Живое озеро

Конечно, каждому хотелось бы жить рядом с озером, рекой или ручьем. Именно в таких местах люди всегда предпочитали строить свои жилища. Вода не только создает благоприятный для человека микроклимат и бытовые удобства, дает пищу, развлечения, но являясь одной из основных стихий Земли является тем немногим что может быть, согласно поговорке, созерцаемо вечно. Даря душе человека радость и покой, озеро возле дома издавна считалось на Востоке символом счастья, благосостояния и здоровья.

Озеро – это прекрасное зеркало для любого ландшафта.

Но не всегда есть возможность так жить, тем более что вокруг водоемов существует охраняемая зона в которой запрещено строительство и хозяйственная деятельность. Тогда остается одно – создать свое озеро. Особенно важно это при создании экопоселков, поселений, где создается место в котором будет жить не одно поколение.

Как сделать так чтобы озеро служило долго, требовало немного усилий и средств для создания и поддержания его в здоровом виде. Ведь современные бассейны требуют много затрат, ухода, технических приспособлений, фильтров. Ответ может быть один – озеро должно быть создано как живая экосистема, которая сама способна к восстановлению и поддержанию равновесия.

Идея

Озеро проектировалось для условий северо-востока Украины или черноземной полосы России, для других климатических зон, ландшафтов будут свои особенности. Поэтому сразу скажу, что мои выводы могут лишь служить основой для ваших собственных размышлений. Я исходил из мысли, что не всегда на участке есть выходящий на поверхность родник, ручей которые могут стать основой и пополнять в дальнейшем озеро. Колодец тоже мало подходит для этого, помимо постоянных энергозатрат на подъем воды, требуется, чтобы он имел значительный дебет – несколько кубометров в сутки. Кроме того постоянное использование для пополнения озера подземных вод, может привести к засолению и вырождению озера. Поэтому за основу взял бессточное озеро с атмосферным питанием, как наиболее вероятный вариант.

Первоисточником всех пресных вод являются атмосферные осадки. Поэтому озеро будет иметь источником пополнения воды дожди, снег, росу. Для природных озер срок средний обновления вод около 10 лет, этот срок лежит в основе моего расчета объема озера .

В нашем климате выпадает в среднем за год около 500мм воды. Остается только сохранить эту воду от испарения и это непросто. Мощность солнечного излучения составляет 1,3кВт на м² и при поглощении этой энергии водой поверхностный слой быстро нагревается. Ведь уже при температуре воды 20С за час с одного квадратного метра спокойной поверхности может испаряться более 200г воды. (Приложение таблица 1) В сутки это более 5 литров, или 5мм с 1м² поверхности !. Цифры могут вырасти в несколько раз, если поверхность обдувается ветром и есть волны. Таким образом, только за летнее время все годовое количество воды может запросто испариться. Но даже в Сахаре есть водоемы с дождевым питанием, расположенные в каньонах, куда проникает мало солнца и ветра.

Нужно уменьшить летом испарение воды, а в осенне-зимнее время испарение и так невелико. Для этого нужно защитить поверхность от нагрева и от ветра, как основных причин испарения.

Это значит что предпочтительно надо выбрать для озера место защищенное рельефом от преобладающих ветров, солнца – низины, котловины, северные, северо-восточные, северо-западные склоны.

С этим же вполне справятся посаженые вокруг озера деревья и кустарники. Ну, например, плохо переносящие сухость воздуха и почвы сибирские кедры. ;)

Это накладывает ограничения на ширину водоема. Максимальная высота обычных для нашей местности деревьев 30м. Для того чтобы стоящие с юга деревья надежно летом должна быть закрывали воду, ширина озера для широты 50° должна быть:

L = 30 * cos (Ђ+23°) = 30*cos (73°) = 8.8м

Кроме этого существует ограничение на глубину водоема и его минимальную площадь.

Глубина выбирается не менее 3м, так как на этой глубине земля имеет среднюю темпе-с и будет охлаждатьратуру около 11 воду, кроме того это благоприятная глубина для зимовки рыб и многих водных растений. Минимальная площадь для образования устойчивых водных экосистем 200-300 м2. Это ограничение получается из принципа полноты экосистемы, только при таких площадях при естественной продуктивности , возможно существование хищной рыбы – вершины этой миниэкосистемы. Чем больше водоем тем его экосистема более устойчива и стабильна.

Получается что длина озера 20-30м при ширине 7-10м и глубине 3-3,5м, и оно вытянуто с востока на запад.

Берега должны быть, за исключением нескольких мест для купания, по возможности крутыми приведут к дополнительным потерям за счет-15, пологие берега 20-4060 испарения до 1000л в летний день.

Сохранив воду холодной можно не только уменьшить испарение, но и наоборот, получить из воздуха дополнительное количество воды, которая конденсируется на холодной поверхности. Таким образом, можно получать воду даже в пустыне.

Главное стобы поверхностый слой был холодным, а для этого нужно перемешивание воды, можно конечно поставить циркуляционный электронасос или фонтан, но можно запустить уток, лягушек ,рыбу, а чтобы карась не дремал, и щуку или окуня.

Но лучше всего с этим справляются дети, которых в летний день от воды не оттащить, ну и самому хозяину тоже поплескаться не грех. Человек ведь тоже часть этой экосистемы?

Дополнительно помогут укрыть воду ряска, водокрас,чилим, кувшинки, кубышки. Они же могут быть использованы в пищу.

Строительство

Хотя современые методы строительства прудов развиты технологически, их нельза назвать разумными. Помимо высокой стоимости строительства 70-100$ за м², они имеют высокую стоимость владения – ремонт, уход, расходные материалы, энергия, дополнительное оборудование, делают их дорогими игрушками.

Сделанные из бетона, они дают усадку, трещины, при этом недостаточно морозостойки.

Сделанные с применением синтетических, каучуковых пленок, легко повреждаются корнями растений и через несколько лет потребуют замены, кроме этого из них в воду попадают опасные химические вещества – фенолы, стиролы, винилы, полиэфиры итд используемые в их производстве.

Поэтому наиболее рациональным и чистым методом выглядит использование в качестве гидроизоляции чаши озера глину .Глина вполне способна противостоять корням растений, и самоизолировать небольшие повреждения.

Особое внимание при строительстве следует уделить тщательной гидроизоляци – глиняному «замку». Она выполняется из хорошо размятой с водой до состояния мягкого теста «жирной» глины и хорошо утрамбовывается. Наносят последовательно в 2 – 3 слоя толщиной 7 – 12см. Нанесенный слой надо просушить, но не допускать образования трещин. Притенять от солнца можно соломой. Глина при этом дает усадку до 20%. Когда поверхность глины станет, как твердый пластилин можно наносить следующий слой.

Чтобы дополнительно укрепить от размывания глину , особенно по урезу воды желательно «проармировать», щебнем из песчанника, гранита, кирпича и тд. Со временем корни деревьев, трав, посаженых возле воды, сами будут защищать от размыва.

Объем землеройных работ может достигать 600м3, для его сокращения и надо максимально стараться использовать рельеф - овраги, балки, понижения.

Помимо сокращения работы это даст дополнительный приток воды с талыми и ливневыми водами, если овраг собирает воду с значительной площади следует подумать о устройстве перелива воды.

Если, увы, место у вас ровное, то можно организовать дополнительные сбор паводковой воды, распределяя вынутую землю в виде насыпи с уклоном в сторону водоема 8-10 градусов. В среднем дополнительный сбор воды может достигать 150 мм с м2 насыпи, что дает до 500м3 воды в год. Если участок расположен на склоне то целесообразно размещать водоем в нижней его точке направляя паводковые воды в него канавами или насыпями. Воду с крыш дома и построек тоже следует направлять в водоем.

Если рассчитывать только на дождевое заполнение озера то этот процесс может занять несколько лет, или вообще не выйдет на повышение уровня из за испарения, поэтому. первоначально придется заполнять озеро водой из колодца или из ближайшего водоема, или дополнительно собирать и подвозить снег в озеро зимой.

Поддержание.

Количество ухода за водоемом, обратно пропорционально его природосообразному исполнению.

Прежде всего в озере происходит накопление ила, из пыли, листового опада, органики, формируется детрит – среда обитания и пища множества бактерий, простейших, червей. Это важная часть жизненной цепочки. Периодически избыток ила можно удалять – это прекрасное удобрение для растений. Или использовать для мытья. Издавна замечено, что озерные грязи помимо лечебных свойств, хорошо моют тело.

Нельзя допускать попадание в воду современных синтетических моющих средств повсеместно содержащихся в стиральных порошках, мыле, шампунях – лаурет, лаурил сульфатов, хлоритов, антибиотиков, фунгицидов, отбеливателей, отдушек. Они убивают живое. Их нейтрализация природными механизмами ограничена. Продукт распада органических сульфатов сульфобактериями – сероводород , кроме зловония смертельно ядовит.

Зато экосистема справится с простым мылом без добавок , соли кальция и магния делают его нерастворимым, а липофильные бактерии полностью их усваивают.

"Прежде всего выройте углубление с отлогими (не круче 20-25°) берегами, в треть задуманной Вами глубины водоёма. Вынутый грунт продолжит берега и утроит глубину... С уклоном от котлована сделайте канавку, в которую от самой стенки водоёма уложите трубу для стока лишней воды в канаву или овраг. Дно и стенки водоёма укрепите глиной. Глину разминают с водой до состояния мягкого теста, не липнущего к лопате. Массу слоем 15 сантиметров укладывают на дно и на стенки водоёма и утрамбовывают. Глине дают подсохнуть, укладывают второй слой и вновь утрамбовывают. Затем укладывают третий слой. Каждый слой даёт усадку приблизительно на 3 сантиметра, поэтому окончательная толщина получается порядка 35-39 см.

По краям водоёма укрепительные слои глины делают на 15 см выше предполагаемого уровня воды. В верхний слой глины после окончательного просыхания утрамбовывают 2-3-сантиметровый слой крупного гравия. Для окончательной отделки поверх гравия насыпают 5-7 см мелкого щебня или песка.

При почве менее влагоёмкой, дно бассейна укрепляют глиной, перемешанной с соломой... Наполняют бассейны чаше всего дождевой водой".

Большое внимание уделено растительному оформлению озера:

"Жёлтые цветки купальницы и более низкой калужницы болотной гармонируют с голубыми незабудками, отражающимися в воде. Изящные соцветия астильбы распускаются в июле, когда остальные растения уже отцветут.

Плотная листва пиона служит хорошим фоном для ажурных листьев астильбы и купальницы, а крупные фиолетовые цветки вносят оживление в сине-жёлтую гамму весеннего цветения. Цветочное оформление дополняет ива – постоянный спутник природных водоёмов... Цветы освещаются солнцем; в глубокой тени от ивы растут папоротники. Приятный аромат чубушника (жасмина), посаженного у скамьи, придаст ещё большее очарование этому уголку сада".

Похоже, события в моей жизни выстраиваются со всё более строгой логикой.

На фестивале "Чаша Любви", отдыхая от зноя и неподвижности, поплавал в местном бассейне и поразился, насколько удачны его размеры – небольшие, но позволяющие отдохнуть, включившись в иное, радостное состояние.

Тренер, присматривающий заодно и за бассейном, сообщил его размеры – 10х25 метров, глубина – 1,1-1,2 м. Всплыли в памяти слова Анастасии: "На огороде выкопаем неглубокий пруд, размером в сотки две". 10х20 метров – как раз две сотки! С учётом плавного понижения берегов (максимум 25º) объём пруда выходит около 160 м³.

Чтобы заменить в нём воду за 2 недели, как это делается в бассейне, требуется источник производительностью 8 литров в минуту – водопроводный кран при хорошем напоре даёт 15.

На презентации V книги в Петербурге Владимир Мегре сказал, что у Анастасии есть конкретные предложения по обустройству поместий. Можно посадить в круг деревья, которые сильно качают воду из Земли (Владимир узнал, что таким деревом может быть осина). Если через 9 лет в центре круга выкопать лунку, то из неё забьёт родник. Родник можно направить на питание пруда.

Очищать сеном.

Озеро
Леонид Карпов

Возвращаясь от Фокина, я бродил по небольшому вокзалу Владимира, дожидаясь электрички, и думал, как с пользой потратить время. Подойдя к книжному ларьку, сразу обратил внимание на книгу "Водоёмы и бассейны". "А ведь на каждом участке Анастасия предложила вырыть озеро", - вспомнил я и с интересом стал листать книгу. Однако в ней везде предполагался искусственный водоупорный слой-плёнка, рубероид и т.п., что в светлый образ поместья никак не вплеталось - берега должны "дышать"! Позже я узнал, что при покрытии дна плёнкой воду надо регулярно сливать, иначе она будет портиться.

Приехав в Челябинск, размышлял, как держится вода в естественных водоёмах - есть же природная гидроизоляция! И в книге Анастасии Семёновой "Живая вода Вашего сада" встретил проект озера "на глиняном замке":

Прежде всего выройте углубление с отлогими (не круче 20-25о) берегами, в треть задуманной Вами глубины водоёма. Вынутый грунт продолжит берега и утроит глубину... С уклоном от котлована сделайте канавку, в которую от самой стенки водоёма уложите трубу для стока лишней воды в канаву или овраг. Дно и стенки водоёма укрепите глиной.

Глину разминают с водой до состояния мягкого теста, не липнущего к лопате. Массу слоем 15 сантиметров укладывают на дно и на стенки водоёма и утрамбовывают. Глине дают подсохнуть, укладывают второй слой и вновь утрамбовывают. Затем укладывают третий слой. Каждый слой даёт усадку приблизительно на 3 сантиметра, поэтому окончательная толщина получается порядка 35-39 см.

При почве менее влагоёмкой, дно бассейна укрепляют глиной, перемешанной с соломой: Наполняют бассейны чаще всего дождевой водой.

Большое внимание уделено растительному оформлению озера:

Жёлтые цветки купальницы и более низкой калужницы болотной гармонируют с голубыми незабудками, отражающимися в воде. Изящные соцветия астильбы распускаются в июле, когда остальные растения уже отцветут.

Плотная листва пиона служит хорошим фоном для ажурных листьев астильбы и купальницы, а крупные фиолетовые цветки вносят оживление в сине-жёлтую гамму весеннего цветения. Цветочное оформление дополняет ива - постоянный спутник природных водоёмов: Цветы освещаются солнцем; в глубокой тени от ивы растут папоротники. Приятный аромат чубушника (жасмина), посаженного у скамьи, придаст ещё большее очарование этому уголку сада.

Похоже, события в моей жизни выстраиваются со всё более строгой логикой. На фестивале "Чаша Любви", отдыхая от зноя и неподвижности, поплавал в местном бассейне и поразился, насколько удачны его размеры - небольшие, но позволяющие отдохнуть, включившись в иное, радостное состояние.

Тренер, присматривающий заодно и за бассейном, сообщил его размеры - 10х25 метров, глубина - 1,1-1,2 м. Всплыли в памяти слова Анастасии: "На огороде выкопаем неглубокий пруд, размером сотки в две". 10х20 метров - как раз две сотки! С учётом плавного понижения берегов (максимум 25о) объём пруда выходит около 160 м³.

Чтобы заменить в нём воду за 2 недели, как это делается в бассейне, требуется источник производительностью 8 литров в минуту - водопроводный кран при хорошем напоре даёт 15. Тот родник, который Анастасия предложила создать на каждом участке (Владимир Мегре рассказывал о нём на презентации пятой книги в Петербурге) может впадать в пруд, пополняя его свежей водой.

Экосистема озера

Источником энергии для озера служит солнечный свет. При прохождении света через воду некоторая его часть поглощается планктоном и используется в процессе фотосинтеза; остальной свет поглощает вода, так что с увеличением глубины освещенность уменьшается. В глубоких озерах существует некий компенсационный уровень, т.е. глубина, на которую проникает столько света, что зеленые растения едва могут поддерживать свое существование: фотосинтез у таких растений (образование сложных органических веществ и кислорода) в точности уравновешивает их дыхание (расход пищи и кислорода).

Глубина, на которой находится компенсационный уровень, зависит от прозрачности воды. Выше этой глубины растения выделяют больше кислорода, чем потребляют, так что избыточный кислород могут использовать другие организмы; ниже этой глубины фотосинтез не может обеспечить дыхание, поэтому организмам доступен лишь кислород, поступающий с водой из более поверхностных слоев озера.

Укореняющиеся водные растения, такие, как водяные лилии и камыши, растут на мелководных участках озера. Среди этих растений находят себе убежище и пищу рыбы, головастики, насекомые и другие членистоногие, моллюски и черви. На открытой поверхности озера обитают свободно плавающие растения, которым необходим свет, и животные, которым необходимо обилие кислорода, - многие рыбы и мелкие членистоногие

На большей глубине, где меньше кислорода и недостаточно света для протекания фотосинтеза, главным источником энергии служат мертвые растения и животные, опускающиеся сверху. Организмы-редуценты, рыбы и беспозвоночные, способные переносить низкое содержание кислорода, питаются этими остатками, а также поедают друг друга.

Сильное влияние на жизнь озера оказывает температура. Вода характеризуется одной уникальной особенностью: при 4°С она обладает наибольшей плотностью. Поэтому слои воды, имеющие температуру 4°С, опускаются ниже слоев, имеющих более высокую или более низкую температуру. В результате этого зимой вода с температурой ниже 4°С поднимается вверх и, охлаждаясь до 0°С, замерзает, покрывая озеро слоем льда.

Этот слой служит изоляцией, предохраняя лежащую под ним воду от полного замерзания, так что обитатели озера выживают под слоем льда в воде, которая в течение всей зимы сохраняет температуру от 0 до 4°С (рисунок 2). Весной солнце растапливает лед и нагревает поверхностные слои воды, которые с приближением их температуры к 4°С погружаются вниз, заставляя лежащую под ними более холодную воду подниматься вверх. Этому весеннему перемешиванию способствуют ветер и волны. Такое перемешивание имеет важное значение, потому что вода, поднимающаяся вверх, приносит с собой питательные вещества, содержащиеся в донных отложениях, и обитающие у поверхности фотосинтезирующие организмы могут использовать их. В свою очередь вода, перемещающаяся из поверхностных слоев озера в придонные, приносит кислород редуцентам и другим обитателям дна озера.

Если плавая летом в озере с приятной и теплой водой мы опустим ноги вниз, то ощутим, что вода там гораздо холоднее. Это происходит потому, что нагретый солнцем поверхностный слой воды остается на месте, не смешиваясь с лежащей под ним более плотной и холодной водой, температура которой в глубоком озере остается на уровне 4°С. Граница между теплой и холодной водой называется термоклиной и летом она постепенно опускается все ниже и ниже. Осенью термоклина начинает вновь подниматься, по мере того как верхний слой воды охлаждается, что в конце концов приводит к осеннему перемешиванию. Рыбаки, занимающиеся ловлей форели, знают, что весна и осень-это то время, когда можно добыть форель в поднимающейся вверх холодной воде. Форели нужна вода, богатая кислородом, а поскольку в холодной воде растворяется больше кислорода, чем в теплой, форель проводит лето на большей глубине, где вода холоднее.

По продуктивности озера можно разделить на две группы. Эвтрофные («многокормные») озера - относительно мелководные, богаты элементами питания и бедны кислородом. В отличие от них олиготрофные («малокормные») озера обычно более глубокие, с более крутыми берегами и менее богаты элементами питания; вода в них прозрачная и до самого дна может содержать много кислорода. При нормальном течении событий озеро медленно наполняется осадочным материалом и мертвым органическим веществом и постепенно эвтрофицируется. В конце концов оно превращается в верховое или низинное болото, а затем и в сушу. В случае глубокого олиготрофного озера этот процесс может тянуться миллионы лет.

Одним из последствий загрязнения среды, вызванного человеком, является ускорение процесса эвтрофикации. На первый взгляд повышение продуктивности может показаться желательным, однако, как мы увидим ниже, это не так. Олиготрофные озера с чистой водой и рыбой гораздо более привлекательны и полезны человеку, чем эвтрофные озера, заросшие водорослями и сорняками и населенные карпом и мелкими представителями карповых.

Влияние загрязнения озера на его экосистему

1 Добавление в озеро элементов питания

В природные экосистемы весь фосфор изначально поступает из горных пород, а поскольку многие экосистемы расположены на породах, содержащих мало фосфора, их продуктивность ограничивается недостатком этого элемента.

Люди непрерывно вносят в озера фосфор вместе со сточными водами, детергентами или удобрениями, стекающими с обрабатываемых земель. Это повышает продуктивность озера и ускоряет его эвтрофикацию, изменяя характер озера.

Самый явный симптом эвтрофикации - помутнение воды, создаваемое усиленным размножением планктона. Другой признак-уменьшение численности таких рыб, как форель, любящих чистую воду, богатую кислородом. Загрязняемое элементами питания озеро проходит через несколько стадий, прежде чем достигнет хорошо знакомого всем состояния с вонючей тиной на дне и берегами, усеянными погибшей рыбой. Вначале загрязнение элементами питания способствует «цветению», или необычайно сильным взрывам численности популяции, водорослей. Некоторые водоросли выделяют токсины, отравляющие рыбу и делающие воду непригодной для питья. При отмирании водорослей бактерии разлагают их ткани и используют большую часть кислорода. В иле, лишенном кислорода, разложение мертвых растений некоторыми бактериями сопровождается выделением сероводорода (газа с запахом тухлых яиц). В «здоровом» озере обитающие на дне фотосинтезирующие бактерии используют этот сероводород по мере его образования. Однако при большом содержании в озере удобрений или сточных вод у его поверхности появляется так много водорослей и бактерий, что до дна доходит очень мало света и фотосинтезирующие серные бактерии растут плохо. Они не могут использовать весь образующийся сероводород, придающий загрязненному озеру его специфический запах.

Процесс эвтрофикации нельзя устранить, но его можно замедлить и временно повернуть в обратную сторону. Если прекратить сбрасывание в озеро сточных вод, то водоросли, питающиеся за счет этих вод, погибнут и опустятся на дно, причем замещения их происходить не будет. Вода станет более прозрачной, обогатится кислородом и популяции рыб восстановятся.

2 Тепловое загрязнение

Такое загрязнение возникает в результате внесения в воду дополнительного тепла, например в тех случаях, когда электростанция использует озерную воду для охлаждения турбин. Поскольку при более высокой температуре рост растений ускоряется, при тепловом загрязнении продуктивность озера возрастает и, так же как и при загрязнении биогенными элементами, эвтрофикация ускоряется. Помимо этого повышение температуры воды может задержать и даже подавить размножение, развитие или рост некоторых рыб и беспозвоночных; при достаточно высокой температуре организмы просто гибнут. Неестественное подогревание воды может также увеличить промежуток между весенним и осенним перемешиваниями, нарушая нормальные сроки пополнения запасов элементов питания у поверхности воды и запасов кислорода вблизи дна.