K čemu vede lidská činnost v ekosystému? Stručný popis směrů lidské činnosti, které mění rovnováhu v přírodních ekosystémech

Ukazuje jasnou jednotu struktury a funkce. Nádrž lze jednoduše charakterizovat jako: pramínek, řeka, řeka, louže, rybník, jezero, moře. A obtížnější - jako ekosystém.

Hlavní složky ekosystému

Došel jsem k závěru,

- píše slavný americký vědec E. Odum, -

že stejně jako je žába považována za klasický předmět studia živočišného organismu, je rybník příkladem počáteční studie ekosystému ... hlavní ekosystémové komponenty.

Jaké jsou tyto čtyři složky, součásti? ekologický systém(jak v měřítku rybníka, tak v měřítku celé biosféry, kterou lze vnímat jako ekosystém planety Země)?

1. Předně se jedná o neživé látky - hlavní složky životního prostředí, jeho anorganické a organické složky.
2. Poté producenti, hlavně suchozemské rostliny, které pod vlivem sluneční energie extrahují různé látky z neživého prostředí a vytvářejí, produkují masu živé hmoty.
3. Další jsou všechny ostatní živé věci, které žijí, buď konzumují spoustu zelených rostlin, nebo požírají jiná zvířata.
4. A nakonec jsou tu houby a bakterie, které žijí na odumřelých tkáních živočichů a rostlin: tyto tkáně zpracovávají a rozkládají na jednoduché látky, které zase používají rostliny.

Žába je častým obyvatelem nádrže.

Ekosystém

Čtyři složky a jeden cyklus, cyklus látek v přírodě. Od jednoduchých látek přes rostliny, zvířata, houby a bakterie - opět až po jednoduché látky. Tento mlýn se nepřetržitě otáčí jak v rybníku, tak v ekosystému planety jako celku. Motorem je sluneční energie. Tím pádem, ekosystém lze uvažovat o takovém systému neživých a živých složek, ve kterém všechny čtyři složky působí, žijí, rozvíjejí se. Můžeme tedy učinit závěr ekosystém není kámen, je živý, jeho součásti jsou spojeny a spojeny v jeden velký celek... Pokud některé části celku nepracují dobře, na jejich práci se podílejí jiné části celku. Proto - ekosystém je velmi stabilní, vyvážený, vyvážený, je v homeostáze jak říkají ekologové. Homeostatický mechanismus umožňuje ekosystému nejen regulovat rovnovážný stav systému, ale také obnovit rovnováhu, pokud je narušena. Do té doby samozřejmě, dokud antropogenní tlak nebude tak silný, že žádná homeostáza nezachrání stabilitu ekosystému.

Rybník jako ekosystém

S ohledem na rybník jako ekosystém„Existují tři hlavní environmentální zjištění:

1. všechny prvky této nádrže jsou úzce propojeny, interagují, porušení činnosti jednoho z prvků způsobuje porušení struktury a života celého rybníka;
2. systém je v nějaké rovnováze, homeostáze a je schopen tuto rovnováhu obnovit, pokud zásah tuto rovnováhu pouze naruší a neničí samotná spojení, nezpůsobí ekologickou katastrofu systému;
3. jako živý organismus systém žije, objevuje se, vyvíjí se, postupuje, dosahuje svého vrcholu, poté zažívá úpadek, regresi a smrt (příklad: dočasné nádrže, které se tvoří při tání sněhu, při povodních a obvykle vysychají, v létě umírají) .

Posouzení stavu nádrže

V posouzení stavu nádrže je třeba zvážit:

1. Antropogenní tlak na jakoukoli součást systému. Například v uzavřeném vodním toku probíhá intenzivní amatérský rybolov, který překračuje přípustný stupeň těžby. K udržení rybí obsádky je nutné pravidelně do nádrže vnášet rybí potěr. Jiný příklad: hustota osazení ryb v nádrži během chovu byla tak vysoká, že jim chyběla potrava. Je nutné přinést jídlo zvenčí, nakrmit ryby.
2. Antropogenní tlak na celý systém jako celek je tak silný, že není obnovena rovnováha. Příklad: mytí aut, motocyklů nebo jiných ve vodě Vozidlo(každý ví o škodě filmu ropných produktů zanechaných na hladině vody). Nebo intenzivní využívání rybníka majiteli motorových člunů.
3. „Věk“ a fáze vývoje nádrže. Zejména se musíte podívat na stav vody a ryb v ní. Stává se, že od účtování vodních útvarů k nasazení operace na záchranu plůdku z nich uplyne několik dní. Při počítání tedy musíte zjistit, zda potěr vydrží těchto pár dní, možná je voda tak špatná, ryby se dusí a celá nádrž je blízko smrti, že operaci na záchranu plůdku nelze odložit.

Čistota nádrže je důležitým faktorem při posuzování stavu vodního ekosystému.

Vodní útvar jako ekosystém - jeho biogeocenóza

Rezervoárový systém lze také nazvat biogeocenóza - spojení jeho živých a neživých částí. Z hlediska ekologie nás zajímá pouze živá část tohoto systému. Pokud odsuneme stranou neživou složku systému, pak další tři tvoří biocenózu. V biocenóze nádrže existuje také homeostáza, rovnováha, propojení všech jejích složek, vývoj. Můžete si představit biocenózu v podobě šachových figurek - oddělené druhy zvířat a rostlin: všichni chodí jinak a odděleně, ale všichni jsou propojeni a obecně tvoří hru, život na šachovnici. Ze všech vazeb v biocenóze je důležitější zachytit potravinový řetězec. Tento řetězec vždy začíná spotřebou sluneční energie, proto jsou jeho začátky rostliny. Zkusme sestavit potravinový řetězec. Mikroskopický planktonické řasy Konzumují je korýši dafnie, jsou to malé larvy hmyzu, které se stávají potravou pro mladistvé ryby, a tyto mláďata zase požírají větší ryby, ty samé jedí s chutí bidýlka, štiky, no, my je chytáme ryby z nádrže. Je to dobrý potravinový řetězec. Mimochodem, všechno, co konzumujeme, kromě kuchyňské soli a vody, je sluneční energie, „prošla“ potravinovým řetězcem. Čím kratší je řetěz, tím úplněji, beze ztrát, se k nám tato energie dostává. Osoba nebo dravá zvířata na souši se proto zřídka živí masožravými ptáky a zvířaty - to je iracionální prodlužování řetězce. Pouze ve vodě vesele chytáme a pak jíme dravce, například okouny, candáty. Stává se však, že potravinový řetězec je získán v nádrži a není tak bezpečný. Například: řasy - dafnie - larvy - plůdek - volánky. A co štiky? Rukávy zůstávají pro štiky, ale kvůli ostrým trnům na ploutvích je jejich zubatí predátoři nemají příliš v lásce. K potěru se nemůžete přiblížit, jsou v mělké vodě, štiky tam nejsou příliš zvyklé, ale lítají tam. Sama o sobě je to vynikající ryba v uchu, ale v nádrži s hodnotnějšími rybami funguje jako její konkurent a mění se v plevelové škodlivé ryby. Je zřejmé, že to je třeba vzít v úvahu při hodnocení nádrže a poté společně se specialisty pomoci cenným rybám: zorganizovat jakési „odplevelování“ nádrže z plevele.

Vztahy mezi sousedními druhy v vodní ploše

V biocenóze může být napětí a napětí vztahy mezi sousedními druhy v vodní ploše... Například, napjaté nutriční vztahy- Právě tehdy druhy soutěží o podobná jídla. Osazování nádrží druhem ryb, které se živí stejnou potravou jako starci v této nádrži, nebude mít účinek. Jinou věcí je, pokud je možné při vysazování ryb zabránit potravinové soutěži mezi druhy ryb z důvodu odlišnosti jejich požadavků na potravu. Pak také úspěšně žijí staré ryby a nově zavedené ryby rostou dobře, dávají dobrý úlovek. V V poslední době Chovatelé ryb se pokoušejí chovat ryby ne jedním druhem ryb, ale několika rybami, které si v krmivech nekonkurují, například kapry a pelety. Brilantní výsledek je dán invazí kapra stříbrného, ​​amura a kapra do nádrže. Kapr shromažďuje potravu blízko dna, kapr stříbrný se živí planktonem, fytoplanktonem (kvetoucí vodou) a amur jí vyšší vodní vegetaci.

Hodnocení rybníka

V hodnocení nádrže mělo by být připisováno přírodním zdrojům nebo nádržím. Mezi první patří řeky a jezera. A rybník? Jde samozřejmě o umělou nádrž tvořenou přehradou, ale ne každý rybník lze považovat za nádrž. Možná má jeho velikost rozhodující význam? Ne, nezáleží na velikosti, ani na objemu vody. Hlavním rysem nádrže - obrovského i malého rybníka - je schopnost regulovat tok vody z nádrže a její hladinu.
Přehrada je umělá nádrž.

Rybníky

Pro chov ryb jsou nejvhodnější takové nádrže, ze kterých můžete úplně vypustit vodu. Obvykle toto rybníky... Po vypuštění vody můžete nádrž znovu naplnit a zásobit se pouze těmi druhy ryb, které mají při pěstování největší účinek. Odvodňovací nádrže - nejlepší lék boj proti konkurenci ryb, nejlepší „odplevelování“ nádrže z plevelových ryb. Produktivita nádrží lze zvýšit jinými způsoby, například zavedením krmiva pro ryby do nádrže nebo zavedením potravinových organismů, které se samy rychle rozmnoží k radosti ryb a chovatelů ryb. Odstranění nepřátel komerčních ryb z nich také přispívá k produktivitě nádrží. Nepřáteli ryb mohou být obratlovci - ptáci, zvířata, ale i bezobratlí. Mnoho larev hmyzu jí rybí potěr a obecně všichni bezobratlí v nádrži spotřebují více potravy než všechny ryby v této nádrži dohromady. A také je třeba vzít v úvahu posouzení břehů, mělkých vod a zátok, povahu a akumulaci vodní vegetace, teplotu vody na různých místech a oteplování v různých hloubkách ... Proto je nádrž velmi složitým objektem přírodní.

Zásobní biocenóza

Jinými slovy, rezervoár je živý organismus, komplex neživých a živých složek, které tvoří biocenózu, a biocenóza má mládí, dospělost, stáří. Li biocenóza vodního útvaru dnes přispívá k tření, rozvoji cenných ryb, pak je naším úkolem zachovat toto stáří nádrže déle, pokusit se odložit její stárnutí. Pokud má biocenóza nádrže tendenci stárnout, je nutné pečlivě stanovit důvody tohoto jevu a pokud možno se pokusit odstranit řadu těchto důvodů a nádrž omladit.

Průzkum rybníka

Zjistit, jaký je stav voda, je nutné to prozkoumat.

• Za prvé, typ nádrže - řeka, řeka, jezero, jezero;
• velikost nádrže;
• pohyb vody - tekoucí, polotekoucí, stojící.

• Spolu s rychlostí se bere v úvahu plynulý tok: se strmým svahem může říční voda spěchat vyšší rychlostí, ale v severních řekách je to obvykle plynulý, rychlý proud a na jihu v horských oblastech je rychlost řeky často vyšší, voda tvoří jističe, vířivky mezi kameny. V uzavřených jezerech závisí pohyblivost vody na povaze břehů: u otevřených břehů vítr volně kráčí, tvoří vlny a mísí vodní masu, v lesních jezerech se vodní zrcadlo zřídka vrásí z větru a voda se špatně mísí , spodní vrstvy mohou být mnohem chladnější, mohou být chudé na kyslík. To znamená, že popis nádrže obsahuje popis jejích břehů. Určují se rozměry (délka, šířka) a hloubka nádrže.
• Informace o nejhlubší v charakteristice nádrže by měly být kombinovány s informacemi o menších zátokách, dobře zahřátých mělčinách. Určete průhlednost vody, barvu, chuť.
• Vzorky vody pro kyselost dodáno do laboratoře k analýze. Z těchto vzorků je možné určit zdroje znečištění vody a vyslat signály na hygienicko-epidemiologickou stanici.
• Zabránit znečištění vodních útvarů není vždy snadné. Důležitou roli při udržování čisté vody hraje původyřeky a potoky napájející vodní nádrže. Někdy jsou tyto prameny znečištěné, břehy jsou pošlapány, odpadky se dostávají do vody. Je nutné vyčistit prameny, instalovat lavičky v jejich blízkosti, stavět mosty, ze kterých lze čerpat vodu, aniž by se zničily břehy. Spodní část pružin musí být očištěna od trosek, bahna, zádrhelů. Všechny objevené prameny jsou očíslovány, vloženy do charakteristik hlavní nádrže, pokud je to možné, jejich poloha je zakreslena do mapy, topografického schématu. Na složení ve vodních útvarech existují obecné požadavky. Při hodnocení obsahu kyslíku ve vodě v poli, pokud není voda silně znečištěná, lze vycházet z průměrných hodnot.

Nad 30 ° C se voda ohřívá pouze v mělké vodě, ryby nemají rády tak teplou vodu, chudou na kyslík, a ustupují do hloubky. Všudypřítomné oteplování vody nad 25 ° C prakticky najdeme jen v malých, samostatně stojících nádržích a ryby z takových nádrží je třeba nejnaléhavěji přemístit. Nakonec při hodnocení nádrže jsou do jejího pasu zapsány údaje o rybách a dalších vodních obyvatelích, které ji obývají, včetně nepřátel ryb. Informace o vodních rostlinách Jsou zapsány v pasu a informace o vodních rostlinách.
Vodní rostliny jsou důležitým prvkem každé vodní plochy. Řasy a mechy- prvotní vodní rostliny. Řasy a mech fontinalis zcela ponořen do vody, sphagnum mech má vodní ekologické závody rostoucí pod vodou (obvykle v lesních jezerech), častěji roste sphagnum na bažinatých nížinách, dočasně zaplavené. Tyto houštiny jsou dobré pro potěr, i když dlouhé struny zelených řas někdy rostou tak velké, že se do nich plůdek zamotá a uhyne. Ve zdravém zralém rezervoáru však tyto rostliny nerostou v souvislé hmotě. Jiná je situace s vyšší vodní vegetací - kvetoucí rostliny... Tyto rostliny dříve, v průběhu evoluce, opustily vodu, migrovaly na pevninu a pak někteří zástupci suchozemských rostlin opět šli do vody. Pro všechny je ale charakteristická jedna věc - téměř všichni úplně neztratili kontakt se svou bývalou domovinou - vzduch. Okřehek plave na hladině vody, vaječné kapsle a lekníny přinést listy a květiny na povrch (nekvetou, pokud listy nedosáhly na povrch), elodea a pinnate pozvednout květiny nad vodu, rákos a ostřice rostou nad vodou, pouze kořeny, spodní část stonku je ve vodě. Podíváme -li se pozorně na tyto rostliny, uvidíme, že v nádrži se obvykle nacházejí v druhových společenstvech: zde je písečný břeh s lesem elodea, poblíž zátoky s hornwortem, v dálce jsou houštiny třešně, zelené talíře leknínů plují hlouběji. Hornwort- jediná vyšší rostlina, která ztratila spojení se vzduchem: dokonce kvete ve vodě. Nemá kořeny, je těžký, ponořený do vody. Pokud houštiny hornwortu hustě vyplňují mělčiny, vrcholy stonků dosahují hladiny vody, je nutné tyto houštiny ztenčit: jsou stísněné pro ryby a dravý hmyz se tam úspěšně rozvíjí, sledujte smažení. Houštiny hornwortu lze snadno odstranit ručně, hrabáním, jsou taženy na břeh, pryč od vody. Je špatné, když elodea rychle roste, její houštiny zasahují i ​​mladistvým rybám, vytvářejí pro ně zbytečně nebezpečnou zónu. Stejně snadno lze odstranit elodea, její kotevní kořeny nedrží rostlinu pevně na zemi. Blízko povrchu je plovoucí rostlina podobná hornwortu, s malými vyříznutými listy, od světle zelené po jasně purpurovou v létě. Nadýchané stonky plavou vodorovně, bohatě se větví, květy - nad vodou. Pokud se na tyto stonky podíváte pozorně, jsou mezi listy viditelné bubliny. Je to masožravá rostlina pemphigus. Do bublin mohou vstoupit malá zvířata, ale z bublin není cesty zpět. Smaží se korýš nebo ryba, pak rostlinné šťávy rozpustí kořist a stěny bubliny nasají živný roztok. Je jasné, že tento predátor by neměl mít místo v třecích nádržích, na mělčině, kde dochází k přirozenému tření ryb. Pemphigus Nejenže může zasahovat do potěrů ryb - v jejich nejtěžší a nejdůležitější fázi života, kdy jsou slabé a bezmocné bezprostředně po vylíhnutí z vajec, funguje také jako potravinový konkurent pro smažení, který absorbuje nespočet výživných rotiferů a korýšů - hlavní potrava rybích mláďat ... Plovoucí na hladině okřehek všech druhů a pohled na blízký povrch-okřehek třílaločný (jeho listy se nedotýkají vzduchu) nejsou hrozné, dokud nezačnou rychle utahovat všechny stojaté vody a poté celou nádrž. Přerůstání celého povrchu okřehkem je známkou stárnutí nádrže. Takové ryaschny "ices" musí být odstraněny. Z nádrže se okřehek odchytí sáčkem položeným na čtvercovém rámu s hustou sítí. Okřehek je dobrým vitamínovým doplňkem pro prasata a drůbež, takže je výhodné sušit, sklízet a používat na farmách. Konečně, orobinec, ostřice, rákos- tvrdá pobřežní vegetace. Pokud je ho po březích málo, nepřekáží, a pokud tyto polovodní trávy rostou, zasahují do chovu ryb, mohou absorbovat celý mělký vodní útvar, proměnit jej v

Aquatic je ekosystém, pro který je voda přirozeným prostředím. Je to ona, kdo určuje jedinečnost konkrétního ekosystému, druhovou rozmanitost a jeho stabilitu.

Hlavní faktory, které ovlivňují vodní ekosystém:

1. Teplota vody
2. Jeho chemické složení
3. Množství solí ve vodě
4. Čistota vody
5. Koncentrace kyslíku ve vodě
6. Dostupnost živin.

Složky vodního ekosystému se dělí na dva typy: abiotický (voda, světlo, tlak, teplota, složení půdy dne, složení vody) a biotický. Biotika je zase rozdělena do následujících poddruhů:

Producenti jsou organismy, které produkují organické látky pomocí slunce, vody a energie. Ve vodních ekosystémech jsou řasy producenty, v mělkých vodních útvarech pobřežní rostliny.

Reduktory jsou organismy, které konzumují organické látky. Jedná se o různé druhy mořských živočichů, ptáků, ryb, obojživelníků.

Hlavní typy vodních ekosystémů

V ekologii se vodní ekosystémy obvykle dělí na sladkovodní a mořské. Toto rozdělení je založeno na indikátoru slanosti vody. Pokud litr vody obsahuje více než 35% soli, jedná se o mořské ekosystémy.

Mezi mořské patří oceány, moře, solná jezera. Sladká voda - řeky, jezera, bažiny, rybníky.

Další klasifikace vodních ekosystémů je založena na takovém znaku, jakým jsou podmínky vytvoření. Zde se rozlišuje přirozené a umělé. Přírodní jsou vytvářeny za účasti přírodních sil: moře, jezer, řek, bažin. Člověk vytváří umělé vodní ekosystémy: umělé rybníky, nádrže, přehrady, kanály, vodní farmy.

Přírodní vodní ekosystémy

Sladkovodní ekosystémy

Sladkovodní ekosystémy- to jsou řeky, jezera, bažiny, rybníky. Všechny zabírají pouze 0,8% povrchu naší planety. Ačkoli více než 40% ryb známých vědě žije ve sladkovodních útvarech, sladkovodní ekosystémy jsou stále co do druhové diverzity výrazně horší než mořské.

Hlavním kritériem pro rozlišení sladkovodních útvarů je rychlost toku vody. V tomto ohledu se rozlišují samostatné a průtočné. Mezi ty stojící patří bažiny, jezera a rybníky. Tečením - řekami a potoky.
Stagnující vodní ekosystémy se vyznačují výraznou distribucí biotických organismů v závislosti na vodní vrstvě:

V horní vrstvě (pobřežní) je hlavní složkou plankton a pobřežní houštiny rostlin. Toto je království hmyzu, žijí zde larvy, želvy, obojživelníci, vodní ptáci, savci. Horní vrstva vodních ploch je lovištěm volavek, jeřábů, plameňáků, krokodýlů a hadů.

Střední vrstva nádrže se nazývá profundal. Dostává mnohem méně slunečního světla a je napájeno látkami ukládanými z horní vrstvy vody. Žijí zde dravé ryby.

Spodní vrstva vody se nazývá benthal. Obrovská role hraje složení půdy, bahno. Toto je místo výskytu bentických ryb, larev, měkkýšů, korýšů.

Mořské ekosystémy

Největší mořský ekosystém je světový oceán. Je rozdělen na menší: oceány, moře, solná jezera. Všechny zaujímají více než 70% povrchu naší planety a jsou nejdůležitější složkou zemské hydrosféry.

V mořských ekosystémech je hlavní složkou produkující kyslík a živiny, je fytoplankton. Vzniká v horní vrstvě vody a pod vlivem sluneční energie produkuje živiny, které se pak ukládají v hlubších vrstvách nádrže a slouží jako potrava pro jiné organismy.

Velké mořské ekosystémy jsou oceány. V otevřeném oceánu je druhová diverzita ve srovnání s pobřežními zónami nízká. Většina živých organismů je soustředěna v hloubkách až 100 metrů: to je různé druhy ryby, korýši, korýši, savci. V pobřežní zóny Druhovou rozmanitost mořských ekosystémů doplňují četné druhy mořských živočichů, obojživelníků a ptáků.

V pobřežních zónách mořských ekosystémů se rozlišují menší (podle území): mangrovové bažiny, police, ústí řek, laguny, slaniska, korálové útesy.

Místa na pobřeží kde mořská voda smíchané se sladkou vodou (ústí řeky), nazývané ústí řek. Diverzita druhů je zde maximalizována.

Všechny mořské ekosystémy jsou vysoce odolné, schopné odolat lidským zásahům a rychle se zotavit z antropogenních vlivů.

Umělé vodní ekosystémy

Všechny umělé vodní ekosystémy byly vytvořeny člověkem, aby vyhovovaly jejich vlastním potřebám. Jsou to různé rybníky, kanály, stojaté vody, nádrže. Mezi ty menší patří oceanária, akvária.

Umělé vodní ekosystémy se vyznačují následujícími vlastnostmi:

• Několik druhů rostlin a živočichů
• Silná závislost na lidských aktivitách
• Nestabilita ekosystému, protože jeho životaschopnost závisí na lidském vlivu.

2. Rysy abiotických prvků ekosystémů jezer a nádrží

Přibližně do 70. let 20. století nebyla při limnologickém výzkumu věnována zásadní pozornost zásadním rozdílům mezi nádržemi a jezery. Stačí si uvědomit, že klasik moderní limnologie D. Hutchinson připisoval nádrže jednomu z typů jezer [Hutchinson, 1963]. Nárůst počtu nádrží ve světě v polovině století, relevance hodnocení jejich ekologického stavu v souvislosti s úkolem zachování Vysoká kvalita vody ve zdrojích domácího vodovodu stimulovaly hloubkové limnologické studie těchto vodních útvarů. V důsledku těchto studií byly zjištěny významné rozdíly ve fungování ekosystémů nádrží ve srovnání s ekosystémy jezer. Tyto rozdíly jsou dány především abiotickými složkami ekosystémů. A přestože procesy, které určují cirkulaci hmoty a energie v jezerech a nádržích, jsou stejné povahy, jejich časoprostorová variabilita a intenzita se mohou výrazně lišit v závislosti na charakteristikách těchto vodních útvarů.

Jakákoli konkrétní vodní plocha má individuální vlastnosti, které nemusí pokrývat celou škálu procesů, které se vyskytují a často v daném typu vodního útvaru dominují. Při porovnávání jezer a nádrží je důležité ukázat, že ten či onen proces, ten či onen faktor je v daném vodním útvaru častěji pozorován ve srovnání s jiným. Jinými slovy, průměrné hodnoty charakteristik, které ovlivňují fungování ekosystémů těchto typů vnitrozemských vodních útvarů, mají významné rozdíly.

Teoreticky je nekonečná rozmanitost abiotických prvků ekosystémů suchozemských nádrží dána kombinací tří hlavních faktorů: geografické a hydrografické polohy nádrže, tvaru a velikosti její mísy a antropogenního dopadu. Interakce těchto tří hlavních faktorů určuje hydrologický režim nádrže s její vodní, radiačně-tepelnou, sedimentologickou a hydrochemickou složkou. Propojení výše uvedené faktory s jednotlivými prvky hydrologicko-hydrochemického režimu lze znázornit ve formě diagramu znázorněného na obrázku 2.1.

Obrázek 2.1. Faktory určující fungování ekosystémů vodních útvarů.

Toto schéma je stejně použitelné jak pro jezera, tak pro nádrže. Výjimkou je spojení mezi antropogenním dopadem a hydrologickým režimem nádrží, zvýrazněné v diagramu. U jezer, s výjimkou relativně nevýznamného účinku odběru a vypouštění vody odpadní voda na hydrologickém režimu jezera tento dopad prakticky chybí. U nádrží, jakožto objektů vytvořených za účelem regulace průtoku, má řízení vodního režimu zásadní význam při utváření hydrologického režimu a fungování ekosystému.

Každý z těchto faktorů se v jezerech a nádržích projevuje různými způsoby. Jejich komplexní kombinace vede k tvorbě základních rysů abiotických prvků ekosystémů, a tedy k rysům jejich fungování v těchto dvou třídách srovnávaných vodních útvarů - jezer a nádrží.

Vzhledem k tomu, že nejdůležitější vlastností každého ekosystému je jeho primární produktivita, komplex faktorů uvedených v diagramu by měl být rozdělen do skupin vnější vlivy, přímo nebo nepřímo určující procesy primární produkce organické hmoty v nádrži. Odkazujeme na takové skupiny

energetické faktory (sluneční záření absorbované ekosystémem, teplota vody),

hydrologické a morfologické (hydrologický režim a morfometrické charakteristiky nádrže),

hydrochemická (biogenní výživa fytoplanktonu).

Faktory první z těchto skupin se vyznačují výrazným geografickým zónováním a meziroční variabilitou. Vliv hydrologického režimu a velikost nádrže na produktivitu je zprostředkován velkým počtem dynamických a tepelných procesů; proto lze jeho roli izolovat v čisté formě pouze matematickým modelováním fungování ekosystémů. Hydrochemické a zejména morfologické faktory jsou azonální a měly by být brány v úvahu bez ohledu na geografickou polohu nádrže. Odhady produktivity kontinentálních vodních útvarů prováděné na základě pozorovacích údajů o vodních plochách světa ukazují vedoucí úlohu energetických faktorů, které určují více než 70% variability hodnot produktivity jezer a nádrží ve světě. Proto je zcela legitimní hovořit o zonalitě produktivity nádrží. To zase určuje potřebu různých přístupů k hodnocení trofického stavu a procesu eutrofizace vodních ploch nacházejících se v různých geografických pásmech.

Při porovnávání jezer a nádrží je genetická rozmanitost těchto objektů nesmírně důležitá. Široká rozmanitost jezer na světě je dána původem jezerních pánví, se kterými jejich velikost a tvar úzce souvisí, a v důsledku toho určitými rysy režimu. Podle známé klasifikace M.A. Pervukhina jsou všechna jezera rozdělena na přehradní a povodí. Z kvantitativního hlediska jasně převládají dutá jezera. Mezi dutými jezery jsou nejpočetnější jezera ledovcového původu, která jsou dále rozdělena na erozní a akumulační. Do oblastí velkých nůžek kůra obvykle omezena na jezera tektonického původu, mezi nimiž jsou nejhlubší jezera na světě - Bajkal a Tanganika. V údolích řek a deltách poblíž mořských břehů převládají vodní eroze a akumulační jezera. Dolu a sopečných jezer je relativně málo.

I přibližný počet jezer na zeměkoule je téměř nemožné určit. Podle známých odhadů R. Wetzela je na světě asi 10 milionů jezer, která zabírají asi 1% zemský povrch... Není však pochyb, že nejpočetnější skupinou jezer jsou jezera ledovcového původu. Mezi desítkami tisíc jezer ve Švédsku je asi 97% jezer ledovcového původu. Tento poměr je také typický pro sever USA, Finsko a Karélii - ta místa, kde došlo k zalednění. Nejúplnější moderní databázi jezer na světě, zahrnující více než 40 tisíc jezer různých kontinentů, sestavil S.V. Ryanzhin [Ryanzhin, Ulyanova, 2000].

Rozmanitost typů nádrží je mnohem menší, protože jejich geneze je ve většině případů dána stavbou přehrady v údolí řeky. Nejrozumnější a nejpřísnější klasifikace nádrží navržená K. K. Edelsteinem je založena na stejném principu jako u jezer. Podle této klasifikace jsou všechny nádrže rozděleny do tří typů: údolí, duté a smíšené. Podle nejrozsáhlejšího ze zveřejněných seznamů nádrží na světě [Avakyan et al., 1987] je 75% všech nádrží údolního typu. Právě tyto nádrže budeme zvažovat při porovnávání vlastností ekosystémů jezer a nádrží. Jezerní duté nádrže převládající mezi dutými nádržemi vznikají při stavbě hydroelektrického komplexu u pramene řeky vytékající z jezera a z hlediska srovnatelných charakteristik mají k jezerům velmi blízko.

Jejich stáří úzce souvisí s genezí jezer, která má rozhodující význam při formování a fungování ekosystému, a to nejen po staletí, ale i v současnosti. Stáří jezer je určováno geologickými časovými obdobími, i nejmladším jezerům jsou desítky tisíc let (pokud nebereme v úvahu malá jezírka a termokrasová tundrická jezera, která se objevují v erozních povodích říčních údolí). Nádrže jsou mladé vodní nádrže. Ačkoli existují známé vodní nádrže postavené ve starověku, intenzivní stavba nádrží začala ve dvacátém století a teprve v polovině století se tyto vodní útvary staly běžným prvkem většiny přírodních krajin. Nejintenzivnější stavba nádrží ve všech zemích byla pozorována v letech 1950 až 1970. Pro ilustraci můžeme dát grafy nárůstu počtu nádrží na průmyslově rozvinutém Severu. Amerika a Evropa v minulém století.

Rýže. 2.2. Zvýšení počtu nádrží na severu. Amerika a Evropa ve 20. století. (Podle [Nádrže ..., 1979]).

Do konce století se tempo výstavby nádrží zpomalilo, což je do značné míry dáno dokončením říční regulace v průmyslových zemích a vytvářením komplexů zásobování vodou ve velkých urbanizovaných oblastech světa (Volga, Dněpr, Tennessee). V některých rozvojových zemích, zejména v oblastech se suchým podnebím (Brazílie, některé země v Africe, Asii), se dokonce rychlost výstavby nádrží dokonce zvýšila, protože hospodářský rozvoj těchto regionů úzce souvisí s potřebou zajistit zajištění obyvatelstva, Zemědělství a vodárenství.

2.1. Geografická distribuce jezer a nádrží po celém světě.

Distribuce jezer po celém světě úzce souvisí s jejich původem. Hlavním rysem této distribuce je maximální počet jezer v pásu ledové aktivity na severní polokouli. Na základě vzorku 2300 přírodních jezer vykreslil R. Schulling zeměpisné šířkové rozložení počtu jezer na zeměkouli, které mají trimodální formu. Je obtížné určit, jak reprezentativní je Schullingův vzorek, ale celkově je uvedené rozdělení zcela v souladu s rozložením klimatických a geologických faktorů jejich vzniku. Všechny tři vrcholy na Schullingově pozemku odpovídají oblastem světa bohatým na vodní zdroje. To lze považovat za hlavní rys distribuce jezer po celém světě, z nichž většina je soustředěna ve vlhkých oblastech. Podle odhadů V. Levise je 90% světových jezer soustředěno v mírných zeměpisných šířkách. V tropických šířkách dominují lužní jezera v povodí největších řek v tropickém pásmu a malá pobřežní jezera. Některé známé jezerní oblasti se semiaridním podnebím (jezera stepi Kulunda, jezera kaspické oblasti, jezera na Floridě) díky rysům reliéfu lze považovat za výjimku z tohoto obecného vzorce.

Distribuce nádrží po celém světě určuje cíle jejich vytvoření. Intenzivní výstavba nádrží probíhá v ekonomicky rozvinutých regionech s vysokou hustotou zalidnění (výroba elektřiny, vodní doprava, protipovodňová ochrana) a v regionech s výrazným nedostatkem vodních zdrojů (průmyslové a komunální zásobování vodou, zavlažování). Ve vyspělých a rozvojových zemích se semiaridním podnebím dosahuje počet vybudovaných nádrží desítek tisíc (Španělsko, Brazílie).

Ilustraci této situace představují grafy zeměpisné šířky rozložení jezer a nádrží ve Spojených státech a na evropském území Ruska. Zeměpisná šířka jezer a nádrží v evropské části Ruska je znázorněna na obr. 2.3.

Rýže. 2.3. Distribuce jezer a nádrží v zeměpisné šířce na evropském území Ruska

A - číslo (na 10 tisíc km čtverečních), B - celková plocha, km 2 (tmavé kolony - nádrže, světlé kolony - jezera)

Graf je založen na datech z „Katastru nádrží SSSR“ [Katastr ..., 1988] a referenčních dat řek a jezer SSSR [Domanitsky et al., 1971]. Kromě počtu vodních útvarů graf ukazuje i hodnotu celkové plochy vodní plochy jezer a nádrží v odpovídajících zeměpisných šířkách. Distribuce jezer a nádrží na evropském území Ruska má výrazný opačný směr. Severní maximum jezer je dáno širokým rozložením malých tundrových jezer v těchto zeměpisných šířkách. Maximální plocha se nachází poněkud na jihu a je spojena s ledovcovými jezery na severozápadě. V distribuci nádrží se maximum, jak v množství, tak v celkové oblasti, vztahuje na zeměpisné šířky odpovídající černozemskému pásu ET Ruska a jižního Ruska, kde je ve srovnání se severními regiony výrazně vyšší hustota osídlení a rozvinul zemědělství. To potvrzuje převahu ekonomických a geografických důvodů v distribučních vzorcích nádrží.

Pro USA podobný graf sestrojil K. Thornton na základě vzorku 309 přírodních jezer a 109 nádrží (obr. 2.4). Tento graf ukazuje maximum v rozložení jezer v ledovcové oblasti (severně od 40 stupňů severní šířky) a maximum nádrží se nachází mnohem jižněji.

Rýže. 2.4. Distribuce nádrží (tmavé pruhy) a jezer (světelné pruhy) podle zeměpisné šířky v USA (podle K. Thorntona).

Většina nádrží ve Spojených státech je soustředěna do centrálních, jihovýchodních a východních oblastí, oblastí intenzivního zemědělského rozvoje a napjaté vodní bilance.

Geografické rozložení jezer a nádrží a na celém světě vykazuje opačnou tendenci. To vedlo k dominanci různých typů krajiny a vlivu různých geografických faktorů na hydroekologický režim těchto vodních útvarů.

Rozdíly v klimatických charakteristikách jezer a nádrží zcela souvisejí s rozdílem v jejich geografická lokace... Nádrže dominující v polosuchém podnebí se vyznačují převahou odpařování nad srážkami. Vysoké odpařování vede k přímým ztrátám vody, například nádrž Sobrinho na severovýchodě Brazílie ztrácí ročně asi 2 km 3 vody. ... Navzdory tomu je však vytváření nádrží v těchto regionech často téměř jediným způsobem, jak zvýšit vodní zdroje včasnou regulací extrémně nerovnoměrného odtoku řeky. Většina jezer se nachází ve vlhkých oblastech s nadbytkem srážek nad odpařováním. Zajímavý aspekt klimatických rozdílů byl zaznamenán v práci K. Thorntona, který ukázal, že v regionech USA, kde je soustředěna většina nádrží, je aktivnější cyklonální aktivita a s tím spojený větrný režim.

Nejdůležitějším důsledkem rozdílů v geografickém rozložení jezer a nádrží jsou zvláštnosti jejich povodí. Právě povodím, řekou a svahovým odtokem se projevuje hlavně přirozený a antropogenní vliv na ekosystém nádrže. Míra tohoto vlivu závisí na velikosti vnější vodní výměny nádrže. V nádržích je téměř vždy dominantní horizontální (říční) složka vnější výměny vody. Vyznačují se výrazně vyššími hodnotami součinitele výměny vody. V konceptu „reakce ekosystému na vnější dopad“, který je v limnologické literatuře široce používán, je hlavní význam spojen s dopadem na nádrž ve formě přítoku řeky z povodí. Zohlednění nádrže a povodí jako jediného systému se stalo charakteristickým rysem moderních komplexních limnologických studií [Drabkova, Sorokin, 1979, Changes…, 1983].

Rozdíly v povodí jezer a nádrží se projevují v krajinných prvcích a ve tvaru povodí. Velikost a tvar povodí určuje povahu prostorového rozložení vnějšího zatížení nádrže, které výrazně závisí na poloze nádrže v povodí. Povodí nádrží je obvykle úzké a protáhlé, končí v nádrži, na rozdíl od povodí jezer - kruhové s nádrží uprostřed. Důležitou kvantitativní charakteristikou povodí je jeho specifická hodnota, která představuje poměr povodí k ploše nádrže, která spolu s klimatickými charakteristikami určuje strukturu vodní bilance nádrže.

U nádrží je povodí určeno volbou umístění přehrady na konkrétním místě v říční síti. Srovnávací analýza distribuce relativního počtu údolních nádrží a jezer s různou velikostí specifického povodí, kterou provedla KK Edelstein na vzorku 852 vodních ploch [Edelstein, 1991], ukázala, že téměř třetina jezer uvažovaných má specifické povodí menší než 20, současně u 90% údolních nádrží je tato hodnota více než 20. Podle tohoto ukazatele se rozdíly mezi jezery a nádržemi velmi jasně projevují: konkrétní povodí nádrží, na v průměru jsou mnohem vyšší než konkrétní povodí jezer. Je třeba poznamenat, že na rozdíl od krajinných charakteristik tvar drenážních pánví a jejich specifická velikost souvisí s azonálními faktory. Krajinné rysy povodí jsou spojeny s výše popsanými rozdíly v jejich geografickém rozložení a projevují se ve vlastnostech tvorby odtoku vody, chemikálií a suspendovaných látek.

2.2. Morfologické rozdíly mezi mísami jezer a nádrží

Struktura pánve nádrží má hluboký vliv na procesy uvnitř nádrže, určuje vlastnosti procesů vnitřní výměny vody a cyklu, který je s ní spojen. chemické substance.

Zvláštnosti depresí jezer a údolních nádrží jsou dány jejich odlišnou genezí. Misky údolních nádrží se vytvářejí v říčním údolí, ale i přes širokou škálu typů říčních údolí mají díky geomorfologickým rysům jednotlivých suchozemských oblastí společné vzory. Údolní nádrže se vyznačují velkým prodloužením a heteromorfní strukturou pánve, která je vždy asymetrická s maximální hloubkou u hráze. Rozměry a kapacita údolních nádrží výrazně závisí na volbě místa přehrady v říčním systému a výšce hráze, což se projevuje empirickým vztahem mezi plochou vodní plochy a kapacitou údolních nádrží .

Jezera se vyznačují výrazně větší rozmanitostí struktury pánve, spojenou s rozmanitostí jejich vzniku. Za společný rys struktury jejich povodí však lze považovat polohu maximální hloubky poblíž středu jezera.

Morfometrické charakteristiky velikosti misek jezer a nádrží se pohybují ve významných mezích a zásadně se neliší. Strukturální rysy jejich mísy se projevují výraznými rozdíly v některých relativních morfometrických ukazatelích a v geometrickém modelování tvaru pánve. Nádrže se liší od jezer v mnohem menším rozsahu kolísání průměrné hloubky, tj. poměr objemu k ploše (W / F), větší prodloužení (l = L / B avg), kde L je délka nádrže, Bav je její průměrná šířka. Navíc v morfometricky složitých údolních nádržích tyto rozdíly narůstají.

Pro posouzení vlivu struktury povodí na vlastnosti fungování ekosystému a procesy eutrofizace je tvar dna důležitou morfometrickou charakteristikou vodních útvarů. Dva extrémní typy tohoto tvaru jsou ve tvaru písmene V a U. Hodnota této charakteristiky je dána zvláštním významem v eutrofizaci procesů přenosu hmoty na hranici vodního dna nádrže.

Pro každou vodorovnou vrstvu přidělenou v nádrži závisí oblast kontaktní zóny voda-dno na tvaru lože. Vliv spodních sedimentů na tuto vrstvu je určen poměrem povrchu dna v této vybrané vrstvě k objemu vrstvy. Tento vztah, který Imbouden nazval „funkcí interakce spodního povrchu“, lze vyjádřit následovně:

(1)

kde F- oblast nádrže do hloubky h , W- objem

Změna koncentrace chemikálie v nádrži pod vlivem jejího toku ze spodních sedimentů nebo naopak z vodních do spodních sedimentů je definována jako

C- koncentraci látky, S- tok hmoty ze spodních sedimentů.

Dělením obou částí DW a s přihlédnutím k výrazu (1) získáme

Rychlost změny koncentrace látek v nádrži pod vlivem spodních sedimentů je tedy dána intenzitou toku látky a parametrem ale charakterizující morfometrické rysy nádrže. V hlubinných částech nádrží ve tvaru písmene V je hodnota ale mnohem méně než v hlubinných částech vodních útvarů ve tvaru písmene U, takže za stejných okolností bude účinek dnových sedimentů na chemické složení vodního útvaru ve druhém větší.

Pro kyslíkový režim nádrže je nesmírně důležitá také oblast kontaktní zóny vodní dno vzhledem k vysoké aktivitě procesů mineralizace organické hmoty na povrchu spodních sedimentů. V mělkých vodních útvarech je rychlá tvorba anoxických zón za stejných podmínek produkce a dodávky organické hmoty na dno mnohem pravděpodobnější než v hlubokých.

Stupeň členitosti pobřeží nádrží je dán geomorfologickými rysy terénu a v komplexních údolních nádržích může být velmi vysoký. Statistické srovnání jezer a nádrží podle jednoho z velmi běžných morfometrických ukazatelů - koeficientu kapacity nádrže, což je poměr průměrné hloubky nádrže k maximu, (h / H max) ukázal, že nádrže se od jezer výrazně liší a mají nižší průměrné hodnoty a nižší variabilitu tohoto indikátoru. [Edelstein, 1991]. V hydrologickém režimu je tedy dynamika vodních hmot nádrží, role velikosti a tvaru koryta mnohem důležitější než v jiných vodních útvarech se zpožděnou výměnou vody.

K charakterizaci tvaru pánve slouží geometrické modelování, které spočívá ve srovnání tvaru nádrže se známými geometrickými tělesy. Kvantitativní hodnocení blízkosti tvaru nádrže k těmto tělesům se provádí podle různých indikátorů, nazývaných tvarové indikátory. V geometrickém modelování jsou jezerní pánve porovnávány s těly otáčení se svislou osou (kužel, parabaloid, poloelipsoid a válec). Takové srovnání umožnilo analyzovat vztah mezi dynamickými procesy probíhajícími v jezeře a strukturou jeho mísy a v první řadě změnami v hydrodynamické stabilitě vodních hmot v poli nehomogenní hustoty [Bogoslovsky, 1960; Khomskis, 1969].

Morfologické a morfometrické rysy údolních nádrží předurčily volbu zkráceného lichoběžníkového hranolu jako modelové postavy jejich tvaru [Edelstein, 1975, Strashkraba, Gnauk, 1989]. Analýza vlivu takového asymetrického tvaru nádrže na dynamické procesy, která se projevuje existencí cirkulace podélné hustoty vod spolu s volnou konvekcí, ukazuje jejich zásadní rozdíl od dynamických procesů v jezerech charakterizovaných dlouhými obdobími stagnace vodní masy. V dynamice vod se to primárně týká vzniku a širokého rozložení hustotních proudů v nádržích, které jsou v jezerech poměrně vzácné. V nádržích mírného pásma jsou hustotní proudy v nádržích spojeny především s rozdíly v hustotě z hlediska mineralizace a projevují se v zimě. V nádržích suché zóny jsou časté hustotní toky zakaleného původu [Puklakov, 1999, Samolyubov, 1999].

Vliv morfometrických znaků se projevuje i ve vývoji vertikální hustoty a chemické stratifikace vodního sloupce v jezerech a nádržích. A konečně, podélné rozdíly v dynamických jevech se také výrazně liší ve vodních útvarech obou srovnávaných tříd.

2.3. Vlastnosti antropogenního vlivu na jezera a nádrže

Nádrže jsou vodní útvary vytvořené za účelem regulace toku řeky, proto jejich hlavním rysem ve srovnání s jezery je, že jejich vodní režim do značné míry závisí na řízení toku vody hydroelektrickým komplexem.

Hlavním důsledkem této regulace je, že rozsah meziročních výkyvů hladiny vody je mnohem větší než u jezer. To je důležité pro procesy uvnitř vodní plochy, zejména během vegetačního období, a pro vývoj bentických biocenóz, jejich účast na fungování vodního ekosystému. Po obvodu nádrže se nachází prostor proměnlivé šířky a plochy, pravidelně zaplavovaný vodou. Tyto suché oblasti mělkých vod jsou zvláště rozsáhlé na nížinných nádržích, kde tvoří významný podíl vodní plochy v NPU. Metodu identifikace zón konstantních a periodických záplav v nádržích založenou na společné analýze křivek zásobování vodní hladiny v nádrži a jejích batygrafických křivek vyvinula KK Edelstein [Edelstein, 1975]. Role tohoto prostoru ve fungování rezervoárového ekosystému, při formování jeho biologické produktivity, v procesech sekundárního znečištění a samočištění vody zatím nebyla doložena podloženým hodnocením.

Druhým nejdůležitějším důsledkem ekonomické regulace vodního režimu je nestabilita hydrodynamického režimu, která se projevuje kolísáním rychlosti odtokového proudu, výskytem dlouhých vln a komplikací hydrologické struktury nádrž. Vypouštění vody z nádrže má také významný ekologický význam. Ve stratifikovaných nádržích to ovlivňuje povahu cyklu látek v oblasti přehrady. Návrhy přelivných struktur jsou velmi rozmanité. Z hlediska vlivu na hydrologický režim nádrže největší hodnotu mají provedení, která poskytují možnost selektivního víceúrovňového vybíjení. Tato vlastnost zásadně odlišuje nádrže od jezer, která nemají hluboký odtok. V jezerech je vypouštění vody z hypolimnionu nemožné, zatímco v nádržích vodních elektráren v období stagnace se vypouštění vody provádí právě z hlubokých vrstev.

Další rys hydroekologického režimu vodních útvarů je spojen s antropogenním vlivem. Nádrže vznikají hlavně v hustě osídlených a ekonomicky intenzivně se rozvíjejících regionech. V tomto ohledu zažívají zpravidla výrazně vyšší antropogenní zátěž chemikáliemi. Příjem různých znečišťujících látek chemické složení může být jak přímo v nádržích, tak v přítocích nádrže, tj. do hydrografické sítě povodí nádrže. Znečišťující látky vstupují do nádrže a vodních toků pánve, a to jak prostřednictvím koncentrovaných vypouštění z kanalizačních systémů, tak z rozptýlených zdrojů v důsledku vymývání povrchovými vodami ze znečištěných městských a průmyslových oblastí, zemědělských pozemků, farem a pastvin. Odtok znečišťujících látek a živin z povodí, který určuje chemické zatížení nádrže, závisí jak na fyzických a geografických vlastnostech povodí, tak na stupni jeho antropogenního vývoje, který je u nádrží obvykle vyšší než u jezer. Mezi antropogenní faktory ovlivňující chemické zatížení vodních útvarů patří jejich rekreační využití. Role tohoto faktoru v urbanizovaných oblastech je přirozeně významnější. Vytvoření jak samostatných nádrží, tak hydrotechnických komplexů pro zásobování vodou velkými městy je spojeno s jejich intenzivním využíváním pro rekreační účely. Příkladem je moskevský vodovodní systém, který zahrnuje 12 nádrží, z nichž většina je široce využívána obyvateli mnohamilionového města pro vodní rekreaci a rekreační rybolov.

Znatelné zhoršení kvality vody je v nádržích pozorováno v prvních letech jejich existence, kdy se chemické látky vyplavují ze zaplavených půd. K intenzivnímu přílivu látek do vody přispívají anaerobní podmínky ve spodních vrstvách, které vznikají při rozkladu zatopeného vegetačního krytu. Tento deficit je zvláště výrazný u nádrží, jejichž koryto nebylo před povodněmi zbaveno vegetace. V budoucnu, v průběhu času, jehož trvání závisí na povaze půdy, vegetaci, klimatické podmínky a intenzita výměny vody, ekosystém nádrže je stabilizovaný, dno je pokryto nánosy bahna a vyvážené procesy uvnitř nádrže se již neliší od jezerních.

Mimořádně důležitou okolností je, že v nádržích existuje možnost účelové regulace intenzity a směru vnitrozásobníkových procesů, což je v jezerech nemožné bez vytváření speciálních struktur. Prostřednictvím regulace procesů uvnitř vodního útvaru lze přistoupit k řešení problémů řízení oběhu hmoty v ekosystému vodního útvaru, a tím dosáhnout nejdůležitější cíl moderní hydroekologie - řízení kvality vody v nádržích.

2.4. Srovnávací charakteristiky hydrologický a hydrochemický režim jezer a nádrží

Charakteristiky hlavních faktorů, které určují fungování ekosystémů jezer a nádrží, uvedené v předchozí části, se projevují v povaze hydrologických a hydrochemických režimů těchto nádrží. Poté, co limnologové začali věnovat zvláštní pozornost hydroekologickým vlastnostem nádrží, došlo k několika pokusům formulovat a zobecnit základní rozdíly mezi jezery a nádržemi. V naší práci byla tato generalizace provedena pro hydrologické (tabulka 2.1), hydrochemické (tabulka 2.2) prvky ekosystémů těchto vodních útvarů. Rozdíly ve vývoji jejich biotické části uvažovaných tříd vodních útvarů jsou přirozeně důsledkem rozdílů v těchto prvcích ekosystémů. (Tabulka 2.3). Biotické společenství rezervoárového ekosystému se od jezerního společenství zpravidla liší nízkou diverzitou, relativně jasně vyjádřenou specializací ekologických mezer a rychlým selektivním vývojem. Zvláštní období pro tvorbu ekosystému nádrží, zpravidla charakterizované extrémně vysokou produktivitou, je období po zaplavení nádrže, kdy v důsledku intenzivního vyplavování chemikálií ze zaplavených půd a rozkladu organické hmoty na dně nádrže, vodní masy jsou obohaceny o biogenní prvky, což vede k abnormálním vzplanutím „Kvetení“ fytoplanktonu. Trvání tohoto období formování ekosystému závisí na fyzických a geografických charakteristikách oblasti, stupni připravenosti koryta na záplavy.

Stůl. 2.1.

Srovnávací charakteristiky hydrologického režimu jezer a nádrží.

Charakteristiky nádrže	Nádrže
Skladový tvar	Protáhlý, asymetrický podél podélné osy s největší hloubkou v blízkosti hráze	Často zaoblené a více symetrické kolem vertikály v bodě největší hloubky
Pobřežní transformace	Velmi intenzivní v prvních desetiletích a postupně zvláště pomalu tlumící v nádržích s dlouhodobou regulací průtoku s nejistou úrovní	Nepravidelné, ojedinělé pouze při obzvláště silných bouřích
Změna pobřeží	Silná pobřežní zóna se při spuštění pohybuje.	Relativně slabá, poloha litorální zóny je stabilní
	Hlavně tím velké řeky, proniká do vrstevnatých vrstev a často se tok šíří podél zatopeného kanálu	Hlavně s malými řekami malého řádu a rozptýlenými zdroji. Penetrace do stratifikovaných vrstev je slabá a roztroušená.
	V závislosti na účelu je často velmi nerovnoměrný, selektivní z povrchové vrstvy a z hypolimnionu nebo integrální s velkými výboji	Hladce se mění po celý rok z povrchové vrstvy
Kolísání úrovně	Nepravidelné, meziroční-velké, překračující dlouhodobé výkyvy hladiny	Intra-roční malé, obvykle méně než trvalé
Struktura vodní bilance	Je monotónní, pouze odtokového typu s podílem srážek a odpařování na vnější výměně vody nejvýše 25%.	Velká rozmanitost, pokrývající všechny typy struktur a v závislosti na konkrétním povodí a podnebí
Koeficient výměny vody	Krátké, variabilní. Zvyšuje se během vypouštění povrchových vod.	Dlouhodobý, rok od roku relativně konstantní (od jednoho do mnoha let)
Hydrologická struktura vodních mas	Velmi složitý, vícesložkový, zejména v morfologicky složitých nádržích se střední výměnou vody (s dobou výměny vody více než šest měsíců). Nezáleží na velikosti nádrže a projevuje se akumulací geneticky a kvalitativně odlišných vodních mas jezerního typu a fází odtoku řeky.	Je to jednoduché, homogenní v mělkých jezerech s malou specifickou spádovou oblastí, poněkud komplikovanější v hlubokých a velkých jezerech v obdobích existence termobaru, nebo v silně tekoucích jezerech.
Radiační režim	Převažuje horizontální gradient zániku světla. Vyhynutí je nerovnoměrné a často velmi vysoké v řece a mezilehlé zóně kvůli vysokému obsahu minerálních suspenzí.	Převládá svislý světelný gradient. Variabilní, ale relativně nízké vyhynutí.
Teplota vody	Vyšší	Obvykle nízké kvůli chladnějšímu podnebí
Tepelná stratifikace	Stratifikace je proměnlivá, nepravidelná. Obvykle se nevyskytuje v příliš mělkých řekách a přechodných zónách.	V hlubokých jezerech je v létě pravidelný a stabilní.
Pole hustoty vody a gravitační stabilita vodní hmoty	Hustota vody je více horizontálně a vertikálně heterogenní. Největší ve spodní zimní vodní hmotě a ve spodním hustotním toku (netvoří se termobar). Trvalá nestabilita, projevující se sezónním prouděním a hustotními spodními proudy během období mineralizace v nízkých vodách (v nížinných nádržích) a zákalu (v horských nádržích).	Horizontálně téměř stejnoměrný, největší v termobaru. Sezónní nestabilita v obdobích částečného a plného oběhu, střídající se s gravitační stabilitou v obdobích stagnace.

Tabulka 2.2.

Vlastnosti prvků hydrochemického režimu a jejich důsledky v jezerech a nádržích

Prvky režimu	Nádrže
	Vysoká v souladu s intenzivní proměnou pobřeží. Allochtonní zatížení suspendované organické hmoty je střední	Malé, úplné i alochtonní suspendované organické látky
Suspendovaná látka ve vodě	Vysoká a proměnlivá koncentrace suspendovaných částic ve vodě s velkým podílem minerálních částic písku a jílu, relativně vysoký zákal vody	V hlubokých vrstvách jezer je malá nebo velmi nízká koncentrace nerozpuštěných látek, v mělkých jezerech - zákal, vysoký zákal a velký podíl nerozpuštěné organické hmoty
Spodní sedimenty	Velké v horním toku, maximální tloušťka je omezena na zaplavený žlab, velká sezónní variabilita rychlosti akumulace, zákal a transsedimentace během drenáže, nízký obsah organické hmoty	Relativně nízká a konstantní sezónní akumulace, vysoký obsah organické hmoty
Rozpuštěné minerály	Heterogenita mineralizace je zvláště významná u slabě tekoucích nádrží napájených neregulovaným odtokem, v období konvekce - horizontální, v období stagnace - vertikální.	Bezvýznamná heterogenita ve sladkovodních holomiktických jezerech a výrazná vertikála v meromictice
	Velké, velmi nestálé, často nepředvídatelné	Variabilní, ale relativně předvídatelné, často mírné
Variabilita koncentrací živin	Dominuje horizontální gradient. Závisí na rychlosti sedimentace a režimu proudění, koncentrace se snižují se vzdáleností od horních toků, nerovnoměrným vnitřním zatížením	Dominuje vertikální gradient
Rozpustil se organická hmota(ROV)	Převládají allochtonní zdroje, dominuje nepravidelná, často vysoká koncentrace, přetrvávající DOM	Allochtonní a přímořské zdroje, relativně konstantní obsah, často vysoký kvůli labilní DOM
Rozpuštěného kyslíku	Nižší rozpustnost díky vyšší teplotě. Velká horizontální variabilita. Minimum v metalimnionu je běžnější než maximum.	Slabá horizontální variabilita. Metalické maximum je pozorováno častěji než v nádržích

Tabulka 2.3.

Vlastnosti prvků hydrobiologického režimu a jejich důsledky v jezerech a nádržích

Vodní komunity	Nádrže
Fytoplankton	Znatelná horizontální heterogenita biomasy a druhového složení. Primární produkce je omezena vysokým zákalem a obsahem živin	Převažuje vertikální a sezónní heterogenita. Horizontální heterogenita je malá.
Zooplankton	Maximální rozvoj je v tranzitní (přechodové) zóně, horizontální heterogenita je velká, hlavním zdrojem potravy je suspendovaný detritus s adsorbovaným DOM	Převažuje vertikální a sezónní variabilita, špinění je mírné, fytoplankton je hlavním zdrojem potravy
Benthos	Nízká diverzita s minimem v litorálním pásmu, nízká až střední produktivita, vysoká v prvních letech se zaplavením suchozemské vegetace	Rozmanitost a produktivita střední až vysoká
Ichthyofauna	Převážně teplomilné druhy ryb, často odlišné od původního složení, se podmínky tření při nízkých úrovních zhoršují, produktivita je nejprve vysoká, pak klesá	Dobré podmínky pro tření, menší úhyn vajec, dobré podmínky pro vývoj larev, mírná produktivita

S ohledem na identifikované rysy nádrží nabývá na důležitosti otázka použitelnosti indexů, klasifikací a kritérií pro trofický stav na nádrže. Zde jsou názory výzkumníků odlišné. Někteří limnologové tedy zdůrazňují potřebu vyvinout speciální typologii stavu ekosystémů v nádržích, která by zohledňovala specifika nádrží. Již zmíněný mezinárodní program o eutrofizaci přitom nerozdělil hodnocení trofického stavu podle nádrží a jezer. Tento názor sdílí řada ruských limnologů, kteří se domnívají, že intenzita fotosyntézy v jakémkoli vodním útvaru a dokonce i v řekách kolísá ve stejném rozsahu; objekty by proto neměly být oddělovány [Baranov, 1961, Lebedev, 1988]. Kontrola řady klasifikací jezer a nádrží ukázala, že jsou celkem dostačující ve všech parametrech, s výjimkou průhlednosti, která nadhodnocovala trofickou hladinu v nádržích. Důvodem je vyšší obsah minerálního (nefytoplanktonového) zákalu v nádržích. Kromě transparentnosti je nutné poznamenat i některé další vlastnosti nádrží, které je třeba mít na paměti při aplikaci klasifikací a indexů. Za prvé, vzhledem k výrazné podélné heterogenitě složení vody v nádrži je často pozorována podélná heterogenita abiotických a biotických prvků ekosystému, a tedy i trofické podmínky. Proto je při použití trofických indikátorů k charakterizaci celého rezervoáru nutné je zprůměrovat v prostoru s přihlédnutím k oblastem a objemům sekcí nádrže. Za druhé, hustotní toky charakteristické pro nádrže a zřídka pozorované v jezerech mohou vést k vypouštění živin, které do nich vstupují, aniž by se mísily s hlavní vodní hmota nádrže. Nakonec Lind a kol. Zjistili, že v nádržích, které zkoumali, existuje nedostatečná shoda mezi celkovým obsahem fosforu a trofickým stavem. Tyto vlastnosti vedly k pokusům vyvinout speciální indexy trofického stavu, použitelné výlučně pro vodní nádrže a poskytující adekvátnější hodnocení než obvyklé běžně používané. Pozoruhodná je zkušenost s vývojem speciálního indexu pro hodnocení trofického stavu nádrží, který pro kaskádu Tennessee navrhl J. Coch. Poté, co jsme v regulačním systému povodí Tenessee vybrali hluboké nádrže umístěné na přítocích Tenessee a relativně mělké, které se nacházejí přímo na řece Tenessie, J. indikátory. U nádrží na přítocích je Kochův index součtem relativní hodnoty koncentrace chlorofylu „a“ a průměrem tří relativních hodnot koncentrací živin: anorganický uhlík(zásaditost), rozpuštěný anorganický dusík a celkový fosfor. Tyto relativní hodnoty koncentrací se stanoví jako poměr rozdílu mezi skutečnou průměrnou hodnotou odpovídající koncentrace v uvažovaném zásobníku a její minimální hodnotou v celém vzorku k celkovému rozsahu změn odpovídajících relativních hodnot ve všech zkoumaných nádržích. Stejný princip byl použit při vývoji indexu trofičnosti pro nádrže na řece Tenessi (ve skutečnosti kaskádové). Index se rovná součtu dvou výrazů. První je poloviční součet hodnot koncentrace chlorofylu "a" a oblasti distribuce makrofytů v nádrži, druhý je průměrná hodnota následujících relativních hodnot: období výměny vody , hloubka viditelnosti disku Seki, relativní plocha mělkých vod a relativní prodloužení. Jak však zdůrazňuje J. Koch, použitelnost těchto indexů by měla být omezena pouze na nádrže, které mají podobné limnologické a vodohospodářské rysy s nádržemi kaskády v Tennessee, což v zásadě činí tyto indexy pro zvažovanou kaskádu výhradně individuální.

Vzhledem k použitelnosti nejběžnějšího indexu - Carlsonova indexu - na hodnocení trofického stavu nádrží W. Walker navrhl upravit Carlsonovu rovnici pro transparentnost zahrnutím dalšího parametru charakterizujícího takzvaný zákal nefytoplanktonu. Walkerova rovnice má tvar

Kde SD- hloubka viditelnosti disku Secchi, m, α -další parametr charakterizující takzvaný zákal nefytoplanktonu způsobený suspendovanou složkou v nádrži, která není spojena s fytoplanktonem, 1 / m. Hodnota α W. Walker navrhuje vypočítat pomocí empirických vzorců v závislosti na hloubce nádrže, době její výměny vody a zeměpisné šířce oblasti, kde se nachází.

kde h je hloubka nádrže, T je doba výměny vody, φ je zeměpisná šířka oblasti, kde se nádrž nachází.

Tyto závislosti získal W. Walker z pozorování v nádržích na Středozápadě a na jihu USA, a proto mají regionální význam.

Jednotlivé indexy pro hodnocení trofického stavu jednotlivých kaskád nebo soustav nádrží nepochybně umožňují přesněji posoudit změny, ke kterým dochází v ekosystémech těchto nádrží; jejich vývoj však vyžaduje podrobné komplexní limnologické studie po mnoho let, které jsou stále velmi vzácné. Jak ukázala široká zkušenost s aplikací klasifikací trofických stavů, v hrubých odhadech je použití metod pro stanovení trofického stavu vyvinutého pro jezera pro nádrže zcela přijatelné za předpokladu, že je třeba věnovat pozornost zvláštnostem používání odpovídajících ukazatelů stav těchto vodních útvarů.

Abstrakt disertační práce

Biotické a abiotický vzory a funkce ekosystémy Prvky nádrže a jezera[Mordukhai-Boltovskaya, ...

Zákonitosti a faktory odolnosti sladkovodních ekosystémů vůči antropogennímu znečištění

Abstrakt disertační práce

Biotické a abiotický vzory a funkce fungování sladké vody ekosystémy Rusko v ... obsah přírodních látek ( Prvky) v povrchových vodách ... výzkum v limnologii nádrže a jezera[Mordukhai-Boltovskaya, ...

Zpráva o předpovědi kvality vody v nádrži a po proudu od vodní elektrárny Boguchanskaja

Dokument

Počet dalších Prvky v... ekosystémy a s přírodní podmínky povodí. Tento proces zahrnuje abiotický ... nádrže... Novosibirsk: Nauka, 1973, s. 78–118. Vinberg G.G. Všeobecné zvláštnosti výrobní proces v Narochansku jezera ...

Přírodní ekosystémy svou strukturou a principem působení jsou otevřené systémy... Základní podmínkou jejich fungování je schopnost dávat a přijímat různé druhy energie a zdrojů. Bez tohoto věčného cyklu by byla Země dříve nebo později vyčerpána. Za ekosystém je navíc považován pouze systém, který může existovat bez vnějšího rušení. Vytváří vše potřebné pro své fungování. Aby byl v jakémkoli daném ekosystému zachován nepřetržitý tok látek, musí být přítomny funkčně odlišné skupiny živých organismů.

Systémy čtyř typů se vyznačují velikostí okupovaného území a počtem prvků živé a neživé přírody zapojených do oběhu. Úplně na dně je mikroekosystém, jehož nejjednodušším příkladem je kapka lidské krve nebo vody z řeky. Následuje mezoecosystems. Do této kategorie patří ekosystém jezera, vodní plochy, prérie, stepi nebo například lesa. Na třetím místě jsou makroekosystémy, což jsou celé kontinenty a oceány. A samotná planeta Země je považována za největší ekosystém, respektive veškerý život na ní. Tento systém se nazývá globální.

Struktura ekosystému

Hlavním zdrojem energie v jezeře je sluneční světlo. Když paprsky procházejí vodním sloupcem, většina energie je absorbována planktonem, který pak může být použit pro fotosyntézu. Zbývající světlo je postupně absorbováno samotnou vodou. Osvětlení na horních úrovních je proto vždy vysoké a blíže ke dnu klesá. Každý dostatečně velký jezerní ekosystém má takzvanou kompenzační úroveň. To je hloubka, do které dosahuje minimální množství světla požadovaného rostlinami. Fotosyntéza v takových rostlinách se zpomaluje, aby se vyrovnaly další ukazatele - dýchání a spotřeba jídla.

Umístění kompenzační úrovně přímo závisí na vlastnostech vody, její čistotě a průhlednosti. Je to druh podmíněné dělicí čáry. Rostliny nad ním produkují přebytečný kyslík, který pak využívají další živé organismy. Na druhé straně je pod dělící čarou příliš málo kyslíku. Většina z nich padá do hloubky z jiných, horních vrstev vody. Tedy pouze ty živé organismy, se kterými si vystačí minimální množství kyslík.

Obecná distribuce obyvatel

Je zřejmé, že na horních úrovních je ekosystém jezera obýván mnohem větší rozmanitostí druhů než ve spodní zóně. Tento fakt kvůli příznivějším podmínkám života, množství jídla, tepla a kyslíku v mělkých oblastech. Existuje mnoho zakořeněných lilií, rákosí, rákosí, hrotů šípů.

Ty zase slouží jako útočiště hmyzu a členovců, červů, měkkýšů, pulců. Také zde žije mnoho druhů ryb. Nejmenší členovci, kteří ke své existenci vyžadují velké množství světla, žijí poblíž povrchu. Roste zde také kačer volně plovoucí.

Na nižších úrovních se jezerní ekosystém stává stanovištěm pro všechny druhy rozkladačů, živících se mrtvými zbytky zvířat a rostlin. Je také domovem mnoha dravých druhů ryb, jako jsou štiky a okouni, a některých bezobratlých. Tyto druhy se živí buď mrtvými tvory sestupujícími z horních vrstev vody, nebo se navzájem loví.

Dopad znečištění na jezerní ekosystémy

Fosfor je jedním z nejdůležitějších přírodních prvků pro takové systémy. Součet závisí na jeho množství.Přirozený obsah této látky v jezerní vodě je malý, ale lidská činnost vede k výraznému zvýšení koncentrace. Mezi hlavní důvody patří nadměrné používání hnojiv vstupujících do jezera, které pak odplavují deště a podzemní potoky. To vše přináší do ekosystému netypické přebytečné množství fosforu.

V důsledku toho je narušena struktura a produktivita dobře fungujícího systému: množství planktonu se začíná rychle zvyšovat, z čehož voda získává zakalený nazelenalý odstín. Jezero začíná „kvést“, ale to je jen první etapa. Dále se kontaminuje živinami, vody se méně nasytí kyslíkem a sluneční světlo(plankton ve velkém množství pohlcuje to, co by ostatní obyvatelé měli dostat). Ten narušuje činnost rozkladačů, a proto je voda naplněna pomalu se rozpadajícími zbytky. V konečné fázi začínají rostliny produkovat toxiny, které způsobují masivní úhyn ryb.

Dalším typem znečištění, kvůli kterému ekosystém jezera výrazně trpí, je tepelné znečištění. Na první pohled to nevypadá vážně: do vody nepřidává žádné chemikálie. Ale normální fungování systému závisí nejen na složení prostředí, ale také na teplotě. Jeho zvýšení může také vyvolat růst rostlin, což spouští pomalou, ale jistou smrtelnou reakci. Některé druhy ryb a bezobratlých jsou navíc přizpůsobeny životu v úzkých teplotních mezích. Zvýšení nebo snížení teploty v tomto případě zpomaluje růst organismů nebo je zabíjí.

K tomuto druhu znečištění dochází v důsledku průmyslové činnosti člověka. Například takový, který využívá jezerní vodu k chlazení turbín v továrnách a elektrárnách.