2. комплексная характеристика современного состояния памятника природы «большой кисегач»

Озеро Большой Кисегач расположено на границе зоны восточных предгорий Южного Урала и обширной области Зауральского пенеплена (Природа Челябинской области, 2001). Эти две зоны разделяются своеобразным уступом, выраженным цепью тектонических озер (Чебаркуль, Большой Кисегач, Еловое, Аргази, Увильды, Иртяш и др.).

По своему географическому положению эта территория относится к Уральской горной стране, горно-лесной зоне, провинции восточных предгорий, к озерно-лесной подзоне сосново-лиственных пород (Природа Челябинской области, 2001). Озерность этой подзоны – наибольшая для территории области и составляет около 14 %.

Рельеф района эрозионно-денудационный горно-холмистый складчато-глыбовый. Он обусловлен особенностями строения складчатого палеозойского фундамента (Ландшафтный фактор…, 1978). Водосборная площадь озера Большой Кисегач располагается в южнотаежном предгорном ландшафте.

Складчатая структура палеозойского фундамента, неоднородность горных пород определили современный орографический облик водосбора этого водоема. Самая значительная возвышенность – гряда «Косая гора» – расположена к западу от озера, имеет абсолютные отметки от 400 до 455 м. К востоку уровень денудационной поверхности снижается: абсолютные отметки холмов и гряд колеблются от 330 до 385 м. Для рельефа характерна неравномерная расчлененность поверхности, ступенчатое расположение денудационных уровней, мелкосопочность (Ландшафтный фактор…, 1978).

2.2. Геологическое строение и минералы

Озер Большой Кисегач находится на площади Кисегачского гранитного массива (рис. 1). Геологическое строение этого района в прошлом веке изучалось многими исследователями и отдельными коллективами: Московским геологоразведочным институтом (Б. М. Роненсоном, Е. С. Ильменевым, П. В. Калининым), Уральским территориальным геологическим управлением (В. Я. Левиным, Ю. Д. Панковым), Ильменским государственным заповедником и Институтом геологии и геохимии УФАН СССР (Б. Н. Ивановым, А. Г. Баженовым, А. А. Краснобаевым), Институтом минералогии и геохимии редких элементов (А. Г. Жабиным, Е. М. Еськовой), Московским государственным университетом (Е. А. Кузнецовым, С. В. Чесноковым). В 1976– 1982 гг. площадь развития гранитов Кисегаческого массива доизучена в масштабе комплексной геологоразведочной экспедицией (Юрецкий, Петров, Кузнецов и др., 1982). В структурном отношении граниты Кисегачского массива приурочены к восточному крылу Ильменогорской мегаантиклинали (Ильменогорскому антиклинальному выступу), в ядре которой находится массив нефелиновых сиенитов и миаскитов (Пермяков, 1999). Ильменогорская мегаантиклинальная зона характеризуется двухэтажным строением – нижний структурный этаж представлен допалеозойскими метаморфитами, рассматриваемыме как гнейсо-мигматитовое ядро и верхний этаж – палеозойское сланцевое обрамление. Модель двухэтажного строения метаморфических блоков (микроконтинентов), установленная на примере ряда районов Гренландии (Бертельсон, Ню-Нюгорд, 1968), весьма удачно «прижилась» практически на всей площади Уральского орогена (Кейльман, 1974; Мельников, 1976; Панков, 1971; Панков, Турбанов, Парашина, 1970). Согласно этой модели Кисегачский гранитный массив находится в породах верхнего структурного этажа, представленного различными метаморфитами (Панков, 1971). Радиологический возраст гранитов – 300 млн. лет (Дунаев, Краснобаев, 1971). Однако, для них известны и более «древние» определения – 465–411 млн. лет (Гаррис, 1963).

Вещественный состав, петрохимия, геохимия и разновидность гранитоидов Кисегачского гранитного массива детально изучены сотрудником Ильменского государственного заповедника Б. Н. Пермяковым в ходе выполнения темы «Петрология и эволюция гранитоидных ассоциаций ильмено-вишневогорского комплекса». По данным Пермякова (1999) формирование Кисегачского массива происходило в два основных этапа:

1 этап – метасоматоз и гранитизация вмещающих пород с образованием очковых и линзовидно-полосчатых мигматитов, гнейсовидных амфибол-биотитовых и биотитовых кварцевых сиенитов и граносиенитов, биотитовых гранитов;

2 этап – локальный анатексис, гомогенизация состава ранних сиенитовых масс, формирование лейкократовых гранитов в купольных структурах второго порядка.

Породы 1-го этапа гранитообразования распространены преимущественно по периферическим частям массива (рис. 1). Гранитоиды второго этапа можно наблюдать по южной и восточной частям озера Большой Кисегач и северной части озера Еловое (рис. 1).

Петрохимические и геохимические особенности массивов Кисегачского и Елового изучены в последовательности их образования (Пермяков, 1999). Для первого этапа выделено четыре петрохимические группы: низкокремниевые (SiO₂ = 63–64 мас. %) – это кварцевые сиениты; умеренно-кремнекислые (SiO₂ = 67–68 мас. %) – биотитовые граносиениты; высококремнистые (SiO₂ = 71–73 мас. %) – порфировидные граниты и высококремниевые (SiO₂ > 73 мас. %) – лейкократовые граниты умеренной и высокой щелочности. Гранитоиды второго этапа имеют как резкие, так и постепенные переходы к ранним кисегачским гранитам. В гранитоидах второго этапа отсутствуют мезократовые граниты.

Более подробные сведения по геологии района озера Большой Кисегач можно найти в отдельной монографии Б. Н. Пермякова (1999) широко используемой специалистами, занимающимися изучением процессов гранитоидного магматизма.

Минералогия Кисегачского гранитного массива изучена, в основном, на примере гранитоидов первого и второго этапов. В основном исследованы черные слюды гранитов – зеленые и коричневые биотиты с величиной общей железистости 39–44 %.

Оценка Кисегаческого гранитного массива на редкометальное оруденение, проведенная Уральским геологическим управлением Министерства геологии СССР (Белковский, Таланцев и др., 1965) и Ильменским гос. заповедником (Пермяков, 1999; 2003; 2005; 2008), позволяет считать указанную площадь бесперспективной для постановки поисковых работ на ниобий и тантал.

В районе озера Большой Кисегач объекты, подлежащие специальной регистрации и государственной охране, отсутствуют.

2.3. Климат

Характеристика климата в районе озера Большой Кисегач основана на данных ближайшей метеостанция, которая находится в г. Миасс. Кроме того, использовались данные ранее существовавших метеопостов в Ильменском заповеднике (на Миассовском кордоне) и в Чебаркуле (Агроклиматический справочник, 1960).

Климат описываемого района континентальный. Согласно агроклиматическому районированию он относится к умеренно теплому озерно-лесному району с гидротермическим коэффициентом, равным 1.4 (Агроклиматические ресурсы, 1977).

Зима сравнительно суровая, лето относительно жаркое. Средние колебания температуры воздуха между самым холодным и теплым месяцами года достигают 30 градусов. Разница между наиболее низкой температурой января и наиболее высокой температурой июля достигает 84.6 градуса. Ясных солнечных дней здесь бывает мало (до 45), в основном преобладают облачные (200) и пасмурные (121) дни (Жарикова, 1959).

Сумма средних суточных температур за период с температурой выше 10 градусов колеблется в пределах 1800 – 2000 градусов. Устойчивый переход температуры воздуха через 10 градусов происходит в конце первой – начале второй декады мая, осенью – в середине сентября. Средняя продолжительность безморозного периода равна 100 – 120 дням (Агроклиматический справочник, 1960).

В течение года выпадает около 400 мм осадков. Устойчивый снежный покров устанавливается в конце первой декады ноября и держится в течение 150 дней. Средняя максимальная высота снежного покров достигает 40 см.

Местный климат характеризуется неустойчивостью в многолетней динамике, контрастностью климатического режима местных сезонов года. Средняя годовая температура воздуха (за последние 80 лет) составляет + 2 градуса. Вековая амплитуда колебаний этого показателя достигает 4 градусов при минимуме 0.3 градуса (1941 г.) и максимуме 4.3 градуса (1995 г.). Многолетний тренд среднегодовой температуры положителен (1.3 градуса), что, очевидно, является региональным проявлением глобального потепления климата (Гордиенко, 2007). В основном это происходит за счет возрастания зимних температур. Самый холодный месяц в году – январь (среднемноголетняя температура – 15.1 градуса), самый теплый – июль (+ 17 градусов). Абсолютный многолетний минимум и максимум составляют соответственно –47 и +38 градусов (Номинация, 2010).

Не менее изменчивы в сезонной и многолетней динамике условия атмосферного увлажнения. При среднемноголетней норме осадков около 440 мм их распределение по годам неравномерно (от 210 до 714 мм) с примерно равным соотношением сухих и влажных лет. На долю летних осадков приходится 47 % от их годового количества с максимумом выпадения в июле (92 мм). В зимние месяцы (декабрь – февраль) в среднем выпадает лишь 11 % годовой суммы осадков.

Смена сезонов года выражена отчетливо и соответствует континентальному типу климата умеренных широт северного полушария. В зимний период господствует барометрический максимум Сибирского антициклона (январские изобары 900 – 1000 мб). Глубина промерзания почвы в среднем достигает 76 см (Номинация, 2010).

Весной усиливается цикличность серийного характера Черноморского и Средиземноморского барометрических минимумов. Часты юго-западные ветры, Их смена ветрами северных румбов вызывает резкие амплитуды температур, определяя неустойчивость погодных условий. Снеготаяние интенсивно идет до середины апреля. В мае цикличность падает. Температура в среднем возрастает каждый месяц на 6 градусов. В мае обычны возвраты холодов, нередки обильные снегопады. В среднем весенние заморозки прекращаются лишь в середине мая, но в отдельные годы случаются даже в июне (Номинация, 2010).

Лето умеренно теплое и влажное, характеризуется относительно невысоким атмосферным давлением. В июне – августе заметно влияние Азорского максимума (среднемесячные изобары 968 – 971 мб). Господствуют западные ветры. На фоне сглаженных барических условий периодическое влияние оказывают местные антициклоны, сопровождающиеся жаркой и ясной погодой, атмосферными и почвенными засухами (Номинация, 2010), которые в окрестностях озера сглаживаются влиянием крупного водоема.

Осенью барические условия близки к зимнему сезону. Общее количество осадков от сентября к ноябрю заметно уменьшается. Преобладают ветры западных и юго-западных румбов (Номинация, 2010).

Район котловины озеро Большой Кисегач сложен, в основном, лесостепными почвами (Ландшафтный фактор…, 1978). Наряду с ними встречаются зональные дерново-подзолистые почвы с выраженными морфологическими признаками, а также луговые и болотные почвы. Северная часть, охватывающая долину протоки Большой – Малый Кисегач (р. Золовка), и восточные склоны прилегающих в озеру холмов покрыты темно-серыми лесными почвами. В западной части распространены серые лесные, реже темно-серые лесные почвы. Самыми колоритными являются участки долины реки Крутой. Здесь развиты торфяно-болотные, слабо подзолистые, суглинистые почвы, а также обнажены подстилающие их горные породы – гранито-гнейсы. Последние дают начало грубоскелетным почвам, для которых нехарактерна структура уплотнения как для лесных почв. Стадии развития этих, так называемых, фрагментарных почв различны. Они распространяются на юг до пределов кордона «Долгая курья», выходят к самым берегам озера и на островах представлены темно-серыми лесными почвами (рис. 2).

В почвах водосбора озера Большой Кисегач содержание макроэлементов невысокое: в минеральном горизонте содержание кальция составляет 2.5 – 3.5 % (на прокаленную навеску), магния 0.2 – 1.5 %, калия и натрия 0.3 – 6.2 %. В почвенной подстилке содержание элементов значительно возрастает и составляет содержание кальция 6.0 – 8.0 % (на прокаленную навеску), магния 3.0 – 4.0 %, калия и натрия 0.5 – 1.0%. Высокая подвижность кальция в почвах и на водосборе озера, по сравнению с магнием и калием, определяет гидрокарбонатный состав вод озера Большой Кисегач.
2.5. Поверхностные воды

2.5.1. Общая характеристика

5.2.1.1. Морфометрия и гидрология

Озеро Большой Кисегач расположено в продольной горной долине периферийной части Ильменского хребта. По величине водного зеркала (по классификации П.В. Иванова П.В. озеро Большой Кисегач относится к группе средних озер (Ландшафтный фактор…, 1978). По показателям глубинности – озеро глубокое (табл. 1.). Сложное строение котловины озера Большой Кисегач характерно для озер тектонического происхождения.

Таблица 1

Морфометрические характеристики озера Большой Кисегач (Андреева, 1973; Черняева, Черняев, Еремеева, 1977; Ландшафтный фактор…, 1978)

Озеро Большой Кисегач относится к группе озер с малым удельным водосбором, согласно этой характеристике подсчитан показатель условного водообмена, как отношение среднегодового стока с водосборной площади к объему водной массы озера. Условный водообмен озера оказался очень низким (0.03). Слабый водообмен озера показывает, что водная масса при средней водности поменяется через 40 лет. Бассейн озера находится в зоне неустойчивого увлажнения, поэтому в водном балансе озера большое значение имеет испарение. В засушливые и маловодные годы создаются неблагоприятные условия вызывающие резкие изменения уровня озера. По данным С.С. Жарикова, (1951), в 1936 г. понижение уровня озера было столь значительным, что прекратилась водная связь озера с другими водоемами. Пересохли проток из озера Малый Теренкуль и исток в озеро Малый Кисегач. Подобное явление повторилось в 1949 г. Помимо многолетних колебаний уровня озера наблюдаются его сезонные колебания. Амплитуда их в средний гидрологический год достигает 0.3 – 0.5 м. Наиболее низкий уровень отмечается в январе, наиболее высокий – в июле, после сброса в озеро вешних вод. О более значительных вековых колебаниях уровня озера дают представление беговые валы и террасы. Место их расположения и величина превышения над современным уровнем озера указывают на некогда существовавшую широкую связь между озерами Большой Кисегач и Малый Теренкуль. Весной 2014 года уровень вод в озере был низким, в июле уровень вод поднялся на 0.4 м.

Запасы воды в снежном покрове перед снеготаянием на водосборе озера, а также на льду, полученные нами в 2005 – 2010 гг., составляют 20 – 40 мм. Наибольшее количество снега накапливается в лесу, в 3 – 5 раз больше чем на открытых участках озера. По данным Гидрометеослужбы, сток в озера области начинается с первых числах апреля и продолжается до середины апреля. Конец половодья в 2014 году наступил в начале мая.

Значительное превышение водосбора над уровнем озера обеспечивает сильный поверхностный сток. В озеро впадают 7 более или менее постоянных водотоков – ручьи Осиновый, Крутой, Каменка, Текущий и др. Один из них берет начало из озера Малый Теренкуль. Теренкульский ручей (протока) – единственный постоянно действующий приток озера Большой Кисегач. Величины притока-стока в водном балансе невелики. Основная часть приходного баланса – это приток с водосбора и атмосферные осадки, основная часть расходов – испарение.

Для озера Большой Кисегач водный баланс в средние по водности года (50 % обеспеченности) положителен и составляет около 3.5 млн м³/год. Избыток вод уходит по протоке в озеро Малый Кисегач. В засушливые годы протоки между озерами пересыхают на 2 – 4 месяца (кроме протоки Табанкуль – Теренкуль), приход–расход в них становится равен нулю. Водообмен (как положительный, так и отрицательный) с подземными водами не поддается прямому наблюдению. По водно-балансовому расчету НИИ «Южуралгипроводхоз» из озера Большой Кисегач в средние по водности годы преобладает отток в подземные горизонты. В засушливые годы водный баланс озера отрицателен – 6.34 млн м³/год (Захаров, 2002).

Бюллетень Челябинской Гидрометеослужбы за 2014 год (http://www.chelpogoda.ru/pages/484.php) сообщает:

«С 1 по 30 апреля на озерах повышение уровней воды на 2 – 3 см, закраины. В мае на озерах уровни воды без существенных изменений. Затруднений в водообеспечении по гидрометпричинам не было. В июне на озерах уровни воды понизились на 3 – 5 см. Затруднений в водообеспечении по гидрометпричинам не было». По нашим данным в июле – августе наблюдались паводки, вызванные необычно обильными осадками этого года, повышение уровня вод озера составляло 8 – 12 см. В первых числах сентября сток ручьев прекратился. Уровень вод понизился на 3 – 4 см.

Образование ледяного покрова на озере в 2013 г. началось в ноябре: образовалась тонкая ледяная кромка – забереги. Лед на озере встал 09.12.2013. Толщина льда в 2014 году в разных точках в марте месяце была неодинакова (50 – 70 см). Сошёл лед 07.05.2014 (по данным наблюдений лесной охраны ИГЗ).

Большой Кисегач – глубокое озеро с устойчивой стратификацией температуры. В конце мая вода достаточно быстро нагревается в верхних слоях, достигая к концу июня 17 ºС. К июлю температура поверхности воды составляет 19 ºС (табл. 2.) Постепенно формируется эпилимнион (верхний теплый и богатый кислородом слой воды), толщина которого к августу достигает 10 м. В период летней стагнации вся толща эпилимниона равномерно насыщена кислородом, относительные величины которого колеблются в пределах 90 – 113 %. При прогреве воды и массовом развитии фитопланктона наблюдается перенасыщение воды кислородом. Одновременно увеличивается значение рН в эпилимнионе, с июля по сентябрь от 8.0 до 8.2. В гиполимнионе (придонном слое) в течение всего периода стагнации содержание кислорода ниже или близкое к 100 %. Придонные слои быстро обедняются кислородом, содержание его к осени снижается до 75 %. Величина рН в гиполимнионе в течение лета колеблется от 8.1 до 8.3.

Таблица 2

Вертикальное распределение кислорода озера Большой Кисегач, 2014 г.

Глубина, м.	Температура воды, С˚	Растворенный кислород
		%	мг/л
1	2	3	4
Вертикальное распределение кислорода в июле
Вертикаль на станции «Центр»
0.5	19.2	113.5	9.95
1.5	19.0	112.4	9.71
3.0	18.5	105.1	9.85
4.0	18.4	105.0	9.83
6.0	18.3	104.8	9.81
8.0	18.3	102.6	9.74
10.0	18.2	101.2	8.66
12.0	17.6	92.0	7.12
14.0	15.2	84.6	7.00
16.0	12.4	82.1	7.21
18.0	9.1	33.6	5.22
20.0 (дно)	9.1	32.4	5.00
Вертикальное распределение кислорода в сентябре
Вертикаль на станции «Центр»
0.5	18.2	114.2	11.72
1.5	18.0	112.2	11.17
1	2	3	4
3.0	18.0	100.1	10.14
5.0	17.6	98.6	10.07
7.0	17.2	92.4	10.05
9.0	16.8	82.4	9.17
11.0	16.2	86.0	9.20
13.0	16.0	80.0	9.06
16.0	15.4	81.0	9.00
18.0	15.2	74.2	8.20
20.0	15.0	76.0	7.92
Вертикаль на станции «Долгая курья»
0.5	18.2	110.4	11.06
1.5	18.0	115.2	11.20
3.0	18.0	100.7	9.12
5.0 (дно)	17.6	92.8	9.06
Вертикаль на станции «б/о Кисегач»
0.5	18.4	110.0	10.12
1.5	18.0	108.4	10.09
3.0	18.0	106.7	9.20
4.0	17.4	94.9	9.71
5.0	17.3	87.4	9.20
6.0	17.0	82.0	8.01

Сравнивая наблюдаемый термический режим озера в 2014 году с наблюдавшимся ранее (2005), можно сделать вывод о его общем потеплении. Это подтверждается, прежде всего, высокой максимальной температурой воды в придонных слоях гиполимниона – до 15.0 ºС в сентябре. Предыдущими исследованиями отмечена температура не выше 7.5 ºС.

При исследовании озера Большой Кисегач был выполнен ретроспективный анализ показателей термического режима вод с привлечением архивных материалов Ильменского заповедника. В качестве главной характеристики, отражающей годовую интенсивность поступления тепла в озеро, была использована среднегодовая температура водной толщи (рис. 3). С начала 20-го века отмечается отчетливый тренд роста температуры воды озера Большой Кисегач.

Среднегодовая температура водной толщи росла на озерах Южного Урала с разной скоростью, в глубоких озерах в 2 раза медленнее, чем в мелких, всего за истекшие 100 лет температура вод выросла на 6 – 8 С. Таким образом, в озерах восточного Урала произошло значимое изменение термического режима за истекшие 100 лет наблюдений (Гаврилкина, 2014).

По показателю цветности, который составил 19 – 20º по платино-кобальтовой шкале, озеро Большой Кисегач относится к среднегумифицированным водоемам. В начале 1970-х гг. цветность озера составляла в поверхностных слоях не более 8º. Изменение цветности в неблагоприятном направлении связано с общим ростом содержания органического вещества в озере и, вероятно, с более высокой численностью фитопланктона.

Озеро сохраняет высокую прозрачность воды – от 4.2 до 5.1 м, минимальная прозрачность отмечается в сентябре, во время пиков численности планктона. В предыдущих исследованиях (Гаврилкина, 2005) была определена среднелетняя прозрачность 4.9 м. Трофический статус озера относится к категории олигомезотрофных.