Prostor a čas čtyřrozměrný prostor

Transkript

1 Tekoucí vody

2 lineární charakter jednosměrné proudění umožňují migraci, i mezi mořem a sladkou vodou kolísající průtok nestabilní dno přísun látek přítokem, z okolí, jejich ztráty odtokem otevřené systémy kontakt s terestrickým prostředím - tok a jeho povodí tvoří komplex Prostor a čas čtyřrozměrný prostor

3

4 Proudění v přírodě - laminární vyjímečně (pojem se však používá) - turbulentní obecně riffles - lotické úseky - peřejnaté úseky, turbulentní pools - lenitické úseky - málo proudivé runs - proudivé úseky ovlivňuje fyzikální a chemické faktory vody

5 Proudění a koryto toku

6 Rychlost závisí na spádu - charakteru dna - tvaru koryta - nejvyšší rychlost v proudnici v určité hloubce pod hladinou nižší rychlost při hladině a březích v blízkosti obtékaných těles zóna klidné vody Kamenité dno - rychlost proudění asi 120 cm.s -1 Štěrkovité dno - rychlost proudění asi 40 cm.s -1 Středně hrubý písek - rychlost proudění asi 20 cm.s -1 Bahnité dno - rychlost proudění asi 10 cm.s -1

7

8 Průtok základní charakteristika vodního stavu v toku průtok (Q) - n-leté a m- denní průtoky pravděpodobnostní hodnoty Q po 355 dnů v roce bude dosaženo daného nebo vyššího průtoku Q 100 pravděpodobná frekvence výskytu daného maximálního průtoku je 1x za 100 let sledování průtoků, limnigrafy, modelování specifický odtok množství vody odtékající z plochy povodí za jednotku času rozkolísanost průtoků vazba k podloží, eroze

9 Teplota vody prameniště - nejmenší kolísání s rozpětím do 5 C horní úsek toku - roční výkyvy do 10 C střední úsek toku - roční výkyvy nad 10 C dolní úsek toku - roční výkyvy nad 15 C měření teplot, dlouhodobá sledování, přepočty z průměrných teplot vzduchu význam letních maxim

10 Habitat - klasifikace pelal - kal, bahno, jíl, částice menší než 0,063 mm argilal - jemnozrnné sedimenty (písek, detrit), částice menší než 0,063 mm psammal - písčité sedimenty, částice 0,063 2 mm akal - jemný štěrk a detrit, 2 20 mm lithal - kameny a balvany, větší 20 mm phytal - řasy a vyšší rostliny

11 Prostředí tekoucích vod a cenózy volná voda rheopelagial rheo(potamo)plankton, nekton povrchová vrstva dna benthal - benthos podříční dno hyporheal hyporheos

12

13 Členění toku

14 Rybí pásma

15

16 Krenál eukrenal - pramen - přepadavý (reokrenní) - mokřadní (heleokrenní) - tůňkový (limnokrenní) hypokrenal - pramenná stružka

17 Další typy pramenů permanentní termální prameny (více jak 35 oc ) permanentní studené prameny v glaciálních oblastech permanentní studené prameny v neglaciálních oblastech temporární studené prameny permanentní brakické prameny permanentní slané prameny

18 Základní charakteristiky krenálu přechodová zóna, ale není typický ekoton primárně nízké koncentrace rozp. O 2 dle typu různě rychlé dosycování vždy vyšší koncentrace rozp. CO 2 vyšší mineralizace vody zdroj podzemní voda první primární producenti dle typu a mineralizace různá specifická společenstva občasný a pravidelný výskyt stygobiontů a stygofilů

19 Eukrenál přechod mezi podzemními a povrchovými vodami nízká a stálá teplota (ale: horké prameny) málo kyslíku druhy z podzemí (Niphargus) druhy nižších úseků toku (Gammarus)

20 Hypokrenál obvykle málo vodný, více kyslíku než v eukrenalu teplota blízká teplotě pramene, max 14 C Diatoma hiemale, Bithynella austriaca, Crenobia alpina

21 další organismy pramenišť larvy pakomárců rod Dixa larvy chrostíků Lepidostoma hirtum larvy pošvatek rodu Leuctra strunovci vodní Gordius aquaticus

22 Ritrál - potok - epiritrál - říčka - metaritrál - řeka (horní tok) - hyporitrál obvykle vysoký obsah kyslíku převážně kamenitý až štěrkovitý substrát dna, spád obvykle vyšší oligostenotermní a polyoxybiontní organismy (hojně jepice, pošvatky, chrostíci, kamomil) tvarem těla přizpůsobení proudu (jepice Ecdyonurus, vranka Cottus gobio) pravý plankton chybí

23 epiritrál - horní pstruhové pásmo, max. 16 C, pstruh, střevle, vranka, mechorosty metaritrál - dolní pstruhové pásmo, max. 18 C, hlavně pstruh, mechorosty hyporitrál - pásmo lipanové, max. 22 C, pstruh, jelec, mřenka, nárosty řas včetně vláknitých, lakušník, hvězdoš

24 Potamál - střední tok řeky - epipotamal - dolní tok řeky - metapotamal - veletok, brakická voda - hypopotamal letní teploty přesahují 20 C může docházet ke kyslíkovým deficitům proudění pomalejší malý spád, dno obvykle písčité až bahnité eurytermní až polystenotermní druhy (Oligoneuriella, Theodoxus)

25 epipotamal - pásmo parmové, řasové nárosty, submerzní vyšší rostliny, emerzní rostliny v ripálu, potamoplankton, houbovci, mechovky, máloštětinatci, plži, mlži, různý hmyz, parma, podoustev metapotamal - pásmo cejnové, oživení jako v epipotamálu, hojně pakomáři hypopotamal - brakická voda

26 Teorie říčního kontinua v podélném profilu toku (RCC - River Continuum Concept)

27 RCC vstupy org. hmoty

28 RCC - rozložení potravních skupin

29 RCC distribuce organismů

30 Podélný profil vývoj druhové bohatosti, diverzity

31 Hyporheal podříční vody

32 Historie výzkumu předpoklad, že část říční fauny obývá sedimenty pod říčním dnem a vykazuje vertikální distribuci - Kühtreiber (1934) kopání jam ve freatické zóně (Chappuis 1942) termín hyporheic použil poprvé Orghidan (1959) hyporeál (intersticiál) jako součást podzemních vod, rozvinut ve štěrkovitých sedimentech, pro říční faunu plní funkci refugia a líhně (Schwoerbel 1961) u nás se výzkumu ve freatické zóně věnoval O. Štěrba ( léta) ekotonální přístup: hyporeál jako ekoton mezi systémem povrchových a podzemních vod; diverzita zde ale dosahuje jen středních hodnot! (Gibert et al. 1990) různé přístupy ovlivněny použitou vzorkovací metodou: freatobiologové vs. limnologové

33 Funkce hyporhealu v ekosytému kumulace, destrukce a utilizace organické hmoty nitrifikační a denitrifikační cyklus hospodaření s fosforem refugium pro epibentické organismy při disturbancích biotop pro pravý hyporheos (hyporheobionti) - permanetně v hyporhealu biotop pro temporální organismy (larvy vodního hmyzu, ) hyporheofiolové

34 Funkce hyporheosu hrabání bioturbance, rozrušování sedimentu, změna velikosti pórů a rychlosti vody v nich, oxidace a transport org. látek, disperze bakterií a spor vyměšování zdroj DOC a NH 4+ spásání biofilmů - zvyšování mikrobiální aktivity rozmělnění potravy rozklad a mineralizace POM, zpřístupnění OM dalším detritovorům a baktériím biologické interakce predace a kompetice, top down kontrola meiofauny většími bezobratlými pohyb mezi hyporeálem a povrchovým tokem migrace temporární i permanentní fauny, vyplavení během povodní poskytuje potravu povrchovým predátorům emergence hmyzu přenos energie do terestrického systému

35 Komunikace s podzemní a povrchovou vodou

36 Hyporheal v podélném profilu toku

37 Komunikace mezi povrchovou a podzemní vodou horizontální proudění, infiltrace, exfiltrace, kapilární síly závisí na propustnosti dna, povrchovém průtoku a průtoku hyporeálem variabilita v podélném a příčném profilu i v čase kolmatační vrstva

38 (Bio)chemické procesy

39 Potravní řetězec a tok energie MICRO, MEIOFAUNA Autochtonní org. materiál fotická vrstva, zelené řasy, rozsivky, sinice Allochtonní org. materiál (POM, CPOM, FPOM, DOM) listový opad - sezónní závislost eroze břehových partií biofilm - bakterie, houby, prvoci a jejich extracelulární produkty, na povrchu POM i anorg. zrn (jemnozrné sedimenty mají velkou plochu!), zvyšuje kvalitu potravy (C:N)

40 Hyporheofilní organismy zóna pro vývoj larválních statdií

41 Slepá a mrtvá ramena eupotamon průtočná část říční sítě po celý hydrologický rok parapotamon - nedávno odříznutý meandr, zanesením jednoho konce vedlejšího ramene toku, spojeno s mateřským tokem, silně ovlivňovaný tokem, slepé rameno, průtočný úsek za vyšších vodních stavů, trvale však napojen na tok plesiopotamon - mrtvé rameno - odříznuté meandry původního toku, napájené průsaky nebo rozlivy, stabilizovaný, méně řekou ovlivňovaný, mrtvé rameno, průtočné jen za vyšších vodních stavů, zbytek roku oddělen od toku, komunikace jen hyporhealem paleopotamon - zazemňující se meandr, poříční tůň nebo jezero, průtočné jen za extremních průtoků (50 letá voda a více), často až na říčních terasách v historickém záplavovém území La hlavní koryto (eupotamon) 1b původní koryto (eupotamon) 1c vedlejší rameno (eupotamon) 2 - slepé rameno (parapotamon) a-slepé rameno; (b)-mrtvé rameno; (c)-staré rameno a jejich spojení s původním tokem 3 staré rameno (paleopotamon) 4 staré rameno, poříční telma (plesiopotamon)

42 Řeka a její záplavové území (aluvium)

43 Příklady řeka Lužnice

44 Rheobionti, rheophilové, rheoxenové

45 Drift český termín snos pasivní pohyb ve vodním sloupci sukcesní a udržovaní mechanismus několik typů emergentní drift terestrický drift katastrofický drift organický drift (živé nebo topící se organismy) poproudový a protiproudový drift (aktivní)

46 Drift - příčiny změny průtoku minima a maxima ledové dřenice emergence líhnutí vč. kuklení, vylézání na souš rozmnožování vlastní aktivní hledaní sex. partnera a kopulace ovipozice kladení vajíček vnitro a mezidruhové vztahy (kompetice, predace, )

47 Drift sukcesní a udržovaní mechanismus

48 Drift změny průtoku

49 Obecná sukcesní křivka Fáze: startovací, exponenciální, vrcholová, stabilizační - oscilační

50 Hlavní produkční složka - bentos fytobentos nárosty, perifyton primární producenti zoobentos konzumeti bakteriobentos destruenti, biologicky aktivní povrchy, biofilmy jednoduché houby a plísně, bakterie mikro (pod 50 µm, meio (50µm až 1mm)a makrobentos (více jak 1mm)

51 Makrozoobentos potravní specializace

52 Kouskovači - drtiči

53 Seškrabávači (spásači)

54 Sběrači (aktivní filtrující - sítě stavějící)

55 Potravní síť tekoucích vod

56 Reálný příklad pstruhový potok

57 Vstupy energie koloběh látek světlo a teplo allochtonní organická hmota CPOM, FPOM, DOM autochtonní organická hmota primární producenti - nárosty řas, makrofyta konzumenti bentos potamoplankton nekton destruenti biologicky aktivní povrch, biofilm

58

59 Spirální koloběh podélný profil

60 Spirální koloběh

61 Spirální koloběh v prostoru

62 Spirální koloběh - biofilm

63 Spirální koloběh - aluvium

64 Spirální koloběh tvary spirál

65 Spirála, organismy a toky energie

66 Zvláštní typy tekoucích vod Madikolní habitaty hygropetrické habitaty - kameny (skály) permanentně smáčené tenkou vrstvou vody madikolní habitaty s.str. - dtto, pokud voda smáčí také další substráty (mech, bahno) Peřeje a vodopády Výtoky z jezer

67 Toky aridních oblastí temporární toky permanentní pouštní toky např. JZ USA: běžně malý průtok vzhledem k velikosti povodí přívalové srážky bleskové povodně vyplavení organismů, ale rychlá rekolonizace (několik týdnů), velmi vysoká roční produkce, limitace dusíkem chladné pouštní toky extrémně nízká prediktabilita, vysoká variabilita průtoků ve vazbě na nahodilost v režimu srážek Temporární toky dočasné - efemérní - pereniální - intermitentní

68 Strategie přežití organismů tekoucích vod Nejčastější disturbance vyschnutí toku