Transcript UVODNO_PREDAVANJE_HIDROBIOLOGIJA

ZEMJA – THE BLUE PLANET “PLAVA PLANETA"
UVOD
•
•
•
•
•
Voda kao resurs na planeti
Humani uticaj na slatkvodne ekosisteme
Limnologija kao nauka
Glavne karakteristike vode kao medijuma
Hidroloski ciklus
HIDROBIOLOGIJA
-Voda čini 75% Zemljine površine od čega su:
- 99,5% morska prostranstva
- 0,5% kopnene vode
Zapremina
(hiljada km3)
Procentualn
o učešće
(%)
1.370.000
97.61
29.000
2.08
4.067
0.295
Slatkovodna jezera
126
0.009
Slana jezera
104
0.008
67
0.005
1.2
0.00009
14
0.0009
Okeani
Polarne kape, glečeri
Podzemne vode
Vlažna područja
Reke
Vodena para u atmosferi
LIMNOLOGIJA KAO NAUKA
 LIMNOLOGIJA - nauka koja proučava strukturnu i funkcionalnu
zavisnost organizama kopnenih voda, pod uticajem fizičkog,
hemijskog i biološkog okruženja. U okviru limnologije se
izučavaju i slane kopnene vode.
 SLATKOVODNA EKOLOGIJA - nauka koja proučava uzajamne
interakcije abiotičke i biotičke komponente slatkovodnih
ekosistema.
 SLATKOVODNA BIOLOGIJA - nauka koja proučava biološke
odlike i međusobne odnose slatkovodnih organizama. Najčešće
proučava same organizme, njihovu biologiju, životne cikluse,
populacije, ili pojedinačne životne zajednice.
Sl.1 Kruženje vode u prirodi
Sl.2 Uporedni pregled svetskih jezera po veličini
ХЕМИЈСКЕ ОСОБИНЕ ВОДЕ
1. Растворене материје
-хлориди
-сулфати (Na2SO4, K2SO4-горка морска
вода)
-нитрати (0,2-0,4mg/l + NH3 0,03 mg/l)
-фосфати
Mg – раств. бикарбонат – састав
хлорофила
Fe – састав фермената
2. Растворени гасови
2.1. Кисеоник
-дифузијом из ваздуха
-у процесу фотосинтезе
-кол. O2 раствореног у води зависи од:
--температуре
--количине соли
--притиска
пример: копнене воде: 0°С → 10 cm3/l O2
морска вода: 0°С → 10 cm3/l O2
копнене воде: 30°С → 5.6 cm3/l O2
морска вода: 30°С → 4.5 cm3/l O2
-троши се за дисање, труљење (варира)
-стратификација –лети
-зими
-биолошка потрошња кисеоника (BPK5)
=количина кисеоника која се утроши за
разлагање органских материја под утицајем
аеробних бактерија, за период од 5 дана
-хемијска потрошња кисеоника(HPK)
=мера садржаја органске материје
аутохтоног и алохтоног порекла
2.2. Угљеник (IV)-оксид (СО2)
-настаје у води: путем респирације;
дифузијом из ваздуха;
радом бактерија у процесу
труљења;
из Ca(HCO3)2
⇄ H2CO3
H2CO3 + CaCO3⇄ Ca(HCO3)2
СО2 + H2O
СО2 је у равнотежи са Ca(HCO3)2
овај равнотежни систем регулише рН вредност
водене средине (>7)
-биохемијска слојевитост
-у осветљеним слојевима РО43- и NO3+ се троше
због бујања фитопланктона
-смањењем светлости повећава се
концентрација, а у овим слојевима се разлажу
ситни планктонски организми
-при дну остају сви продукти оксидоредукционих процеса
FIZIČKE OSOBINE VODE
1. HIDROSTATIČKI PRITISAK
= odnos između mase stuba tečnosti i površine na koju ona
deluje
•
10.07m/cm vrši pritisak od 105 Pa
-Uticaj na morske organizme (duboka jezera)
STENOBATNI ORGANIZMI (steno=uzak)
a) U plitkoj vodi i površinskim slojevima
b) U dubokoj vodi
• EURIBATNI ORGANIZMI (euri=širok)
• Primer: crv Priapulus caudatus: NALAZI SE BLIZU
OBALE I NA 7.000 m
FIZIČKE OSOBINE VODE
•
•
-Bakterija E. Coli: površ. +100MPa
-Ribe prilikom migracije (neke vrste) podnose razlikke u
pritisku u toku dana i do 40 x 105 Pa- 400m dubine
– Uticaj na organizme u rekama
1. Pritisak nema značaja
2. Organizmi podnose promenu dubine vode do 50m
- Faktor koji određuje raspored organizama u vodi većih
dubina
FIZIČKE OSOBINE VODE
2. GUSTNA VODE
• Zavisi od rastv. supstanci i temperature
R.S. T  raste G 
• Nepravilnost kod kopnenih voda ( T/G):
• 0  4 °C : G 
• 0  4 °C : G 
VODA JE NAJGUŠĆA NA 4 °C !
FIZIČKE OSOBINE VODE
VELIKI ZNAČAJ ZA ŽIVI SVET
• Posledice nejednake gustine: vertikalno strujanje kojim se
obnavlja kiseonok i min. materije
• Morska voda zbog veće gustine ima specifične organizme
u odnosu na slatke vode: meduze, sifonofore
SPECIFIČNOSTI PLANKTONA U ODNOSU NA
GUSTINU VODE:
1. Izraštaji
2. Kapljice masti ili ulja
3. Gasni mehurići
FIZIČKE OSOBINE VODE
3. VISKOZNOST
= Otpor pri relativnom kretanju čestica ili slojeva vode
• G , T   V 
• Utiče na brzinu kretanja i promenu dubine org.
• Sposobnost savladavanja otpora zavisi od: površine tela,
snage mišića i oblika,
• Idealno prilagođeno telo riba: vretenast oblik (tunj)
FIZIČKE OSOBINE VODE
4. POKRETI VODE
RAZLIČITOG POREKLA:
• Vetar
• Gravitacija
• Razlika u visini zemljišta
• Uticaj meseca
• Zemljotresi
• Hladjenje i zagrevanje (vertikalna cirkulacija)
FIZIČKE OSOBINE VODE
VRSTE POKRETA:
4. 1 TALASI
•
•
•
•
Izazvani vetrom
Dubina
Udarna snaga i do 15 t/m2
Mlatne zone sa org. Posebno adaptiranim
primer: prilepak puž
FIZIČKE OSOBINE VODE
4 . 2 PLIMA I OSEKA (Samo mora i okeani)
• Na 12 h (2 x dn.)
• Plima i do 18 m
• Ekstremna kolebanja ekoloških faktora
primer bračić, enteromorfa, račić gamarus, sase, sunđeri
(eurivalentni)
FIZIČKE OSOBINE VODE
4 . 3 STRUJANJA (samo mora i okeani)
4.3.1. MORSKE STRUJE
• Površinska kretanja izazvana vetrovima u oblasti ekvatora
• 5 % brzine vetra koji ih izaziva
• Izazivaju turbulenciju
FIZIČKE OSOBINE VODE
4.3.2. KOMPENZACIONE STRUJE
• Suprotni pravac od horizontalnih strujanja
4.3.3. vertikalna strujanja
• Izazvana u promenama u razlikama T
FIZIČKE OSOBINE VODE
4.3.4. STRUJANJA VODE U REKAMA
•
•
•
•
•
•
•
•
BRZINA REČNOG TOKA
UTICAJ STRUJA NA:
Razmeštaj organizama
Raznošenje semena i jaja
Nagomilavanje velikih količina algi
Oblik organizama
POKRETE VODE ORGANIZMI OSEĆAJU:
Antenama (rakovi)
Medeuze pipcima
Čekinjama (larve insekata)
Bočna linija (ribe)
FIZIČKE OSOBINE VODE
• 5. PROVIDNOST
• ZAVISI OD: ugla sunčevih zraka, vremenskih prilika,
gustine suspendovanih čestica
• MERENJE: beli disk r=10 - 15 cm
• najveća u toplim morima, smanjuje se od Ekvatora ka
polovima
• Tihi okean 59 m,
• Crno more 25 m
• Baltičko more 13 m
• Belo more 8 m
FIZIČKE OSOBINE VODE
• podela prema stepenu providnosti:
bistra
skoro bistra
slabo zamućena
zamućena
veoma mutna
neprozirna
6. BOJA VODE
- zavisi od :
 uslova osvetljenja
 upijanje i odbijanje svetlosti
 površine vode
 dubine
 prozirnosti
FIZIČKE OSOBINE VODE
7. TEMPERATURA VODE
- zavisi od:
 geografske širine
 godišnjeg doba
 dubine
 kretanja vode
- gornji slojevi vode se zagrevaju direktno (1 metar)
- donji slojevi: indirektno
 cirkulacijom: razlika u gustini vode
 turbulencijom: talasi i strujanja
JESEN-ZIMA
PROLEĆE
- zagrevanje hladnog sloja
-rashlađena voda tone
topla  površina
- turbulentna kretanja
- izjednačenje
- izjednačenje
-na površini – hladna
ispod - sloj tople
-na površini – topla
isopod - sloj hladne
FIZIČKE OSOBINE VODE
VERTIKALNO RASLOJAVANJE
STRATIFIKACIJA
- uticaj na živi svet:
  temperature: ubrzanje f. procesa, ishrana, rast i
razviće, povećan br. generacija; signal za mrest i migraciju
ПОРЕКЛО ЖИВОГ СВЕТА У ВОДИ
-порекло живота у води
Порекло живог света у копненим водама
1. из мора - директним продирањем и поступно
• систем за осморегулацију (конц. соли и до
100пута нижа у копненим водама)
• контрактилне вакуоле (Protozoa)
• већи органи за излучивање (ракови)
• повећани бубрези (водоземци)
• тело слатководних орг. прекривено слузи
• водене биљке без кутикуле
2. са копна - секундарни водени организми
• биљке – Еlodea, Potamogeton, Ranunculus
• животиње – инсекти, пауци, пужеви плућњаци,
водене гриње, змије, крокодили, корњаче
Климатски услови у прошлости
-највећи број ендема на Земљи –
терцијерни реликти
-утицај последње глацијације
Пример1: Охридско језеро и фосилне
дијатомеје нађене у околини Загреба
(терцијарног карактера)
Пример2: живи терцијарни фосили
Охридског језера и терцијарни реликти
подземних вода крша
РАЗНОЛИКОСТ ЖИВОГ СВЕТА
МОРСКИХ И КОПНЕНИХ ВОДЕНИХ
ЕКОСИСТЕМА
• 99.5% мора : 0.5% копнене воде
• од око 80 животињских раздела у мору нема
само неких ракова, стонога и водоземаца којих
има у копненим водама
• постоји 25 раздела животиња које су
искључиво становници мора (корали,
главоношци, бодљокошци,...)
• сви раздели алги имају своје представнике у
морској води
• неке од алги су искључиво становници мора:
смеђе и црвене алге, а од зелених само неке
групе
• због изузетно велике разноликости
еколошких фактора у копненим водама,
еволутивно се јављају не само врсте него и
групе организама који се могу наћи
искључиво у копненим водама:
– алге из реда Conjugales
– алге из раздела
Charophyta
• неке такс. групе су много разноврсније и
квантита- тивно се више развијају у
копненим водама:
• бичари
• цилијате
• ротаторије
• кладоцере
• копеподе
• стоноге (неке)
• водоземци (неки)
ОСНОВНА ПОДЕЛА ВОДА ТЈ.
ВОДНИХ ТЕЛА - СЛАТКЕ И
МАРИНСКЕ ВОДЕ
Бајкалско језеро
КОПНЕНЕ ВОДЕ И ЊИХОВ
ПОСТАНАК
-
након настанка копна од атмосферских
падавина или отапањем ледника
основна подела: 1. површинске –”слатке”
2. подземне
1. ПОВРШИНСКЕ ВОДЕ
-међусобно изоловане и пролазног карактера
-могућност праћења динамике промена површ.
вода:
ПРИМЕР: река Тиса
-променом тока настају рукавци
-засипање рукаваца еолским наносима
-од одсеченог дела реке (меандра) настаје
мртваја (Мртва Тиса), а касније старача која
потпуно пресуши
ПРИМЕР: Преспанско језеро
-дубље за 80-122 метра него данас
-било је директно везано за Охридско
језеро преко Маличког језера. Ова веза
више не постоји а Преспанско језеро
полако нестаје.
Подела површинских вода: 1. текуће
2. стајаће
ТЕКУЋЕ ВОДЕ
=извори, потоци и реке
-настале у последњем постглацијалу, од
атмосферских талога, отапањем ледника, или
заједничким деловањем ове две појаве
-постанак текућих вода у неком подручју зависи
од климе, геоморфолошког профила и
вегетације тог краја (нпр. водотоцима су богата
шумска подручја)
-наука о водама, постанку, особинама,
променама, одликама речне воде и биоти =
хидрологија, и уже потамологија
Особине речне воде
- најчешће припадају хидрокарбонатном типу
(Ca, Mg, Na, Cl, SO4-, HCO3-)
- неутралне или слабо алкалне (рН=7-8.5), од
изворишта ка ушћу рН се смањује
- добро аерисане (углавном!) због сталне
турбуленције (сатурација, суперсатурација)
- температура: зависи од г.ш., количине
воде и дубине, сезоне, доба дана
(незнатно)
- у рекама не постоји термичка
стратификација
- осветљеност: различита у плитким,
планинским и дубоким, равничарским
токовима
- условљава развој вегетације
- боја: зависи од осветљености,
суспендованих и растворених материја у
води
Водни режим = најзначајнија карактеристика
речне воде
- водостај, водостање и протицај (заједно са
брзином тока)
Водостај=висина нивоа воде у односу на неку
условну раван
Водостање=колебање водостаја за одређени
временски период
Протицај=запремина воде која прође кроз
попречни речни профил у јединици времена
Брзина речног тока= зависи од нагиба терена,
масе воде
-планински токови: неколико m/s
-равничарске реке (нпр. доњи ток Тисе): 0.5
m/s
СТАЈАЋЕ ВОДЕ
- све врсте језера,
баре, плавне зоне,
ритови, мочваре,
канали;
акумулације
Језера су природна
удубљења у копну
испуњена водом
која се привидно
не креће.
Типови језера:
тектонска,
ерозивна,
акумулативна,
вештачка
Величина, дубина,
водни биланс
Рељеф језерског басена
-литорал, сублиторал, профундал, абисал (преко
300 метара дубине)
-трофогени и трофолитички слој слободне воде
(лимнетичке зоне)
-епилимнион, хиполимнион, термоклина (у вези
са температуром)
-провидност, боја
-покрети
-хемијски састав језерске
воде: слатководна,
сланаста, слана,
минерална језера
Типови језера у односу
на органску
продукцију
(олиготрофна, еутрофна,
дистрофна)
ПОДЗЕМНЕ ВОДЕ
-деф. све воде које се налазе у земљиној кори-испод
површине
-врсте: слободне или гравитационе
везане
1) слободне
-у течном (до 10km)
-у чврстом (“мрзлоте” од 0.5-500m)
-у гасовитом стању (велике дубине, t, p)
-порекло: вадозне (vadosus – плитак)
јувенилне (juvenilus – младалачки)
конатне (conatus – заједно рођен)
1) Вадозне: из атмосфере и са земљине површине
падавинама
а. инфилтрационе: инфилтрацијом кроз поре и
пукотине
б. кондезационе: од водене паре—из приземних
делова атмосфере или из дубљих слојева
в. убризгане: инфилтрацијом речних вода
2) Јувенилне: синтезом О2 + Н2
-сва вода у доба формирања Земље
а. хлађење житке магме у зони контакта између
магме и литосфере (данас)
б. на површини Земље хлађењем вулканске лаве
--магматске
--вулканске
3) конатне
-у седиментним стенама са којима су настале
-бушењем или копањем бунара
Карактеристике подземних вода
-физичке и хемијске карактеристике зависе од
средине кроз коју пролазе (минералошки
састав стена)
1. Температура
• од 5-50м – средње год. т приземног слоја
атмосфере
• уједначеност и стабилност: сезонска колебања
се осете до дубине од 25-30м, а дневна су
безначајна
• неутрални слој
• повећање темп. за 1°С на сваких 33м; настанак
геотермалних вода са темп. од 20-42°С (и
више)
• одступање од наведених правилности у
крашким водама
2. Боја
• зависи од растворених или суспендованих
честица: бледозеленкаста, мрка, жута (Mn, Fe,
хумус,...)
3. Хемијске особине
• хемијски састав веома варира и зависи од
стена (од минералног састава и
растворљивости)
• растворене соли: нек. грама до 300g/l:
карбонати 60% - највише; хлориди 5% најмање
• садржи укупно 45 хем. ел. (најчешће се
појављује 20) у виду јона и колоидних
честица; најзаступљеније су соли
магнезијума и калцијума (карбонати и
сулфати)
• растворени гасови (у супротности са
минерализацијом); најчешће растворени: О2,
СО2, N2, H2S, H2 и неки гасовити
угљоводоници
• органске материје: веома мало
ВЕРТИКАЛНИ РАСПОРЕД ПОДЗЕМНИХ ВОДА
(СЛИКА КАПИЛАРНОГ ПОЈАСА, ИЗДАНСКЕ ЗОНЕ И
НЕПРОПУСТЉИВЕ ПОДЛОГЕ)
-дубина издани:
.на површини
.испод површине
.неколико стотина метара (крећу се)
-подизање капиларне воде (cm-12m)
-крашки предели
•
само подземне воде
а) сува зона (за време падавина)
б) подземни токови—подземне реке
в) сифонска и проточна језера
г) избијају као врела
д ) понирау као понорнице
ЖИВИ СВЕТ ПОДЗЕМНИХ ВОДА
-недостатак светлости
-ниске температуре
-мала количина кисеоника
-мало хране
-недовољан простор
адаптације организама:
• мале димензије
• стеновалентни
• специфичности (немају очи, имају органе за
хем. и такт. дражи на антенама)
-доспели: пасивно или активно
-подела: троглобионти
троглофили
случајно доспели
- врсте и групе организама:
бактерије, цијанобактерије, алге, гљиве,
Protozoa, Cladocera, Rotatoria, Copepoda,
пљоснати црви(Planaria), човечја рибица
(Proteus anguinus)
Mora i okeani: priobalni, litoralni,
sublitoralni i abisalni region.