Что такое осень? (начало)

Все врут календари

Многие полагают, что осень начинается 1 сентября и заканчивается к 1 декабря. Точка зрения распространенная, но малопродуктивная, поскольку представляет собой грубое насилие над природой - «все врут календари», как подметил еще Грибоедов. В этом смысле несколько более естественным является определение осени, данное в словаре Брокгауза и Ефрона. Согласно ему, осень в северном полушарии - это время года от осеннего равноденствия (23 сентября) до зимнего солнцестояния (21-22 декабря). Но наиболее последовательными в подходе к чередованию сезонов года являются фенологи - они руководствуются не календарными датами, а теми изменениям, которые реально происходят в природе.

В фенологии осень в Европейской части страны принято делить на четыре подсезона. Первый из них - начало осени. Начинается он с появлением первых желтых прядей в кронах берез, лип и вязов, а заканчивается, когда количество расцвеченных и зеленых листьев становится примерно одинаковым. Обычно это бывает в последней декаде сентября. Следующий подсезон - это золотая осень. Его характеризуют не только «багрец и золото» лесов, но, главное, - интенсивное опадение листвы. С окончанием листопада начинается подсезон глубокой осени, который длится до того момента, когда выпадет и покроет землю хотя бы на один день первый снег. После этого наступает, наконец, последний подсезон осени - предзимье. Он продолжается до установления санного пути и ледостава на водоемах. К сожалению, в фенологических описаниях осени почти не уделяется внимания водоемам и их обитателям. Что же происходит под водой в это время и как эти изменения отражаются на жизни рыб?

От термоклина к гомотермии

Постепенное остывание воды, которое начинается еще в конце календарного лета, - главный фактор, который определяет изменение условий жизни рыб и других водных обитателей в осенний период. Но происходит этот процесс крайне неравномерно. Как известно, по крайней мере читателям РР, в летний период в достаточно глубоких и малопроточных прудах, озерах и водохранилищах образуется горизонтальный слой температурного скачка - термоклин, который сильно осложняет жизнь рыбам. Кислородный режим в слоях воды, расположенных под термоклином, практически непригоден для жизни поэтому «жизненное пространство» таких водоемов сильно сокращается -жизнь абсолютного большинства рыб протекает только в верхнем слое воды выше термоклина. Встречаются ситуации, когда пространство ниже термоклина оказывается доступным для некоторых холодолюбивых видов, таких, например как озерная форель, некоторые гольцы и крупная щука. Но их можно рассматривать, скорее, как исключения из общего правила.

Однако с приближением осени по мере понижения температуры воздуха вода у поверхности также начинает охлаждаться, плотность ее возрастает, и она начинает опускаться вниз. Происходит перемешивание верхних и более глубоких слоев водной толщи. Процесс этот постепенно распространяется вниз, захватывая все более глубокие горизонты. Происходит это неравномерно: по ночам когда поверхность водоема остывает, перемешивание ускоряется, днем воздух прогревается, отдает свое тепло воде, и процесс перемешивания затормаживается. Кроме того, существенную роль в ускорении перемешивания воды играет и ветер. Так или иначе, раньше или позже температура поверхностных слоев опускается до значений, близких к температуре в зоне термоклина. Тогда процесс перемешивания захватывает и термоклин и продолжает распространяться ниже, в более глубокие слои. Происходит это до тех пор, пока вода у поверхности не остынет до 4 градусов, то есть до температуры при которой вода обладает наибольшей плотностью. После этого наступает короткий период так называемой осенней гомотермии - состояния, при котором вся водная толща имеет одну и ту же температуру 4 С.

В разных водоемах процесс разрушения летнего расслоения воды протекает с разной скоростью и в разные сроки. Зависят они от многих факторов но главные из них - глубина, размер и характер берегов водоема. Как правило, чем глубже водоем, тем дольше происходит перемешивание его водной массы. Этот процесс сильно замедляется, когда водное зеркало защищено высокими берегами от сильных ветров. В целом, процесс перемешивания воды начинается уже в конце лета, становится более интенсивным с наступлением подсезона ранней осени и продолжается всю осень, до самого предзимья, когда и устанавливается режим гомотермии. Разрушение термоклина и выравнивание температуры по всей водной толще не может не отразиться на условиях существования холоднокровных животных - рыб и других водных организмов. Но осенняя циркуляция воды имеет значение не только для термического режима водоема. Для рыб не менее важно и то, что остывающие поверхностные слои воды, опускаясь вниз, несут с собой растворенный в воде кислород. Благодаря этому глубинная зона водоема осенью снова становится пригодной для жизни, и многие рыбы, в том числе и те, которые летом отлично себя чувствовали на мелководье у берегов, перемещаются на глубины. Вопрос - что их заставляет это делать?

Вертикальный «термоклин»

Остывание воды и здесь играет важную роль. Причем именно на мелководье охлаждение воды происходит особенно резко. Дело в том, что вода обладает высокой теплоемкостью и относительно небольшой теплопроводностью. Другими словами, она медленно прогревается, но и отдает накопленное тепло тоже медленно, и чем больше масса воды, тем медленнее идет теплообмен. Поэтому остывание воды в центральных, наиболее глубоких частях водоема происходит медленнее, чем на мелководье. Правда, в теплую солнечную погоду, которая бывает, например, в период бабьего лета, мелководья успевают за день прогреться, причем благодаря ветровому перемешиванию и незначительной глубине тепло поверхностного слоя распространяется здесь и в придонные горизонты. Зато ночью, когда воздух сильно остывает, вода на мелководье быстро выстужается. Поэтому, пока днем держится теплая погода, остывание мелководий носит прерывистый характер и несколько притормаживается. Но для рыб значительные перепады ночных и дневных температур делают пребывание на таких участках крайне некомфортным.

С окончанием золотой осени наступает подсезон глубокой осени, и холодно становится не только ночью, но и днем. Температура воздуха в дневное время нередко опускается до 4-5 градусов, дневной прогрев мелководий прекращается, и процесс их остывания еще сильнее ускоряется по сравнению с более глубокими открытыми участками. Идет гораздо более интенсивное ветровое перемешивание воды на мелководьях, и в итоге режим гомотермии с температурой в 4 С устанавливается в мелководной прибрежной зоне раньше, чем в центральной части водоема. В результате по краю этой зоны возникает отчетливая граница между более холодной водой мелководья и менее холодной основной частью водоема. Эту границу называют термическим барьером, или термобаром. Термобар - это своего рода термоклин, только расположенный не горизонтально, а вертикально. Что же происходит с водой в зоне термобара? Очевидно, что более холодная и тяжелая вода должна погружаться ко дну. Именно это здесь и наблюдается: по границе «глубоководной» и «мелководной» водных масс возникает сравнительно узкий слой, в котором вода движется вниз. Этот слой, как ширма, разделяет эти водные массы, ограничивая их растекание и смешивание, препятствуя выравниванию их температур. Именно благодаря термобару ледостав начинается в мелководной прибрежной зоне, и граница первых закраин как раз приблизительно и указывает на его расположение.

Термобар возникает не только на крупных глубоких озерах, таких как Байкал или Ладожское озеро, но и на сравнительно небольших прудах, если там есть глубины в 5-7 метров и более-менее выраженное мелководье. Часто положение термобара можно определить визуально. На поверхности больших водоемах по его линии держится узкая полоса пены, хорошо заметная с высокого берега или с вертолета. Часто отчетливо заметны и отличия в характере поверхностного волнения на разных сторонах термобара. Когда с озерной стороны термобара на воде наблюдается значительная рябь, на береговой стороне вода может оставаться совершенно гладкой. Объясняется это тем что более холодная вода мелководья обладает большей вязкостью. Соответственно, чтобы «раскачать» ее, требуется более сильный ветер.

Притягательность зелени

Наличие вертикальной зоны температурного скачка - термобара - служит для рыб дополнительной причиной покинуть мелководья, причем по возможности еще до того, как этот температурный занавес опустится Но и независимо от температурных перемен к концу подсезона глубокой осени рыб в мелководной зоне особо ничто не держит: эта зона утрачивает свое главное с точки зрения рыб достоинство - заросли водной растительности. В летний период среди этой растительности многие «мирные» рыбы, как взрослые, так и молодь, находят не только укрытие от хищников, но и разнообразный и обильный корм в виде различных мелких ракообразных, моллюсков, червей и личинок насекомых, которые плотно заселяют эти подводные заросли. К прибрежной растительности тяготеют и хищники, прежде всего щука и окунь, которые также находят здесь оптимальные условия для добывания пищи - обилие мелкой рыбы и подходящие укрытия для скрадывания добычи или охоты из засады.

Однако с наступлением ранней осени эти зеленые оазисы начинают постепенно угасать. Большинство составляющих их растений являются многолетними. Стебли и листья у них опускаются ко дну и отмирают, а зиму переживают только те части растения - обычно это корневища, а у некоторых и специальные зимующие отделы стебля, -которые погружены в грунт. Процесс опускания на дно и отмирания растительности тянется всю осень, но уже к началу подсезона глубокой осени поникшие и сильно поредевшие заросли нелюбимой спиннингистами «травы» практически утрачивают свою привлекательность для рыб.
(Окончание в следующем номере)