1. Přehradní nádrže
Specifika údolních nádrží - vliv morfologie a kvality vody na strukturu potravních sítí a další biotické interakce
Vliv parametrů vodv v přítoku do nádrže a dobv zdržení na:
—►   vznik přechodné zóny s intenzivním mícháním, zařazení přítokové vody do profilu nádrže
biotické a abiotické gradienty, typ sukcese na podélném profilu nádrže
různou roli autotrofní a heterotrofní složky planktónu (autochtónni versus alochtonní zatížení organickými látkami) rychlé změny ve složení planktonních společenstev
Jezera versus přehrady ?
Nejvýznamnější rozdíly -
„KAŇONOVITÉ" přehradní nádrže
Relativně krátká doba zdržení
Prostorová heterogenita
Hrirz
Gradienty, sukcese
j
REKA
? Mikrobiální procesy ?
- Interakce
- sukcese
- složení společenstev
hä , c       ,
Kaňonovité nádrže
Přechodné systémy mezi jezery a řekami
r-
ŕ^:
PROSTOROVÁ HETEROGENITA
né gradienty v chemických, fyzikálních a biologických parametrecREKA

Gradienty na podélném profilu kaňonovitých nádrží
'ARAZ
Přechodoví] zóna
Chemické gradienty
Biologické (mikrobiol.) gradienty, sukcese
Kaňonovité nádrže - prostorová heterogenita
Vliv rozdílného zatíženi nutrienty a organickými látkami v přítoku do nádrže na typ sukcese a podíl autotrofní a heterotrofní složky planktónu
Tři příklady na vzrůstajícím gradientu trofíe:
Mesotrofni - ŘÍMOV    „meso- eutrofni" Eutrofni- ORLÍK
v povodí větší města a intenzivně hnojená rybniční oblast třeboňské pánve, ZLATE STOKA napojena prostřednictvím Lužnice (přítok Vltavy)
Hvpertrofní- SAU. Šoanělko
v povodí intenzivně zemědělské činnost, živočišné výroba
Orlík reservoir
Al
T.
Prostorová heterogenita
Parametr	Římov (1999)		Orlík Vltavské rameno (2000)			Sau (1997-99) (Španělsko)
Objem, mil. m3	1           30		112			117       1
1   Délka, km	I           13		31			16        I
1   Max. / min. hloubka	|       43/16		43/13			75 / 25      |
Průměrná doba zdržení, dny	1           90	U£		23	T     86      I	
Chemismus, průměrné koncentrace v řece
TN/TIN, mg/l	2.1/1.6	4.0 / 2.7	2.2/1.7
TP / DRP, jjg/l	78/39	180/40	250/120^
POC / DOC, mg/l	/0T7 / 5.<T\	/ío/8.4*\	/l.S 13.5^1
BDOC, mg/l	W5/	\Z5/	\2/
BDOC / TIN / DRP (molar ratio)	33/TT/1	62/7b/I	22 / 3lV 1
(BDOC = biodegradabilní org. C)
L
Vysoký DOC, ale nízký POC & BDOC - huminové látky
Nejvyšší POC,
DOC a BDOC
ws. prim, prod
Nejvyšší pod\\
BDOC v DOC
- anthropo    j ní vliv
Římov (CZ)             Orlík (CZ)            Sau (SP)
(Sezónní průměry)
Ü
200 H
160 H
Prim. prod,   f Bact. prod.
400
]
Celk. Crustacea       I (ind litr1)       f
300
200
*-   100
D     4     3	2      1      R
1 HRÁZ ^—	-    ŘEKA1
H RAZ
1
f    100
D7654321R
REKA
H RAZ
REKA
Gradienty v kaňon, nádržích s různým zatížením v říčním přítoku
Rímov
Průměrné zatížení P a organickým C
OrJjk
silně průtočný
Vysoké zatížení P
Sau
Extrémní zatížení P a organickým C

Reka
Prah ra d a Pi//] o v
Letecký snímek
ukazující silný
gradient v množství
fytoplanktonu (Chl-a)
směrem od řeky k
hrázi nádrže
Rímov
100
CC
I
o
-•- TOT-P -Ár- PART-P -■- DRP i------1 Chl-a
Q.
80
60
40
20
DAM       4
HRÁZ    <
1      RIVER
REKA
Autochtónni produkce
200
160
120
80
40
TOT-P PART-P
i------1 Chl-a
1         RIVER
HRÁZ   <4
REKA
Allochtonní zatížení
Chemické a fyzikální gradienty, nárůst autotrofů
N
▲

Chlorophyll a (mg m"3) and PM (mg ľ1)
Oxygen saturation (%)
K) O
CO O
Ol O
Ol
O O
K) Ol
Ol O
Ol
-sESsr
Ca» Ol
00
-sfer
^^ľ
f
C    3" ö)
"*    — 2.
S»-S:       3
xwvvvfer
svWWWWWS?
< v\\\\\\\\\\\\V\\\\\\\^3^
(\\\\\\\\\\Vi
CD
"T" CD
K)
Turbidity (ntu)
00
"T"
K) Ol O
■
1~~
"b
3
Ol O
O
o
c c
ícchi depth (cm ■
<D
S-
3
a
CO
c
L
t:
?
	"O			
	&>			
3	^Ml		c	<
	kulovaný	90	ô" Q. Sf	ysoká
"O	<
C»	0
3"	3
<D	^^i
Q.	3
3	N
O	*■
(0	£D>
■"*	
Přehrada Sau
m   im m      jl
j cast
o
L.
O
3 03
0) (/> 0) O
J*
3
■N
C 0)
TJ (C
L.
U)
c
"Ň
(C ,0
O
Zvyšující se kone. kyslíku
Nárůst průhlednosti
o re  10-
Pokles
turbidity
&
Partikulova-
ného materalu

12     3     4     5
HRÁZ j
Vysoká prím, Produkce!!
Comerma et al. (2001)
I Nauplii I Copepoda
CM
|3H
CO
^2
(0
o o w
w  1
Ü
0
Přehrada Sau
Cladocera Rotifera
10
[- 8
h 4
h 2
0
1      2
HRÁZ "4
6
8      9 -   ŘEKA
CM
E
■o
h 6    :-
CO
5
O
a:
Zařazování říční vody do nádrže
3 Typy cirkulace
-►
- mění se hloubka zanoření říční vody do nádrže
-*■■
.-.
-*■■
Přehrada x Řeka (rozdíl teplot)
-*■■
Modified from FORD (1990)
Bod zanoření („Plunge point") = míchání říčních a přehradních vodních mas
o
o
c
1/5 o
(/>
>
N
■ 1
(C
0 >s- i
O • >
O-Q.
<"
í
Příklad - přehrada SAU, průměrné teploty vody 1964-85
25
1
Rese Rese River
T____T
voir surfade voir bottom
T 2
i---------r
3        4
2
5
T"
6
T"
7
"T
8
T"
9
10
Month
11       1 1
Empirický model cirkulace / zanoření říční vody v podélném profilu nádrže
tok po dně v zimě í povrchvý tok, jaro
,'-' .&.■
„
tok „středem", léto-podzim
Heterogenita na podél, profilu přehrady SAU- teplé klima !
Procento říční vody přimíchané do vzorkované vrstvy epilimnia ???
SEZÓNNI zmeny v zařazovaní
A MÍCHÁNÍ NA PODÉLNÉM PROFILU:
Povrchový tok - jaro
Tok střední vrstvou, léto-podzim
Tok po dně, zima
/
Teplota !
„MASS BALANCE" MODEL vodivost a koncentrace chloridů
HRA
Vzorkovaná vrstva
REKA
BOD ZANOŘENI
w             w
MÍCHANÍ
Podíl přitékající říční vody - přimícháni do epilimnia
Přehrada Sau, 8 podélných profilu, 1997-1999
Typ přimíchání      River water Datum odběru                 řeky do vodnfho          mixed
sloupce v nádrži       % (Cond.)
Dec-97                               Po dně
Jul-96, Jul-97, Oct-97                   Středem
Apr-97, Feb-98, May-98, Apr-99          Povrch, tok
Přehrada Sau, 8 podélných profilů, 1997-1999
li

> ;
1/51
c
0)
>o <

0)
o
&
o
c c
p
Q.
(D i
0)
o

(/>
Si
1/5 p ■
tí
Sukcese heterotrofních mikroorganismů: bakterie, heterotrofní
bičíkovci, nálevníci
Početnost a maxima heterotrofních mikroorganismů byla v přímém vztahu k zatížení živinami a organickým uhlíkem v přítoku do nádrže
—> Úměrná % říční vody přimíchané do epilimnia (hydrologie !!!)
Sampling dates
Dec-97
Jul-96, Jul-97, Oct-97
Apr-97, Feb-98, May-98, Apr-99
t
Složité hydrologie, výnrzn á s iónní kolísaní hladiny - obtížné porovnání trendů na podélném profilu
_-_-              ■                      . -y     -  ^
•i
Hydromorfologie - nadrz Sau (1995 - 2001)
...........
r...........
...........
i  i   i   i.......
...........
Volumen
.........i/i
...........
400
J2 200
100
L^^jJwill
IN
Caudal e/trádo
...........i...........
..........i
jJVAÄj^yrtAvW
...........
...........
...........
1996
1997
1998
1999
2001
Pokles vody v nádrži Sau
r
> . o
O   :
Optimalizace (zpruměrování) dat na různě dlouhěm profilu - možnost porovnání trendů na podělněm profilu nádrže
o
■ .
vzdálenost od řeky: vždy „vzdálenost"
mezi 1 a 0 se rozdělí např. na 10 stejných úseků
■
- Možnost porovnáni změn biologických parametrů na podélném profilu v různém ročním období a různé výši hladiny přehrady

		
3		■
■ ^^		
	O	
	L.	
	Q.	
■ ŕ*í	E c TJ O	
	Q.	
	ns	
	c	
	> 1/5	
	c	.
	0 o	■
	Q.	■
	(/>	
	O c c	
■	o	
	^J	
	J* (C	■
	Q.	
	0 O	
	3	
K	CO	
		
POCTY
dam
Sampling stations
river
(A
0)
o
c ra ■o
c
3
■4-i
O
■4-i
0)
> o
0)
a.
(A
S!
a)
c o
'■& 'E
■4-i C
O o
32 24 16
8 32 24 16
8 32 24 16
8 32 24 16
8 32 24 16
8
0
Bacteria
Suma % těchto devíti bodů je rovna 100%
-1--------1---------1—
Chlorophyll a
J___L
1.0     0.9     0.8     0.7     0.6     0.5     0.4     0.3     0.2     0.1      0.0
Relative distance from the river
BIOMASY
dam  ■*-
Sampling stations
river
c o o
32 -24 -16
8
0
—I-----------1-----------1-----------1-----------1-----------1-----------1-----------T
Zooplankton
1.0     0.9     0.8     0.7     0.6     0.5     0.4     0.3     0.2     0.1      0.0
Relative distance from the river
20 -
E   15-
10 -
co
Sau Reservoir
April 1997
July 1997
H RAZ
REKA
HRÁZ
REKA
RNA-sondy - in situ hybridizace, přehrada SAU
(0
o
Q.
0)
o
Duben 1997
«£
A
\
t--------r
^-
/
Maxima počtů hetero-trofních bičíkovců v zóně míchání řeky s jezerní částí nádrže
t---------r
123456789 ^          Station
DAM ,^^^^a^^^™  RIVER
40 -
t---------1---------1---------1---------1---------r
12      3      4      5
.          Statio
DAM «^——
H?
8      9 RIVER
Tranzientní zóna, zanoření řeky
Bakterioplankton v podélném profilu nádrže Sau
--------- REKA
Cytophaga-Flavobact.
: v*
ľ

*á •'
\ *		■	
		-v	■ *
		^	
^^^2	K		
Prostorová heterogenita
Zooplankton    Phytoplankton
Sezónní variabilita
Protists
Bacteria

Průhlednost & koncentrace kyslíku
DOC, POC, P, N
Hráá
Epilimnion
REKA
J2
Q.
>
ö)
L.
o
■ö 1 o
>
c E
N
C
i kO N <D
CO
~
Sezónní změny
PODZIM - ZIMA
2,5
1
r
0,5
Lacustrine zone
O
o
2,5
1
r5
O    o
Mikrobiálni biomasa = 22 %
Transitional zone
O
o
o
o o
2,5
.2   1,5
Q. O
0,5
Riverine zone
0,01         0,1
I           10         100      1000     10000
log size (jim)
a
0,01         0,1           1           10         100       1000     10000
log size (|im)
0,01         0,1           1            10         100       1000     10000
log size (urn)
JARO - LETO
y"
y,1.-
2,5
r
0,5
Co
Lacustrine zone
o
.9
2,5
r
0,5
Mikrobiální biomasa = 8°/c
0,01        0,1           1           10         100      1000     10000
log size (jim)
Transitional zone
o o
2,5
2
I
i"
0,5
0
o -
0,01        0,1
Riverine zone
O
O °
O
Copepoda
C   j Cladocera
Rotifera f~) Algae {J Ciliates
O
o
HNF
Bacteria
C)bdoc
'■
Mikrobiálni biomasa = 30%
1           10         100      1000    10000
log size (jim)
0,01        0,1           1            10         100       1000     10000
log size (jim)
Březen 1998
2.5
.2   1.5
Q. O
Lacustrine zone
o
O   O
O  o

■ Ü
Transitional zone


2.5
«   1.5
Q. O
0.5
0.5
O
2.5
.2   1.5
O    "
0.5
Riverine zone
O
O
0.01         0.1           1           10         100       1000     10000
log size (um)
0.01         0.1           1           10         100       1000     1
log size (um)
0.01         0.1            1            10         100       1000     10000
log size (um)
Biomasa nálevníku
Povrchový
-přimíchání 51% říční vody
I C   j Copepoda
f   J Cladocera
fl R Rotifera
ŕ~J Algae
^J Ciliates
C)hnf
T   J Bacteria
(^)bdoc
NALEVNICI
Biomasa
0.8
0.6 -
O
O)
E
(0    0.4 CO
<
g
0.2 -
0.0
Povrchový tok - přimíchání do epilimnia
51%        88%
^M Scuticoci Nates i       i Peritrichs r///\ Prostomatids i       i Oligotrichs ^a Others
\Z
Jul-97
i
Oct-97
ŕ
Dec-97
.								
Sezónní změny v podílu org. uhlíku v planktónu                 .v								
	Trophic level			■^      .   -%	Trophic level			*          ""i-.  -     .     -"-J
	o                         -^                         ro O               Ol               ->■               Ü1               hJ               Ul               co				O                                      -»■                                       K) O                 Ol                 -»■                Ol                 K)                 Ol                 GJ "o   H----------'----------'----------'----------'----------'----------'			(/) N
	o	/~X				^^		
	o	(   -Jl			CD	( Ol		o>
		vľ^r^				^—     ^^^o                   l~		3
	5"	Y^ I.			(Q	\J/\                    fi)		s.
	(Q £2.	^~X       i           3			£2. n"    -^ (D       O    "	\                   d' i                         CD		n'
	(D       O B w    o o	O. I			o   -o	n           n Ol		3
		V_y   •			_i			&
	o o o o o	O  .			o o   " o o o   J o	o«		^
	o o				o Trophic level			
	Trophic level O                                -i                                ro O               Ü1                ->■               Ü1               hJ                Ü1               co				o                         -^                         ro o           "cn            ->■           "cn           to           "cn           co o   -j----------'-----------'----------'----------'-----------'----------'			^
	o   + o	Ö~~GK.   ! '		> O	o	^^K i		Ar O D N
	5" tfl			■	5" (Q £2.	l		Š
	N-      ->■ (D       O    " w'    o  -o o o   " o o o   J			H O	(D      o   " B o  -o o o   " o o o   J o	o • í 0#		■ N >
	o o Trophic level O                                -i                                ro o           "cn            ->■           "cn           to           "cn           co				o Trophic level o                        -^                        ro o          "cn            ->■          "cn           to           "cn           co o  H--------------'--------------'--------------'--------------'--------------'--------------'			
	o	^			o	f^L		
	o	( S^tn			"-J-	v^K»^		
		^-^Sl i				^Y*> ?		
	5" (Q 22. N        -i. (T)       O	\®   i			5" (Q £2. N-       -i. (D       O	\ Ü    s		
	B	(              )      ®           §			B	(           ) °       i		
	o o	w  •			O o	vv '		
	o o o o o o o	o«			o o o o o o o	3		■
	5    '     v   S ■.		OOOOOIO«				-■■	
			CDCDIO>^00					
■Hi ■			So            ZEÍcqOs-^					
			O             O                                 CT              <D               <D               O               <D					
			3.                                w                                 3               °              "C					
			fi)                                 w                                 *               <D               O fi)               °-"               fi)				.	
Fluorescenčně značené bakterie
Foto: K. Šimek
Přídavek-5-15% celk. počtů bakt>
Druhově-specifickél rychlosti příjmu
Koloniální hetero-trofní bičíkovec


o j
Q.
E
_c ,
-Q) ! "D O !
Q. g
g;
d) Ü
J*
3
■d ; o
Q. I
C ; J* !
co
ä :
0)
o
c:
v-=
LU
dam -*-
1
_i____________
Sampling stations
river
> o
«S
«    16 O
32 24
8 H
C
o
3 .Q
C
o o
32
24
16
8
4
_l_
5
_l_
6
_l_
8     9
J___l_
Bacterial production (BP)
n--------1--------1--------1--------1--------1--------1--------r
J    Total grazing rate (TGR)
—i---------------------1---------------------1---------------------1---------------------1---------------------1---------------------1---------------------1---------------------1--------------
1.0     0.9     0.8     0.7     0.6     0.5     0.4     0.3     0.2     0.1     0.0
Relative distance from the river
100
80
O   60
\m
SČ  40 H 20 0
I   I 11 I
V7777A HNF i       I Ciliates
II      II
T
T
1.0     0.9     0.8     0.7     0.6     0.5     0.4     0.3     0.2     0.1     0.0
Relative distance from the river

Prvoci eliminují 95%
celkové bakteriální
produkce
33%                    61%
Het. bičíkovci            Nálevníci
Sezónní průměry
Nádrž	TR0IFJ5	Bakteriální produkce sliminovana prvoky (%)
RÍMOV    Meso-eutrofní          1	40
	
ORLÍK    Eutrofní                     1	70
	
SAU        Hypertrofii í             ^	f    85
í
Prostorová heterogenita Sezónni variabilita
t
AUTOTROFNI Autochtónni C
HYDROLOGIE
Zooplankton
Průhlednost & koncentrace kyslíku
..........
Prvoci
HETEROTROFNI Alochtonní C
DOC, POC, P, N
Hráz
Epilimnion
REKA
top-down control
bottom-up control