CZ.1.07/2.2.00/

Transkript

1 PEVNINSKÉ VODY ŘEKY SLADKOVODNÍ JEZERA SLANÁ JEZERA Rozvoj a inovace výuky ekologických oborů formou komplementárního propojení studijních programů Univerzity Palackého a Ostravské univerzity CZ.1.07/2.2.00/

2 JEZERA

3 Geologický původ, počet a celková plocha hlavních typů jezer (Kalff, 2002) Původ Počet jezer % z celkového počtu jezer Celková plocha jezer (km 2 ) % z celkové plochy Glaciální 3, Tektonická Pobřežní < Poříční Vulkanická << << 1 Různé Celkem 5, ~

4 Klasifikace jezer a rybníků podle velikosti jejich plochy (Kalff, 2002) Typ Plocha (km 2 ) Počet jezer Celková plocha (km 2 ) Největší jezera > * Velká jezera Střední jezera Malá jezera ~ 1, ~ Velké rybníky ~7, ~ Jiné rybníky < 0.01 ND ND * Jen samotné Kaspické moře má plochu km 2

5

6 KETTLE (POTHOLE) LAKES (USA)

7

8 Vznik ledovcového jezera Tající led Ledové bloky v moréně Rozmrzlé ledové bloky tvoří malá jezera Voda stoupá a vytváří další, mělkou nádrž

9 Lake District, England

10 Great American lakes ( km 2, km 3 ) the largest glacial lakes in the world 145 invasive species!

11 Velká americká jezera ( km 2, km 3 ) největší ledovcová jezera 145 invazních druhů! Niagara Falls

12 Michigan Lake

13 ..The only one located entirely within the United States The third-largest of the Great Lakes Surface area - 58,000 km 2 Maximum depth is ~ 281 m KOREA ~ km²

14 Termokrasová jezera - v místech odtávání permafrostu

15 Termokrasová jezera

16 Limany - činností příbřežních proudů

17 Hrazená jezera

18 Crater lakes Crater lakes are formed in volcanic craters and calderas which fill up with precipitation more rapidly than they empty via evaporation.

19 A lake which forms in a volcanic caldera or crater after the volcano has been inactive for some time. Water in this type of lake may be fresh or highly acidic and may contain various dissolved minerals. Some also have geothermal activity, especially if the volcano is merely dormant rather than extinct. Crater lakes

20 Hallasan Jeju island

21 Rock pools v měkčích pískovcích v okolní žule vznikají činností vody deprese naplněné dešťovou vodou

22 Riftová (tektonická, poklesová) jezera

23 Tektonická jezera nejstarší jezera mimo oblasti zalednění endemické organismy 15 ancient lakes Extant (recent) = dlouhověká, doposud existující jezera (Bajkal) Fossil (paleo-lakes) = dlouhověká, dnes zaniklá (Newark Basin) Ancient (long-lived lake) = starobylá, dlouhověká jezera doposud existující či zaniklá

24 TITICACA BAJKAL WEDDELLOVO MOŘE

25 Jezero Fyzikální a biologické charakteristiky vybraných největších a nejstarších recentních starobylých jezer (dle Martens 1997) Stáří (mil.) Max. hloubka (m) Povrch (km 2 ) Objem (km 3 ) Počet druhů Endemismus (%) Bajkal Tanganjika Malawi/Njasa Kaspické Viktorino Titicaca Ochridské Biwa A B C A B C A - > 600 druhů cichlid (99 % endemismus); ostatní skupiny méně známé B druhů cichlid (99 % endemismus); ostatní skupiny mnohem méně známé C bližší údaje nejsou k dispozici

26 TECTONIC LAKES GLACIAL LAKE Comparison of some lakes with respect to their fauna

27 Bajkal ( km 2, km 3, m, oligotrofní) limitace N endemické druhy: Aulacoseira baicalensis, Cyclotella baicalensis, C. minuta, Gymnodinium baicalense, Peridinium baicalensis ; vznášivka Epischura baicalensis; ryby, tuleň

28 Epischura baicalensis

29 Phoca baicalensis

30 East African Rift Valley

31 Soda lakes

32 In eastern Africa the valley divides into two, the Western Rift Valley and the Eastern Rift Valley. The Western Rift, also called the Albertine Rift, is edged by some of the highest mountains in Africa, including the Virunga Mountains, Mitumba Mountains, and Ruwenzori Range. It contains the Rift Valley lakes, which include some of the deepest lakes in the world (up to 1,470 meters deep at Lake Tanganyika). Lake Victoria, the second largest area freshwater lake in the world, is considered part of the Rift Valley system although it actually lies between the two branches. All of the African Great Lakes were formed as the result of the rift, and most lie within its rift valley. In Kenya the valley is deepest to the north of Nairobi. As the lakes in the Eastern Rift have no outlet to the sea and tend to be shallow they have a high mineral content as the evaporation of water leaves the salts behind. For example, Lake Magadi has high concentrations of soda (sodium carbonate) and Lake Elmenteita, Lake Bogoria, and Lake Nakuru are all strongly alkaline, while the freshwater springs supplying Lake Naivasha are essential to support its current biological variety.

33

34

35 Neolamprologus cylindricus Lake Tanganyika The lake holds at least 250 species of cichlid fish and 150 non-cichlid species, most of which live along the shoreline down to a depth of approximately 600 feet (180 m). Lake Tanganyika is thus an important biological resource for the study of speciation in evolution. Almost all (98%) of the Tanganyikan cichlid species are endemic (exclusively native) to the lake and many, such as fish from the brightly coloured Tropheus genus, are prized within the aquarium trade. This kind of elevated endemism also occurs among the numerous invertebrates in the lake, most especially the molluscs (which possess similar forms to that of many marine molluscs), crabs, shrimps, copepods, jellyfishes, leeches, etc.

36 Endemitičtí plži Lake Tanganyika

37

38 Floodplain lakes Poříční jezera řeky Chang-Jang

39 The pattern of bank erosion that leads to the formation of oxbow lakes

40 Oxbow lakes A lake which is formed when a wide meander from a stream or a river is cut off to form a lake. They are called "oxbow" lakes due to the distinctive curved shape that results from this process.

41 20 největších světových jezer (km 2 ) (km 3 ) (m) Kaspické Kaspické Bajkal Hořejší Bajkal Tanganjika Aralské (24 200) Tanganjika Kaspické Viktoriino Hořejší Malawi (Njasa) 706 Huronské Malawi (Njasa) Issyk-kul 702 Michiganské Michiganské Velké Otročí 614 Tanganjika Huronské Matana 590 Bajkal Viktoriino Crater 589 Velké Medvědí Velké Medvědí Toba 529 Tonle Sap (11 000) Velké Otročí Sarez 505 Velké Otročí Issyk-kul Tahoe 501 Čad (2 500) Ontario Hornindalsvatn 514 Erie Aralské (175) Chelan 489 Winnipeg Ladožské 908 Kivu 480 Malawi (Njasa) Titicaca 900 Quesnel 475 Balchaš Reindeer 585 Adams 457 Ontario Helmand 510 Fagnano 449 Ladožské Erie 483 Mjøsa 449 Bangweulu Hovsgol 480 Salsvatn 445 Maracaibo Winnipeg 371 Manapouri 443

42 Ladoga Balchaš Oněga Winnipeg Velké medvědí Aralské Velké Otročí Njasa Bajkal Hořejší Viktoriino Čad Vättern Huron Titicaca Michigan Ontario Erie Tanganjika

43 Objemy největších jezer

44 The longest freshwater lake is Lake Tanganyika, with a length of about 660 km (measured along the lake's center line). The deepest lake is Lake Baikal in Siberia, with a bottom at 1,637 m. Its mean depth is also the greatest in the world (749 m) Lake Superior is the largest lake, with 82,414 km². However, Huron is still has the longest coastline at 6,157 km (2980 km excluding the coastlines of its many inner islands). The world's smallest geological ocean, the Caspian Sea, at 394,299 km² has a surface area greater than the six largest freshwater lakes combined, and it frequently cited as the world's largest lake.

45 The world's highest commercially navigable lake is Lake Titicaca in Peru and Bolivia at 3,812 m Lake Titicaca

46 Salt lakes (also called saline lakes) can form where there is no natural outlet or where the water evaporates rapidly and the drainage surface of the water table has a higher-than-normal salt content. Examples of salt lakes include Great Salt Lake, the Caspian Sea, the Aral Sea, and the Dead Sea

47 Jezera endorheická - v bezodtoké oblasti, která nemá spojení s mořem Jezera exorheická - oblast je spojená s mořem Zvýšená salinita

48 SLANÁ JEZERA Slaná jezera = permanentní či dočasné vody se salinitou > 3 g l -1, která nemají spojení s mořem (athalassohalinní vody) Slaná jezera obsahují celkem km 3 vody vs sladká jezera km 3 Kaspické moře km². Je ze severu na jih km dlouhé a průměrně 320 km široké, průměrná hloubka je 184 m a dosahuje maximální hloubky m. Objem vody je km³ - 75% objemu slaných vod. Jeho hladina leží 28,5 m pod úrovní světového oceánu. Průměrná slanost vody je 12,7 až 12,8

49 Gradient salinity ( ) v Kaspickém moři během léta. Přítok Volhy a zvýšená teplota a aridita směrem k jihu vytvářejí zřetelný gradient salinity.

50 Geografická distribuce hlavních oblastí s výskytem slaných jezer

51 Členění stojatých vod Limnetické pásmo

52 Rozdělení litorální zóny ~ 1 % dopadajícího záření

53 Otevřený litorál Přístupný litorál Chráněný litorál Oddělený litorál Schema litorálů a jejich odolnosti proti pohybům vody

54 Zonace makrofyt v jezeru

55

56 Některé charakteristické taxony řas vyskytujících se v bentosu jezer epipelické epifytní epilitické Navicula radiosa Achnanthes minutissima Rivularia haematities N. oblonga Gomphonema Tolypothrix distorta Pinnularia viridis Epithemia turgida Calothrix parietina Nitzschia Stigeoclonium Cladophora glomerata Closterium Aphanochaete repens Frustulina rhomboides Aphanothece stagnina Gloeotricha pisum Eunotia Oscillatoria limosa Tolypothrix distorta Epithemia Typické epifytní společenstvo

57 Fytofilní makrofauna = fytomakrofauna

58 HABITAT COUPLING JEZERO JAKO INTEGROVANÝ SYSTÉM PROPOJENÝCH HABITATŮ (Schindler & Scheuerell 2002) PELAGICKÝ HABITAT LITORÁL N P N P Fotická zóna PROFUNDÁL Afotická zóna KOMPENZAČNÍ HLOUBKA (P=R) N P BENTICKÝ HABITAT

59 Druhy ryb v Lake Constance dočasně využívající zónu emerzních makrofyt

60 Každý žije v povodí Povodí území odvodňované to určitého jezera / bažiny / toku / moře Cokoliv se stane na suché zemi, ovlivní kvalitu vody!

61 Plocha povodí : plocha jezera Jak velké je povodí vůči ploše jezera? Poměr = Plocha povodí= A w :A o Plocha jezera Nízký Vysoký Vyšší poměr = více fosforu = vyšší produktivita často horší kvalita vody

62 Zatížení živinami vs. plocha povodí

63 Co je to doba zdržení? Jak dlouho to trvá, než se jezero propláchne? Doba zdržení = objem jezera odtok Delší doba zdržení: Pomalejší odpověď - Zátěž trvá déle + Organismy mají více času, nevypláchnou se

64 Doba zdržení Turnover times for the Laurentian Great Lakes (approximate retention times) : Lake Superior 191 years Lake Michigan 99 years Lake Huron 22 years Lake Ontario 6.0 years Lake Erie 2.6 years

65 Nepravidelná dendritická pobřežní čára, charakateristická pro zatopená říční údolí BULL SHOALS RESERVOIR, MISSOURI RIVER (MICHIGAN)

66 Vliv nerovnosti pobřeží Obě jezera mají stejnou plochu, ale dolní jezero má Delší obvod

67 Plocha jezera Objem jezera Pro většinu jezer platí, že poměry: obvod : plocha a plocha : objem jsou relativně vysoké Značný potenciál pro habitat coupling

68 Intersticiální prostředí Fauna podzemních vod

69 Zóna inhibice Obecné schema vertikálního profilu dostupnosti světla a odpovídající rychlosti fotosyntézy

70 Kompenzační bod fotosyntézy produkce = respirace Kde je ~ 1 % pronikajícího světelného záření Vertikální profil fotosyntézy Inhibice fotosyntézy

71

72 Vertikální profily rychlosti fotosyntézy (PS) fytoplanktonu Saturace světlem bez inhibice, pokles fotosyntézy s hloubkou Silná fotoinhibice fotosyntézy Fotosyntéza při vysoké biogenní turbiditě Maximum fotosyntézy v metalimnionu

73 Primární produkce v různých typech jezer Oligotrofní horská jezera Eutrofní jezera

74 Oligotrofní vs eutrofní jezero

75

76 Primární producenti řasy a sinice, vodní rostliny

77 Schema pulzů základních abiotických faktorů a rozvoje planktonních organismů během roku

78 Sezónní dynamika biomasy fytoplanktonu teplota světlo Jarní míchání vody Zásoba živin Podzimní míchání vody

79 PEG model sezónního vývoje fyto- a zooplanktonu ve stratifikované (mono/dimiktické) nádrži (eutrofní) mírného pásma (Sommer et al. 1986) zooplankton fytoplankton čirá voda (Clear water)

80 Dnes typické pro eutrofní vody DOMINANCE SINIC: 1) schopnost fixace dusíku 2) vyšší teplota vody

81 Dinobryon - příklad mixotrofní řasy Zkonzumované (fluorescenčně) značené baktérie

82 Planktonní mikroorganismy Viry ml -1 Fototrofní bakterie b. ml -1 Sinice b. ml -1 Řasy b. ml -1 1 ml ~ 1 cm 3 Hetero- a mixotrofní bičíkovci b. ml -1 Heterotrofní bakterie b. ml -1 Hetero- a mixotrofní nálevníci b. ml -1

83 Klasická představa Klasické pojetí vs Microbial loop (mikrobiální smyčka) Mikrobiální smyčka

84 Mikroorganismy smyčka sink ( microbial loop = regenerace živin pro PP) článek link (allochtonní DOC pro vyšší úrovně)

85 Ti kdo je žerou - herbivoři Perloočky (Cladocera) Klanonožci (Copepoda, zejména vznášivky - Calanoida) Vířníci

86 Copepoda (klanonožci) Macrocyclops vznášivky buchanky plazivky nauplius

87 Cladophora (perloočky) Acroperus Ceriodaphnia Daphnia

88 Rotifera (vířníci) Keratella Brachionus

89 Partenogenetická samice trvalá vajíčka (efipium) Nevhodné podmínky sameček

90 Perloočky cyklická partenogeneze ASEXUAL REPRODUCTION SEXUAL REPRODUCTION

91 Vířníci (Rotatoria)

92 Bezobratlí dravci

93 Perloočka (chydorid) Graptoleberis se pase na perifytonu Eurycercus

94 Vývoj klanonožců (Copepoda)

95 Vývojový cyklus pakomárů

96 Pelagická potravní síť

97 Vliv spásání zooplanktonu (Daphnia hyalina) na populaci fytoplanktonu Zooplankton způsobuje významné změny ve složení společenstva fytoplanktonu fytoplankton Daphnia

98 Vliv kolísání denzity plotice (Rutilus rutilus) na denzitu perlooček rodu Daphnia

99 Size-efficiency hypothesis (Brooks & Dodson 1965) Velké druhy zooplanktonu jsou více zranitelné predací rybami, proto v přítomnosti ryb dominuje drobný plankton; naopak při absenci ryb jsou dominantní velké perloočky (Daphnia)

100

101 Kaskádový efekt predace (Carpenter et al. 1985) = nepřímá kontrola lineárního trofického řetězce shora dolů, kde predátor druhu A má nepřímý pozitivní vliv na rostlinný druh C, tím že redukuje abundanci herbivora druhu B. Behavioral cascade nepřímý pozitivní vliv na druh C je vyvolán změnou v chování B