WYKŁAD I
Hydrobiologia- nauka badająca życie w wodach. Część dyscypliny- hydrologii Hydrologia:- oceanobiologia- nauka o wodach słonych np. oceany, morza- limnologia- nauka o wodach słodkich np. jeziora
- potamobiologia- dziedzina, która dotyczy rzekOrganizmy w ścisłej wzajemnej relacji z otaczającym środowiskiem- hydrobiologia= ekologia środowisk wodnych.Hydrobiologia- nauka kompleksowa:
- otoczenie zbiornika (geomorfologia, geologia, gleboznawstwo, hydrografia)- fizyczno- chemiczne właściwości wody (hydrochemia)- taksonomia, anatomia, morfologia- genetyka i ewolucjonizm
- fizjologia, ekologia i etologia Historia hydrobiologii1869 r.- publikacja Forela dotycząca fauny dennej jeziora Genewskiego- początek badań naukowych jezior1873-1876- badania jeziora Bajkał przez B. DybowskiegoPoczątek XX w.- dynamiczny rozwój limnologiiStacje badawcze nad jeziorami1892 r. nad jeziorem Plon (kierowana przez wiele lat przez A. Thienemanna)1920-1939 Stacja Hydrobiologiczna nad jeziorem Wigry
Obecnie- Stacja Hydrobiologiczna w Mikołajkach, Stacja Limnologiczna w Iławie, Stacja Hydrobiologiczna w Piasecznie (1970 r.)Od 1959 r. Towarzystwo Hydrobiologiczne, cel: „wspieranie rozwoju i upowszechniania dorobku hydrobiologii i nauk pokrewnych”1922- SIL (Societas Internationalis Limnologiae)Konferencje, Kongresy SILCzasopisma fachowe:W Polsce:- Ecohydrology & Hydgobiology
- Polish Ecological Studies- Polish Journal of Ecology- Wiadomości HydrobiologiczneNa świecie:- Archiv fur Hydrobiologie- Freshwater Biology- Hydrobiologia- Limnology & Oceanography
WYKŁAD IIHistoria hydrobiologiiBenedykt Dybowski (1833- 1930)- współtwórca limnologii.„ Badacz Syberii, zoolog, lekarz, działacz społeczny; 1862-1864 profesor w Warszawskiej Szkole Głównej, uczestnik powstania styczniowego, w latach 1865-1879 na zesłaniu na Syberii, 1879-1883 dobrowolnie jako lekarz na Kamczatce, od 1884 roku profesor Uniwersytetu we Lwowie, członek PAU. Odkrył dla nauki Bajkał, wykazał jego reliktowy charakter, opisał około 400 form jego fauny, badał hydrologię i klimat, stworzył własną teorię pochodzenia jeziora i jego fauny, autor opracowań fauny syberyjskiej i kamczackiej, opiniujący wiele nie znanych wcześniej
gatunków, zwłaszcza ryb dorzecza Amuru i jeziora Bajkał, popularyzator darwinizmu. Opublikował z górą 350 prac w tym także antropologiczne, społeczno- polityczne i pamiętniki”.Z ogromnej liczby jego prac naukowych opublikowanych po polsku warto wymienić: „Zęby zwierząt ssących” (Kosmos, t. 14, 1908), „Sen i marzenia senne” (1907). Podróże swe opisał w pamiętniku „O Syberii i Kamczatce” (I cz. 1912). W 1923 roku wydał największą rozprawę „O światopoglądach starożytnych i naukowych”.Uczniowie Dybowskiego: Mieczysław Grochowski i Włodzimierz Kulczycki.
Prof. Jan Grochmalicki (1883- 1936)- współpracownik Dybowskiego z okresu kiedy był na emeryturze, kierownik Katedry Zoologii Uniwersytetu Poznańskiego w latach 1919- 1936, mistrz prof. Gabriela Brzęka, twórcy hydrobiologii lubelskiej.Prof. Gabriel Brzęk (1908- 2002)- dr.h.c. Akademii Rolniczej i Akademii Medycznej w Lublinie. Nestor polskiej zoologii, współtwórca lubelskiego Wydziału Farmaceutycznego. Autor wielu prac z dziedziny hydrobiologii i historii nauk przyrodniczych. Franciszek Alfons Forel (1841- 1912)- twórca limnologii, profesor fizjologii, lekarz i przyrodnik z Lozanny.
1869 r.- badania jeziora Genewskiego- Monografia jeziora GenewskiegoStanisław Bernatowicz (1910- 2005)- hydrobiolog, profesor Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego Akademii Rolniczej w Warszawie, senator RP I kadencji.1951 r.- utworzenie Stacji Hydrobiologicznej w Mikołajkach- organizator i pierwszy kierownik mgr Andrzej Szczepański (1924- 1983).Od 1992 r.- Stacja Morska UG w helu- kierownik dr hab. Krzysztof Skóra. Stacja zajmuje się fokami i morświnami. Stacja bierze udział w akcji o kryptonimie Ascoban.Morświn- delfin bałtycki, populacja liczy parę set sztuk, długość ciała do 1,5m> Wymagają dużych przestrzeni są podatne na stres, na ogół padają ofiarą sieci rybackich, nie nadają się do hodowli.
WYKŁAD IIIEkosystem wodny:- komponent abiotyczny- woda, osady = biotop (miejsce życia)
- komponent biotyczny- organizmy = biocenozaZmienność warunków środowiskowych a walencja (tolerancja) ekologiczna:- organizmy stenotopowe (pstrąg potokowy) i eurytopowe (szczupak, ośliczka)- w stosunku do biotopów- organizmy steno i eurytermiczne, steno i euryhalinowe- w stosunku do czynników środowiskowych abiotycznychsteno- wąski, eury- szeroki Biotopem dla całej biocenozy jest środowisko nieożywione. Biotopem dla gatunku będzie zespół czynników składających się ze środowiska ożywionego i nieożywionego.Czynniki ekologiczne:- abiotyczne (fizyczne i chemiczne)- biotyczne (ze strony innych organizmów)- pokarmowe czyli troficzneRodzaje wód powierzchniowych:Wody płynące (strugi, strumyki, strumienie, potoki, rzeki)- płynące pod wpływem siły ciężkości korytem naturalnym, zasilane powierzchniowo i podpowierzchniowo wodą na obszarze jej dorzecza.Wody stojące (stawy, jeziora)- zbiorniki śródlądowe stanowiące naturalne zagłębienia terenu wypełnione wodą gruntową (mogą być dodatkowo zasilane wodą wgłębną).Siły sprawcze krążenia wody w przyrodzie:- siła grawitacji (powoduje, że woda opada)- energia słoneczna (powoduje, że woda paruje)
Skład chemiczny wody zależy od:- zlewni (nawożenie, ścieki, wielkość zlewni, od sposobu zagospodarowania zlewni, budowy geologicznej zlewni, składu chemicznego skały macierzystej, ukształtowania powierzchni terenu- duże spadki łatwo generują procesy erozji, szaty roślinnej- dużo roślin zatrzymuje więcej wody i dzięki temu wypłukiwanie jest znikome.- powietrza atmosferycznego
Fizyczno- chemiczne właściwości wód powierzchniowych.TEMPERATURAŹródło ciepła- promieniowanie słoneczne-wpływ na rozpuszczalność tlenu w wodzie- odwrotnie proporcjonalna do temperatury!!!
Wraz ze spadkiem temperatury następuje wzrost gęstości wody. Siła oddziaływania wiatru maleje wraz z głębokością i dlatego powstaje stosunkowo ostra granica między cieplejszymi mieszanymi wodami powierzchniowymi i zimniejszymi wodami głębiej położonymi. Wskutek tego wykształca się typowy profil temperatury, jezioro stratyfikowane z podziałem na piętra:- epilimnion- woda ciepła leży na wierzchu ponieważ jest lżejsza- metalimnion - termoklina, strefa skoku termicznego- hypolimnion- woda najcięższa, najzimniejszaW jeziorach płytkich nie wykształca się termoklina, która przeciwdziała mieszaniu się wód.Występowanie lub brak termokliny a miksja jeziorJest termoklina- jeziora dimiktyczne (mieszane 2 razy do roku)Brak termokliny- jeziora polimiktyczne (mieszane wiele razy w roku)Powód braku termokliny?W jeziorach dimiktycznych:- latem i zimą- stratyfikacja termiczna
- wiosną i jesienią- cyrkulacja (mieszanie wód) i homotermiaJeziora amiktyczne (nie mieszane)- pokryte przez cały rok lodem (Arktyka, Antarktyda, wysokie góry).Jeziora monomiktyczne- mieszane raz w roku np. jezioro Bodeńskie- mieszane dopiero późną jesienią gdyż występuje wyrównanie temperatury w całym słupie wody- ciepłe, niezamarzające zimą (jez. Bodeńskie)- zimne ze strony polarnej mieszane latem lub zimąHydrobionty: - eurytermiczne: szczupak, płoć- stenotermiczne- oligotermy (termofoby): relikty polodowcowe, mieszkańcy źródeł jezior górskich- politermy (termofile): gatunki egzotyczne: karp, amur
Znaczenie:- zwierzęta wodne- głównie zmiennocieplne (bezkręgowce, ryby)- przyrost temperatury o 10oC = 1,5-4 krotny wzrost tempa przemian metabolicznych (reguła van Hoffa)- zjawisko sezonowe (migracje, rozród)ŚWIATŁO
Jeden z czynników ograniczających rozmieszczenie hydrobiontów, zwłaszcza autroficznych.Z głębokością zmienia się natężenie i skład spektralny światła.Zakres długości światła, przy której zachodzi fotosynteza 400-750 nm.Do oceny warunków świetlnych służy krążek Secchi,ego.Strefy:- eufotyczna = epilimnion = trofogeniczna (procesy fotosyntezy)- dysfotyczna = metalimnion
- afotyczna = hypolimnion } = troolityczna (procesy rozkładu) Dolna strefy trofogenicznej- punkt kompensacyjny- produkcja równa się rozkładowi (respiracji) P = R.Od zawartości biogenów zależy głębokość do której dociera światło.Aby roślina mogła żyć musi więcej syntetyzować aniżeli rozkładać. Dolna strefy trofogenicznej leży na różnej głębokości.
Znaczenie światła dla hydrobiontów:- nagrzewanie się wody- znaczenie dla autotrofów, a pośrednio i dla innych poziomów troficznych (wydzielanie tlenu)- dla zwierząt („wzrokowców”)Czynniki wpływające na warunki świetlne:- roślinność przybrzeżno- lądowa- stężenie sestonu w wodzie (fito, zooplankton, detrytus)Hydrobionty heliofilne (fotofile)- większość makrofitów Hydrobionty heliofobne (fotofoby)- węgorz, miętus
TLENJeden z czynników ograniczających rozmieszczenie hydrobiontów.Źródła: atmosfera i fotosynteza hydrofitówRozpuszcza się tym lepiej im niższa jest temperatura wody.
Zawartość tlenu w wodzie zależy od:tempa dyfuzji gazów (z reguły powolne- stąd znaczenie temperatury i falowania)- zwiększenie powierzchni trofii wodnejilość tlenu produkowanego w czasie fotosyntezy, a to od:- biomasy producentów (fitoplanktonu, makrofitów, peryfitonu)- koncentracji substancji biogennych- światła- temperatury ilości tlenu zużywanego a to od:- ilości i jakości materii organicznej w wodzie i osadach dennych (im żyźniejszy zbiornik tym szybsze zużycie tlenu!!!)- temperatury (intensywność procesów rozkładu)- biomasy roślin i zwierząt (oddychanie)morfometrii zbiornika (miąższość hypolimnionu!)Wniosek: o gospodarce tlenowej decydują:- w przypadku jezior- produktywność i morfometria zbiornikaOd zlewni zależy czy w zbiorniku wystarczy zimą tlenu czy nie.
Im płytsze jezioro dimiktyczne tym większe ryzyko, że tlenu zabraknie.W lecie ryzyko wystąpienia przyduchy jest większe bo jest cieplej- intensywniej zachodzą procesy oddychania.WYKŁAD IVObecność tlenu w jeziorach zależna jest od temperatury i stanu troficznego (żyzności) jeziora. Wyróżnia się 4 zasadnicze typy krzywych tlenowych, przedstawiające stężenie tlenu w wodzie na różnych głębokościach:
1. Krzywa tlenowa ortogradowa- typowa dla jezior oligotroficznych, czystych, w których produkcja biomasy jest mała. Bardzo rzadko zdarza się przesycenie epilimnionu tlenem. W całej objętości jeziora (metalimnion i hypolimnion) notuje się obecność tlenu na podobnym poziomie. Przy dnie można zaobserwować więcej tlenu niż przy powierzchni ze względu na niższa temperaturę.2. Krzywa tlenowa klinogradowa- typowa dla jezior meromiktycznych, eutroficznych. Cechą charakterystyczną tej krzywej jest to że biegnie prawie równolegle do krzywej termicznej.Jeziora meromiktyczne nie są mieszane do dna( małe, głębokie, położone w dolinach, otoczone lasem). Siła wiatru nie jest tak duża aby mogły być mieszane do dna.
DWUTLENEK WĘGLA
Źródła:- oddychanie- atmosfera łatwo reaguje z woda tworząc kwas węglowy)CO2 + H2O ↔ H2CO3 ten łączy się z trudno rozpuszczalnymi węglanami wapnia tworząc kwaśne łatwo rozpuszczalne wodorowęglany wapnia: H2CO3 + CaCO3 ↔ Ca(HCO3)2kw. węglowy + trudno rozpuszczalny węglan wapnia ↔łatwo rozpuszczalny wodorowęglan wapnia
Rośliny korzystają z wodnego CO2 , w razie jego braku w czasie nasilonej fotosyntezy odłączają CO2 od jonów wodorowęglanowych ( HCO3) lub weglanowych (CO3)2 jest to tzw. biologiczne odwapnianie wody
(CO3)2 + H2O ↔ CO2 +2OH- lub HCO3- ↔ CO2 +OH- powstające grupy OH- prowadza do podwyższenia pH wody (nawet do 10-11)SIARKOWODÓRŹródło: rozkład martwej materii organicznej w warunkach beztlenowych.
Występowanie: głównie w wodach silnie zeutrofizowanych, przy dnie.Znaczenie: gaz silnie toksyczny dla większości organizmów.METAN Źródło: rozkład martwej materii organicznej w warunkach beztlenowych przez bakterie metanowe.Występowanie: głównie w wodach silnie zeutrofizowanych, przy dnie.Znaczenie: metan źródłem węgla i donorem elektronów dla bakterii tlenowych utleniających metan.ODCZYN WODY
pH zależy od:- składu chemicznego podłoża - intensywności oddychania- tempa rozkładu martwej materii organicznej- intensywności fotosyntezy6CO2 + 6H2O → C6H12O6 przy pH < 6,3
Brak wpływu na pH6HCO3- + 6H+ → C6H12O6 +6O2 przy deficycie CO2ubytek protonów wodoru i wzrost pHpH wód naturalnych zwykle wynosi 4-9Znaczenie pH dla heterobiontów:
- wpływ na aktywność enzymów (transport jonów przez błony komórkowe i ograniczone możliwości wewnętrznej regulacji pH w cytoplazmie)Nawet niewielki spadek pH krwi ryb prowadzi do upośledzenia transportu tlenu- poziom dopuszczalny pH 5-9- optimum pH 6,5-8,5- wpływ letalny pH >11pH jezior Pojezierza Łęczyńsko- Włodawskiego wynosi 6,5-8,5
Oddziaływanie pośrednie pH
Niskie pH:- wpływ na rozpuszczalność jonów metali (niskie pH zwiększa rozpuszczalność Fe, Cu, Zn, Ni, Pb i Cd i zmniejsza rozpuszczalność Hd)- zakwaszenie- wzrost liczebności toksycznych jonów Al3+Podwyższone pH:- przesuniecie równowagi w układzie nieszkodliwe jony amonowe NH4+ w toksyczny niezdysocjowany amoniak NH3 np. w skutek intensywnej fotosyntezy w przeżyźnionych zbiornikach
FOSFORGłówny czynnik antropogenny (powodujący eutrofizację).Źródła:Zewnętrzne:- ze zlewni (nawozy, detergenty- z apatytów)- z atmosfery (opad suchy i mokry)
Wewnętrzne:- z organizmów (wydzielanie przyżyciowe)- z osadów dennych (nasilone przy braku tlenu)Ubytek fosforu:- sedymentacja- z tkankami odłowionych ryb i wylotami imagines owadów
Znaczenie dla organizmów:- ogromnie ważny w procesach życiowych ( składnik DNA, RNA, ATP i ADP)- zawartość w tkankach roślin ok. 80 0000 razy większa niż w wodzie
Formy występowania w wodach:- wbudowane w biomasę- w rozpuszczonej materii organicznej- związki nierozpuszczalne z Fe, Cu, Al. w środowisku kwaśnym, z Ca w zasadowym
- ortofosforany (PO4)-mineralne połączenia rozpuszczalne w wodziePrzyswajalne dla roślin tylko ortofosforany.1 mg P: produkcja 1-2 mg mokrej masy glonów.Pełny cykl obiegu P w jeziorach 3-10 dni.
Fosfor jest najważniejszym związkiem limitującym produkcje pierwotną.AZOT Ważny czynnik eutrofogenny.Źródła:Zewnętrzne:ze zlewni: - wody gruntowe- związki mineralne azotu łatwo rozpuszczalne
- spływ powierzchniowy z obszarów rolniczych, ścieki w tym oczyszczone biologiczniez atmosfery - opad suchy i mokry- wiązanie przez bakterie i sinice (1,5-3,0 g/m2 powierzchni jeziora/ rok, do kilkudziesięciu % dopływu)Wewnętrzne:z organizmów (z przemian białkowych u zwierząt- amoniak)z osadów w wyniku bakteryjnego rozkładu białek- amoniakUbytek azotu:- uwalnianie do atmosfery- denitryfikacja w warunkach braku tlenu (0,2-16 g/m2 dobę)- sedymentacjaFormy występowania w wodach:Związki organiczne- wbudowane w biomasę- w rozpuszczonej materii organicznejZwiązki nieorganiczne: NH3, NO3, NO2Znaczenie dla organizmu:- niezbędny do procesów życiowych (składnik aminokwasów a więc białek strukturalnych i enzymatycznych)- koncentracja w organizmach ok. 30 000 razy większa niż w wodzie
- forma przyswajalna dla roślin- głównie jon amonowy NH4- jon NH4 w większych stężeniach (o,2-2,0 mg/l) toksyczny dla ryb- jon NO3 w stężeniach > 10 mg/l niebezpieczny dla zdrowia (wiąże się z hemoglobiną blokując funkcje oddechowe. W przewodzie pokarmowym ulega redukcji do NO2- źródło rakotwórczych nitrozoamin)Znaczenie w procesach eutrofizacji:
intensywny rozkład materii organicznej → brak tlenu → uwalnianie ortofosforanów z osadów dennnych →denitryfikacja → niedobór azotu → ograniczenie rozwoju glonów z wyjątkiem sinic wiążących azot z powietrzaWAPŃ
Źródła: gleby zlewni (intensywne wypłukiwanie , procesowi temu sprzyja zakwaszenie gleb- kwaśne deszcze) rozpuszczanie złóż CaCO3 w osadach dennych i na powierzchni roślin wodnych (powstający w procesach biologicznego odwapniania)Odpływ wapnia- sedymentacja w postaci CaCO3.Formy występowania w wodach:Zależnie od stężenia CO2 w wodzieCa(HCO3)2 ↔ CaCO3 + H20 +CO2
Wbudowane w biomasę skorupiaków i mięczaków- bezpośrednie zużycie wapnia przez organizmy raczej niewielkie - duże znaczenie wapnia dla zbiorników wodnych wynika ze zdolności buforowania pH wody a także z możliwości dostarczania CO2 do fotosyntezyZawartości w czystych jeziorach i rzekach od ok. 4 do 80 mg/
l.MATERIA ORGANICZNA- pochodzenia własnego - autochtoniczna- pochodzenia z zewnątrz - allochtoniczna- materia rozpuszczona (DOM) 80-90% całej materii organicznej- materia cząsteczkowa (POM)Materia rozpuszczalnaSkład mało poznany- mieszanina różnych substancji (mono-, oligo- i polisacharydy, aminokwasy, białka, lipidy, kwasy organiczne, składniki humusu- kwasy fulwowe, humusowe i huminy). Stad też jej stężenie wyrażone jest jako: DOC w jednostkach objętości wody (średnio 20-250 mg/l-1).Źródła DOC:- ekskrecja (wydzielanie) przyżyciowe
- antoliza- mikrobiologiczny rozkład obumarłych organizmów i materii allochtonicznejZnaczenie dla hydrobiontów:- źródło energii i węgla dla bakterii wodnych, grzybów, wiciowców miksotroficznych a także dla niektórych płazińców i skąposzczetów ( w pierwszym rzędzie monosacharydy i aminokwasy)- składniki humusu wykorzystywane w bardzo niewielkim stopniu przez bakterie- w warunkach beztlenowych ( osady denne, hypolimnion jezior eutroficznych), cukry proste, aminokwasy i kwasy tłuszczowe rozkładane przez bakterie w procesie fermentacji z wytworzeniem jako produktów końcowych X2S, CH4 i amoniaku NH3Materia organiczna cząsteczkowa (POM)Składnik:- żywych organizmów (bioseston) (wirusy, bakterioplankton, fitoplankton, zooplankton)- martwej materii (detrytus=abioseston) (szczątki organizmów roślinnych i zwierzęcych będące produktem aktywności mikroorganizmów i organizmów wyższych- larwy owadów, skąposzczety i ryby)Dominacja:- detrytusu w rzekach (fitoplankton słabo rozwinięty)
- biosestonu w jeziorach (fitoplankton dobrze rozwinięty)dynamika przemian bioseston ↔ detrytusZnaczenie dla organizmów:-bioseston (fitoplankton) jako pokarm dla zooplanktonu, a zooplankton jako pokarm ryb - łańcuchy pokarmowe-detrytus jako pokarm dla filtratorów (wrotki, wioślarki, widłonogi) i dla zoobentosu (larwy owadów, małże)wartość odżywcza detrytusu jako resztek z procesów odżywiania się zwierząt - wysoka z powodu obecności bakterii i grzybów.WYKŁAD VEkosystemy jeziorne- ich struktura i funkcjonowanieJezioro- zagłębienie w Ziemi wypełnione wodą o powierzchni powyżej 1 ha.
Jeziora płytkie typu stawowego nie mają wykształconej stratyfikacji termicznej.O ilości wody w jeziorze decyduje:- wielkość opadów- powierzchnia zlewni- głębokość jezioraWoda w jeziorze pochodzi :
- z opadów- ze spływu powierzchniowego- z wód gruntowychIm intensywniejsze mieszanie wody w strefie epilimnionu tym ta strefa jest grubsza.Termoklina- ma wpływ na dynamikę, mieszanie wartsw wodnych.Resyspencja- podrywanie osadów dennych wskutek działalności fal.Strefy w jeziorze:litoral- szuwar niski- nymfeidy- elodeidybentalpelagial- strefa eufotyczna- strefa dysfotyczna
- strefa afotycznaprofundalLitoral- strefa roślinności wodnej w której występują makrofity (rośliny naczyniowe i zielenice np. ramienice)Szuwar niski- występuje poza strefą wody, np. jeżogłówki, turzyce
Szuwar wysoki- rośliny, które wkraczają w strefę wodną np. pałka wodna Musi być odpowiednie natężenie światła aby procesy produkcji pierwotnej były odpowiednio intensywne.
Głębokość litoralu zależy od położenia punktu kompensacyjnego, a położenie punktukompensacyjnego zależy od przejrzystości, ilości biogenów, zlewni.Litoral:- dobrze natleniony, w nim zachodza procesy fotosyntezy- graniczy z epilimnionem- występuje ciągłe falowanie- woda nagrzewa się od powierzchni dna zbiornikaPelagial:- obejmuje trzy strefy: epi, meta i hypolimnion- w toni wodnej żyje plankton i nepton
- w dnie osadów dennych występuje zoobentos- warunki są różne: epilimnion dobrze natleniony, ciepły- nie ma tam nic poza wodą- w metalimnionie szybko postępuje spadek temperatury-hypolimnion- ciemno, zimno i występują deficyty tlenu, jest to strefa tylko dla konsumentów, detrytusożercówIzoedidy- rosną przy dnie, niewielkie, np. jezierzaPeryfiton- glony, grzyby, bakterie i bezkręgowce pokrywające przedmioty wystające ponad powierzchnię dna.
Fitoplankton- rośliny mikroskopijnej wielkosci płynące tam gdzie niesie je woda. Znaczenie:- produkcja materii organicznej- produkcja tlenu- pokarm dla konsumentówMakrofity nie są pożerane ponieważ:- posiadają dużo kanałów powietrznych w tkankach- mają małą zawartość azotu, białka- posiadają różne substancje, alkaloidy, które zniechęcają konsumentówZooplankton- bezkręgowce, które płyną tam gdzie niesie je woda, np. wrotki, oczliki, Daphnie.Znaczenie:- konsument fitoplanktonu- stanowią pokarm dla ryb Bentos- bezkręgowce żyjące w osadach dennych np. roztocza, larwy ochotekNepton- zespół złożony głównie z ryb. Wyróżniamy wśród nich ryby np. płotka, ukleja, ryby rybożerne np. szczupak, sandacze.Makrofity nie wchodzą jako żywe w obieg materii.WYKŁAD VI EUTROFIZACJA JEZIOR I TYPOLOGIE TROFICZNEŻyzność = produktywność Zależy od:- P i N (nutrienty = biogeny , pochodzą z atmosfery i z lądu- źródło zewnętrzne, oraz z organizmów i osadów dennych- źródło wewnętrzne)Czynniki wpływające na zasilanie jezior nutrientami:- topografia- budowa geologiczna- żyzność gleby, podatność na erozję- roślinność lądowa- użytkowanie zlewni- rozmiary zlewni- morfologia misy jeziornejŻyzność jeziora jest odzwierciedleniem charakteru zlewni.Im większa powierzchnia zlewni tym większa ilość nutrientów dopływających zezlewni i mniejsza możliwości rozpuszczania ich w wodzie. Im większa powierzchnia zlewni i mniejsza jeziora tym większa podatność jeziora na degradację.Powierzchnia dna czynnego- zachodzi tam wymiana substancji pomiędzy osadem dennym a wodą i możliwość wbudowywania substancji w rośliny.Im większa objętość mas wodnych tym większa możliwość rozpuszczania nutrientów pochodzących ze zlewni i mniejsza podatność jeziora na degradację.Mniejsze jeziora są bardziej zeutrofizowane.Podział jezior ze względu na trofie:Dysharmoniczne np. dystroficzne (suchary)- z dużą ilością substancji humusowej w wodzie i osadach dennych (wypłukiwaną z borów lub torfowisk wysokich), pH poniżej 6, występują w Skandynawii2. Harmoniczne-w których czynniki środowiskowe pozostają w równowadzeOligotroficzne- o bardzo małej żyzności. O wodzie klarownej, brak makrofitów np. HańczaMezotroficzne- średnio żyzne, uboga roślinność przybrzeżna np. PiasecznoEutroficzne- żyzne, produktywne, bardzo bujne życiePolitroficzne (hyperektroficzne)- przeżyźnione, np. Syczyńskie Do pomiarów przezroczystości wody służy krążek Secchiego. Wynaleziony przez Angela Secchiego 1818-1878, włoski astronom, meteorolog, oceanolog. Krążek w użyciu od 1865 roku.Wskaźnik Carlsona -wskaźnik stanu trofii; na podstawie wartości SD (krążek Secchiego), chlorofilu a lub fosforu ogólnego w okresie letnim
WSTSD = 10 ( 6 - ln SD/ ln 2)W warunkach naturalnych wzrost żyzności jeziora wraz z wiekiem Efekt zmian w morfometrii misy jeziornej w efekcie wypełniania osadami dennymiW ciągu roku przybywa 1 mm osadów dennych i zmniejsza się objętość mas wodnych w zbiorniku. Następuje większa koncentracja biogenów w wodzie, zwiększa się powierzchnia dna czynnego. Jeśli osady denne nie przekroczą linii termokliny jezioro funkcjonuje nainnych zasadach.WYKŁAD VIIRYBY JAKO ELEMENT EKOSYSTEMU WODNEGO. TEMATYKA I METODY BADAŃ, ZNACZENIE I PRAKTYCZNE WYKORZYSTANIE WYNIKÓWZnaczenie ryb: 1.Konsumpcyjne:- łatwo zdobywany pokarm przez naszych przodków- źródło łatwo przyswajalnego i dietetycznego białka- łatwe możliwości przetwórstwa i konserwacji ryb (solenie, mrożenie, suszenie, wędzenie) 2.W odległych czach jako forma płatności 3Ważne ogniwo łańcucha troficznego 4.Hobbystycznie (wędkarstwo i akwarystyka)W Polsce żyje ok. 75 gatunków ryb, w Europie ok. 200 gatunków.Bardzo duże zróżnicowanie w budowie morfologicznej jak i anatomicznej.Odżywianie się i pokarm ryb:- ryby planktonożerne - pokarm planktonowy - młode osobniki (wszystkie gatunki)- ryby roślinożerne - pokarm roślinny (glony i roślinność wodna)- ryby bentosożerne - wszystkożerne - tzw. spokojnego żeru - ryby drapieżne - żywiące się innymi rybami- ryby padlinożerne - żywiące się martwymi szczątkami innych rybW przypadku deficytu ryb drapieżnych w piramidzie troficznej występuje zwiększona ilość fitoplanktonu co prowadzi do zakwitów sinic.Tematyka badań :- skład gatunkowy ryb różnych zbiorników wodnych - monitoring, ewidencja, ewentualne zmiany- gatunki chronione i inwazyjne (niepożądane)- struktura liczebności i biomasy ryb- wpływ środowiska na cechy zewnętrzne ryb i porównanie populacji ryb tego samego gatunku z różnych siedlisk -wiek ryb i tempo wzrostu ryb jako możliwość oceny potencjału pokarmowego środowiska życia ryb
ZOOPLANKTONEkosystem :Biotop.Biocenoza :- producenci- konsumenci- reducenciNekton - zespół organizmów przeciwstawiających się ruchom wody, żyjących w toni wodnej.
Bentos - zespół organizmów związanych z dnem.Makrofity - zespół roślinności naczyniowej najczęściej przytwierdzonej do dna.Neuston - organizmy związane z powierzchnią wody.Pleuston - rośliny związane z powierzchnią wody.Plankton - zespół organizmów nie przeciwstawiających się ruchom wody, żyjących w toni wodnej, mających organella ruchu : Seston - to wszystko co nie rozpuszcza się w wodzie i da się z niej odcedzić :- bioseston, organizmy - plankton- abioseston : frakcja organiczna i nieorganiczna (mineralne)Klasy wielkości planktonu :- pikoplankton 0,2 - 2 μm- nannoplankton 2 - 20 μm (drobne pierwotniaki, najdrobniejsze wrotki)- mikroplankton 20 - 200 μm- mezoplankton 200 - 500 μm (największe skorupiaki, duże wrotki)Nazwy planktonu w zależności od siedliska :- heleoplankton - plankton stawowy- telmatoplankton - plankton wód astatycznych(okresowych)- limnoplankton - plankton jeziorny - potamoplankton - plankton cieków, rzecznyPrzystosowania planktonu do unoszenia się w toni wodnej : Redukcja ciężaru :- redukcja pancerzyków- krople tłuszczu- wakuole wypełnione gazem- tworzą galaretkiRozwinięcie powierzchni :- wiosełka, wyrostki, piórka, szczecinki- cyklomorfoza - cykliczna zmiana budowy morfologicznejPlankton porusza się za pomocą :- wici- rzęsek (pojedyncze, płotki, szczecinki, aparat wrotny)- odnóżyMigracje planktonu :- pionowe (w głąb zbiornika i ku powierzchni)- poziome Ze względu na migracje pionowe występują 3 grupy fitoplanktonu :- dobowe (w dzień migruje w głąb, w nocy ku górze)- odwrotnie (w dzień w górę, w nocy w dół)
- nie migrujące Znaczenie planktonu :- pokarm dla innych zwierząt- bioindykator- wchodzi w skład łańcuchów pokarmowych- służy do oceny biomasy i zasobności zbiornikaWYKŁAD VIII ZNACZENIE MIKROORGANIZMÓW W FUNKCJONOWANIU EKOSYSTEMÓW WODNYCH (BAKTERIE, WICIOWCE, ORZĘSKI)Bakterie 0,2-2 umPierwotniaki 20-200 umLiczebność organizmów bardzo zróżnicowana, najliczniej w jeziorach eutroficznych.Rola:- mineralizacja materii organicznej w wodzie- podstawowy składnik „pętki mikrobiologicznej”, czyli udostępnianie innym żywym organizmom tych pierwiastków, które normalnie nie są dostępne, np. C- jako pierwiastek włączony jest w ciało mikroorganizmów, a one następnie sąpożywieniem dla organizmów większych→ ameby skorupkowe- bardzo dobry wskaźnik zmian pH w torfowiskach, szczególnie w powierzchniowych warstwach- na podstawie składu ich skorupek możemy wnioskować o degradacji torfowisk Fitoplankton - pierwszym ogniwem w łańcuchu w którym energia przepływa przez ekosystem są organizmy mające zdolność fotosyntezy: wykorzystując energię słoneczną do produkcji składników odżywczych- w zbiornikach wodnych taką rolę pełnią: rośliny wyższe i ramienice, peryfiton oraz glony i sinice.Fitoplankton- grupa organizmów którą co raz częściej możemy spotkać w wodzie.Objawy:- zwiększanie mętności wody - zmiana barwy na zieloną lub brunatną - kożuchy na powierzchni wodySeston= bioseston (plankton) i abiosestonPlankton- zbiorowisko organizmów unoszących się mniej lub bardziej biernie w toni wodnej.Wielkość:- pikoplankton do 2 um- nanoplankton 2-20 um- mikroplankton 20-200 umBadanie fitoplanktonu:- próby jakościowe- siatka planktonowa z gazy nylonowej o odpowiedniej wielkości oczek- metody ilościowe- metody alternatywne- oznaczanie koncentracji chlorofilu aPrzystosowania do życia w toni wodnej- głównie jak najwolniej spadać:- aktywny ruch- zwiększanie powierzchni- wakuole gazowe- wydzielanie tłuszczu- tworzenie galaretekGlony- nie taksonomiczna grupa, w skład której zalicza się nie tkankowe rośliny, związane ze środowiskiem wodnym (tobołki, złotki).Sinice (cyjanobakterie):- preferują wody żyzne- tworzą zakwity w wyniku silnego przeżyźnienia potrafią żyć w mętnej wodzie- wysokie pH jezior- asymilują N2 z atmosfery- nie są chętnie wyjadane przez zooplankton- eliminują szybko inne organizmy wodne- tworzą toksynyFormy:- kokkolne- mitkowate
Bruzdnice, Eugleniny:Bruzdnice:- wiciowce- posiadają sztywną ścianę komórkową
- tworzą zakwity głównie w jeziorach- niektóre z nich są mikotroficzne- odżywiają się także bakteriami lub rozpuszczoną materią organicznąEugleniny:- rzadko występują w jeziorach, raczej w kałużach, w wodach bogatych w materię organiczną- np. stoniki koło pól zanieczyszczonych obornikiemOkrzemki:- drobne- jednokomórkowe, cylindryczne lub kolonijne- w zbiornikach wodnych dominują wiosną i jesienią (ich rozwój limitowany jest ilością krzemu)- w środowisku kwaśnym dużo Si- zjadane przez wioślarki, bo mają dużą zawartość kwasów tłuszczowych (drobne formy)- bardzo ciężkie, łączą się w kolonie
- mało gatunków- lubią chłodne wodyZielenice:- bardzo liczna i różnorodna grupa- dużo form morfologicznych - żyją w różnych typach wód- od bardzo czystych do silnie zeutrofizowanych
- wiciowce- jednokomórkowce (Chlorella sp.)- kolonie (Oocystis sp. Batryocoocus sp.Spirogyna sp.)- Cenobia (Pediotrum sp. Eudonina sp.) Rola fitoplanktonu:
- makrofity i fitoplankton konkurują o podobne zasoby (światło, CO2, związki biogenne)- obecność makrofitów- więcej skorupiaków, więcej filtratorów wody, mniej glonów, woda mniej mętna
- mniejsza presja ze strony ryb na skorupiaki, bo chowają się one wśród roślin,Makrofauna : zoobentos i zoopleustonWYKŁAD IXFitoplanktonowe:Słodkowodne sinice- powodują zakwity wód- produkujące mikrocystyKonsekwencje zakwitów:- zacienienie wody, zmiana pH, natlenienia i stężenia nutrientów- produkcja toksyn ( hepato-, neuro, dermatotoksyny)- ubożenie różnorodności gatunkowej mikro i makrofloryMechanizmy buforowe podtrzymujące status quo w jeziorach fitoplanktonowych.Silny rozwój fitoplanktonu:- konkurencja o biogeny i światlo, słaby rozwój elodeidów- brak refugiów dla filtratorów- brak tarlisk i żerowisk ryb drapieżnych- niska biomasa ryb drapieżnych w stosunku dla nie drapieżnych- niska efektywność spasania glonów ( mało wioślarek, skład i budowa nici fitoplanktonu)- płynne osady- brak możliwości korzenieniadrapieżniki ryby planktonożerne ↓zoopleustonfitoplankton Mechanizmy buforowe podtrzymujące status quo w jeziorach makrofitowych.Silny rozwój elodeidów:- konkurencja o biogeny i światło- refugia dla filtratorów- tarliska i żerowiska ryb drapieżnych- wysoka biomasa ryb drapieżnych w stosunku do nie drapieżnych- wysoka efektywność spasania glonów mało zawiesiny, woda klarowna)
Zalety stosowania założeń teorii - klasyfikacja jezior- identyfikacja zagrożeń- kierunki gospodarowania zasobami jezior- działania ochronne (rekultywacja)JM- sytuacja stabilna, zachować obecne formy gospodarowaniaJM-F- sytuacja niestabilna, ryzyko przejścia w SM