PEVNINSKÉ VODY ŘEKY SLADKOVODNÍ JEZERA SLANÁ JEZERA Rozvoj a inovace výuky ekologických oborů formou komplementárního propojení studijních programů Univerzity Palackého a Ostravské univerzity CZ.1.07/2.2.00/28.0149
JEZERA
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, 875. 000 74 1. 247. 000 50 Tektonická 249. 000 5 893. 000 35 Pobřežní 41. 000 < 1 60. 000 2 Poříční 531. 000 10 218. 000 9 Vulkanická 1. 000 << 1 3. 000 << 1 Různé 567. 000 10 88. 000 4 Celkem 5, 264. 000 ~100 2. 509.000 100
Klasifikace jezer a rybníků podle velikosti jejich plochy (Kalff, 2002) Typ Plocha (km 2 ) Počet jezer Celková plocha (km 2 ) Největší jezera > 10.000 19 997.000 * Velká jezera 10.000 100 1.504 686.000 Střední jezera 100 1 139.000 642.000 Malá jezera 1 0.1 ~ 1,110.000 ~ 288.000 Velké rybníky 0.1 0.01 ~7, 200.000 ~190.000 Jiné rybníky < 0.01 ND ND * Jen samotné Kaspické moře má plochu 374.000 km 2
KETTLE (POTHOLE) LAKES (USA)
Vznik ledovcového jezera Tající led Ledové bloky v moréně Rozmrzlé ledové bloky tvoří malá jezera Voda stoupá a vytváří další, mělkou nádrž
Lake District, England
Great American lakes (244007 km 2, 22 807 km 3 ) the largest glacial lakes in the world 145 invasive species!
Velká americká jezera (244 007 km 2, 22 807 km 3 ) největší ledovcová jezera 145 invazních druhů! Niagara Falls
Michigan Lake
..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 ~ 98 480 km²
Termokrasová jezera - v místech odtávání permafrostu
Termokrasová jezera
Limany - činností příbřežních proudů
Hrazená jezera
Crater lakes Crater lakes are formed in volcanic craters and calderas which fill up with precipitation more rapidly than they empty via evaporation.
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
Hallasan Jeju island
Rock pools v měkčích pískovcích v okolní žule vznikají činností vody deprese naplněné dešťovou vodou
Riftová (tektonická, poklesová) jezera
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
TITICACA BAJKAL WEDDELLOVO MOŘE
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 25-30 1700 31 500 23 000 1825 54 Tanganjika 9-12 1470 32 600 18 800 1119 56 Malawi/Njasa 4.5-8.6 785 30 800 8 400 Kaspické 2-3 1025 384 400 78 700 1495 27 Viktorino 0.75 70 70 000 2 760 Titicaca 3 284 8 448 8 959 533 13 Ochridské 2-3 295 348 51 Biwa 4 104 674 28 517 10 A B C A B C A - > 600 druhů cichlid (99 % endemismus); ostatní skupiny méně známé B 200 500 druhů cichlid (99 % endemismus); ostatní skupiny mnohem méně známé C bližší údaje nejsou k dispozici
TECTONIC LAKES GLACIAL LAKE Comparison of some lakes with respect to their fauna
Bajkal (31 500 km 2, 23 000 km 3, 1 637 m, oligotrofní) limitace N endemické druhy: Aulacoseira baicalensis, Cyclotella baicalensis, C. minuta, Gymnodinium baicalense, Peridinium baicalensis ; vznášivka Epischura baicalensis; ryby, tuleň
Epischura baicalensis
Phoca baicalensis
East African Rift Valley
Soda lakes
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.
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.
Endemitičtí plži Lake Tanganyika
Floodplain lakes Poříční jezera řeky Chang-Jang
The pattern of bank erosion that leads to the formation of oxbow lakes
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.
20 největších světových jezer (km 2 ) (km 3 ) (m) Kaspické 374 000 Kaspické 78 200 Bajkal 1 741 Hořejší 82 100 Bajkal 23 000 Tanganjika 1 471 Aralské 66 900 (24 200) Tanganjika 17 827 Kaspické 1 025 Viktoriino 62 940 Hořejší 12 230 Malawi (Njasa) 706 Huronské 59 500 Malawi (Njasa) 6 140 Issyk-kul 702 Michiganské 57 750 Michiganské 4 920 Velké Otročí 614 Tanganjika 32 000 Huronské 3 537 Matana 590 Bajkal 31 500 Viktoriino 2 518 Crater 589 Velké Medvědí 31 326 Velké Medvědí 2 292 Toba 529 Tonle Sap 30 000 (11 000) Velké Otročí 2 088 Sarez 505 Velké Otročí 28 568 Issyk-kul 1 738 Tahoe 501 Čad 25 900 (2 500) Ontario 1 637 Hornindalsvatn 514 Erie 25 657 Aralské 1 090 (175) Chelan 489 Winnipeg 24 387 Ladožské 908 Kivu 480 Malawi (Njasa) 22 490 Titicaca 900 Quesnel 475 Balchaš 22 000 Reindeer 585 Adams 457 Ontario 19 000 Helmand 510 Fagnano 449 Ladožské 18 130 Erie 483 Mjøsa 449 Bangweulu 15 100 Hovsgol 480 Salsvatn 445 Maracaibo 13 010 Winnipeg 371 Manapouri 443
Ladoga Balchaš Oněga Winnipeg Velké medvědí Aralské Velké Otročí Njasa Bajkal Hořejší Viktoriino Čad Vättern Huron Titicaca Michigan Ontario Erie Tanganjika
Objemy největších jezer
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.
The world's highest commercially navigable lake is Lake Titicaca in Peru and Bolivia at 3,812 m Lake Titicaca
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
Jezera endorheická - v bezodtoké oblasti, která nemá spojení s mořem Jezera exorheická - oblast je spojená s mořem Zvýšená salinita
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 85 000 km 3 vody vs sladká jezera 105 000 km 3 Kaspické moře - 376 000 km². Je ze severu na jih 1 200 km dlouhé a průměrně 320 km široké, průměrná hloubka je 184 m a dosahuje maximální hloubky 1 025 m. Objem vody je 78 000 km³ - 75% objemu slaných vod. Jeho hladina leží 28,5 m pod úrovní světového oceánu. Průměrná slanost vody je 12,7 až 12,8
Gradient salinity ( ) v Kaspickém moři během léta. Přítok Volhy a zvýšená teplota a aridita směrem k jihu vytvářejí zřetelný gradient salinity.
Geografická distribuce hlavních oblastí s výskytem slaných jezer
Členění stojatých vod Limnetické pásmo
Rozdělení litorální zóny ~ 1 % dopadajícího záření
Otevřený litorál Přístupný litorál Chráněný litorál Oddělený litorál Schema litorálů a jejich odolnosti proti pohybům vody
Zonace makrofyt v jezeru
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
Fytofilní makrofauna = fytomakrofauna
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
Druhy ryb v Lake Constance dočasně využívající zónu emerzních makrofyt
Každý žije v povodí Povodí území odvodňované to určitého jezera / bažiny / toku / moře Cokoliv se stane na suché zemi, ovlivní kvalitu vody!
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
Zatížení živinami vs. plocha povodí
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
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
Nepravidelná dendritická pobřežní čára, charakateristická pro zatopená říční údolí BULL SHOALS RESERVOIR, MISSOURI RIVER (MICHIGAN)
Vliv nerovnosti pobřeží Obě jezera mají stejnou plochu, ale dolní jezero má Delší obvod
Plocha jezera Objem jezera Pro většinu jezer platí, že poměry: obvod : plocha a plocha : objem jsou relativně vysoké Značný potenciál pro habitat coupling
Intersticiální prostředí Fauna podzemních vod
Zóna inhibice Obecné schema vertikálního profilu dostupnosti světla a odpovídající rychlosti fotosyntézy
Kompenzační bod fotosyntézy produkce = respirace Kde je ~ 1 % pronikajícího světelného záření Vertikální profil fotosyntézy Inhibice fotosyntézy
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
Primární produkce v různých typech jezer Oligotrofní horská jezera Eutrofní jezera
Oligotrofní vs eutrofní jezero
Primární producenti řasy a sinice, vodní rostliny
Schema pulzů základních abiotických faktorů a rozvoje planktonních organismů během roku
Sezónní dynamika biomasy fytoplanktonu teplota světlo Jarní míchání vody Zásoba živin Podzimní míchání vody
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)
Dnes typické pro eutrofní vody DOMINANCE SINIC: 1) schopnost fixace dusíku 2) vyšší teplota vody
Dinobryon - příklad mixotrofní řasy Zkonzumované (fluorescenčně) značené baktérie
Planktonní mikroorganismy Viry 10 4-10 9 ml -1 Fototrofní bakterie 0-10 6 b. ml -1 Sinice 0-10 5 b. ml -1 Řasy 10 2-10 4 b. ml -1 1 ml ~ 1 cm 3 Hetero- a mixotrofní bičíkovci 10 2-10 4 b. ml -1 Heterotrofní bakterie 10 5-10 8 b. ml -1 Hetero- a mixotrofní nálevníci 0-10 4 b. ml -1
Klasická představa Klasické pojetí vs Microbial loop (mikrobiální smyčka) Mikrobiální smyčka
Mikroorganismy smyčka sink ( microbial loop = regenerace živin pro PP) článek link (allochtonní DOC pro vyšší úrovně)
Ti kdo je žerou - herbivoři Perloočky (Cladocera) Klanonožci (Copepoda, zejména vznášivky - Calanoida) Vířníci
Copepoda (klanonožci) Macrocyclops vznášivky buchanky plazivky nauplius
Cladophora (perloočky) Acroperus Ceriodaphnia Daphnia
Rotifera (vířníci) Keratella Brachionus
Partenogenetická samice trvalá vajíčka (efipium) Nevhodné podmínky sameček
Perloočky cyklická partenogeneze ASEXUAL REPRODUCTION SEXUAL REPRODUCTION
Vířníci (Rotatoria)
Bezobratlí dravci
Perloočka (chydorid) Graptoleberis se pase na perifytonu Eurycercus
Vývoj klanonožců (Copepoda)
Vývojový cyklus pakomárů
Pelagická potravní síť
Vliv spásání zooplanktonu (Daphnia hyalina) na populaci fytoplanktonu Zooplankton způsobuje významné změny ve složení společenstva fytoplanktonu fytoplankton Daphnia
Vliv kolísání denzity plotice (Rutilus rutilus) na denzitu perlooček rodu Daphnia
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)
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