‹#› 1 VODA Fyzikální anomálie vody polární charakter vody zvětšení objemu při přechodu v led anomálie tepelné roztažnosti vody Vznik života stálé chemické a fyzikální vlastnosti velká rozpouštěcí schopnost velké povrchové napětí velká tepelná kapacita Součást všech živých systémů Vysoký podíl tělesné hmotnosti – vyšší u mladších jedinců Voda v těle umožňuje metabolismus Životní prostředí pro organismy – po celý život nebo jeho část ‹#› 2 ČLENĚNÍ HYDROSFÉRY •Moře a oceány • • pobřeží, ústí řek do moří (estuary) • • •Vody sladké • podzemní • • povrchové • tekoucí • stojaté • údolní nádrže • mokřady • ‹#› 3 Moře a oceány = 70, 8 % Plocha oceánů = 361,18 miliónů km2 Plocha souše = 149,39 miliónů km2 Oceány a moře 97,2 % Slané vody souší 0,0008 % Ledovce a věčný sníh 2,15 % Jezera, rybníky, nádrže 0,009 % Vodní toky 0,0001 % Podzemní voda 0,62 % Kapilární voda v půdě 0,005 % Voda v atmosféře 0,001 % Sladká voda 2 % zemského povrchu ČLENĚNÍ HYDROSFÉRY ‹#› 4 HYDROLOGICKÝ CYKLUS Malý oběh vody - se uskutečňuje pouze nad pevninou nebo pouze nad oceánem. Většina vypařené vody z pevniny padá pevninu a z oceánu do oceánu. Velký oběh vody - vzniká spojením malých oběhů a je to výměna vody mezi světadíly a oceány. Hydrologický cyklus · Velký oběh · Malý oběh doba jednoho koloběhu - cca 9 dní (40x za rok) ‹#› 5 Fyzikální a chemické vlastnosti vody ‹#› 6 SALINITA •určována polohou a podkladem • •Sladkovodní (brakické) biotopy • •kolísání: 0,05 - 0,4%o •převládají uhličitany, pro organismy nutná osmoregulace • •Mořské biotopy • •35 ‰ - hlavní moře •2 - 8 ‰ - vnitrozemská moře •převládají chloridy, izotonické prostředí • •Salinita má vliv na rozšíření a výskyt živočichů •(ústí řek do moře). • • • Dreissena polymorpha ‹#› 7 SALINITA •Ryby tažné: cyklicky euryhalinní •Ostatní ryby: euryhalinní nebo stenohalinní • •Málo druhů schopných žít v mořské, brakické i sladké vodě •(slávička, losos, jeseter) – potřebují určitý čas k adaptaci. • •Živočichové snášejí kolísání salinity lépe při nižších teplotách. • Anadromní - většinu života ve slané vodě, do sladkých za účelem reprodukce (tření) Katadromní - opak ‹#› 8 HUSTOTA •Hustota vody (měrná hmotnost) - cca 775krát vyšší než vzduchu •ovlivňována teplotou - fyzikální anomálie vody (nejvyšší při 4 oC) • •ovlivňuje: tvar a stavbu těla vč. pohybových orgánů vodních živočichů • •suchozemští živočichové - nutné oporné soustavy - limitace velikosti • •vodní živočichové - nadlehčování vodou – jednodušší oporné soustavy, větší těla: • •plejtvák obrovský (Sibbaldus musculus) - 30m, 100 tun •velryba grónská (Balaena mysticetus) - 25m, 110 tun •krakatice hlubinná (Architeuthis dux) = 18m •humr evropský (Homarus vulgaris) •langusta obecná (Palinurus vulgaris) •velekrab japonský (Macrocheira kaempferi) • ‹#› 9 VISKOZITA •Viskozita - vnitřní tření tekutiny – ovlivňuje odpor vůči tělesu, které se v ní pohybuje – odpor závisí na velikosti tělesa a rychlosti pohybu • •Viskozita vody je asi 100x vyšší než viskozita vzduchu. • •Vliv teploty: při 0oC je viskozita 2x vyšší než při 25oC • •Cyklomorfóza některých planktonních živočichů • hrotnatka jezerní (Daphnia cucullata) • chladné období: nízká kulovitá hlava • teplé období: hlava přilbovitě zvýšená • ‹#› 10 POVRCHOVÉ NAPĚTÍ •Povrchové napětí vzniká na rozhraní mezi tekutým a plynným prostředím v důsledku zvýšené soudržnosti molekul vody. • •Tenká blanka - opora k trvalému nebo přechodnému pobytu - neuston • •Epineustické druhy - pobíhají a kloužou po povrchu blanky – součást pleustonu • • • • • • • • •Hyponeustické druhy - zavěšují se zespodu • hydromt2 ‹#› 11 HYDROSTATICKÝ TLAK Roste s hloubkou - na každých 10m o jeden kilopond (1kp = 1kg/cm2) Vůči tomuto faktoru nemají živočichové žádné specifické adaptace. Některé organismy jsou schopné pozvolné adaptace Se zvyšujícím tlakem se zvyšuje rozpustnost CO2, tedy i vápníku – vede k redukci koster u hlubinných živočichů. měnavka velká (Amoeba proteus) snáší výkyvy až 250 kp prvoci: Paramecium, Vorticella, Euplotes – snáší až 500 kp po 1- 2dny blešivec (Gammarus) hyne při tlacích až 400-600 kp Odolnější jsou živočichové bez prostor vyplněných vzduchem U ryb, ptáků a savců - plynná embolie (Kessonova choroba) gammarid ‹#› 12 HYDROSTATICKÝ TLAK Stenobatičtí živočichové – např. ryby s plynovým měchýřem Eurybatičtí živočichové - planktonní rakovci (Malacostraca) (vertikální migrace 200 – 600 m) planktonofágní ryby, vorvaň (Physeter catodon) – do hloubky 500 – 1000 m Hlubinní živočichové mnohoštětinatci, korýši, ostnokožci, ryby, Pogonophora ‹#› 13 SVĚTELNÝ REŽIM Cirkadiánní a roční kolísání v množství a spektrálním složení světla Vliv na: primární produkci, migrace, reprodukční cykly, rychlost růstu aj. Světlo pronikající vodním sloupcem mění svoje vlastnosti klesá intenzita odrazem na hladině - závisí na výšce Slunce a na vlastnotech hladiny (v naší zem. Šířce v létě v průměru asi 2% v zimě asi 14% dopadajícího světla rozptylem na anorganických i organických částicích na organismech vznášejících se ve vodách zastíněním listy rostlin ‹#› 14 SVĚTELNÝ REŽIM mění se spektrální složení kvalita světla se směrem ke dnu vlivem rozdílné absorbce jednotlivých složek: okrajové části spektra se absorbují nejdříve (UV, fialová), střední pásmo spektra proniká nejhlouběji (zelená, žlutá) Chromatická adaptace řas adaptace na využití těch složek světla, které převládají v různých hloubkách Kompenzační bod – hloubka, ve které se vlivem úbytku světla vyrovnává intezita fotosyntézy s dýcháním Vrstva vody nad kompenzačním bodem – eufotická vrstva Kompenzační bod - ve vnitrozemských vodách časté zákaly - je řádově v hloubkách desítek cm až m, - v čisté mořské vodě asi 200 m ‹#› 15 PRŮHLEDNOST Průhlednost vody – snižována množstvím rozpuštěných látek a zákalem – turbiditou: částice rozptýlené ve vodním sloupci vlivem dešťů, splachů, zvířením kaly, vlivem rozvoje fytoplanktonu (vegetační zákal) činnosti různých organismů (přerývání dna rybami) vč. člověka. Negativní vlivy zákalu: snížená schopnost orientace zanášení filtračních aparátů a žaber Vegetační zákaly (bakterioplankton, fytoplankton) - jako zdroj potravy Průhlednost se zjišťuje pomocí Secchiho desky. V zimě větší než v létě. Oligotrofní jezero - průhlednost 15 – 20 m Eutrofní rybník - průhlednost řádově desítky cm Slouží mj. pro orientační informaci o trofické úrovni. ‹#› 16 BARVA Čistá voda v silné vrstě modrá se stoupajícím obsahem rozpuštěných huminových látek: přes zelenou do hnědé Stanovení barvy vody -pomoci Secciho desky (stanovení v 1/2 hloubky průhlednosti), porovnáním se standardem zahrnuje skutečnou barvu vody a zbarvení vyvolané suspendovanými látkami a přítomnými organismy – organogenní zbarvení (vegetační zákal – např. chlorokokální řasy, vodní květy – sinice Aphanizomenon, Anabaena, Microcystis) Opalizace hladiny – řasy (Chromulina, Euglena) prvoci, bakterie - součást neustonu menších nádrží ‹#› 17 • ‹#› 18 TEPLOTA •Limitující faktor vodního prostředí • •- vliv na fyzikálně chemické vlastnosti vody • (rozpustnost plynů, měrná hmotnost, vistozita) • • •Vodní prostředí je teplotně relativně stabilní: • vysokým měrným teplem • vysokým latentním teplem výparu • vysoké skupenské teplo tání ‹#› 19 TEPLOTA •Teplotní poměry v moři • •Pelagiál - téměř konstantní teplota (kolísání max. 0,2 – 0,3 ° C/den) • polární oblasti 2 – 3° C • pásmo pasátů 4 – 6° C • oblast rovníku 1 – 2° C • •Batypelagiál, abysopelagiál - max. desetiny oC •Větší kolísání v malých mořích • •Teplotní poměry sladkých vod – –Snadné prohřívání či promrzání vodního sloupce • –Denní kolísání: rybník 2 m hluboký 2° C • rybník 0,5 m hluboký 10° C • • ‹#› 20 Adaptace živočichů: tolerance k přehřátí deficit kyslíku letní vysychání zimní promrzání Teplotní stratifikace a cirkulace vody TEPLOTA ‹#› 21 TEPLOTA •Teplotní tolerance organismů – není konstantní, možné adaptace. • •Eurytermní: březnice - Scatella costalis (55 - 65oC) • pakomárec - Dasyhelea tersa (51oC) • ploštěnka - Mesostoma lingua (42oC) • okoun říční (Perca fluviatilis) • štika obecná (Esox lucius) • • Esox-lucius-2 ‹#› 22 TEPLOTA •Stenotermní: většina mořských živočichů • • polystenotermní - fauna korálových útesů • oligostenotermní - pstruhovité ryby, pošvatky, jepice – ploštěnka Crenobia alpina, – obyvatelé mořských hlubin, – podzemních vod profundálu hlubokých jezer mírného pásma – jezer arktického a subarktického pásma – fauna horských pramenů a toků • • Crenobia alpina ‹#› 23 pH •podmíněno koncentrací vodíkových iontů •určováno rovnovážnými stavy mezi • kyselinou uhličitou • hydrouhličitanem a uhličitanem vápenatým •dešťová voda: pH - 5,6 •mořská voda: pH - 8,1 - 8,3 •sladká voda: pH - 3 - 10 • •pH < 3 a > 9 - poškození protoplazmy buněk rostlin, vliv na dostupnost živin • •pH má významný vliv na výskyt a početnost živočichů • •V kyselém prostředí druhová rozmanitost KLESÁ • •Zvýšená kyselost působí třemi způsoby: •- znemožnění osmoregulace, aktivity enzymů nebo výměny plynů •- zvýšení koncentrace toxických těžkých kovů •- omezení kvality potravních zdrojů • ‹#› 24 Tolerance živočichů vůči pH Euryiontní: vířník Branchiomus urceolaris: pH 4,5 - 11 ploštěnka Planaria maculata: pH 4,9 - 9,2 Stenoiontní: nálevník Spirostomum ambiguum: pH 7,4 - 7,6 perloočka Bythotrephes longimanus: pH 7,3 - 9,0 Podle tolerance druhy: acidofilní neutrální alkalifilní pH ‹#› 25 KYSLÍK •Zdroje kyslíku: • vzduch • asimilace rostlin • •Nedostatek kyslíku: • •v hlubších vrstvách vody - limitujícím faktorem pro výskyt řady druhů • •Euryoxybiontní živočichové – tolerují kyslíkový deficit (až anaerobní) • fauna dna, jezer, (eutrofizace, znečištění vody) • •Stenooxybiontní živočichové – tekoucí vody, prameny • •Teplotní a kyslíkové poměry v oligotrofní a eutrofní nádrži v období • letní stagnace (viz Teplota) • • ‹#› 26 OXID UHLIČITÝ • •Základní látka pro organické hmoty •- ve vodě dobře rozpustný •- koncentrace v mořích a ve sladkých vodách větší než v ovzduší •- nebývá limitujícím faktorem • •Nižší rozpustnost při nižším tlaku a vyšší teplotě •- vede např. k tomu, že živočichové mělkých teplých vod • mají pevnější schránky • • •Množství CO2 silně kolísá – souvislost s intenzitou fotosyntézy • ‹#› 27 SIROVODÍK •vyskytuje se tam, kde je spotřebováván O2 a kde anaerobní baktérie rozkládají organickou hmotu • •kyslík potřebný pro metabolismus odnímají bakterie síranům, •které redukují na H2S • •častěji u dna stojatých vod • •v tekoucích vodách a ve volném moři zřídka • •při dlouhodobém působení jedovatý pro všechny organismy • – s vyjímkou sirných bakterií • •bývá v sedimentech • ‹#› 28 OSTATNÍ LÁTKY •Voda (mořská i sladká) – mnoho rozpuštěných organických látek • •Jejich množství převyšuje množství organické hmoty vázané v organismech • – význam osmotické výživy vodních organismů. • •Bílkoviny •Volné aminokyseliny •Sacharidy •Mastné kyseliny •Vitamíny •Růstové látky •Fermenty • •Různý původ – producenti, z těl odumřelých organismů, z odpadních vod. •Účinky - stimulační, inhibiční • •