Základy ekologie vodního prostředí

Prezentace na téma: "Základy ekologie vodního prostředí"— Transkript prezentace:

1 Základy ekologie vodního prostředí
Rybářství Základy ekologie vodního prostředí Michal Šorf

2 Ekologie vodního prostředí
Ekologie jako vědní obor – definice Ecological Society of America: Ekologie je vědní obor, který se zabývá vztahy mezi organismy (navzájem) a vztahy mezi organismy a jejich minulým, současným a budoucím prostředím. Vztahy jsou následující: fyziologické reakce jedinců struktura a dynamika populací interakce mezi druhy uspořádání biologických společenstev zpracování a využití energie a látek v ekosystémech

3 Ekologie vodního prostředí
Limnologie je věda studující strukturální a funkční vztahy organismů povrchových vod a vzájemný vliv fyzikálních, chemických a biotických faktorů. Aquatic ecology = ekologie vodního prostředí Freshwater ecology = „sladkovodní“ limnologie Hydrobiologie je chápána spíše jako Freshwater biology (tj. studuje interakce organismů ve sladkých vodách).

4 Ekologie vodního prostředí
Limnologie je věda studující strukturální a funkční vztahy organismů povrchových vod a vzájemný vliv fyzikálních, chemických a biotických faktorů. Aquatic ecology = ekologie vodního prostředí Freshwater ecology = „sladkovodní“ limnologie Hydrobiologie je chápána spíše jako Freshwater biology (tj. studuje interakce organismů ve sladkých vodách). Aplikovaná limnologie (aplikovaná hydrobiologie) – cca od 60. let 20. stol. jako reakce na znečištění vodních těles, zásobování vodou, ... Do aplikované hydrobiologie patří rybnikářství. odrazem těchto tradičních pojetí je název největší vědecké společnosti pro oba obory: American Society of Limnology and Oceanography, Inc. a (jí vydávaného) nejvýznamnějšího časopisu oboru : Limnology and Oceanography

5 Globální zásoby vody na zemi

6 Ekologie vodního prostředí
Aplikovaná ekologie: aplikace ekologických poznatků, široká škála uplatnění ekologie aplikovaná ekologie věda o životním prostředí Celkové náklady na „těžbu“ z přírodního zdroje rostou se zvětšujícím se „úsilím“ (pro zjednodušení lineárně – ne vždy), zatímco hrubý výnos se po překročení jisté meze opět zmenšuje. Nicméně maximální čistý zisk odpovídá ještě menšímu čerpání zdroje.

7 zdrojem její kinetické energie je sluneční záření, zemská gravitace, zemská tepelná energie a geochemická energie. Tyto energetické zdroje jsou příčinou neustálého hydrologického oběhu. atmosféra: průměrná TRT 9 dní; průměrné srážky: světové 1010 mm/rok, ČR 668 mm/rok rostoucí počet obyvatel = roste disproporce mezi zásobami a (s)potřebou Čtyři hlavní části koloběhu vody: atmosférické srážky, povrchový odtok, podzemní odtok (infiltrace), evapotranspirace (vypařování a transpirace rostlin) Atmosféra: 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) 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 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 Evapotranspirace: 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

8 Koloběh vody, osud srážek

9 VODA Voda jako základní podmínka existence živých organismů
Vodní biotopy jako východisko vzniku života a evoluce živých organismů Pro mnoho skupin organismů jsou dodnes výlučným životním prostředím Vodní biotopy jako zdroj pro člověka: voda, potraviny, závlahy, energie podél říčních toků proti proudu postupovalo osídlení země – doloženo např. ve středních Čechách

10 VODA Voda jako základní podmínka existence živých organismů
Vodní biotopy jako východisko vzniku života a evoluce živých organismů Pro mnoho skupin organismů jsou dodnes výlučným životním prostředím Vodní biotopy jako zdroj pro člověka: voda, potraviny, závlahy, energie, doprava ... - škodlivé UV záření bylo odfiltrováno pod cca 10 metry hloubky vody (na souších UV vše zničilo), až s vytvořením atmosféry (kyslík, ozón) se život mohl dostat na souš rybolov z moře (ryby 75, korýši 5, měkkýši 15 mil. t .y-1), z vnitrozem. vod 16 (chov) + 7 mil. podél říčních toků proti proudu postupovalo osídlení země – doloženo např. ve středních Čechách

11 VODA H-můstky, hustota, viskozita, povrchové napětí, teplo (vysoká tepelná kapacita), záření + světlo, polární rozpouštědlo, teplota (stratifikace), pohyby vody, proudění, ... Toky a transport látek (živin, plynů, ...). Každý z uvedených termínů je na samostatnou přednášku 

12 Voda jako životní prostředí
Fyzikální a chemické vlastnosti vody určují životní podmínky organismů: ve srovnání s ovzduším je voda husté prostředí 1) velká hustota umožňuje vznášení se bez výdajů energie a bez opěrných struktur = existence planktonních organismů 2) velká hustota umožňuje existenci velmi hmotných organismů, jaké by na souši neměly dostatečnou opěrnou soustavu

13 Vodstvo u nás přísun srážkami – zhruba 2/3 světového průměru
naše země leží na rozvodí, patří do tří různých úmoří, většina vody v tocích od nás odtéká zásoby podzemní vody jsou malé na jednoho obyvatele připadá cca 6x méně než činí světový průměr silný stupeň využití – a následného znečistění – povrchových vod

14 Model stojaté vody – jezera/rybníka
pozor na rozdíly mezi přirozeným jezerem a umělou nádrží

15 litorál litorál

16 litorál volná voda (pelagiál) litorál

17 litorál volná voda (pelagiál) litorál sedimenty

18 eufotická vrstva

19 eufotická vrstva afotická vrstva kompenzační bod

20

21 epilimnion

22 epilimnion metalimnion

23 epilimnion metalimnion hypolimnion

24 zdroj obrázku: Hydrobiologie (Lellák a Kubíček)

25 zdroj obrázku: Hydrobiologie (Lellák a Kubíček)

26 zdroj obrázku: Hydrobiologie (Lellák a Kubíček)

27 zdroj obrázku: Hydrobiologie (Lellák a Kubíček)

28 Rekapitulace pojmů

29 Stratifikace rozvrstvení vodních mas

30 energie – sluneční záření

31 Potravní řetězec (síť):
živiny – primární producenti – konzumenti - predátoři

32 Bentický potravní řetězec (síť):
živiny – primární producenti – konzumenti - predátoři

33

34 Úživnost jezer eutrofní jezero = trofie – obsah živin ve vodě
Koncentrace TP: oligotrofní <10 ug l-1 mezotrofní ug l-1 eutrofní ug l-1 hypertrofní > 100 ug l-1 zdroj obrázku: Biology of Lakes and Ponds vpravo: Orlík 2016 (moje fotka) dole: Vrbické pleso (moje fotka) oligotrofní jezero

35 oligotrofní jezero eutrofní jezero

36 Černé jezero na Šumavě Přirozeným typem stojatých vod – bohužel v ČR velmi vzácným – jsou jezera vznikají trvalým zalitím větší až velmi velké prohlubně v zemském reliefu vodou kromě vody z okolního povodí jezera buď mají nebo nemají přítok řekou (více řekami) a buď mají nebo nemají odtok – poslední případ vede k vzestupu koncentrace iontů látek ve vodě a vzniku slaných vnitrozemských jezer nejvíce jezer vděčí za svůj vznik zalednění – jsou to jezera proti jiným typům velmi mladá

37 Silně eutrofizovaný rybník na Třeboňsku

38 údolní nádrž Lipno

39 3 úrovně : - chybí vrcholový predátor drobné ryby
drobné druhy zooplanktonu silný rozvoj málo žraného fytoplanktonu - chybí vrcholový predátor (měřítka v mm)

40 Společenstvo o 4 potravních úrovních: dravé ryby planktonožravé ryby v malém množství zooplankton – velké druhy fytoplankton – silně produkující, ale o malé hustotě

41 Struktura zooplanktonu a produkce ryb
Potužák et al. 2007: Aquacult. Int. 15: 201–210

42 Eutrofizace a její důsledky
detergenty hnojiva, bodové a nebodové zdroje terciární čištění Orlík stojí to peníze

43 Eutrofizace a její důsledky
Příklad Erijského jezera: pohroma následovaná zotavením

44 A co rybníky? Pechar L. 2000: Fisheries Management and Ecology 7: 23–31

45 A co rybníky? Pechar L. 2000: Fisheries Management and Ecology 7: 23–31

46 Globální změna: co nás asi čeká?