Mgr. Karel Brabec, Ph.D. I SOCI, 11L_ 1 ™™ • MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ OPVnlělšvími v^iľ- m^^^M tOndvCR EVROPSKÁ UNIE m LA de že a telovýchovy pra ki>nkiif.nc.5chi>[>n(isl /jína8y 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 M A M J J 2004 A S O N D J M A M J J 2005 A S O 1977-2003 RIVER HABITATS riffle Fr> 0.41 CENTRAL CHANNEL • • • • • • run CHANNEL MARGINS m pool main channel side arms 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 ]bh i ni 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 mutter 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 mailer 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 ROC: Agncullural land use and degradation. □river Pressure State Imped Oroflnin polkdcnr L ulruutiitaliun WeirsJrfams Qxyjefi eonwritrelJQn MicrotiHbilH 1 (!,ťŕrt.ly Flam regime Connailivity Taxonomie eamposilion and (Biodiversity íí lír1 ivn.1 toieran rasa structure reproductive stains 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 evropský sociální I / ^ MINISTER ST VO ŠKOLSTVÍ, 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