W2 Właściwości fizyczne wody

• atomy H nie są symetrycznie rozmieszczone kąt pomiędzy nimi 104,45 stopnia

• przesunięcie protonu silny moment dipolowy (właściwości) z®óżnicowanie łądunkó

• dobry rozpuszczalnik

• cząsteczki wody przyciągają się tworzą klastry cząstek (agregację ) parakrystaliczna struktura

• temp 0 C- asocjaty mają 65 cząstek

• 100 C - 12 cząstek

• im wyższa temperatura tym rozmiary asocjatów mniejsze

• anomalia gęstości wody z tego różnica gęstości; lód lżejszy od wody gęstość wody spada gdy lód przechodzi w wodę zbiorniki wodne zamarzają od góry; lód pływa po powierzchni wody; odcina zbiornik od wpływu atmosfery tam mogą się kryć organizmy; głębokie jeziora nie zamarzają

• 
  zależność gęstości wody od temperatury maksimum gęstości przy temp. 4 C

• nieupakowane w klastry cząsteczki są rozmieszczone gęściej gęstość asocjatów mniejsza niż swobodnych cząstek gdy woda rozmarznie to asocjaty rozpadają się struktura wody coraz gęstsza ze wzrostem temperatury... później gęstość spada

• 1 - rozszerzalność cieplna- zmniejsza gęstość wody

• 2- rozpad asocjatów - zwiększa gęstość wody

• powyżej 4 C - rozszeżalnośc przeważa nad efektem rozpadu asocjatówdlatego gęstość znowu spada procesy 1 i 2 nakładają się

• najgęstsza woda jest najzimniejsza woda opada na dno zbiornika (ciepła zimą) woda chłodniejsza przy powiwrzchni (zimą odwrotne uwarstwowienie) najcieplejsza woda przy dnie latem odwrotnie

• temperatura wody w jeziorach oscyluje wokół 4C; gdy głębokie jezioro; jest niższa

• sól i ciśnienie wzrost ciśnienia zmniejsza się temperatura

• skutek asocjacji> woda ma właściwości cieplne

• wysokie ciepło właściwe- wody to akumulatory ciepła

• zbiorniki stabilizują temperaturę pochłaniając ciepło i zimą ogrzewają wpływ buforujący na klimat

• wysokie ciepło topnienia i parowania- dużo energii trzeba dostarczyć; to wzmaga buforującą rolę wód

• małe przewodnictwo cieplne- świetny izolator cieplny unieruchomiona woda

• gradienty temperatur- b. silne

• tam gdzie wody się mieszają to ciepło może się unosić

• cząsteczki mają silne powinowactwo do siebie przylegają symetrzycnie (w głębi fazy) a a na granicy fazy.... skutkiem powstanie napięcia powierzchniowego

• drobiny wody są kuliste- bo najmniejsza objętość

• mikrowarstweka powierzchniowa - środowisko życia np. dla nartnika (detergent obniża napięcie powierzchniowe i nartnik tonie) neuston, pleuston - organizmy powierzchniowe

• siły wiążące cząsteczki wody ze sobą- siły kohezji- największa kohezja wody; rtęż ma większą

• siły adhezji- przyciąganie wody do powierzchni

• gdy adhezja większa od kohezji to powierzchnia hydrofilowa zwilżenie- gdy jest odwrotnie to powierzchnia hydrofobowa

• organizmy hydrofobowe owad gromadzi powietrze przyczepiona do ciała i nurkuje; zabiera porcję tlenu; funkcja fizycznych skrzeli

• lepkośc wody - dość spora opór wewnętrzny; siła jaką ciecz zapobiega ruchowi ciał zanudzonych w tej cieczy lepkość zależy od temperatury - im wyższa temp. Tym woda mniej lepka (bardziej płynna)

• 
  lepkość istotna ze względu na ruch organizmów w wodzie i przepływów

Przepływy

1 - turbulentny - cząsteczki wody omywają ciało poruszające się w wodzie; bezwładne zawirowania; o ruchu cząsteczek wody decydują siły bezwładności

2 - laminarny - cząsteczki wody opływają ciało uporządkowane - w postaci warstw ; o przepływie decydują siły lepkości

To jaki przepływ zależy od:

• wielkości obiektu

• prędkości ruchu obiektu

• od lepkości cieczy

przepływ charakteryzowany przez Liczbę Reynoldsa - stosunek sił inercji (bezwładności) do sił lepkości

Płynący człowiek R = 10 ^ 4

Ryby R = 10^2

Bakterie R= 10^ -4

• małe organizmy żyja w tej samej porcji wody ale środowisko dla niech bardzo oporne (wolno opadają)

• R może być takie same dla różnych organizmó szybko płynąca mała ryba jak i wolno pływjacy wieloryb

• Organizmy funkcjonują w R=1

• Plankton - niskie liczby Reynoldsa

• Warstwa graniczna - wokół obiektów gdzie przepływ wody jest wolniejszy niż w całej powierzchni ; istnienie tej warstwy wiele zwierząt to filtratory; struktury filtrujące to drobne sieci ; odległość między szczecinkami mniejsza niż grubość warstwy granicznej te sita dla wody są powierzchnią nieprzepuszczalną (goretex) te sita to wiosła napędzające; mogą to regulować; mogą zmieniać mechanizm filtracji w ciepłej wodzie; woda przesącza się przez sito- gdy woda lepka to zmiana filtracji - wybór siedzliska

• Powstanie warstwy granicznej ogranicza zdolności przenikania substancji w warstwie granicznej mogą być deficyty pierwiastkó biogennych sposobem na to jest ruch- grubość warstwy zależna od liczby R

• glony mają zdolności ruchu; zrywają warstwę graniczną i odświeżają pierwiastki biogenne np. okrzemka; ruch powoduje wzrost dyfuzji

• w wodzie o tej samej żyzności komórki subiektrywnie odczuwają

• j. oligotroficzne mało glonów; kamienie które tam zalegają pokryte są glonami--. Nieruchome; glony mają mniej problemów z warstwą graniczną; woda mało żyzna ale odświeżana wokół organizmów; dobry dostęp do pierwiastków biogennych

• ubogie strumienie - kamienie poroścnięte glonami; woda stale przepływa, warstwa graniczna zrywana; dostęp pierwiastków biogennych

• produktywność rzek - mniej podatna na użyźnienie

Światło

• źródło energii do fotosyntezy ; ogrzewa wodę

• natężenie światła spada wykładniczo ze wzrostem głębokości

• współczynnik pochłaniania światła

• głęobokość strefy eufotycznej- to gdzie dociera 1 % światła głębokość strefy to procesy produkcji przeważają nad procesami destrukcji w strefie eufotycznej- produkcja pierwotna

• poniżej - konsumpcja tlenu

• powyżej - produkcja tlenu

punkt kompensacyjny

• poniżej tego punktu - strefa trofolityczna; afotyczna

• powyżej - fotyczna - trofogeniczna

- PAR - światło fotosyntetycznie czynne

• światło absorbowane selektywnie; absorpcja różnych widm

• najbardziej penetruje światło niebieskie

• UV- dość szybko absorbowany przez wodę czyste wody są błękitne dlatego

• Rozkład absorpcji chlorofilu rośliny żyjące głęboko korzystają z niebieskiej części widma

Rozpuszczalność gazów w wodzie

- prawo Hendriego- ilość rozpuszczalnego gazu= ciśnienie * współczynnik rozpuszczalności p* k

• w wodzie k zależne jest od temperatury i zawartości soli spada ze wzrostem temperatury i zasoleniem ; w ciepłej wodzie mniej tlenu się rozpiszcza

• w głębinach jezior- wysoka koncentracja gazów

• zagotowanie się jeziora- ciśnienie spada i gaz wytrąca się; jezioro się przemieszało, ryby wyginęły

• jezioro w Kamerunie- nasycone CO2; część wód uwolniła CO2; bąbelki gazu pociągnęły wodę, woda się miesząła ogromne ilości CO2 spłynęły na okolicę - śmierć ludzi i bydła

• ciśnienie parcjalne- wyniesienie sprężonych wód ku powierzchni

Temperatura

• rozmieszczona pionowo w jeziorach

• przy powierzchni temp. 0 C - wraz z głębokością w wzrasta; przy 4 C się ustala' najgęstsza i pod lodem ok. 0C

• zimowa stratyfikacja termincza-

• latem odwrotna

• lód topnieje ; powierzchniowe warstwy wody w całym słupie 4 C; gęstość taka sama

• woda miesza się w całym jeziorze bo nie ma bariery gęstości cyrkulacja wiosenna prowadzi do użyźnienia;głębokie warstwy pozbawione producentów (mineralizacja materii) są żyzne w pierwiastki biogenne wiosną wymieszanie powoduje zasilenie strefy eufotycznej w pierwiastki biogenne; zakwit okrzemkowy

• na skutek oświetlenia woda nagrzewa się i temp. Przekracza 4 C w całym słupie (7-8 C)

• przy powierzchni wody ogrzewają się; postępuje to ku dołowi - spadek gęstości woda ciepła przy powierzchni pływa po wodzie głębiej zalegającej mieszanie ograniczone do strefy eufotycznej - powierzchniowej

Stratyfikacja letnia

• w metalinione temp. Spada bardzo szybko

• ostrość gradientu znaczna bo woda ma mała przewodnictwo cieplne

• wydzielenia stref (na podstawie krzywej termicznej)

1 - epilinion - powierzchniowa , mieszana

2 - metalinion - skok termiczny

3 - hypolinion - chłodny

• wiosną nie ma tych warstw bo jezioro się miesza; głębokosc tych warstw zmienia się sezonowo

• produkcja pierwotna - w epilinionie - warstwa intensywnie nagrzewana; głębokość do jakiej dociera promieniowanie zależy od siły wiatru i otoczenia (np. przez las) głęboki epilinion w jeziorze otwartym

Jesień

• jeziora się ochładzają

• temp. Epilinionu spada->zanik różnic gęstości wody ; wyrównują się; wiatr może wymieszać cyrkulacja jesienna użyźnienie , natlenienie jeziora produkcja pierwotna ograniczona przez brak światła i temp. A nie przez pierwiastki biogenne

• Jezioro dimiktyczne - mieszjają się 2 x w roku- wiosną i jesienią

• Jezioro monomiktyczne - miesza się 1 x w roku

• Jezioro gorące (tropikalne, temp. Nigdy nie spada poniżej 0, tylko raz się mieszają w czasie zimy) i zimne (latem się mieszają)

• Więcej naszych jezior staje się monomiktycznymi przez globalne ocieplenie

• Gdy nie ma lodu to jeziora mieszają się przez całą zimę

• Jeziora chłodne monomiktyczne - w Arktycze; mieszją się tylko latem, bo długo przykryte lodem

• jeziora polimiktyczne - mieszają się wielokrotnie w ciagu roku

• chłodne - latem nie mają wysokich temp. Przy powierzchni; wiatry mieszjaą wodę latem

• ciepłe - głębokośc jezior nie zbyt duą by wytworzył się gradient termicnzy np. Śniardwy

• oligomiktyczne - mieszają się ale nie co roku; tropikalne mieszają się podczas chłodnych lat

• amiktyczne - nie mieszają się wcale np. permanentnie zamarzające

Typ miktyczny zależy od

• szerokości geograficznej w okolicy równika : polimictic i monomictic

• strefa umiakrowana - dimictic

• amictic - na południe i północ

• jeziora meromiktyczne -mieszają się częściowo; zawsze przy dnie zalega niemieszająca się warstwa; sole zalegają na dnie (gęstość b. znaczna na dnie) głębokie w osłoniętych miejscach; niewiele wiatru dociera.

Rozkład stężenia tlenu

• - w żyznych i stratyfikowanych

• w eutroficznych - stężenie tlenu przy dnie często zerowe

• przy powierzchni rozpuszczalność przy 20 C rozpuszcza się 9 mg na litr

• w jeziorach ubogich - Ortograda

• tlenu pod dostatkiem

• często w hypolinionie więcej tlenu; chodna woda rozpuszcza więcej tlenu

• odchylenia - heterograda. w okolicach termokliny dodatnia

• glony w ciepłej wodzie szybko sedymentują, napotykają termoklinę dochodzi do akumulacji glonów - produkcja pierwotna intensywna

• ujemna- duże głębokie, żyzne jeziora, światło nie dociera a glony się kumulują, respiruja, mineralizacja w strefie termokliny; materia nie wyczerpuje tlenu; konsumpcja tlenu niewielka.

---