Wykład 4
RODZAJE WÓD.
1. Stojące tj. lemityczne (jeziora, stawy, starorzecza)
2. Cieki czyli wody płynące tj. lotyczne (źródła, potoki, rzeki, wodospady, kanały)
Jezioro- zagłębienie lądu wypełnione wodą nie mające połączenia z morzem, o powierzchni co najmniej 1 [ha]. Woda w nim jest w różnym stopniu zalegająca i w pewnych okresach obserwuje się w nich strefowość pionową czyli warstwy wody o różnych właściwościach fizyczno- chemicznych.
W zależności od pochodzenia wyróżniamy jeziora:
tektoniczne
rzeczne
przymorskie
deltowe
polodowcowe
Działalność wiatru oraz rozkład przestrzenny jeziora powoduje ruch mas wód w jeziorze. W Polsce występują dwa okresy cyrkulacji:
wiosenny
zimowy
W tych okresach obserwuje się, że woda podzielna jest na warstwy o różnej temperaturze i ilości substancji chemicznych.
Cyrkulacja jezior (z jakiejś strony dla żeglarzy, uzupełniam bo nie mam tych notatek)
jak tylko krążenie wód zbiornika, między powierzchnią a dnem. Powodowane jest rozmaitymi czynnikami środowiskowymi:
silnym wiatrem - falowanie, które wprawia w ruch cząsteczki wody, nie tylko w powierzchniowych warstwach ale również te, które zlokalizowane są głębiej.
zmianami temperatur - wyrównana temperatura w całym jeziorze, powoduje że gęstość wody na wszystkich głębokościach jest podobna i wzburzone cząsteczki wody łatwo przemieszczają się między powierzchnią a dnem zbiornika. Powiedzieliśmy sobie dokładniej o tym zjawisku w części poświęconej właściwościom wody.
procesami zachodzącymi w osadach dennych - powstający gaz, w wyniku procesów rozkładu materii organicznej (taki jak metan czy siarkowodór), unosząc się wynosi cząsteczki wody ku powierzchni.
Są to trzy podstawowe przyczyny wywołujące zjawisko mieszania się wód. Można wymienić tu również takie elementy jak ruch żeglugowy (w płytkich i małych akwenach woda może być skutecznie wymieszana przez śruby napędowe pływających statków i barek) czy masowo występujące ptactwo wodne (pływające po powierzchni i nurkujące w poszukiwaniu pokarmu na dnie zbiornika).
Intensywność krążenia wód zależy również od wielu czynników. Wymienić tu można między innymi:
kształt zbiornika - jeżeli jezioro ma nieregularny kształt, dużo zatoczek i wysepek to mieszanie się wody jest bardzo utrudnione. Wiatr może działać na niewielkich powierzchniach. Falowanie, które i tak jest niewielkie zostaje szybko tłumione przez wyspy czy roślinność brzegową.
ukształtowanie dna - najbardziej korzystne jest dno wyrównane i płaskie. Nieregularne dno wpływa negatywnie na proces mieszania się jeziora. Nierównosci tłumią ruchy wody, stanowiąc naturalne "stabilizatory" zbiornika wodnego.
położenie zbiornika - ogromne znaczenie ma to, czy znajduje się on na otwartej przestrzeni czy też jest otoczony lasami i położony w zagłębieniu terenu. W pierwszym przypadku, słabe wiatry (przy stosunkowo wyrównanej temperaturze wody) są w stanie przemieszać całe jezioro. Jeśli jednak zbiornik jest osłonięty przez lasy i wzgórza to nawet silne i długo trwające wichury nie naruszą warstwowego układu wody (epiliminon, metalimnion i hypolimnion).
głębokość - im głębsze jezioro i mniejsza jego powierzchnia tym trudniej wywołać ruch wody. W takim przypadku, mieszanie się poszczególnych warstw jest prawie niemożliwe.
pora roku jeziorowego - możemy wyróżnić cztery pory roku jeziorowego: stagnacja letnia i zimowa oraz cyrkulacja wiosenna i jesienna.
W czasie trwania stagnacji letniej, jest wyraźnie widoczne uwarstwienie i łatwo można rozgraniczyć epilimnion, metalimnion i hipolimnion. Podobnie jest w przypadku stagnacji zimowej. Różnica polega jedynie na tym, że latem najwyższe temperatury są przy powierzchni, a najniższe przy dnie (ok. 4°C). Zimą zaś, jest odwrotnie - przy powierzchni jest chłodniejsza woda (często występuje pokrywa lodowa) niż przy dnie (podobnie jak latem ok. 4°C).
Po okresach stagnacji nadchodzą pory cyrkulacji jezior. Po zimie występuje cyrkulacja wiosenna. Od wiosny po zejściu lodów podnosi się temperatura wody powierzchniowej do 4 stopni C., gęściejsze masy wody zaczynają opadać w dół. Następuje homotermia, czyli wyrównanie temperatury wody. Gdy temperatura nadal wzrasta, na jej powierzchni pozostaje warstwa wody ciepłej i miesza się jedynie dzięki sile wiatru. Warstwa ta nazywa się epilimnionem. Jej grubość wynosi od kilku do kilkunastu metrów(zależnie od jeziora). Pod epilimnionem tworzy się warstwa skoku termicznego czyli termoklina lub (jak kto woli) metalimnion, w której spadek temperaturowy wynosi 1-2 stopnie C. na 1[m] głębokości.
Poniżej metalimnionu kształtuje się hipolimnion- warstwa wody o w miarę stałej temperaturze od 4 do 6 stopni C. i niewielkiej ruchliwości.
Uwarstwieniu termicznemu towarzyszy zróżnicowanie fizyczno- chemiczne wód. W epilimnionie przeważają procesy produkcji pierwotnej, które mogą spowodować niedobór substancji odżywczych i przesycenie wody tlenem. W hipolimnionie przeważają procesy rozkładu materii organicznej. Może to być przyczyną okresowych niedoborów tlenu w warstwach przydennych oraz może następować uwalnianie się z osadów dennych substancji organicznych.
Jesienią jest odwrotnie - ochładzanie się powietrza, powoduję że jezioro oddaje ciepło. Pochodzi ono z całej objętości wody zbiornika ale głównie z najcieplejszego epilimnionu. Cyrkulacja jesienna rozpoczyna się gdy temperatury między powierzchnią, a dnem są stosunkowo wyrównane i trwa do momentu pokrycia się jeziora lodem.
Uwaga! W płytkich jeziorach stagnacja letnia może być zaburzona.
Staw- w odróżnieniu od jeziora nie posiada strefy głębinowej. Większa działalność fotosyntetyczna. Rozwój i zakwit glonów i makrolitów. Nie ma stratyfikacji termicznej. Warunki są zbliżone do warstwy litoralu w jeziorach. Zimą zamarza do dna, a latem przegrzewa się.
Zbiorniki zaporowe- są zbiornikami pośrednimi pomiędzy rzekami i jeziorami. Powstają po przegrodzeniu rzeki tamą. Przy zaporze głębokość zbiornika jest największa. Czas wymiany wody to stosunek średniego przepływu do objętości zbiornika. Czas wymiany jest szczególnie ważny dla produkcji pierwotnej. Na produkcję pierwotną wpływają również zanieczyszczenia.
- przepływowe (reolimniczne; reo - prąd.) woda wymienia się częściej niż 10x do roku. Materia organiczna (duża część odpływa ze zbiornika)
- stagnujące (limniczne) wymiana wody kilkakrotnie w ciągu roku. Materia organiczna jest kumulowana w zbiorniku i tam wykorzystywana. Przykład: zbiornik Goczałkowice (funkcje energetyczne)
Rzeki- woda płynąca, ciągłe przemieszczanie się wód od źródeł do ujścia wzdłuż nachylenia terenu oraz przewaga długości nad szerokością. Ruch mas wody cechuje szybkość prądu oraz przepływ (objętość wody przepływająca przez przekrój poprzeczny rzeki w jednostce czasu). Szybkość prądu zależy głównie od spadku rzeki, wielskości koryta i ilości wody. W rzekach nizinnych szybkość prądu wynosi kilka [cm/s]. Przepływ w rzekach jest zmienny w czasie i zależy od ilości wód opadowych. Długotrwały stan suszy powoduje stan nizówki (niskich stanów wód), a obfite opady wyżówki.
W rzece można wyróżnić
-odcinek źródliskowy (krenon)
-odc. ujściowy (estuarium)
- odcinki rzeki: górny (riotron), środkowy i dolny (potamon).
Wraz z prądem rzeki zmienia się podłoże geologiczne, dopływa materii organicznej z zewnątrz, oraz właściwości fizyczno-chemiczne wody. W rzece kształtują się charakterystyczne, następujące po sobie siedliska, zmieniają się one od źródeł do ujścia, zgodnie z kierunkiem ruchu wody, a zespoły organizmów roślinnych i zwierzęcych zależą głównie od procesów zachodzących powyżej (w poprzednich odc. rzeki)
Produkcja pierwotna
odcinek górny- zacieniony, nie sprzyja produkcji pierwotnej
odcinek dolny- ze względu na wzrastającą mętność produkcja zostaje zahamowana..
Stosunek produkcji do oddychania jest mniejszy od jedności
P(produkcja)/R(zużycie)=<1
Oznacza to, że zarówno odcinek górny, jak i dolny charakteryzuje się cudzożywnością (ma charakter heterotroficzny). Natomiast organizmy środkowego odcinka rzeki są samożywne. Procesy życiowe w górnym odc. rzeki zależą od dopływu organizmów z lądu, a w biegu dolnym od materii organicznej powstałej w środkowym odcinku rzeki.