Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Význam vody  Voda se dostala na Zemi spolu s meteority, pokud byl povrch Země žhavý byla voda pouze v atmosféře. Při pozvolném chladnutí planety voda.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Význam vody  Voda se dostala na Zemi spolu s meteority, pokud byl povrch Země žhavý byla voda pouze v atmosféře. Při pozvolném chladnutí planety voda."— Transkript prezentace:

1 Význam vody  Voda se dostala na Zemi spolu s meteority, pokud byl povrch Země žhavý byla voda pouze v atmosféře. Při pozvolném chladnutí planety voda v atmosféře začala kondenzovat a padat ve formě srážek zpět k Zemi.  Skutečnost, že voda na Zemi je ve všech třech skupenstvích: pevném, plynném i kapalném se bere jako fakt, ale na jiných planetách tak tomu není.  Planeta Země je označována jako modrá planeta, protože tři čtvrtiny jejího povrchu tvoří voda  Je tomu tak proto, že Země má od Slunce ideální vzdálenost. Planety bližší Slunci mají vysokou teplotu a kapalná voda zde neexistuje, planety vzdálenější jsou chladnější a pokud zde voda je, tak ve stavu pevném (led).

2  Voda je nezbytnou podmínkou života tam kde je vody dostatek př. tropické deštné lesy existuje obrovská druhová diverzita. Opakem jsou pouště s nedostatkem vody, kde přežívá s obtížemi jen poměrně málo druhů.  Ve vodě také vznikl první život. Počátek života se odehrál právě v prvotních oceánech. Dokud nebyl v atmosféře Země kyslík potažmo ozon, pronikalo škodlivé UV záření až na povrch planety což znemožňovalo vývoj života na pevnině.  Pouze vodní prostředí o hloubce nad 10 m dokázalo omezit škodlivé UV záření a proto zde vznikl první život.  Teprve až se v atmosféře díky asimilačním pochodům ve vodách vytvořil kyslík a následně ozon, mohl přejít i život z moří na pevninu. Význam vody

3  Voda je univerzální rozpouštědlo, transportní prostředí pro nejrůznější látky, roznáší po těle teplo i chladí přehřátý organizmus. Všechny reakce v živých buňkách probíhají ve vodním prostředí.  Kořeny rostlin přijímají potřebné látky pouze z roztoku a také člověk přijímá živiny rozpuštěné ve vodě, aby se mohly vstřebat do krve v tenkém střevě. Tělo většiny organizmů obsahuje více než 50%.  Rovněž tělo člověka se skládá převážně z vody, jejíž podíl během života klesá z 96% na počátku života na 45-55% ve stáří. Člověk ostře reaguje na narušení vodní bilance. Ztráta vody o 0,5% tělesné hmotnosti vyvolává pocit žízně, ztráta % končí smrtí. Význam vody

4  Množství vody, která je na planetě k dispozici je konstantní. Významně však roste počet obyvatel planety, takže disproporce mezi zásobami vody a její spotřebou se neustále prohlubuje.  Dle některých prognóz se případné další případné války v budoucnu již nepovedou o suroviny či území, ale o pitnou vodu!  Voda má funkci dopravní, slouží k výrobě energie, je významná pro rekreaci člověka, přispívá ke zkrášlování krajiny i lidských sídlišť.  Může zmírňovat klimatické výkyvy př. v pouštích může denní žár dosahovat až kolem 50°C, v noci naopak mohou teploty klesat pod bod mrazu.  Kolem velkých řek vznikly i první civilizační centra př. Mezopotámie, Egypt. Význam vody

5 Struktura a základní fyzikální a chemické vlastnosti vody.  Z fyzikálního a chemického hlediska je voda velmi komplikovanou sloučeninou s řadou jedinečných vlastností a anomálií.  Zdánlivě jednoduchá stavba molekuly vody (H 2 O) je vlastně kombinací více členů vzhledem k tomu, že vodík má tři izotopy – lehký (vodík), těžší (deuterium) a těžký (tritium).  Molekuly vody se vážou navzájem pomocí tzv. vodíkových můstků v řetězce, které se agregují ve volně pohyblivé prostorové shluky (clustry). S klesající teplotou rostou a jejich pohyblivost klesá.  V pevném skupenství (led) každý atom vodíku tvoří můstek mezi atomy kyslíku.

6 MOLEKULA VODY (H 2 O) Dipólový charakter, převaha molekul 1 H 2 16 O Vodíková vazba

7  Voda - nejrozšířenější látka v přírodě. Vyskytuje se trvale v zemské atmosféře, na povrchu i pod povrchem. Je součástí půdy, je nenahraditelnou složkou mnoha technologických procesů, je obsažena i v tělech živočichů a rostlin. Je nezbytnou podmínkou života.  Množství vody v atmosféře, na povrchu země i v horninách je víceméně konstantní.  Voda, která tato množství tvoří, se pohybuje a přechází neustále z jednoho prostředí do druhého.  Zdrojem její kinetické energie je sluneční záření, zemská gravitace, zemská tepelná energie a geochemická energie. Tyto energetické zdroje jsou příčinou neustálého hydrologického oběhu. Koloběh vody v přírodě

8 Hydrologický oběh se skládá ze čtyř hlavních částí: atmosférické srážky povrchový odtok podzemní odtok (infiltrace) evapotranspirace (vypařování a transpirace rostlin) Koloběh vody dělíme na :velký- výpar nad oceány následný přenos nad pevniny a malý – koloběh jen nad oceánem nebo jen nad pevninou. Množství vody vydechované do atmosféry živočichy je ve srovnání s transpirací rostlin zanedbatelné. Věda, která se systematicky zabývá poznáváním zákonů výskytu a oběhu vody v přírodě – Hydrologie. Koloběh vody v přírodě

9 Nepropustné podloží Podzemní voda Srážky Evaporace Evapotranspirace Povrchový odtok Infiltrace Podpovrchový odtok Koloběh vody

10 Proceskm 3.rok -1 Evaporace a transpirace ze země71,000 Srážky na zem111,000 Evaporace z oceánu425,000 Srážky do oceánu385,000 Odtok ze země do oceánů40,000 Řeky26,000 Přímý podpovrchový odtok11,500 Odtok v podobě ledovců 2,500 Čistý přenos vláhy z mořské do terestrické atmosféry 40,000 Mezi moři a pevninami Země koluje cca 110 tis. km 3 vody, která ve formě srážek padá na souš. Z ní cca 40 tis. km 3 odtéká zpět do moří a 70 tis. se znovu odpaří do ovzduší.

11 Atmosférické srážky veškerá atmosférická voda se vymění přibližně během devíti dní většina vody je přítomna ve formě páry průměrný obsah páry je asi 3.5 g.m -3 koncentrace vodní páry ve vzduchu, při které se začíná srážet kapalná voda, závisí na teplotě a tlaku celková koncentrace rozpuštěných látek v dešťové vodě obvykle nepřesahuje 10 mg.l -1 (antropogenní znečištění až 100 mg.l -1 ). vodní pára (CO 2, O 3 ) spoluvytváří tzv. skleníkový efekt v atmosféře V ČR je průměrné množství srážek za rok cca 700 mm.

12 Povrchový odtok sestává ze srážkové vody a podílu podzemní vody v průměru se voda v říční síti vymění za 11 dní chemické složení povrchových vod je velmi proměnlivé. Kromě rozpuštěných látek je ve vodě rozptýleno i velké množství suspendovaných částic různého původu a chemického složení odtok kolísá v čase i prostoru v ČR je nejvyšší na jaře při tání a nejnižší v zimě nebo na podzim po suché letní sezóně

13 Podpovrchový odtok tvořen podzemní vodou prosakující pozvolna z daného území podzemní vodu tvoří ta část podpovrchové vody, která vytěsnila veškerý vzduch v hornině a vytvořila zcela nasycené pásmo koeficient infiltrace – udává kolik % vody z celkových srážek je začleněno do oběhu podzemních vod (v ČR kolem 3% ročních srážek) chemické složení podpovrchových vod je ještě pestřejší, než je tomu u vod povrchových. celkový odtok z ČR kolem 30% srážek

14 Evapotranspirace ta část vody, která spadne na zemský povrch a vrací se do atmosféry - vypařováním - transpirací rostlin - respirací živočichů - sublimací ledu a sněhu v průměru nepřesahuje evapotranspirace na souších 460 l.m -2.rok -1

15 R = S + V - E - O R = hromadění čili retence vody v území S = atmosférické srážky V = množství vody přiteklé ze sousedních území E = evapotranspirace O = odtok vody z území hodnoty R a V mohou být kladné i záporné podle toho, dochází-li k hromadění vody nebo k jejímu úbytku v daném území hydrologická bilanční rovnice je základním vztahem pro hydrologické hodnocení zásob přírodních vod Hydrologická bilanční rovnice

16 Systém10 3 km 3 Sladká voda (% celkových zásob) Globální Water Residence Time (WRT) Oceány 1, 350, ,500 let Atmosféra dní Povrchová voda Řeky a potoky dní Mokřady let Sladká jezera let Slaná jezera ND Podpovrchová voda Půdní vlhkost rok Podzemní voda 8, , 400 let Ledovce 27, , 600 až 9, 700 let Biota hodiny Světové zásoby vody (km 3 )

17 Vlastnosti vod na Zemi Mořské vody Zaujímají 2/3 povrchu a cca 97,5 % objemu veškerých vod Původem jsou staré, od začátku existence Země Jsou homogenní, s minimem rozdílů, ve stálé biologické rovnováze, vliv organismů na prostředí je malý Kolují po celé zeměkouli a ovlivňují vody vnitrozemské Mají vysoký osmotický tlak vlivem vysokého obsahu solí Vnitrozemské vody Zaujímají cca 2,5 % objemu veškerých vod a malou část povrchu Země Původem jsou mladé, od třetihor a čtvrtohor Charakter složení a života jsou velmi různorodé, vliv organismů na prostředí je významný Mají pouze lokální působnost, neovlivňují vody mořské Mají nízký osmotický tlak vlivem malého obsahu solí

18 Salinita je obsah rozpuštěných solí ve vodě, jejím ukazatelem je konduktivita. Množství solí rozpuštěných ve sladké vodě je většinou pod 1 g.l -1. Brakické vody mají salinitu 1-25 g.l -1, mořská voda má průměrnou salinitu 35 g.l -1 (rozmezí g.l -1 ), vody velmi slané mají salinitu nad 50 g.l -1. Tropická moře s vysokým odparem mají vyšší slanost, moře s vysokým přítokem sladké vody z pevniny mají slanost sníženou (Černé moře 1,6- 1,8 g.l -1, Baltické moře jen 0,8 g.l -1 ). Vnitrozemské vody v teplých oblastech s vysokým výparem jsou extrémně slaná. Mrtvé moře (jde však o jezero) má salinitu 280 g.l -1 !! Vysoká slanost znemožňuje většině organismů život proto název Mrtvé moře. V slaniscích může slanost silně kolísat i během krátké doby, od nízkých hodnot po deštích, po vysoké hodnoty při výparu. Organismy snášející vysoké kolísání slanosti jsou euryhalinní, takové, které kolísání nesnáší stenohalinní. Salinita vody

19 Salinita je obsah rozpuštěných solí ve vodě, jejím ukazatelem je konduktivita. Množství solí rozpuštěných ve sladké vodě je většinou pod 1 g.l -1. Existuje jen málo živočichů, kteří žijí jak ve vodě sladké, tak slané. Při přechodu z jednoho prostředí do druhého potřebují různé adaptace. Řada mořských živočichů má svých tkáních stejný obsah solí jako má mořská voda žijí tedy v prostředí izotonickém a nemusejí vynakládat žádnou energii na udržení své osmotické rovnováhy. Pokud žije živočich v prostředí s jiným osmotickým tlakem, než má jeho tělo musí mít nějaké osmotické orgány a musí vynakládat energii na udržení osmotické rovnováhy. Povrch kůže, dutiny ústní, žaber propouští vodu. Kdy voda prochází z těla ven do vody nebo z vody do těla závisí na rozdílu osmotického tlaku obou prostředí. Čím více solí je rozpuštěno v daném prostředí, tím vyšší je jeho osmotický tlak. Mořské ryby mají v tělních dutinách nižší koncentraci solí než má mořská voda, žijí tedy v prostředí hypertonickém, kdy voda proudí z těla do okolní vody (mořská voda je vysušuje). Salinita vody

20 Ztráta vody v prostředí hypertonickém musí být kompenzována pitím mořské vody a následným vylučováním přebytku solí žlázami v žábrách nebo v moči. Paryby (žraloci, rejnoci) zadržují ve své krvi močovinu, které se naopak jiní živočichové snaží zbavit vylučováním. Žraloci mají žábra povlečená obalem nepropustným pro močovinu. Osmotický tlak krve žraloků a rejnoků je tak vyšší než osmotický tlak mořské vody, jejich těla tedy nasávají vodu z oceánu a tito živočichové nemusejí pít mořskou vodu. Sladkovodní ryby na rozdíl od mořských ryb žijí v prostředí hypotonickém. Ve sladkých vodách je málo rozpuštěných látek, zatímco v krvi a tkáních sladkovodních ryb je mnoho solí a bílkovin, které zvyšují osmotický tlak těla sladkovodních ryb. Proto je sladká voda intenzivně nasávána z okolního prostředí do těla ryb a voda se musí naopak z těla vylučovat. Sladkovodní ryby proto nemusí pít vodu. Život jak v prostředí hypotonickém, tak v prostředí hypertonickém je narušením osmotické rovnováhy a vyžaduje výdej energie na udržení rovnovážného stavu. Salinita vody

21 Voda v ČR Veškeré zásoby vody v ČR tvoří sladká voda. Na celkové bilanci se nejvýznamněji podílí podzemní voda. Zásoba vody v tocích je asi 1km 3, v nádržích a rybnících je asi 3 km 3. Hlavním zdrojem vody v ČR jsou vodní srážky. Území ČR je střechou Evropy, odkud veškerá voda odtéká celkem do tří moří: Severního, Baltického a Černého. Obyvatelé ČR tak mají ve srovnání s jinými zeměmi k dispozici mnohem méně vody. Místo odpovědného hospodaření s vodou, jsme však př. za posledních 200 let zkrátili naše toky o km, tj. o 37% celkové délky. Zkracováním toků je voda z území ČR rychleji odváděna, snižuje se schopnost zasakování do půdy. K vysychání půdy vede i neuvážené odvodňování půdy př. drenážemi. Nedostatek vody je pak nutno řešit dodatečnou výstavbou nádrží, rybníků, atd.

22 Hustota vody Hustota vody je závislá na množství rozpuštěných látek, teplotě a tlaku. Se zvyšujícím se obsahem rozpuštěných látek stoupá téměř lineárně také hustota vody. Při vzestupu salinity o 1 o / oo klesne teplotní maximum hustoty o 0,2 ºC. Chemicky podmíněné rozdíly v hustotě sladkých vod nejsou obvykle větší než 0,85 g.l -1 a nebereme je tak v úvahu. Největší hustotu má voda při teplotě 3,94 ºC. Studenější i teplejší voda je „lehčí“ a ve vodních nádržích převrstvuje vody s větší hustotou. Změny hustoty vody neprobíhají lineárně, se stoupající teplotou rychle narůstá relativní rozdíl, takže mezi 24 ºC a 25 ºC je rozdíl v hustotě 30x větší než mezi 4 ºC a 5 ºC. vzestup tlaku o 1 MPa klesne maximum hustoty o 0,1 ºC.

23 Voda má největší hustotu při ~ 4 o C !!! Hustota vody

24 Vztah mezi hustotou vody a teplotou.

25 Vliv teploty vody na její hustotu a hloubku ponoření tělesa Hustota vody

26 Změny hustoty vody způsobené změnou teploty mají vliv na stratifikaci fyzikálních a chemických vlastností a koloběh látek. Změny mezi teplotou vody a hustotou značně ovlivňují i podmínky, za jakých vodní organizmy přežívají zimní období. Teplotní stratifikace znemožňuje hluboké promrzání vody (v ČR je vrstva ledu pouze výjimečně silnější než 30 cm). Velká hustota vody (asi 775x vyšší než hustota vzduchu) má vliv na stavbu těla vodních živočichů. Vodním živočichům stačí k zajištění opory méně výkonné pohybové orgány a slaběji vytvořené kostry než živočichům suchozemským. Můžou dosahovat i podstatně větších rozměrů než příbuzné suchozemské formy (podobně i u rostlin).

27 Led = O o C (max. 30 cm) Voda = 4 o C Vrstva ledu omezuje konvekční a horizontální proudění a ochlazování hlubších vrstev vodního sloupce. Hustota vody

28 Viskozita vody Dynamická viskozita (vnitřní tření) charakterizuje odpor, který klade voda vlastnímu pohybu nebo jiné vzájemné změně částic vodní masy. Odpovídá síle potřebné k posunu 1kg za 1s o 1m (1 Pa.s pascalsekunda). Viskozita vody je asi 100x větší než viskozita vzduchu a je výrazně ovlivněna teplotou. Se stoupající teplotou hodnota viskozity klesá. Kinematická viskozita prostředí je dána poměrem mezi viskozitou a hustotou (m 2.s -1 ). V teplé vodě se organizmus pohybuje s menším výdajem energie, ale klesá rychleji než ve studené vodě. Podobně se v tekoucích vodách zvyšuje nebo snižuje mechanická unášecí síla pohybující se vody.

29 Teplota ( o C) Dynamická viskozita (Pa.s -1 ) Kinematická viskozita (m -2 s -1 ) x x x x x x x x x x x x x x Teplota v o C% viskozity ,9 1073,0 1563,7 2056,1 2549,8 3044,6 Na rozdíl od hustoty klesá viskozita mnohem rychleji ! Hustota = viskozita (oleje mají menší hustotu, takže plavou na povrchu, ale viskozitu mají mnohem větší – jsou méně tekuté)

30 Viskozita vody

31 Adhezivní a kohezivní vlastnosti vody Poměr mezi kohezí (soudržnost) a adhezí (přilnavost) molekul vody vůči pevným povrchům má pro vodní organizmy řadu důležitých důsledků. koheze < adheze je plocha smočitelná (hydrofilní) koheze > adheze je plocha nesmočitelná (hydrofobní) Hydrofobie je nezbytná u vodních živočichů, kteří dýchají atmosférický kyslík a občas musí obnovovat rezervu vzduchu u hladiny. Hydrofobní povrch těla má osmoregulační funkci (znemožňuje průnik vody do organizmy) a rovněž snižuje intenzitu přisedání nárostových organizmů. Vodní organizmy čerpající kyslík přímo z vody musí mít hydrofilní plochu (např. žábry).

32 Povrchové napětí Mezi kapalným a plynným prostředím vzniká zvýšenou soudržností molekul vody povrchové napětí. Jeho hodnota závisí na teplotě a obsahu látek rozpuštěných ve vodě. Povrchové napětí vody poskytuje stabilizační plochu pro vodní organizmy. Organizmy využívají povrchovou blanku jako oporu se svrchní strany (epineuston), ze spodní strany (hyponeuston), organizmy na hladině (pleuston), rostlinné (okřehky), živočišné (vodoměrky, vírníci).

33 Barometrický a hydrostatický tlak Barometrický (atmosférický) tlak na mořské hladině odpovídá hodnotě cca 0,1 MPa (přibližně 1 kg.cm -2 ). Tlak ovlivňuje nasycení vody různými plyny (CO 2, O 2 ), uvolňování plynů z vody a ze dna, nástupy vodního květu sinic. S hloubkou vody roste tlak vody na každých 10 m o 0,1MPa. Rozhodujícím faktorem umožňujícím život i za obrovských tlaků v mořských hlubinách je nepatrná stlačitelnost vody (přetlak 40 MPa, zmenšení objemu vody o cca 2%). Voda je hlavní objemovou složkou těl hlubinných organizmů (žahavci a žebernatky až 98-99% hmotnosti těla) V hlubokých mořích díky vysokému tlaku stoupá i rozpustnost vápníku, což se projevuje redukcí koster hlubinných živočichů.

34 Barometrický a hydrostatický tlak Vodní organizmy nejsou nijak specificky adaptováni na změny tlaku a pokud je změna pozvolná snášejí i vysoké tlaky. Ryby bez plynového měchýře nejsou ovlivněny tlakem do 10 MPa, hynou až při tlaku 30 MPa. Ryby s plynovým měchýřem nemají takovou odolnost, v hloubce 10 m je objem vzduchu stlačen na polovinu a ve 40 m na pětinu ve srovnání s původním objemem u hladiny. Zvýšený tlak negativně ovlivňuje výskyt vyšších vodních rostlin ve větších hloubkách (rostliny se vzdušnými kanálky rostou do max. 10 m hloubky) Z hlediska tolerance vůči změnám tlaku můžeme vodní živočichy rozdělit na stenobatní a eurybatní.

35 Sluneční svit Sluneční svit a oblačnost ovlivňují především intenzitu fotosyntézy všech rostlin v nádrži a tím přímo i množství kyslíku a oxidu uhličitého, nepřímo pak pH vody v nádrži. V druhé řadě má pak sluneční svit velký vliv na teplotu vody, která určuje rychlost biochemických a chemických procesů v nádrži. Dlouhodobě zatažená obloha (několik dnů) může mít za následek nedostatečné krytí nároků fytoplanktonu na kyslík a v důsledku toho i vznikající kyslíkové deficity. Sluneční svit se měří zejména při stanovení primární produkce, a to heliografem, Bellaniho pyranometrem, solarimetry, luxmetry.

36 Sluneční svit Světlo vstupující do vodního ekosystému je ovlivněno odrazem, absorpcí a rozptylem. Do vody neproniká veškeré dopadající světlo – množství odraženého světla závisí na úhlu dopadu. Hodnota odraženého světla vyplývá z polohy slunce a je závislá na denní a roční době. V našich podmínkách je vodní hladinou odráženo v průměru v létě 3% a v zimě asi 14% dopadajícího světla, více světla se odráží ráno a večer. Čím kolměji svítí slunce, tím menší odraz Od klidné hladiny se při dopadu světla pod úhlem 60 o odráží 6 %, při 70 o je to 13,4 %, při 80 o již 34.8 % světla

37 Sluneční svit Další ztráty nastávají při průniku světla vodním sloupcem jeho odrazem a rozptylem na částicích vznášejících se ve vodě. Kvalita světla se směrem ke dnu mění vlivem selektivní absorpce jednotlivých složek slunečního spektra. Zadržený podíl světla označujeme jako extinkci. Podíl pronikajícího světla vodním sloupcem jako transmisi (propustnost). V čistých vodách je nejméně absorbována fialová a modrozelená složka světelného spektra. extinkce transmise odraz rozptyl

38 Sluneční svit Radiační složky slunečního záření: –a) ultrafialové záření, spektrální rozsah nm (1-5%) –b) viditelné záření, spektrální rozsah nm (asi 47%), PhAR –c) infračervené záření, spektrální rozsah nm (asi 48%), zdroj tepla

39 Sluneční svit

40 Transmitance v destilované vodě R - červená720 nm O - oranžová620 nm Y - žlutá560 nm G - zelená510 nm B - modrá460 nm V - fialová390 nm

41 Sluneční svit Sněhem pokrytý mořský led0.95 Čerstvý sníh Tající sníh Křemenný písek0.35 Žula0.15 Holý zemský povrch Jehličnatý les Voda0.02 Země jako celek = kompletní absorbce; 1 = kompletní odraz Albedo různých přírodních povrchů

42 Průhlednost a zákal vody Na propustnosti vody pro světlo závisí hloubka tzv. kompenzačního bodu fotosyntézy, v němž se intenzita fotosyntézy fytoplanktonu vyrovnává s intenzitou jeho dýchání (měřeno produkcí a spotřebou kyslíku). Průhlednost závisí především na zákalu (množství suspendovaných látek) a barvě vody. V rybnících vykazuje několik decimetrů a nanejvýš 1-2 metry, v jezerech několik metrů až desítek metrů (Bajkal - 40 m), v mořích a oceánech několik desítek až stovek metrů. V zimě bývá průhlednost větší než v létě, kdy je ovlivňována především intenzitou rozvoje fytoplanktonu (vegetační zákal).

43 Pronikání světla do hloubky vody Rybník s hustým planktonem Horské jezero

44 Průhlednost a zákal vody Zákal vody může být způsoben buď neživými, jemně rozptýlenými částicemi (abiosestonem) nebo drobnými planktonními živými organismy (biosestonem). Rozlišení biogenního a nebiogenního zákalu je velmi důležité, poněvadž biogenní zákal nepřímo informuje o intenzitě primární produkce planktonu, kolísání obsahu O 2 a CO 2 a pH, i o dostatku biogenů. Průhlednost vody určuje sílu eufotické vrstvy, tj. vrstvy vody, v níž probíhá fotosyntetická asimilace. Vody chudé na živiny mají vysokou průhlednost, vody bohaté na živiny mají nižší průhlednost. Průhlednost ovlivňuje pronikání světla do vody, viditelnost kořisti predátorem, oteplování vody. Vodu ohřívá tepelné infračervené záření. Na absorpci tohoto záření má vliv zákal, přijímající více tepla než voda čirá. Proto se zakalená voda ohřívá více než voda čistá. Ve stejné nadmořské výšce jsou tedy vody přikalené a rašelinné teplejší než vody čiré.

45 Barva vody Zbarvení různých typů vod je značně rozdílné. Skutečná barva čisté vody v silné vrstvě je modrá (vysokohorská jezera). Destilovaná voda je bezbarvá. Se stoupajícím obsahem rozpuštěných látek se mění propustnost vody pro světlo, jehož jednotlivé složky jsou propouštěny selektivně a tím se mění i barva vody. Barva vody je ovlivněna odrazem barevných odstínů okolí (obloha, půda, vegetace) a zbarvením dna. Odstíny zelené, bývají zpravidla vyvolány vegetačním zbarvením vody mikroskopickými planktonními řasami. Intenzivně hnědé zbarvení vody rašelinišť je způsobeno huminovými kyselinami, avšak může to být i důsledek rozvoje planktonních rozsivek. Dalším zdrojem barevnosti povrchových vod mohou být některé odpadní vody, zejména z textilního průmyslu, uhelný prach, ledovcové „mléko“ z tajících ledovců aj. Rovněž masový výskyt živočichů může působit zabarvení: vířníci-mléčný zákal, perloočky a klanonožci červenavé zbarvení.

46 Pach vody Čistá destilovaná voda je kapalina bez chuti a zápachu. Pach biologického původu vzniká při metabolismu a odumírání sinic, řas, vyšších rostlin, bakterií, aktinomycet, plísní, hub a prvoků. Druh a intenzita zápachu závisí na druhu organismu a intenzitě jeho rozvoje. Případně dostává voda pach od látek, které nemají svůj původ ve vodním prostředí. V důsledku rozvoje některých řas ve vodárenských nádržích (zvláště sinic, rozsivek a některých bičíkovců) může voda nabýt tak nepříjemného zápachu, že je prakticky neupotřebitelná pro vodárenské účely. Zápach vody nám v některých případech umožní již čichem rozpoznat přítomnost některých plynů, rozpuštěných ve vodě (sirovodík, amoniak). Také rybí maso může přijímat typický bahnitý pach, vznikající př. činností některých sinic (převážně rod Oscillatoria a Planktothrix). Aby se ryby tohoto pachu zbavili, drží se před konzumem nějakou dobu v čisté vodě (sádkování). Také některé látky př. nafta, benzin, zhoršují kvalitu masa vodních organizmů- organoleptické závady.

47 Oxidačně-redukční (Redox) potenciál Je potenciál na který se nabíjí kovová (platinová) elektroda ponořená do roztoku s rozpuštěnými látkami v redukované nebo oxidované formě, vůči standardní elektrodě (vodíková). Hodnota potenciálového rozdílu je úměrná logaritmu poměru redukované a oxidované látky. Podmínkou měření je zvratnost (reverzibilnost) oxidačně redukční reakce. V přirozených vodách empirický charakter, redox potenciál (ORP) je závislý na pH a obsahu kyslíku, ne vždy bývá splněna podmínka reverzibilnosti. Redox potenciál v epilimnionu nádrží kolísá mezi 0,4 – 0,6 V, nižší indikuje redukční látky, hodnoty 0,3 – 0,2 V indikují přítomnost Fe(OH) 2, hodnoty 0,1 – 0,06 V sirovodík.

48

49

50 Zimní stratifikace redox potenciálu v několika jezerech.

51 Teplotní výkyvy jsou ve vodě daleko menší než ve vzduchu (vysoká měrná kapacita) a v důsledku toho působí větší nádrže v krajině jako jakési tepelné regulátory či moderátory klimatu okolní krajiny. Skupenské teplo tání - teplo potřebné k přeměně 1 kg ledu při 0 o C na kapalnou fázi o teplotě 0 o C = 334, 9 kJ Skupenské výparné teplo - teplo potřebné k přeměně 1 kg vody při 0 o C na plynnou fázi (páru) o teplotě 0 o C = 2499,5 kJ Pro zvýšení teploty jednoho krychlového metru vody o 1 o C je třeba dodat 4, kJ tepla Specifické teplo vody je ~ 1 kalorie, vzduchu 0,24 kalorie Ochlazením vody o jeden stupeň tedy voda teoreticky oteplí stejné množství vzduchu o 4 stupně. Tepelné vlastnosti vody

52 Sečská přehrada na řece Chrudimce ( m 3 vody) Zima = 64 mil. tunkalorií Červen = 256 mil. tunkalorií 200 mil. tunkalorií = teplo vzniklé spálením 2500 žel. vagonů uhlí Tepelné vlastnosti vody Roční tepelná bilance – celkové množství tepla spotřebované k ohřátí vody z její minimální teploty v zimě na její maximální letní teplotu.

53 Tepelné vlastnosti vody Tepelná vodivost vody je ~ 30x vyšší než tepelná vodivost vzduchu 1 m 3 vody při 30 o C drží v průměru 500x více tepla než stejný objem vzduchu při téže teplotě Tepelná vodivost vody = J.cm -1.s -1.K -1, Molekulový přenos tepla vodou je bezvýznamný. Téměř veškerý přenos tepla se uskutečňuje pohybem vody (prouděním).

54

55 Voda (chladná) je cca 25x tepelně mnohem lépe vodivá než vzduch, takže tělo živočicha daleko rychleji ochlazuje. Vezmeme-li v úvahu proudění vody, pak chladící efekt vody může být až 100x vyšší než chladící efekt vzduchu. Problém především pro teplokrevné živočichy – nutné adaptace. (a) nesmáčivý a dobře izolující tělní kryt (vzduch, který se drží v mastní srsti nebo peří, má nízkou tepelnou vodivost, tělo navíc nadnáší,takže pomáhá snížit energetický výdej při plavání; hůře izolované části těla (končetiny, uši, ocas) mívají schopnost snižovat svou teplotu odkrvením (b) Aktivně snižují teplotu povrchu těla (zejména vrstvy podkožního tuku – tuleni, hroch), Nadbytečné teplo – výměníky tepla – tkáně schopné měnit svou teplotu (dlouhý a lysý ocas ondatry, ploutve velkých vodních savců) Důsledek tepelné vodivosti

56 Teplo do vody: –a) sluneční radiace (záření) – hlavně infračervená složka –b) zemské nitro (geotermální zdroj) – horké prameny, hluboká jezera –c) lidská činnost (antropický faktor) – elektrárny apod. Teplo z vody : –a) termální radiací (vyzařování tepla), omezené na několik cm při hladině –b) konvekcí (přenos tepla v pohybujícím se médiu) –c) evaporací (přeměnou vody v páru) –d) přechod tepla do dna Teplota vody a vzduchu

57 Teplota vody přímo ovlivňuje množství plynů rozpuštěných ve vodě - čím je voda teplejší, tím méně se v ní plynů rozpustí, což platí absolutně. Teplota ovlivňuje rychlost chemických reakcí, jako jsou oxidace a rozkladné pochody v procesu samočištění. Změny teploty vody během roku v hlubokých nádržích pak ovlivňují nejen jejich tepelný, ale i chemický režim v důsledku střídajících se cyklů stagnace a cirkulace během roku. Sezónní střídání organismů v ekosystémech (sukcese) jak rostlinných, tak živočišných je přímo podmíněno teplotou. Teplota vody a vzduchu

58 Teplota vody má důležitou úlohu při tření ryb a líhnutí jiker. Např. kapr se tře až tehdy, když teplota vody trvale vystoupí nad 15  C. Při vyšší teplotě vody se i jikry líhnou rychleji. Podzemní vody mívají konstantní teplotu, jen málo závislou na ročním období a pohybuje se obvykle kolem 10  C. Větší kolísání svědčí o rychlém pronikání povrchové vody do podzemí. Vody, které mají při vývěru teplotu vyšší než 25  C se nazývají vody termální. Naše toky mají roční průměr teploty vody 5-12°C (nejčastěji 9°C). Nejnižší teplota našich toků bývá v lednu a v únoru, nejvyšší v červnu a v červenci, v tocích pod nádržemi pak v srpnu. Vertikální rozdíly teploty toků jsou nepatrné díky turbulentnímu proudění. Ve stojatých vodách jsou velké roční rozdíly teploty vody i mezi teplotou u hladiny a u dna. Optimální teplota pitné vody je 8-12  C. Voda o teplotě nad 15  C již neosvěžuje a pod 5  C může způsobit žaludeční potíže. Teplota vody a vzduchu

59 SCHÉMA SEZÓNNÍHO CYKLU TERMIKY JEZERA

60

61

62

63

64 Roční cyklus – dimiktické jezero/nádrž A jarní míchání B začátek letní stratifikace C vrchol letní stratifikace D podzimní míchání E zimní (převrácená) stratifikace

65 Teplotní stratifikace na lokalitě Brněnská přehrada – hráz v roce 2008

66 Teplota vody a vzduchu Popsaný systém termiky je obvyklý pro vodní nádrže mírného pásu severní polokoule. Dimiktická nádrž - dochází ke dvěma cirkulacím během roku, zřetelná stratifikace (nádrže mírného pásma) Holomiktická nádrž - dochází alespoň v jedné cirkulaci k promísení celého vodního sloupce až ke dnu, nevytvářejí zřetelnou stratifikaci (polární a tropická jezera) Monomiktické (u polárních v létě, u tropických v zimě) Polymiktické (míchají se vícekrát během roku) Meromiktická nádrž - nedochází k promísení celého vodního sloupce (podmíněno morfologicky, topograficky, chemicky) horní vrstva - mixolimnion (míchaná) střední vrstva = chemoklina = haloklina = pyknoklina spodní vrstva = monimolimnion = nepodléhají totální cirkulaci

67 Změny během dne v mělkém rybníce

68 Teplota přirozených vod kolísá od -7,8°C (bod zámrzu slaných jezer) po 96°C (horké prameny). Vodní organizmy snášející velké kolísání teploty vody označujeme jako eurytermní, organizmy vyžadující úzké rozmezí kolísání teploty pak jako stenotermní. Organizmy žijící v teplotním rozmezí -10°C až 30°C se označují jako psychrofilní. Organizmy žijící v rozpětí teplot 10-50°C se označují jako mezofilní a organizmy tolerující teploty 25-90°C jako termofilní. Organizmy bezjaderné- Prokaryota mají zvláštní složení bílkovin, takže snášejí i vysoké teploty, při nichž u většiny Eukaryot již dochází ke koagulaci plazmy. Bakterie (sinice) tak snášejí teplotu až °C, což jim umožňuje žít i v horkých pramenech. Teplota vody a vzduchu

69 vlny – více periodické, na místě proudy – méně periodické, jednosměrné mechanismy (činitelé) pohybu: stojaté vody  vítr – směr, rychlost  tepelná výměna – ochlazování tekoucí vody  gravitace Pohyby vodních masPohyby vodních mas 1)Pohyby turbulentní (řeky) 2)Proudění  Vyrovnávací tepelné (konvekční) proudění  Průtočné proudění  Větrné cirkulační proudění  Seiches (séše) Hydrodynamika – pohyby vody

70 Proud je typickou vlastností tekoucích vod. Rozdíl mezi tekoucí a stojatou vodou spočívá právě v tom, že v tekoucí vodě dochází k trvalému jednosměrnému proudění vody. Rychlost proudu je závislá na spádu toku a hloubce vody. V horských tocích může dosahovat rychlost proudu 5-6 m.s -1 a dno je tvořeno velkými balvany, při rychlosti proudu 1m. s -1 dno tvoří hrubý štěrk, při rychlosti cm. s -1 sedimentuje hrubý písek, při rychlosti 20 cm. s -1 dno tvoří jemný písek, při dalším poklesu je dno bahnité. V příčném profilu teče voda v každém místě jinou rychlostí vlivem tření vody o dno a překážky. V prudce tekoucích vodách bez jemnějšího substrátu, chybí na dně vyšší rostliny a vyskytují se zde pouze rozsivky, řasy, sinice a mechorosty. Hydrodynamika – pohyby vody

71 Pohyb po spirále

72 Také živočichové žijí v prudce tekoucích vodách mají řadu morfologických adaptací (přísavky, zploštělé tělo, silné končetiny,aj.). U ryb vyžaduje život v silném proudu velké energetické nároky – trvalé vzdorování proudu. Rheobiont je druh výrazně adaptovaný na proud, v jiném prostředí nežije. Rheofil je druh méně přizpůsobený proudu, proud preferuje, ale žije i jinde. Reoxen je druh nepřizpůsobený proudu, ale v proudu může žít. Reofob je druh v proudivém prostředí cizí, do proudu se dostaně jen náhodně. Téměř všichni živočichové dne tekoucích vod vykazují pozitivní reotaxi, tj. pohybují se proti proudu. Organismy odtržené ode dna a unášené proudem označujeme drift. Tekoucí vody se označují jako lotické. Rychlé proudící úseky jako torentilní, pomalu tekoucí úseky jako fluviatilní. Částice sunuté po dně – splaveniny, částice unášené ve volné vodě – plaveniny. Hydrodynamika – pohyby vody

73 Větrné cirkulační proudění vzniká působením převládajících větrů, které se opírají šikmo o hladinu. Na straně návětrné dochází ke snížení (depresi) a na straně závětrné ke zvýšení (elevaci). Pohyb povrchových vrstev vyvolává protisměrný pohyb vrstev podložních. Při letní stratifikaci dosahuje tato cirkulace pouze ke skočné vrstvě. Hydrodynamika – pohyby vody vítr

74 Séše Periodické kolísání hladiny velkých jezer, způsobující kývavý pohyb hladiny. Stoupnutí hladiny u jednoho břehu je vyrovnáváno jejím současným klesáním při břehu protějším (elevace vs deprese). Příčiny těchto zvláštních kývavých pohybů celé jezerní masy jsou dosud nejasné. Hydrodynamika – pohyby vody


Stáhnout ppt "Význam vody  Voda se dostala na Zemi spolu s meteority, pokud byl povrch Země žhavý byla voda pouze v atmosféře. Při pozvolném chladnutí planety voda."

Podobné prezentace


Reklamy Google