Ekotoxikologie vodních ekosystémů Vlastnosti vodního prostředí •Denní průběh teploty, koncentrace kyslíku, jeho nasycení a změny světelné intenzity (lx) v řece Jihlavě (na profilu Hrubšice) s bohatou primární produkcí. Světlá část dne je vymezena šipkami •Schéma vzniku povrchového odtoku a zdroje zásobující vodní toky:S srážky, V výpar, P průsak PO povrchový odtok ZO podzemní odtok HV hladina podzemní vody, T tok •V volná voda, B bentál, H hyporheál (Kubíček, orig.) Schéma říčního profilu horního a dolního úseku toku se základními biotopy: •Vztah mezi hustotou vody a teplotou (podle Dussarta, 1996, upraveno) •Největší hustota vody je při •3,946 ° C •Schéma sezónního cyklu termiky jezera mírného pásma •V létě Je vodní sloupec teplotně stratifikován, přičemž termoklima (T) odděluje teplejší vrstvu epilimnionu (E) od studenější a hustší vody hypolimnionu (H). Působení větru na hladinu vyvolává horizontální cirkulaci vody epilimnionu a výměnu živin a potravy mezí pelegiálními (P) a litorálními (S) cenózami. Sedimentujícími částicemi detritu s organismy jsou do hlubších vrstev vody a na dno přiváděny živiny, které mohou cirkulovat mezi vodou s sedimenty (b). Na podzim dochází k vyrovnání teploty a k úplnému promíchání vodního sloupce činností větru. V zimě nastává opět stagnace s teplotou vody blízko +4°C a poklesem teploty u hladiny. Na jaře, po opětném promíchání vodního sloupce, se hladinové vrstvy vody opět otepluj( a stabilizuje se vertikální stratifikace (podle různých autorů, upraveno) •Schéma horizontálního a vertikálního členění vodní nádrže stratifikované teplotně a světelným klimatem. Diagram ilustruje členění mělké nádrže mírného klimatického pásma v době letní stagnace (podle Goldmann et Horneho, 1983) • •Vztah teplotní a světelné stratifikace vodní nádrže v době letní stagnace •Schematické znázornění vertikální distribuce rozpuštěného kyslíku, dusičnanů a amoniaku •v teplotně stratifikovaných jezerech s velmi nízkou a vysokou produktivitou (podle Wetzela, 1983) •Typický průběh vertikální stratifikace, rozpuštěného kyslíku, oxidu uhličitého a teploty v době letní stagnace ve vodní nádrži s vysokou produktivitou. V hypolimnionu převládá. respirace s následným deficitem rozpuštěného O2 a přírůstkem volného CO2 (podle Goldmana et Horneho, 1983) •Změny v relativním zastoupení oxidu uhličitého, hydrogenuhličitanů a uhličitanů ve vodních nádržích v závislosti na změnách pH vody: při středních hodnotách pH převládají hydrouhličitany (HCO3-), při nízkém pH oxid uhličitý a kyselina uhličitá (CO2 + H2CO3), za podmínek vysokého pH dominují uhličitany (CO32-) (podle Goltermana, 1975) •Typická zimní stratifikace redox potenciálu •(ve voltech) v povrchové vrstvě hlubinných sedimentů různých jezer. E Ennerdele Water (40 m), C CYummock Water (40,8 m). WJ Windermere, jižní část (31 m), WS Windermere, severní část (65 m), Ea Esthwaite Water (14 m) (podle Mortimera, 1942). Hodnoty odpovídající křlvce C naměřil Dr. J. Fott na mezotrofním blatenském rybníku Velký Pálenec (In Fott a kol., 1981) •Znázornění rozdílné rychlosti toku vody v příčném profilu řeky pomocí koeficientu •Teplotní změny říční vody •v průběhu roku na příkladu řeky Moravy ne profilu Záhorské Ves (nahoře) a Starohorského krasového potoka na profilu Motyčky (dole) •Koloběh toxických látek a živin v tekoucích vodách •T - transport proudem vody, U - místní koloběh; I - přísun z břehů, 1 - přísun z atmosféry, 3 - přísun z podzemí, 4 - výlet imag, 5 - výlov ryb, 6 - sedimentace unášených látek v inundačním území, 7 - únik plynů do atmosféry • • •Velikost obsádky je vyjádřena biomasou, množství ostatních skupin abundancí: •B - bakterie, P - prvoci, P - fytoplankton, R - vířníci, C - perloočky a buchanky, CH - pakomáři, D - obsádka ryb Sukcese v rybníku s mírně přesazenou obsádkou ryb po jarním napuštění. •Koloběh toxických látek a živin v oligotrofním jezeře (vysvětlivky u druhého obrázku) • Koloběh toxických látek a živin v rybníku s intenzivním chovem ryb •Intenzita pohybu je úměrná tloušťce čar: PP - primární produkce, SP - sekundární produkce, D - destrukce, Ž - rozpuštěné a suspendované živiny, P - přítok, PA - přísun z atmosféry, H - hnojiva, K - krmivo, ZŽ -ztráta živin do atmosféry, VI - výlet imag vodního hmyzu, VR - výlov ryb, O - odtok, V - vypouštěni, SF - sedimentace fytoplanktonu, UŽ - živiny uvolněné ze dna, SŽ - sedimentace živin, SD - sedimentace detritu (orig. Přikryl) •Mikrobiální přeměna sloučenin síry ve velmi produktivním jezeře •Vertikální distribuce (počet jedinců v 1 ml vody) některých příslušníků fytoplanktonu jezera Konojner ilustruje rozdílné světelné nároky různých skupin autotrofních organismů. Rozsivky (přerušovaná čára), Oscilatoria (plná čára), Microcystis (čerchovaná čára) (podle Gorlenka a Kuznněcova.1972) prezentace bila bez textu prouzek tmave zeleny svisly • • Light penetration Průnik světla do vody - základní princip •Čistá voda absorbuje nejlépe červenou a oranžovou část spektra, a proto tyto části spektra nepronikají hluboko (5m). Nejhlouběji pronikají fialové a zelenomodré paprsky (30m). •rozptyl v čisté vodě je v negativní korelaci se čtvrtou mocninou vlnové délky (1/λ)4, takže nejvíce náchylné na rozptyl je krátkovlnné modré a UV záření. lightvsdepth prezentace bila bez textu prouzek tmave zeleny svisly • • Světlo •Světlo = viditelná část elektromagnetického záření (elektromagnetické vlnění o vlnových délkách ≈ 390 – 790 nm) •Elektromagnetické záření = je příčné postupné vlnění magnetického a elkektrického pole (elektromagnetického pole) 005802o10 par_electromagnetic-spectrum prezentace bila bez textu prouzek tmave zeleny svisly Ø Ø Ø Ø UV záření zareni Název Zkratka Vlnová délka v nanometrech Blízké NUV 400 nm - 200 nm UVA, dlouhovlnné, „černé světlo“ UVA 400 nm - 320 nm UVB, středněvlnné UVB 320 nm - 280 nm UVC, krátkovlnné, „dezinfekční“ UVC pod 280 nm DUV, hluboké ultrafialové DUV pod 300 nm Daleké, řídčeji „vzduchoprázdné“ (vacuum) FUV, VUV 200 nm - 10 nm Extrémní nebo „hluboké“ EUV, XUV 31 nm - 1 nm Výsledek obrázku pro uv záření Průnik světla a barva vody •Čistá voda absorbuje nejlépe červenou a oranžovou část spektra, a proto tyto části spektra nepronikají hluboko. Nejhlouběji pronikají fialové a zelenomodré paprsky. •rozptyl v čisté vodě je v negativní korelaci se čtvrtou mocninou vlnové délky (1/λ)4, takže nejvíce náchylné na rozptyl je krátkovlnné modré a UV záření. •Molekuly vody rozptylují světlo ve všech směrech, a to, která se vrací zpět nahoru směrem k pozorovateli, je důvodem modré barvy vody těchto čistých jezer. • I velmi malé množství zabarvujících DOM a organických částic velmi rychle absorbuje fotony modré části spektra a způsobuje, že vodou nejlépe prochází světlo zelené. To je pak následně rozptylováno a je důvodem pro zelenou barvu takovéto vody. •Se zvyšujícím se obsahem rozpuštěných organických látek roste absorpce světla v modré až fialové části spektra, voda je zabarvena do žluta až hněda.