Ладожское Озеро

вернуться в оглавление

Уровень воды в Ладожском озере и его колебания

Многолетний средний годовой уровень Ладоги, ис­численный для периода 1932—1958 гг., равен 457±9 см (Кузнецов, 1966). Вследствие того что, в отличие от поверхности, дно озера лежит ниже уровня моря, котловину Ладожского озера надо считать криптодепрессией.

Колебания уровня в течение года зависят от прито­ка рек и от стока Невы. Так как уровни притоков озера колеблются в разное время и так как площадь озера огромна, то колебания, обусловленные указанными при­чинами, отличаются плавным ходом. Уровень постепен­но повышается с января по июнь, после чего постепен­но понижается, т. е. в течение года вырисовываются всего две фазы (рис. 8). При повышении или пониже­нии уровня на 1 см объем водной массы озера изме­няется на 0,175 км³.

В 1932—1958 гг. наиболее высокий средний годовой уровень (1958 г.) был 556 см и самый низкий (1940 г.) 364 см (Кузнецов, 1966).

Помимо ежегодных колебаний уровня Ладожского озера, обнаружены и ритмические колебания с цик­лом по 29—30 лет (брикнеровы циклы), в которых многоводные фазы закономерно сменяются маловод­ными.

Как показали исследования А. В. Шнитникова (1966), озеро за последнее столетие пережило такие фазы:

Многоводные, или трансгрессивные, фазы характе­ризуются подъемом уровня озер, увеличением стока рек, более прохладным климатом; условия зарастания водоемов ухудшаются. Фаза маловодная, или регрессивная, отличается более сухим и теплым климатом; понижение уровня озер благоприятствует их зараста­нию.

Комплексная ладожская экспедиция захватила свои­ми исследованиями окончание яркой трансгрессивной фазы и начало регрессивной.

Из многоводных фаз наиболее заметной была фаза 1899—1905 гг.; всего за 7 лет приток воды в озеро составил 4,78 м сверх нормы. Из маловодных фаз осо­бенно резкая была в 1937—1952 гг.: за это время озе­ро недополучило против нормы слой воды почти 10 м (Шнитников, 1966). Вместе с тем надо подчеркнуть, что с конца XIX столетия смена многоводных и маловод­ных фаз происходит в Ладожском бассейне на фоне прогрессирующего снижения общей увлажненности бассейна, что хорошо видно и на.

Кроме регулярных колебаний уровня в течение го­да, вызванных соотношением прихода и расхода воды в котловине озера, возникают колебания и по другим причинам, в частности, под действием ветра. Сгонно-нагонным явлениям посвящено особое исследование Т. И. Малининой (1966).

Величина сгонно-нагонных колебаний уровня зависит и от силы ветра и от продолжительности его действия, а ветровой режим над озером весьма из­менчив. Ветры, скорость которых не превышает 5 м/сек. (а таких в году около 40%), не вызывают ни нагона воды, когда они дуют на берег, ни сгона, когда они дуют с берега. Ветров скоростью 10—15 м/сек. в году не более 3%, а ветры сильнее 15 м/сек. бывают не каждый месяц, и их повторяемость в году всего примерно 1%.

Денивеляции уровня преобладают в осенне-зимнее время. В северной части озера, где они не крупнее 5—10 см, практическое значение их невелико. Максимальные по величине и наиболее частые колебания уровня свойственны южному мелководному району озера. Здесь наблюдаются сгоны и нагоны более 20—30 см, в отдельных случаях 40 см. Случаются наго­ны воды и до 90 см, сопровождаемые затоплением берегов.  И  все же подавляющее большинство денивеляций (если отсчитывать их от уровня, предше­ствующего сгону или нагону) не превышает 10 см.

Денивеляций на озере держатся короткое время, и короче всего — наиболее сильные из них.

К особому виду колебаний уровня озера относятся сейши. Прекрасный общий обзор теории этого яв­ления и методов его изучения и расчета сделал Л. К. Давыдов (в кн. Арсеньева и др., 1963). Напомним, что сейши, или стоячие волны, — это быстрые колеба­ния, близкие к периодическим, при которых уровень воды в одной части озера поднимается, а в другой, противоположной, опускается. При этом колеблется вся водная масса озера до самого дна, она как бы качает­ся наподобие маятника, стремясь вернуть себе равно­весие, из которого выведена внешним воздействием. Водная поверхность колеблется при этом вокруг одной или нескольких линий, пересекающих эту поверхность и называемых узловыми линиями. Очевидно, что ампли­туда сейши, т. е. наибольшее отклонение уровня вод­ной поверхности от его положения в состоянии покоя, на узловых линиях равна нулю. Максимальные амплиту­ды получили название пучностей. Если вся масса в озе­ре делится на две части и каждая из частей приходит в колебательное движение, образуется двухузловая сейша с одной полной пучностью и двумя полупучно-стями на концах: вода в средней части озера подни­мается, а у берегов опускается. Сейши могут быть и многоузловыми.

Современная теория сейш рассматривает их как свободные колебания водной массы в результате при­ложения к ней какой-либо мгновенной силы.

Основная причина возникновения сейш — изменение атмосферного давления над озером. Сейшеобразные колебания зарождаются и при сгонно-нагонных явле­ниях, создающих различие уровней на противополож­ных концах озера.

До работ Комплексной ладожской экспедиции о сейшах на Ладожском озере почти ничего не было известно. Разность атмосферного давления между Сортавалой и Новой Ладогой иногда превышает 5—6 мб, что служит причиной довольно сильных ветров вдоль длинной оси озера. Кроме того, циклоны, пере­секающие озеро поперек, создают и разность давле­ния на восточном и западном его берегах иногда до 10 мб и более. Таким образом, условия для возникно­вения сейш налицо.

КЛЭ изучала сейши при помощи самописцев уров­ня, показания которых использованы также и для конт­роля теоретических расчетов по формулам.

Основной одноузловой сейшей Ладожского озера является сейша с периодом 5 часов 40 минут (Малинина, 1964, 19666), которая возникает вдоль самой длин­ной оси озера, протянувшейся с северо-запада на юго-восток на 219 км. Она хорошо видна при сравнении лимниграмм, полученных в Питкяранте и Кобоне, осо­бенно для случаев, когда ветры дуют вдоль озера. Узел сейши располагается в 112 км от северного конца озера, а ее амплитуда не превышает 300 мм и доволь­но быстро уменьшается.

Двухузловая продольная сейша Ладоги имеет пе­риод 2 часа 11 минут.

На озере выражены и сейши с периодом 90 и 60 минут (это, вероятно, трехузловая и четырехузловая), в бухтах и заливах—с периодом 16—18 и 10—11 ми­нут. Сейша с периодом 16—18 минут наблюдается и в открытом озере; можно предполагать, что сейши с короткими периодами — это многоузловые сейши. Вообще на озере наблюдались сейши с девятью различными периодами.

Амплитуды сейш относительно невелики — от 3—5 до 28 см. Но сейши, видимо, влияют в какой-то степе­ни на перемешивание воды и, стало быть, на перерас­пределение температуры и содержание растворенного кислорода в летний период (Малинина, 19666). Тече­ния, возникающие при сейшах, особенно заметны в прибрежных районах.

Течения Ладожского озера

В океанографической практике для изучения тече­ний широко применяется динамический метод, опи­рающийся на анализ распределения температуры и солености воды по акватории. В 1957 г. он был ис­пользован и на озере Гурон. Его применили также и для изучения течений Ладожского озера (Охлопко­ва, 1966)[1]. Кроме того, течения на Ладоге измерялись и непосредственно с помощью морских вертушек. С этой целью в 1959—1962 гг. сделано 250 якорных станций в разных районах озера. Вертушечные наблю­дения послужили и для проверки теоретических рас­четов, причем совпадение расчетных и измеренных величин получилось хорошее.

Картина течений Ладожского озера довольно слож­ная: при впадении рек в озеро возникают стоковые течения, действие ветра на поверхность воды вызыва­ет ветровые течения, наконец, неравномерное прогре­вание воды в разных районах, порождающее неравно­мерное распределение ее плотности, служит причиной плотностных течений. Соотношение и действие всех этих причин меняется и по сезонам.  В открытой части Ладожского озера основными течениями являются плотностные. В отдельные периоды и в отдельных районах они могут частично нарушаться ветрами значительной силы (более 7 м/сек.). Но так как ветровой режим над центральной частью озера не носит установившегося характера, то ветровые течения здесь неустойчивы и лишь накладываются на основной фон, создаваемый плотностными течениями.

Весной преобладает движение воды против часовой стрелки, т. е. циклональное. В северной половине озера у восточных и западных берегов скорость течений наибольшая, так как разность температур воды у бере­гов и в центре озера значительна. В прибрежной зоне скорость течений доходит до 14—20 см/сек., в осталь­ной части озера составляет А—5 см/сек. Особенно слабы течения (1—3 см/сек.) в южном районе озера, где изменение температуры в горизонтальном направ­лении более плавное.

Особенно неравномерно распределение температу­ры воды в озере летом (июль—август). Оттого плотно­стные течения выражены ярко. На севере и в центре господствует циклональная схема движения вод, на юге — антициклональная   (по   часовой   стрелке). Наибольшей скорости (до 32 см/сек.) течения достига­ют у западных и восточных берегов; средняя по озеру скорость 2—5 см/сек, и крайне низкая — опять-таки в южной части. Схема поверхностных плотностных   течений   озера   летом   показана.

Осень — время охлаждения воды и выравнивания ее температуры в горизонтальном направлении. Схема течений та же, что весной и летом (циклональная); максимальная скорость — тоже вдоль берегов. Средняя скорость течений по озеру в сентябре и октябре 2—3 см/сек, вдоль берегов — 22—24 см/сек.

Таким образом, с мая по октябрь почти все озеро охвачено циклональной циркуляцией, прижатой к за­падным и восточным берегам, где наблюдаются макси­мальные скорости течения. Но в ноябре—декабре при ветрах более 7 м/сек. на всем озере берут верх вет­ровые течения.

С глубиной скорость течений, естественно, умень­шается. Летом на глубине 50 м в центральной части озера течение уже отсутствует, а в другие сезоны его скорость на этой изобате 0,5—2 см/сек.

Выше речь шла о течениях в открытой Ладоге. В шхерном районе основные течения — ветровые сгонно-нагонные. Они здесь двухслойные: при нагонах воды поверху идет течение в залив, а на известной глуби­не — из залива; при сгонах — наоборот: поверху идет течение из залива, на глубине—в залив (Охлопкова, 1961).

В южной части озера господствуют стоковые и вет­ровые течения.

Течения в Свирской губе изменяются в зависимости от силы, направления и продолжительности ветра. Они возникают почти сразу вслед за появлением ветра, и скорость их колеблется в широких пределах: от 5 до 30 см/сек. Поверхностные течения совпадают с направ­лением ветра, но с глубины 10 м меняются на обратные (компенсационное течение). Воды самой Свири при штиле движутся вдоль северо-восточного бере­га губы, подчиняясь силе, Кориолиса; то же наблюдает­ся и при южных и юго-восточных ветрах. Северные и северо-западные ветры гонят воды в Свирскую губу. В Волховской губе при штиле, а также при южных и юго-западных ветрах образуется течение, прижатое к восточному берегу залива.

По мнению А. И. Тихомирова, циклональная цирку­ляция вод в Ладожском озере создается не только плотностными течениями, но и стоковыми, возникаю­щими под действием вод Волхова, Свири, Вуоксы и др. Аналогичная идея была в свое время (1877 г.) выска­зана и А. П. Андреевым.

Водный баланс Ладожского озера

Ориентировочные подсчеты водного баланса Ла­дожского озера выполнены были в свое время И. В. Молчановым и Р. А. Нежиховским. Новые материалы, собранные Комплексной ладожской экспедицией, по­зволяют уточнить водный баланс. Имеют значение при этом не только новые материалы, но и новые прин­ципы выбора расчетного периода. Прежние авторы стремились к одному; использовать как можно более длинный ряд наблюдений. Но теперь известно, что составляющие водного баланса испытывают цикличе­ские изменения, невнимание к которым отдаляет итоги подсчетов от изображения реальных явлений. Поэтому при составлении водного баланса Т. И. Малинина (1966) взяла за основу последний цикл изменений режима Ла­доги (1932—1958 гг.). Дополнительно был подсчитан так­же баланс и за годы работ КЛЭ (1957—1962 гг.).

Основными компонентами приходной части водного баланса являются; атмосферные осадки, при­нос воды реками, приток за счет поступления подзем­ных вод.

Годовое количество осадков определено Е. А. По­повым (1966). Они дают слой 606 мм.

Реки, главным образом Свирь, Вуокса и Волхов, приносят в среднем 66,4 км³ в год, или слой 3754 мм. Наибольший приток (89,6 км³) был в 1958 г., наимень­ший (37,8 км³)—в 1940 г. Больше всего воды в озеро поступает весной (35,5% годового объема), меньше всего—летом (16,3%), осенью и зимой по 23—25% (Иванова и Кириллова, 1966). Причина такого распределения лежит в особенностях питания рек ладожско­го бассейна и в искусственной зарегулированности сто­ка главных речных артерий, снабжающих озеро водой.

По просьбе КЛЭ группа сотрудников кафедры ги­дрогеологии МГУ и сотрудник Государственного гидро­логического института исследовали подземный сток в бассейне Ладожского озера (Зекцер и др., 1966). Подземный сток непосредственно в Ладогу оказался в среднем 1,296 км³. Величина эта, отнесенная к площади зеркала Ладожского озера, эквивалентна слою воды 73 мм.

Основными компонентами расходной части водного баланса являются испарение с поверхности озера и сток р. Невы.

О величине испарения в литературе приводились резко различающиеся данные: от 176 до 500— 600 мм/год. А. Ф. Изотова (1966), изучив материалы береговых станций, обобщив экспедиционные наблюде­ния, проведя анализ гидрометеорологических элемен­тов и сравнив данные, полученные по различным фор­мулам расчета, пришла к выводу, что с озера за год испаряется в среднем слой в 344—352 мм, в отдель­ные годы величина испарения колеблется от 270 до 400 мм.

Сток р. Невы исчислен 3. М. Ивановой и В. А. Кирилловой (1966). Он составляет в среднем за год 73,7 км³, или слой, равный 4171 мм.[2] За расчетный пе­риод максимальный сток был в 1958 г. (100,4 км³), минимальный — в 1940 г. (42,4 км³). Надо заметить, что отдача воды из Ладоги через Неву отличается изуми­тельной равномерностью; весной из озера уходит 28,4% годового стока, летом 20%, осенью 27% и зи­мой 24%.

При сопоставлении названных выше слагаемых вод­ного баланса Т. И. Малинина (1966) обнаружила невязку: расход оказался больше прихода на 82 мм. Невязка вполне допустимая, так как она менее 2% приходной части. Но куда ее отнести? Внимательно изучив этот вопрос, автор отнес ее на статью «приток речных вод» (ибо неточности в исчислении этой статьи наиболее вероятны) и  увеличил  ее  на  соответствующую величину.   Окончательные   результаты   приведены в табл. 9.

Таблица   9 Средний многолетний водный баланс Ладожского озера за период 1932—1958 гг.

В расчетном периоде были годы многоводные и маловодные.

В многоводные годы (1932, 1936, 1957, 1958) общий объем водного баланса на 24% превышал норму. Реч­ной приток увеличивался на 23%, речной сток—на 20%, атмосферные осадки на 11%, испарение пример­но на 3%. Увеличение приходной части баланса повы­шало уровень воды в озере за год в среднем на 27 см.

В маловодные годы (1939, 1940, 1941, 1948) речной приток уменьшался по сравнению с нормой на 35%, сток — на 30%. Общий объем водного баланса за маловодные годы на 23 % меньше среднего многолетне­го. В такие годы, естественно, уровень озера понижа­ется.  Изменения  уровня  происходят  плавно  и постепенно. Очень высокий уровень наступает лишь после 2—3 многоводных лет подряд, очень низкий — после нескольких маловодных лет. Для повышения уровня озера на 1 м надо, чтобы приход был больше расхода на 18 км³.

По водному балансу Б, Б. Богословский (1960) подразделяет озера на две группы стоковые и испаряю­щие. В озерах первой группы сток превышает испаре­ние, в озерах второй группы испарение с поверхности озера больше стока В каждой группе может быть три типа озер: приточные (в приходной части баланса при­ток в озеро доминирует над атмосферными осадками), дождевые (в приходной части господствуют атмосфер­ные осадки); нейтральные (приход от притока и атмо­сферных осадков одинаковый). По этой классификации Ладогу необходимо отнести к стоково-приточным озе­рам.

Сопоставив объем водной массы озера (908 км³) и величину годового стока Невы (73,6 км³), легко убе­диться, что водообменность Ладожского озера слабая: водная масса озера полностью обновляется один раз за 12 лет.

Общие химические особенности ладожской воды

Озерные воды содержат в себе различные веще­ства в виде истинных (молекулярных) растворов, кол­лоидов и взвесей. Минеральные вещества, образующие истинные растворы, формируют так называемый ион­ный состав воды. Органические вещества могут быть тоже в виде истинных растворов, коллоидов или взвесей. Частично коллоидными растворами или взве­сями бывают и биогенные элементы; их вообще ни­чтожно мало, но они играют важную роль в биологи­ческих процессах (соединения азота, фосфора, крем­ния, железа). Наконец, в воде есть и растворенные газы, как поступившие из атмосферы, так и образо­ванные в самом озере (кислород, азот, двуокись угле­рода и др.).

Химические особенности ладожской воды в сильной степени зависят от того, какие вещества приносят в озеро спадающие в него реки. Мы знаем, что речные воды сбегаются а Ладогу из двух весьма различ­ных регионов. В северном (Балтийский щит) преобладают кислые горные породы, хотя есть и отдельные выходы основных и ультраосновных. Породы карбонат­ные (кристаллические известняки) распространены сла­бо, четвертичные отложения маломощны и их грубый минералогический (стало быть, и химический) состав не очень отличается от состава коренных пород. Юж­ный регион сложен палеозойскими толщами, среди которых немало карбонатных, а покров рыхлых чет­вертичных осадков значительный. Климат Ладожского бассейна влажный, поэтому почвы и грунты хорошо промыты. По указанным причинам общая минерали­зация притоков Ладоги в северной части бассейна только 25—35 мг/л, а в южной достигает 250—350 мг/л.

У всех притоков состав воды гидрокарбонатно-кальциевый. Из-за обилия болот и лесов в пределах бассейна воды притоков обогащены гумусовыми веще­ствами, отличаются высокой цветностью, несут в рас­творе железо, но весьма бедны минеральным фосфо­ром; растворенные соединения азота и фосфора — главным образом органические (Соловьева, 1967).

Вследствие того что основная роль в формировании химического состава воды озера принадлежит речному стоку[3] и вследствие того что минерализация речных вод Ладожского бассейна исключительно мала, вода Ладожского озера содержит ничтожное количество солей: от 48 до 61 мг/л в разных районах, а в сред­нем для всего озера 56 мг/л (Расплетина и др., 1967). Из крупных пресных озер СССР только у Онежского общая минерализация воды ниже (35 мг/л). В Телецком озере она 70 мг/л, в Байкале 97 мг/л.

Вода Ладожского озера относится к кальциевой группе гидрокарбонатного класса, что соответствует географическому положению озера в зоне лесов.

По данным Г. Ф. Расплетиной (Расплетина и др., 1967), средний состав воды Ладожского озера показан в табл. 10.

Таблица 10 Средний состав воды Ладожского озера

Расчет этот надо считать точным, так как он опи­рается на 2600 химических анализов и так как воды озера удивительно однородны: изменения их химиче­ского состава малы и по акватории и на разных глу­бинах, вплоть до самых больших. Причина однородно­сти в том, что из озера ежегодно вытекает не более 1/12 объема водной массы; кроме того, вода в озере непрестанно перемешиваетcя сезонными вертикальными циркуляциями и течениями, как постоянными (плотностными), так и периодически возникающими (ветровыми).

Таким образом, вода Ладожскою озера в гидрохимическом отношении весьма инертна. И все же, не­смотря на низкую общую минерализацию, общее количество солей в воде озера достигает 51,21 млн. т.

Вследствие малого содержания солей кальция и магния ладожская вода мягкая, т. е. пригодна для бытовых и промышленных целой.

Режим растворенных газов и биогенных веществ

Так как Ладога — озеро пресное, то определяющая роль в его гидрохимическом режиме (кроме режима кислорода) принадлежит биохимическим процессам, и основные изменения испытывают главным образом газы и биогенные элементы.

Общеизвестно значение кислорода для жизни организмов. В озерную воду кислород поступает из атмосферы, а в самой воде вырабатывается еще и растениями при фотосинтезе. И в том и в другом слу­чае он попадает только в верхние слои воды. Расходу­ется же кислород путем отдачи в атмосферу, на дыха­ние организмов и на реакции окисления при разло­жении органических остатков. Окислительные процессы охватывают всю толщу воды и донные отложения. Однако кислорода на них тратится сравнительно мало, так как имеющиеся в воде органические соединения довольно устойчивы против разложения биохимиче­ским путем, а в донных осадках содержание гумуса невелико. Поэтому запас кислорода в ладожской воде всегда значительный: в открытой части озера содер­жится от 14,8 до 9,2 мг/л, или от 91 до 118% (Распле­тина, 1967).

Поскольку растворимость кислорода в воде зависит от температуры, именно колебания температуры преимущественно и регулируют его режим.

Зимой, в период ледостава, когда вода особенно холодна, кислорода в ней больше всего (14—14,8мг/л). С началом весеннего нагревания (май) содержание кислорода несколько уменьшается (13—14 мг/л). При весенней гомотермии содержание его во всей водной толще выравнивается.

Летом вода, нагреваясь, отдает кислород в атмо­сферу: количество его в эпилимнионе падает до 10—11 мг/л, но в гиполимнионе остается высоким (12,5— 13,0 мг/л). Такое распределение по вертикали сохра­няется все лето, до начала осенней гомотермии. Вме­сте с тем летом, помимо температуры, вступает в дей­ствие и другой фактор кислородного режима: массо­вое развитие летних форм фитопланктона (мельчайших водорослей), вследствие чего производство кислорода усиливается (фотосинтез), и верхние слои бывают им пересыщены (105—115%). Однако концентрация кисло­рода в эпилимнионе все же уменьшается, так как повышение температуры (ведущее к потере кислоро­да) дает более заметный эффект, чем работа фито­планктона (обогащение воды кислородом).

В августе, когда летний фитопланктон отмирает, расход кислорода возрастает в металимнионе (здесь кислород в минимуме), а в поверхностном и придон­ном горизонтах содержание этого газа более высокое.

Осенью охлаждение воды и вспышка осеннего фи­топланктона действуют в сторону обогащения воды кислородом. При осенней гомотермии кислорода в воде около 12—13 мг/л.

В целом режим кислорода в Ладожском озере благоприятствует существованию и развитию организмов.

Д. 3. Ульянова (см. Расплетина и др., 1967) обратила внимание на то, что фактическое содержание углекислоты (СО₂) в воде озера в 2—3 раза больше, чем могло бы образоваться путем растворения этого газа из воздуха при соответствующих температурах. Стало быть, основной источник углекислоты — не атмосфера, а биохимические процессы, происходящие в самом водоеме. Впрочем, содержание растворенной углекис­лоты в воде невелико: от 0,6 до 3,5 мг/л; с глубиной оно возрастает. В поверхностном слое меньше всего углекислоты летом.

Весьма интересны в научном и практическом отно­шении распределение и режим биогенных ве­ществ в озере. Общие особенности таковы:

1) на распределение биогенных элементов заметно воздействует распространение речных вод по озеру, так как притоки во много раз богаче биогенными ве­ществами, чем озеро;

2) южные и восточные части озера снабжены био­генными веществами лучше, чем другие его районы;

они поэтому и биологически наиболее продуктивны;

3) до начала гидрологического лета биогенными элементами обогащаются лишь прибрежные участки, так как термический бар мешает речным водам про­никать в открытое озеро. Летом же, с исчезновением бара, сглаживается и резкая неоднородность в рас­пределении биогенных элементов по акватории.

Режим фосфатов, нитратов, кремния и железа по­дробно рассмотрен Э. Э. Шерман (см. Расплетина и др., 1967).

Реки приносят в озеро мало минеральных соедине­ний фосфора, оттого и в озерной воде его немного, что, естественно, ограничивает развитие фитопланктона. Содержание фосфора приходится выражать в милли­граммах на кубический метр (а не на литр, как для других веществ!). В северной и северо-западной частях озера в теплые и маловодные годы фосфор в воде вообще не отмечается, а в другие годы не превышает 5 мг/м³. На юге и юго-востоке содержится от 1 до 15 мг/м³ фосфора, а в Волховской губе — от 7 до 25 мг/м³. Главный поставщик фосфатов — р. Волхов.

В поверхностном слое отмечается два минимума содержания фосфатов; летний и осенний. Каждый из них обусловлен вспышкой развития фитопланктона.

Главные   поставщики   азота   нитратов — Волхов, Свирь, отчасти р. Бурная. Максимальная концентрация нитратов во всей толще воды наблюдается в конце периодов весенней и осенней циркуляции, с развитием планктона снижается количество нитратов в воде. Содержание азота нитратов колеблется в озере от 0,02 до 0,24 мг/л. В целом азотом фитопланктон обес­печен лучше, чем фосфором.

Неизменными потребителями кремния  являются диатомовые водоросли, которым он нужен для построения их наружного кремневого скелета (створок) В ладожской воде содержится от 0,5 до 1 мг/л кремния и этого количества вполне достаточно для опти­мального развития диатомовых. Пространственная не­однородность и сезонная изменчивость концентрации кремния зависят от объема речного стока, т. е. от гидрометеорологических условий года, и от колебаний численности фитопланктона, в котором диатомеи пре­обладают.   

Гумусовые кислоты могут образовать с железом растворимые соединения, устойчивые к окислению и коагуляции (свертыванию), чем и объясняется высокая миграционная способность железа в обстановке Ла­дожского бассейна. В озеро ежегодно поступает 30 000 т железа. Когда речные воды смешиваются с озерны­ми, большая часть железа выпадает в осадок, поэтому концентрация железа в воде сравнительно невелика закисного (которое преобладает в поверхностных слоях) — от 0,01 до 0,07 мг/л, окисного — от 0 до 0,14 мг/л. Окисное железо в минимуме зимой, в мак­симуме — летом. Ход закисного железа летом проти­воположен ходу окисного.

Химический баланс Ладожского озера

Приходная часть химического баланса слагается из ионного стока рек, впадающих в Ладожское озеро, и поступления ионов в озеро с грунтовыми водами и атмосферными осадками. Расход ионов осуществляет­ся со стоком р. Невы

По данным Н. Ф. Соловьевой (1976а), средний мно­голетний химический баланс основного состава воды в Ладожском озере представлен в табл. 11.

Невязка баланса оказалась очень небольшой: рас­ход всего на 1,5% меньше прихода. Поэтому есть основания считать химический баланс ионов основного состава воды уравновешенным: накопления этих ионов в озере не происходит.

Что касается органического углерода и биогенных элементов, то их баланс (Соловьева, 1967а) дается пока в первом приближении (табл. 12).

Таблица 11 Химический баланс Ладожского озера (в тысячах тонн)

Таблица 12 Речной приток и сток органического углерода и биогенных элементов (в тысячах тонн)

Органического вещества (органического углерода) приносится в озеро больше, чем уносится, но то, кото­рое остается в озере, почти полностью здесь минерализуется. Следовательно, его роль в накоплении дон­ных отложений невелика. Добавим, что органическое вещество планктона тоже почти полностью разлага­ется.

Кремний осаждается в озере — это находится в свя­зи с жизнедеятельностью диатомовых. Ежегодно выпа­дает в осадок около 60 тыс. т кремния.

Железо тоже накапливается в озере: за год около 22 тыс. т. Выпадает в осадок и часть фосфора (прибли­зительно 400 т ежегодно).

Сток азота нитратов больше, чем приток. Превыше­ние выноса из озера над приносом реками можно объяснить только тем, что соединения нитратного азо­та дополнительно образуются в самом озере. Это свя­зано с процессами нитрификации, при которых ско­рость фиксации азота больше, чем скорость его денитрификации.

Донные отложения Ладожского озера

Пути формирования озерных грунтов многообраз­ны; подмыв волнами берегов и склоновый сток непо­средственно в озеро (в прибрежной зоне образуют довольно узкие полосы осадков); осаждение пыли, на­веянной ветром; падение на дно остатков отмерших организмов; отложение взвешенных частиц, доставленных реками. Крупные частицы ложатся на дно у берегов, более тонкие далеко разносятся течениями. В не­подвижной пресной воде частица диаметром 1 см (гравий) падает со скоростью 1 м/сек., частица же диа­метром 0,001 мм (ил) опускается на 1 м примерно за восемь суток.

Исчерпывающую сводку о донных отложениях Ладожского озера составил Н. И. Семенович (1966), на труд которого я в дальнейшем и опираюсь.

Геологическое строение бассейна Ладожского озе­ра и обилие в этом бассейне озер, в которых многие реки, вытекающие из них, еще до впадения в Ладогу отлагают свои взвешенные частицы, объясняют малый твердый сток ладожских рек — в среднем менее 20 г/м³. Зона непосредственного сноса в озеро охва­тывает водосборы главных рек лишь ниже их выхода из озер; таким образом, она не превышает 70 тыс. км², т. е. 27% площади всего большого бассейна Ладоги.

Реки ежегодно приносят в Ладожское озеро 1140 тыс. т взвешенных веществ, что составляет 65 г на каждый 1 м² дна, или слой 0,06 мм в год. Этот вывод Н. И. Семеновича очень важен, так как некоторые прежние авторы оценивали толщину слоя, отлагавше­гося в среднем за год на дне озера, равной 6,18 мм, т. е. в сто раз больше действительной. В Ладожском озере темп седиментации, по-видимому, снижался от позднеледникового времени к современности. Основ­ная масса донных отложений сформировалась, когда ледник был еще в пределах бассейна древних водо­емов, существовавших на месте нынешней Ладоги.

Донные отложения представлены такими их типами: глыбы, валуны, галька и гравий, песок, крупноалеврито­вый ил, мелкоалевритовый ил, глинистый ил.

Глыбы, или обрушенные в воду каменные блоки, распространены у подножий скалистых утесов в север­ной части озера.

Валуны, отпрепарированные из размытой морены, тянутся узкими полосами вдоль уреза воды на побе­режьях. Но в области южного мелководья они усеива­ют дно озера и вдалеке от берега, образуя каменистые гряды и мели. Валунам как бы сопутствуют галька и гравий. Судя по анализам Б. Г. Венуса, состав гравийно-галечного материала довольно разнообразный, но доминируют в нем граниты (в том числе раппакиви) и кварцитовые песчаники; на третьем месте стоят биотитовые сланцы. Породы эти принесены сюда лед­ником из северного Приладожья и отчасти с Онего-Ладожского перешейка. Все южное мелководье и по­лосы вдоль западных и восточных берегов там, где берега эти сложены четвертичными отложениями, заняты песками. Песчаные отложения на дне окрашены в серые и желтовато-серые тона.

Переход от мелководной области озера к глубо­ководной отмечен крупноалевритовыми и мелкоалев­ритовыми илами, а глубоководная область центрально­го и северного районов выстлана глинистыми илами. Илы Ладожского озера обычно полужидкие и мягкие. Но в отдельных местах, как это видно на карте, на дне озера обнажаются плотные глины. Окраска илов чаще всего желто-бурая и коричневая. 

Ряд образцов глинистых илов и глин был подверг­нут специальному анализу, чтобы определить слага­ющие их глинные минералы. Оказалось, что среди по­следних преобладают гидрослюды, представляющие собой одну из стадий выветривания слюд, характери­зующуюся низким содержанием калия и высоким содержанием воды. Такой состав глинных минералов образуется в умеренно холодном влажном климате. Доставлены эти минералы в озеро ледником вместе с ледниковым материалом, включавшим в себя и древ­нюю кору выветривания.

Распределение донных отложений в Ладожском озере свидетельствует о зависимости его от рельефа дна: на мелководьях — пески, в глубоководных ме­стах — глинистые отложения, на переходных участ­ках — алевриты.

В илах Ладожского озера обнаружены коллоидаль­но-слоистые текстуры. Ряд авторов принимает такие текстуры за годовую слоистость, что, конечно, может привести к ошибкам и при исчислении возраста толщи ила, и при оценке скорости седиментации. Н. И. Се­менович выяснил, что эти текстуры чаще всего не отра­жают  годовые  ритмы,  а   созданы  процессами диагенеза в толщах осадков. Вместе с тем в глинах Ладожского озера обнаружены и микрослоистые текс­туры ленточного типа, обусловленные сезонной ритми­кой седиментации.

Особенности состава и наслоения донных отложе­ний по вертикали изучены на 112 грунтовых колонках, взятых довольно равномерно со всей площади дна озера.

Средняя длина колонок 40—50 см, самая длинная была 77 см. Исследование колонок позволило расчле­нить осадки по возрасту и выяснить физико-географи­ческие условия  в  различные периоды развития Ладожского   озера.   Об   этом  уже  говорилось.

Валовой химический состав донных отложений Ла­дожского озера дан в табл. 13.

Таблица 13 позволяет подметить следующие зако­номерности:

1) содержание гигроскопической воды и органиче­ского вещества (определяемого на основе потерь при прокаливании образца) увеличивается по мере того, как осадки становятся все более тонкозерни­стыми;

2) валового кремния в грубозернистых осадках больше, чем в тонкозернистых, потому что в первых преобладает обломочный кварц;

3) концентрация других элементов возрастает вме­сте с увеличением тонкозернистости осадков;

4) во всех случаях SiO₂>Al₂O₃>Fe₂O₃, а валового фосфора больше, чем валовой серы (P₂O₅> SO₃).

Заслуживают особого внимания такие элементы дон­ных отложений, как легкоподвижный кремний, железо, марганец, фосфор, потому что они играют большую роль в осадочном рудообразовании и в биологической продуктивности озер.

Некоторая часть кремния (SiO₂), входящего в дон­ные отложения, особенно в глинистых илах, возникла биогенным путем в створках диатомовых водорослей. Так как диатомеи малы и разносятся водой далеко, их остатки сосредоточены преимущественно в глубоко­водных районах, где создаются застойные условия. Вследствие того, однако, что продукция диатомовых в Ладожском озере не очень велика, содержание био­генного кремния в грунтах тоже умеренное (от 1,5 до 8,3% всего SiO₂).

Железо-марганцевые соединения в донных отложе­ниях нередки. Осадки озера вообще во многих местах ожелезнены. На поверхности валунов, гальки, гравия обнаруживается слой черного лака (соединения желе­за и марганца) толщиной подчас до 0,5 мм. В поверх­ностном слое осадков встречаются черные или желто-бурые рудные корочки толщиной от 1 до 8 мм (желе­за в них больше, чем марганца). У побережий Валаама есть титано-магнетитовые пески — продукт разрушения оливиновых диабазов, и в донных отложе­ниях к югу от архипелага содержание железа доходит до 10%.

Таблица 13 Валовой химический состав донных отложений Ладожского озера (в % на абсолютно сухую навеску, средние величины)

Среднее содержание марганца в осадочных породах Русской платформы 0,053%. Во всех же осадках Ладоги его не только больше, чем в породах платформы, но и больше кларкового (т. е. больше 0,1%). Иными сло­вами, в котловине озера марганец накапливается, наи­более заметно — в глубоководной части.

Что касается фосфора, то повышенное содержание его в донных отложениях приурочено к прибрежным районам и к предустьевым участкам некоторых при­токов.

Восточная часть Балтийского щита с его кислыми кристаллическими породами, выщелоченными почвами и обилием болот и торфяников не создает обстановки, благоприятной для накопления в донных отложениях озер таких микроэлементов, как бор и молибден. В грунтах Ладоги содержится от 2•10^-6 до 3•10^-5% бора и от 5*10^-6 до 5,7•10^-5% молибдена, т. е. на­много меньше, чем в горных породах и почвах Ладож­ского бассейна. Возможно, что недостаток бора и мо­либдена — одна из причин малой биологической про­дуктивности озера. Концентрация меди в донных отло­жениях Ладожского озера того же порядка, что и в кислых горных породах, глинах и почвах (от 2*10^-5 до 2,86*10^-3%); биологическую продуктив­ность озера медь не лимитирует.

Содержание органического вещества в тонкозерни­стых осадках по сравнению с грубозернистыми законо­мерно увеличивается.

Органическое вещество, отложенное планктоном быстро и в большом количестве (87%) разлагается в ходе осадкообразования. Донная фауна, биомас­са которой незначительна, в создании органического вещества донных отложений почти не участвует. Таким образом, формирует органическую часть донных отло­жений в основном аллохтонный (приносный) матери­ал — преимущественно органическое вещество взве­сей, которое с трудом поддается распаду.

Остатки организмов в донных отложениях Ладоги впервые по-настоящему изучались КЛЭ. В пробах грунта обнаружено 250 видов и разновидностей диатомовых водорослей, 16% из них истинно планктонные виды, около 44% — бентические и 40% — перифитонные (т. е. организмы обрастания). Количественно пре­обладают массовые истинно планктонные виды.

Остатков животных в донных отложениях Ладожско­го озера мало. Более всего их в центральной части озера и в Волховской губе. Первое место здесь по числу видов и разновидностей принадлежит корне­ножкам, после чего в убывающем порядке идут ветвистоусые рачки (кладоцеры), веслоногие рачки (копеподы), инфузории и коловратки.

Примесь органических остатков к илам нигде не достигает таких размеров, чтобы можно было гово­рить о существовании в Ладожском озере органиче­ских илов.