Mgr. Karel Brabec, Ph.D.
evropský
f0^1"' ■ MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ', OPVzdělávánf
fOndvCR    EVROPSKÁ UNIE     MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY     pro konkurenceschopnost 'MNA*'"
INVESTICE  DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Inovace tohoto předmětu je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
EKOSYSTÉMOVÝ PŘÍSTUP
• zahrnuje komplexní procesy a vazby mezi složkami ŽP
• náročný na sběr dat
• většinou je složité odlišit vliv spolupůsobících faktorů
• tendence sbližující ekologické a ekotoxikologické postupy (SSD, SPEAR)
(©)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
STRUKTURA FLUVIÁLNÍCH EKOSYSTÉMŮ
• interakce s terestrickými ekosystémy
• spojení povrchových a podzemních vod
• transport látek v rozpuštěné formě, ve vazbě na suspendované částice a na sedimenty
• transformace polutantů v závislosti na pH, redoxním potenciálu, kyslíkových podmínkách ^^^PB
• prostorová distribuce polutantů v závislosti na hydraulických parametrech (retence, eroze, sedimentace, přestup voda-sediment)
• biodostupnost a bioakumulace
• působení toxických látek na vodní organismy interaguje s parametry říčních habitatů
(©)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
/^T\\    Centrum pro výzkum Naiman, Décamps & McCIain, 2005, Riparia
í W~'<§ 1    toxických látek vprostředí
POHYB LÁTEK V PROSTŘEDÍ
• povrchový odtok
• průsak do podpovrchového odtoku a do podzemních vod
• propojení koryta toku s říční nivou
• střídání peřejí a tišin, laterální koryta, poříční tůně
• gradienty prametrů prostředí v podélném profilu toku
(©)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
Prostorové dimenze říčního ekosystému
TERRACE
FLOODPLAIN
Climax Riparian Forest
Pioneer
■ Riparian Forest channel
HILLSLOPE
Upland Forest
Stanford & Ward, 1992
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
O! Centrum pro výzkum toxických látek I v prostředí
eroze (boční, hloubková)
sedimentace
typy koryt
transporta ukládání kontaminantů
Straight Channel Point Bars Pools
Typy říčních koryt
(a) Bedload
Straight
DI
......
Meandering Braided
Mixed Load Straight
» * »   ■ I
Meandering
Suspended Load Straight
Meandering
Meandering Channel Pools
(b)      Laterally Inactive Channels
Straight-Island Form
Laterally Active Channels Meandering
Napřímené/meandrující koryto
(©)
Single-Channel j Rivers I
Anabra nching Rivers
Single-Channel1 Rivers
Anabranching Rivers
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
Nanson & Knighton, 1996; Miller & Miller, 2007
změny spádu, zastínění hladiny, původu organické hmoty, poměru produkce a respirace, teplotního režimu; charakteru substrátu
Teorie říčního kontinua (Vannote et al. 1980)
(©)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
V r ľ.......iWj
(•V Tl
collectors
'course vw.™^ J
particulate ^ f
n^rob« -*^fhŕíddeť( ^( ^— ^ predators
I I I I L...........
livif OmiímľI Width
Hyporheos
---►
Pool Riffle Glide
(©)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
DYNAMIKA FLUVIÁLNÍCH EKOSYSTÉMŮ
průtokový režim teplotní režim
nutrienty, zákal, kyslíkový režim
Sezónní dynamika koncentrace dusičnanů (Bečva, 2000-2006)
N03[mg.l-1]
						
^—Choryne_du&ík dusičnanový						
Dluhonice_dusík dusičnanový V5etinska_Becva_VALMEZ_dusík dusičnanový						
						
						\
						
						
i S ä H
3 ä í!
s ä 2
s ä íl
s ä íl
S ä ä
S ä ä
III IIIII t| ||l IIII III 11 ni II III II l|| pIIIIIIII^pIIIIIiiI|iiiiiiiiiii^pIIIIIIII^pl
(©)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
BECVA RIVER - hydrology
250 240 230 220 210 200 190 160 170 160 _ 150 ŕ 140 — 130 f 120 o 110 73 100 90 60 70 60 50 40 30 20 10 u
zaplavené úze m i
S. 10.2004 - 3 m3ís 10439m2 2.5.2005- 13,5 m3/s 15786iti2| 22.3 2005 - 51m3/3 21S43m2 19.3.2005 - 245m3/s 40850ffl2|
Q = 2.5 m3.s 1
= 14.1 m3.^1
Iii
v
N     D J
F    M   A   M   J J
2ÜÜ4-
ASONDJ     F   M A
M   J J
2005
A   S O
1977-2003
Froude riumbor
RIVER HABITATS
riffle
CENTRAL CHANNEL
• • • •   • •
run
CHANNEL MARGINS
pool       main channel        side arms
Fr > 0.41       Fr < 0.41      Fr < 0.18 Fr> 0.18
CH RNRF
CH POOL     M POOL       S POOL
modelování - predikce
stratifikace vzorkování
klasifikace habitatů relevantní pro biotu
(©)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
Organická hmota - rozpuštěná/partikulovaná
IQ"3      IQ"4      IQ'5      10*6      IQ"7      10-8      IQ"9 10"10
m
pH! 1 I I 1 |BII MM pill I I I fU\
i m ; pm n t i p»n 1 \ 1 pni im
Zooplankton
Phytoplankton
POM
FA
Fulvic acid
CHO
Bacteria
Humic acid
AA
HC
Viruses
Clay-humic-metal complexes
Hydrophilic acids
0.45um boundary
X
DOM i
Size of water molecules
±
FA
108 107   106   105  104   103   102 101 -♦-General colloid range-
Molecular weight Fatty acids
CHO
AA
Amino acids
HC
Carbohydrates Hydrocarbons
Figure 2. Continuum of particulate and dissolved organic matter in natural water. (Modified from Thurman, 1985, reprinted by permission of Kluwer Academic Publishers.)
Rhithron - podhorské potoky
LAND DRAINAGE terrestrial animals
winged insects
plant nutrients
dissolved organic matter
dissolved organic matter
/^rW     Centrum pro výzkum
toxických látek Hyneš, 1970: The Ecology of Running Waters
vprostředí
LAM) DRAIN AGii terrestrial animals
plant nutrients
RH [THRON
plant nutrients
detritus and drift
piscivorous fishes
nutrients
dissolved
organic
matter
drift
detritus
DOWN STREAM
y^TVV I Centrum pro výzkum (ťl)    toxiCKých látek I v prostředí
Hyneš, 1970: The Ecology of Running Waters
Co určuje strukturu společenstva?
Natural Factors
Specialion, immigration from adpcenl regions, extinctions, climate, geology
Water quality, vegetation type.
Regional species pool      Human impacts
Shading, substratum _ composition, predators
Moss, algae, detritus, Interstices
Catcnmenl
Segment
Reach
R:ľl Ľ-.' pool
Global warming acioi rain
Damming, land use practice (e.g. forestry and agriculture) pollution
Road consirucfon 3Utwírahjm mining
cutting
Local species pool
(©)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
Fig. 2 The establish merit of Local species composition can be likened to a filtering process where species in the regional pool are filtered away as a result of natural and anthropogenic factors acting at different scales.
komunální zdroje, průmysl, ČOV
nutrienty, organická hmota, pesticidy, eroze - jemné částice, meliorace, degradace habitatů, pobřežní vegetace, říční niva, průtokový režim
Example ROO: Agncullural land use and degradation.
□river
Pressure
State
Imped
Inoruu
Orpflnin polkdcnr
L ulruutiitaliun
WeirsJrlams
Qxyjefi eofiwritrsiion
MicrotiHbilH 1
diversity
Flam regime
Connectivity
Taxonomie eampasilion and abundance
(Biodiversity
íí lír1 ivn.1 toter^nt rasa
A£ů Structure reproductive status
BiomaH
(©)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
většina středně velkých toků v ČR má narušené říční kontinuum
faktor interagující s jinými stresory
regulérní stresor - chybí indikace teplotního režimu
indikace zonace toků a teplotního režimu má význam pro hodnocení ekologického stavu toků v kontextu klimatických změn
(©)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
O N C
□ > 1 °C       □> 2°C       □> 3°C
□ >4°C       □>5°C □>7°C
□ > 10 °C     ■> 15 °C     ■> 20 °C
• acidifikace
• těžké kovy
• pesticidy, POPs
• ropné látky
• tzv. prioritní látky zahrnuté v rámcové směrn
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
KOMBINACE STRESORŮ A JEJICH INDIKACE
• analýza interakcí mezi působením stresom
• experimentální testování (laboratorní, terénní)
• shromážděno značné množství autekologických informací o taxonech —> testování a výběr metrik
(©)
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
I ^
evropský
SOCiální i M|N|STERSTVO gKOLSTVíi OP Vzdělávání
fond V CR   EVROPSKÁ UNIE     mládeže a tělovýchovy     pro konkurenceschopnost
INVESTICE  DO  ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Inovace tohoto předmětu je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem
České republiky
Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí
evropský
f0C^'nLr, ■ MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ, OPV
tOndVCR    EVROPSKÁ UNIE     MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY     pro konkurenceschopnost
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
"*iNA-e>*