ВЕЛИ́КИЕ ОЗЁРА

ВЕЛИ́КИЕ ОЗЁРА (Great Lakes), крупнейшая в мире озёрная система в восточной части Северной Америки, в бассейне реки Святого Лаврентия. Включает пресноводные озёра Верхнее, Мичиган, Гурон, Эри и Онтарио (см. таблицу 1). Озеро Мичиган целиком расположено в США, по остальным озёрам и соединяющим их рекам проходит граница между США и Канадой, которой принадлежит около ¹/₃ акватории Великих озёр.

Таблица 1. Основные характеристики Великих озёр

Общая площадь В. о. 245,2 тыс. км², суммарный объём вод 22,7 тыс. км³ (21% мирового запаса поверхностных пресных вод). Длина береговой линии св. 15 тыс. км. Озёра соединены между собой короткими, порожистыми и многоводными реками: Верхнее и Гурон – рекой Сент-Мэрис (длина 112 км); Гурон и Эри – рекой Сент-Клэр (43 км), через озеро Сент-Клэр (площадь 1275 км²) и рекой Детройт (51 км); Эри и Онтарио – рекой Ниагара (54 км), образующей Ниагарский водопад. Из Мичигана в Гурон вода поступает через пролив Макино шириной около 3 км. В В. о. впадает несколько сотен небольших рек с общей площадью водосбора 525 тыс. км², наиболее крупные – Эсканоба, Каламазу, Гранд-Ривер, Маскигон, Манисти, О-Сейбл, Сагино и Моми. Сток озёрных водных масс (210 км³/год) в Атлантический океан происходит по реке Святого Лаврентия, вытекающей из Онтарио, и регулируется гидроузлом Ирокуа, расположенным между её истоком и устьем крупнейшего притока – реки Оттава.

Котловины В. о. возникли в результате тектоничесикх движений, доледниковой речной и ледниковой эрозии. Чаши озера Верхнее и северной части озера Гурон выработаны в кристаллических породах южного края Канадского щита Северо-Американской платформы, остальных озёр – в толще палеозойских известняков, доломитов и песчаников платформенного чехла. После сокращения ледникового покрова крутые берега преобразованы волновой абразией. Вдоль мелководных и защищённых от волнения участков побережья сформировались пляжи, валунные и гравелисто-песчаные косы. В северной части В. о. береговая линия расчленена, берега (высота до 400 м) скалистые, обрывистые, очень живописные, особенно озёр Верхнее и Гурон. Южные берега преимущественно низкие, глинистые и песчаные. Самый крупный остров на всей акватории В. о. – Манитулин площадью св. 1000 км² (озеро Гурон).

Климат региона В. о. умеренно континентальный. Средние температуры воздуха в январе на озере Верхнее –8 °С, на южном берегу Эри –3 °С, в июле соответственно 19 и 22 °С. Осадков 700–750 мм в год.

В питании озера Верхнее объём атмосферных осадков превышает приток речных вод, в водном балансе остальных озёр значительнее роль речного стока и притока вод из расположенных выше озёр. Испарение с поверхности озёр ок. 165 км³/год (на 20% меньше, чем сток в реку Святого Лаврентия). Последние 150 лет размах колебаний уровня воды в В. о. составляет ±2 м, внутригодовые его колебания – не более 0,3 м вследствие регулирования стока гидроузлами. Сгонно-нагонные перекосы водной поверхности достигают 3–4 м (Верхнее, Мичиган). Скорость течений в поверхностном слое В. о. до 3–6 км/час. Озёра замерзают главным образом у берегов (с декабря–января по март–апрель). В центральной части из-за зимних штормов ледяной покров отсутствует, лишь на Онтарио изредка наблюдается сплошной ледостав. Продолжительность навигации 8–9 мес в году. Подлёдная стратификация водной толщи выражена слабо. Весной и осенью происходит конвективное перемешивание озёрных вод до дна.

Озеро Мичиган (вид из Космоса).

Морфометрические различия В. о., неоднородность структуры их водного баланса и, как следствие, разная продолжительность в них водообмена определяют особенность гидролого-гидрохимического режима и экологического состояния каждого из пяти водоёмов. В озере Верхнее – наименьшая минерализация водной массы (72 мг/л, см. таблицу 2) вследствие преобладания в приходной части водного баланса атмосферных осадков (57%) и самого продолжительного водообмена. После схода льда в мае температура поверхностного слоя воды увеличивается от 2 до 12 °С (в сентябре – октябре), но толщина прогревающегося летом слоя почти в сто раз меньше глубинного слоя, имеющего весь год температуру близкую к 4 °С. Прозрачность воды  наибольшая среди В. о. (до 15 м), снижается в заливах при ветроволновом взмучивании продуктов абразии берегов. Биомасса фитопланктона составляет 0,05–0,20 г/м³. Первичная биопродкутивность органического углерода наименьшая среди В. о. – 0,6 мг С/(м³ в час). Годовой вылов рыбы более 4 тыс. т.

Таблица 2. Среднемноголетний химический состав вод Великих озёр (мг/л)

В приходной части водного баланса Мичигана преобладает приток воды водосбора (61%), минерализация воды выше (200 мг/л), но её ионный состав такой же, как в озёрах Верхнее и Гурон. В его менее глубокой чаше температура воды после вскрытия в апреле от поверхности до дна ниже 3 °С. К июню вся водная толща прогревается на 1 °С, а в июле возникает температурная стратификация с термоклином на глубине 40 м при 12 °С у поверхности и 4–5 °С под ним. В августе прогрев верхнего 20-метрового слоя может достигать 18 °С, а к октябрю охладится до 10–12 °С. Прозрачность воды весной изменчива – от 8 до 15 м, в августе она составляет 9 м, иногда 4 м в северной части акватории и 3 м – в южной, испытывающей наибольшую антропогенную нагрузку. Поэтому средняя биопродуктивность водоёма в 3 раза больше, чем в озере Верхнее. Особенно сильно подверглись эвтрофикации южная часть озера и залив Грин-Бей вдоль западного берега. Годовой вылов рыбы 11 тыс. т.

В более проточном Гуроне, где смешиваются водные массы озёр Верхнее и Мичиган, средняя минерализация воды 160 мг/л, она заметно уменьшается от северных плёсов к южным. Прогрев верхнего слоя воды в июле – августе увеличивается до 20 °С. Продолжительность прибрежных ледовых явлений составляет 80 дней, их площадь не превышает 60% акватории. Прозрачность воды в центре озера с 12 м в июне возрастает до 14 м в июле. Насыщенность придонных вод растворённым кислородом большая (85–95%). Биопродуктивность варьирует от 0,7 до 1,7 мг С/(м³ в час), лишь в сильно загрязнённом заливе Сагино (южный берег) она достигала 28 мг С/(м³ в час). Годовой вылов рыбы почти 3 тыс. т.

В самом мелководном, наименее ёмком и наиболее проточном озере Эри, вклад атмосферных осадков в приходную часть водного баланса снижается до 10%. Минерализация водной массы возрастает до 223 мг/л при неизменном ионном составе. В малом мелководном западном плёсе, принимающем сток водной массы Гурона по реке Детройт, в течение всего года наблюдается гомотермия, но в обширном центральном плёсе обычна летняя стратификация с температурой у поверхности в августе 22 °С, в наиболее глубоком восточном плёсе слой температурного скачка разрушается лишь в середине октябре. Продолжительность ледостава ок. 80 дней, но площадь ледяного покрова достигает 95–100% акватории. Прозрачность воды наименьшая среди В. о.: весной она повышается от 2 до 3 м, в июле – августе достигает 4–4,5 м, затем снова уменьшается, особенно в штормовую погоду. Биомасса фитопланктона весьма велика: в центральном и восточном плёсах – до 4–6 мг/л и вдвое больше в западном плёсе, загрязняемом сточными водами города Детройт. Биопродуктивность в среднем составляет 10,4 мг С/(м³ час), в западном плёсе достигает 60 мг С/(м³ час). Биоседименация автохтонных органических веществ и их бактериальное окисление снижают содержание кислорода в придонной водной массе под термоклином, расположенным на глубине 10–18 м, с 8–9 до 2–4 мг/л. Такая гипоксия неблагоприятна для бентосоядных видов рыб, однако годовой вылов рыбы в 1915–1980 составлял от 13 до 33 тыс. т.

В водном балансе озера Онтарио вклад атмосферных осадков наименьший (7%). Минерализация водной массы наибольшая – 233 мг/л. Летом чётко выражена температурная стратификация с термоклином на глубине 10–30 м в разные годы, под которым температура снижается с 6 до 4 °С на глубине 100 м и до дна. Вдольбереговой ледяной покров на 15% акватории образуется поздно – в середине января, сходит в начале апреля. Режим прозрачности водной массы подобен её изменениям в озере Эри в вегетационный период. С июля до конца сентября в поверхностном слое отмечается пересыщение воды кислородом (до 110–150%), в придонных слоях насыщение не падает ниже 85–90%. Биопродуктивность 5–15 мг С/(м³ час). Годовой вылов рыбы в 1975–1981 составлял от 1,1 до 3,5 тыс. т.

Состав наиболее распространённых видов планктона и бентоса в водных массах В. о. сходен. В холодолюбивом фитопланктоне доминируют диатомовые водоросли, среди полупогружённых макрофитов – камыш, ежеголовник, тростник, ситняг, из погружённых – харовые и полушниковые водоросли. Зоопланктон состоит преимущественно из коловраток, кладоцер, копепод, имеются мизиды, зообентос – из олигохет, моллюсков. В Эри и Онтарио в фитопланктоне преобладают синезелёные, диатомовые, зелёные и динофитовые водоросли, из макрофитов – рогоз, уруть, рдесты, в зообентосе – хирономиды (мотыль). Во всех В. о. водятся корюшка, жёлтый окунь, алозы, светлопёрый судак, в Гуроне, Верхнем и Мичигане – кижуч, чавыча, голец-квистивомер, форель, сиг сельдевидный. На побережье озера Верхнее – парк Такуаменон-Фолс; остров Айл-Ройал (Верхнее) – в составе одноимённого национального парка; между Верхним и Мичиганом – резерват Сеней.

На ГЭС системы В. о. производится 50 млрд. кВт∙ч энергии в год. Суммарное водопотребление из В. о. к кон. 20 в. превысило 20 км³/год. От 40 до 70% забираемой из озёр воды использовалось ТЭС и АЭС, от 20 до 48% – промышленными предприятиями, 5–9% – коммунальным хозяйством. Из района города Буффало вода озера Эри подаётся по каналу Эри в бассейн реки Гудзон, к городу Нью-Йорк. Для восполнения водных ресурсов В. о. ведётся переброска в озеро Верхнее части стока из речной системы Олбани (бассейн Гудзонова залива) через озёра Нипигон и Лонг-Лейк.

Великие озёра соединены с бассейном реки Миссисипи системой судоходных каналов, начинающейся у города Чикаго на озере Мичиган. Река Святого Лаврентия вместе с В. о. – важнейший естественный путь, соединяющий внутренние части США и Канады с Атлантическим океаном. Внутренний водный путь В. о. составляет 1870 км благодаря наличию шлюзованных каналов в обход порогов на реке Сент-Мэрис (канал Су-Сент-Мари) и Ниагарского водопада (два канала Уэлленд, Канада, США). После завершённой в 1959 реконструкции каналов, сооружённых в обход порожистых участков на реке Святого Лаврентия, создан водный путь из Атлантического океана в В. о. протяжённостью 3 тыс. км и глубиной не менее 8 м, доступный для крупных морских судов. Главные порты – Дулут, Милуоки, Чикаго, Толидо, Кливленд, Эри, Буффало (США), Тандер-Бей, Гамильтон, Торонто (Канада).

Сброс коммунальных и промышленных сточных вод привёл к сильному загрязнению и эвтрофикации В. о. (особенно в заливах). Вследствие деградации ихтиофауны из некоторых районов побережий Мичигана, Гурона, Верхнего почти исчезли ранее многочисленные популяции норки и выдры. В тканях рыб отмечаются высокие концентрации ДДТ и ртути. Наименее пострадало от антропогенного воздействия озеро Верхнее, сохранив олиготрофный статус из-за большего размера, замедленности водообмена и невысокой плотности заселения территории водосбора (4,5 чел./км²). Вода в нём наиболее прозрачна, отличается наименьшим содержанием доступного для фитопланктона фосфора (<3 мг Р/м³), низким показателем биомассы фитопланктона – хлорофилла a (<0,4 мг/м³) и наименьшей первичной продукцией органических веществ. Наиболее низкое качество воды – в самом проточном озере Эри из-за меньших размеров и наибольшей нагрузки его эвтрофной экосистемы загрязняющими веществами сточных вод крупных городов. Экосистема Эри испытала сильнейшее эвтрофирование, но и ранее, чем в других озёрах, наступает её оздоровление благодаря запрету сброса в В. о. недостаточно очищенных сточных вод и наибольшей проточности. Водные массы Мичигана у южных берегов мезотрофны, в центральной части – олиготрофны. Видовой состав фитопланктона Гурона характерен для олиготрофных озёр, но воды залива Сагино сильно эвтрофированы. Прибрежные воды Онтарио эвтрофны и мезотрофны. Будучи замыкающим, оно получает биогенные и токсичные вещества из остальных озёр (за последние годы скорость эвтрофирования заметно понизилась). В 1909 правительства США и Канады подписали соглашения о совместном рациональном использовании водных ресурсов. В последней четверти 20 в. работы по улучшению состояния В. о. активизировались. В результате содержание фосфора в сбрасывемых в Эри водах сократилось на 80%, снизились биомасса фитопланктона и дефицит кислорода в придонной водной массе. Для сохранности олиготрофии Мичигана обработанные сточные воды города Чикаго сбрасывают по судоходному каналу в бассейн реки Миссисипи. Правительства Канады и США продолжают финансировать исследования и проекты улучшения экологического состояния В. о.