Kaj je limnologija?

Izraz limnologija izhaja iz grške besede "limne", kar pomeni jezero ali ribnik. Limnologija je študija celinskih voda, ki vključuje potoke, jezera, reke, mokrišča in rezervoarje. Limnologija je del znanosti o okolju ali ekologije in zajema geološke, kemične, biološke in fizične lastnosti, med drugim kopenske vode, ki so lahko umetne ali naravne, slane in sveže ter stoječe ali tekoče vode. Limnologija se nanaša na hidrobiologijo in ekologijo, ki se osredotoča na vodne organizme. Krajinska limnologija, veja limnologije, preučuje ohranjanje in upravljanje morskih ekosistemov s krajinske perspektive.

Zgodovina limnologije

Švicarski znanstvenik Francois-Alphonse Forel velja za ustanovitelja limnologije, njegova opažanja pa so navdihnila številne znanstvenike, med njimi botanik Einar Naumann in zoolog August Thienemann, ki je leta 1922 ustanovil Mednarodno združenje limnologij. 13 in njegove najzgodnejše študije so obravnavale razmerje med biološkimi, fizikalnimi in kemičnimi lastnostmi Ženevskega jezera. Forel je v 19. stoletju skoval izraz limnologija v svoji monografiji Le Leman . Limnologijo je opredelil kot oceanografijo jezer, razširil pa se je tudi na preučevanje celinskih voda. Limnologija je integrativna disciplina, v kateri biologija, fizika in kemija medsebojno delujejo in tako omogočajo razumevanje ekosistema na bolj celovit način.

Fizikalne lastnosti vodnega ekosistema

Kombinacija valov, tokov in toplote, med drugimi sezonskimi porazdelitvami okoljskih pogojev, pomaga identificirati fizikalne lastnosti morskega sistema. Kvantitativna analiza vodnega telesa je odvisna od različnih značilnosti, kot so mokrišča, potoki, reke in estuariji ter struktura okolja, ki obdaja vodno telo. Postopek oblikovanja jezer pomaga razvrstiti vodna telesa, globine vode pa določajo območja znotraj jezera. Hitrost vode in geologija okolice določata morfometrični sistem potokov in rek. Estuarije sodijo tudi v študijo limnologije. Mokrišča se razlikujejo po vzorcu, velikosti in obliki, vendar vse tipične vrste mokrišč, kot so močvirja, barja in močvirja, nihajo med suho, sladko in plitvo.

Integracija svetlobe

Teorija svetlobne conacije upošteva, kako prodiranje sončne svetlobe v vodo vpliva na strukturo vodnega telesa. Svetlobne cone določajo različne ravni produktivnosti v ekosistemu, kot je jezero. Evfotična ali fotocelična cona se nanaša na globino vodnega stolpca, ki lahko svetloba prodre in kjer rastline rastejo. Preostali del vode, ki ne zadostuje dovolj sončne svetlobe za rast rastlin, je znan kot aphotična cona. Albedo meri količino elektromagnetnega sevanja, ki se odraža, ko sončna svetloba doseže vodno površino.

Toplotna stratifikacija

Toplotna stratifikacija, imenovana tudi toplotna conacija, je metoda združevanja plasti vodnega telesa v vodnem ekosistemu na podlagi temperaturnih nihanj na teh segmentih. Ogrevanje se eksponentno zmanjšuje z globino vodnega stebra, zato je voda na površini toplejša in postaja vse bolj hladna, saj se globina povečuje. Toplotna stratifikacija vodnega telesa ima tri odseke. Epilimnion je zgornja plast, ki je blizu vodne površine, toplejša plast, ki doživlja kroženje vetra. Drugi sloj vodnega stolpca, ki doživlja hitro padanje temperature, imenujemo termoklin. Spodnja plast, ki je enakomerno hladna, je hipolimnion. Poleti je zgornja plast vodnega telesa vedno toplejša od spodnje plasti. Pozimi pa temperatura epilimnionske plasti pade pod 4 stopinje Celzija, kar je enako temperaturi spodnjega sloja. Zgornji sloj se razširi, postane svetlejši in nato zamrzne.

Kemijske lastnosti vodnega ekosistema

V naravnem okolju, erozija tal, izhlapevanje, tip tal in kamnina, padavine in sedimentacija vplivajo na kemično sestavo vode. Vsa vodna telesa imajo edinstveno ravnovesje anorganskih in organskih spojin in elementov.

Kakovost vode

Čeprav velja, da na kakovost vode jezer vpliva na stotine spremenljivk, je bilo potrjenih le nekaj spremenljivk, ki so zelo pomembne za zdravje vodnega ekosistema. Obstajajo številne biološke dejavnosti, ki vplivajo na koncentracijo raztopljenega plina in hranil, toda človeška dejavnost je edina, ki največ prispeva k kakovosti vode.

Kisik

Raztopljeni kisik je odgovoren za številne kemijske in biološke reakcije, ki igrajo pomembno vlogo pri delovanju vodnega ekosistema. Različni naravni procesi vplivajo na koncentracijo kisika v ekosistemu, vključno s fotosintezo in dihanjem. Na kisikov profil vpliva veter na vodni površini, dihanje, fotosinteza in organska snov, kar pomeni, da se koncentracija kisika zmanjša tako kot temperaturni profil. Profil uporablja isto načelo kot prodiranje svetlobe in toplotno stratifikacijo. Fotosinteza in sončna svetloba nadzorujejo koncentracijo raztopljenega kisika in določata, koliko fotosinteze se lahko pojavi v treh vodnih plasteh, kjer je svetloba na voljo. Koncentracija raztopljenega kisika zmanjšuje globino vodnega telesa. Vodno življenje absorbira raztopljeni kisik, medtem ko izloči ogljikov dioksid.

Fosfor in dušik sta ključna hranila v vodnem sistemu. Čeprav se večina študij osredotoča na amonijak, nitrit in nitrat kot vir dušika v vodi, v vodnem sistemu obstaja oblika dušika v plinu. Koncentracija dušika je običajno visoka v jesenskih in zimskih mesecih, nižja pa v pomladnih in poletnih mesecih. Zaradi majhne koncentracije fosforja v vodnih telesih se šteje, da je fosfor omejevalni dejavnik v stopnji rasti fitoplanktona. Raztopljeni fosfor ima poseben cikel ekosistemov.

Biološke lastnosti vodnega ekosistema

Limnologija razvršča vsa vodna telesa po indeksu trofičnega stanja. Indeks trofičnega stanja je določen s količinami fosforja in dušika med drugimi hranili. Evtrofna jezera imajo visoko vsebnost hranil in imajo visoko produktivnost. Oligotrofna jezera imajo nizko vsebnost hranil in imajo nizko primarno proizvodnjo. Dystrophic jezera so rumeno-rjave ali čaj obarvana voda in visoke ravni humicne snovi. Evtrofikacija jezera lahko povzroči povečano proizvodnjo alg.