Základy hydrobiologie (limnologie, limnoekologie, limnobiologie) Jan Helešic (helesic&sci.muni.cz) Základní učebnice Základní učebnice Základní učebnice Základní učebnice Voda na Zemi Rozložení pevninské vody v biomu Země Zásoby vody v jezerech Zásoby vody - jezera Vývoj jezerních systémů Voda v ČR a SR Podzemní vody Vodohospodářsky významné oblasti ČR Voda na Zemi a v ČR a SR Koloběh vody v biómu Země Koloběh vody v biómu Země Voda základ života na Zemi Voda základ života na Zemi Molekula vody Voda základ života na Zemi Formy vody v biomu Země Hustota vody Viskozita (dynamická) vody Adhezivní a kohezivní vlastnosti • Koheze (soudržnost) - adheze (přilnavost) • Vzájemný poměr určuje smočitelnost (hydrofilii) nebo nesmočitelnost (hydrofobii) • Důsledky: – organismy dýchající vzdušný kyslík – organismy dýchající rozpuštěný kyslík Povrchové napětí vody Tepelné vlastnosti vody • Velká měrná tepelná kapacita (3. nejvyšší po H, He) • Vysoké hodnoty skupenského tepla tuhnutí a varu • Velmi malá schopnost molekulárního přenosu tepla • Důsledky pro ekosystém a organismy: – akumulátor tepla v biómu – pomalu se zahřívá a pomalu ochlazuje – vysoká tepelná kapacita a stabilita, účinné tlumení cirkadiálních a cirkanuláních výkyvů – veškerý přenos pohybem vody a předáváním – teplotní stratifikace Tepelný režim vod • Zdroje tepla – Sluneční radiace – Geotermální zdroj – Antropický faktor • Ztráty tepla – Vyzařování – Výparné (skupenské) teplo – Odvod tepla do terestických systémů – Odtok oteplené vody ze systému Tepelný režim vod Záření a voda Záření a voda Záření a voda Záření a voda • Průhlednost vody – Zákal vody • Anorganický • Vegetační • Barva vody – Skutečná (primární) barva vody – Druhotná (sekundární) barva vody Pohyby vody • Stojaté vody – lenitické systémy – vertikální pohyby – seiche – proudění vyvolané větrem – vlnění – proudění vyvolané přítokem nebo odtokem • Tekoucí vody – lotické systémy – jednosměrné proudění po spádnici – laminární nebo turbulentní – u velkých toků kombinace s vlněním a přítoky Pohyby vody Pohyby vody Proudění v říčním korytě • Rychlost proudu Proudění - charakteristiky Proudění a organismy Další fyzikální vlastnosti vody • Hydrostatický tlak • Vodivost vody • Redox potenciál • pH Vodivost vody • Míra minaeralizace vody nebo koncentrace iontově rozpuštěných látek • Jednotky mS.cm^-1 (mS.cm^-1) • Přírodní sladké vody od 15 - 1500 (3000) mS.cm^-1 ^ pH a rH • pH – Ústojný systém – Přírodní vody – 6,4 až 10,25 – Závislost na rozpuštěných látkách • Acidifikace – dystrofní vody – humínové kyseliny • rH – redox potenciál (mV, V) – Míra množství reaktivního kyslíku a oxidačních procesů (rozsah -1000 do +1000 mV) – Záporné hodnoty redukční (anaerobní) prostředí – Kladné hodnoty oxidační (aerobní) prostředí Kyslíkový režim vodního prostředí Koloběh kyslíku • Rozpustnost ve vodě – teplota, tlak, plocha aj. Kyslíkový režim • Rozpuštěný (mg/l) • Relativní sycení (%) • Procesy s kyslíkem – Biochemická spotřeba kyslíku – BSK (BOD) – Chemická spotřeba kyslíku – ChSK (COD) • Anoxie – anaerobie: amoniak, sulfan Koloběh uhlíku Hydrogen – uhličitanový systém Živinový režim • Hlavní živiny – N, P, K – Poměr 600C : 20N : 1P – Biodostupné formy • Esenciální živiny – Ca, Mg, Fe, Mn, Si • Síra a sulfan Koloběh dusíku Koloběh fosforu Koloběh síry Koloběh vápníku a hořčíku • Ca – Součást koster – zdroj vápenec – Důležitá část ústojného systému • Může být potlačen fotosyntetickou aktivitou org, • Mg – Společně s Ca, zdroj dolomity – Nezbytná součást přenosu energie (ADP – ATP) – Součást chlorofylu Koloběh železa ^• Rozpustná forma Fe^2+; nerozputná forma Fe^3+ • Organické a anorganické formy • Partikulovaná forma 50 - 200µg/l • Limitující pro rozvoj fytoplanktonu (stimulace – inhibice) • Vazby s fosforem, sinice a kompetiční snižování množství železa Organické látky (organic matter) • Základní formy – Rozpuštěné – DOM – Koloidní – COM – Partikulované – POM • POM – velikostní kategorie – Hrubé – CPOM větší 1mm – Jemné – FPOM do 500 μm – Ultra jemné UFPOM Koloběh živin Koloběh živin Koloběh živin Koloběh živin a org. hmoty Organismy dle zdroje energie • Autotrofní org. - producenti • Heterotrofní org.- konzumenti – Kouskovači (drtiči) – shredders – Sběrači – collectors – Seškrbávači (spásači) – scrapers (grazers) – Dravci (predators) • Heterotrofní org. - destruenti (dekompozitoři) Organismy dle zdroje energie Energie v ekosystému Celková trofie systému Celková trofie systému Ekologická nika Organismy - adaptace • Hydrobionti, hydrofilové, hydroxenové – rheobiont, rheofil, rheoxen • Adaptační mechanismy – Organismus • morfologie těla, fyziologie, imunologické reakce atd, – Populace • rozmnožování (načasovaní, mechanismy), vývojové cykly (délka, počet), behaviorální mechanismy, dormance atd. – Společenstva • mezidruhové vztahy - …………………………….