vodní ekosystémy ~ kompletní (2026)

limnologie

věda o kontinentálních vodních útvarech s pomalou výměnou vody

• (nanpř. jezera, přehrady)

• komplex geologických, fyzikálních, chemických a biologických procesů

• jezera

• mělké stojaté vody

• dočasné/vysychající vody

• tekoucí vody

vyjmenovat sladkovodní (pevninské) ekosystémy (4)

• telmy

• jeskyně

• horké prameny

• slaná jezera

• sníh/led

okrajové sladkovodní habitaty (5)

• otevřené moře

• hluboké moře

• přílivové zóny

• estuáry

mořské ekosystémy (4)

• produktivní příbřežní společenstva (koráli)

• mangrovy

• mořské louky

• chaluhové lesy (kelp)

okrajové mořské habitaty (4)

oceány, podzemní vody

kde je nejvíce sladké vody (2)

1. nad mořem

2. nad pevninou

kde má atmosféra více a méně vody

(tam kde je jí více je také více srážek a odpařování)

• hybatelem odpařování je slunce

nad pevninu

srážky vznikají (spíše) pohybem vody kterým směrem?

30x

cca kolikrát se vymění voda v atmosféře za rok

1. malý

2. velký

typy cyklu vody:

1. vypaří se z vegetace a zase lokálně naprší

2. mezi mořem a pevninou

slaná jezera

v tropech více prší než se odpaří,

v subtropech se více vypaří než naprší → co vzniká?

troposféra

nejspodnější část atmosféry od zemského povrchu

• nad rovníkem nejtlustší protože teplý vzduch stoupá a rozpíná se

• nad póly tenčí kvůli chladnému a hustému vzduchu

adiabatická

změna bez výměny tepla s okolím (změny probíhají moc rychle)

• ochlazování vzducchu - při stoupání a rozpínání v prostředí s nižším tlakem

• oteplování vzduchu - při klesání a stlačování v prostředí s vyšším tlakem

voda, methan

2 hlavní skleníkové plyny (in order)

1. vypařování

2. větší teplo a vypařování

3. ochlazování - odráží paprsky

funkce vody jako skleníkového plynu - k čemu vede:

1. teplo

2. vypařování

3. tvorba mraků

superkritická tekutina

za určité teploty již neexistuje rozdíl mezi kapalinou a plynem - jak se látce v takovém stavu říká?

374,15

kolik °C je kriticlá teplota vody (nad touto teplotou se z ní stává superkritická tekutina)

podchlazená

stav, ve kterém je voda pod 0 °C, ale netuhne (to se ale může stát malým podnětem (otřes, prachová částice)

homogenní nukleace

proces vzniku zárodků nové fáze (např. kapiček kapaliny z páry nebo krystalů z taveniny)

• uvnitř homogenního prostředí

• jmbez přítomnosti cizích částic

• kolizemi molekul

-38

za normálního tlaku se ani ultračistou vodu ve větším množství nepodaří podchladit pod bod kolika °C?

ikosaedrální

dvacetistěnný

ikosaedrální šesterečná krystalická struktura

nejběžnější přirozená forma ledu (krystalický led lh)

nekrystalická amorfní voda

forma ledu "sklo" - má náhodnou molekulární strukturu, je amorfní, bez krystalické mřížky,

připomíná vodu zastavenou v čase

led lc

kubická krystalická struktura - mřížka (vzniká při velmi nízkých teplotách)

-63

hustota vody v nanopórech (voda uzavřena do velmi malých prostor):

hustota klesá a pak zase zřejmě stoupá - v kolika °C je obrat?

-120

kubická lc

do kolika °C zůstavá voda kapalná v nanopórech?

do jaké mřížky pak krystalizuje?

II-XI

značení dalších krystalických sturktur rozlišených tvarem krystalu

mld+ km3

10 m km3 (2%)

kolik vody celkem,

vody pevninské (?)

monzun

střídání pevninské teploty (v létě teplejší (lehčí) vzduch nad pevninou)

přísun vody v zimě nad oceán menší, není tolik ve vzduchu

teplota

na čem závisí množství vody ve vzduchu

(teplejší - víc)

biotická pumpa

les hýbe vlhkostí - posun vody z oceánu

(např. voda z evropských oceánů prší v číně, dostane se přes rusko)

• fyzikální a ekologický mechanismus, který vysvětluje, jak lesy přitahují vlhké větry, aby si zajistily vlastní zásoby vody.

• Proto jsou velké kontinentální oblasti, jako Amazonie, Kongo a Sibiř, tak vlhké.

• ubývající lesní porost ohrožuje srážky a zásobování vodou pro miliony lidí po celém světě, proč klimatické modely nedokážou zachytit mnoho atributů globálního klimatu, jako například jak a proč jsou monzuny

• tak náhlé, a jak cyklóny získávají svou ničivou sílu

• Vlhkost přidaná do oblasti s řídkou vegetací není odolná: ekosystém ji jednoduše ztratí a zůstane suchý. Když je biotická pumpa dostatečně aktivní, ekosystém přejde do optimálního stabilního stavu s vysokou vlhkostí. K tomuto přechodu dochází i v případě, že počáteční množství vlhkosti není optimální. Čím silnější je biotická pumpa, tím dříve se systém vrátí do optimálního stavu a zvýší se přísun atmosférické vlhkosti.

• “flying rivers”

trojný bod

existence všech 3 skupenství vody zároveň v rovnováze

• 0,01 °C

• 0,61 kPa

kolik je

• teplota,

• tlak,

při kterých je voda v trojném bodu

vodíkové můsky

molekuly vody jsou asociovány pomocí čeho?

• udávají její unikátní vlasnosti

clustery

asociace molekul vody prostřednictvím vodíkových můstků - dynamické shluky

• průměrný počet molekul v clusteru závisí na teplotě

• 65

• 12

cca kolik molekul v clusteru při teplotách:

• 0°C

• 100°C

( při zmrznutí není cluster, ale tvoří se krystalová mřížka)

hustotní anomálie

• voda je nejhustší (nejtěžší) při 3,98 °C

  • kvůli tomu vodní tělesa nezamrzají až ke dnu (ta 4°C se drží u dna

  • při ohřevu nad 4°C klesá hustota rychleji než při ochlazování

  • kdyby nejtěžsí voda byla zmrzlá, zamrzalo by ode dna

  • kdyby to bylo jinak, nebyla by kontinuita vodního života, kdyby úplně vše zamrzlo

1. Hustotní anomálie (max. při 4°C)

2. Vysoké povrchové napětí

3. Vysoká viskozita

4. Vysoké specifické teplo

5. Vysoká teplota varu

5 jedinečných (divných) vlastností vody

drží

jaká je voda když jde o teplotu

(je třeba velké množství energie pro její změnu, záleží i na dalších faktorech, např. vítr)

• voda je i zásadní skleníkový plyn

0,1

každých 10 atm tlaku (~ 100 m hloubky) znamená pokles teploty, při které má voda největší hustotu, o kolik °C

4,8186

Vysoké specifické teplo:

při 15°C vzestup o jeden stupeň vyžaduje kolik kJ?

(jen amoniak a vodík mají víc).

Proto voda ztrácí teplo jen velmi pomalu – má velkou tepelnou kapacitu.

klimatické pufry

• faktory nebo prostředí, které tlumí výkyvy klimatu nebo mikroklimatu – zmírňují rozdíly mezi max a min teplotami, vlhkostí apod.

• velké vodní nádrže a moře/oceány

• “nárazník”/”tlumič”

špatná

jaká je schopnost vody vést teplo (pokud se nehýbe)?

Při gradientu 1°C se předává toliko 0.00569 J cm-1 grad-1 s-1.

• přenos tepla mol. difusí zanedbatelný = tendence zůstat tam, kde k ohřevu došlo (u hladiny)

vodní proudy,

vítr

proč voda nezůstává tam, kde došlo k ohřevu? (2)

difusivita

jak rychle se předává teplo (termín)

konduktivita

molekulární předávání energie mezi sousedními částicemi - množství předané energie

povrchové napětí

blanka na povrchu vody

• souvisí i s teplotou (vyšší - hůř se chodí)

• jesus number - index možnosti organismu chození po vodě

• rozhraní vzduch x voda

rtuť Hg

jaký jeden prvek má vyšší povrchové napětí než voda

koheze, adheze

• tendence molekul vody držet při sobě

• tendence molekul vody přilnout ke ponořeným povrchům _{^{- stupeň záleží na chemickém a strukturálním složení povrchu.}}

dyne

jednotka povrchového napětí

viskozita

• tření uvnitř tekutiny

• Čím menší a pomalejší částice, tím je okolí viskóznější (malé Reynoldsovo číslo)

• Buňka řasy se pohybuje prostředím ve svém vlastním „balíčku“ vody, kde se voda (téměř) nemění, a výměny látek probíhají difusí po gradientu

laminární, turbulentní

proudění, kde:

• nedochází k mísení tekutiny mezi jednotlivými vrstvami, pohybuje se v rovnoběžných vrstvách, nízká rychlost, malé Reynoldsovo č.

• porušení spojitého rozložení tekutiny a vznikají víry, mísí se vrstvy, vyšší rychlosti

Prandtlova hraniční vrstva

v proudící vodě – vrstvička vody těsně nad povrchem substrátu, kde je díky/vinou viskozitě rychlost proudu nízká/téměř nulová, i když jinak voda teče o stošest. ⇒ zploštělé organismy v tocích = únik před silou proudu (ale placatí i z jiných důvodů).

Reynoldsovo číslo

• bezrozměrná veličina používaná v mechanice tekutin k předpovědi vzorů proudění v různých situacích proudění tekutin

• definováno jako poměr setrvačných sil k viskózním silám v rámci tekutiny

• pomáhá určit, zda bude proudění laminární (hladké) nebo turbulentní (chaotické)

O₂ – ze vzduchu, fotosyntézou

N₂ – ze vzduchu, bct aktivitou (denitrifikací)

CO₂ – ze vzduchu, respirací

sirovodík (H2S) – bct aktivita

methan (CH4) – bct aktivita

• Rozpuštěné plyny (nejdůležitější):

(5 + jakým způsobem?)

vyšší tlak

za jakých podmínek je více rozpuštěných plynů (ve vodě ithink)

kesonová

také dekompresní nemoc - vzniká u osob při rychlé změně okolního tlaku,

uvolňování N bublin do venózní krve, z tělesných tkání a krevního oběhu

lepší

vliv teploty na rozpustnost plynů: jak jí to ovlivní, když je voda chladná

(u solí opačně)

polární

voda dobře rozpouští - vlastnost

• Vysoká dielektrická konstanta – disociuje heteropolární vazby

Henryho zákon

ustanovení rovnováhy - jaký je jejich podíl ve vzduchu, takový bude i ve vodě,

• záleží ale na specifické konstantě rozpustnosti, teplotě a tlaku plynu

• (např. kyslík v atmosféře 0,21, CO₂ 0,045)

• CO₂

• kys. uhličitá (hydrogenuhličitan, H⁺)

• hydrogenuhličitan (H⁺, CO₃^–II)

• prvek, který se nemusí řídit Henryho zákonem - může ho být více ve vodě.

• reakce tohoto prvku ve vodě (2 steps)

alkalinita

systém rozpuštění CO2 je účinnější, když je v prostředí zásoba uhličitanů (vápenec CaCO3)

• okyseluje

• zásaditost

• co děla CO₂ ve vodě, aby tam byl možný život

• co dělá vysoká fotosyntéza ve vodě? (not gud pro větsinu života)

uhličitan (CO3)

absence jakého prvku způsobuje okyselení vody kyselými dešti

lake Nyos

• vulkanické kráterové jezero v Kamerunu, sopka trochu aktivní, takže uniká do vody mj. CO₂.

• průmerná hloubka 95 m, větší rozpustnost ve vyšším tlaku.

• uvolnění 1.2 km³ CO₂ - dostal se z hloubek nahoru, a ven, stekl do nížiny - zahynutí všeho, co tam žilo

kesonová nemoc

nemoc potápěčů - při potápění s bombou mnoho N rozpouští do krve, po návratu nahoru moc rychle se plyn nedokáže vyrovnat a zvětší se objem N (fatální) - takže se musí stoupat pomalu

Boyleův–Mariottův zákon

zákon popisující chování ideálního plynu.

• izotermický děj - teplota plynu se během změny stavu nemění.

• součin tlaku a objemu ideálního plynu je při konstantní teplotě vždy konstantní.

• fytoplankton

• nízké, vysoké

rozdíl mořského ekosystému proti suchozemským:

• dominuje produkce čí? (2)

• jaké jsou obvykle hodnoty 1. primární a 2. sekundární produkce? _{^{(někdy se to projeví i v biomase)}}

stovky m

jak daleko max doletí fotony v čisté vodě

modrá

která barva dojde nejhlouběji ve vodě

fázové rozhraní

co je na hladině vody a odráží paprsky

nad hladinou

které rostliny mají díky odrážení světla hladinou mnohem více světla? (nad nebo pod hladinou)

světlo se pod hladinu dostává později a mizí dřív

proč mají rostliny nad hladinou delší den?

neustálá změna intenzity světla

co způsobuje vlnění vody se světlem? (funguje jako neustálé střídání

optických čoček)

lom světla - paprsek do vody nejde pod stejným úhlem, jako na ní dopadá

s čím musí ryby i ptáci počítat při lovení pod vodou?

48°

při jakém úhlu hladina vody vypadá jako zrcadlo? (není vidět pod hladinu)

difuzní světlo

světlo, které přichází ze všech směrů a stejnoměrně osvětluje povrch celého objektu, takže nevznikají žádné tvrdé stíny, odrazy nebo reflexy

polarizované

světlo, které kmitá jen v jedné rovině (takže třeba redukuje odlesky na fotce, dioptrické brýle - jde vidět pod vodu)

nepolarizované

jaké světlo jde do vody

• nebe

• organismy (řasy (noctiluca), sirné bct)

• minerály (vápenec-azurová)

• louhování mrtvé organiky v rašeliništích - brání průchodu světla

co má vliv na barvu vody?

Secchiho deska - potopena dokud nepřestane být vidět

měření vody - nástroj a způsob???

• průhlednost typicky koreluje s chlorofylem – hrubé měřítko biomasy fytoplanktonu, určována obsahem velkých částic

povrchy x 3D prostor

důležitý rozdíl v prostoru, ve kterém se pohybují suchozemské vs vodní organismy

souš:

• bráníme vyschnutí

• dýchací orgány uvnitř

• ve vodě na povrchu, nevadí jim vyschnutí - žábry

• fyzikální plíce - bublina vzduchu pod vodou - v ní koluje CO2 a O2 po koncentračním gradientu

  • dobře okysličené vody - stačí 1 bublina

morfologické rozdíly, které mají suchozemští (2) vs vodní živočichové (2)

• vodu

• soli

• vodu/soli

co potřebují zadržovat/vylučovat tyto organismy:

• my (zadržovat)

• sladkovodní (zadržovat)

• slanovodní (zadržovat/vylučovat)

izotonie

jaká je —tonie většiny vodních organismů?

• plynové měchýře

• vznášení - tukové orgány (pasivní pohyb ve vodním sloupci)

• aktivní plavání

3 způsoby pohybu organismů ve vodě

nefunguje dobře (tma),

jiné vnímání barev,

lom světla nad/pod hladinou

optické vnímání v hloubkách (3)

kratší vzdálenost,

po směru proudu

charakter chemické komunikace pod vodou (2)

kairomony

chemikálie, které signalizují nebezpečí a přítomnost predátora (organismy si proti tomu vytváří určité chování nebo morfologické změny)

stovky km

na jakou vzdálenost se akusticky dorozumívají velryby?

(hluboké tóny, mohou je mást ponorky)

postranní čára - změny tlaku

hmatové vnímání pod vodou - jaký orgán u ryb a co přesně vnímají?

lokální limitace stopovým prvkem

nedostatek konkrétního esenciálního mikroelementu v prostředí omezuje optimální průběh biochemických procesů

• primárních producentů

• Fe

rozdíl mořského ekosystému proti sladkovodním:

• jiné skupiny čeho?

• lokální limitace kterým stopovým prvkem?

• pevnina (splachy, vítr...)

• hlubší vrstvy

produkce volné vody je závislá na přísunu živin odkud? (2)

velmi málo

většina mořského prostředí je jak úživná?

limitující prvek

činitel, který omezuje růst, hustotu nebo rozšíření organismů, i když jsou jiné podmínky optimální

P, N, Fe

3 příklady limitujících prvků v mořích a oceánech

pobřežní

jaká část vody má obvykle větší množství živin (splach a nálet z pevniny)

zooplankton

kdo se koncentruje v místech většího výskytu fytoplanktonu?

(to i vyšší trofické ůrovně)

pelagiál

Biochora (prostorová jednotka) mořského biocyklu zahrnující veškerou vodní vrstvu se vznášejícími se živočichy, mimo litorál.