseino plotai. Pirmasis (8.17) lygtiesnarys nulemia, kad empirinës visø vandens balanso komponenèiø ir eþero ploto arbaOhle indeksø priklausomybës ágyja laipsninës funkcijos bruoþø (8.12 pav., 8.13 pav.).

Paþymëtina, kad, maþëjant eþero ploto indeksui, didëja horizontaliosios van-dens apykaitos eþere svarba ir, jeigu AC >> AW, priartëjama prie apykaitos, kuri yrabûdinga upei (hI ≈ hO). Ir atvirkðèiai, jei AC → 0, taip pat nykstamai maþëja ir hI, oar eþeras apskritai turës nuotëká, priklausys jau nuo hP ir hE santykio (jei hP = hE,hO = 0, t. y. eþeras bus nenuotakus). Iðeitø, kad geografinio zoniðkumo poþymiøturëtø turëti ir eþerø vandens balanso struktûra (paèiø vandens balanso komponen-èiø zoniðkumas yra neginèytinas), ir eþerø hidrografinis aktyvumas.

8.12 pav. Menamo (teorinio) eþero van-dens balanso struktûros priklausomybënuo ploto indekso keþ. Krituliai P ir prie-taka I iðreikðti balanso pajamø dalies(100%) procentais, o garavimas E ir eþeronuotëkis O – taip pat, bet tik balanso ið-laidø dalies (100%) procentais; P ir E áver-tinti pagal Lazdijø meteorologijos stotiesduomenis, I apskaièiuoti panaudotas me-tinio nuotëkio izolinijø þemëlapis, O – pa-gal vandens balanso lygties liekanà

8.13 pav. Dideliø Pasaulio eþerø, telkðanèiø drëgmës pertekliaus zonoje, vandens balansostruktûros priklausomybë nuo Ohle indekso (sudarë autorius pagal Pronin, 1974). Vandensbalanso komponentës: pavirðinë prietaka – 1, krituliai – 2, pavirðinis nuotëkis – 3, vandenspavirðiaus garavimas – 4

E

P

I

O

0

20

40

60

80

100

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Ežero ploto rodiklis

Ko

mp

on

entė

s d

alis

, %

2

1

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30 40 50

Ohle indeksas

Ko

mp

on

en

tės

da

lis

ba

lan

so

pa

jam

ose

, %

3

4

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30 40 50

Ohle indeksas

Ko

mp

on

en

tės

da

lis

ba

lan

so

išla

ido

se,

%

Bal

anso

paj

amø

ko

mp

on

entë

sd

alis

, %

Bal

anso

iðla

idø

ko

mp

on

entë

sd

alis

, %

Eþerø hidrologijaB

alan

so p

ajam

ø ko

mpo

nent

ësda

lis, %

Ohle indeksas

Eþero ploto rodiklis

Kom

pone

ntës

dal

is, %

Bal

anso

iðla

idø

kom

pone

ntës

dalis

, %


Pavyzdþiui, Eiro eþerà (Australija) maitina didþiulis baseinas, kurio plotas apie1,14 mln. km². Baseino ploto ir eþero ploto santykis yra lygus 118, svarbiausi eþerointakai – Diamantina ir Cooper Creek. Pastarosios upës nuotëkis pasiekia Eiroeþerà vidutiniðkai kas ðeðti metai, Diamantinos – dar reèiau, todël eþeras periodiðkaiiðdþiûna (vandens pavirðiaus garavimas apie 2000 mm per metus). Pakeliui á Eiroeþerà, Cooper Creek upë prateka (vidutiniðkai kas antri metai) Coongie eþerà,kurio plotas yra 10 km², o Ohle indeksas – 25 000, t. y. 200 kartø didesnis uþanalogiðkà Eiro eþero indeksà. Sausmeèiais Coongie eþeras sumaþëja, taèiau neið-dþiûna, nors jo vidutinis gylis (1 m) yra tris kartus maþesnis uþ Eiro eþero vidutinágylá.

Èado eþeras (Afrika) taip pat telkðo aridinëje srityje, jo Ohle indeksas ir van-dens pavirðiaus garavimas – analogiðki Eiro eþerui (Oh = 120, E = 2000 mm permetus), taèiau Èadas yra nuotakus eþeras. Prieþastis – gausiau krituliø (apie 500 mmper metus) ir didesnis baseino nuotëkis: Chari upë – svarbiausias Èado eþerointakas per metus atplukdo vidutiniðkai 40 km³ vandens, o minëtoji Diamantina(baseino plotas 365 000 km²) á Eiro eþerà – tik 2,4 km³ (Kotwicki, Clark, 1991).

8.4 lentelë. Eþerø vandens balansø klasifikacija (Bogoslovskij, 1960)

Grupė Tipas Potipis

OI1 (I > 75%, O > 75%)

OI2 (I > 75%, O = 5 – 75%)

OI3 (I = 50 – 75%, O > 75%)

Nuotėkio – prietakos (OI), jei I > P

OI4 (I = 50 – 75%, O = 50 – 75%)

ON1 (P = I, O > 75%) Nuotėkio – neutralus (ON), jei I = P ON2 (P = I, O = 50 – 75%)

OP1 (P > 75%, O > 75%)

OP2 (P > 75%, O = 50 – 75%)

OP3 (P = 50 – 75%, O > 75%)

Nuotakūs ežerai (O), jei O > E

Nuotėkio – lietaus (OP), jei P > I

OP4 (P = 50 – 75%, O = 50 – 75%)

EI1 (I > 75%, E > 75%)

EI2 (I > 75%, E = 50 – 75%)

EI3 (I = 50 – 75%, E > 75%)

Garinimo – prietakos (EI), jei I > E

EI4 (I = 50 – 75%, E = 50 – 75%)

EN1 (P = I, E > 75%) Garinimo – neutralus (EN), jei I = P EN2 (P = I, E = 50 – 75%)

EP1 (P > 75%, E > 75%)

EP2 (P > 75%, E = 50 – 75%)

EP3 (P = 50 – 75%, E > 75%)

Garinantys ežerai (E), jei E > O

Garinimo – lietaus (EP), jei P > I

EP4 (P = 50 – 75%, E = 50 – 75%)

171

Ávairiø eþerø vandens balansui palyginti naudojama santykinë jø iðraiðka, paro-danti, kokios yra eþero vandens pajamø (100%) prietakos ir krituliø dalys, o van-dens iðlaidø (100%) – nuotëkio ir garavimo dalys. Ðitaip ávertintus vandens balansusjau galima klasifikuoti (8.4 lentelë) ir palyginti (8.14 pav.).

8.2.4. Vandens apykaitos intensyvumas

Eþerai daþnai vadinami lëtesnës vandens apykaitos objektais, nes á juos patekæsvanduo iðsyk nenuteka kaip upëse, o iðbûna dubenyje ilgesná ar trumpesná laikà,todël keièia savo fizikines ir chemines savybes, t. y. metamorfizuoja. Kaip greitaivisas eþere sukauptas vanduo bus pakeistas nauju vandeniu, priklauso nuo eþerotûrio V ir metinio vandens balanso pajamø (I + P); ðiø rodikliø santykis vadinamaseþero vandens apykaitos koeficientu KW:

KW = (I + P) / V. (8.18)

Koeficientas KW apibûdina, kiek kartø per metus atsinaujina eþero vandensmasë. Suprantama, kad tai bus teorinis, o ne fizinis atsinaujinimas. Atvirkðèiassantykis ávertina visos vandens apykaitos (atsinaujinimo) eþere laikà TW, kurisdaþniausiai skaièiuojamas metais:

TW = V / (I + P). (8.19)

8.14 pav. Ilmenio (Rusija, 1), Baikalo (Ru-sija, 2), Peipsi – Pihkva (Estija ir Rusija,3), Chankos (Kinija ir Rusija, 4) ir Neu-siedl (Austrija ir Vengrija, 5) eþerø van-dens balanso struktûra: P – krituliai,iðkrintantys ant eþero vandens pa-virðiaus, I – pavirðinë ir poþeminë prie-takos, E – vandens pavirðiaus garavi-mas, O – eþero nuotëkis (sudarë auto-rius pagal Afanasyev, Leksakova, 1973;Kullus, 1973; Neyaichik, 1973; Nobilis,Plattner, Pramberger, 1991)

5

1

1

2

2

5

4

3

4

3

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100 P I E O

Vandens balanso komponentės

Išla

ido

s (–

)

P

ajam

os (

+), %

Eþerø hidrologija


Greièiausiai atsinaujina sekliø ir santykiðkai maþø (turinèiø maþà ploto indek-sà) eþerø vanduo. Pavyzdþiui, Paðèio eþere, kurá prateka Ðventoji, ðitai ávykstavidutiniðkai per vienà dvi paras, Þuvinto eþere – du mënesius, o giliajameTauragnoeþere, atvirkðèiai, procesas yra lëtas ir trunka net penkerius metus. Itin lëtai atsi-naujina giliø ir dideliø Pasaulio eþerø vanduo (8.5 lentelë). Kita vertus, jei eþerai yraiðtásæ, o baseino nuotëkis yra labai koncentruotas, pavyzdþiui, taip yra Balatonoeþere, reikëtø skaièiuoti atskirø eþero daliø vandens atsinaujinimo laikà (8.15 pav.).

8.5 lentelë. Visos vandens apykaitos laikas kai kuriuose Pasaulio eþeruose (Choinski, 2000)

8.15 pav. Atskirø Balatono eþero daliø (ið viso 4), iðskirtø pagal ilgàjà aðá nuo pagrindiniointako Zala iki iðtako Sio, vandens atsinaujinimo laikas (metais) (Baranyi, 1973)

Ežeras Žemynas, arba Pasaulio dalis (valstybė)

Didžiausias gylis, m

Plotas, km²

Apykaitos laikas, metų skaičius

Balatonas Europa 12,2 596 2

Taupo (Naujoji Zelandija) 159 610 10,6

Ladoga Europa 230 17700 12,3

Huronas Š. Amerika 229 59800 22,6

Viktorija Afrika 85 68800 23

Mičiganas Š. Amerika 282 58100 99,1

Didysis Lokių Š. Amerika 445 31328 124

Isyk Kulis Azija 702 6200 305

Baikalas Azija 1620 31500 388

Tahoe Š. Amerika (JAV) 505 – 700

Ištakas, Sio up.

Intakas, Zala up.

0

2

4

6

8

10

0 10 20 30 40 50 60 70

Ilgis, km

Me

tų s

kaič

ius

173

8.3. Vandens lygio svyravimai

Eþerø vandens lygio svyravimai skiriasi savo rangu (paros, sezono, metø, deðimt-meèiø ir t. t.), periodu, amplitude ir, þinoma, juos sukelianèiomis prieþastimis.Pastaràsias galima suskirstyti á tris grupes: 1) vandens balanso, 2) morfometrines ir3) hidrodinamines. Ðitokia seka jas ir aptarsime.

Vandens lygio pokyèiø ir vandens balanso eþere ryðá apibûdina (8.1) lygtis: jeivandens balanso pajamos yra didesnës uþ iðlaidas, didëja akumuliacinis lygtiesnarys – kyla eþero vandens lygis, ir atvirkðèiai. Kitaip tariant, eþero vandens lygiosvyravimai yra integrali vandens balanso struktûros pokyèiø iðraiðka. Kadangi van-dens balanso pajamø ir iðlaidø santykis permetus periodiðkai kinta, svyruoja ir eþerovandens lygis. Pavyzdþiui, vidutinio klima-to zonoje telkðantys eþerai daugiausia van-dens gauna pavasará, kai ið baseino per pa-lyginti trumpà laikà suplaukia per visà þie-mà kaupti ir paskui greitai iðtirpæ kietiejikrituliai. Pavasarinis vandens lygio pakili-mas Lietuvos eþeruose esti didþiausias permetus ir, pavyzdþiui, Sartø eþere siekia vidu-tiniðkai 120 cm, o itin vandeningais metais –daugiau kaip 200 cm (8.16 pav.). Reikðmin-gas gali bûti ir vandens lygio pakilimasrudená, nulemtas lietaus ir sumaþëjusio ga-ravimo (8.17 pav.). Kitomis klimato sàly-gomis esanèiø eþerø vandens lygio svyra-vimai per metus, be abejonës, skirsis nuominëtøjø, taèiau ir jie atspindës periodi-nius vandens balanso struktûros pokyèius(8.18 pav.).

Kita vertus, eþerø vandens balansostruktûra priklauso nuo Ohle arba eþeroploto indeksø, todël net ir toje paèioje kli-mato zonoje telkðanèiø eþerø vandens ly-gio svyravimai gali labai skirtis (amplitu-de, faze ir kt.). Pavyzdþiui, Lietuvoje didë-

8.16 pav. Vandens lygio svyravimai Sartøeþere itin vandeningà 1951 m. pavasará

Eþerø hidrologija


8.17 pav. Tauragno eþero vandens ly-gio (mënesio vidurkiø) svyravimai permetus

8.18 pav. Vandens lygio svyravimaiper metus Taimyro, Èado ir Viktori-jos eþeruose: Taimyro eþeras (Azija,73° ð. pl.) – 1, Èado eþeras (Afrika,13° ð. pl.) – 2, Viktorijos eþeras (Afri-ka, 1° ð. pl.) – 3. Eþerø vandens lygiai(Taimyro ir Viktorijos eþerø – viduti-niai daugiameèiai, Èado – 1982 m.)pateikti santykine aukðèiø skale, t. y.tarpusavyje palyginami (sudarë auto-rius pagal Choinski, 2000)

1956 m.

1972 m.

20

40

60

80

100

120

140

160

1 3 5 7 9 11

Mėnesiai

Van

den

s ly

gis

, cm

3

2

1

0

100

200

300

400

500

600

1 3 5 7 9 11

Mėnesiai

Van

den

s ly

gis

, cm

1

2

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30 35

Ežero ploto indeksas, %

Van

den

s ly

gio

svy

ravi

mo

am

plit

udė,

cm

8.19 pav. Vandens lygio svyravimoper metus amplitudþiø Lietuvos eþe-ruose priklausomybë nuo eþero plo-to indekso. Prietakos á eþerà natûra-lø sureguliavimà apibûdinantis ba-seino smëlingumas yra maþesniskaip 50% – 1 ir didesnis kaip 50% – 2

175

8.20 pav. Þemiausiøjø per metus van-dens lygiø pasikartojimas sezonaistrijuose Lietuvos eþeruose, turinèiuo-se skirtingà ploto indeksà: Sartuose(keþ = 0,01) – 1, Lûkste (keþ = 0,11) – 2,Totoriðkiø eþere (keþ = 0,24) – 3

1

1

1 2

2

2 2

3

3 3

3

0

20

40

60

80

XII–II III–V VI–VIII IX–XI

Kalendoriniai sezonai

Pas

ikar

tojim

as, %

8.21 pav. Vidutinio per metus vandenslygio Tauragno eþere daugiameèiaisvyravimai ir jø trendas (stora linija)

8.22 pav. Kaspijos jûros vandens ly-gio svyravimai per pastaruosius 2000metø. Vandens lygiai kiekvieno ðimt-meèio pradþioje ávertinti pagal Gu-miliov, 1993 (I–XVI ðimtmeèiø) irMakarov, 1986 (XVII–XX ðimtmeèiø)duomenis

40

50

60

70

80

90

100

110

1956 1960 1964 1968 1972 1976 1980 1984 1988 1992 1996

Metai

Van

den

s ly

gis

, cm

-40

-35

-30

-25

-20

-15

100 400 700 1000 1300 1600 1900

Laikas (šimtmečiai po Kr.)

Va

nd

en

s ly

gis

, m

(B

S)

Eþerø hidrologijaV

ande

ns l

ygis

, m

(B

S)

Laikas (ðimtmeèiai po Kr.)


jant eþero ploto indeksui, maþëja ir pavasarinë, ir metinë vandens lygio svyravimoamplitudës (8.19 pav.), þemiausiøjø per metus vandens lygiø datos pasislenka iðvasaros á rudená ar net þiemos pradþià (8.20 pav.). Be to, vandens lygio svyravimoamplitudës priklauso ið eþero iðtekanèios upës vagos pralaidumo, baseino nuotëkio(prietakos á eþerà) natûralaus sureguliavimo bei eþero dubens virðutinës dalies (euli-toralës) morfometrijos (Kilkus, 1991).

Kadangi vandens balanso komponenèiø reikðmës paskirais metais yra skirtin-gos, skiriasi ir vidutinis metinis vandens lygis eþeruose (8.21 pav.) bei ðiø svyravimøamplitudës (jø variacija Lietuvos eþeruose yra apie 27%). Vandens lygio svyravi-muose pastebimos ir neperiodinës daugiametës (deðimtmeèiø, ðimtmeèiø, tûkstant-meèiø) komponentës, kurias vieni tyrëjai vadina cikliniais svyravimais, o kiti –tiesiog ritmais (Goudie, 1995). Ilgai trunkantys vandens lygio pakilimai (transgresi-jos) ir juos keièiantys slûgiai (regresijos) ypaè bûdingi nenuotakiems eþerams (8.22pav., 8.23 pav.). Kita vertus, jie bûna ir nuotakiuose eþeruose, jei pastarøjø vandens

8.23 pav. Nenuotakaus Ðalkaro eþe-ro (Ðiaurës Kazachstanas) vandenslygio svyravimai per pastaràjá tûks-tantmetá; vandens lygiai rekonst-ruoti pagal kranto dariniuose (eu-litoralëje) uþkonservuotos medie-nos (miðko) radiokarboninio data-vimo duomenis (sudarë autorius pa-gal Ðnitnikov, 1975)

8.24 pav. Vandens lygiø autokore-liacijos koeficiento r(1) priklauso-mybë nuo eþero ploto A (Bogoslov-skij, Doganovskij, 1981). Eþerai: nuo-takûs – 1, nenuotakûs – 2

0

2

4

6

0 400 800 1200 1600 2000

Laikas, metai

Va

nd

en

s ly

gis

, m

(są

lyg

. n

uo

197

0 m

. va

nd

en

s ly

gio

)

1

2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

2 3 4 5 6lg A, km²

r(1)

177

balanso pajamose vyrauja krituliai (Nobilis et al., 1991). Ðitokiuose eþeruose greti-mø metø vandens lygiai gerai koreliuoja (Bogoslovskij, Doganovskij, 1981), ir aukð-tesnis autokoreliacijos koeficientas bûdingas didesniems eþerams (8.24 pav.).

Kadangi vandens lygio instrumentiniø stebëjimø trukmë eþeruose daþniausiaiyra nedidelë, ilgo periodo svyravimams apibûdinti naudojami paleobotaniniai, ar-cheologiniai, dendroklimatiniai ir kt. duomenys. Pavyzdþiui, pagal istorines kroni-kas (8.6 lentelë) buvo ávertinta ekstremaliø vandens lygiø kaita per beveik 1500metø laikotarpá (nuo 469 m. iki 1915 m.) Ferto eþere (antrame pagal dydá Vengrijo-je) ir rasta, kad ji neblogai dera su 7, 11, 32, 121, 242, 371 ir 383 metø Saulësaktyvumo periodais (Bendefy, 1973).

Eþero vandens lygis gali kisti ir dël morfometriniø prieþasèiø. Pavyzdþiui, ne-nuotakus eþero vandens lygis gali progresuojamai kilti dël besikaupianèiø dugnenuosëdø, kurios uþima dalá buvusio naudingojo tûrio. Nuotakûs eþerai turi natûraløvandens lygio reguliatoriø – iðtekanèià upæ, todël juose yra reikðminga tik tojisedimentacijos dalis, kuri keièia nuotëkio slenksèio aukðtá: jam didëjant, kyla irvandens lygis eþere. Ðitokia patvanka daþniausiai esti laikina, nes itin vandeningaismetais senasis iðtakas gali bûti iðplautas arba vanduo atras naujus nuotëkio kelius.Pasak R. Kunsko (1992), panaðiø transgresijø ir paskui regresijø praeityje bûtaÞuvinto eþere. XIX a. viduryje per þemës drebëjimà kilusi griûtis patvenkë Lukugosupæ, iðtekanèià ið Tanganikos eþero (Afrika); per vëlesniø 30–40 metø eþero van-

8.6 lentelë. Ferto eþero (Vengrija) þemiausiøjø vandens lygiø kaitos 127 ir 254 metø periodið-kumai (atitinkamai n1 ir n2), ávertinti pagal istoriniø kronikø duomenis (Bendefy, 1973)

Metai Aridiškumo požymis n1 n2

469 Ypač šalta ir ilga žiema

591 8 mėnesius nelijo 122

718 Šalta žiema, ilgai trunkantys speigai 127 249

850 Didelė sausra, badas, kanibalizmas 132 259

974 Žiema truko 4,5 mėnesio, užšalo Juodoji ir Marmuro jūros 124 256

1099 5 mėn. trukusi sausra, badas 125 249

1223 Sausra, badas, epidemijos. Krito trečdalis galvijų bandos 124 249

1350 Sausra, badas, kanibalizmas, išdžiuvo upeliai ir miškai 127 251

1479 Ištisus metus didelė sausra, ežerą buvo galima perbristi 129 256

1616 Labai karšta ir sausa vasara. Ežeras nuslūgo 1,6 m. Išdžiuvo šuliniai 137 266

1738 Didelė sausra. Ežerą buvo galima perbristi 122 259

1866 Ferto ežeras visiškai išdžiuvo, jo buvusiame dugne atsirado žemės ūkio naudmenų, statinių

128 250

Vidurkis 127 254

Eþerø hidrologija


dens lygis pakilo deðimèia metrø, taèiau, vandeniui iðplovus nuotëkio slenkstá, vëlnuslûgo (Dmitrijevskij, Oleinikov, 1979). Trumpesnio periodo (sezoniniø) fitogeni-niø patvankø, susijusiø su nuotëkio slenksèio uþaugimu makrofitais, bûna visuosenuotakiuose Lietuvos eþeruose. Ðiø patvankø aukðtis Baltøjø Lakajø eþere vidutinið-kai 27 cm, Þeimenø eþere – 21 cm, Kretuono eþere – 14 cm ir pan. Nors minëtospatvankos yra laikinos (8.25 pav.), dël jø pasikeièia eþero nuotëkio pasiskirstymasper metus. Panaðius efektus gali nulemti bebrø uþtvankos (8.26 pav.) ir, þinoma,þmogaus veikla (8.27 pav.).

Apie hidrodinamines vandens lygio svyravimo prieþastis ir jø padarinius –slenkanèias ir stovinèias bangas, sampûtas ir nuopûtas jau esame kalbëjæ. Priminsi-

8.25 pav. Fitogeninës patvankos (tamsesnisplotas; vidutinës mënesiø reikðmës) kaita Bal-tøjø Lakajø eþere

8.26 pav. Galnakëlio eþero (Molëtø raj.) van-dens lygio ir iðtekanèio upelio debito ryðys.Matavimai: 1977 m. liepos 5–8 d. – 1, liepos11–15 d. – 2 ir liepos 18 d. – 3. Buvusá tiesia-linijiná ryðá (1) sutrikdë bebrø uþtvankø su-kelta patvanka (6 cm per 10 parø)

0

10

20

30

40

V VI VII VIII IX X XI

Mėnesiai

Fito

gen

inė

pat

van

ka, c

m

1

23

58

60

62

64

66

68

0 5 10 15

Debitas, l / s

Van

de

ns ly

gis,

cm

8.27 pav. Þuvinto eþero vandens lygio (mënesiø vidurkiø) svyravimai: natûralus reþimas –balti stulpeliai, uþtvankos reguliuojamas reþimas – tamsûs stulpeliai

80

100

120

140

160

180

200

1970

1971

1972

1973

Metai

Van

de

ns ly

gis

, cm

Van

den

s ly

gis

, cm

Metai

179

me, kad ðie svyravimai nesusijæ su vandens tûrio pokyèiais ir, be to, maþuoseeþeruose jie yra menki. Antai Dusios eþere (plotas AW = 23,4 km²) vandens lygiodeniveliacijos 5 km ilgio PV–ÐR krypties skersainyje (Meteliai – Zebrënai) siekia tikkelis centimetrus.

Nors vandens lygis yra labai svarbi ypatybë, nulemianti eþero plotà, vandenstûrá, nuotëká ir kt., Lietuvoje jis sistemingai matuotas tik trisdeðimties eþerø (pirmo-ji vandens matavimo stotis ásteigta 1926 m. prie Metelio eþero), be to, maþdaugpusës ið jø – trumpiau nei 10 metø ir tik dviejø (Drûkðiø ir Dusios) – ilgiau kaip50 metø. Suprantama, kad ið ðitokiø duomenø labai sunku spræsti apie eþerø reakci-jà á aukðtesnio rango (pavyzdþiui, deðimtmeèiø ir juolab ðimtmeèiø) klimato svyra-vimus, ávairø antropogeniná poveiká ir kt. Visiðkai prieðinga situacija yra, pavyz-dþiui, eþeringojoje Suomijoje (8.7 lentelë), kur vandens lygis matuojamas358 eþerø, kuriø bendras plotas 20 250 km², arba 62% visø ðios ðalies eþerø ploto(Puupponen, 1991).

8.4. Eþerø átaka upiø nuotëkiui

Eþerai gali turëti poveiká upiø, kuriø baseinuose jie telkðo, nuotëkiui, nes 1) skiriasigaravimas ið vandens ir sausumos, taip pat ðiø paklotiniø pavirðiø reakcijos á kritu-lius (nuotëkio koeficientai); 2) perskirstomas pagal laikà ið sausumos á eþerus su-plaukæs vanduo (ribotas iðtakø pralaidumas, biogeninë patvanka ir dël to atsiran-danti kaiti vandens akumuliacija); 3) gaminamas „nuosavas“ nuotëkis, kurio þenklàir dydá nulemia vertikaliøjø vandens apykaitos komponenèiø (krituliø ir vandens

Ežerų plotai, km² Ežerų skaičius Stebimų ežerų skaičius Matavimų tinklo%

> 100 46 46 100

50–00 35 35 100

25–50 60 48 80

15–25 80 48 60

10–15 102 34 33

1–10 2286 147 6,4

Iš viso 2609 358 13,7

8.7 lentelë. Eþerø vandens lygio matavimø tinklas Suomijoje (Puupponen, 1991)

Eþerø hidrologija


pavirðiaus garavimo) santykis bei eþero ir poþeminiø vandenø ryðys (gilesniøjøsluoksniø drenaþas arba, atvirkðèiai, jø papildymas eþero vandeniu). Kiekvienoeþero poveikis upës (baseino) nuotëkiui yra individualus ir, be to, ávairiose klimatozonose skirtingas. Taèiau upiø hidrologijoje, ypaè – nuotëkio faktorinëje analizëje,daþniausiai pasitenkinama integriniu visø baseine telkðanèiø eþerø poveikio vertini-mu ir kalbama apie eþeringumo átakà upiø nuotëkiui. Ðitaip elgsimës ir mes, taèiauvisà laikà prisiminsime, kad individualiø poveikiø ir jø atstojamosios kryptys gali irnesutapti.

Hidrologø nuomonës bene maþiausiai iðsiskiria vertinant eþerø átakà upiø meti-niam nuotëkiui, ypaè ðio nuotëkio normai, kuri, pasak jø, didëjant eþeringumui turimaþëti. Argumentacija paprasta ir átikinama: vandens pavirðiaus garavimas yra dides-nis uþ sausumos garavimà, todël didëjant atviro vandens plotui (eþeringumui), maþiauant baseino pavirðiaus (eþeras – jo dalis) iðkritusiø krituliø gali virsti nuotëkiu. Meti-nio nuotëkio normos sumaþëjimà ∆O apibûdina A. Sokolovo (1955) formulë:

∆O = c Keþ, %, (8.20)

c1 = (ES – EW) / OS, (8.21)

èia: c1 – fizinis geografinis parametras, ávertinantis eþeringo ir neeþeringo baseinøvandens balanso skirtumus, t. y. nuotëkio nuostolius, kai eþeringumas Keþ = 1%;ES ir EW – atitinkamai sausumos ir vandens garavimas, mm; OS – neeþeringobaseino metinio nuotëkio norma, mm.

Parametro c1 reikðmës yra zoninës. Didþiausios jos yra tropikø dykumø, todëlten telkðantys net ir didelius maitinamuosius baseinus turintys eþerai esti nenuota-kûs (klimato nulemtas nenuotakumas), o daþnai ir efemeriniai (iðdþiûstantys). Upiønuotëkio nuostolius ðitokiose srityse apibûdina Baltojo Nilo pavyzdys: patekusi áSudano sedø – upiniø eþerø ir pelkiø – labirintà, upë praranda apie 40% nuotëkio(Hurst, 1952). Lietuvoje parametras c1 kinta nuo 0,3 (Vakarø Lietuvoje) iki 1,5(Pietryèiø Lietuvoje).

Hidrologams nekelia dideliø abejoniø ir eþerø poveikis upiø maksimaliemsdebitams: eþerai juos sumaþina, todël potvynio banga iðtásta, t. y. transformuojasi.A. Sokolovas (1959) ðá poveiká ávertina transformacijos koeficientu δ (átekanèiø áeþerà ir iðtekanèiø ið jo maksimaliø debitø santykiu):

δ = 1 / (1 + c2Keþ), (8.22)

èia: Keþ – eþeringumas,%; c2 – empirinis parametras. Jei potvynio sluoksnis h =50–100 mm, rekomenduojamas c2 = 0,2–0,3. Pasak J. Macevièiaus (1969), Lietuvos

181

teritorijai c2 = 0,2. Kita vertus, teoriðkai modeliuojant maksimaliø debitø transfor-macijà nustatyta (Kilkus, 1981), kad ji priklauso ir nuo prieð potvyná buvusionuotëkio: juo didesná debità plukdo ið eþero iðtekanti upë, tuo maþesnis transfor-macijos efektas. Sumodeliuotieji rezultatai geriausiai dera su apskaièiuotais pagal(8.22) formulæ, kai c2 = 0,45.

Eþerø poveikis upiø sezoniniam nuotëkiui yra skirtingas. Pagal Pietryèiø Lietu-vos upiø nuotëkio duomenis, juos trumpai galima apibûdinti ðitaip: eþerai maþinapavasario sezono (kovo–geguþës mënesiø) nuotëká, ðiek tiek padidina já vasarà(birþelio–rugpjûèio mënesiais) ir vël sumaþina rudená (rugsëjo–lapkrièio mënesiais);þiemos sezono nuotëkis nuo eþeringumo nepriklauso (8.28 pav.). Minëti poveikiaiyra „gryni“, t. y. juos galima pastebëti tik tada, kai ið analizuojamø upiø nuotëkioduomenø yra eliminuotas kitø nuotëká reguliuojanèiø veiksniø, ypaè smëlingø gruntø,poveikis (Kilkus, 1989 a).

Taikant analogiðkà metodikà minimaliam paros nuotëkiui nustatyta, kad ðil-tuoju metø laiku eþerai já sumaþina (8.29 pav.), o þiemà, atvirkðèiai, padidina(8.30 pav.); be to, poveikiø stiprumas priklauso nuo metø vandeningumo, t. y.nuotëkio garantijos.

Visi minëti eþerø poveikio upiønuotëkiui efektai yra logiðki, o juosnulemianèios prieþastys apibûdintosankstesniuose skyriuose. Bendra prie-þasèiø ir padariniø grandinë atrodytøðitaip: 1) didëjant eþero ploto indeksui(baseino eþeringumui), maþëja eþero re-guliuojamasis tûris (pavasarinë vandenslygio svyravimo amplitudë), todël ið-tekanèios upës nuotëkis vasarà padi-dëja nedaug; 2) dalá reguliuojamojo tû-rio (ið pavasario sezono „atimto“ nuo-tëkio) patvenkia iðtake suveðiantysmakrofitai, ðis vanduo garinamas, to-dël jau negali papildyti upës nuotëkiorudená (prisiminkime, kad, didëjant eþe-ro ploto indeksui, vëluoja þemiausiøjøvandens lygiø eþere datos); 3) rudenspabaigoje fitogeninë patvanka iðnyks-

Eþerø hidrologija

8.28 pav. Eþeringumo poveikis Pietryèiø Lietu-vos upiø sezoniniam nuotëkiui (prieð tai elimi-nuota smëlingø gruntø átaka). Sezonai: pavasa-ris (III – V mën.) – 1; vasara (VI–VIII mën.) – 2;ruduo (IX–XI mën.) – 3; þiema (XII–II mën.) – 4

1

2

3

4

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15 20 25

Ežeringumas, %

Nu

otė

kio

slu

oks

nis

, m

m


ta, ir dël to þiemà pastebimiau padidëja minimalus paros nuotëkis; prie ðio efekto galiprisidëti ir krituliai, iðkrintantys ant eþero ledo pavirðiaus (Kilkus, 1989 a).

Eþerø poveikis upiø nuotëkiui realizuojamas kartu esant kitiems nuotëká for-muojantiems ir já reguliuojantiems veiksniams, todël sinergetinis poveikis gali gero-kai skirtis nuo kà tik aptarto „grynojo“ poveikio. Antai, pasak A. Sokolovo (1959),minimalus paros nuotëkis Karelijos upëse didëja beveik tiesiog proporcingai basei-no eþeringumui. Kodël ðitaip yra, paaiðkina hidrogeologø duomenys (Maliavkin,1966): gilius tektoninës kilmës eþerus maitina per kristalinio pamato plyðius ásilie-jantys poþeminiai vandenys, susidaræ uþ pavirðinio baseino ribø (eþerai turi „papil-domus“ poþeminius baseinus). Visai kitaip yra Vakarø Sibire: seklûs eþerai perþiemà áðàla iki nuotëkio slenksèio ar net paties dugno, tampa nenuotakûs, todëlmaþina minimalø upiø nuotëká (Komlev, 1973).

Prieðtaringø pavyzdþiø galima rasti ir Lietuvoje. „Papildomus“ poþeminius ba-seinus drenuojantys eþerai, telkðantys Virintos ir Verknës aukðtupiuose, padidinaðiø upiø nuotëká – ir minimalø, ir rudens sezono, ir metiná, todël jis gerokai pra-noksta regioniná fonà. Tauragno eþere, atvirkðèiai, daug vandens ásifiltruoja perdubená á poþeminius horizontus, todël iðtekanèios Tauragnos upelës metinis nuotë-kis yra anomaliai þemas (2,5 l / s km²), o sausmeèiais jo apskritai nebûna (per 1956–1976 m. laikotarpá upelë buvo iðdþiûvusi apie 40 mënesiø).

8.30 pav. Eþeringumo átaka Pietryèiø Lietu-vos upiø minimaliam paros nuotëkiui þie-mà (prieð tai eliminuota smëlingø gruntø áta-ka). Nuotëkio garantija: 95% – 1; 80% – 2;50% – 3

8.29 pav. Eþeringumo poveikis Pietryèiø Lie-tuvos upiø minimaliam paros nuotëkiui ðil-tuoju metø laikotarpiu (prieð tai eliminuotasmëlingø gruntø átaka). Nuotëkio garantija:95% – 1; 80% – 2; 50% – 3

12

3

0

0,4

0,8

1,2

1,6

2

0 5 10 15 20 25

Ežeringumas, %

Nu

otė

kio

mo

du

lis, l

/ s

km²

12

3

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25

Ežeringumas, %

Nu

otė

kio

mo

du

lis, l

/ s

km²

183

9. Vandens chemija ir cheminiai procesai

Eþero vanduo – tirpalas, kuriame vyrauja ðarminiø ir þemës metalø katijonai beikarbonatø, sulfato ir chlorido anijonai. Ðios ir kitos medþiagos suplaukia ið maitina-mojo baseino, taip pat iðkrinta ant eþero vandens pavirðiaus kartu su atmosferoskrituliais ir sausomis iðkritomis. Eþere jos gali kauptis, transformuotis, dalyvautibiologiniuose procesuose, tapti nuosëdomis arba, atvirkðèiai, greitai iðplaukti suiðtako vandeniu. Koks procesas vyraus, priklausys nuo baseinà dengianèiø uolienølitologijos, fizinio ir cheminio jø dûlëjimo, iðplovimo, eþero vandens balanso beibiologinio produktyvumo ir, þinoma, klimato (Ahrland, 1989).

Galima skirti ðias eþero vandens cheminës sudëties komponentes: 1) pagrindiniaijonai, 2) biogeniniai elementai, 3) mikroelementai, 4) organinës medþiagos ir 5) van-denyje iðtirpusios dujos. Ðios komponentës skiriasi savo geneze (Posochov, 1985),kiekiu, akumuliacijos ir transformacijos bûdais, greièiu ir periodais (ciklais), biolo-giniu reikðmingumu, todël gali bûti nagrinëjamos atskirai.

9.1. Druskingumas ir pagrindiniai jonai

Vandens druskingumu, arba bendràja (sumine) mineralizacija, vadinama visø vande-nyje iðtirpusiø mineraliniø medþiagø suma, kuri daþniausiai iðreiðkiama koncentraci-jos vienetais (pavyzdþiui, mg l–1 arba g l–1). Ðià sumà daugiausia nulemia 8 jonø(katijonø Ca2+, Mg2+, Na+, K+ ir anijonø HCO3

–, CO32–, SO4

2–, Cl–) koncentraci-jos, todël jø suma (Σ 8j) gali bûti laikoma vandens druskingumo ekvivalentu.

Vandens druskingumas ávertinamas pagal cheminës analizës duomenis arbapagal sausø druskø liekanà, kuri yra gaunama iðgarinus þinomo tûrio (masës)vandens mëginá 105 °C temperatûroje. Druskø likutá kaitinant toliau iki 550 °C,


sudeginama organinë anglis ir gaunama nelakioji liekana. Ði nëra druskingumoatitikmuo, kadangi esant tokiai temperatûrai kai kurios nelakios druskos taip patpraranda CO2 (Wetzel, 1983).

Jei eþero vandenyje yra maþai iðtirpusiø organiniø rûgðèiø, druskingumà neblo-gai apibûdina vandens elektrinis laidumas, kurá savo ruoþtu apibûdina elektrinislaidis (C) arba elektrinë varþa (R = 1/C). Daþniausiai naudojama vandens elektriniolaidumo charakteristika – savitasis elektrinis laidis, t. y. 1 cm3 vandens elektrinislaidis, kai ðis tûris yra tarp dviejø be galo didelio ploto elektrodø, esanèiø 1 cmatstumu vienas nuo kito. Elektrinio laidþio vienetas yra simensas (1 S = 1/Ω), osavitojo elektrinio laidþio – S–1 arba Ω–1 cm–1.

Vandens savitasis elektrinis laidis matuojamas konduktometrais (milisimensaismS arba mikrosimensais µS). Kadangi elektros krûviø neðikliø (jonø) judrumasvandenyje priklauso ir nuo temperatûros (jai padidëjus 1 °C, elektros laidumaspadidëja apie 2%), matavimø rezultatus bûtina koreguoti pagal pasirinktà „standar-tinæ“ vandens temperatûrà (daþniausiai naudojami 18 °C, 20 °C ir 25 °C temperatû-rø standartai), pavyzdþiui:

C20 = CT / [1 + γ(T – 20)], µS, (9.1)

èia: C20 ir CT – vandens elektrinis laidis, kai vandens temperatûra yra atitinkamai 20 °Cir T °C; γ = 0,024 °C–1; T – iðmatuotoji vandens temperatûra. Tada vandens druskin-gumas (mineralizacija) M, mg l–1 bus (Lange, 1993):

M = 0,688 C20. (9.2)

Chemiðkai ðvaraus vandens elektrinis laidis yra labai menkas, tik 0,015 x 10–6 S cm–1,taèiau, druskingumui didëjant, jis taip pat sparèiai didëja. Hidrokarbonatiniamevandenyje yra glaudi elektrinio laidþio ir pagrindiniø jonø koncentracijø koreliacija(9.1 pav.). Kita vertus, ði koreliacija nepatikima, jei vandens druskingumas yramenkas, o iðtirpusiø organiniø rûgðèiø koncentracija, atvirkðèiai, didelë.

Ávairiose klimato zonose telkðanèiø Pasaulio eþerø vandens druskingumas galiskirtis deðimtis tûkstanèiø kartø (9.1 lentelë). Ðiuo poþiûriu eþerai ið esmës skiriasinuo upiø, kuriø vandens mineralizacijos erdviniai kontrastai vertinami vidutiniðkai2–3 kartais (9.2 lentelë). Pagal vandens druskingumà M, eþerai skirstomi (Aliokin,1975) á 1) gëluosius (M <1 g l–1), 2) druskëtuosius (M = 1–25 g l–1) ir 3) druskin-guosius (M > 25 g l–1). Ðioms grupëms bûdingi saviti druskingumà ir vandensjoninæ sudëtá kontroliuojantys (lemiantys) veiksniai: a) baseino litologija, b) atmo-sferos krituliai, c) garavimas (Gibbs, 1970).

185Vandens chemija ir cheminiai procesai

9.1 pav. Vandens savitojo elektrinio lai-dþio ir druskingumo (1) bei pagrindiniøjonø (Ca2+ – 2, Mg2+ – 3, CO3

2– – 4, SO42–

– 5, Cl– – 6) koncentracijos ryðys; jispagrástas hidrokarbonatiniø Ðvedijosvandenø tyrimo duomenimis (sudarëautorius pagal Wetzel, 1983)

9.1 lentelë. Kai kuriø Pasaulio eþerø vidutinis vandens druskingumas (Nikanorov, Pasochov,1985)

1

2

3

4

5 6

0

50

100

150

200

250

0 100 200 300 400

Elektros laidumas, µ S cm–1

Min

eral

izac

ija, m

g l–1

9.2 lentelë. Pasaulio upiø vandens vidutinis druskingumas ir joninë sudëtis (Wetzel, 1983)

Ežeras Valstybė Druskingumas, mg l–1

Onega Rusija 31,7

Ladoga „ 68

Huronas JAV, Kanada 95,5

Baikalas Rusija 96,4

Mičiganas JAV 107,3

Balatonas Vengrija 481,4

Sevanas Armėnija 717

Isyk Kulis Kirgizija 5970

Negyvoji jūra (paviršiuje) Izraelis, Jordanija 192 100

Negyvoji jūra (300 m gylyje) „ 261 800

Didysis Druskos JAV 265 500

Koncentracija, mg l–1 Žemynas (Pasaulio

dalis) Ca2+ Mg2+ Na++K+ CO32– (HCO3

–) SO42– Cl– Suma visų

jonų

Š. Amerika 21,0 5 10,4 68 20 8 142

P. Amerika 7,2 1,5 6 31 4,8 4,9 69

Europa 31,1 5,6 7,1 95 24 6,9 182

Azija 18,4 5,6 9,3 79 8,4 8,7 142

Afrika 12,5 3,8 11 43 13,5 12,1 121

Australija 3,9 2,7 4,3 31,6 2,6 10 59


Gëløjø eþerø vandens druskingumà ir joninæ sudëtá daugiausia lemia baseinolitologija, todël kai visos kitos sàlygos yra panaðios, druskingumas didëja, didëjantmaitinamojo baseino plotui arba su juo susietiems indeksams, pavyzdþiui, Shindle-ro indeksui Sh (9.2 pav.). Per daugelá metø vandens druskingumas kinta nedaug,t. y. druskø prietakà ið baseino subalansuoja eþero nuotëkis ir sedimentacija. Vy-rauja hidrokarbonatiniai kalcio vandenys, o pagrindiniø jonø santykiai atrodo ðitaip:Ca > Mg > Na > K (katijonams) ir HCO3 > SO4 > Cl (anijonams).

Gëlieji eþerai bûdingi vidutinio klimato zonai, taigi ir Lietuvai. Daugelio mûsøkraðto eþerø vandens druskingumas yra nuo 200 mg l–1 iki 500 mg l–1; maþiausias(apie 20 mg l–1) jis esti didelá ploto indeksà turinèiuose pelkiø ir miðko eþeruose,ypaè jei jø nemaitina poþeminiai vandenys. Pratakiø (turinèiø maþà ploto indeksà)eþerø vandens druskingumas yra labai artimas intakø vandens druskingumui, todëljo pokyèiai rodo sezoninius ir daugiameèius nuotëkio svyravimus (9.3 pav.).

Net ir greta telkðanèiø gëløjø eþerø vandens druskingumas gali labai skirtis, jeiskiriasi jø poþeminio maitinimo sàlygos: didëjant eþero balanso poþeminio vandensdaliai, druskingumas taip pat didëja (9.4 pav., 9.5 pav.).

Jei eþerø baseinuose vyrauja maþai baziniø medþiagø turinèios ir cheminiodûlëjimo stipriai paveiktos uolienos (Pietø Amerika, Australija), formuojasi silpnosmineralizacijos (M < 50 mg l–1) rûgðtûs „juodieji“ vandenys, turintys ðiek tiekkitoká pagrindiniø jonø santyká: Ca > Na > Mg > K bei Cl ≥ SO4 > HCO3. Ðitoksvanduo ypaè bûdingas pelkëjantiems drëgnøjø tropikø eþerams, pavyzdþiui, Ama-zonës baseino (Stallard, Edmond, 1981).

Krituliø gausiai drëkinamose pajûrio srityse pasitaiko itin gëlø eþerø (druskin-gumas apie 10 mg l–1 ir maþesnis), kuriø vandenyje vyrauja natrio ir chloro jonai.Pastarieji yra jûrinës kilmës ir patenka á eþerus su atmosferos krituliais.

9.2 pav. Eþerø vandens savitojo elek-trinio laidþio C20 priklausomybë nuoShindlero indekso Sh. Suvalkø eþery-nas, Lenkija; eþerai, kuriø didþiausiasgylis Dmax > 10 m – 1, Dmax < 10 m – 2(Lange, Nowinski, Maslanka, 2001)

2

1

0

100

200

300

400

500

600

0 50 100 150

Sh

C20

, µS

cm

–1

187

Eþero vanduo druskëja, kai 1) didëjavandens pavirðiaus garavimas ir 2) maþë-ja paties eþero nuotëkis. Abi sàlygos mak-simaliai realizuojamos karðtose aridinësesrityse: nenuotakûs eþerai iðgarina visàintakø atplukdomà vandená ir tampadruskø akumuliatoriais ar net sedimen-tatoriais, t. y. jø dugne kaupiasi ið per-sotintø tirpalø iðsikristalizavusios drus-kos (chemogeninës nuosëdos). Vandensjoninë sudëtis gali bûti labai ávairi, nesdaug lemia maitinamøjø baseinø litolo-gija, klimatas, dabartiniai geologiniaiprocesai (pavyzdþiui, vulkanizmas) ir kt.,taèiau, kita vertus, ðioje ávairovëje gali-ma áþvelgti ir dësningumø. Antai van-dens druskingumui esant didesniam kaip1 g l–1, tarp anijonø pradeda vyrauti SO4

2–,o nuo 3 – 5 g l–1 – Cl– arba SO4

2–. Tarpkatijonø Ca2+ vyrauja, kol druskingu-mas pasiekia 1 – 2 g l–1, o po to já iðstu-mia Na+ (Mg2+ jonas beveik visadaiðsaugo tarpinæ pozicijà).

Eþerø vandens druskingumas ir pa-grindiniø jonø santykis nuolat kinta. Ðiøsvyravimø (sezoniniø, metiniø, daugia-

9.5 pav. Vandens savitojo elektrinio laidþioC25 pasiskirstymas pagal gylá D dviejuosegreta telkðanèiuose miðko eþerëliuose (Mo-lëtø rajonas) – Kreivajame (1) ir Duobulyje(2). Matavimai atlikti 2001 11 03; Kreivasiseþeras maitinamas tik krituliø ir pavirði-nio vandens, o Duobulis – poþeminio van-dens (69% metinio vandens balanso paja-mø)

2

1

–16 –14 –12 –10 –8 –6 –4 –2 0

0 200 400 600 800 1000

C 25 , µ S cm –1

D, m

0

50

100

150

200

250

300

III–V VI–VIII IX–XI XII–II

Metų sezonai

Van

den

s d

rusk

ing

um

as, m

g l–1

9.3 pav. Vandens druskingumo Sartø eþeresezoninë kaita (vidutiniai duomenys)

9.4 pav. Eþerø vandens savitojo elektrinio lai-dþio C priklausomybë nuo poþeminio van-dens prietakos OU. Mississippi aukðtupio eþe-rai, JAV; poþeminë prietaka iðreikðta eþerovandens sluoksniu (sudarë autorius pagal An-derson, Cheng, 1998)

0

20

40

60

80

100

120

0 0,5 1 1,5 2 O U , m / metus

C, µ

S c

m–1

Vandens chemija ir cheminiai procesai


meèiø) prieþastys yra 1) fizinës (eþero vandens tûrio pokyèiai, vandens ir atmosfe-ros dujø apykaita, vandens sàmaiða, vandens temperatûros ir fazinio bûvio pokyèiai),2) cheminës (jonø reakcijos, hidrocheminës pusiausvyros pokyèiai), 3) fizinës-chemi-nës (koloidø koaguliacija, vandens ir dugno nuosëdø jonø apykaita), 4) biologinës(vandens gyvûnø kvëpavimas, druskø panaudojimas savo kriauklëms ir skeletamsauginti), 5) biocheminës (organinës medþiagos produkcija ir jos destrukcija, t. y.mineralizacija), 6) antropogeninës (tarðalø emisijos á vandená ir atmosferà, þemësûkio naudmenø træðimas, nuotëkio reguliavimas ir kt.).

Per daugiametá laikotarpá labai kinta druskingøjø eþerø vandens mineralizacija.Sausmeèiais seklesni eþerai apskritai iðdþiûna, vëjas iðpusto jø dubenyse susikaupu-sias druskas, todël kito vandeningo periodo pradþioje „atgimæ“ eþerai gali bûti tiksilpnai druskëti ar net gëli.

Sezoniná vandens druskingumo ritmà gëluose kalcio hidrokarbonatinio tipoeþeruose galima apibûdinti ðitaip. Þiemà didëja visos vandens masës druskingumas,bet ypaè – prie dugno; procesà stimuliuoja padidëjusi eþero vandens balanso poþe-minio vandens dalis bei rûgðtëjanti terpë (kaupiasi CO2), tirpinanti nuosëdose esan-èius karbonatus (Aliokin, 1975). Pavasará vandens masës druskingumas labai suma-þëja, nes á eþerà suteka silpnai mineralizuotas tirpstanèio sniego vanduo; be to,konvekcinë sàmaiða „iðkelia“ CO2, eþeras iðsivëdina, ir buvusi hidrokarbonatø pu-siausvyra suyra – dalis karbonatø iðkrinta nuosëdomis. Vasarà vandens masësdruskingumas bei jo kontrastai tarp pavirðiaus ir priedugnio didëja, taèiau kintamahidrometeorologinë situacija (krituliai, vëjo sàmaiða, oro temperatûra) gali procesàpakreipti prieðinga linkme. Rudená homotermijos frontui leidþiantis gilyn, vandensmasës druskingumas bei gradientai maþëja ir gali priartëti prie vasaros pradþiojebuvusiø reikðmiø.

Vidutinio klimato zonoje gëløjø eþerø vandens druskingumas gali padidëti irnegráþtamai dël antropogeniniø prieþasèiø. Pavyzdþiui, iðtyrus apie 250 Lenkijoseþerø nustatyta, kad per pastaruosius 35–40 metø Ca2+ koncentracija juose padidë-jo vidutiniðkai 63,8% (iki 130%), Na+ – 38,8%, K+ – 13,3%, Mg2+ – 12,9% (Marsze-lewski, 2001). Prieþasèiø spektras labai platus: buities ir pramonës tarða, keliø bars-tymas druska þiemà ir kt., taèiau svarbiausia – þemës ûkyje naudotos mineralinëstraðos.

189

9.2. Biogeniniai elementai

Sugerdami ðviesos kvantus ir (foto)sintetindami organines medþiagas ið CO2, HCO3–

ir H2O, autotrofiniai organizmai – fitoplanktonas ir aukðtesnieji vandens augalai –negali iðsiversti be kai kuriø cheminiø elementø, ypaè – azoto (N) ir fosforo (P). Ðieelementai vadinami biogeniniais elementais arba maisto medþiagomis, nes bûtentjie daþniausiai limituoja pirminius biologinius procesus ir produkcijà. Azotas irfosforas – bene svarbiausi biogeniniai elementai, nes jie áeina á visø gyvøjø organiz-mø audiniø sudëtá.

9.2.1. Azotas

Gëlame vandenyje esti ávairiø formø azoto: iðtirpusio molekulinio N2, mineraliniøamonio NH4

+, nitrito NO2– ir nitrato NO3

– bei organinio azoto, áeinanèio á amino irhumuso rûgðèiø, baltymø ir kitø sudëtingø junginiø sudëtá. Azotas patenka á eþeràtiesiai ið atmosferos (N2 dujos, sausos iðkritos, krituliai) ir ið maitinamojo baseino(su pavirðiniu ir poþeminiu vandeniu). Limnosistema azotà praranda (1) su iðtekan-èiu vandeniu, (2) redukuodama NO3

– á lakius junginius N2 ir N2O ir iðskirdama juosá atmosferà, taip pat (3) uþkonservuodama mineralinius ir organinius azoto jungi-nius dugno nuosëdose.

Azoto ðaltiniaiMolekulinis azotas patenka á vandená ið atmosferos, o koks jo kiekis iðtirpsta

vandenyje, priklauso nuo temperatûros. Vandens temperatûrai þemëjant, N2 tirpu-mas didëja. Konvekcijø laikotarpiais molekulinio azoto prisotinama visa vandensmasë. Pavirðinio vandens sluoksniui ðylant, dalis N2 gráþta (difunduoja) á atmosferà,nes anksèiau buvæs jo kiekis ðiltam vandeniui yra jau per didelis (vanduo persotin-tas). Taigi esant tiesioginei temperatûros stratifikacijai, absoliutus vandenyje iðtir-pusio molekulinio azoto kiekis (koncentracija) didëja, didëjant eþero gyliui, ir ðalta-me hipolimnione gali siekti 15 – 20 ml l–1 (Wetzel, 1983). Kita vertus, visuose eþerosluoksniuose N2 kiekis bus artimas sotinanèiam kiekiui (100%).

Minëtà pasiskirstymà gali ðiek tiek modifikuoti azotà fiksuojantys melsvadum-bliai ir bakterijos. Melsvadumbliø, pavyzdþiui, Anabaena, pajëgumas fiksuoti mole-kuliná azotà priklauso nuo specialiø lasteliø – heterocistø skaièiaus (Horne, Gold-man, 1972). Fiksacijai reikia papildomos energijos, todël ji vyksta kartu su fotosinteze,



t. y. ðviesiuoju paros laiku, ir, be to, arti vandens pavirðiaus (9.6 pav.). Taip patpastebëta, kad azoto fiksacija vyksta energingiau, jei vandenyje yra daug fosforo(Flett et al., 1980) ir iðtirpusio organinio azoto (Horne, Fogg, 1970). Kai kuriuoseeutrofiniuose eþeruose biologiðkai fiksuoto N2 dalis gali siekti 10% metiniø suminiøazoto pajamø, o iðskirtiniais atvejais – net 43% (Wetzel, 1983).

Be melsvadumbliø, molekuliná azotà sugeba fiksuoti kai kurios heterotrofinësbakterijos (kelios rûðys Azotobacter bei Clostridium pasteurianum), pasyviai sklan-danèios vandenyje (planktoninës formos) arba kolonizuojanèios vandens augalus(epifitinës formos) ir dugno nuosëdas, ypaè virðutiná 2 cm storio sluoksná (bentinësformos). N2 fiksacijai yra palankesnë daug humusiniø medþiagø turinti terpë, ta-èiau net ir joje heterotrofiniø bakterijø indëlis á limnosistemos suminio azoto paja-mas yra palyginti nereikðmingas.

N2 fiksuoja beveik visos fotosintezuojanèios bakterijos, kuriø didelës sankau-pos telkiasi aerobiniø ir anaerobiniø eþero zonø (epilimniono–metalimniono arbametalimniono – hipolimniono) sandûroje, jei èia pakanka ðviesos (fotinë zona).Azotas fiksuojamas tik anaerobinëje aplinkoje, taèiau kiek jis gali bûti reikðmingaseþero, ypaè meromiktinio, maisto medþiagø balansui, kol kas neþinoma.

Atmosferos krituliai ir sausos iðkritos yra tiesioginiai ir mineraliniø, ir organi-niø azoto formø tiekëjai. Didëjant oro tarðai, didëja ir ðiø ðaltiniø svarba visø eþerøazoto balansuose, bet ypaè – kalnø eþerø, kur jie gali bûti vieninteliai azoto ðalti-niai. Tai patvirtina Europos kalnø – nuo Skandinavijos iki Pirënø – eþerø tarptauti-nio monitoringo duomenys (Mosello, Boggero, Marchetto, 1998). Amerikos Didiejieþerai su krituliais gauna apie 0,3–0,35 g N m–2 per metus, o áskaitant ir sausàsiasiðkritas, – apie 1 g N m–2 (Wetzel, 1983).

Ið maitinamojo baseino iðplautus mineralinius ir organinius azoto junginius áeþerus atplukdo upës ir poþeminiai vandenys (9.7 pav.); kartais labai reikðmingasesti ir duburio ðlaitø pasklidas nuotëkis, su kuriuo á eþerà gali patekti daug suspen-duotø (neiðtirpusiø) organinio azoto junginiø. Ðiø apkrovø santykiná dydá, t. y.

9.6 pav. Melsvadumbliø fiksuoto (1 m³vandens) molekulinio azoto pasiskirs-tymas pagal gylá Windermere (1) ir Est-hwaite Water (2) eþeruose (Jungtinë Ka-ralystë) 1966 08 30 (modifikuota pagalWetzel, 1983)

1 2

–6

–4

–2

0 0 50 100 150 200

µ g N, m–3 per parą

Gyl

is, m

191

atplukomo suminio azoto ir jo dedamøjø koncentracijas, nulemia maitinamojobaseino gamtinës sàlygos (klimatas, litologija, miðkingumas ir kt.) ir ypaè þmoniøûkinë veikla jame (baseino antropogenizacija). Kadangi ðiø sàlygø deriniai labaiávairûs, sunku nurodyti vieninteles galimas azoto formø koncentracijas net ir visið-kai neuþterðtame vandenyje. Orientaciniai „natûralûs“ rodikliai, perskaièiavus á azotà,bûtø tokie: NH4 koncentracijos – iki 5 mg l–1, NO2 – iki 0,01 mg l–1, NO3 – iki 10 mg l–1

(Wetzel, 1983).

Azoto formos ir jø transformacijos eþeruoseAmoniakinis azotas vandenyje gali bûti dviejø formø – NH4

+ ir NH3 . H2O.Nedisocijuotoji forma yra toksinë, ypaè þuvims, o jos ir pirmosios formos santykispriklauso nuo vandens temperatûros ir pH (pastarajam didëjant, NH3 . H2O dalistaip pat didëja). Amoniakinis azotas susidaro ið organiniø medþiagø, kai ðias skaidoheterotrofinës bakterijos (amonifikacija). Augalai asimiliuoja tik amoniakiná azotà,todël jo koncentracija eþerø epilimnionuose (trofinëse zonose) daþniausiai esti men-ka. Amoniakinis azotas gali kauptis stratifikuotø eþerø hipolimionuose, bakterijomsskaidant organines nuosëdas. Kita vertus, jei aplinka yra aerobinë (pakanka deguo-nies), vyksta amonio jonø nitrifikacija, t. y. grandinë cheminiø reakcijø, kuriøgalutiniai rezultatai yra nitritai ir nitratai:

NH4+ + 1,5 O2 → 2 H+ + NO2

– + H2O, (9.3)

NO2– + 0,5O2 → NO3

– . (9.4)

Pirmojoje reakcijoje aktyviai dalyvauja nitrifikuojanèios bakterijos Nitrosomonas, oantrojoje – Nitrobacter. Bendra nitrifikacijos reakcija atrodo ðitaip:

NH4+ + 2 O2 → NO3

– + H2O + 2H+, (9.5)

9.7 pav. Pavirðinio vandens (upiø) at-plukdomo mineralinio (1) ir organinio(2) azoto N prietakos á Vortsjarv eþerà(Estija) daugiameèiai svyravimai (Jar-vet, Noges, 1998)

1

2

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1986 1988 1990 1992 1994 1996

Metai

N, t

on

os



t. y. vienam moliui NH4+ oksiduoti reikia dviejø moliø deguonies. Jei vandenyje

iðtirpusio deguonies koncentracija yra maþesnë kaip 0,3 mg l–1, nitrifikacija nebe-vyksta. Procesà taip pat slopina kai kurios vandenyje iðtirpusios organinës medþia-gos (taninai, humuso rûgðtys).

Nitratus asimiliuoja fitoplanktonas ir aukðtesnieji vandens augalai, kurie prieðtai redukuoja juos á amoniakinæ formà. Ðiems organizmams þuvus, dalis juosesukaupto azoto (jau organinio) vël átraukiama á amonifikacijos → nitrifikacijosciklus, t. y. cirkuliuoja limnosistemoje ir toliau, o kita dalis uþkonservuojama dug-no nuosëdose. Limnosistemos azoto pusiausvyrai iðlaikyti labai reikðminga ir denit-rifikacija – bakterijø Pseudomonas, Achromobacter, Escherichia, Bacillus, Micro-coccus ir kt. realizuojama biocheminë reakcija, vykstanti sykiu su organiniø medþiagøoksidacija, kai nitratai yra redukuojami iki dujiniø azoto formø – molekulinio azotoN2 ir diazoto oksido N2O:

NO3– → NO2

– → N2O → N2. (9.6)

Ðios dujos gali difunduoti á atmosferà, taigi denitrifikacija yra biologiðkai aktyvausazoto paðalinimo ið limnosistemos mechanizmas. Denitrifikacijai reikalinga anaero-binë aplinka, todël ji vyksta ypaè intensyviai virðutiniame, organikos prisotintamedugno nuosëdø sluoksnelyje (9.3 lentelë), o gilesniuose eutrofiniuose eþeruose – irvisame hipolimniono tûryje. Þemëjant vandens temperatûrai ir rûgðtëjant aplinkai,denitrifikacija lëtëja.

Organinis azotas esti iðtirpæs (ION) ir suspenduotas (organiniø daleliø azotasSON), be to, jis gali bûti vietinis (autochtoninis), t. y. susidaræs eþere, arba atpluk-dytas ið baseino (alochtoninis). ION daugiausiai aptinkamas ávairiø amino azotojunginiø, ypaè polipeptidø, pavidalu; vandenyje jo daliai neretai tenka daugiau neipusë viso tirpaus azoto. SON eþerø vandenyje esti 5–10 kartø maþiau nei ION,taèiau, kita vertus, eutrofiniuose eþeruose SON ir ION santykis priartëja prie viene-

9.3 lentelë. Denitrifikacijos intensyvumas kai kuriuose Pasaulio eþeruose (Wetzel, 1983)

Denitrifikacija Ežeras (šalis)

Vanduo, µg N l–1 per parą Nuosėdos, mg N m–2 per parą

Norrviken (Švedija) 0,53 100

Smith (Alaska, JAV) 15 90

Mendota (Wiskonsinas, JAV) 8–26 –

Kasumigaura (Japonija) – 3–74

Boyrup Langso (Danija) – 57,5

St. George, litoralė (Kanada) – 2,2–2,6

193

to. Autochtoninis ION eþeruose susidaro vykstant ávairiems biologiniams proce-sams. Pavyzdþiui, polipeptidus ir kitus organinius junginius á vandená iðskiria besi-vystantis fitoplanktonas ir aukðtesnieji augalai.

9.2.2. Fosforas

Fosforas P yra ypaè svarbus biologinio metabolizmo procesams, taèiau jo kiekishidrosferoje daþniausiai yra menkas ir limituoja akvasistemø biologiná produktyvu-mà net ir tada, kai kitø maisto medþiagø pakanka. Gëluose eþeruose vyraujantifosforo forma yra organiniai fosfatai, kuriuos vandenyje adsorbuoja mineralinës irorganinës dalelës. Tirpiajai mineralinio fosforo formai – ortofosfatams (PO4

3–) tenkamaþiau nei 10% suminio fosforo.

Suminio fosforo koncentracija neuþterðtame gëlame vandenyje daþniausiai kin-ta nuo 10 µg P l–1 iki 50 µg P l–1. Kita vertus, druskinguose eþeruose ji gali siekti200 mg l–1, o itin gëluose kalnø eþerëliuose, atvirkðèiai, bûti maþesnë kaip 1 µg l–1.Kadangi bûtent fosforas daþniausiai li-mituoja limnosistemø biologiná produk-tyvumà, jo koncentracija vandenyje ne-blogai apibûdina eþero trofinæ bûsenà(9.4 lentelë).

Eþere apie 70% organinio fosforoyra viduje organiniø daleliø (sestono),o likusi jo dalis – iðtirpusi arba koloidøbûsenos. Tirpiems mineraliniams orto-fosfatams tenka tik keli procentai ben-drojo fosforo, be to, ir jie labai greitaipasisavinami biotos. Oligotrofiniuose eþeruose bendrojo ir mineralinio fosforo kon-centracijos maþai kinta atsiþvelgiant á gylá, o eutrofiniuose eþeruose, atvirkðèiai, joslabai padidëja prie dugno. Ðá efektà daugiausia lemia tirpiø fosforo kompleksømigracija ið nuosëdø á vandená anaerobiniame hipolimnione, o tiksliau – anoksinëjepavirðiniø nuosëdø (0–5 mm storio) mikrozonoje. Jei su dugno nuosëdomis turinèiamesàlytá vandenyje yra deguonies (> 1 mg l–1), susidaro oksiduotø nuosëdø mikrozona,kuri sustabdo fosforo migracijà. Kita vertus, aukðtesnieji vandens augalai gali pasi-savinti nuosëdose esantá fosforà per ðaknø sistemà.

Kad ir kaip bûtø, visas á eþerà patekæs fosforas palyginti greitai uþkonservuoja-mas dugno nuosëdose, todël limnosistemos biologiniam produktyvumui palaikyti

9.4 lentelë. Suminio fosforo koncentracijos epi-limniono vandenyje, bûdingos skirtingo trofi-nio lygmens eþerams (Vollenweider, 1968)

Ežero trofinis lygmuo P, µg l–1

Ultraoligotrofinis < 5

Oligomezotrofinis 5–10

Mezoeutrofinis 10–30

Eutrofinis 30–100

Hipereutrofinis > 100



reikalingos naujos fosforo porcijos, ypaè jeigu jos optimaliai dera su kito biogeni-nio elemento – azoto – apkrovomis. Ir atvirkðèiai, jei eþerui tenkanèios P ir Napkrovos nuolat didëja, limnosistema praranda biologinæ pusiausvyrà ir pradedasparèiai eutrofikuotis (9.5 lentelë). Manoma, kad virðutinë kritinë riba yra apie25 mg P m–3 (Vollenweider, Kerekes, 1980).

Lietuvos eþeruose mineralinio fosforo koncentracija kinta nuo 0,000 mg P l–1 iki1,000 mg P l–1 – vandens pavirðiuje ir nuo 0,000 mg P l–1 iki 1,900 mg P l–1 – priedugno; organinio fosforo koncentracijos kaitos intervalai tuose paèiuose vandenssluoksniuose yra atitinkamai 0,001–0,664 mg P l–1 ir 0,002–3,096 mg P l–1 (Kava-liauskienë, 1996); didþiausia koncentracija buvo þiemà. Kita vertus, duomenys yralabai prieðtaringi – nelygu mëginiø, ið kuriø apskaièiuota fosforo koncentracija, skai-èius, jø ëmimo vieta bei laikas ir kt. Pavyzdþiui, pasak J. Taminsko (2001), tyrinëjusiobendro fosforo vidutinæ metinæ koncentracijà 36 Lietuvos eþeruose 1986–1989 metais,50% eþerø ji buvo didesnë kaip 0,05 mg l–1, taèiau tik 17% eþerø – didesnë kaip 0,1 mgl–1; didþiausia iðmatuota bendro fosforo koncentracija buvo 0,512 mg l–1.

9.3. Mikroelementai

Cheminiai elementai, kuriø koncentracija vandenyje yra maþesnë kaip 1 mg l–1, yravadinami mikroelementais. Prie jø priskiriami geleþis, manganas, silicis, bromas,jodas, fluoras, litis, baris, stroncis, varis, kobaltas, nikelis ir kt. Vieno ar kito ele-mento kieká vandenyje nulemia geologinës ir hidrogeologinës maitinamojo baseino

9.5 lentelë. Leistinos ir pavojingos (keièianèios trofinæ bûsenà) suminio azoto N ir suminiofosforo P apkrovos ávairaus gylio eþeruose (Vollenweider, 1968)

Apkrova (g), tenkanti ežero 1 m² plotui per metus

leistina kritinė Ežero vidutinis gylis, m

N P N P

5 1,0 0,07 2,0 0,13

10 1,5 0,10 3,0 0,20

50 4,0 0,25 8,0 0,50

100 6,0 0,40 12,0 0,80

150 7,5 0,50 15,0 1,00

200 9,0 0,60 18,0 1,20

195

sàlygos, eþero dubens ir vandens masës genezë, ûkinë þmoniø veikla. Antai kaikuriø druskingøjø eþerø, telkðanèiø Tibeto aukðtikalnëse, vandenyje boro ir lièiokoncentracijos siekia net 900 mg l–1; Baskunèako eþero (Þemutinis Pavolgis) sûry-muose apstu fluoro (iki 24 mg l–1), o Krymo pusiasalio pakranèiø lagûninës kilmëseþeruose – jodo ir bromo. Taigi sàvoka „mikroelementas“ yra santykinë. Be to,daugelis mikroelementø yra biologiðkai reikðmingi (pavyzdþiui, augalams asimi-liuojant nitratus, pastarieji redukuojami á amoniakinæ formà dalyvaujant molibde-nui), ir ðiuo poþiûriu taip pat vadintini biogeniniais (mikro)elementais. Aptarsimetik kai kuriuos mikroelementus.

9.3.1. Geleþis ir manganas

Geleþis á eþerus patenka su pavirðiniais ir poþeminiais vandenimis. Tirpesni yradvivalentës geleþies Fe2+ junginiai, kurie aerobinëje aplinkoje oksiduojasi á Fe3+

junginius. Oksidacijos greitis priklauso nuo vandens pH, Eh (oksidacinio-redukci-nio potencialo) ir temperatûros. Vandenyje iðtirpusios Fe2+ kieká daugiausia lemiamaþas FeCO3 tirpumas; kiek didesnë Fe2+ koncentracija galima tik minkðtame,t. y. maþai karbonatø turinèiame, vandenyje. Kiti dvivalentës geleþies junginiai –hidroksidas Fe(OH)2 ir sulfidas FeS yra dar maþiau tirpûs. Tamsiø FeS kristaløvisada esti anoksinëse dugno nuosëdose. Anaerobiniuose eþerø (eutrofiniø ir mero-miktiniø) hipolimnionuose sulfidø padaugëja dël sulfatus redukuojanèiø bakterijøveiklos; ðitokioje aplinkoje sumaþëja ir Fe2+, nes ji átraukiama á netirpaus FeSsudëtá.

Fe3+ daþniausiai aptinkama Fe(OH)3 pavidalu, taèiau ðio hidroksido tirpumasyra menkas. Geleþies tirpumas vandenyje padidëja, jei ji sudaro kompleksus suorganiniais junginiais. Ðitokiems kompleksams susidaryti ypaè palanki humuso irkitø organiniø rûgðèiø prisotinta aplinka pelkiø eþerëliuose. Iðtirpæ geleþies jungi-niai ið dalies nulemia ir rusvà ðiø eþerø vandens spalvà.

Bendras geleþies kiekis, aptinkamas eþerø aerobiniuose vandens sluoksniuose(pH 5–8), kinta nuo 50 µg l–1 iki 200 µg l–1, taèiau tik menka jo dalis tenka joninëmsgeleþies formoms.

Panaðiai elgiasi eþere ir manganas. Jo tirpumas distiliuotame neutralios reakci-jos vandenyje yra apie 1 mg l–1. Didëjant vandens pH ir Eh, mangano tirpumaslabai sumaþëja, ypaè hidrokarbonatø prisotintoje aplinkoje. Vidutinë mangano kon-centracija eþerø epilimnionuose yra apie 35 µg l–1, taèiau kaip ir geleþis, ðis elemen-tas daþniausiai aptinkamas kartu su organiniais junginiais. Daug mangano yra



miðko (ypaè spygliuoèiø) paklotës rûgèiuose tirpaluose, todël miðkingø baseinømaitinamuosiuose eþeruose ðio elemento koncentracija yra didesnë.

Geleþis ir manganas yra svarbûs katalizatoriai gyvøjø organizmø fermentinësesistemose (kvëpavimo, chlorofilo ir baltymø sintezës), dalyvauja nitratø asimiliaci-jos procesuose ir t. t., taigi jø stygius taip pat gali limituoti limnosistemos biologináproduktyvumà.

9.3.2. Kiti metalai

Kitø metalø, pavyzdþiui, vario (Cu), cinko (Zn), kobalto (Co), molibdeno (Mo) irkt., maþi kiekiai aptinkami tirpaluose, organiniuose kompleksuose arba adsorbuo-tos formos. Maþiausia jø yra oligotrofiniuose kalnø ir poliariniø srièiø eþeruose,ypaè jeigu pastarøjø baseinuose vyrauja kristalinës uolienos (8.6 lentelë). Nors ðiemikroelementai gali bûti átraukti á metabolizmo procesus ávairiais bûdais, limnosis-tema geriau pasisavina jø kompleksus su organika. Kita vertus, kai kuriø mikroele-mentø, pavyzdþiui, vario, organiniai kompleksai gali bûti toksiðki ir slopinti dum-bliø ar aukðtesniøjø augalø vystymàsi.

Fitoplanktonas kaupia mikroelementus ðitokia seka: Fe > Zn > Cu > Co > Mn > Mo.Vykstant organikos mineralizacijai, á tirpalus pereinanèiø mikroelementø santykiaiyra beveik prieðingi (Mo > Co > Cu > Zn > Fe > Mn), todël organogeninëse dugnonuosëdose Fe > Mn > Co > Zn > Cu > Mo. Stratifikacijø laikotarpiu eutrofiniø

9.6 lentelë. Kai kuriø mikroelementø vidutinë koncentracija (mg l–1) upiø ir eþerø vandenyje(Wetzel, 1983)

Ežerai, upės Fe Mn Cu Zn Co Mo

Visi Pasaulio ežerai ir upės 40 35 10 10 0,9 0,8

Aukštikalnių ežerai 1,3 0,3 1,2 1,5 <0,3 0,4

Šiaurės Vokietijos ežerai 31,5 28,6 2,9 6,6 0,05 0,39

ŠR Indianos (JAV) ežerai 15,0 21,3 <2 12,9 <2 30,0

Pietų Afrikos ežerai 533 15,6 1,7 8,7 0,11 0,6

9.7 lentelë. Mikroelementø vidutinë koncentracija (mg l–1) Schohsee eþero (Vokietija) epilim-nione ir hipolimnione (Groth, 1971)

Vandens sluoksnis Mn Fe Cu Zn Co Mo

Epilimnionas 4,5 15 1,0 1,8 0,03 0,21

Hipolimnionas 590 425 0,9 1,9 0,07 0,30

197

eþerø anaerobiniuose hipolimnionuose padidëja beveik visø minëtø elementø kon-centracija (9.7 lentelë), taèiau jà nulemia skirtingos prieþastys: Fe ir Mn koncentra-cijos didëjimà nulemia priedugnio redukcinë aplinka, o Mo, Co, Cu, Zn koncentra-cijos – detrito mineralizacija.

9.3.3. Silicis

Silicis (Si) yra antrasis pagal gausumà (po deguonies) cheminis elementas Þemësplutoje, taèiau vandenyje jo randama nedaug, kadangi silikatø (SiO2) tirpumas labaimenkas. Ðiø druskø reikia kai kuriems vandens organizmams, ypaè titnagdum-bliams (diatomëjoms), todël ðiø dumbliø intensyvaus dauginimosi laikotarpiu eþerøvandenyje SiO2 apskritai nelieka (Hellawell, 1989).

Gëlame vandenyje silicis esti dvejopas: 1) silicio rûgðtis (H4SiO4) ir 2)netirpus (daleliø), esantis biotinëje medþiagoje (pavyzdþiui, diatomëjø kriauklelë-se), adsorbuotas arba átrauktas á organiniø kompleksø sudëtá.

Pagrindinis silicio ðaltinis yra gamtoje paplitæ aliumosilikatiniai mineralai, todëljo koncentracija vandenyje labai panaði visuose þemynuose (apie 13 mg SiO2 l–1).Didëjant vandens temperatûrai ir rûgðtingumui, silikatø tirpumas taip pat didëja.Maþiausia silicio koncentracija esti eþerø (net ir oligotrofiniø) epilimnionuose, kursilicá intensyviai naudoja diatominiai dumbliai, o didþiausia – hipolimnionuose,ypaè turinèiuose sàlytá su nuosëdomis vandens sluoksniuose. Kai silicio koncentra-cija trofogeninëje eþero zonoje esti maþesnë kaip 0,5 mg l–1, daugelis diatomëjørûðiø nebegali konkuruoti su nesilikatinëmis dumbliø rûðimis ir pastarosios jasiðstumia, kol bus atnaujintos silicio atsargos, o tai ámanoma, pavyzdþiui, rudeninëskonvekcijos laikotarpiu. Taigi silicio ciklai daugiausia nulemia diatomëjø rûðiøsezonines sukcesijas, taèiau, kita vertus, ir patys yra nuo jø priklausomi. DaugelyjeLietuvos eþerø didþiausia silicio koncentracija (iki 45 mg l–1) nustatyta þiemà irvasarà, o maþiausia – balandþio–geguþës ir spalio–lapkrièio mënesiais, kai vykointensyvi titnagdumbliø vegetacija (Kavaliauskienë, 1996).



9.4. Organinës medþiagos

Organinës medþiagos (organinë anglis C) eþeruose esti dviejø rûðiø – iðtirpusios(IC) ir suspenduotos (SC). Be to, abi jos gali bûti alochtoninës (daþniausiai atpluk-dytos intakø) ir autochtoninës (pasigaminanèios eþere). IC ir SC santykis eþerøvandenyje yra vidutiniðkai 6 : 1 (Wetzel, Rich, 1973), taèiau konkreèiame eþere ðissantykis gali bûti ir kitoks – daug lemia baseino gamtinës sàlygos, antropogeninëtarða ir paties eþero trofiðkumas. Pavyzdþiui, iðtyrus 500 Wiskonsino valstijos (JAV)eþerø rasta, kad IC = 15,2 mg l–1, SC = 1,4 mg l–1, t. y. vidutinis IC ir SC santykisyra 11 : 1 (Wetzel, 1983). Kad ir kaip bûtø, taèiau, didëjant bendrajam (suminiam)organinës medþiagos (BC) kiekiui eþero vandenyje, IC kiekis didëja daug kartøsparèiau nei SC kiekis. Didelæ IC koncentracijà daþniausiai nulemia alochtoninëshuminës medþiagos, turinèios maþai azoto (C : N = 50 : 1), todël didëjant sumi-niam organinës medþiagos kiekiui eþero vandenyje, didëja ir C : N santykis.

Ið baseino dirvoþemio ir pavirðiaus iðplaunamos alochtoninës organinës me-dþiagos yra miðinys ávairiai suskaidytø augalø ir gyvûnø liekanø bei pastarøjøcheminës ir biologinës sintezës produktø. Ðá sudëtingà kompleksà galima suskirsty-ti á dvi dalis: 1) nehumusines medþiagas ir 2) humusines medþiagas.

Prie nehumusiniø medþiagø priskiriami angliavandeniai, baltymai, peptidai,aminorûgðtys, riebalai, pigmentai ir kai kurie kiti organiniai junginiai. Mikroorga-nizmai ðiuos junginius labai greitai pasisavina arba suskaido, todël jø koncentracijavandenyje yra menka. Humusinës medþiagos yra rûgðtûs organiniai junginiai, ku-riems susidarant svarbus vaidmuo tenka ir mikroorganizmams (pirmojoje fazëje), irabiotinei polimerizacijai (antrojoje fazëje). Galutiniai produktai yra atsparûs toles-nei degradacijai, todël gali kauptis vandenyje. Didelæ molinæ masæ turinèios humu-sinës medþiagos yra koloidai, todël gali adsorbuoti ir mineralines, ir organinesdaleles.

Stratifikuotuose eþeruose didþiausia IC koncentracija daþniausiai esti epilim-nione. Prie èia besikaupianèiø alochtoniniø huminiø medþiagø, kurios yra palygintiatsparios tolesnei mikrobø destrukcijai, prisideda ir autochtoninës IC, iðskiriamos(sekretuojamos) fitoplanktono ir makrofitø. Tarp suspenduotøjø organiniø medþia-gø vyrauja autochtoninës, todël jø koncentracija priklauso nuo eþero biologinioproduktyvumo, o pasiskirstymas pagal gylá – nuo stratifikacijos stiprumo. Meta-limnione organiniø daleliø (þuvusio fitoplanktono) nusëdimo greitis sumaþëja, to-dël ðiame sluoksnyje laikinai padidëja SC koncentracija. Hipolimnionà ðis plankto-no „lietus“ pasiekia dar vëliau, ir didþiausia SC koncentracija èia bûna praëjus

199

kelioms dienoms ar net savaitëms (priklauso nuo eþero gylio) nuo to, kai ji buvotokia epilimnione. SC koncentracija padidëja ir konvekcijø laikotarpiu, kai kylan-èios srovës resuspenduoja lengvas organines nuosëdas; sekliuose polimiktiniuoseeþeruose ðitai daþnai atsitinka ir vasarà.

Daug organiniø medþiagø á eþerus gali patekti ið antropogeniniø tarðos ðaltiniø,ypaè su buities atliekomis. Ðios alochtoninës kilmës medþiagos lengvai oksiduojasi,todël jø rodiklis gali bûti oksidacijai bûtinas biocheminis deguonies sunaudojimas(BDS) per vienà ar kità laikotarpá, daþniausiai – 5 paras (9.8 lentelë).

9.5. Vandenyje iðtirpusios dujos

Vandenyje iðtirpusiø dujø sudëtis yra tokia pati kaip ir atmosferos, t. y. jame yraazoto, deguonies ir anglies dvideginio. Be to, prie dugno kartais esti sieros vandeni-lio ir metano, susidaranèiø anaerobinëje aplinkoje irstant organikai. Iðtirpusiø dujøkieká galima apibûdinti absoliuèiais ir santykiniais dydþiais, atitinkamai mg l–1 ir %nuo sotinanèiojo jø kiekio, atitinkanèio vienà ar kità vandens temperatûrà. Antrasisrodiklis yra dinamiðkesnis, nes jis parodo periodinius ir neperiodinius radiaciniøsàlygø pokyèius bei vandens masës sàmaiðos ypatumus. Kadangi vandenyje iðtir-pusá molekuliná azotà aptarëme pirmiau, ðiame skyriuje daugiausia kalbësime apiedeguoná ir anglies dioksidà, kurie aktyviai dalyvauja biologinio metabolizmo proce-suose ir, kita vertus, ið dalies yra jø produktai.

9.8 lentelë. Organiniø medþiagø kiekis pagal BDS5 (mg O2l–1) Lietuvos eþeruose 1993 m.

rudená (Lietuvos gamtinë aplinka, 1994)

BDS5 Ežeras

svyravimų ribos vidurkis

Dusia 0,4–1,7 0,9

Žuvintas 1,0–5,4 2,2

Tauragnas 1,1–3,1 2,1

Rubikiai 0,3–3,0 1,4

Šventas 1,2–2,9 1,9

Plateliai 0,3–1,1 0,7

Lūkstas 1,4–4,2 2,5



9.5.1. Deguonis

Á vandená deguonis (O2) patenka ið atmosferos, taip pat já iðskiria fotosintezës metudumbliai ir makrofitai. Eþere jis naudojamas augalø, gyvûnø ir bakterijø – kvëpuoti,taip pat organinei medþiagai vandenyje ir ypaè pavirðiniame nuosëdø sluoksnelyjeoksiduoti. Kadangi deguonies pajamø ir iðlaidø santykis eþero zonose yra skirtin-gas, labai skiriasi ir deguonies koncentracija jose, t. y. deguonis netolygiai pasi-skirsto ir pagal gylá, ir pagal akvatorijà. Pasiskirstymas suvienodëja konvekciniø, osekliuose eþeruose – ir vëjiniø sàmaiðø laikotarpiais.

Deguonies tirpumas vandenyje priklauso nuo temperatûros, taèiau priklauso-mybë nëra tiesinë: þemø vandens temperatûrø srityje deguonies tirpumas didëjasparèiau nei tokio paties intervalo, taèiau aukðtø temperatûrø srityje (9.8 pav.).

Yra pavirðiniame vandens sluoksnyje iðtirpusio deguonies kiekio ir deguoniesatmosferoje pusiausvyra, todël, krintant atmosferos slëgiui arba kylant aukðtyn(kalnø eþeruose), O2 koncentracija maþëja. Didëjant vandens druskingumui, deguo-nies tirpumas taip pat maþëja, Pavyzdþiui, jûros vandenyje (vidutinis druskingumas35 g l–1) deguonies iðtirpsta 20% maþiau nei tokios paèios temperatûros, taèiaugëlame vandenyje.

Dujø difuzija vandenyje yra labai lëta, todël visa vandens masë gali prisisotintideguonies tik konvekciniø sàmaiðø laikotarpiais. Kadangi pastarieji yra santykiðkaitrumpi, ypaè pavasará, visiðkas prisotinimas yra palyginti retas reiðkinys net ir

9.8 pav. Deguonies (O2) tirpumo priklausomybënuo vandens temperatûros (T) esant normaliamatmosferos slëgiui (760 mm)

1 2

–20

–18

–16

–14

–12

–10

–8

–6

–4

–2

0 60 70 80 90 100

O2 , %

Gyl

is, m

4

6

8

10

12

14

16

0 5 10 15 20 25 30 35 40

T, °C

O2,

mg

l–1

9.9 pav. Vandenyje iðtirpusio deguonies(% nuo sotinanèiojo kiekio) pasiskirsty-mas pagal gylá Asvejos eþere po ledu þie-mà (1) ir pavasario homotermijos metu(2); matavimai atlikti atitinkamai 200003 03 ir 2000 04 22

201

sekliuose eþeruose (9.9 pav.). Toli graþu ne visada deguonies yra prisotintas ir suatmosfera turintis sàlytá pavirðinis vandens sluoksnis. Pavyzdþiui, pagal daugiame-èius duomenis, Sartø eþero pavirðiuje deguonies kiekis vasarà yra vidutiniðkai 94%;panaðûs skaièiai pateikiami ir JAV bei Ðvedijos eþerø (Hutchinson, 1957).

Deguonies pasiskirstymas pagal gylá priklauso nuo metø laiko ir eþero trofið-kumo. Dimiktiniuose eþeruose deguonies santykinis kiekis maþai kinta pagal gylá,t. y. visuose vandens sluoksniuose jis artëja prie sotinanèiojo kiekio (100%), abiejø –pavasario ir rudens – konvekciniø sàmaiðø laikotarpiais. Kita vertus, deguonieskoncentracija (mg l–1) daþniausiai esti didesnë per rudens homotermijà, kuri vystosiþemëjant vandens temperatûrai (didëjant deguonies tirpumui).

Eþerø trofiðkumo átaka O2 pasiskirstymui iðryðkëja stratifikacijø laikotarpiais.Oligotrofiniuose eþeruose pirminë biologinë produkcija yra menka, todël biogeni-nio deguonies pajamos ir biocheminës jo sànaudos negali ið esmës pakeisti iðkonvekcijos laikotarpiø paveldëtø pasiskirstymø. Vykstanèiø O2 pokyèiø prieþastysyra fizinës, t. y. susijusios su vandens temperatûros pokyèiais. Vasarà susiformavusðiltam epilimnionui, anksèiau buvusi deguonies koncentracija tampa pertekline, irdalis O2 turi difunduoti á atmosferà; likusio O2 santykinis kiekis bus taip patartimas 100%, taèiau dujø koncentracija sumaþës. Ji pradës didëti metalimnione irbus didþiausia – artima buvusiai pavasará – hipolimnione. Ðitoks deguonies pasi-skirstymas oligotrofiniame eþere vadinamas ortogradiniu (Aberg, Rodhe, 1942);nesunku pastebëti, kad jis yra atvirkðèias temperatûrø pasiskirstymui (9.10 pav.).

Ortogradinis deguonies pasiskirsty-mas yra itin retas ir bûna tik ultraoligot-rofiniuose eþeruose. Didëjant eþero tro-fiðkumui, hipolimnione kaupiasi visdidesnis alochtoninës medþiagos kiekis,kuriam oksiduoti naudojamas deguonis,todël jo koncentracija vandenyje stratifi-kacijø laikotarpiais nuolat maþëja. Kai ku-riuose eutrofiniuose eþeruose visas hipo-limnione buvæs deguonis iðeikvojamas jaupirmosiomis vasaros stratifikacijos savai-tëmis. Metalimnione ir epilimnione de-guoná naudoja visa biota, taèiau ðviesiuojuparos laiku jo atsargas papildo fotosinte-zuojantys augalai, dël to O2 koncentraci-ja ðiuose sluoksniuose gali bûti netgi di-

9.10 pav. Vandenyje iðtirpusio deguonieskoncentracijos pasiskirstymas (ortogradi-nis – 1 ir klinogradinis – 2) vasarà hipote-tiniuose oligotrofiniame (1) ir eutrofiniame(2) eþeruose

1

2

–15

–10

–5

0 0 5 10 15

O2, mg l–1

Gyl

is, m



desnë uþ sotinanèiàjà. Apibûdintas deguonies pasiskirstymas vadinamas klinogra-diniu pasiskirstymu (9.10 pav.). Galimos ávairios ðio pasiskirstymo modifikacijos,kurias nulemia eþerø morfometrija, temperatûrinës ir cheminës stratifikacijø para-metrai, vandenyje iðtirpusiø medþiagø ir ypaè fitoplanktono pasiskirstymas fotosin-tezës zonoje.

Polihuminiø eþerø epilimnionuose deguonies koncentracija gali sumaþëti (bûtimaþesnë uþ sotinanèiàjà) dël iðtirpusiø organiniø medþiagø cheminës oksidacijos,kurià realizuoja ultravioletinë radiacija. Stipriai stratifikuotuose eþeruose, ypaè jei-gu jie yra santykiðkai gilûs ir gerai apsaugoti nuo vëjo sàmaiðos, didþiausia deguonieskoncentracija daþnai bûna metalimnione (þinoma atvejø, kai ji siekë 36 mg O2 l

–1,arba 400%). Ðitoks O2 pasiskirstymas yra vadinamas pozityviu heterogradiniu pasi-skirstymu. Jis susidaro dël biogeninio deguonies kaupimosi metalimnione, kai jameintensyviai vystosi fitoplanktonas. Nors vandens temperatûra metalimnione yrapalyginti þema, maisto medþiagø koncentracija jame yra didesnë nei epilimnione, irstenoterminës fitoplanktono rûðys, ypaè melsvadumbliai Oscillatoria, intensyviaieksploatuoja ðià trofinæ zonà. Metalimnioninio deguonies maksimumo gylis pri-klauso nuo vandens skaidrumo. Daþniausiai jis yra tarp 3 m ir 10 m, taèiau labaiskaidriuose eþeruose gali siekti ir 50 m (Wetzel, 1983).

Laikina organikos, sklendþianèios dugno link, koncentracija ir oksidacija me-talimnione, taip pat intensyvi bakterijø veikla (ir kvëpavimas) ðiame dideliø van-dens tankio gradientø sluoksnyje gali nulemti O2 pasiskirstymà, kuris bus prieðin-gas kà tik aptartam pasiskirstymui, t. y. metalimnione O2 koncentracija bus

maþiausia (9.11 pav.). Ði O2 pasiskirs-tymo atmaina vadinama negatyviu he-terogradiniu pasiskirstymu.

Labai ávairiai O2 pasiskirsto pagalgylá meromiktiniuose eþeruose. Dauglemia meromiksijos reguliarumas (pa-stovi ar sezoninë meromiksija) ir jà nu-lëmusios prieþastys, monimolimnionostoris, miksolimniono trofiðkumas irkt. Nuolat meromiktiniø eþerø moni-molimnionai esti anaerobiniai, todël au-tochtoninës organinës medþiagos in-tensyviausiai oksiduojamos ties virðutinechemoklino riba, t. y. O2 pasiskirstymai

9.11 pav. Negatyvus heterogradinis deguo-nies (O2 % nuo sotinanèiojo kiekio) pasiskirs-tymas pagal gylá (D) Asvejos eþere 2000 07 27

–20

–16

–12

–8

–4

0 20 40 60 80 100 120

O2 , %

D, m

203

yra itin klinogradiniai. Panaðiai yra ir eþeruose, kur meromiksija sezoninë. Kitavertus, jei jà nulemia poþeminio vandens prietaka (kriogeninë meromiksija), moni-molimnionas gali bûti ir silpnai aerobinis (9.12 pav.).

9.5.2. Anglies dioksidas

Atmosferos ore anglies dioksidui (CO2) tenka tik 0,033% (tûrio), taèiau ðiø dujøtirpumas vandenyje 200 kartø didesnis uþ deguonies tirpumà ir jø koncentracijavandenyje gali bûti ganëtinai didelë (9.13 pav.).

Atmosferos CO2 ne tik tirpsta vandenyje, bet ir reaguoja su juo. Taigi vande-nyse egzistuoja kelios karbonatinës anglies formos – iðtirpusiø CO2, H2CO3, HCO3

–

ir CO32– :

CO2 + H2O ↔ H2CO3, (9.7)

CO2 + H2O ↔ HCO3– + H+, (9.8)

HCO3– ↔ CO3

2– + H+. (9.9)

Dël ðiø reakcijø vandenø pH turëtø bûti silpnai rûgðtus (apie pH 5,6), taèiau dëlsàveikos su dirvos kalcio ir magnio karbonatais eþerø pH gana pastovus – daþniau-siai neutralus arba ðiek tiek ðarminis (pH 7–8).

Taigi karbonatiniø anglies formø koncentracijà eþeruose lemia dalinis CO2 slëgisatmosferoje ir sàveika su vandeniu bei dirvos karbonatais. Kita vertus, CO2 kon-centracijos pasiskirstymà pagal gylá daugiausia nulemia biologinio metabolizmoprocesai: fotosintezë – CO2 sumaþëjimà, o kvëpavimas ir organikos mikrobiologi-nis ardymas, atvirkðèiai, CO2 padidëjimà. Dël ðiø prieþasèiø CO2 pasiskirstymas

9.12 pav. Deguonies (% nuo so-tinanèiojo kiekio) pasiskirsty-mas pagal gylá Duobulio eþe-re (Molëtø rajonas) 2001 08 25.Eþeras eutrofinis, jo epilimnio-nas persotintas fotosintezësprocese iðskiriamo deguonies;organikos destrukcija vykstametalimnione (chemokline),nes hipolimnionas pripildytas„sunkaus“ poþeminio vandens(kriogeninë meromiksija)

–16

–12

–8

–4

0 0 20 40 60 80 100 120

O2 , %

D, m



yra skirtingas oligotrofiniuose ir eut-rofiniuose eþeruose, ypaè stratifika-cijø laikotarpiais.

Oligotrofiniuose eþeruose CO2

pasiskirstymas vasarà yra ortogradi-nis, t. y. epilimnione CO2 koncen-tracija yra maþiausia dël to, kad ðil-tesniame vandenyje iðtirpsta maþiauatmosferos CO2; einant dugno link,CO2 koncentracija ðiek tiek padidë-ja (yra artima buvusiai pavasario kon-vekcijos metu) ir esti didþiausia sunuosëdomis turinèiame sàlytá van-dens sluoksnelyje. Vandens pH pa-siskirstymas ðitokiuose eþeruose bû-tø atvirkðèias CO2 pasiskirstymui.

Didëjant eþero trofiðkumui, di-dëja CO2 sànaudos fotosintezei, dëlto trofogeninëje zonoje CO2 koncen-tracija sumaþëja, o vandens pH, at-virkðèiai, padidëja. Hipolimnionas tuopaèiu metu kaupia „papildomà“ CO2,kuris iðsiskiria heterotrofinëms bak-terijoms skaidant organines medþia-gas, taip pat vykstant metano fer-mentacijai, amonio nitrifikacijai irsulfidø oksidacijai; be to, visoje van-dens storymëje kaupiasi biogeninisCO2 – biotos kvëpavimo produktas.Minëtø procesø atstojamoji – at-virkðtinis klinogradinis CO2 pasiskirs-tymas, kuris yra bûdingas eutrofi-niams eþerams (9.14 pav.). VandenspH pasiskirstymas ðitokiuose eþeruoseyra prieðingas CO2 pasiskirstymui(9.15 pav.).

9.13 pav. Atmosferos CO2 kiekis, iðtirpinamas ávai-rios temperatûros vandenyje

9.14 pav. Anglies dioksido (CO2) ir deguonies (O2)koncentracijø pasiskirstymas pagal gylá (D) Dû-riø eþere (Molëtø raj.) 1964 07 14 (pagal Virbickà,red., 1975); CO2 – 1, O2 – 2

0

0,4

0,8

1,2

0 10 20 30

T, °C

CO

2, m

g l-1

1 2

–20

–15

–10

–5

0

0 5 10 15 20

O 2 , CO 2 , mg l –1

D, m

9.15 pav. Vandens pH pasiskirstymas pagal gyláVirintø eþere (Molëtø raj.) vasarà (1) ir þiemà (2).Matavimai: 1964 07 02 – 1; 1965 02 18 – 2 (pagalVirbickà, red., 1975)

1 2

–40

–35

–30

–25

–20

–15

–10

–5

0

7 7,2 7,4 7,6 7,8 8 8,2 8,4

pH

Gyl

is, m

205

Daug CO2 á eþerus gali atplukdyti poþeminiai vandenys, ypaè aktyvaus vulka-nizmo srityse. Þinoma atvejø, kai eþero vanduo tiek persotinamas anglies dioksido,kad jis pradeda intensyviai iðsiskirti á atmosferà ir, esant radiacinei inversijai, kau-piasi apyeþeryje. Ðitokios genezës CO2 „rûkø“ pasitaiko Kamerûne (Vakarø Afri-ka), pavyzdþiui, 1984 m. jie kilo ið Honouno eþero; þuvo 37 þmonës. Dar didesnëtragedija, nusineðusi 1700 þmoniø gyvybæ, ávyko 1986 m. Nyoso eþero pakrantëse.

9.5.3. Sieros vandenilis ir metanas

Vyraujanti tirpi sieros forma yra sulfatai. Jie eþere yra átraukiami á biologinio meta-bolizmo procesus – dalyvauja baltymø sintezëje ir tampa sudedamàja alochtoniniøorganiniø medþiagø dalimi. Sieros kiekis ðioje medþiagoje sudaro vidutiniðkai 0,2%sausos medþiagos masës (kai kuriø bakterijø – iki 5%). Heterotrofinëms bakteri-joms skaidant organines liekanas, iðsiskiria sieros vandenilis (H2S), taèiau aerobinë-je aplinkoje jis labai greitai oksiduojamas. H2S kaupimàsi anaerobiniuose hipolim-nionuose stabdo dvivalentës geleþies Fe2+ migracija ið nuosëdø á vandená, kur jireaguoja su H2S ir sudaro netirpius sulfidus FeS. Taigi, nors H2S labai gerai tirpstavandenyje, didesnë jo koncentracija gali susidaryti tik kai ið vandens paðalinama(iðkrinta á nuosëdas FeS pavidalu) dvivalentë geleþis; H2S kaupimasis paspartëjaanaerobinëje rûgðtinëje (pH < 7) aplinkoje.

Sulfatus redukuojanèios anaerobinës bakterijos Desulfovibrio, Desulfotomacu-lum ir kt. gali „gaminti“ H2S ir ið mineraliniø sieros junginiø – vandenyje iðtirpusiøsulfato jonø ir net ið netirpiø sulfatø dugno nuosëdose. Ðitokios genezës H2S pro-dukcija priklauso nuo sulfatø koncentracijos. Pavyzdþiui, druskingame DidþiajameSodos eþere (JAV) H2S koncentracija prie dugno siekia net 780 mg l–1.

Dimiktiniuose eþeruose H2S gali kauptis vandenyje tik stratifikacijø laikotar-piais, ypaè – jø pabaigoje, kai hipolimnionø deguonies atsargos yra iðsekusios.Konvekciniø sàmaiðø laikotarpiais H2S iðkeliamas á pavirðiø ir greitai oksiduojamas.Palankiausios sàlygos kauptis ðioms dujoms yra meromiktiniuose eþeruose, turin-èiuose nuolat stagnuojanèius monimolimnionus, kurie tampa organikos ir ið josiðskiriamo H2S „gaudyklëmis“. Sieros vandenilio atsiradimas mezotrofiniø eþerøhipolimnionuose yra vienas ið poþymiø, kad eþerai áþengë á antropogeninës eutro-fikacijos stadijà, nors prieþasèiø ir padariniø grandinës gali bûti skirtingos, pavyz-dþiui: didelë maisto medþiagø koncentracija intakø vandenyje → padidëjusi pir-minë biologinë produkcija → organikos skaidymas → anaerobinës sàlygoshipolimnione → H2S; didelë suspenduotø organiniø medþiagø koncentracija á eþerà



iðleidþiamose buities nuotekose → alochtoninës organikos skaidymas → anaerobi-nis hipolimnionas → H2S; padidëjæs sulfatø „tiekimas“ (ið baseino arba atmosferos)→ sulfatø redukcija → H2S.

Metanas (CH4) yra taip pat organiniø medþiagø skaidymo anaerobinëje aplin-koje produktas, taèiau já gamina kita bakterijø grupë (Methanobacterium, Metha-nobacillus, Methanococcus ir kt.). Procesas yra dviejø stadijø. Pirmoje stadijojeanaerobinës bakterijos hidrolizuoja ir fermentuoja baltymus, angliavandenius irriebalus á organines rûgðtis, o antrojoje dalyvauja metano bakterijos, suskaidanèiosrûgðtis á anglies dvideginá ir metanà.

Didesnë metano koncentracija gali susidaryti tik hipolimnione, nes á aukðèiauslûgsanèius aerobinius vandens sluoksnius lëtai difunduojanèias dujas greitai su-skaido metanà oksiduojanèios bakterijos Methanomonas methanica. Á vandenspavirðiø, o ið jo – á atmosferà CH4 patenka konvekciniø sàmaiðø laikotarpiais, bet irðie kiekiai yra nedideli, palyginti su visa CH4 produkcija (9.9 lentelë).

Kaip ir H2S, metanui kauptis palankiausios sàlygos yra meromiktiniuose eþe-ruose, ypaè jeigu jø miksolimnionø biologinis produktyvumas yra didelis. Ðiuopoþiûriu iðskirtinis yra Kivu – treèiasis pagal gylá (496 m) eþeras Afrikos þemyne.Metano iðtekliai jame vertinami 63 mlrd. m³, be to, jie kasmet pasipildo 3,5 mln. m³(Dmitrevskij, Oleinikov, 1979).

9.9 lentelë. Autochtoniniø organiniø medþiagø (organinës anglies C) dalys (%), transformuo-tos á metanà (CH4), o po to prarastos pastarajam iðsiskiriant á atmosferà, kai kuriuoseeutrofiniuose eþeruose (Wetzel, 1983)

Ežeras Laikotarpis CH4 paja-mos,% nuo C

Į atmosferą išsiskyręs CH4,% nuo C

Nr. 227 (Kanada) Metai 55 < 10

Wintergreen (Mičigano valst., JAV) Vasara, 1977 44 20

Third Sister (Mičigano valst., JAV) Vasara 36 6

Frains (Mičigano valst., JAV) Vasara 59 28

Mendota (Wiskonsino valst., JAV) Vasara 54 5

207

9.6. Eþerø vandens kokybë

Daugelyje aiðkinamøjø þodynø vandens kokybë apibûdinama ðitaip: „Vandens ko-kybë yra vandens savybës (fizinës, cheminës, biologinës), vertinamos vandens nau-dojimo poþiûriu“. Ðitoks apibrëþimas atkeliavo ið technokratinës vandentvarkos,kurioje ði sàvoka daþniausiai suprantama kaip þmogui bûtinø vandens iðtekliø skirs-tymas, naudojimas, reguliavimas. Antra vertus, pastaruoju metu specialiojoje litera-tûroje vis daþniau kalbama apie vandentvarkos „ekologizavimà“, atsirado ir prigijonaujas terminas – „tausojanti vandentvarka“. Tai nulëmë suvokimas, kad vandenskokybë yra neatsiejama nuo kiekybës, jà kai kuriose vandens apytakos rato gran-dyse formuoja daugybë biotiniø, abiotiniø, socialiniø veiksniø ir procesø.

Vandens fizinës ir cheminës savybës formuojasi ávairiomis apytakos rato gran-dimis ir stadijomis per baseino paklotiná pavirðiø ir gilesnius geologinius sluoks-nius, klimatà, biotà ir kitus pirmiau aptartus veiksnius, lemianèius vandens tekëji-mo, filtracijos ir garavimo greitá, sàlyèio su kitais cheminiais junginiais laikà, fizinesbûsenas ir vandens organizacijos formas, tarp jø – eþerus. Ðis nuolatinis tekëjimas,sunkimasis, tirpinimas, erozija, transformacija á vienos ar kitos sudëties tirpalàmaterializuojasi konkreèiais kraðtovaizdþiais, taigi pastarøjø mozaika rodo esantdidelæ vandens kokybës ávairovæ. Gamtoje nëra geros ar blogos kokybës vandens;visokios kokybës vanduo yra ekologiðkai tikslingas; jis formuoja kraðtovaizdá irpats jame formuojasi, evoliucionuoja su juo, yra prieþastis ir rezultatas. Vandenskokybës formø ávairovë uþtikrina bioávairovæ, kraðtovaizdþiø ávairovæ, ir vien touþtenka, kad vandens kokybë bûtø vertinama kaip geografinë kategorija.

Vandens kokybë neatsiejama nuo kiekybës, t. y. ðiai keièiantis, keièiasi irfiziniø ir cheminiø rodikliø rinkinys. Ðie pokyèiai yra gráþtamieji ir negráþtamieji.Gyvieji organizmai, kuriø tolerantiðkumas vandens kokybei yra didelis, prisitaiko irprie vienø, ir prie antrø pokyèiø, o siauresnës orientacijos – migruoja arba þûsta.Kol vanduo buvo reikalingas tik fiziologiniams poreikiams tenkinti, þmonija iðban-dë abu bûdus. Buvo migracijø, epidemijø, bûta ir prisitaikymo, todël skirtinguosecivilizacijos þidiniuose susiklostë sava vandens kokybës samprata, ji matyti ið etno-kultûros, paproèiø ir galbût genotipo. Civilizacija sukûrë materialinæ gerovæ, betsusilpnino Homo sapiens imuninæ sistemà, sumaþino tolerantiðkumo vandens ko-kybei intervalà. Ðis dar labiau susiaurëja, susidarius liekaniniams antropogeninëstarðos þidiniams; atsiranda specifiniø reikalavimø ir technologiniam vandeniui – iðpradþiø pagal intuityvius, o vëliau ir pagal grieþtesnius mokslinius kriterijus. Kitaiptariant, vandens kokybës sampratai vis labiau ágaunant socialiná aspektà, jos turi-



nys siaurëjo, ir dabar turime daugybæ nacionaliniø ir tarptautiniø normatyvø, api-bûdinanèiø pavirðinio ir poþeminio vandens kokybæ, kaip jà suvokia pagrindinisvartotojas – þmogus. Antropocentristinis poþiûris matyti net ir „ekologiniuose“normatyvuose, pagal kuriuos, pavyzdþiui, pavirðiniai vandenys skirstomi á tinkamusgyventi laðiðinëms („geroms“), karpinëms („prastesnëms“) ir kt. þuvø rûðims. Kitavertus, ðitoks poþiûris yra neiðvengiamas, todël tenka svarstyti, kaip já pritaikytieþerams.

Ðitokia problema iðties egzistuoja, nes jau spëjome ásitikinti, kad daugeliocheminiø junginiø pasiskirstymas, susidarymas ir tolesnë transformacija eþeruosepriklauso nuo stratifikacijos sàlygø, todël, vykdant vandens kokybës monitoringà,svarbu reglamentuoti mëginiø ëmimo laikà, gylá ir skaièiø. Nepaisant ðios aki-vaizdþios specifikos, gamtosaugos praktikoje eþerams daþniausiai taikoma upiømonitoringo metodologija, todël gaunama informacija yra labai prieðtaringa, okartais – apskritai nesuvokiama (Lietuvos gamtinë aplinka, 1994).

Ið nedaugelio specialiø – eþerams pritaikytø vandens kokybës klasifikacijøpaminëtina lenkiðkoji klasifikacija (Kudelska, Cydzik, Soszka, 1984), kurià oficialiainaudoja ðios ðalies institucijos, kontroliuojanèios vandens kokybæ (Raport o staniesrodowiska…, 2001). Klasifikacija (9.10 lentelë) apima tris eþerø ðvarumo klases,skiriamas pagal azoto ir fosforo junginiø bei organiniø medþiagø (jas apibûdinanèiørodikliø) ir deguonies koncentracijas, vandens savitàjá elektriná laidá ir skaidrumà,taip pat keletà papildomø hidrobiologiniø ir bakteriologiniø kriterijø. Kaip ir kitosvandens kokybës klasifikacijos, aptariamoji klasifikacija yra antropocentristinë. Pa-vyzdþiui, pasak jos, beveik visi eutrofiniai eþerai, neatsiþvelgiant á eutrofikacijosprieþastis, yra „neðvarûs“, t. y. patenka á III ðvarumo klasæ. Kita vertus, ði ir á jàpanaðios klasifikacijos turi aiðkià utilitarinæ paskirtá, o vartotojo, pavyzdþiui, rekre-acijos specialisto akimis þiûrint, daug biomasës (vandens augalø, fitoplanktono)„gaminantis“ eþeras yra iðties prastas…

Pasitaiko, kad pagal vienà vandens kokybës parametrà eþeras priskirtinas, pa-vyzdþiui, I klasei, o pagal kità – II klasei. Siekiant iðvengti ðitokio neapibrëþtumo,bandoma naudoti vienodus apibendrintus vandens kokybës rodiklius (AVKR). An-tai suomiø eþerotyrininkas V. Malin (1984) AVKR siûlo apskaièiuoti pagal ðeðiøparametrø – vandenyje iðtirpusio deguonies kiekio (qO), savitojo elektrinio laidþio(qEl), pH (qpH), spalvingumo (qSp), taip pat mangano (qMn) bei suminio fosforo (qP)koncentracijø funkcijas, kintanèias nuo 0 (prasèiausia vandens kokybë) iki 1 (ge-riausia vandens kokybë). AVKR yra ðiø funkcijø verèiø vidurkis, t. y.

AVKR = (qO + qEl + qpH + qSp + qMn + qP) / 6. (9.10)

209

Konkreèios funkcijos vertë randama tipiniuose grafikuose (9.16 pav.) pagal atitin-kamo kokybës rodiklio (deguonies, elektrinio laidþio ir t. t.) vidutinæ reikðmæ visaieþero vandens masei.

9.10 lentelë. Eþerø vandens kokybës kriterijai ir normatyvai trims eþerø ðvarumo klasëms(Kudelska, Cydzik, Soszka, 1984)

Normatyvai trims ežerų švarumo klasėms

Kriterijus (stratifikuotiems ežerams – s, nestratifikuotiems – n)

Dimensija Mėginio ėmimo vieta ir laikas

I II III

Hipolimniono prisotinimas deguonimi (s)

% Vasara, prie dugno ≥ 40 ≥ 20 ≥ 5

Deguonies koncentracija (n) mg O2 l–1 Vasara, prie dugno ≥ 4,0 ≥ 2,0 ≥ 1,0

Cheminis deguonies sunaudojimas, ChDS (s + n)

mg O2 l–1 Vasara, paviršiuje ≤ 20 ≤ 30 ≤ 50

Biocheminis deguonies sunaudojimas, BDS5 (s + n)

mg O2 l–1 Vasara, paviršius ≤ 2 ≤ 4 ≤ 8

Biocheminis deguonies sunaudojimas, BDS5 (s)

mg O2 l–1 Vasara, prie dugno ≤ 2 ≤ 5 ≤ 10

Fosfatai, 34−PO (s + n) mg P l–1 Pavasaris, paviršius ≤ 0,02 ≤ 0,04 ≤ 0,08

Fosfatai, 34−PO (s) mg P l–1 Vasara, prie dugno ≤ 0,02 ≤ 0,04 ≤ 0,08

Suminis fosforas, BP (s) mg P l–1 Vasara, prie dugno ≤ 0,06 ≤ 0,15 ≤ 0,60

Suminis fosforas, BP (s + n) mg P l–1 Pavasaris ir vasara (vidurkis), paviršius ≤ 0,05 ≤ 0,10 ≤ 0,20

Mineralinis azotas, MN (s +n) mg N l–1 Pavasaris, paviršius ≤ 0,20 ≤ 0,40 ≤ 0,80

Amonio jonai, NH4+ (s) mg N l–1 Vasara, prie dugno ≤ 0,20 ≤ 1,00 ≤ 5,00

Suminis azotas, BN (s + n) mg N l–1 Pavasaris ir vasara (vidurkis), paviršius ≤ 1,0 ≤ 1,5 ≤ 2,0

Elektrinis laidis (s + n) µS cm–1 Pavasaris, paviršius ≤ 250 ≤ 300 ≤ 350

Chlorofilas „a“ (s + n) mg m–3 Pavasaris ir vasara (vidurkis), paviršius ≤ 8 ≤ 15 ≤ 25

Sestonas, sausoji masė (s + n)

mg l–1 Pavasaris ir vasara (vidurkis), paviršius ≤ 4 ≤ 8 ≤ 12

Skaidrumas pagal Sekio diską (s + n)

m Pavasaris ir vasara (vidurkis) ≥ 4 ≥ 2 ≥ 1



9.16 pav. Vandens kokybës (0 – prasèiausia kokybë, 1 – geriausia kokybë) priklausomybënuo vandenyje iðtirpusio deguonies koncentracijos (% nuo sotinanèiojo kiekio), vandens sa-vitojo elektrinio laidþio, pH, spalvingumo, mangano ir suminio (bendrojo) fosforo koncentra-cijø (Malin, 1984)

211

10. Dugno nuosëdos ir sedimentacija

Nors á eþerà patenkanèios mineralinës ir organinës medþiagos yra átraukiamos ábiologinio metabolizmo procesus, t. y. cirkuliuoja limnosistemos viduje, medþiagøbalansas beveik visada yra perteklinis, ir eþero dugne kaupiasi nuosëdos – vykstasedimentacija. Perteklinio balanso svarbiausios prieþastys yra ðios: 1) ne visos me-dþiagos (daugiausia – alochtoninës) yra tirpios ir (arba) biologiðkai aktyvios; 2) eþerodeguonies atsargos yra ribotos, todël suskyla (mineralizuojasi) tik dalis alochtoninësir ypaè autochtoninës organikos; 3) sedimentacinë aplinka (vandens masë) yra santy-kiðkai rami, todël á dugnà nusëda net ir maþà tanká turinèios dalelës, kurias ðiaip jaugalëtø iðplukdyti iðtakas; 4) klimatologinës prieþastys, pavyzdþiui, intensyvus garavi-mas ir eþero uþdarumas nulemia progresuojantá druskø koncentracijos didëjimà ir jøtolesnæ kristalizacijà. Dugno nuosëdos yra eþero medþiagø balanso akumuliaciniselementas, kurio storis, sudëtis (mechaninë, mineralinë, organinë ir kt.) ir struktûrapriklauso nuo maitinamojo baseino tiekiamø mechaninës ir cheminës erozijos pro-duktø, taigi ir nuo geologiniø, geomorfologiniø, klimatiniø ir kt. sàlygø, taip pat nuobiologiniø procesø, transformuojanèiø alochtonines medþiagas á autochtonines, in-tensyvumo paèiame eþere, t. y. jo trofiðkumo. Kadangi eþero aplinka praeityje patyrëdaug gráþtamø ir negráþtamø pokyèiø, pastaruosius uþfiksavo ir nuosëdø storymë, tadpagal jà galima rekonstruoti paleogeografines sàlygas. Tie patys veiksniai, tik papil-dyti nepaliaujamai stiprëjanèia antropogenine (technogenine) komponente, nulemiair ðiuolaikinës sedimentacijos greitá.

Storëjant dugno nuosëdø klodui, maþëja vandens tûris, eþeras pelkëja, t. y.sistema evoliucionuoja tereninio geokomplekso kryptimi. Taigi eþeruose vykstantisedimentacija yra kraðtovaizdá formuojantis ir já keièiantis procesas, iðeinantis uþeþerotyros mokslo ribø. Panaðiai reikëtø vertinti ir eþero dugno nuosëdø storymæ:tik palyginti plonas pavirðinis nuosëdø sluoksnis dalyvauja energijos ir maistomedþiagø apytakoje, sàveikauja su biotine aplinka, todël yra sudedamoji limnosis-temos dalis arba jos posistemë. Gilesnieji sluoksniai ekologiniu poþiûriu yra inertið-ki, todël juos galima vadinti geologiniais sluoksniais.


10.1. Sedimentacija

Sedimentacija vadinsime vandenyje kybanèiø mineraliniø bei organiniø daleliøiðkritimà ir kaupimàsi eþero dugne. Kitaip tariant, tai yra kietosios medþiagos„lietus“, kurio rezultatas – storesnis ar plonesnis „krituliø“ (nuosëdø) sluoksnis.Sedimentacija yra limninis procesas ir jà reikëtø skirti nuo sedentacijos (durpëda-ros), kuri vyksta pelkëjanèiuose apyeþeriuose ir ið dalies eþerø litoralëse (Tobols-ki, 1995).

Kietosios dalelës vertikalaus nusëdimo greitis vandenyje priklauso nuo jospaèios dydþio ir masës, taip pat nuo terpës (vandens) turbulentiðkumo, tankio irklampos. Nusëdimo greitá v ramiame vandenyje galima apskaièiuoti pagal Stoksoformulæ:

v = 2/9 gr² (ρ1 – ρ2)/ η2, (10.1)

èia: g – sunkio jëgos pagreitis, r – dalelës spindulys, ρ1 ir ρ2 – atitinkamai dalelës irvandens tankiai, η2 – vandens klampa.

Vandens tankis ir klampa priklauso nuo temperatûros, todël ið (10.1) formulësiðplaukia, kad ið epilimniono nusëdanèiø daleliø greitis staiga sumaþëja metalim-nione, ir ðiame sluoksnyje padidëja dugno link migruojanèios medþiagos koncen-tracija. Smulkiausios dalelës (skersmuo d ≤ 0,0001 mm) pasiekia dugnà tik perdaugelá metø (10.1 lentelë). Seklesnëse vietose jø kelionë trunka trumpiau, taèiauakumuliacija esti laikina, nes vëjinë sàmaiða ðias daleles resuspenduoja, ir jø sedi-mentacijos ciklas prasideda ið naujo. Daleliø resuspendavimas priklauso nuo jømasës (terigeniniø daleliø – nuo dydþio), pavirðiniø nuosëdø kompaktiðkumo, vëjogreièio (10.1 pav.) ir dinaminës átampos, kurià nulemia horizontalus priedugniosrovës ir orbitinis vandens daleliø bangoje greièiai (Bentsson, Hellstrom, 1992).Pastarieji veiksniai, t. y. vandens judëjimo greièiai, priklauso nuo eþero efektyviojoilgio. Atsiþvelgæs á visa tai, L. Hakansonas (1982) suskirstë eþero dugnà á tris litodi-namines zonas: 1) erozinæ, 2) tranzitinæ ir 3) akumuliacinæ. Pirmojoje zonoje apskri-tai nëra mineraliniø daleliø, smulkesniø kaip 0,006 mm; tranzitinëje zonoje ðiosdalelës nusëda, taèiau yra vël resuspenduojamos puèiant stipriems vëjams, o aku-muliacinëje zonoje jos nuolat kaupiasi. Zonø ribos priklauso nuo gylio, efektyviojoilgio ir nuosëdø purumo, kurio ekvivalentu galëtø bûti pavirðiniø nuosëdø vande-ningumas, t. y. vandens dalis (%) nuosëdø masës vienete. Juo vandeningesnësnuosëdos, tuo lengviau jos yra resuspenduojamos (10.2 pav.).

213

10.1 lentelë. Kvarco daleliø (tankis ρρρρρ1 = 2,65) vertikalaus nusëdimo greitis 18 °C temperatûrosvandenyje ir laikas, per kurá jos nusëda 1 m (Golæbiewski, 1993)

10.1 pav. Vandenyje suspenduotø(resuspenduotø) mineraliniø dale-liø koncentracijos priklausomybënuo vëjo greièio Erken eþere (Ðvedi-ja; eþero plotas 23,7 km², vidutinisgylis 5 m) 1988 m. spalio – lapkri-èio mënesiais (sudarë autorius pa-gal Bengtsson, Hellstrom, Rakoczi,1990)

Dalelės skersmuo, mm Nusėdimo greitis, mm/s Laikas, reikalingas dalelei nusėsti 1 m

10,0 950 1 s

1,0 85 12 s

0,1 9 2 min 23 s

0,01 0,14 ≈ 2 val

0,001 0,0015 ≈ 184 val (7,5 paros)

0,0001 0,000014 ≈ 700 parų (2 metai)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 2 4 6 8 10

Suspenduotų mineralinių dalelių koncentracija, g m-3

Vėj

o gr

eitis

, m s

-1

10.2 pav. Eþero dugno erozinës (E), tranzitinës(T) ir akumuliacinës (A) zonø priklausomybë nuoefektyviojo ilgio ir gylio; plona linija atitinkanuosëdø vandeningumà 50%, storoji – 75% (Ha-kanson, 1982)

E

A

T

–40

–30

–20

–10

0 0 10 20 30 40 50 60

Efektyvusis ilgis, km

Gyl

is, m

Sedimentacijos greitá (intensyvumà) eþere galima ávertinti trim bûdais: 1) integ-ruotu, 2) eþero medþiagø balanso ir 3) instrumentiniu. Naudojant pirmàjá bûdà,reikia þinoti nuosëdø klodo storá (tûrá) ir amþiø, t. y. laikà, per kurá jis susidarë.Metodas yra labai apytikslis, nes nuosëdos patiria diagenezæ (pavirðiná sluoksnáperdirba jame gyvenantis bentosas, gilesnieji – tankëja ir pan.), todël á apskaièiuo-tàjá vidutiná sedimentacijos greitá bûtina ávesti nuosëdø pokyèius vertinanèias patai-sas. Kita vertus, integruotu bûdu gauta informacija gali bûti labai naudinga áverti-nant proceso rangà. Pavyzdþiui, ið jos galima spræsti, kad sedimentacijos greièiaieþeruose yra 10²–10³ kartø didesni nei giliosiose Pasaulio vandenyno dalyse ir siekiavidutiniðkai 0,1–2 mm per metus (Choinski, 2000).

Dugno nuosëdos ir sedimentacija


Nuosëdos yra eþero medþiagø balanso akumuliacinë komponentë, taigi jà gali-ma apskaièiuoti, jeigu yra þinomi (matuojami arba apskaièiuojami) áeinamieji iriðeinamieji, taip pat vietoje pasigaminusiø medþiagø (iðtirpusiø ir suspenduotø)srautai. A. Garunkðtis (1975) pritaikë ðá metodà Lietuvos eþerams ir rado, kadvidutinis sedimentacijos greitis juose kinta nuo 0,07 kg m–2 iki 14 kg m–2 per metus.Nuosëdose vyrauja autochtoninë organika (10.2 lentelë), todël, didëjant eþero tro-fiðkumui, didëja ir bendros (cheminës ir organogeninës) sedimentacijos greitis.Pasak A. Garunkðèio, intensyviausia sedimentacija esti sublitoralëje ir nuo vëjoizoliuotose eþero álankose.

Instrumentinis sedimentacijos tyrimo bûdas yra adekvatus meteorologijoje nau-dojamam atmosferos krituliø matavimo bûdui, t. y. eþere árengiami sestono „lietø“kaupiantys „kritulmaèiai“ – sedimentometrai (nuosëdø gaudyklës). Pastarieji galibûti statomi ant dugno arba pakabinami norimame gylyje ant lyno. Matavimotechnika paprasta: sedimentometrai kartkartëmis (reguliarumas priklauso nuo tyri-mo tikslo) iðtraukiami ið vandens, jø turinys filtruojamas, dþiovinamas ir pasveria-mas. Kadangi gautasis rezultatas – nuosëdø masë – priklauso ir nuo sedimentomet-ro ploto, já bûtina perskaièiuoti eþero dugno ploto vienetui, daþniausiai 1 m².Laboratorijoje nuosëdas galima tyrinëti toliau ávairiais aspektais, pavyzdþiui, áver-tinti jø mineralinæ ir organinæ komponentes, cheminæ sudëtá ir kt.

Sedimentometrais matuojami ðiuolaikinës sedimentacijos greièiai. Kadangi prie-taisus galima pastatyti ávairiame gylyje ir, be to, laikyti juos ten kiek norima ilgai,gaunama informacija apibûdina tam tikrø zonø, sluoksniø ar akvatorijos daliø indë-lá á suminæ sedimentacijà ir, be to, ávairiais sezonais, biologinio produktyvumo arhidrologinio reþimo laikotarpiais. Kita vertus, aptariamo metodo paprastumas yratik tariamas. Rezultatø patikimumas priklauso nuo aplinkos, kurioje sedimentomet-rai „dirba“, turbulentiðkumo ir, be to, paties prietaiso konstrukcijos, ypaè – priim-

10.2 lentelë. Organogeninës sedimentacijos greitis kai kuriuose Lietuvos eþeruose (sudarëautorius pagal Garunkðtá, 1975)

Ežeras Ežero plotas, km²

Baseino plotas, km²

Santykinis baseinas (Ohle

indeksas)

Vidutinis gylis, m

Sedimentacija, kg m–2 per

metus

Dusia 23,3 108,8 5 14,7 0,04

Gavys 1,23 7,5 6 10,1 0,08

Obelija 5,84 48,9 8 4,4 0,54

Žverna 1,77 40,9 20 3,1 3,05

Baluosys 0,05 5,2 100 2,3 6,4

Gulbinų 0,36 75,8 210 4,2 12,8

215

tuvo formos (kûginë, cilindrinë, butelio), jo sker-smens ir aukðèio (10.3 pav.). Árodyta (Hakanson,Jansson, 1983), kad turbulentinëje aplinkoje bu-telio formos prietaisais (priimtuvo plotas yra ma-þesnis uþ dugno plotà nuosëdas kaupianèiameinde) iðmatuota sedimentacija esti didesnë uþfaktinæ, o kûgio formos prietaisais, atvirkðèiai,maþesnë uþ jà (dalá nuosëdø sûkuriai iðplauna).Patikimiausi rezultatai (±10%) gaunami su cilin-driniais sedimentometrais, ypaè jei priimtuvoskersmuo D > 4 cm, o cilindro aukðèio (H) irskersmens santykis H : D > 3 (itin turbulentinë-je aplinkoje H : D = 10).

Ðiuolaikinæ sedimentacijà Lietuvos eþeruo-se tyrinëjo Geografijos instituto mokslininkai.Jie naudojo savos konstrukcijos sedimentomet-rà, susidedantá ið ðeðiø cilindrø, kuriø aukðtisH =70 cm, o skersmuo D = 10 cm, t. y. H : D = 7.1972 m. ir 1973 m. sedimentacija tirta penkiuoseskirtingo dydþio, gylio ir pratakumo eþeruose(10.3 lentelë). Bendriausia iðvada – didëjant san-tykiniam baseinui (Ohle indeksui, pratakumui)ir, atvirkðèiai, maþëjant eþero gyliui, sedimen-tacija intensyvëja. Iðimtis – itin dideli eþerai (Dusia), kuriø sedimentacija yrapadidëjusi dël nuosëdø resuspensijos (pseudoakumuliacija). Kita vertus, visø eþe-rø metiniuose sedimentacijos cikluose yra keturi skirtingo intensyvumo periodai

10.3 pav. Ávairiø tipø sedimentomet-rø gebëjimas sugauti dugno linksklendþianèias daleles (rodyklës) ra-mioje (kairëje) ir turbulentinëje (de-ðinëje) aplinkoje (Hakanson, Jansson,1983)

10.3 lentelë. Sedimentacijos intensyvumas penkiuose Pietryèiø Lietuvos eþeruose (Tamoðai-tis, Martinkënienë, 1976)

Ežeras Ežero plotas, km²

Baseino plotas, km²

Santykinis baseinas (Ohle

indeksas)

Vidutinis gylis, m

Sedimentacija per metus, kg m–2

Baltasis Kauknoris

0,19 3,6 20 12,0 0,24

Duobelis 0,08 6,0 61 2,9 0,98

Lavysas 1,55 27,0 18 4,4 0,54

Dusia 23,16 107,0 5,6 14,6 1,20

Kriaunelis 0,31 168,0 543 4,6 1,47



(10.4 pav.): þiemos minimumo (XII–III mën.), pavasario – vasaros maksimumo (IV–VII mën. arba IV–VIII mën., IV–V mën.), vasaros minimumo (VIII–IX mën. arba IX,VIII, VI–VII mën.) ir rudens maksimumo (X–XI mën. arba IX–XI mën., VIII–XI mën.).Sedimentacija esti padidëjusi, kai sparèiai vystosi fitoplanktonas, be to, prie jopavasará ir rudená prisideda ið baseino atplukdytos alochtoninës medþiagos.

Iðtyræ Trakø eþerø (Akmenos, Galvës, Totoriðkiø) metinës sedimentacijos cik-lus, minëti autoriai konstatavo tuos paèius dësningumus (10.5 pav.), taèiau pateikënaujos informacijos apie ðiuolaikiniø nuosëdø cheminæ sudëtá (Martinkënienë, Ta-moðaitis, 1988). Pasak jø, pavasará eþeruose kaupiasi dumblai, kuriuose yra padidëjæsterigeninës mineralinës medþiagos kiekis; vasarà susidaranèiose nuosëdose padaugëjaazoto ir, atvirkðèiai, sumaþëja karbonatø; didëjant sedimentacijos intensyvumui rude-ná, didëja ir organinës, ir mineralinës nuosëdø dedamosios (10.4 lentelë).

Labai keblu ávertinti sedimentacijos greitá litoralëje, ypaè virðutinëje jos dalyje– eulitoralëje, kur sedimentacijà daþnai keièia sedentacija, be to, ið krantø iðplauna-mos ir iðrûðiuojamos pagal granuliometrinæ sudëtá terigeninës medþiagos. Kita ver-tus, jei eþero vandens lygis svyruoja natûraliai, krantø abrazijos produktus galima irignoruoti, t. y. tarti, kad kranto linija yra pusiausviros bûsenos, ir hidrodinaminiupoþiûriu itin aktyvioje litoralëje vyksta tik senøjø produktø (terigeniniø medþiagø)perskirstymas. Upiø atplukdomi kietieji neðmenys, ypaè stambesniøjø frakcijø,kaupiasi vietomis ir formuoja vëlgi pagal granuliometrinæ sudëtá diferencijuotasdeltas, o mineralinës suspensijos gali virsti nuosëdomis tik pelaginëje zonoje. Atsi-þvelgæ á tai, dëmesá skirsime organogeninei sedimentacijai litoralëje.

10.4 pav. Sedimentacijos (% nuo metinës) kaitaBaltojo Kauknorio (balti stulpeliai) ir Kriau-nelio (tamsûs stulpeliai) eþeruose (sudarë au-torius pagal Tamoðaitá ir Martinkënienæ, 1976)

10.5 pav. Sedimentacijos kaita Trakø eþeruo-se (Akmenoje – balti stulpeliai, Galvëje –tamsûs stulpeliai) 1977 m. (sudarë autoriuspagal Tamoðaitá ir Martinkënienæ, 1988). Me-tinë sedimentacija Akmenos eþere – 0,51 kgm–2, Galvës eþere – 0,52 kg m–2

0

5

10

15

20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Mėnesiai

Se

dim

enta

cija

, %

0

20

40

60

80

100

120

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Mėnesiai

Se

dim

enta

cija

, g m

-2

217

Organinës medþiagos kaupimasis litoralëje daugiausia priklauso nuo jos paèiossavybiø, ypaè nuolydþio, ploèio, mineralinio substrato, nulemianèiø bangø energi-jos disipacijà ir dugno mechaninæ erozijà, taigi ir ðià ekologinæ niðà okupuojanèiøvandens augalø rûðinæ sudëtá ir biomasæ. Pasigaminusio detrito sklaida arba, atvirkðèiai,akumuliacija priklauso ir nuo litoralës ekspozicijos vyraujanèiø vëjø atþvilgiu. Pa-vyzdþiui, goþtant bangoms susidaro detrito pylimai; krintant eþero vandens lygiui,uþ jø lieka nuo eþero atskirtos seklaus vandens valkos, kuriose vyrauja sedentacijosprocesai (10.6 pav.). Nuo vandens lygio svyravimo amplitudës priklausys, kokiadetrito dalis periodiðkai atsidurs sausumoje ir bus laikinai „iðimta“ ið litoralës me-dþiagø balanso; kita vertus, nusausëjusioje eulitoralëje kaupsis alochtoninë organi-ka, pavyzdþiui, medþiø nuokritos, kurios po kurio laiko taps akvalinës litoralësmedþiagø „pajamomis“. Ið èia ir su litorale turinèio sàlytá apyeþerio átaka sedimen-tacijai (10.7 pav.): pelkëjantis ar apaugæs miðku, natûralus ar antropogeninis –skirtingas alochtoniniø medþiagø kiekis, nevienodas jø mineralizacijos greitis, skir-tingas poveikis litoralës autochtoninei produkcijai (makrofitø mechaninis paþeidi-mas ganant gyvulius, þvejojant, plaukiant valtims ir kt.).

Nors litoralës nuosëdos yra labai heterogeniðkos, jø genezë sietina su trimissvarbiausiais ðaltiniais (procesais): 1) organine produkcija in situ paèioje litoralëje,2) alochtonine medþiaga, transportuojama ið baseino (apyeþerio), 3) organine alochto-

10.4 lentelë. Nuosëdø, susidariusiø Galvës eþere per 1975–1976 m. sedimentaciná ciklà, che-minë sudëtis (Martinkënienë, Tamoðaitis, 1988)

Metai, mėnuo

Nuosėdų kiekis, g m–2

Mineralinė medžiaga,

g m–2

Organinė medžiaga,

g m–2

Bendrasis azotas, g m–2

Karbona-tai, g m–2

Nuosėdų tipas

1975 IV 65,1 29,8 27,4 1,60 7,9 Sapropelingas dumblas

V 68,2 19,6 34,3 1,98 14,2 „

VI 48,4 17,2 17,6 1,25 13,5 Dumblas

VII–VIII 115,5 44,9 46,1 2,87 24,5 „

IX 52,1 20,7 17,1 1,56 14,7 „

X 53,5 23,9 22,6 1,27 6,8 Sapropelingas dumblas

XI 89,5 42,2 38,2 2,24 9,0 „

XII 89,0 38,4 34,6 2,28 21,6 Molingas dumblas

1976 I 23,7 – – – – –

II 22,3 10,7 6,5 – 5,0 Molingas dumblas

III 17,8 9,2 3,4 – 5,2 „



nine medþiaga, sukurta gilesnëse eþero dalyse, taèiau bangø ir sroviø perneðta álitoralæ.

Litoralës autochtoninëje biomasëje reikðmingiausi yra virðvandeniniai makrofi-tai, kuriø metinë produkcija vidutinëse platumose siekia 30–45 mt ha–1, o tropikuo-se – dvigubai daugiau. Panirusiø vandens augalø produkcija yra nelyginti maþesnë(10.5 lentelë). Fitoplanktono vystymàsi litoralëje stabdo Saulës radiacijos stygius(makrofitø ir pakrantës medþiø „ekranai“), fizinës aplinkos pokyèiai (eulitoralës nu-sausëjimas), maisto medþiagø deficitas (konkurencija su makrofitais), nors, antravertus, tam tikrais laikotarpiais jo produkcija esti ganëtinai didelë (Pieczynska, 1972).

Ið alochtoniniø organiniø medþiagø atskirai paminëtinos pakrantës medþiø nuo-kritos. Nors jos daugiausia koncentruojasi eulitoralëje 1–2 m nuo kranto, o 10 mploèio vandens juosta „surenka“ apie 90% nuokritø (Pieczynska, 1990), jø indëlis ábendrà litoralës detrito masæ gali bûti gana reikðmingas (10.6 lentelë).

10.6 pav. Eulitoralës ribos skirtingose Mikolajskie eþero (Lenkija) dalyse; max., vid. ir min.linijos atitinka aukðèiausià, vidutiná ir þemiausià vandens lygius (Pieczynska, 1990)

10.7 pav. Eulitoraliø tipai Èeki-jos þuvø tvenkiniuose: 1 – ma-þas nuolydis, á eulitoralæ skver-biasi gluosniø Salix cinerea krû-mynai; 2a – didelis nuolydis,tarp miðko ir vandens – siauraSalix cinerea juosta; 2b – dide-lis nuolydis, eulitoralë turi tie-sioginá sàlytá su miðku; 3 – ma-þas nuolydis, á eulitoralæ ið mið-ko plinta drebulës Populus tre-mula; 4a – maþas nuolydis,tarp Salix cinerea ir miðko –ganykla; 4b – to paties eulito-ralës ruoþo uþaugimas me-dþiais ir krûmais, nustojus ga-nyti gyvulius (Jenik, Vetvièa,1973 pagal Pieczynska, 1990)

219

Bangos ir srovës transportuoja á litoralæ ir eþerinës kilmës alochtoninæ (pelagi-næ) organikà, ypaè – dumblius. Jø sankaupos daþniausiai yra proporcingos dumbliøbiomasei pelaginëje zonoje, bet pasiskirsto pakrantëje itin netolygiai. Pavyzdþiui,pagal lenkø eþerotyrininkø duomenis, suneðtø dumbliø biomasë, tenkanti 1 mkranto linijos, Mikolajskie eþere kito (1976 m.) nuo <1 g m–1 iki 105 g m–1 (Piec-zynska, 1986).

Visa litoralëje susikaupusi organika yra skaidoma in situ èia gyvenanèiø orga-nizmø, taip pat iðneðama á kitas eþero zonas. Skaidymo intensyvumas labai priklau-so nuo organikos rûðies. Antai dumbliai ir gyvûnø audiniai yra visiðkai suskaidomividutiniðkai per 10 dienø, panirusiø makrofitø liekanos – per vienà mënesá, o nen-driø stiebai ir medþiø lapai – tik per dvejus trejus metus, taigi pastaroji organinëmedþiaga kaupiasi. Daug priklauso ir nuo aplinkos, kurioje skaidomos organinësmedþiagos. Pavyzdþiui, procesas vyksta daug kartø sparèiau tarp detrito pylimøsusidaranèiose vandens valkose nei gilesnëse litoralës dalyse arba, atvirkðèiai, ap-skritai nusausëjusioje eulitoralëje (10.8 pav.).

10.5 lentelë. Kai kuriø akvaliniø bendrijø metinë organinë produkcija netto (Wetzel, 1983)

10.6 lentelë. Medþiø nuokritø (lapø) biomasë trijose Lenkijos eþerø (Mozûrø eþerynas) litora-lëse (Pieczynska, 1990)

Sausa produkcija netto, mt ha–1 per metus Bendrija

vidurkis kaitos intervalas

Jūrų fitoplanktonas 2 1–4,5

Ežerų fitoplanktonas 2 1–9

Ežerų panirę makrofitai: vidutinėse platumose tropinėse platumose

6

17

1–7

12–20

Jūrų panirę makrofitai: vidutinėse platumose tropinėse platumose

29

35

25–35

30–40

Ežerų viršvandeniniai makrofitai: vidutinėse platumose tropinėse platumose

38

75

30–45

65–85

Sausa biomasė, g m–2 Ežeras

didžiausia per vieną dieną vidutiniškai per vieną dieną iš viso per metus

Mikolajskie 4,7 0,6 221

Majcz Wielki 5,1 0,4 228

Glebokie 7,7 0,9 526



10.2. Nuosëdø klasifikacijos

Didelë nuosëdø ávairovë vertë mokslininkus jas klasifikuoti. Pirmosios klasifikacijos(Lundqvist, 1927; Stangenberg, 1938) buvo regioninës ir, suprantama, negalëjo ap-rëpti visø nuosëdø rûðiø. Sukaupus daugiau empiriniø duomenø apie viso pasaulioeþerø nuosëdas paaiðkëjo, kad daugelis regioniniø klasifikacijø yra nesuderinamos,nes jas kûræ mokslininkai naudojo skirtingus klasifikavimo principus ir kriterijus –genetinius, granuliometrinius, fizikinius, cheminius ir kt. Situacija paradoksali: eþe-rø nuosëdos tiriamos ávairiais aspektais jau daugelá deðimtmeèiø, taèiau bendros jøklasifikacijos iki ðiol nëra (Hakanson, Jansson, 1983).

Kadangi apraðinëti regionines klasifikacijas bûtø beprasmis dalykas, be to, ðitaipadaryta specialiuose sedimentologijai skirtuose vadovëliuose (Nichols, 1998), susi-koncentruosime ties klasifikavimo kriterijais, ypaè akcentuodami tuos ið jø, kurieapibûdina eþero trofinæ ir hidrodinaminæ bûsenas.

Vienas ið svarbiausiø kriterijø – nuosëdø genezë. Pagal ðá kriterijø nuosëdasgalima skirstyti ðitaip (Hakanson, Jansson, 1983):

• litogeninës nuosëdos, kurios formuojasi ið suspenduotø alochtoniniø (ið ba-seino patenkanèiø) medþiagø;

• hidrogeninës (chemogeninës) nuosëdos, kurias sudaro ið tirpalø iðkrintantyscheminiai junginiai;

• biogeninës (endogeninës) nuosëdos, susidaranèios ið eþere gyvenanèiø orga-nizmø liekanø.

10.8 pav. Organinës medþiagos (gluosnio Sa-lix lapø – balti stulpeliai, plûdþiø Potamo-geton perfoliatus – tamsesni stulpeliai, elo-dëjos Elodea canadensis – juodi stulpeliai)skaidymo intensyvumas (sausojo svorionuostoliai) per 10 dienø sausumoje – 1, sau-sumos ir vandens sàlytyje – 2, priekranti-nëje vandens valkoje (5–10 cm gylyje) – 3ir litoralës nendriø juostoje (25–30 cm gy-lyje) – 4 (sudarë autorius pagal Pieczynska,1990)

43210

1020

3040

506070

8090

100

Sausuma Vanduo

Sau

sojo

sv

orio

nu

osto

liai,

%

221

Nuosëdoms klasifikuoti naudojamas ir geocheminis kriterijus, pavyzdþiui, de-guonies koncentracija ir sulfidø kiekis pavirðinëse nuosëdose. Pagal deguoná nuo-sëdos skirstomos á oksines ir anoksines, o pastarosios, pagal H2S koncentracijà, – ásulfidines ir nesulfidines. Nesulfidinës nuosëdos, prarandanèios deguoná be sulfatøredukcijos, vadinamos postoksinëmis, ir, atvirkðèiai, jei sulfatø redukcija yra visiðka,nuosëdos bus metaninës. Ankstyvojoje nuosëdø diagenezës stadijoje minëtos klasës(10.7 lentelë) daþniausiai keièia viena kità ðitokia seka: oksinës → postoksinës →sulfidinës → metaninës (Hakanson, Jansson, 1983).

Apraðomøjø klasifikacijø kriterijai yra nuosëdø spalva, granuliometrinë sudëtis,struktûra ir tekstûra, organinës medþiagos kiekis ir kt. Iki ðiol dar naudojama ðvedøeþerotyrininko G. Lundqvisto (1927) klasifikacija, kurioje skiriamos dumblø atmai-nos pagal detrito ir geleþies mineralo – limonito kieká, mineraliniø daleliø dydá, taippat dominuojanèias planktono grupes (titnagdumbliai, melsvadumliai, þalieji dum-bliai). Ið ðio mokslininko paveldëjome ir nûnai populiarius terminus – gyttja ir dy.Pirmasis terminas ðvedø kalba reiðkia „dumblas“, o mes já siejame su tam tikradumblo rûðimi – sapropeliu. Tai yra nestruktûrinis organogeninis dumblas, turintysdidesnæ ar maþesnæ mineraliniø daleliø ir aukðtesniøjø vandens augalø liekanøpriemaiðà. Jei toje masëje vyrauja smulkusis (planktoninis) detritas, sapropelis estigeltonos arba gelsvai þalios spalvos; stambus detritas suteikia nuosëdoms tamsesná(rudà) atspalvá. Ðvieþias, pavirðiuje esantis sapropelis yra labai vandeningas (iki 95%vandens), todël primena drebuèius.

Dy yra durpingas (humusingas) dumblas, kurio sudëtyje yra daug stambausdetrito, susidariusio ið samanø, aukðtesniøjø vandens augalø, medþiø nuokritø.Tamsiai rudi durpiðki dumblai turi daug organikos (>50%), jie ypaè bûdingi pelkë-jantiems (distrofiniams) eþerams.

10.7 lentelë. Eþero nuosëdø geocheminë klasifikacija (Berner, 1981, pagal Hakanson, Jansson,1983)

Geocheminė klasė O2 arba H2S koncentracija, mol. l–1 Būdingi mineralai, organika

I. Oksinė II. Anoksinė A. Sulfidinė B. Nesulfidinė 1. Postoksinė 2. Metaninė

O2 ≥ 10–6

O2 < 10–6 H2S ≥ 10–6

H2S < 10–6

Hematitas, getitas, MnO2 tipo mine-ralai; organikos nėra Piritas, markazitas, alabanditas; yra organinių medžiagų Glaukonitas ir kiti geležies silikatai, nėra sulfidinių mineralų; mažai organinių medžiagų Sideritas, vivianitas, anksčiau susi-darę sulfidiniai mineralai; yra orga-ninių medžiagų



Lietuvos eþerø dugno nuosëdas A. Garunkðtis (1958) skirsto á 1) terigenines,2) organines ir 3) karbonatines (chemogenines). Terigeninës nuosëdos toliau skirs-tomos á smëlius ir molius, o organogeninës nuosëdos – á durpes ir sapropelius.Galutinis nuosëdø pavadinimas priklauso nuo vyraujanèios priemaiðos, pavyzdþiui,durpingas (smëlingas, molingas, dumblingas, karbonatingas) sapropelis arba molin-gas (dumblingas, karbonatingas, durpingas, sapropelingas) smëlis ir pan.

L. Hakansonas ir M. Janssonas (1983) mano, kad nuosëdø klasifikacijos turëtøbûti grindþiamos tik keliais, taèiau integraliais rodikliais, apibûdinanèiais eþerogenezæ, stratifikacijos sàlygas ir trofinæ bûsenà. Tokie rodikliai galëtø bûti:

• organinës anglies C ir azoto N santykis dugno nuosëdose; labai eutrofikuo-tuose eþeruose C : N = 5,6; polihuminiø eþerø nuosëdose C : N > 10;

• nuosëdø deginimo nuostoliai (DN, %), apibûdinantys organikos kieká; terige-ninëse nuosëdose (smëlyje, molyje) santykis C : N yra didelis, taèiau DN yramaþi, o polihuminiuose eþeruose itin didelës abiejø parametrø reikðmës;

• silicio Si ir biogeninës kilmës karbonatø CaCO3 kiekiai; oligotrofiniuose eþeruo-se Si yra daug, o CaCO3 maþai; eutrofiniams eþerams bûdingas atvirkðèiassantykis;

• bioproduktyvumo koeficientas BPK ir bioproduktyvumo indeksas BPI; pasta-rieji ávertinami pagal bendrojo azoto N (mg g–1) ir deginimo nuostoliø DN(%) ryðá (10.9 pav.). Pasak autoriø, ðis ryðys yra tiesialinijinis (koreliacijoskoeficientas r = 0,73 – 0,97), t. y.

10.9 pav. Bioproduktyvumo koeficiento BPK ir bioproduktyvumo indekso BPI ávertinimaspagal suminio azoto koncentracijos ir organikos deginimo nuostoliø ryðá (Hakanson, Jans-son, 1983)

223

N = BPK × DN ± b , (10.2)

èia: b – lygties laisvasis narys, o BPI atitinka N, kai DN = 10%. Oligotrofiniø eþerøBPK < 0,33, mezotrofiniø – BPK = 0,33–0,45, eutrofiniø – BPK = 0,45–0,65,hipereutrofiniø – BPK > 0,65. Rodikliø informatyvumas yra pakankamas, jei dau-giau kaip 50% eþero dugno dengia nuosëdos, kuriø DN < 20%; jei DN = 20–30%,BPK naudotinas tik kokybiniams vertinimams (eutrofinis, mezotrofinis ir pan.), ojei DN > 30%, – visai nenaudotinas.

Kadangi dugno nuosëdø pasiskirstymas eþere yra labai heterogeninis, kylanatûralus klausimas: kiek nuosëdø bandiniø reikia paimti, kad vienas ar kitas nuo-sëdø parametras reprezentuotø viso eþero sàlygas ir, pavyzdþiui, (10.2) priklauso-mybë bûtø iðties korektiðka? L. Hakansonas ir M. Janssonas (1983) siûlo ðitokiàempirinæ formulæ:

n = 2,5 + 0,5 (Aw N)0,5, (10.3)

èia: n – po eþero akvatorijà AW (km²) tolygiai pasiskirsèiusiø bandiniø skaièius, N –eþero kranto linijos iðsivystymas (Nagelio koeficientas). Pavyzdþiui, jeigu eþeroplotas yra 10 km², o jo forma plane yra artima skrituliui (N = 1), vidurkiui apskai-èiuoti pakaktø keturiø bandiniø, taèiau jei eþeras yra iðtásæs arba jo kranto linijalabai vingiuoja ir, tarkime N = 5, reikëtø jau ðeðiø bandiniø.

Nors nuosëdø sudëtis labai kinta pagal akvatorijà ir, be to, priklauso nuo eþerotrofiðkumo, stratifikacijos, baseino gamtiniø sàlygø ir kt., galima pastebëti ir ben-driausius jø geografinio pasiskirstymo dësningumus. Pasak V. Alabyðevo (1932),tundros zonoje vyrauja eþerai, kuriø dugne kaupiasi gëlavandeniai sapropeliai, ta-èiau jø storymë yra menka (iki 0,5 m). Analogiðkos nuosëdos klostosi ir miðkøzonos eþeruose, taèiau jø klodas gali siekti 30 metrø. Ápieèiau telkðanèiø eþerønuosëdose pradeda vyrauti druskëti sapropelitai (mineraliniai sapropeliai) ir chemo-geninës sedimentacijos produktai: soda (Na2CO3 × 10H2O), mirabilitas (Na2SO4 ×10H2O), gipsas (CaSO4 × 2H2O), halitas (NaCl) ir kt. – nelygu klimato aridiðkumasir, svarbiausia, baseino geocheminë aplinka. Drëgnuose subtropikuose ir tropikuo-se telkðantys eþerai vëlgi kaupia gëlavandenius sapropelius. Aukðtikalniø eþerønuosëdos daþniausia esti azoninës, taèiau vyrauja gëlavandeniai sapropeliai.



225

11. Limnosistemø ontogenezë

Eþeras yra medþiagas kaupianti sistema, todël á jo evoliucijà galima þvelgti per ðiømedþiagø genezës ir jas kontroliuojanèiø procesø prizmæ. Kà tik gimæs eþeras yramineralinë sistema ir jo nuosëdose vyrauja baseino erozijos produktai – alochtoninësterigeninës medþiagos. Ðiø medþiagø transportas daþniausiai yra labai intensyvus, nesduburio ðlaitai dar menkai sutvirtinti augalijos, o besiformuojantys intakai plukdodaug gilinamosios erozijos produktø. Ypaè daug terigeniniø medþiagø buvo iðplauna-ma ið jaunø baseinø, buvusiø, pavyzdþiui, degraduojanèiø ledynø átakos zonoje irmaitinusiø prieledyninius eþerus. Apie jø trumpalaiká egzistavimà praeityje dabarbyloja limnoglacialinës lygumos – intensyvios terigeninës sedimentacijos produktai.

Gilesnieji eþerai iðgyvena intensyvios terigeninës sedimentacijos ciklà, juoskolonizuoja augalai, ir atsiranda autochtoninës organinës medþiagos, kuriø kiekisnuosekliai didëja, didëjant limnosistemos biologiniam produktyvumui. Taigi eþerøtolesnë raida yra neatsiejama nuo vykstanèiø nuosekliø arba sukcesiniø limnosiste-mos pokyèiø; ðitokia sukcesinë raida vadinama ontogeneze. Eþero ontogenezëapima platø spektrà sukcesiniø stadijø, kurioms bûdingi saviti biotiniø ir abiotiniølimnosistemos rodikliø „rinkiniai“. Limnosistemai bræstant didëja biologiniø rûðiøskaièius, biomasë ir bioproduktyvumas, daugëja nesuskaidytos organikos (detrito)dugno nuosëdose: tai poþymis, kad limnosistema sensta ir gali virsti sausuma.

11.1. Eþerø trofinës klasifikacijos

Ontogenezës „variklis“ – limnosistemoje cirkuliuojanèios maisto medþiagos. Pagaljø kieká ir biologiná produktyvumà A. Thienemannas (1925) ir E. Naumannas (1931)suskirstë eþerus á oligotrofinius, arba nemaistingus, ir eutrofinius, arba maistingus.


Pirmieji eþerai daþniausiai esti gilûs, jø hipolimnionø tûris yra daug didesnis uþepilimnionø tûrá, biologinis produktyvumas menkas net ir esant pakankamai maistomedþiagø hipolimnione (morfometrinë oligotrofija). Eutrofiniai eþerai yra seklesni,maisto medþiagø, ypaè fosforo, stygiø trofogeninëje zonoje gali kompensuoti iðdugno nuosëdø á vandená migruojanèios medþiagos (morfometrinë eutrofija); pirminëbiologinë produkcija didelë. Eþero gylis (tûris) yra itin svarbus rodiklis, nes bûtent jisnulemia ontogenezës greitá arba oligotrofijos potencialà – limnosistemos gebëjimàiðlikti jaunai net ir esant palyginti didelei maisto medþiagos prietakai ið baseino(11.1 pav.). Ðitokia, pavyzdþiui, yra Baikalo eþero limnosistema, egzistuojanti jau 35 mln.metø, taèiau ontogenezës atþvilgiu labai menkai pasistûmëjusi pirmyn.

11.1 lentelë. Oligotrofiniø ir eutrofiniø eþerø tipiniai poþymiai (Thienemann, 1925, pagal Jor-gensen, Vollenweider, 1990)

11.1 pav. Eþerø trofiðkumo priklausomy-bë nuo maisto medþiagø koncentracijosir eþero gylio (M.E. – morfometrinë eut-rofija, M.O. – morfometrinë oligotrofija)

M.E. Oligotrofija

M.O.Eutrofija

Gylis

Mai

sto

med

žiagų

konc

ent

raci

ja

Oligotrofija Eutrofija

Gilūs, siaura litoralė Seklūs, plati litoralė

Epilimniono tūris mažas, palyginti su hipolim-nijono tūriu

Hipolimniono tūris mažas, palyginti su epilimniono tūriu

Vanduo labai skaidrus Vandens skaidrumas ribotas

Vandenyje mažai maisto medžiagų Vandenyje daug autotrofams būtinų maisto medžiagų

Nuosėdos mineralinės Profundalėje kaupiasi organogeniniai dumblai (sapropeliai)

Daug deguonies visuose ežero vandens sluoksniuose

Stratifikacijų laikotarpiais hipolimnione susi-daro anaerobinės sąlygos

Litoralė neapaugusi makrofitais Litoralėje veši makrofitai

Fitoplanktono biomasė menka Fitoplanktono biomasė didelė

Profundalės bentoso rūšių įvairovė didelė, tačiau biomasė – menka

Profundalės bentoso rūšių įvairovė menka; vyrauja deguonies stygiui pakančios rūšys, tačiau biomasė didelė

227

Didëjant eþero trofiðkumui, t. y. vykstant nuosekliai eutrofikacijai, keièiasi visilimnosistemos parametrai – biotiniai ir abiotiniai (11.1 lentelë), taèiau proceso kryptisiðlieka nepakitusi – didëja limnosistemos autotrofiðkumas, t. y. jos gebëjimas gamintiorganinæ produkcijà ið savø maisto medþiagø (11.2 pav.). Skiriamos ðios eþerø trofið-kumo stadijos (Þmudzinski, 1986): 1) ultraoligotrofinë, 2) oligotrofinë, 3) α mezotro-finë, 4) β mezotrofinë, 5) eutrofinë, 6) politrofinë, 7) hipertrofinë (11.2 lentelë).

Paskutinioji stadija yra iðskirtinë, nes jà nulemia didelë maisto medþiagø prietakaið antropogeninës kilmës ðaltiniø. Hipertrofiniai eþerai daþniausiai esti seklûs ir ne-stratifikuoti, jø nuosëdos periodiðkai resuspenduojamos, vandens apykaita lëta. De-guonies ir maisto medþiagø koncentracija vandenyje per parà svyruoja labai plaèiudiapazonu (O2 – nuo 300% iki 0%); pirminë biologinë produkcija – itin didelë ir galisiekti 5,8 g C m–2 per dienà, o dumbliø biomasë virðyti 100 g m–3 (Barica, 1980).

11.2 pav. Eþero trofiniø bûsenø kaita, di-dëjant autochtoniniø ir alochtoniniø or-ganiniø medþiagø koncentracijai (Rodhe,1969)

11.2 lentelë. Harmoningai evoliucionuojanèiø eþerø trofinë klasifikacija (Þmudzinski, 1986)

Autotrofija

Alo

trof

ija

Distrofija

Oligotrofija Eutrofija

Trofinė klasė Vandens

skaidrumas, m

Deguonies kiekis hipo-

limnione, %

Organikos kiekis dugno nuosėdose,

%

Fitoplanktono metinė

produkcija, g C m–2

Zoobentoso biomasė,

g m–2

Ultraoligotrofinė > 15 ≈100 ≈ 0 < 10 < 1

Oligotrofinė 6–15 > 60 10 10–30 1–5

α mezotrofinė 4–7 30–60 20 30–60 5–10

β mezotrofinė 3–5 < 30 25 60–120 > 10

Eutrofinė 1–3 < 20 30–60 120–200 dešimtys gramų

Politrofinė 0,5–1 ≈ 0 60 200–400 ?

Hipertrofinė 0,1–0,5 – apie 100 neapibrėžta neapibrėžta

Limnosistemø ontogenezë


Eutrofikacija yra nenutrûkstamas procesas, bet koks jos skaidymas á stadijasyra sàlygiðkas ir priklauso nuo tyrëjo valios. Antai L. Hakansonas (1980) skiria tikketurias trofines klases, o jø ribas apibrëþia fiziniais, cheminiais ir biologiniaisrodikliais (11.3 lentelë). Lietuvos ekologijos instituto mokslininkai árodë, kad lim-nosistemø trofinæ bûsenà gerai apibûdina ichtiocenoziø sistemos (11.4 lentelë).Pasak jø (Gailiuðis ir kt., 1999), eþero trofinei bûsenai keièiantis nuo mezotrofijoslink distrofijos, rûðiø skaièius ichtiocenozëse ir pastarøjø branduoliuose maþëja

11.3 lentelë. Eþerø trofinë klasifikacija ir jos kriterijai (Hakanson, 1980); indeksai (v) ir (p) –vidutinë konncentracija atitinkamai vegetacijos ir pavasario konvekcinës sàmaiðos laiko-tarpiais

11.4 lentelë. Ichtiocenoziø kaita Lietuvos eþeruose, kintant jø trofiðkumui (Gailiuðis ir kt., 1999)

Trofinė klasė

Vandens skaidru-mas, m

Pirminė produkcija, g C m–2 per

metus

(v) Chlorofilas a, mg m–3

(v) Fitoplank-

tonas, g m–3

(p) Suminis fosforas, mg m–3

(p) Suminis azotas, mg m–3

Oligotrofinė > 5 < 30 < 2 < 0,8 < 5 < 300

Mezotrofinė 3–6 25–60 2–8 0,3–1,9 5–20 300–500

Eutrofinė 1–4 40–200 6–35 1,2–2,5 20–100 350–600

Hipertrofinė 0–2 130–600 30–400 2,1–20 > 100 > 1000

Žuvų bendrija Ežero trofinė būsena

tipas branduolio rūšinė sudėtis ir rūšių eliminavimo seka trofinė sudėtis

Mezotrofinė ↓

I ↓ II ↓

stinta ↓

seliava ↓

Eutrofinė ↓

III ↓

aukšlė ↓

planktofagai ↓

pūgžlys ↓

karšis ↓

bentofagai ↓

Hipertrofinė ↓

IV ↓ V ↓ VI ↓

VII ↓

lynas ↓

kuoja ↓

eurifagai ↓

lydeka ↓

ešerys ↓

ichtiofagai ↓

Distrofinė VIII ↓ IX ↓

X karosas ar kt. eurifagai

229

ðitokia seka: stinta – seliava – aukðlë – pûgþlys – karðis – lynas – kuoja – lydeka –eðerys – karosas. Taigi pagal branduoliø sudëtá eþerø ichtiocenozës skirstomos ádeðimt tipø, o tipai – á 50 variantø.

Iki ðiol kalbëjome apie eþerus, kuriø ontogenezë yra susijusi su autotrofijosdidëjimu. Be jø, A. Thienemannas (1931) skyrë eþerus su visiðkai prieðinga – alotro-fine raidos linija (11.2 pav.) ir pavadino juos distrofiniais, arba bemaisèiais, eþerais.Distrofiniai eþerai kaupia sunkiai skaidomas alochtonines organines medþiagas,daugiausia – humuso rûgðtis, todël dar vadinami polihuminiais eþerais. Humusiniømedþiagø prisotinta ir rûgðti aplinka yra nepalanki bakterijø metabolizmui, todëlorganikos skaidymas vyksta lëtai, vandenyje stinga maisto medþiagø, ir limnosiste-mos pirminë organinë produkcija yra menka. Dël to eþerotyrininkai kartais rimtaijuokauja, kad „oligotrofinis eþeras yra dar tik oligotrofinis, o distrofinis eþeras – jauoligotrofinis“. Kita vertus, sakyti, kad distrofinës limnosistemos biologinis produk-tyvumas yra visada maþas, bûtø neteisinga. Ðitokie eþerai labai daþnai esti sudeda-moji dalis vientiso pelkës komplekso, kurio autochtoninë biologinë produkcija galibûti ganëtinai didelë.

Ið kitø eþerø, kuriø ontogenezë yra nedarni, paminëtini acidotrofiniai, alkalitrofi-niai ir siderotrofiniai eþerai (Choinski, 2000). Pirmieji kaupia rûgðtis (nebûtinai orga-nines), antrieji – ðarmus (labai didelis vandens pH), o tretieji – geleþies junginius.

11.2. Antropogeninë eutrofikacija ir eþerø rûgðtëjimas

Eþerui nuosekliai vystantis nuo oligotrofijos link eutrofinës bûsenos, didëja limno-sistemos savarankiðkumas, t. y. jos gebëjimas gaminti daugiau organinës produkci-jos, panaudojant vidinius biogeocheminius ciklus. Kita vertus, sistemai nuolat rei-kia iðorinio biogeocheminio ciklo (baseino) paramos, nes ji pastoviai praranda(kaupia dugno nuosëdose) gyvybiðkai bûtinà elementà – fosforà. Dël ðios prieþas-ties limnosistemos bioproduktyvumas yra subalansuotas net ir eutrofinëje stadijoje:jis galëtø bûti didesnis, taèiau autotrofai stokoja fosforo; pastarasis galëtø migruotiið nuosëdø á vandená, taèiau tam bûtina anaerobinë aplinka hipolimnione; anaerobi-në aplinka susidarytø, jei hipolimnionas gautø daugiau detrito, t. y. jei bûtø dides-në pirminë produkcija; tai ir viskas, prieþasèiø ir padariniø ratas uþsidaro. Natûraliaivykstant eutrofikacijai trofiðkumo „sprogimà“ gali sukelti tik esminiai gamtinës



aplinkos (pavyzdþiui, klimato) pokyèiai, o sekliuose eþeruose – jø tûrio sumaþëji-mas dël nuosëdø akumuliacijos. Paleolimnologija yra sukaupusi daug duomenø,kad praeityje kai kuriø eþerø trofiðkumas staiga padidëdavo, bet, pasikeitus klima-tui, maisto medþiagø rezervà iðeikvojusi limnosistema sugebëdavo gráþti á ankstesnætrofinæ bûsenà. Kitaip yra, jei maisto medþiagø prietaka ið baseino progresuojamaididëja, ir limnosistemos autotrofinës grandys veikia visu pajëgumu. Ðitokiomissàlygomis oligotrofinë limnosistema gali labai greitai (per keletà deðimtmeèiø arnet metø – nelygu maisto medþiagø apkrovos ir paties eþero tûris – pakeisti savobûsenà ir tapti eutrofine. Kadangi mûsø laikmeèiu ðuoliðkus trofiðkumo pokyèiusdaugiausia lemia þmogaus ûkinë veikla, jie vadinami antropogenine eutrofikacija.

Antropogeninës eutrofikacijos prieþastys gali bûti labai ávairios (Rossolimo,1977), bet svarbiausios yra dvi: 1) padidëjusi tirpiø azoto ir fosforo formø prietaka iðpasklidø ir koncentruotø tarðos þidiniø, 2) suspenduotø organiniø medþiagø, kuriøypaè daug yra buities nuotëkose, kaupimasis ir oksidavimas eþere. Pirmoji prieþas-tis tiesiogiai lemia pirminës organinës produkcijos „sprogimà“ eþero trofogeninëjezonoje, o antroji nulemia anoksines sàlygas hipolimnione ir nuosëdose sukaupto„nuosavo“ fosforo migracijà á vandená. Skirstymas, be abejo, sàlygiðkas ir labiaurodo eutrofikacijos „starto“ pozicijas. Pavyzdþiui, pasak S. Jorgenseno ir R. Vollen-weidero (1988), eutrofiniuose eþeruose apie 80% fitoplanktono biomasës yra suskai-doma bakterijø pavirðiniame 0–5 m vandens sluoksnyje, todël organikos kaupima-sis, jos oksidavimas ir redukciniø sàlygø susidarymas priedugnyje trunka ilgiau.

Jau esame minëjæ, kad limnosistemos pirminæ biologinæ produkcijà daþniausiailimituoja fosforo stygius (11.4 lentelë). Kita vertus, daug lemia fosforo P koncen-tracijos ir azoto N koncentracijos santykis (11.5 lentelë). Jei á eþerus keliaujanèiuo-se antropogeniuose maisto medþiagø srautuose, pavyzdþiui, buitinëse nuotëkose,fosforo yra santykiðkai daug (N : P < 7), bioproduktyvumà pradeda limituotiazotas.

Antropogeninë eutrofikacija prasideda, kai iðnaudojamas limnosistemos savai-minio reguliavimosi potencialas, ypaè jos galimybës kaupti maisto medþiagas dug-

11.5 lentelë. Suminio azoto N ir suminio fosforo P santykiai, kai terðiamos limnosistemospirminës biologinës produkcijos tolesná augimà pradeda limituoti vieno ar kito biogeninioelemento stygius (Jorgensen, Vollenweider, 1988)

N : P Limituojantis elementas Chlorofilo a lygmuo, mg m–3

> 12 P < 20

7–12 N ir (arba) P 20–70

< 7 N > 70

231

no nuosëdose. Padaþnëjæs vandens „þydëjimas“ ir sumaþëjæs jo skaidrumas, progre-suojanti anaerobinë aplinka hipolimnione (11.3 pav.) ir sieros vandenilio atsiradi-mas jame – pirmieji ðio proceso poþymiai, didþiuosiuose Vakarø Europos (Alpiøregiono) eþeruose jie buvo pastebëti dar XIX a. viduryje (Rossolimo, 1977).

Progresuojantis eþerø vandens rûgðtëjimas kartais vadinamas antropogenineoligotrofikacija, t. y. þmogaus ûkinës veiklos nulemtu eþerø trofiðkumo maþëjimu.Procesas yra susijæs su kuro deginimo produktø, daugiausia SO2, emisija á atmosfe-

11.3 pav. Progresuojanèios antropogeninëseutrofikacijos poþymiai Bolojso eþere, Balta-rusijoje: A – deguonies pasiskirstymas pa-gal gylá 1971 metø (1), 1988 metø (2) ir 1999metø vasaromis; B – vandens skaidrumo kai-ta; C – druskingumo pokyèiai (Kortoðeviè irkt., 2000)

A

1

2

3

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

0 50 100 150 200

O2, %

Gyl

is,

m

B

0

1

2

3

4

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

Metai

Va

nd

en

s sk

aid

rum

as,

m

C180

200

220

240

260

280

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

Metai

Dru

skin

gu

ma

s, m

g l

-1



rà, jø artimesne arba tolimesne pernaða, iðkritimu (sausosiomis iðkritomis arba„parûgðtëjusiais“ atmosferos krituliais) ir kaupimusi eþeruose bei jø maitinamuo-siuose baseinuose. Eþerams rûgðtëti ypaè palanki maþai karbonatø (eþere arba jobaseine) turinti aplinka, tokia, pavyzdþiui, yra srityse, kur arti þemës pavirðiausslûgso kristalinës uolienos (gneisai, granitai): plona dirvoþemio danga stokoja bazi-niø medþiagø, kurios galëtø neutralizuoti rûgðtis (daugiausia H2SO4); rûgðèiø iraliumosilikatø reakcija yra lëta, be to, jos metu atsipalaiduoja aliuminio ir kai kuriøsunkiøjø metalø jonai, kurie migruoja á eþerus. Todël rûgðtëjanèiuose eþeruosedaþnai bûna padidëjusi koncentracija tirpiøjø Zn ir Cd formø bei koloidiniø (arbatirpiøjø) Al ir Mn formø (Fleischer et al., 1993). Ðios medþiagos paèios savaime galibûti toksinës ir, pereidamos ið þemesnio trofinio lygmens á kità lygmená, kauptisaukðtesniuose organizmuose, pavyzdþiui, vandens paukðèiuose (Nyholm, 1981).

Dël kà tik minëtø prieþasèiø antropogeniniam rûgðtëjimui itin neatsparûs yraKanados kristalinio skydo ir Fenoskandijos eþerai, juolab kad daugelis jø, net ir telk-ðanèiø palyginti aukðtai kalnuose, yra uþterðtø oro masiø átakos zonose (11.4 pav.,11.6 lentelë). 1990 m. buvo paskelbta, kad ðis procesas yra palietæs apie 13 700Ðvedijos eþerø (Renberg et al., 1993). Apie rûgðtëjimà sprendþiama ið maþëjanèiøvandens pH verèiø (iki 4,5 ir net maþiau), taip pat ið limnosistemos sukcesiniøpokyèiø. Á aplinkos rûgðtëjimà jautriausiai reaguoja ir iðnyksta laðiðinës þuvys, po

11.4 pav. Europos Sàjungos pro-jekto Kalnø eþerø rûgðtëjimas:paleolimnologija ir ekologija(AL : PE) monitoringo tinklas(Mosello, Boggero, Marchetto,1998)

233

jø – kuojos, lydekos ir kt. (Kamari et al., 1991). Ðvedijos eþeruose pastebëta ðitokiaichtiocenociø kaita: maþëjant vandens pH, ið pradþiø iðnyko kuojos, po 20 metø –lydekos, o praëjus dar 10 metø – unguriai ir eðeriai (Fleischer et al., 1993). Maþëja irpirminë biologinë produkcija, iðnyksta kai kurios zooplanktono rûðys, todël eþerøantropogeninis rûgðtëjimas kartais vadinamas eþerø skaidrëjimu (oligotrofijos po-þymiu).

Kiek didelis yra þmoniø ûkinës veiklos indëlis á eþerø rûgðtëjimà, kuris ðiaip jaugali vykti ir dël natûraliø prieþasèiø? Á ðá klausimà padeda atsakyti ðvedø paleolim-nologø atliktos eþerø vandens pH rekonstrukcijos, pagrástos nuosëdose esanèiødiatomëjø (titnagdumbliø), kurios yra itin jautrûs pH indikatoriai, liekanø analize.Pasak ðiø mokslininkø (Renberg et al., 1993), poledynmeèiu pietø Ðvedijos eþerøvandens rûgðtingumas svyravo nuo 6,5 pH iki 7,5 pH vienetø; maþëjant dirvoþemiøkarbonatingumui ir jiems rûgðtëjant, vandens pH maþëjo ir prieð 2000 metø viduti-në jo vertë buvo 5,5 pH vieneto. Mokslininkams buvo ðiek tiek netikëtas vëlesnis

11.6 lentelë. Europos kalnø eþerø vandens rûgðtingumas (pH) ir savitasis elektrinis laidis (C);eþero kodas – pagal 11.4 pav. (Mosello, Boggero, Marchetto, 1998)

Ežeras Ežero kodas Aukštis, m NN pH C, mS cm–1

Zgornje Krisko 19 2150 7,52 5,7

Arresjoen 9 20 5,81 3,8

Maam 10 436 4,96 6,0

Chibini 18 474 7,47 3,4

Noir 7 2750 6,96 1,9

La Caldera 13 3050 7,34 3,3

Zielioni Staw 15 1671 6,57 2,2

Lille Hovvatn 3 503 4,69 2,5

Nan Eun 4 890 5,06 1,9

Paione Superiore 5 2269 5,85 1,0

Lungo 6 2384 6,17 1,4

Blanc 7 2753 6,91 1,3

Schwarzsee ob Solden 11 2799 5,60 1,6

Estany Redo 12 2240 6,69 1,2

Ovre Neadalsvatn 1 728 6,17 1,1

Stavsvatn 2 1053 6,00 0,7

Etang d’Aube 8 2091 6,11 0,7

Escura 14 1680 5,81 1,0

Laguna Cimera 16 2140 5,69 0,4

Chuna 17 420 6,45 1,6



pH padidëjimas iki 6,0–6,8, bet já pavyko paaiðkinti: pleèiantis þemdirbystei buvoásisavinti derlingesniø þemiø plotai, padidëjo baziniø junginiø ir maisto medþiagossrautai á eþerus ið deginamø miðkø ir t. t. Ðitoks pH fonas iðsilaikë iki XX a.pradþios, po to pradëjo progresuojamai þemëti ir septintuoju deðimtmeèiu pasiekëkritinæ ribà – apie 4,5 pH vienetø. Padëtá pavyko stabilizuoti, o paskui ir pagerintitik didþiuliø investicijø á eþerø rekultivavimo (kalkinimo) programas dëka.

Taigi pagal ðvedø mokslininkø duomenis iðeitø, kad antropogeninis eþerø rûgð-tëjimas poindustriniu laikotarpiu vertintinas maþdaug 2 pH vienetais. Efektas milþi-niðkas ir turëjæs begalæ neigiamø ekologiniø padariniø, taèiau ar teisëtai jis vadina-mas oligotrofikacija, t. y. trofiðkumo maþëjimu? Nuomonës gana prieðtaringos,taèiau vyraujanti yra tokia: rûgðtëja eþerai, kuriø trofinë bûsena ir be to buvoartima oligotrofijai. Antai B. Almeras ir kt. (1978), tyrinëjæ rûgðtëjanèiø eþerø fitop-lanktono ávairovæ, paþymëjo, kad itin rûgðèiuose eþeruose (pH < 4,5) ji buvo dides-në nei eþeruose, kuriø pH = 5,1 – 6,2. Pasak Kanados eþerotyrininkø (Dillon et al.,1979; Schindler, 1988), fosforo koncentracija rûgðtëjanèiuose eþeruose yra tokiapati kaip ir antropogeninio poveikio nepatyrusiuose oligotrofiniuose eþeruose. Yraduomenø, kad rûgðtëjanèiø eþerø pirminë produkcija gali net padidëti, nes, skaidrë-jant vandeniui, intensyvëja dugno floros fotosintezë.

235

12. Eþerø rekultivavimas

Limnosistema yra dinamiðka, kaupdama medþiagà ir energijà ji keièia savo struktû-rà – bræsta. Kitimo greitis priklauso nuo eþero dubens geometriniø ypatumø, geog-rafinës padëties, geologiniø sàlygø, klimato ir kt. Pavyzdþiui, ðiltuose tropikø eþe-ruose detritas yra greitai mineralizuojamas, ir jame esanèios maisto medþiagos vëlgráþta á pirmines trofines grandis; ðaltesniuose dimiktiniuose eþeruose organikamineralizuojama tik ið dalies – daug jos uþkonservuojama dugno nuosëdose, kurios,be to, dalyvauja adsorbcijos reakcijose, áeina á cheminiø kompleksø sudëtá ir ðitaip„suriða“ maisto medþiagas, neleidþia joms migruoti á vandená. Þinoma, anksèiau arvëliau ateina laikas, kai eþero dubuo prisipildo mineraliniø ir organiniø nuosëdø,pradeda pelkëti ir tampa terenine sistema, taèiau natûraliomis sàlygomis ðis proce-sas trunka tûkstanèius metø. Jei maitinamojo baseino gamtinë aplinka ið esmësnesikeièia, limnosistema nuosekliai keièia savo trofinæ bûsenà, taèiau iðlieka suba-lansuota, nes jos produktyvumà limituoja maisto medþiagas papildanèio iðoriniobiogeocheminio ciklo „naðumas“, derantis su baseino erozijos tempais. Bræstanèio-je limnosistemoje didëja biologiniø rûðiø ávairovë, taigi ir á jà patenkanèios energi-jos pasisavinimo efektyvumas, didëja sistemos stabilumas (Welch, 1980).

Natûrali eutrofikacija sutriko, kai eþerø baseinuose atsirado papildomø me-dþiagø ir energijos ðaltiniø, kuriuos iðlaisvino arba dirbtinai sukûrë þmogus – kirs-damas miðkus ir jø vietoje augindamas þemës ûkio kultûras (padidëjusi dirvoþemiomechaninë ir cheminë erozija, tràðø iðplovimas), statydamas gyvenvietes, gyvuli-ninkystës kompleksus (daug maisto medþiagø turinèios nuotekos ið koncentruotøir pasklidø tarðos ðaltiniø) ir pramonës objektus (labai platus cheminiø junginiø irvandenyje suspenduotø medþiagø spektras), poilsiaudamas (ekotonø degradacija,buitinës nuotekos) ir t. t. Þmogaus indukuotos maisto medþiagos dirbtinai stimu-liuoja limnosistemos autotrofø (dumbliø ir makrofitø) produktyvumà iki tokio lyg-mens, kad eþeras praranda dalá paèiam þmogui svarbiø socialiniø ir ekonominiøfunkcijø. Pavyzdþiui, jei eþeras yra sudedamoji dalis geriamojo arba pramoninio


vandens tiekimo sistemø, jo vandená tenka papildomai valyti, o pats valymo proce-sas pasidaro labai brangus arba apskritai neámanomas. Padidëjusiai biomasei mine-ralizuoti jau nepakanka deguonies atsargø hipolimnione, ir susidaro redukcinë ap-linka, palanki sieros vandeniliui formuotis, o jei pastarasis kaupiasi energetinëspaskirties eþeruose, intensyvëja hidroelektriniø turbinø cheminë erozija (Rast, Hol-land, 1988). Dël sparèios eutrofikacijos – vandens „þydëjimo“, paplûdimiuose susi-kaupusiø ir ten pûvanèiø dumbliø, blogo vandens kvapo, padidëjusios infekciniøligø rizikos (ypaè tropikuose) ir kt. eþerai praranda ir rekreacines funkcijas. Supap-rastëja ir paèios limnosistemos stuktûra: nors biomasë þenkliai padidëja, rûðiø skai-èius sumaþëja, todël sumaþëja ir limnosistemos stabilumas (Welch, 1980).

Kaip turëtø elgtis tokioje situacijoje þmogus? Suprantama, jis nori, kad ekosis-tema normaliai funkcionuotø, nes degradacija susijusi su papildomais rûpesèiais irinvesticijomis. Kita vertus, þmogus yra suinteresuotas eksploatuoti ekosistemà –didinti arba maþinti jos produktyvumà, naudoti vandená ir... iðleisti atliekas. Beabejonës, ðie interesai yra nesuderinami: intensyvëjant medþiagø ir energijos cik-lams, limnosistema paprastëja, jos stabilumas maþëja. Tenka rinktis, o jeigu eþerodegradacija yra paþengusi toli, ir savaiminis limnosistemos susibalansavimas jauneámanomas, reikia jà rekultivuoti.

Plaèiuoju poþiûriu eþerø rekultivacija yra visuma organizaciniø ir techniniøpriemoniø, kurias ágyvendinus paèiame eþere ir jo maitinamajame baseine, limno-sistema gràþinama á vartotojo (visuomenës) interesus atitinkanèias fizines ir trofinesbûsenas. Siauresniu poþiûriu eþero rekultivacija siekiama atkurti iki degradacijosbuvusias sàlygas ir, be to, padaryti tai valdant limnosistemos vidinius svertus (struktûràir funkcijas). Pirmuoju atveju iðoriniø maisto medþiagø ðaltiniø (esanèiø baseine)eliminavimas bûtø rekultivacijos plano sudedamoji dalis, o antruoju – tik parengia-moji fazë; tikroji rekultivacija bûtø susijusi su vidiniø medþiagø ir energijos ðaltiniø(esanèiø dugno nuosëdose) ir srautø kontroliavimu. Kad ðitai bûtø pasiekta, galitekti paðalinti, izoliuoti arba neutralizuoti dugno nuosëdas, aeruoti hipolimnionà,pakelti eþero vandens lygá ir kt.

Rekultivacijos darbø ir priemoniø apimtis priklauso nuo eþero trofinës bûsenosir paèios rekultivacijos tikslø. Pavyzdþiui, jei pagrindinis tikslas yra sukaupti geroskokybës geriamàjá vandená, rekultivacija turi bûti orientuota á oligotrofinio eþerostandartus. Kitokius reikalavimus rekultivacijai kels þuvininkystë, rekreacija, ener-getika (12.1 lentelë). Ðiuos reikalavimus (pageidaujamà trofinæ bûsenà) atitinkan-èius vandens kokybës rodiklius galima rasti ávairiuose þinynuose, pavyzdþiui, Eko-nominio bendradarbiavimo ir vystymosi organizacijos (OECD) sudarytoje eþerø

237

trofiðkumo klasifikacijoje (12.2 lentelë). Labai svarbu, kad eþero trofinë bûsenabûtø identifikuota pagal kelis kriterijus, pavyzdþiui, chlorofilo a ir suminio fosforokoncentracijas, ir rekultivacijos projektas bûtø grindþiamas prasèiausia „starto“pozicija.

Jei eþero eutrofikacijà palaiko tik iðoriniai maisto medþiagø ðaltiniai, juos paða-linus (pavyzdþiui, nukreipus nuotekas á kitus baseinus) arba susilpninus medþiagøsrautus (valant nuotekas, kontroliuojant pasklidà tarðà ir kt.), limnosistema galigráþti á ankstesnæ trofinæ bûsenà pati. Ið pirmo þvilgsnio paprasti rekultivacijosplanai, deja, daþai esti brangûs, ypaè jei eþerus maitinantys baseinai yra dideli irlabai urbanizuoti. Pavyzdþiui, Ðvedijoje praëjusio amþiaus aðtuntajame deðimtmety-

12.1 lentelë. Ávairiø naudotojø reikalavimai eþerø trofinei bûsenai (Bernhardt, 1981)

Trofinė būsena Vandens naudojimo sritis

reikalaujama dar toleruojama

Geriamojo vandens gamyba Oligotrofinė Mezotrofinė

Maudyklėms Mezotrofinė Silpna eutrofinė

Upių nuotėkio papildymas sausmečiais:

• naudojant ilgas tiekimo linijas;

• naudojant trumpas tiekimo linijas

–

–

Mezotrofinė

Silpna eutrofinė

Žuvininkystė:

• lašišinių žuvų;

• karpinių žuvų

Oligotrofinė

–

Mezotrofinė

Eutrofinė

Technologiniai procesai pramonėje Mezotrofinė Silpna eutrofinė

Aušinimo procesai pramonėje – Eutrofinė

Vandens sportas (be maudymosi) Mezotrofinė Eutrofinė

Rekreacija pakrantėse – Silpna eutrofinė

Žemės ūkis, drėkinimas – Aukšta eutrofinė

Energetika – Aukšta eutrofinė

Chlorofilo a koncentracija, µg l–1

Vandens skaidrumas, m Trofinė klasė

Vidutinė per metus suminio

fosforo koncent-racija, µg l–1

vidutinė per metus

didžiausia per metus

vidutinis per metus

mažiausias per metus

Ultraoligotrofinė < 4,0 <1,0 < 2,5 > 12,0 > 6,0

Oligotrofinė < 10,0 < 2,5 < 8,0 > 6,0 > 3,0

Mezotrofinė 10–35 2,5–8 8–25 6–3 3–15

Eutrofinė 35–100 8–25 25–75 3–1,5 1,5–0,7

Hipertrofinė > 100 > 25 > 75 < 1,5 < 0,7

12.2 lentelë. Skirtingø trofiniø klasiø eþerø vandens kokybës rodikliai (OECD, 1982)

Eþerø rekultivavimas


je ðitokioms rekultivacijos programoms kasmet buvo skiriama apie 60 mln. JAVdoleriø (Forsberg, 1985). Apie jø efektyvumà galima spræsti ið Vatterno – antrojopagal dydá Ðvedijos eþero (plotas 1856 km², didþiausias gylis 128 m) ekosistemospokyèiø. Oligotrofinis eþeras yra svarbus geriamojo vandens ðaltinis (per metusiðsiurbiama apie 25 mln. m³ vandens) beveik 200 000 gyventojø, turi didelæ rekrea-cinæ vertæ, jame gyvena vertingos sykinës ir stintinës þuvys. Deja, maþdaug nuopraëjusio amþiaus ketvirtojo deðimtmeèio labai padidëjo antropogeninës kilmësmaisto medþiagø prietaka, ir jau po poros deðimtmeèiø buvo konstatuota, kadeþeras áþengë á eutrofikacijos stadijà. 1957 m. buvo sukurtas specialus Vatternoeþero komitetas, inicijavæs rekultivacijos (apsaugos) programà, kurios svarbiausiadalis – moderniø vandenvalos ámoniø statyba. Priemoniø buvo imtasi laiku, irVatternas iðlaikë aukðèiausios klasës geriamojo vandens, kuriam paruoðti pakankapaprasto smëlio filtro, telkinio pozicijas. Panaðios programos buvo ágyvendintosMjoso eþere (plotas 365 km², didþiausias gylis 449 m) Norvegijoje (Holtan, 1979),Washingtono eþere JAV, Didþiuosiuose Amerikos eþeruose (Johnson et al., 1978;Welch, 1980) ir kt.

Jei antropogeninë eutrofikacija yra pasiekusi toká lygá, kad hipolimnione susi-daro redukcinë aplinka ir limnosistema pradeda eksploatuoti vidines maisto me-dþiagø atsargas, migruojanèias ið nuosëdø á vandená, reikia imtis tikrosios rekultiva-cijos. Naudojamø mechaniniø, cheminiø ir biologiniø priemoniø sàraðas yra labaiplatus, todël paminësime tik pagrindinius aktyviosios rekultivacijos bûdus, kurie,beje, daþnai naudojami kartu:

• Hipolimniono aeracija siekiama padidinti deguonies atsargas priedugnyje,nesuardant terminës stratifikacijos. Padariniai: aerobinëje aplinkoje nesiga-mina sieros vandenilis, dalis organikos mineralizuojama, taèiau iðsiskyrusáfosforà adsorbuoja nuosëdos; mineralinis azotas kaupiasi hipolimnione, josklidimà á trofogeninæ zonà vegetacijos laikotarpiu blokuoja terminë stratifi-kacija. Metodo efektyvumas padidëja, jei jis taikomas kartu su hipolimnionovandens ir jame susikaupusiø nitratø iðleidimu (iðsiurbimu), tai, pavyzdþiui,siûlo lenkø eþerotyrininkai (Dunalska et al., 2000). Trûkumai: efektai yralokalûs, oro kompresoriai brangûs, didelës energijos sànaudos.

• Bendroji aeracija (destratifikacija). Iðleidþiant suspaustà orà (deguoná) priedugno, sukeliama savaiminë visos vandens masës ar atskirø jos tûriø sàmaiða.Teigiamas efektas: sumaþëja geleþies, magnio, amonio ir fosforo koncentra-cija, tolygesnis zooplanktono pasiskirstymas pagal gylá, melsvadumblius ið-stûmia þaliøjø dumbliø kompleksai, padidëja þuvø paplitimo zona, Trûkumai:

239

fitoplanktono biomasë gali ir padidëti, o dël destratifikacijos iðnyksta ðalta-vandenës þuvø rûðys (Henderson-Sellers, Markland, 1987).

• Azoto denitrifikacija ir fosforo fiksacija dugno nuosëdose (RIPLOX meto-das). Metodas naudojamas organikai, susikaupusiai stratifikuotø eþerø anae-robiniuose hipolimnionuose, oksiduoti, panaudojant kalcio nitrato tirpalà,kuris yra áðvirkðèiamas á virðutiná nuosëdø sluoksná. Padariniai: denitrifikuo-janèios bakterijos redukuoja nitratus NO3

– (á molekuliná azotà N2), o organinëmedþiaga CH2O yra oksiduojama:

2 NO3– + 3CH2O → N2 ↑ + 3 CO2 ↑ + 3 H2O . (12.1)

Kartu su organika oksiduojami ir ge-leþies junginiai (ið Fe2+ á Fe3+).Triva-lentë geleþis ir jos kompleksai reaguojasu nuosëdose esanèiu PO4 ir sudaro ne-tirpius geleþies fosfatus. Fe(OH)3 efek-tyviausiai „iðima“ PO4, kai vandens pH≈ 6 (12.1 pav.). Jeigu dugno nuosëdoseyra nedaug geleþies junginiø, á jas pa-pildomai áðvirkðèiama FeCl3 tirpalo. Vie-noje RIPLOX modifikacijoje kalcio nit-rato oksidaciná vaidmená atlieka geraibuitinës nuotekos, ið kuriø paðalintasfosforas, taèiau dar daug turinèios nit-ratø (Bjork, 1988).

• Vandenyje esanèio fosforo adsorbcija panaudojant koaguliantus. PO43– yra

lengvai adsorbuojamas organiniø daleliø, taip pat sudaro kompleksus su kaikuriais metalais, pavyzdþiui, Al3+. Aliuminio sulfatas Al2(SO4)3 yra naudoja-mas vandenvalos ámonëse ir eutrofikuojamuose eþeruose fosforui ið vandenspaðalinti kartu su maþai tirpiomis nuosëdomis. Panaðiai veikia ir daug aliumi-nio turintys molþemio koaguliantai PAX, kuriuos laboratorijoje ir eþeruoseyra iðbandæ lenkø eþerotyrininkai (Gawronska et al., 1999; 2001).

• Dugno nuosëdø izoliacija smëliu ir kitomis mineralinëmis ar sintetinëmismedþiagomis taip pat gali sustabdyti maisto medþiagø migracijà á vandená.Ðitai galima padaryti, pavyzdþiui, þiemà, kai eþeras esti uþðalæs: ledas uþkloja-mas perforuota plastikine plëvele, o ði – uþpilama smëliu. Ledui iðtirpus, antjo buvusi plëvelë su smëliu nugrimzta á dugnà ir izoliuoja nuosëdas. Deja, ðámetodà galima pritaikyti tik labai maþuose eþeruose arba didesniø eþerø

12.1 pav. Fosforo PO43– paðalinimo ið tirpalo

su Fe(OH)3 priklausomybë nuo vandens pH(Ohle, 1953, pagal Welch, 1980)

0

20

40

60

80

100

0 4 8 12 pH

Fo

sfo

ro a

dso

rbci

ja, %



litoralëse. Be to, jei eþerai yra seklûs, makrofitø ðaknys sugeba pasisavintidugne esanèias maisto medþiagas ir per „izoliatoriø“, todël, laikui bëgant, joefektyvumas maþëja.

• Dugno nuosëdø siurbimas (mechaninis valymas). Panaudojant ávairiø tipøþemsiurbes ir kità technikà, galima paðalinti visas eþere susikaupusias nuosë-das, ir degraduojanti limnosistema apskritai praranda vidiná maisto medþiagøðaltiná. Ðitaip rekultivuoti galima ir ganëtinai didelius eþerus arba jø dalis, nesmetodo taikymà daþniausiai riboja ne technologijos, o finansiniai iðtekliai.Todël kartais bandoma ágyvendinti gamtosauginius tikslus, gaunant naudà iðrekultivacijos produkto, pavyzdþiui, sapropelio, organizuojant jo tikslinæ ga-vybà. Suderinti ðiuos tikslus, deja, labai sunku dël ávairiø prieþasèiø. Pirma,sapropelá eksploatuojantys pramoninkai yra suinteresuoti maþinti produkci-jos (iðkasenos) savikainà, todël stengiasi, kad sapropelio kiekis siurbiamojemasëje (pulpoje) bûtø didesnis (Katkevièius ir kt., 1998); gamtosauginëjerekultivacijoje, atvirkðèiai, pulpa turi bûti skysta ir siurbiama (èiulpiama) iðlëto, kad nesukelti sûkuriø, kurie iðneðtø dumblo porose esanèias maistomedþiagas á vandená (Bjork, 1988). Antra, iðsiurbtas sapropelis daþniausiaisandëliuojamas eþero pakrantëje árengtose aikðtelëse – sësdintuvuose. Èia jisnusausëja, o po to – iðveþamas. Taèiau sapropeliui sausëjant (tankëjant), antjo pavirðiaus lieka nuskaidrëjusio vandens, kuris periodiðkai iðleidþiamas iðsësdintuvo ir, þinoma, vienu ar kitu bûdu vël patenka á eþerà kartu su iðtirpu-siomis maisto medþiagomis. Tikroji rekultivacija renkasi brangesná, bet efek-tyvesná bûdà: prieð iðleidþiant vandená, jame esanèios maisto medþiagos yra„suriðamos“, pavyzdþiui, aliuminio sulfatu. Ir pagaliau treèioji – bene svar-biausia prieþastis: dumblas daugelyje rekultivuojamø eþerø yra uþterðtas sun-kiaisiais metalais, toksinëmis cheminëmis medþiagomis, patogeninëmis bak-terijomis ir kt., todël já eksploatuoti pramoninkams neapsimoka. Dël ðiosprieþasties labai padidëja ir gamtosauginës rekultivacijos sànaudos, ypaè jeirekultivuojamas eþeras yra urbanizuotoje teritorijoje, ir pakrantëje negalimaárengti net ir laikinø iðsiurbto dumblo sësdintuvø (Charlesworth, Foster, 1991).

Lietuvoje aptariamu bûdu buvo rekultivuotas Druskonio eþeras (Druskininkai).Darbai pradëti 1971 m., o baigti 1974 m. Þemsiurbe iðkasta apie 154 000 m³ sapro-pelio, ekskavatoriumi – 62 000 m³ durpiø ir kitokio grunto; eþero gylis padidëjo nuo1,8 m iki 5 m, o plotas – nuo 5,5 ha iki 6,3 ha (Katkevièius ir kt., 1998). VëliauVarënos rajone buvo visiðkai iðvalyti Mergeliø akiø ir Valdakio eþerai, o sapropeliotikslinë gavyba vyko ir kituose eþeruose (Ilguèio – Vilniaus raj., Medþialenkës –Maþeikiø raj., Lëno – Ukmergës raj., Paeþerës – Ðilalës raj.).

241

• Eþerø vandens lygio pakëlimas. Yra daug eþerø, kuriø vandens lygis praeityjebuvo paþemintas, siekiant ávairiø socialiniø ir ekonominiø tikslø. Pavyzdþiui,reguliuojant laivuojamø upiø vagas ir sausinant maliarijos þidiniais tapusiasuþlajas, dar XVIII a. pab. – XIX a. pr. buvo paþemintas vandens lygis kaikuriø Ðveicarijos eþerø – Walensee, Brienz, Biel ir kt (Vischer, 1989). Taèiaudaugiausia eþerø visose ðalyse, ið jø ir Lietuvoje, nukentëjo dël þemdirbystës,o tiksliau – nuo su ja susijusios sausinamosios melioracijos ekspansijos (Kil-kus, 1985, 1986). Paþeminus vandens lygá, itin sparèiai eutrofikuojasi seklûseþerai, nes: 1) sumaþëja vandens tûris (deguonies kiekis), tenkantis dugnoploto vienetui, 2) makrofitai kolonizuoja naujas jiems prieinamas dubensdalis ir pasisavina dugno nuosëdose buvusias maisto medþiagas, 3) vandensaugalai pagamina daug sunkiai skaidomo detrito, be to, tarp jø kaupiasialochtoninë organika. Ðitokiø eþerø rekultivacija yra labai problemiðka, nes,pakëlus vandens lygá, po degraduojanèiø makrofitø ðaknø „veltiniu“ kaupiasimetanas, kuris iðkelia augalus á pavirðiø, ir ið jø susidaro plaukiojanèios salos(plovos, kynës). Todël rekultivacijos projektas turëtø bûti kompleksinis irapimti nuosëdø siurbimà – centrinëje eþero dalyje, makrofitø iðpjovimà, o galir jø cheminës ar biologinës kontrolës priemones – litoralëje.

Iðpjaunant vandens augalus ir iðveþant juos uþ eþero, o dar geriau – baseinoribø, maþinamos dugno nuosëdose sukauptø maisto medþiagø atsargos. Antai Che-mung eþere (Kanada) ið 225 ha ploto per metus iðpjaunamø vandens augalø bioma-së siekia 1,8 × 106 kg; fosforo joje yra apie 170 kg, arba 11%, viso ðio limituojanèiobiogeninio elemento kiekio, gaunamo ið iðoriniø mitybos ðaltiniø – baseino iratmosferos (Welch, 1980). Pjovimo iðlaidos yra labai artimos iðlaidoms herbicidamspirkti, jei pasirenkamas cheminis makrofitø naikinimo bûdas. Pavyzdþiui, naudo-jant populiarø herbicidà 2,4–D, vieno hektaro rekultivacijos kaina yra 125 JAV dol.,o iðpjaunant makrofitus – nuo 38 JAV dol. iki 225 JAV dol. (Welch, 1980).

Vandens lygio pakëlimas nëra ir negali bûti universali eþerø rekultivavimopriemonë ir kartais efektas gali bûti netgi prieðingas – didëjanti eutrofikacija, ypaèjei uþliejamas neparuoðtas apyeþeris (Kilkus, 1989b, 1989c).

Paþeminus vandens lygá, ore atsidûrusios vandeningosios nuosëdos sutankëja,maisto medþiagos prisotinti porø tirpalai susikaupia nuosëdø apaèioje ir nebegalimigruoti á vandená, kai jo lygis po kurio laiko vël pakeliamas, juolab kad sutankë-jusios nuosëdos yra maþiau resuspenduojamos. Ðitaip periodiðkai nuleidþiant van-dená kartais pavyksta sulëtinti vandens talpyklø eutrofikacijà. Kita vertus, minerali-zuota organika gali tapti papildomu maisto medþiagø ðaltiniu, todël prieð pakeliantvandens lygá pavirðiná nuosëdø sluoksná reikëtø nukasti ir iðveþti.



• Biologinës priemonës arba limnosistemos mitybos grandþiø reguliavimas (naujørûðiø introdukavimas, senøjø eliminavimas ir pan.) visada esti tik pagalbinëseþerø rekultivacijoje, nes gali bûti panaudotos tik po to, kai subalansuojamimaisto medþiagø srautai ið vidiniø ir iðoriniø ðaltiniø. Antai uþauganèiø eþerø„melioratoriais“ daþnai vadinami þoliaëdþiai karpiai arba baltieji amûrai iðtiessuëda labai daug makrofitø (Kucklentz, 1985), taèiau, kita vertus, dël lëtosmaisto asimiliacijos iðskiria daug ekskrementø, todël biogeniniø medþiagø„suriðimo“ problema taip ir lieka neiðspræsta. Kita vertus, kai kurios biologi-nës priemonës yra pakankamai veiksmingos ir ankstyvojoje rekultivacijosstadijoje. Pavyzdþiui, pastaèius modernius vandens valomuosius árenginius,eutrofikacija Balatono eþere (Vengrija) progresavo ir toliau, nes daug maistomedþiagø suplaukdavo ið pasklidø tarðos þidiniø. Procesà pavyko sustabdyti,kai pagrindinio intako (Zala upës) þiotyse buvo áveistas tankus nendrynas, t. y.biologinis filtras, sulaikantis apie 50% Zala upës atplukdomø maisto medþia-gø (Pieczynska, 1990).

Eþerø rekultivavimas yra specifinë veiklos sritis, kurioje mokslo þinios yra tikatramos taðkas tolesnëms konkreèioms organizacinëms ir techninëms priemonëms,áskaitant ir rekultivuotos limnosistemos valdymà ir stebëjimà. Kai kurios ðalys,pavyzdþiui, Suomija, turi specialias valstybës institucijas, organizuojanèias ir priþiû-rinèias ðiuos darbus. Pabaigoje norëtume pateikti vienos itin sëkmingos kompleksi-nës rekultivacijos pavyzdá (Bjork, 1988).

12.2 pav. Trummeno eþero (Ðvedija) vandens kokybës rodikliø kaita po to, kai buvo iðsiurb-tos dugno nuosëdos (1970–1971 m.); laiko skalës atskaitos taðkas (1) – 1968 m. (Bjork, 1988)

1970 m.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Metai

Ben

dra

sis

fosf

ora

s, m

g/ l

243

Trummeno eþeras telkðo pietinëje Ðvedijoje, Vaxjo miesto apylinkëse. Iki re-kultivacijos jo plotas buvo 1 km², didþiausias gylis – 1,2 m, teorinis vandens atsi-naujinimo laikas – keturi mënesiai. Apyeþeris urbanizuotas, visiðkai netoli eþero yrauniversiteto koledþas, ligoninë, gyvenamieji namai. Oligotrofinis eþeras buvo uþ-terðtas buitinëmis ir pramonës ámoniø nuotekomis ir pradëjo katastrofiðkai sparèiaieutrofikuotis (melsvadumbliø „þydëjimas“ vasarà, þuvø dusimas þiemà ir kt.). 1958 m.nuotekø iðleidimas buvo sustabdytas, taèiau eþero viduje esanèios maisto medþiagøatsargos buvo labai didelës ir eutrofikacija progresavo: 1969 m. vandens skaidru-mas siekë tik 0,1–0,2 m. Buvo nuspræsta iðsiurbti eþero nuosëdas (apie 0,5 m),susidariusias per tarðos laikotarpá. Ðitai atlikta su specialia þemsiurbe, „èiulpian-èia“ skystà pulpà per plonà vamzdá ir visiðkai nedrumsèianèia vandens. Visosnuosëdos – apie 600 000 m³ dumblo ir vandens miðinio – buvo iðsiurbtos perdevynis 1970–1971 metø vasaros mënesius. Dumblas buvo iðlaikytas sësdintuvuo-se: nuskaidrëjæs vanduo apdorotas aliuminio sulfatu (fosforui nusësdinti) ir gràþin-tas á eþerà, o iðdþiovintos nuosëdos panaudotos parkø ir kelkraðèiø augalijai træðti.Rekultivacijos efektas (12.2 pav.) pranoko visus lûkesèius: Trummenas virto rekrea-ciniu eþeru, jo stabilumas toliau buvo palaikomas jau biologinio reguliavimo prie-monëmis (Bjork, 1988).



245

13. Paleolimnologija

Mûsø planeta niekada nebuvo stabili, per visà 5 mlrd. metø istorijos laikotarpá jinuolat keitësi. Laiko ir erdvës poþiûriu vykæ pokyèiai buvo skirtingo masto ir peri-odiðkumo, ilgai trukusius laipsniðkus evoliucinius laikotarpius kartkartëmis keisdavostaigûs revoliuciniai pokyèiai, kurie kartais dar vadinami ekologinëmis katostrofo-mis, nes buvo susijæ su esminiais Þemës bioávairovës ir bioprodukcijos pokyèiais.Dabar jau þinoma, kad þemesnio rango periodinius pokyèius (18,6 ir 11 metø ritmus)nulemia heliofiziniai veiksniai, o aukðèiausio rango pokyèius (21 000–96 000 metøritmus) – periodiniai Þemës geofiziniø parametrø pokyèiai. Antai beveik nëra abejo-niø, kad Þemës orbitos ekscentraciteto pokyèiai lemia sausumos didþiausiø apledëji-mø arba glacialø ir juos keièianèiø interglacialø ritmà (100 000 metø); su Þemës aðiespolinkio kampo kitimo periodiðkumu (42 000 metø) susijæs þemesnio rango apledë-jimø – stadialø pasikartojimas, o ekvinokcijos precesijos kaita nulemia interstadia-lus (Goudie, 1995).

Vienodai svarbios visos Þemës ekosistemos posistemës, taèiau hidrosferos vaid-muo vis dëlto yra iðskirtinis, nes bûtent per hidrologiná ciklà realizuojami globalûsiðoriniø ir vidiniø jëgø, sutrikdanèiø ekosistemos pusiausvyrà, poveikiai. Keièiantisklimatui kito ir drëgmës pernaðos kryptys, hidrosferos ribos ir struktûra, taigi irsausumos eþeringumas bei eþeruose sukaupto vandens kiekis (13.1 pav.). Globalausatðalimo laikotarpiais daug eþerø sunaikindavo slenkantys ledynai, taèiau, kitavertus, jie paruoðë duburius naujiems eþerams, kurie iðsiliejo jau poledynmeèiu. Áklimato pokyèius reagavo ir neapledëjusiose srityse telkðojæ eþerai: kito jø vandenslygis, vandens temperatûra ir druskingumas, maisto medþiagø srautai ir bioceno-zës, taigi ir besiklostanèios dugno nuosëdos – pagrindinis informacijos ðaltinis apieeþerø praeitá. Paleolimnologija tyrinëja dabartiniø ir iðnykusiø eþerø raidà praeityje.Ji yra glaudþiai susijusi su geologija (ypaè kvartero), paleohidrologija ir paleokli-matologija – naudoja jø þinias ir metodus, taèiau, kita vertus, ðie mokslai taip patnegali iðsiversti be paleolimnologiniø duomenø.


13.1. Paleolimnologinës informacijos ðaltiniai

Jau minëjome, kad iðsamiausia informacija apie eþero praeitá yra sukaupta dugnonuosëdose. Jei jø klodas yra storas, ið nesujaukto bandinio – dugno nuosëdøkolonëlës (kerno) galima rekonstruoti labai ilgo laikotarpio praeities sàlygas, ypaèjei eþeras telkðo kontinentinio apledëjimo nepatyrusioje srityje. Ilgiausios dugnonuosëdø kolonëlës yra iðtrauktos ið Tenghi-Philippon eþero Graikijoje – 120 m(Hammen et al., 1971), Sabana de Bogota eþero Kolumbijoje – 357 m (Hooghiemst-ra, 1989) ir Biwa eþero Japonijoje – 900 m (Fuji, 1988). Ið dugno nuosëdose uþkon-servuotø aukðtesniøjø augalø þiedadulkiø ir sporø galima apibûdinti apyeþerio (ba-seino) augalø bendrijas, o pagal jas – klimato sàlygas (Kabailienë, 1990).Titnagdumbliai (diatomëjos) jautriai reaguoja á vandens druskingumo, temperatû-ros, pH ir kitus pokyèius, todël ið jø kiauteliø liekanø sprendþiama apie limosiste-mos abiotinæ aplinkà, eutrofikacijà ir kt. Informacija ávairi, nes ji gaunama studijuo-jant titnagdumbliø rûðinæ sudëtá (kiekviena rûðis klesti tik tam tikrame abiotinësaplinkos kaitos intervale) ir, be to, á silikatiniø kiauteliø sudëtá (SiO2) áeinantádeguoná, o tiksliau – izotopø O18 ir O16 santyká. Vidutiniðkai jis yra 1 : 500, taèiaukylant vandens temperatûrai, daugiau yra iðgarinama lengvesnio H2O16 vandens,todël tuo metu vegetavusiø tirnagdumbliø kiauteliuose padaugëja O18 izotopo.Melsvadumbliø padaugëjimas nuosëdose byloja, kad eþeras seklëjo, jo pratakumas

A

-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

0

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960

Metai

dW

E,

km³

13.1 pav. Vandens, sukaupto didþiausiuose nenuotakiuose Pasaulio eþeruose, tûrio pokyèiai(dWE) – A ir jø ryðys su analogiðkais, taèiau prieðingo þenklo pokyèiais Pasaulio vandenyne(dWV) – B (Kalinen, Klige, 1973)

B

-1100

-1000

-900

-800

-700

-600

-500

18000 23000 28000 33000 38000

dWV, km³

dW

E,

km³

247

maþëjo, vandenyje daugëjo organiniø medþiagø. Þaliadumbliø gausa, atvirkðèiai,daþniausiai atitinka aukðtesnio vandens lygio laikotarpius. Specifinæ informacijàapie eþerø trofinæ bûsenà suteikia nuosëdose randamos moliuskø, ðakotaûsiø vë-þiagyviø ir kitø gyvûnø liekanos, daugiausia – kiauteliai arba jø dalys. Pavyzdþiui,mikroskopiniai (0,6–2 mm) vëþiagyviai ostrakodai (eþeruose gyvena daugiau kaipdu tûkst. rûðiø), turintys karbonatiná arba chitininá kiautelá, gyvena ávairaus drus-kingumo vandenyje, taèiau jø produktyvumas labai priklauso nuo temperatûros.Pagal juos buvo identifikuota Baltijos ðaltojo eþero jûrinë fazë, buvusi paskutiniojoledmeèio pabaigoje.

Ið nuosëdø klodo geocheminës stratigrafijos sprendþiama apie buvusius aloch-toniniø ir autochtoniniø medþiagø srautus, pirminæ biologinæ produkcijà, eþerøstratifikacijà, deguonies reþimà eþero priedugnyje ir kt., o nuosëdø granuliometrinësudëtis apibûdina eþero hidrodinaminá reþimà, litoralës bei krantø evoliucijà ir kt.

Geomorfologinë informacija labai praverèia rekonstruojant eþerø hidrologinesir hidrodinamines sàlygas, apibûdinant eroziniø procesø suaktyvëjimo laikotarpius,taip pat duburiø morfometrijos kaità. Ði informacija deðifruojama ávairiais meto-dais. Ið jø bene seniausias – varvø arba sluoksniuotø moliø deðifravimo metodas,kurá dar XIX a. devintajame deðimtmetyje sukûrë ðvedø mokslininkas G. de Gee-ras. Prieledyniniuose baseinuose susiklosèiusioje moliø storymëje aiðkiai iðsiskiriastoresni ir ðviesesni sluoksneliai, sudaryti ið smulkiagrûdþiø smëliø, ir tamsesnës„rievës“, kuriose vyrauja molio dalelës. Pirmieji klostësi vasarà, kai padidëdavoneðmenis velkanèiø intakø nuotëkis, o antrieji – þiemà, kai baseinai uþðaldavo, irramioje hidrodinaminëje aplinkoje smulkiosios molio dalelës nusësdavo á dugnà.Taigi sluoksneliø pora atitinka vieneriø metø sedimentaciná ciklà, o sluoksneliøstoris koreliuoja su prietakos intensyvumu. Nors ðitaip galima apibûdinti tik santy-kiná sedimentaciniø baseinø amþiø, nuosëdose pasitaikanèiø organiniø intarpø da-tavimas radioaktyviosios anglies 14C metodu iðpleèia varvø technikos galimybes irleidþia nustatyti absoliutø nuosëdø amþiø. Ukrainieèiø hidrologas G. Ðvecas (1978)panaudojo varvø metodà Dnepro upës nuotëkiui apskaièiuoti nuo 2159 m. pr. Kr.iki mûsø laikø. Senøjø eþero krantø dariniai (terasos, klifai, paplûdimiai ir kt.)naudojami praeityje buvusiems vandens lygiams rekonstruoti. Metodà papildo bio-loginë, litologinë, archeologinë, radiokarboninë paèiø dariniø ir juose randamøinkliuzø analizës. Metodas sëkmingai naudotas Ðiaurës Amerikos, Afrikos, Australi-jos pliuvijiniø eþerø rekonstrukcijose, o A. Ðnitnikovas (1975, 1981) já pritaikë þe-mesnio rango vandens lygio pulsacijoms, vykusioms Vidurio Azijos eþeruose perpastaràjá tûkstantmetá, tirti.

Paleolimnologija


Durpëse (telmatologinë informacija) randama nesuskaidytø makrofitø, kadaiseaugusiø eþerø litoralëse ir pelkëjanèiuose apyeþeriuose, liekanø, taigi ið jø galimaspræsti apie fitocenoziø struktûrà, eþero trofinæ bûsenà, pelkëjimo greitá, o panau-dojus ðiuolaikinës analizës metodus – net ir apie praeityje buvusias CO2 koncentra-cijas. Dalykas tas, kad esant maþesnei anglies dioksido koncentracijai, aukðtesniejiaugalai já naudoja taupiau – priveria vandená garinanèias þioteles. Tàsyk palankes-nëmis sàlygomis yra kserofitinë augalija, kurios audiniuose daugiau celiuliozës irlignino arba vadinamosios C4 anglies. CO2 ir krituliø padidëjimo laikotarpiais pa-daugëja intensyviau vandená garinanèiø ir anglies dioksidà pasisavinanèiø augalø,pavyzdþiui, medþiø, kuriø audiniuose vyrauja C3 anglis. Taigi C4 ir C3 santykioanalizë kartu su radiokarbonine ir þiedadulkiø analizëmis duoda vertingos informa-cijos apie praeityje buvusias CO2 koncentracijas ir „ðiltnamio“ efekto natûraliàraidà (Street-Perrot, 1994).

Dendrochronologija yra botaninis varvø metodo analogas, leidþiantis ávertintipraeities klimatà (kritulius, oro temperatûrà) pagal medþiø metinio prieaugio rieves.Paeþerëse augantys medþiai geba indikuoti ir eþerø, ypaè nenuotakiø, vandenslygio svyravimus, nes pastarieji nulemia periodinius drëgmës (aerobiðkumo) reþimopokyèius augalo ðaknø zonoje: aukðto vandens lygio laikotarpiais medþio metinisprieaugis yra maþesnis, o þemo vandens lygio laikotarpiais, atvirkðèiai, didesnis.R. Pakalnis (1977) pagal pakrantës medþiø rieves rekonstravo kai kuriø nenuotakiøLietuvos eþerø vandens lygá nuo XVIII a. vidurio iki ðiø laikø.

Archeologinë-istorinë informacija. Studijuojant archeologinius radinius, galimanustatyti su jais susijusiø nuosëdø amþiø, apibûdinti eþero vandens lygio svyravi-mus (Mikulionis, 1971). Þmonës senovëje visada kûrësi arti vandens, todël jø sto-vyklavieèiø kaita per laikà ir erdvës poþiûriu neblogai dera su analogiðkais eþerovandens lygio ir kranto linijos pokyèiais. Naudodamas archeologinius duomenis,taip pat kûrybiðkai interpretuodamas padavimuose, mituose ir istorinëse kronikoseslypinèià informacijà, L. Gumiliovas (1993) sugebëjo rekonstruoti Kaspijos ir Aralojûrø vandens lygio svyravimus per pastaruosius 2000 metø.

Ðioje trumpoje apþvalgoje apibûdinome tik svarbiausius paleolimnologinës in-formacijos ðaltinius ir ðiek tiek – analizës metodus. Daugiau apie juos suþinotigalima studijuojant specialiàjà literatûrà (Kabailienë, 1979, 1990; Goudie, 1995).

249

13.2 Paleolimnologinës rekonstrukcijos

Net ir palyginti maþoje teritorijoje telkðantys eþerai vystosi pagal skirtingus scena-rijus, kadangi kiekvienas eþeras turi specifiná morfometriniø rodikliø rinkiná, dides-ná ar maþesná baseinà, kurio struktûra, biogeocheminis ir hidrologinis „produktyvu-mas“ bei jø poveikis eþerui vëlgi gali bûti labai ávairus. Didesnë teritorija – darplatesnis minëtø savybiø, eþerø genezës ir amþiaus, klimato zonø, baseinø geologi-jos ir t. t. spektras, siûlantis aibæ tipaþø paleolimnologinëms rekonstrukcijoms.Aiðku, kad reikia riboti jø skaièiø ir pasirinkti tik tuos, kurie bûdingi vieniems arkitiems regionams ir þemynams. Apribosime ir laiko skalæ: nuo vëlyvojo pleistoce-no (20 000–15 000 metø atgal) iki ðiø laikø, daugiausia dëmesio skirdami eþerøraidai poledynmeèiu, t. y. holocene (pastarieji 10 000 metø).

Pleistoceno ledynai buvo padengæ apie 47,17 mln. km² sausumos ir sukaupæapie 84–99 mln. km³ vandens. Ðiaurës Amerikoje ledo laukai tæsësi ið rytø á vakarusper visà þemynà ir susidëjo ið dviejø santykiðkai savarankiðkø masyvø: Kordiljerø–Uolëtøjø kalnø ir Laurentijos. Pirmojo masyvo pietinë riba beveik sutampa sudabartine JAV–Kanados siena, o Laurentijos ledo skydas siekë linijà, jungianèià St.Louis ir Kansas City miestus. Eurazijoje buvo trys pagrindiniai apledëjimo centrai:Alpiø, Skandinavijos ir Sibiro. Alpiø ledynas dengë 150 000 km², jo aukðèio ribaðiaurinëje dalyje buvo apie 500 m NN, pietuose – 100 m NN. Sibiro ledynas jungësisu Skandinavijos ledo masyvu per Uralo ledynà, taèiau rytø link tolydþio plonëjo, ojo riba traukësi á ðiauræ. Skirtingai vertinamas Tibeto apledëjimas; pagal M. Kuhle(1987), jis galëjo siekti 2–2,4 mln. km², t. y. virðyti dabartiná Grenlandijos apledëjimà.Savarankiðkas apledëjimo centras susidarë Ðkotijoje. Pietø Amerikoje ledo skydaiformavosi Anduose; Patagonijos ledynas paskutiniajame ledmetyje dengë 100 000 km².Australijoje bûta tik kalnø apledëjimo þidiniø; Naujojoje Zelandijoje ledynai formavosiPietinëje saloje (Goudie, 1995).

Ðitaip atrodë sausuma, kurioje ledynams iðtirpus rasis daug naujø eþerø,taèiau kol kas ðie telkðojo tik neapledëjusioje jos dalyje. Þinoma, skydiniø ledynøpapëdëse taip pat tvenkësi dideli, o kalnø ledynuose – itin gilûs prieledyniniaieþerai (13.1 lentelë), taèiau, iðtirpus ledo uþtvaroms, jie greitai iðtekëjo (Rudoy,1998).

Vëlyvojo pleistoceno fenomenai buvo vadinamieji pliuvijiniai eþerai (13.2 lente-lë). Kaip sako pavadinimas, jø kilmë siejama su gausiais krituliais, drëkinusiaistàsyk neapledëjusias, o nûnai daþniausiai aridines sritis. Didþiausia pliuvijiniø eþerøkoncentracija Vakarø pusrutulyje buvo Didþiajame baseine (JAV). Èia bûta apie

Paleolimnologija


110–120 tokiø eþerø. Didþiausio Bonneville eþero plotas siekë 51 640 km², ilgis iððiaurës á pietus – 500 km, o gylis – 335 m; iki ðiø laikø yra iðlikusi tik nedidelëuþdruskëjusi ir labai kaiti ðio eþero dalis (2600– 6500 km²). Á vakarus nuo Bonnevilleeþero plytëjo tarpusavyje susisiekianèiø Lahontano eþerø sistema – antroji pagaldydá ðiame regione (plotas 22 900 km², gylis 280 m). Treèia didelë grupë pliuvijiniøeþerø (Owens, China, Searles, Panamint) buvo ið Siera Nevados kalnø tekanèiosOwens upës slënyje; þemutinë ðios sistemos grandis buvo Mirties slënyje telkðojæs

13.1 lentelë. Kai kuriø katastrofiðkai greitai iðtekëjusiø prieledyniniø (ledo patvenktø) eþerømorfometriniai rodikliai ir protrûkiø metu buvæ vandens debitai (Rudoy, 1998)

13.2 lentelë. Pliuvijiniø eþerø morfometriniai rodikliai (Goudie, 1995)

Ežeras Plotas, km² Gylis, m Tūris, km³ Debitas, m³ s–1 x 105

Stolper (Š. Vokietija) 5 0,037

Kan (Altajus) 0,26 19 0,10

Porcupine (Aliaska) 1,34

Ulagan (Altajus) 0,12 300 14 10–20

Abay (Altajus) 0,32 300 23 0,14

Uymon (Altajus) 0,12 200 200 1,9

Yaloman (Altajus) 0,02–0,04 760 120 2,0

Jassater (Altajus) 0,6 270 100 2,0

Darkhat (Mongolija) 2,6 200 250 4,0

Missoula (Š. Amerika) 7,5 635 2514 170

Čiuja – Kuray (Altajus) 12 900 3500 180

Ežeras Šalis Plotas, km² Vandens lygio pakilimas, palyginti su dabartiniu lygiu, m

Bonneville JAV 51 700 335

Searles JAV – 213

Panamint JAV – 274

Russell (Mono) JAV – 233

Lahontan JAV 22 442 213

Tuz Golu Turkija – 75

Van Turkija – 60

Burdur Turkija – 95

Kharga Egptas – 100

Dieri Australija 104 000 46

Makarikari Botsvana 34 000 45

Aralo – Kaspijos Kazachstanas ir kt. 1 100 000 76

251

Manly eþeras. Maþesniø pliuvijiniø eþerø bûta ir ápieèiau – dabartinëje Meksi-kos teritorijoje (Reeves, 1966), taip pat Pietø Amerikoje – Peru ir Bolivijospriekalnëse (Hastenrath, Kutzbach, 1985). Manoma, kad eþerai buvo vandenin-giausi prieð 24 000–14 000 metø, o vëliau pradëjo sekti, ir prieð 10 000–5000 metødaugelis jø iðvis iðdþiûvo.

Taèiau didþiausias pliuvijinis eþeras vëlyvajame pleistocene buvo vientisa Kas-pijos–Aralo sistema, kurios plotas siekë 1 100 000 km². Eþero vandens lygis buvo76 m aukðtesnis uþ dabartiná Kaspijos jûros vandens lygá. Eþeras driekësi á ðiauræapie 1 300 km nuo dabartiniø Volgos þioèiø, o per Manyèiaus álomæ siekësi suJuodàja jûra. Pagal naujausius paleohidrologinius duomenis (Grosswald, 1998), itindideliø eþerø bûta Vakarø Sibire (Mansiø eþeras), Centrinëje Azijoje, Tolimuosiuo-se Rytuose. Vadinti juos pliuvijiniais eþerais galima, þinoma, tik su iðlyga, nesþenkli buvo ir ledyno tirpsmo vandenø prietaka.

„Tikri“ pliuvijiniai eþerai buvo iðsiliejæ Artimuosiuose Rytuose (Farrand, 1971).Didþiausias Lisan’o eþeras, iðtásæs per 220 km ið ðiaurës á pietus, jungë dabartináTiberijos eþerà (Galilëjos jûrà) ir Negyvàjà jûrà; eþero vandens lygis buvo 120 mNN (180-èia metrø aukðtesnis uþ dabartiná), o vandens tûris – apie 325 km³ (Negy-vosios jûros dabar – 136 km³).

Áspûdingiausias pliuvijinis eþeras Afrikoje buvo Èadas. Atskirais laikotarpiais jovandens lygis buvo net 100–120 m aukðtesnis uþ dabartiná lygá. Etiopijoje, á pietusnuo Adis Abebos, plytëjo didelis Galla eþeras, kurio vandens lygis buvo 120 maukðèiau uþ dabartiniø jo likuèiø – Ziway, Langano, Abiyata ir Shala eþerø vandenslygá. Afaro áduboje telkðojo kitas didelis pliuvijinis eþeras – Abhe; jo plotas siekë6000 km², o gylis – 150 m (Grove et al., 1975). Vandeninga buvo ir Kalahariodykuma. Jos ðiaurinëje dalyje – Okavango upës deltos rajone plytëjo Makgadikga-di eþeras (120 000 km²) – antrasis pagal dydá pliuvijinis eþeras Afrikoje (Shaw,Thomas, 1988).

Beveik visi eþerai Europoje atsirado degraduojant Skandinavijos, Ðkotijos irAlpiø ledynams, taigi yra holoceno epochos produktai. Jø raidà per pastaruosius12 000–10 000 metø galima iliustruoti Lietuvos eþerø pavyzdþiu. Pasak M. Kabailie-nës (1990), eþerø dubenys pradëjo formuotis dar vëlyvajame ledynmetyje ir ypaèintensyviai – alerodo paðiltëjimo laikotarpiu (prieð 12 000 metø). Tada iðtirpo daugpalaidoto ledo luistø, susidarë ávairaus dydþio ir formos daubos, kuriose telkðojooligotrofiniai eþerai. Pertekant jø vandeniui, vyko intensyvi erozija, eþerø vandenslygis staigiai paþemëdavo – formavosi III terasa. Poþeminiai vandenys tuo metubuvo turtingi karbonatø, plukdë juos á eþerus, o èia ið jø susiformavo chemogeninësnuosëdos – gëlavandenës klintys.

Paleolimnologija


Vëlyvojo driaso atvësimo tarpsnyje eþerai daugiausia kaupë mineralines me-dþiagas (smëlá, dumblà), kurios padengë alerodo durpiø, sapropeliø ir gëlavandeniøklinèiø sluoksnius.

Preborealyje prasidëjo atðilimas. Eþerø vandens lygis buvo þemas, nuosëdosepadaugëjo organiniø medþiagø, ypaè – sapropelio. Panaðios sàlygos buvo ir borea-lio pirmojoje pusëje. Tuo metu uþpelkëjo maþi seklûs eþerai. Antroji borealio pusëbuvo ðiek tiek vandeningesnë, todël padidëjo eþerø pratakumas, susilpnëjo pelkëji-mas. Pasak M. Kabailienës (1990), borealyje daugelis Lietuvos eþerø perëjo ið oli-gotrofinës stadijos á mezotrofinæ.

Atlantyje (prieð 7,8–4,8 tûkst. metø) Lietuvos eþerø vandens lygis pakilo, prasi-dëjo jø pakrantëse buvusiø pelkiø ardymas. Eþeruose kaupësi sapropeliai, saprope-lingos klintys. Atlanèio pabaigoje ir subborealio pradþioje eþerø vandens lygis buvovis dar aukðtas, taèiau subborealio antrojoje pusëje (prieð 3,8–2,8 tûkst. metø) jispradëjo þemëti. Suintensyvëjo pelkëjimas, daugelis seklesniø eþerø uþaugo makro-fitais.

Subatlantyje (2,8 tûkst. metø atgal – iki ðiol) eþerø vandens lygis pakilo, buvoapsemtos kai kurios pelkës (durpës palaidotos po sapropeliais arba abraduotos).Antrojoje periodo pusëje vandens lygis ëmë þemëti. Tai buvo, matyt, vadinamojo„klimato optimumo“ padarinys, davæs galimybæ, pavyzdþiui, statyti Trakø pilá nu-sekusiame Galvës eþere (apie 1,5 m, palyginti su dabartiniu vandens lygiu) ant

13.2 pav. Radunës eþero (Lenkija) vandens lygio svyravimai per pastaruosius 10 000 metø(Golæbiewski, 1976)

100

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

Metai (10³)

Van

den

s ly

gis

, m

253

iðnirusios salos durpëto pagrindo; vëliau sekusio „maþojo ledmeèio“ laikotarpiu (ikiXIX a. vidurio) eþero lygis vël kilo, todël prieðpilio teritorijà teko nuolat aukðtinti(Kilkus, 1998b).

Minëtoji eþerø raidos holocene schema yra, be abejonës, labai generalizuota,taèiau ji neblogai dera su analogiðkomis paleolimnologinëmis rekonstrukcijomis,atliktomis ðalyse kaimynëse, pavyzdþiui, Lenkijoje (13.2 pav.). Kita vertus, yraesminiø regioniniø skirtumø, kuriuos nulëmë, pavyzdþiui, glacialinë izostazë, t. y.Þemës plutos kompensacinis kilimas, iðtirpus jà slëgusiems ledynams. Kadangididþiausios apkrovos buvo apledëjimo centruose, izostatinio kilimo greièiai pole-dynmetyje ten buvo ir tebëra didþiausi. Dël glacialinës izostazës pakilo Norvegijosfiordø þiotys, ir kai kurie fiordai atsiskyrë nuo jûros, t. y. virto eþerais. DidþiøjøSuomijos eþerø ðiaurinës pakrantës kyla sparèiau nei pietinës, todël turëjo pasikeis-ti ir nuotëkio kryptis (á pietus). Keièiantis dubens polinkiui, pradëjo pelkëti pietinëspakrantës, o kai kurie eþerai iðtekëjo.

Visiðkai kitaip holocene evoliucionavo buvæ pliuvijiniai eþerai. Pasikeitus atmo-sferos pernaðos kryptims, daugelis jø iðdþiûvo arba labai nuseko. Ðitai iðtiko irAralo–Kaspijos eþerø sistemà. Pasak L. Gumiliovo (1993), Kaspijos jûros lygis buvoþenkliai paþemëjæs jau prieð 15 000 metø. Apie tai byloja ðiuolaikinës Kalmukijosteritorijoje randama bronzos amþiaus keramika ir net paleolito dirbiniai. Jei jûroslygis bûtø, tarkime, apie 0 m BS, visa ði teritorija atsidurtø po vandeniu ir þmonësèia negalëtø gyventi. Kaspijos jûros lygis IV–II a. pr. Kr. vis dar buvo þemas,skirtingai nei Aralo, kuris tuo metu turëjo nuotëká á Kaspijà (senàja Amu Darjosðaka – Uzbojumi). Apie tai raðë Plutarchas, Eratostenas, Strabonas ir AleksandroMakedonieèio istoriografas Aristobulas. Eratosteno sudarytame II a. pr. Kr. þemë-lapyje ðiaurinis Kaspijos krantas nubrëþtas ápieèiau 45° 30’ lygiagretës, o tai atitinkadabar po vandeniu esanèià terasà, kurios altitudë yra – 36 m BS. Uzbojus tuo metuiðties tekëjo á Kaspijà, nes jo tæsinio Aktamo vaga aptinkama jûros dugne ir turialtitudæ – 32 BS. Taigi IV–II a. pr. Kr. buvo intensyviau drëkinamas Aralo jûrosbaseinas – „Didþioji stepë“. Aukðtas vandens lygis buvo ir ðiuo metu nenuotakiameIsyk Kulio eþere – ið jo iðtekëjo Èiû upë. Taèiau III a. klimato „ðvytuoklë“pasislinko á kità pusæ, ir „Didþioji stepë“ iðgyveno aridinës fazës kulminacijà: „susi-traukë“ Balchaðo eþeras, nuslûgo Isyk Kulis, o Aralo jûra tapo „Oksijos pelke“.Tuo paèiu metu prasidëjo Kaspijos jûros... transgresija.

Beveik visame Afrikos þemyne eþerai buvo itin vandeningi prieð 8000–9000metø ir, atvirkðèiai, yra labai nusekæ mûsø laikais; laikotarpis, buvæs prieð 3000–4000 metø, vadintinas vidutinio vandeningumo laikotarpiu, nors kai kuriø eþerøvandens lygis buvo itin þemas (Street, Grove, 1976).

Paleolimnologija


255

Literatûra

Aberg B., Rodhe W. 1942. Über die Milieufaktoren in einigen sudschwedischenSeen. Symbol. Bot. Upsalien 5 (3), 1–256.

Adamenko V. N. 1985. Klimat i oziora. Leningrad: Gidrometeoizdat.

Afanasyev A. N., Leksakova V. D. 1973. The water balance of Lake Baikal. In:Hydrology of lakes. IAHS – AISH Publication No. 109, 170–175.

Ahrland S. 1989. Not every weary river winds somewhere safe to sea. – The sea,and the salt lakes. Aqua Fennica 19 (1), 3–9.

Alabyðev V. V. 1932. Zonalnost oziornych otloþenyj. Izvestije sapropelevogo komi-teta AN SSSR 6.

Aliokin O. N. 1975. Chimija ozior. Kn.: Gidrologija ozior i vodochraniliðè. 1. Mosk-va: Izd. Moskovskogo universiteta, 32–46.

Allanson A. R. 1990. Physical processes and their biological impact. Verh. Inter-nat. Verein. Limnol. 21, 130–134.

Almer B. et al. 1978. Sulfar pollution and the aquatic ecosystem. In: Nriagu J. O.(ed.). Sulfar in the environment. Part II. Ecological impacts, 271–311.

Anderson M. P., Cheng X. 1998. Sensitivity of groundwater / lake systems in theUpper Mississippi River basin, Wiskonsin, USA, to possible effects of climate change.In: Kovar K. et al. (eds.). Hydrology, water resources and ecology in headwaters. IAHSPublication 248, 3–8.

Andrejanov V. G. 1939. Vietrovaja volna ozerovidnych vodojomov. Izvestija NIIG,24–25.

Apchazava I. S. 1975. Oziora Gruziji. Tbilisi.

Appleton J. 1975. The experience of landscape. London: Wiley.

Arai T. 1981. Climatic and geomorphological influences on lake temperature. Int.Ver. Theor. Angew. Limnol. Verh. 21, 130–134.

Avakian A. ir kt. 1987. Vodochraniliðèa. Moskva: Myslj.

Barica J. 1980. Why hypertrophic ecosystems? In: Barica J., Mur L. R. (eds.).Hypertrophic ecosystems. The Hague: Dr. W. Junk BV Publishers, ix–xi.

Barisas A., Kilkus K. 1979. Kai kurie Stirniø grupës eþerø hidrologinio reþimobruoþai ryðium su tarpeþeriø ûkiniu panaudojimu. Geografinis metraðtis 17, 121–127.


Basalykas A. 1965. Lietuvos TSR fizinë geografija, 2 t. Vilnius: Mintis.

Belova M. 1993. Microbial decomposition of freshwater macrophytes in the littoralzone of lakes. Hydrobiologia 251, 59–64.

Bendefy L. 1973. Relation existing between periodic fluctuation of the waterlevels of Hungarian Lakes and solar activity. In: Hydrology of lakes. IAHS – AISHPublication No. 109, 109–114.

Bengtsson L., Hellstrom T. 1992. Wind-induced resuspension in a small shallowlake. Hydrobiologia 241, 163–172.

Bengtsson L., Hellstrom T., Rakoczi L. 1990. Redistribution of sediments in threeSwedish lakes. Hydrobiologia 192, 167–181.

Bernatowicz S., Lesczynski S., Tyczynska S. 1976. The influence of transpirationby emergent plants on the water balance in lakes. Aquatic Botany 2, 275–288.

Bernhardt H. 1981. In: Rast W., Kerekes J. (eds.). Proceedings of Internationalworkshop on the control of eutrofication. Division of ecological sciences, UNESCO. Paris.

Bieliukas K. 1937. Dovinës baseino eþerai. Kaunas: VDU.

Bieliukas K. 1961. Eþerotyros pagrindai. Vilnius.

Bjork S. 1988. Redevelopment of lake ecosystems – a case-study approach. Ambio17 (2), 90–98.

Blais J. M., Kalff J. 1995. The influence of lake morphometry on sediment focu-sing. Limnology and Oceanography 40 (3), 582–588.

Bogoslovskij B. B. 1960. Ozieroviedienijie. Moskva: Izd. Moskovskogo universiteta.

Bogoslovskij B. B., Doganovskij A. M. 1981. Niekotoryje problemy vodnogo balan-sa i uroviennogo reþyma ozior. Voprosy gidrologii suðy 74. Leningrad: LeningradskijGidrometeorologièeskij Institut, 29–38. Bogoslovskij B. B., Samochin A. A., Ivanov K. J.1984. Obðèaja gidrologija. Leningrad: Gidrometeoizdat.

Boyd C. E. 1987. Evapotranspiration / evaporation (E / E0) ratios for aquaticplants. Journal of Aquatic Plant Management 25, 1–3.

Borowiak D. 1997. Wspolczesne kierunki transformacji pola swiatla w jeziorachTatrzanskich. Rocznik fizyczno-geograficzny 2, 59–71.

Borowiak D., Borowiak M. 2001. Effect of morphometry and optical properties ofwater upon the thermal stratification of postglacial lakes of northern Poland. Limnolo-gical Review 1, 15–24.

Borowiak D., Lange W., Maslanka W. 1996. Przezroczystosc wody wybranychstawow w zlewniach Rybiego Potoku i Roztoki (Tatry Wysokie). Rocznik fizyczno-geograficzny 1. Gdansk: Wydawnictwo DJ, 7–17.

Brylinski M. 1980. Estimating the productivity of lakes and reservoirs. In: Le CrenE. D., Lowe-McConnell R. H. (eds.). The functioning of freshwater ecosystems. Camb-ridge: Cambridge Univ. Press, 411–453.

Brzozowska R. et al. 2001. Nutrient release from the bottom sediments of theartificially aerated Lake Dlugie. Limnological Review 1, 25–32.

257

Bumblauskis T. 1979. Rëkyvos eþerinio pelkinio komplekso raida. Geografinismetraðtis 16, 109–121.

Butorin N. V., Kurdina T. N., Bakastov S. S. 1982. Temperatura vody i gruntovRybinskogo vodochraniliðèa. Leningrad: Gidrometeoizdat.

Charlesworth S., Foster I. 1991. Pollution, rescue and management: the problem oftwo shallow urban lakes, Coventry, UK. In: Schiller G., Lemmela R., Spreafico M.(eds.). Hydrology of natural and manmade lakes. IAHS publication No. 206, 115–124.

Choinski A. 1988. Wybrane zagadnienia z limnologii fizycznej Polski. Poznan:Wydawninictwo naukowe uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu.

Choinski A. 1995. Zarys limnologii fizycznej Polski. Poznan: Wydawnictwo nauko-we UAM.

Choinski A. 2000. Jeziora kuli Ziemskiej. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.

Chomskis V., Bieliukas K., Stanaitis A. 1958. Lietuvos TSR eþerø geografinispasiskirstymas. Lietuvos TSR MA darbai, ser. B 3.

Chomskis V. 1969. Dinamika i termika malych ozior. Vilnius: Mintis.

Chomskis V. 1979. Kartografija. Vilnius: Mokslas.

Cyberska B. 1973. Influence of storage reservoirs on the thermal regime of rivers.In: Hydrology of Lakes. IAHS-AISH publication No 109, 504–510.

Èebotariov A. I. 1978. Gidrologièieskij slovarj. Leningrad: Gidrometeoizdat.

Èebotariovas A. 1983. Bendroji hidrologija. Vilnius: Mokslas.

Èervinskas E. 1970. Reþym tieèienyj na svajnom postu v Kurðskom zalivie. V kn.:Rieþym ozior 1. Trudy Vsiesojuznogo simpoziuma. Vilnius, 345–351.

Èesnulevièius A. 1998. Geomorfologija. Vilnius: Jandrija.

Davydov L. K., Dmitrijeva A. A., Konkina N. G. 1973. Obðèaja gidrologija. Lening-rad: Gidrometeoizdat.

Dearden P. 1987. Consensus and a theoretical framework for landscape evolua-tion. Journal of Environmental Management 24, 267–278.

Decamps H., Naiman R. 1990. Towards an ecotone perspective. In: Naiman R.,Decamps H. (eds.). The ecology and management of aquatic-terrestrial ecotones. TheParthenon Publishing Group, 1–6.

Dera J. 1983. Fizyka morza. Warszawa: PWN.

Desaigues B. 1990. The socio-economic value of ecotones. In: Naiman R., De-camps H. (eds.). The ecology and management of aquatic-terrestrial ecotones. TheParthenon Publishing Group, 263–294.

Dillon P. J. et al. 1979. Acidic lakes in Ontario, Canada: characterization, extentand responses to base and nutrient additions. Arch. Hydrobiol. Beih. Ergebn. Limnol.13, 317–336.

Dmitrijevskij J. D., Oleinikov I. N. 1979. Oziora Afriki. Leningrad: Gidrometeoizdat.

Dovgij T. M. 1977. Podvodnaja solnieènaja radiacija na Baikalie. Novosibirsk:Nauka.

Literatûra


Drummond A. J. 1971. Recent measurements of the solar radiation incident on theatmosphere. In: Space Research 11. Berlin: Akademie-Verlag, 681–693.

Dunalska J., Mientki C., Trybe K. 2000. Wplyw odprowadzania wod hypolimnio-nu na zawartosc materii organicznej w wodzie Jeziora Kortowskiego. Kn.: Naturalne iantropogeniczne przemiany jezior. Olsztyn: Edycja, 213–220.

Elliott G. H., Elliott J. A. 1970. Laboratory studies on the thermal bar. In: Proc. 13th

Conf. Great Lakes Res., 413–418.

Falkenmark M. 1973 a. The Lake Velen project and some of its results. In:Hydrology of lakes. IAHS-AIHS publication No. 109, 245–262.

Falkenmark M. 1973. Dynamic studies in Lake Velen. Stockholm.

Faras-Ostrowska B. 1993. Wlasciwosci optyczne wody. Kn.: Lange W. (red.).Metody badan fizycznolimnologicznych. Gdansk: Wydawnictwo Uniwersytetu Gdans-kiego, 85–92.

Faras-Ostrowska A., Lange W. 1998. Przezroczystosc wody jako miara nasileniaeutrofizacji jezior. Kn.: Degradation hazards and lakes’ protection. Gdansk: Wydawnic-two DJ, 181–191.

Farrand W. 1971. Late Quaternary paleoclimates of the eastern Mediterraneanarea. In: Turekian K. (ed.). The Late Cenozoic glacial ages. New Haven, 529–564.

Fleischer S. et al. 1993. Acid water research in Sweden – knowledge for tomor-row? Ambio 22 (5), 258–263.

Flett R. J. et al. 1980. Nitrogen fixation in Canadian Precambrian Shield lakes.Can. J. Fish. Aquat. Sci. 37, 494–505.

Forbes S. A. 1887. The lake as a microcosm. Bull. Peoria Sci. Assoc. Reprinted in:Bull. Nat. Hist. Surv. 15, 537–550 (1925).

Forel F. 1892. Le Leman: Monographie limnologique. Tome I. Geographie, Hydrog-raphie, Geologie, Climatologie, Hydrologie. Lausanne: F. Rouge.

Forel F. 1895. Le Leman: Monographie limnologique. Tome II. Mecanique, Hydrau-lique, Thermique, Optique, Acoustique, Chemie. Lausanie: F. Rouge.

Forel F. 1904. Le Leman: Monographie limnologique. Tome III. Biologie, Histoire,Navigation, Peche. Lausanie: F. Rouge.

Forsberg C. 1985. Lake recovery in Sweden. In: Proceedings of the Internationalcongress on lake pollution and recovery. Rome, 353–361.

Frey D. 1990. What is a lake? Verh. Internat. verein. Limnol. 24, 1–5.

Fuji N. 1988. Paleovegetation and paleoclimate changes around Lake Biwa, Ja-pan during last ca. 3 million years. Quaternary Science Reviews 7, 21–28.

Gailiuðis B. ir kt. 1999. Vandens ekosistemø bûklë ir tvarios raidos prielaidos.Kn.: Kairiûkðtis L., Rudzikas Z. (red.). Lietuvos ekologinis tvarumas istoriniame kon-tekste. Vilnius: ECOSLIT.

Garunkðtis A. 1956. Dël glacigeniniø rininio tipo formø Lietuvos TSR teritorijojeiðsidëstymo bei kilmës. Lietuvos TSR MA darbai, B 2, 8–15.

259

Garunkðtis A. 1958. Lietuvos TSR teritorijoje þinomø eþeriniø nuosëdø klasifikaci-jos klausimu. Lietuvos TSR MA Geologijos ir geografijos instituto moksliniai praneðimai6.

Garunkðtis A. 1975. Sedimentacijonnyje processy v oziorach Litvy. Vilnius: Mokslas.

Gawronska H. et al. 1999. Mozliwosci zastosowania koagulantu PAX w rekulty-wacji jezior. In: Choinski A., Janczak J. (eds.). Naturalne i antropogeniczne przemianyjezior. Warszawa: Instytut meteorologii i gospodarki wodnej, 67–76.

Gawronska H. et al. 2001. Effectiveness of PAX and PIX coagulants in phospho-rus reduction ib a lake – laboratory experiments. Limnological Review 1, 73–82.

George D. G., Edwards R. W. 1973. Daphnia distribution within Langmuir circula-tions. Limnology and Oceanography 18, 798–800.

Gessner F. 1959. Hydrobotanik. Die Physiologischen Grundlagen der Pflanzen-verbreitung im Wasser, 2. Berlin: VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften.

Gibbs R. J. 1970. Mechanisms controlling world water chemistry. Science 170,1088–1090.

Glazaèiova L. 1970. Vlijanijie gidromeliorativnych mieroprijatij na vodnyj reþimrieki Aiviekstie i ozera Lubanas. Riga: Zinatnie.

Glodek J. 1985. Jeziora zaporowe swiata. Warszawa: PWN.

Golæbiewski R. 1976. Osady denne jezior Radunskich. Gdansk: Gdanskie towar-zystwo naukowe.

Golæbiewski R. 1993. Akumulacja materii stalej. Kn.: Lange W. (red.). Metody badanfizycznolimnologicznych. Gdansk: Wydawnictwo Uniwersytetu Gdanskiego, 136–163.

Gorham E. 1964. Morphometric control of annual heat budgets in temperatelakes. Limnology and Oceanography 9, 525–529.

Goudie A. 1995. Environmental change. Oxford: Clarendon Press.

Griþienë G., Èelkis R., Jablonskis J. 1983. Nemuno vandens temperatûros cha-rakteristikos 1945–1980 m. stebëjimø duomenimis. Lietuvos TSR MA darbai, ser. B, 6(139), 43–52.

Gronskaja T. P., Ivanov J. N., Ivanova D. A., Kotova L. S., Nikitin A. M. 1977.Gidrometeorologièeskij reþym baseina Sarezkogo ozera. Trudy Gosudarstvennogo Gid-rologièeskogo Instituta 226, 34–57.

Grosswald M. 1998. New approach to the Ice age paleohydrology of NorthernEurasia. In: Benito G., Baker V., Gregory K. (eds.). Paleohydrology and environmentalchange. Chichester: John Wiley & Sons, 199–214.

Groth P. 1971. Untersuchungen uber einige Spurenelemente in Seen. Arch. Hyd-robiol. 68, 305–375.

Grove A., Street F., Goudie A. 1975. Former lake levels and climatic change inthe rift valley of southern Ethiopia. Geographical Journal 141, 177–194.

Gumiliov L. 1993. Ritmy Evraziji. Moskva: Ekopros.

Haines D. A., Bryson R. A. 1961. An empirical study of wind factor in LakeMendota. Limnology and Oceanography 6, 356–364.

Literatûra


Hakanson L. 1981. A manual of lake morphometry. Berlin: Springer-Verlag.

Hakanson L. 1982. Bottom dynamics in lakes. Hydrobiologia 91, 9–22.

Hakanson L., Jansson. 1983. Principles of lake sedimentology. Berlin: Springer-Verlag.

Hambright K. D., Gophen M., Serruya S. 1994. Influence of long-term climaticchanges on the stratification of a subtropical, warm monomictic lake. Limnology andOceanography 39 (5), 1233–1242.

Hammen T., Wumstra T. A., Zagwijn W. H. 1971. The floral record of the LateCenozoic of Europe. In: Turekian K. K. (ed.). The Late Cenozoic glacial ages. NewHaven, 391–424.

Hastenrath S., Kutzbach J. 1985. Late Pleistocene climate and water budget of theSouth America altiplano. Quaternary Research 24, 249–256.

Hellawell J. M. 1989. Biological indicators of freshwater pollution and environ-mental management. London: Elsevier Science Publishers LTD.

Henderson-Sellers B., Markland H. K. 1987. Decaying lakes. The origins andcontrol of cultural eutrophication. Chichester: John Wiley & Sons.

Herdendorf C. 1982. Large lakes of the world. J. Great Lakes Res. 8 (3), 379–412.

Hickey J. R. et al. 1980. Initial solar irradiance determinations from Nimbus 7cavity radiometer measurements. Science 208, 281–283.

Holland M. M. 1988. SCOPE / MAB technical consultations on landscape boun-daries: report of a SCOPE / MAB workshop on ecotones. Biology International, SpecialIssue 17, 47–106.

Holtan H. 1973. Temperature distribution and water circulation in Lake Mjosa. In:Hydrology of lakes. IAHS-AISH publication No.109, 42–48.

Holtan H. 1979. The Lake Mjosa story. Arch. Hydrobiol. Beih. Ergebn. Limnol. 13,242–258.

Hooghiemstra H. 1989. Quaternary and Upper-Pliocene glaciation and forestdevelopment in the tropical Andes: evidence from a long high resolution pollenrecord from the sedimentary basin of Bogota, Columbia. Paleogeography, Paleoclimato-logy, Paleoecology 72, 11–26.

Horne A. J., Fogg G. E. 1970. Nitrogen fixation in some English lakes. Proc. Roy.Soc. London (ser. B) 175, 351–366.

Horne A. J., Goldman C. R. 1972. Nitrogen fixation in Clear Lake, California. I.Seasonal variation and the role of heterocysts. Limnology and Oceanography 17, 678–692.

Hurst H. 1952. The Nile (a general account of the river and the utilization of itswaters). London.

Hutchinson G. 1957. A treatise on limnology. I. Geography, physics and chemistry.New York: John Wiley & Sons.

Hutchinson G. 1967. A treatise on limnology. II. Introduction to lake biology andthe limnoplankton. New York: John Wiley & Sons.

261

Hutchinson G. 1969. Eutrophication, past and present. In: Eutrophication: causes,consequences, correctives. Washington, D. C., 17–26.

Hutchinson G. 1975. A treatise on limnology. Vol. III. Limnological botany. NewYork: John Wiley & Sons.

Hutchinson G. 1978. An introduction to population ecology. New Haven: YaleUniv. Press.

Hutchinson G. E., Loffler H. 1956. The thermal classification of lakes. Proc. Nat.Acad. Sci. 42, 84–86.

Idso S. B. 1973. On the concept of lake stability. Limnology and Oceanography 18,681–683.

Imberger J. 1998. Flux paths in s stratified lake: a review. In: Coastal and estua-rine studies 54. Washington: AGU, 1–17.

Ivanauskas T. 1928. Sartø eþero ekspedicijos preliminarinë apyskaita. Matemati-kos–Gamtos fakulteto darbai 1927–1928, IV t. Kaunas.

Yoshimura S. 1936. A contribution to the knowledge of deep water temperaturesos Japanese lakes. Jap. J. Astr. Geophys. 13, 61–120.

Jablonskis J. 1986. Lietuvos eþerø vandens pavirðiaus temperatûros regresijosmodeliai. Lietuvos TSR MA darbai, ser. B, 4 (155), 69–79.

Jablonskis J., Gaigalis K. 1973. Ðventosios baseino hidrografija. Vilnius: Mintis.

Jablonskis J., Gaigalis K., Simniðkaitë I. 1975. Ðeðupës baseinas. Vilnius: Mintis.

Jakuðko O. 1981. Geografija ozior Belorusii. Minsk: Vyðeiðaja ðkola.

James H. R., Birge E. A. 1938. A laboratory study of the absorption of light by lakewaters. Trans. Wis. Acad. Sci. Arts Lett. 31, 1–154.

Janczak J. (red.). 1996. Atlas jezior Polski 1. Poznan: Wydawnictwo Naukowe S.C.



Janczak J., Sziwa R. 1984. Zwiàzek miædzy glebokosciami najwiækszymi or sred-nimi jezior. Przeglàd geofizyczni 29 (1), 65–74.

Jankevièius K. (red.). 1981. Lietuvos VRE vandens talpyklos – auðintuvo terminioreþimo poveikis hidrobiontams. Vilnius: Mokslas.

Janukënienë R., Jakubauskas V. 1992. Sezoninë-erdvinë hidroterminë charakte-ristika 1984–1988 m. Kn.: Þukauskas A. (red.). Ignalinos atominës elektrinës ðaldomojotvenkinio ekosistemos bûklë pradiniu jos eksploatacijos periodu. Vilnius: Academia,54–69.

Jarvet A. 2000. Influence of wintertime hydrological conditions on the ecologicalstate of shallow Lake Vortsjarv. In: Nordic Hydrological Programme Report 46 (1).Uppsala, 19–25.

Jarvet A., Noges T. 1998. Research area and period. In: Huttula T., Noges T.(eds.). Present state and future fate of Lake Vortsjarv. Tampere: The Finnish Environ-ment, 11–30.

Literatûra


Jædrasik J. 1993. Pomiary zjawisk hydrodynamicznych. Kn.: Lange W. (red.).Metody badan fizycznolimnologicznych. Gdansk: Wydawnictwo Universytetu Gdans-kiego, 94–108.

Jerlov N. G. 1976. Marine optics. New York.

Johansson I. (ed.). 1984. Nordic Glossary of Hydrology. Stockholm: Almqvist &Wisell International.

Johnson M. et al. 1978. Management information base and overview modelling.Technical Report. International reference group on Great Lakes pollution from landuse activities, International Joint Commission, Great Lakes Regional Office. Windsor,Ontario, Canada.

Johnston R. J. 1986. Four fixations and the quest for unity in geography. Trasac-tions, Institute of British Geographers n. s. 11 (4), 449–453.

Jones F. E. 1992. Evaporation of water with emphasis on applications and measure-ments. Chelsea, Michigan: Lewis.

Jonsson P., Snorrason A. 1998. The prediction model used during the jokulhlaupon Skeidararsandur in November 1996. In: Nordic Hydrological Programme Report 44(2), 694–703.

Jorgensen S. E., Vollenweider R. A. 1988. Guidelines of lake management. Vol. 1.International Lake Environment Committee, United Nations Environment Programme.

Jorgensen S. E., Vollenweider R. A. 1990. Guidelines of lake management. Vol. 2.International Lake Environment Committee, United Nations Environment Programme.

Kabailienë M. 1979. Taikomosios palinologijos pagrindai. Vilnius: Mokslas.

Kabailienë M. 1990. Lietuvos holocenas. Vilnius: Mokslas.

Kalinin G. P., Klige R. K. 1973. Some problems of the theory of water-levelfluctuation in water bodies without outlets. In: Hydrology of lakes. IAHS – AISHPublication No. 109, 123–129.

Kamari J. et al. 1991. Finnish lake survey: present status of acidification. Ambio20 (1), 23–27.

Katkevièius L. ir kt. 1998. Eþerø sapropelis þemës ûkiui. Lietuvos þemdirbystësinstitutas.

Kavaliauskienë J. 1996. Lietuvos eþerø dumbliai. Vilnius: Geografijos institutas.

Kilkus K. 1975. Garavimas ið vandens pavirðiaus ir jo átaka upiø nuotëkiui.Hidrometeorologiniai straipsniai 7, 103–108.

Kilkus K. 1978. Lietuvos eþerø poþeminio maitinimo klausimu. Lietuvos TSR aukð-tøjø mokyklø mokslo darbai, Geografija ir geologija 14, 28–34.

Kilkus K. 1982. LTSR eþerø morfometrija. Vilnius: Vilniaus universiteto leidykla.

Kilkus K. 1985. Ádomioji eþerotyra. Vilnius: Mokslas.

Kilkus K. 1985. LTSR eþerø optika ir termika. Vilnius: Vilniaus universiteto leidykla.

Kilkus K. 1986. Lietuvos draustiniø eþerai. Vilnius: Mokslas.

263

Kilkus K. 1988. Trakø eþerø hidrologijos bruoþai. Kn.: Tamoðaitis J., Klimkaitë I.(red.). Trakø eþerø hidrochemija ir sedimentacijos procesai. Vilnius: Mokslas, 64–76.

Kilkus K. 1989a. Lietuvos eþerø hidrologija. Vilnius: Mokslas.

Kilkus K. 1989b. Kai kurie eþerø tvenkimo ekologiniai aspektai. Kn.: Respublikosekologijos problemos ir jø sprendimo bûdai. Vilnius.

Kilkus K. 1989c. Ar pigus eþerø vanduo. Mûsø gamta 12, 5–7.Kilkus K. 1990. Eþerø autoreguliacijos teorijos klausimu. Lietuvos TSR aukðtøjø

mokyklø mokslo darbai, Geografija 26, 33–51.Kilkus K. 1991. Morfometrinio faktoriaus ir baseino fiziniø geografiniø sàlygø

átaka eþerø vandens lygio svyravimams. Geografijos metraðtis 27, 57–64.Kilkus K. 1992. Lietuvos eþerø hidrologinë charakteristika. Vilnius: Arëjas.

Kilkus K. 1993. Bendroji hidrologija. Eþerai ir vandens talpyklos. Vilnius: Arëjas.

Kilkus K. 1995. Eþerø hidrografinio aktyvumo kriterijai. Kn.: Geomorfologija. Vil-nius: Geografijos institutas, 157–163.

Kilkus K. 1996. WETLAND projektas: Spëros eþero eksperimentinis baseinas.Geografija 32, 66–72.

Kilkus K. 1998a. Lietuvos vandenø geografija. Vilnius: Apyauðris.

Kilkus K. 1998b. Eþerø vandens lygis ir klimato svyravimai: indikatoriniø savybiøanalizë. Geografijos metraðtis 31, 53–61.

Kilkus K. 2000. Dimiktiniø eþerø terminës struktûros. Vilnius: Vilniaus universite-to leidykla.

Kilkus K. 2001. On the hydrology of the deepest lithuanian lake. LimnologicalReview 1. Torun, 159–164.

Kilkus K., Bukantis A., Rimkus E., Valiuðkevièius G. 1997. Eþerø terminio bei ledoreþimo prognozë pagal oro temperatûrà. Geografijos metraðtis 30, 117 –126.

Kilkus K., Èeièys G. 2000. Eþerø terminë struktûra þiemà: ekspediciniø tyrimørezultatai. Geografijos metraðtis 33, 108–114.

Kilkus K., Petrulytë R. 1999. Lietuvos hidrologijos istorija: objekto apibûdinimo irtyrimo metodologijos problemos. Geografijos metraðtis 32, 339–349.

Kilkus K., Pumputytë N. 2001. Ledo luisto guolio eþerø ontogenezës hidrologinëinterpretacija. Geografijos metraðtis 34 (2).

Kilkus K., Ðtaras A. 2000. Experience of quantitative estimation of space-timeboundaries of lentic ecotones. In: Nordic Hydrological Programme Report 46 (1). Up-psala, 65–72.

Kilkus K., Valiuðkevièius G. 1994. Eþerø transformacinio potencialo ávertinimoklausimu. Geografija 30, 17–20.

Kirilova T. 1976. Radiacionnyj balans vodnych objektov. Kn.: Trudy IV Vsiesojuz-nogo gidrologièeskogo sjiezda 6. Leningrad: Gidrometeoizdat, 153–163.

Klemeð V. 1988. A hydrological perspective. Journal of Hydrology 100, 3–28.Kolupaila S. 1924. Lietuvos hidrografija. Technika 1, 56–109.

Literatûra


Kolupaila S. 1929. Hidrometrinis metraðtis 1. Kaunas.

Komlev A. M. 1973. Issliedovanijie i rasèioty zimniego stoka riek (na primierieZapadnoj Sibiri). Trudy Zapadno-Sibirskogo region. nauè.-isslied. inst. 9, 28–41.

Kormondy E. J. 1992. Ekologijos sàvokos. Kasunas: Littera Universitati VytautiMagni.

Kortoðeviè Z. K. ir kt. 2000. Sovremennoje sostojanije ekosistemy ozera Bolojso.Prorodnyje resursy 2, 104–112.

Korzun V. I. (red.). 1974. Mirovoj vodnyj balans i vodnyje resursy Zemli. Lening-rad: Gidrometeoizdat.

Kotwicki V., Clark R. D. S. 1991. Aspects of the water balance of three Australianterminal lakes. In: Schiller G., Lemmela R., Spreafico M. (eds.). Hydrology of naturaland manmade lakes. IAHS Publication No. 206, 3–12.

Kucklentz V. 1985. Restoration of a small lake by combined mechanical and biologi-cal methods. Verhandlungen Internationale Vereinigung Limnologie 22, 2314–2317.

Kudaba È. 1983. Lietuvos aukðtumos. Vilnius: Mokslas.

Kudelska K., Cydzik D., Soszka H. 1984. Instrukcja systemu oceny jakosci jezior.Warszawa: IKS.

Kuhle M. 1987. Subtropical mountain- and highland-glaciation as ice-age triggersand the waning of the glacial periods in the Pleistocene. GeoJournal 14, 393–421.

Kullus L. P. 1973. Water balance of Lake Peipsi-Pihkva. In: Hydrology of lakes.IAHS-AISH Publication No. 109, 158–163.

Kunskas R. 1992. Dolgovremennyje sukcesiji rastitelnosti na osnovie stratigrafijiorganogennych zalieþyj Litvy. Disert. rankr. Vilnius: Botanikos institutas.

Kuusisto E. 1987. An analysis of the longest ice observation series made onFinnish lakes. Aqua Fennica 17 (2), 123–132.

Kuusisto E. 1984. Filling in the gap between hydrology and hydrobiology – theviewpoint of a hydrologist. Acta Fennica 14 (2), 155–169.

Lange W. (red.). 1993. Metody badan fizycznolimnologicznych. Gdansk: Wydaw-nictwo uniwersytetu Gdanskiego.

Lange W., Nowinski K., Maslanka W. 2001. Proper conductivity of water of theSuwalkian Lake District as an indicator of their supply structure. Limnological Review 1,189–196.

Leopold A. 1933. Game management. New York: Charles Scribner’s Sons.

Lewis W. M. 1983. A revised classification of lakes based on mixing. Can. J. Fish.Aquat. Sci. 40, 1779–1787.

Lietuvos TSR eþerø sàraðas su morfometriniais duomenimis. 1964. Kaunas: Van-dens ûkio projektavimo institutas. (Rankraðtis).

Likens G. E., Rogotzkie R. A. 1965. Vertical water motions in a small ice-coveredlake. J. Geophys. Res. 70, 2333–2344.

Lindeman R. L. 1942. The trophic-dynamic aspect of ecology. Ecology 23, 399–418.

265

Losev K. S. 1989. Voda. Leningrad: Gidrometeoizdat.

Lundqvist G. 1927. Bodenablagerungen und Entwicklungstypen der Seen. DieBinnengewasser 2, 1–124.

Macevièius J. 1969. Lietuvos upiø hidrologiniø charakteristikø skaièiavimo meto-dai. Kaunas: Kauno politechnikos institutas.

Majdanowski S. 1954. Jeziora Polski. Przeglàd Geografizcny 26 (2).

Makarov R. J. 1986. Vodnyj balans i urovenj moria. Kn.: Bajdin S. S., Kosarev A. N.(red.). Kaspijskoje morie. Moskva: Nauka, 29–38.

Malin V. 1984. A general lake water quality index. Aqua Fennica 14 (2), 139–145.

Malm J. 1994. Thermal bar dynamics. Lund: Lund university.

Maliavkin A. I. 1966. Podzemnoje pitanijie riek Kareliji. Petrozavodsk.

Marsh P. 1991. Evaporation and ice growth in Mackenzie Delta lakes. In: Schiller G.,Lemmela R., Spreafico M. (eds.). Hydrology of natural and manmade lakes. IAHSpublication No. 206, 257–266.

Marszelewski W. 2001. Changes in the concentration of main cations in the lakesof Northeast Poland. Limnological Review 1, 197–206.

Martinkënienë F., Tamoðaitis J. 1988. Trakø eþeruose besiformuojanèiø nuosëdøcharakteristika. Kn.: Tamoðaitis J., Klimkaitë I. Trakø eþerø hidrochemija ir sedimenta-cijos procesai. Vilnius: Mokslas, 168–181.

Matarzin J. ir kt. 1977. Specifika vodochraniliðè i ich morfometrii. Permj.

Mazumder A., Taylor W. D., McQueen D. J., Lean D. R. S. 1990. Effects of fish andplankton on lake temperature and mixing depth. Science 247, 312–315.

Mazumder A., Taylor W. D. 1994. Thermal structure of lakes varying in size andwater clarity. Limnology and Oceanography 39 (4), 968–976.

Merilainen J. 1970. On the limnology of meromictic lake Valkejarvi, in theFinnish Lake District. Ann. Bot. Fennici 7, 29–51.

Mikulionis S. 1971. Naujausi duomenys apie salos pilá. Kn.: Lietuvos pilys. Vil-nius: Mintis, 129–144.

Mikulski Z., Okulanis E. 1974. Ustroj termiczny jezior Radunskich. PrzeglàdGeofizyczny 19 (1), 31–53.

Mortimer C. H. 1941. The exchange of dissolved substances between mud andwater in lakes. Ecology 29, 280–329.

Mortimer C. H. 1942. The exchange of dissolved substances between mud andwater in lakes. Ecology 30, 147–201.

Mosello R. et al. 1998. Chemistry of headwater lakes studied in the EU project„Acidification of mountain lakes: paleolimnology and ecology (AL : PE)“. In: Kovar K.et al. (eds.). Hydrology, water resources and ecology in headwaters. IAHS publicationNo. 248, 395–402.

Naumann E. 1931. Limnologische Terminologie. Handbuch der biologischen Ar-beitsmethoden, Abt. IX, Teil 8. Berlin: Urban & Schwarzenberg.

Literatûra


Naumann E. 1932. Grunzuge der regionalen Limnologie. Die Binnengewasser 11,1–176.

Neyaichik V. P. 1973. Water balance of lakes in different phases of humidifica-tion cycles. In: Hydrology of lakes. IAHS – AISH Publication No. 109, 167–169.

Nichols G. 1998. Sedimentology & Stratigraphy. Oxford.

Nikitin A. M. 1975. K voprosu o termièeskom I ledovom reþymie gornych oziorSrednej Azii. Trudy Sredneaziatskogo regionalnogo nauèno-issledovatelskogo gidrome-teorologièeskogo instituta 2 (83), 65–75.

Nyholm E. 1981. Evidence of involvement of aluminum in causation of defectiveformation of eggshells and of impaired breeding in wild passerine birds. Environ. Res.26, 363–371.

Nobilis F., Plattner J., Pramberger F. 1991. Investigations of the volume variationsof Lake Neusiedl. In: Schiller G., Lemmela R., Spreafico M. (eds.). Hydrology of naturaland manmade lakes. IAHS Publication No. 206, 23–30.

Odrova T. V. 1979. Gidrofizika vodojomov suðy. Leningrad: Gidrometeoizdat.

Okulanis E. 1965. Falowanie wiatrowe na Jeziorze Radunskim. Zesz. Nauk. WSP 7.Gdansk.

Olsson H., Pettersson A. 1993. Oligotrophication of acidified lakes – a review ofhypotheses. Ambio 22 (5), 312–317.

Organization for Economic Cooperation and Development (OECD). 1982. Eutrofi-cation of waters. Monitoring, assessment and control. Technical Report. EnvironmentDirectorate, OECD. Paris.

Ovens E. M., Effler S. W., Trama F. 1986. Variability in thermal stratification in areservoir. Water Resources Bulletin 22 (2), 219–227.

Pakalnis R. 1977. Baranavos draustinio eþerø vandens lygio svyravimas. Kn.:Baranavos draustinis. Vilnius: Mokslas, 46–52.

Pakuckas È. 1935. Lietuvos þemës praeitis. Þemëtvarka ir Melioracija 2. Kaunas.

Pakðtas K. 1934. Vilniaus kraðto eþerø tyrinëjimai naujojoj lenkø mokslinëj litera-tûroj. Kosmos 7–12.

Patalas K. 1961. Wind- und morphologibedingte Wasserbewegungstypen alsbestimmender Faktor fur die Intensitat des Stoffkreislaufes in nordpolnischen Seen.Verh. Internat. Verein. Limnol. 14, 59–64.

Patalas K. 1984. Mid-summer mixing depth of lakes of different latitudes. Verh.Internat. Verein. Limnol. 22, 97–102.

Patrick S. et al. 1998. Measuring and modelling the dynamic response of remotemountain lake ecosystems to environmental change: an introduction to the MOLARproject. In: Kovar K. et al. (eds.). Hydrology, water resources and ecology in headwa-ters. IAHS publication No. 248, 403–410.

Pernaravièiûtë B. 1999. Drûkðiø eþero vandens temperatûros ir optiniø rodikliøpokyèiø átaka stenoterminiø ðaltamëgiø þuvø populiacijø funkcionavimui. Daktaro dis,rankr. Vilnius: Ekologijos institutas.

267

Petts G. 1990. The role of ecotones in aquatic landscape management. In: Nai-man R., Decamps H. (eds.). The ecology and management of aquatic-terrestrial ecoto-nes. The Parthenon Publishing Group, 227–262.

Pieczynska E. 1972. Ecology of the eulittoral zone of lakes. Ekol. Pol. 20, 637–732.

Pieczynska E. 1986. Sources and fate of detritus in the shore zones of lakes.Aquatic Botany 25, 153–166.

Pieczynska E. 1990. Lentic aquatic-terrestrial ecotones: their structure, functionsand importance. In: Naiman R., Decamps H. (eds.). The ecology and management ofaquatic-terrestrial ecotones. The Parthenon Publishing Group, 103–140.

Posochov J. V. 1985. Ionnyj sostav prirodnych vod. Genezis i evoliucija. Leningrad:Gidrometeoizdat.

Pronin A. G. 1974. Osobennosti vodnogo balansa krupnych ozior mira v zoneizbytoènogo uvlaþnienija. Uèionyje zapiski Leningradskogo gosudarstvennogo univer-siteta, ser. Geografièeskich nauk 376 (23), 116–125.

Puupponen M. 1991. Monitoring of lake water levels in Finland. In: Schiller G.,Lemmela R., Spreafico M. (eds.). Hydrology of natural and manmade lakes. IAHSpublication No. 206, 87–94.

Ragotzkie R. A., Likens G. 1964. The heat balance of two antarctic lakes. Limnolo-gy and Oceanography 9, 412–425.

Raport o stanie srodowiska wojewodztwa Kujawsko-Pomorskiego w 2000 roku.2001. Bydgoszcz: Biblioteka Monitoringu Srodowiska.

Rast W., Holland M. 1988. Eutrophication of lakes and reservoirs: a framework formaking management decisions. Ambio 17 (1), 2–12.

Reeves C. 1966. Pluvial lake basins of west Texas. Journal of Geology 74, 269–291.

Renberg I., Korsman T., Anderson N. J. 1993. A temporal perspective of lakeacidification in Sweden. Ambio 22 (5), 264–271.

Richter D. 1985. Water temperature. In: Lake Stechlin. A temperate oligotrophiclake. Dordrecht, Boston, Lancaster: Dr. W. Junk Publishers, 47–56.

Riordan A. J. 1975. The climate of Vanda Station, Antarctica. In: Weller G.,Bowling S. A. (eds.). Climate of the Arctic. Fairbanks: University of Alaska, 268–275.

Risser P. 1990. The ecological importance of land-water ecotones. In: Naiman R.,Decamps H. (eds.). The ecology and management of aquatic-terrestrial ecotones. TheParthenon Publishing Group, 7–22.

Ryden B. E. 1973. Some hydrological properties for modelling the dynamics ofsmall alpine lakes. IAHS-AISH Publication 109, 49–53.

Rosler A. 1998. Przenikanie promieniowania slonecznego w jeziorach pojezierzaSlawskiego. In: Degradation hazards and lakes’ protection. Gdansk: Wydawnictwo DJ,173–179.

Rossolimo L. L. 1977. Izmienienijie limnièieskich ekosistem pod vozdejstvijem ant-ropogennogo faktora. Moskva: Nauka.

Literatûra


Rudoy A. 1998. Mountain ice-dammed lakes of Southern Sibiria and their influ-ence on the development and regime of the interacontinental runoff systems of NorthAsia in the late Pleistocene. In: Benito G., Baker V., Gregory K. J. (eds.). Paleohydrolo-gy and environmental change. Chichester: John Wiley & Sons, 215–234.

Ruttner F. 1931. Hydrographische und hydrochemische Beobachtungen auf Ja-va, Sumatra und Bali. Arch. Hydrobiol. 8, 197–454.

Ruttner F. 1963. Fundamentals of Limnology. Toronto: University of Toronto Press.

Salonen K., Arvola L., Rask M. 1984. Autumnal and vernal circulation of smallforest lakes in Southern Finland. Verh. Internat. Verein. Limnol. 22, 103–107.

Saunders G. W., Cummins K. W., Gak D. Z., Pieczynska E., Straðkrabova V.,Wetzel R. G. 1980. Organic matter and decomposers. In: Le Cren E. D., Lowe-McConnelR. H. (eds.). The functioning of fresh water ecosystems. Cambridge: Cambridge Univ.Press, 341–392.

Schanz F. 1994. Oligotrophication of Lake Zurich as reflected in Secchi depthmeasurements. Annls. Limnol. 30 (1), 57–65.

Schindler D. W. 1988. Experimental studies of chemical stressors on whole lakeecosystems. Verh. Internat. Verein. Limnol. 23, 11–41.

Schmidt W. 1928. Über Temperatur und Stabilitatsverhaltnisse von Seen. Geog-raphiska Annaler 10, 145–177.

Schroder R. 1994. Lake trophic level determination using empirical reductionisticapproaches. Limnologica 24 (3), 195–211.

Schumman D. 1973. Annual variation of seepage of lakes in the moraine area of theGerman Democratic Republic. In: Hydrology of lakes. IAHS – AISH Publication No. 109,101–108.

Shaw P., Thomas D. 1988. Lake Caprivi: A late Quaternary link between theZambezi and middle Kalahari drainage system. Zeitschrift fur Geomorphologie 32,329–337.

Shiklomanov I. A. 1997. Comprehensive assessment on the freshwater resources ofthe World. WMO – Stockholm Environment Institute.

Shnitnikov A. V. 1973. Water balance variability of Lakes Aral, Balkhash, Issyk-kul and Chany. In: Hydrology of lakes. IAHS – AISH Publication No. 109, 130–140.

Skowron R. 1995. Dynamika temperatury wody i zasobow ciepla w meromiktyc-znym jeziorze strefy polarnej (NW Spitsbergen) w okresie lata polarnego. Kn.: XXIIsympozjum Polarnee. Wroclaw – Ksiàþ, 69–83.

Sokolov A. A. 1954. Vlijanijie oziornogo regulirovanija na vielièinu minimalnogostoka riek. Trudy GGI 43 (97), 89–99.

Sokolov A. A. 1955. Vlijanijie ozior na normu stoka riek. Meteorologija i gidrologi-ja 1, 36–41.

Sokolov A. A. 1959. Vlijanijie ozior i vodochraniliðè na vodnyj reþym riek. Kn.:Trudy III Vsiesojuznogo gidrologièeskogo sjiezda 2. Leningrad: Gidrometeoizdat, 58–67.

269

Sokolov D. P., Leonova A. J. 1981. Prognoz srokov proryva lednikovo-podprudno-go ozera Mercbachera. Voprosy gidrologii suðy 74. Leningrad: Leningradskij Gidrome-teorologièeskij Institut, 111–116.

Sokolov O. A. 1974. Vidimostj pod vodoj. Leningrad: Gidrometeoizdat.

Stallard R. F., Edmond J. M. 1981. Geochemistry of the Amazon. I. Precipitationchemistry and the marine contribution to the dissolved load at the time of peakdischarge. J. Geophys. Res. 86, 9844–9858.

Stanaitis A. 1970. Vlijanije ozior na izmienienije plotnosti naselenija i raspredile-nije naselionnych punktov. Kn.: Basalykas A. (red.). Reþym ozior 1. Vilnius, 439–451.

Stangenberg M. 1938. Sklad chemiczny osadow glæbinowych jezior Suwalszczyz-ny. Inst. Bad. Lasow Panstw., ser. A, nr. 31.

Stewart K. M., Haugen R. K. 1990. Influence of lake morphometry on ice date.Verh. Internat. Verein. Limnol. 24, 122–127.

Stigebrandt A. 1978. Dynamics of an ice-covered lake with through-flow. NordicHydrology 9 (3), 219–244.

Street F., Grove A. 1976. Environmental and climatic implications of Late Quater-nary lake level fluctuations in Africa. Nature 261, 385–390.

Street-Perrott A. 1994. Paleo-perspectives: changes in terrestrial ecosystems. Am-bio 23 (1), 37–43.

Szaflarski J. 1956. Warstwa tzw. Przedwiosenna w termice wod jezior tatrzans-kich. Przeglàd Geofizyczny, R. I (IX), 3–4. Warszawa.

Szumiec M. A. 1982. The influence of meteorological conditions and eutrophica-tion on some physical elements of the water bodies environment. Acta Hydrophysica27 (3/4), 217–221.

Ðarkinienë I. 1964. Rytø ir Pietø Lietuvos TSR eþerø makrofitø floros ir augalijosanalizë (disert., rankraðtis). Vilnius: Vilniaus universiteto Botanikos katedra.

Ðnitnikov A. V. 1975. Iz istoriji ozior Severnogo Kazachstana. Kn.: Oziora Kazach-stana i Kirgiziji i ich istorija. Leningrad: Nauka, 5–27.

Ðnitnikov A. V., Mamedov V., Sevastjanov D. V., Korotkov M. V. 1981. Mnogoliet-niaja izmenèivostj gidrologièeskich uslovij Vnutriennego Tian Ðania. Kn: Klimatologi-ja, gidrologija i gidrofizika ozior Vnutriennego Tian Ðania. Leningrad: Nauka, 19–44.

Ðvec G. I. 1978. Mnogoviekovaja izmienèivostj stoka Dniepra. Leningrad: Gidrome-teoizdat.

Taminskas J. 2001. Limnologinës duomenø bazës raida ir aktualijos. Kn.: Geogra-fija Lietuvoje. Vilnius: Geografijos institutas, 197–208.

Taminskas J. 2001. Bendro fosforo ir azoto kiekio kaita Lietuvos eþeruose. Geog-rafijos metraðtis 34 (1), 31–41.

Tamoðaitis J., Martinkënienë F. 1976. Sovremennyje tempy sedimentaciji v ozio-rach Jugo-Vostoènoj Litvy. Kn.: Basalykas A., Gudelis V. (red.). Geographia Lituanica.Vilnius: Geografijos skyrius, 157–163.

Literatûra


Thienemann A. 1925. Die Binnengewasser Mitteleuropas. Eine limnologischeEinführung. Die Binnengewasser 1, 1–255.

Thienemann A. 1928. Der Sauerstoff in eutrophen und oligotrophen See. EinBeitrag zur Seetypenlehre. Die Binnengewasser 4, 1–175.

Thienemann A. 1931. Der Productionsbegriff in der Biologie. Arch. Hydrobiol. 22,616–622.

Tichomirov A. I. 1982. Termika krupnych ozior. Leningrad: Gidrometeoizdat.

Timofejev M. P. 1963. Meteorologièeskij reþym vodojomov. Leningrad: Gidromete-oizdat.

Tobolski K. 1995. Osady denne. Kn.: Choinski A. (aut.). Zarys limnologii fizycznejPolski. Poznan: Universytet im. A. Mickiewicza, 181–205.

Tvenkiniø katalogas. 1998. Kaunas: AAM Hidrografinio tinklo tarnyba.

Vaitkevièienë O., Vaitkevièius K. 1978. Hidrocheminis reþimas. Kn.: Rainys A.(red.). Kurðiø marios 2. Vilnius: Mokslas, 81–111.

Ventz D. 1973. Hydrographie von Seen. Acta Hydrophysica 17 (4), 16–22.

Vikulina Z. A. 1979. Vodnyj balans ozior i vodochraniliðè Sovietskogo sojuza.Leningrad: Gidrometeoizdat.

Virbickas J. (red.). 1975. Lietuvos eþerø hidrobiologiniai tyrimai. Vilnius: Mintis.

Vischer D. 1989. Impact of 18th and 19th century river training works: three casestudies from Switzerland. In: Petts G., Moller H., Roux A. (eds.). Historical change oflarge alluvial rivers: Western Europe. Chichester: John Wiley & Sons, 19–40.

Volkov V. A., Doganovskij A. M. 1981. Morfometrièeskije osobennosti ozior Ka-relskogo pereðejka. Issledovanija formirovanija reènogo stoka i jego rasèioty 76. Le-ningrad: Leningradskij Gidrometeorologièeskij institut, 87–96.

Vollenweider R. A. 1968. Scientific fundamentals of the eutrophication of lakesand flowing waters, with particular reference to nitrogen and phosphorus as factors ineutrophication. Paris: Resp. Organisation for Economic Cooperation and Development,DAS / CSI 68.27.

Vollenweider R. A., Kerekes J. 1980. The loading concept as a basis for control-ling eutrophication philosophy and preliminary results of the OECD Programme oneutrophication. Progr. Water Technol. 12, 5–18.

Walker K. F., Likens E. 1975. Meromixis and a reconsidered typology of lakecirculation patterns. Verh. Int. Ver. Limnol. 19: 442–458.

Weisner S. et al. 1994. Influence of macrophytes on nitrate removal in wetlands.Ambio 23 (6), 363–366.

Welch E. 1980. Ecological effects of waste water. Cambridge: Cambridge Universi-ty Press.

Westlake D. F. 1963. Comparisons of plant productivity. Biol. Rev. 38, 385–425.

Westlake D. F. 1965. Theoretical aspects of comparability of productivity data.Mem. Ist. Ital. Idrobiol. 18, 313–322.

271

Wetzel R. G. 1983. Limnology. Fort Worth: Saunders College Publishing.

Wetzel R. G. 1999. Plants and water in and adjacent to lakes. In: Eco-hydrology.London: Routledge, 269–299.

Wetzel R. G., Rich P. H. 1973. Carbon in freshwater systems. In: Woodwell G. M.,Pecan E. V., eds. Carbon and the Biosphere. Brookhaven, New York: Tech. InformationCentre, U. S. Atomic Energy Commission CONF-720510, 241–263.

Woldstedt P. 1923. Studien an Rinnen und Sandorflachen in Nord-Deutschland.Jahrbuch der Preussischen Geolog. Land., B 42. Berlin.

Woo M. K., Heron R. 1989. Freeze-up and break-up of ice cover on small arcticlakes. In: Northern Lakes and Rivers. Edmonton, Alberta: Boreal Institute for NorthernStudies, University of Alberta, 56–62.

Zalewski M., Janauer G., Jolankai G. 1997. Ecohydrology: a new paradigm for thesustainable use of aquatic resources. Paris.

Þmudzinski L. 1986. Zarys hydrobiologii 1. Slupsk: WSP.

Þukaitë E. 1969. Ðventosios ir Þeimenos upiø baseinø eþerø terminis ir dujinisreþimas. Geografinis metraðtis 10, 91–103.

Þukaitë E., Chomskis V. 1972. Vertikalus ðilumos sklidimas eþero vandens masë-se. Lietuvos TSR MA darbai, B ser., 3 (70), 173–185.

Literatûra


Ki75

Kilkus Kæstutis

Eþerotyra: [vadovëlis aukðtosioms mokykloms] / Kæstutis Kilkus. –Vilnius: Vilniaus un-to l-kla, 2005. – 272 p.: 72 lent., 185 pav.

Knygoje aptarti Pasaulio ir Lietuvos eþerø iðtekliai, pasiskirstymas, mor-fometrija ir genezë, vandens masiø optika ir ðiluma, hidrodinaminiai, hidro-cheminiai ir hidrologiniai procesai, energijos ir medþiagø ciklai, dugno nuo-sëdos. Supaþindinama su limnosistemø bei lentiniø ekotonø struktûra irbioproduktyvumu, ontogeneze ir reakcija á skirtingo rango klimato svyravi-mus; pateikti eþerø rekultivavimo bûdai.

Knyga skiriama aukðtøjø mokyklø studentams, ji bus naudinga hidrolo-gams, ekologams, aplinkotyrininkams, geografams ir visiems besidomintiemseþerotyra.

UDK 556.5(075.8)

Kæstutis KilkusEÞEROTYRAVadovëlis aukðtosioms mokykloms

Virðelio dailininkas Gediminas MarkauskasKalbos redaktorë Danutë Petrauskienë

Iðleido Vilniaus universiteto leidyklaUniversiteto g. 1, LT-01122 Vilnius

Spausdino UAB „Sapnø sala“Moniuðkos g. 21, Vilnius

Documents

Vilniaus universiteto leidykla, 2005