Ручьи и истоки рек

Ручьи – водотоки малых размеров, не вполне четко отделенные от рек и часто представляющие их истоки. У ручьев, как правило, недоразвитые долины в виде оврагов или балок (обычно нет зоны аккумуляции, а только вымывания, нет нормальных меандров и стариц). Малый размер обуславливает резкие сезонные и погодные колебания уровня воды, силы течения и самой проточности. Уклон русла часто довольно большой (поскольку долина не выработана), но скорость течения все равно мала (при малой глубине очень велико сопротивление дна), и жесткие субстраты могут не обнажаться. Иногда (по осени) русла ручьев целиком заполняет листовой опад; зато макрофиты чаще всего отсутствуют. Освещенность определяется не глубиной, а наличием деревьев по берегам; и вообще очень многое зависит от окружающей местности (питание, принос органики, характер долины). Из всех водоемов ручей в наибольшей степени связан с наземной экосистемой.

Ручьи часто бывают временные или периодически распадающиеся на серии луж. Обычно в них почти нет планктона (и зоо- и фито-), и вообще мало своих продуцентов. Органика в основном внешняя (аллохтонная) – смывается с суши и падает с деревьев. Единственная группа собственных продуцентов – водоросли-обрастатели донных субстратов. Донные субстраты бывают любыми, но часто отдельные субстраты лежат такими мелкими пятнами, что не образуют собственных сообществ бентоса. Фауна специфическая и различная для постоянных ручьев с грунтовым питанием и пересыхающих и "распадающихся" ручьев.

По питанию ручьи можно разделить на несколько групп.

1. Ручьи с преобладающим грунтовым питанием – уже прорыли свою долину до водоносного горизонта, и вода в них поступает более или менее постоянно. Такие ручьи (имеющие родники) обычно не замерзают зимой и не пересыхают летом, именно в них развиты специфические ручьевые (реокренные) сообщества, несколько сходние с таковыми рек (хотя набор видов в них в основном другой).

2. Ручьи с болотным питанием – вытекают из понижений местности, где застаивается дождевая вода. Питание их не столь постоянно, течение обычно слабое, фауна формируется из видов, присущих заболоченным лужам и устойчивых к пересыханию. В более крупных из таких ручьев иногда пышно развивается водно-болотная растительность.

3. Ручьи с дождевым питанием – не имеют явного истока, но служат коллектором всех вод, стекающих по поверхности земли. Они при нашем климате эфемерны – существуют несколько часов или дней после сильного дождя, затем пересыхают. Фауна их состоит из почвенных животных, устойчивых к затоплению, и немногих водных микроорганизмов, устойчивых к длительному высыханию. Макрофауна и планктон чаще всего отсутствуют вообще.

Изменения водотока вниз по течению. Характер питания, течения и фауны ручья, а потом и реки изменяется вдоль его долины – сначала довольно быстро, потом медленно и плавно. Закономерности постепенной смены условий вдоль течения рек, связанные с увеличением размера реки и расстояния от истока обобщены в так называемой «концепции речного континуума» (Vannote et.al., 1980). Многие детали этой концепции, особенно связанные с собственно сменой сообществ, до сих пор требуют уточнения.

Вот типичный пример для истока речки на холмистой равнине. Ручей чаще всего вытекает из полупостоянной заболоченной лужи (то есть питается мягкой болотной водой, время от времени пересыхает и несет соответствующую фауну луж). Затем вода постепенно промывает себе долину и разгоняется, уклон русла возрастает, но ручей остается пересыхающим. Фауна луж беднеет и исчезает, остается всего несколько видов, устойчивых ко всему. Наконец, долина ручья подрезает уровень грунтовых вод, в русле появляются родники и с ними – постоянное питание жесткой водой, и сразу возникает настоящая ручьевая фауна. Дальше, постепенно углубляясь, ручей течет все быстрее, в русле перестает залеживаться опад и детрит, появляются песчаные и каменистые перекаты со своей фауной, мягкие грунты оттесняются к берегам. На протяжении нескольких километров образуется быстрая речка с каменистыми бурными перекатами и песчаными плесами. А потом, обычно при ширине русла 5-10 метров, долина перестает углубляться – речка приближается к уровню, на котором находится ее устье (базис эрозии), уклон русла падает, течение замедляется, в плесах отлагается ил и детрит. Вследствие разложения детрита в русле вода насыщается биогенными элементами, а вследствие расширения русла и долины деревья над речкой расступаются, и увеличивается освещенность. Появляются благоприятные условия для роста макрофитов, которые зарастают в первую очередь перекаты и прибрежья. Диатомовые обрастания камней постепенно уступают место высшим растениям.

Еще ниже, при дальнейшем уменьшении уклона русла и накопления наносов, каменистые перекаты сменяются песчаными. Заросли растений становятся еще больше, но в основном оттесняются к берегам. Наконец, в низовьях крупных равнинных рек скорость течения падает настолько, что на огромных пространствах дна начинает накапливаться ил, подобно дну озер и водохранилищ. Многие крупные реки (как Волга) уже и так превращены в каскады водохранилищ, что свело уклон русла к нулю.

Большинство рек, в отличие от ручьев, имеет смешанное питание – в них стекают воды со всех окрестных болот, родников, прудов, и все поверхностные воды. Поэтому они меньше различаются между собой, чем ручьи (причем чем крупнее реки, тем больше они имеют общих черт между собой и тем меньше зависят от окружающей местности).