Ievads hidrobioloģijā

IEVADS HIDROBIOLOĢIJĀ

Ar ūdeņu izpēti saistītās zinātnes nozares:• Hidrobioloģija – pēta ūdenstilpēs noritošosbioloģiskos procesus• Hidroloģija – pētījumu objekts ir hidrosfēra(ūdens riņķojums)• Limnoloģija – pēta kontinentālo ūdeņuekosistēmas, to struktūru, funkcijas, vielu unenerģijas plūsmas• Hidroķīmija – pēta ūdeņu ķīmisko sastāvu unnoritošos ķīmiskos procesus

Hidrobioloģijā un limnoloģijā raksturojot dabasūdeņus pareizi lieto terminu «ūdenstilpe»(Ļoti bieži lieto nepareizi – ūdenstilpne)Pēc Akadēmiskās terminu datubāzes AkadTerm• EN pond; pool; basin; reservoir; watercourse• LV ūdenstilpe• RU водоем; водоëмы; водоём; водный бассейн• DE Becken; Wasserbehälter• FR bassin (d’eau)

Ūdeni nepieciešams pētīt, jo ūdens irresurss cilvēku eksistencei !Ķīmiskā formula:H 2 OMolmasa:18,01528 g/molBlīvums: 1000 kg/m 3Kušanas temperatūra: 273,15 K (0 °C)Viršanas temperatūra:373,15 K (100 °C)

Ja no visa uz zemes atrodošā ūdens izveidotu sfēru (lodi), tad izveidotos lode ardiametru (1,385 kilometri)http://ga.water.usgs.gov/edu/earthwherewater.html

http://ga.water.usgs.gov/edu/watercycle.html

ŪDENS ĪPATNĪBAS• Blīvums• Liels īpatnējaissiltums• Caurspīdīgums• Kustīgums• Spēja šķīdinātvielas

Ūdens uz Zemes mlj. km 30.01 5. Ūdens atmosfērā0.10 4. Ezeri, upes, mitrāji10.85 3. Pazemes ūdens24.87 2. Ledāji unpastāvāgā sniegasega1340.74 1. Pasaules okeānsAndris Andrušaitis

Ūdens procentuālā izplatība uz zemeshttp://ga.water.usgs.gov/edu/earthwherewater.html

Ūdens izmantojamībahttp://ga.water.usgs.gov/edu/earthwherewater.html

Saldūdeņu un jūras vides apstākļu salīdzinājumsFaktors Saldūdeņi Jūras un okeāniVecums Parasti neliels Ļoti seniŪdenstilpes izmērs 10-ti kilometru 1000-ši kilometruŪdenstilpes dziļums 10-ti metru 1000-ši metruSāļums 0-1 ‰ Parasti ap 35‰Ūdens dzidrība Parasti mazāka par 10 m Līdz pat 100 mPaisums/bēgums Parasti nav Maksimālā p/b amplitūdavar būt vairāki metriStraumesUpes, ezeros parasti navpastāvīgu straumjuRaksturīgas pastāvīgas,vai cikliskas straumesAndris Andrušaitis

Saldūdeņu un jūras vides apstākļu salīdzinājums (2)Faktors Saldūdeņi Jūras un okeāniStratifikācijaDziļākos ezeros mērenajāklimata zonā sezonālatermiska stratifikācijaBieži novērojamapastāvīga ūdensstratifikācija ko izraisablīvuma starpībaViļņu iedarbība Vāja - mērena Var būt ļoti stipraTrofiskumsParasti eirofi – mezotrofiizņemot oligotrofus ezerusun distrofas ūdenstilpesPlaši okeāna apgabali iroligotrofiBarības vielu izcelsme Bieži allohtona Parasti autohtonaAndris Andrušaitis

Jūras vides apstākļu ietekme uz biotiskosabiedrību struktūru un funkcionēšanuFaktors Jūras un okeāni EfektsVecums Ļoti seni Liela taksonomiskādaudzveidība, daudzassugas specializējušās dzīvesapstākļiem jūrāŪdenstilpes izmērs 1000-ši kilometru Liela fizikālo faktoru inerce,daudz liela izmēraorganismu, iespējamastālas migrācijas unorganismu kosmopolītiskaizplatībaŪdenstilpes dziļums 1000-ši metru Dziļūdens biotopu unatbilstošu sabiedrībuveidošanās, hemosintēzekā nozīmīgs org-C avots.Andris Andrušaitis

Jūras vides apstākļu ietekme uz biotisko sabiedrībustruktūru un funkcionēšanu (2)Faktors Jūras un okeāni EfektsSāļums Parasti ap 35‰ Organismiem citādaosmoregulācija salīdzinot arsaldūdeņiem, parasti pastāvosmotisks līdzsvars, vai šūnas(organismi) izvada liekošķidrumuŪdens dzidrība Līdz pat 100 m Bieza eifotiskā (produktīvāzona), liela fitobentosa kāproducenta un struktūr -organismu loma.Paisums/bēgumsMaksimālā paisums/bēgumaamplitūda var būt vairāki metriLitorāls – īpašs biotops, kastikai daļu laika klāts ar ūdeni.Mangroves – biotops, kaslielā mērā atkarīgs noplūdmaiņas izraisītā barībasvielu transporta.Andris Andrušaitis

Jūrās un okeānos raksturīgi -plūdmaiņas(paisums un bēgums)• Plūdmaiņas ir pasaulesokeāna ūdenslīmeņa,Zemes cietās virsmas unatmosfēras spiedienaperiodiskas svārstības, kurucēlonis ir spēki, kas rodassummējoties Mēness unSaules gravitācijas spēkiemun tiem centrbēdzesspēkiem, kuri rodasriņķojot sistēmām ZEME-MĒNESS un MĒNESS-SAULE.

Koriolisa spēka ietekme uz straumēmKoriolisa spēks ir inercesSpēks, kas jāņem vērā gadījumos,kad ķermenis pārvietojas attiecībāpret rotējošu atskaites sistēmu.Ķermeņi, kas pārvietojas pa zemesvirsmu horizontālā plaknē, ziemeļupuslodē novirzās pa labi attiecībāpret kustības virzienu, bet dienvidupuslodē pa kreisi. (Dabas ģeogrāfija)

Straumes, to ceļi

Apvellings•Apvellings ir parādība,• kad auksti piegultnes ūdeņi•paceļas virspusē tā siltā• ūdens slāņa vietā, ko•aizpūtis vējš.

Piekrastes apvelinga zonas okeānā

Pasaules ūdeņu sāļuma karte

• Sāļuma atšķirības Pasaules okeānos

Baltijas jūras sāļuma karteSāļums Baltijas jūrā ir zems, līdzar to ir maza bioloģiskā daudzveidība,jo jūras ūdens saldūdensorganismiem ir par sāļu,savukārt sālsūdens organismiemšeit sāls ir par maz.http://www.marsys.se/lang/se/about-us/research/baltic-deepwater-oxygenation-box/

Jūras vides apstākļu ietekme uz biotisko sabiedrībustruktūru un funkcionēšanu (3)Faktors Jūras un okeāni EfektsStraumesStratifikācijaRaksturīgas pastāvīgas ,vaicikliskas straumesBieži novērojama pastāvīgaūdens stratifikācija ko izraisablīvuma starpībaOrganismu dzīves ciklipiemērojušies straumēm.Apvelingi, virpuļi kābarībasvielu transportamehānismiViļņu iedarbība Var būt ļoti stipra Specifiski dzīves apstākļilitorālē un piekrastes bentosāTrofiskumsPlaši okeāna apgabali iroligotrofiOligotrofos ūdeņospirmproducenti ir ļoti sīki,liela mokrobiālās ķēdesnozīme, veidojas garasbarības kēdesBarības vielu izcelsme Parasti autohtona Liela barības vielureģēnerācijas nozīmeAndris Andrušaitis

Okeāna virsmas un sauszemes temperatūras atšķirības

Blīvuma izmaiņas pieaugot dziļumam Okeānā

Hidrostatiskā spediena atkarība no dziļuma okeānāPalielinotiesdziļumam,ūdens stabā pieaughidrostatiskaisspiediens !

Atkarībā no jūras ģeogrāfiskā stāvokļa, klimata,valdošiem vējiem veidojas ūdens sāļums,blīvums, temperatūra, straumes, augu undzīvnieku pasaule.

Jūru un okeāna iemītnieku dažādība atkarībā no dzīves apstākļiem

• Jūras un okeāni• Ezeri• Purvi (purvu ezeri)• Upes (lielās, vidējās, mazās)• Strauti, avoti• Kanāli• Ūdenskrātuves• Estuāriji• Mangroves• Pazemes ūdeņiŪDEŅU BIOTOPI

Pasaules Okeānu, jūru, līču karte

Latvijas upju baseini

Latvijas lielākie ezeri, ūdenskrātuves• 2256 ezeri (lielāki par 1 ha), ar kopējo virsmu lielāku par 1000km 2 - 1,5%no LATVIJAS TERITORIJAS;• Dziļākais – Dridzis – 66 m;• 10 lielākās ūdenstilpes Latvijā :• Lubāns - 8070.0 ha;• Rāznas - 5756.4 ha;• Engures - 4045.7 ha;• Burtnieku - 4007.4 ha;• Liepājas - 3715.0 ha;• Rīgas ūdenskrātuve - 3580.0 ha;• Pļaviņu ūdenskrātuve - 3490.0 ha;• Usmas - 3469.2 ha;• Babītes - 2555.7 ha• Ķeguma ūdenskrātuve - 2490.0 ha

Latvijas upes• Garums (km) Skaits Kop.garums Kop. laukums• Īsākas par 10km 11 500 19 000km 39 km 2• 10-20 501 6454 19• 20-50 200 5315 26• 50-100 50 3999 40• Vairāk kā 100 17 2739 321• Kopā 12 268 37 507 445

Ūdensguves baseins ir sauszemes teritorija, nokuras upes sistēma savāc ūdeņus.No blakus baseina to norobežo ūdensšķirtne.

Ūdenstilpēs (upēs, ezeros, jūras, okeānos) barībasvielas nonāk no ūdensguves baseina – no teritorijas,kur satek virszemes un pazemes ūdeņi

-online.de/Biologie/Oekologie/imageRVM.JPG&img

Ūdenstilpes šķērsgriezumsLitorālePelagiāle - LimnētiskāzonaFotiskā zonaBentāleProfundāle– afotiskāzona

Okeāna (jūras) škērsgriezumsFotiskā- zona no okeāna virsmaslīdz 200 metru dziļumamAfotiskā zona – dziļāk par 200mJūra, OkeānsNerītiskā zona atrodas virskontinentālā šelfaAbisāle-dziļjūras zona

Fitoplanktona biomasas, gaismas klātbūtnes un temperatūras savstarpējā saistībaEpipelāģiskajā (fotiskajā) okeāna zonā

Ūdenstilpes šķērsgriezumslitorāleprofundālebentāle

• temperatūras lēcienaslāni sauc partermoklīnu,• Par hemoklīnu sauctad, ja tajā līdz ardziļuma maiņu irnovērojamas straujasķīm. koncentrācijuizmaiņas.

Pycnocline (Piknoklīns)- robežslānis, kas atrodas starp ūdensmasām ar dažādu temperatūru un sāļumu

vasararudenspavasarisziemaŪdens cirkulācija un stagnācija (samaisīšanās pateicoties temperatūras, ūdensblīvumam un vēja ietekmei) mērenajos platuma grādos.

Temperatūras cikli ezeros

Ja ezeri visā dziļumā ir vienmērīgi piesātināti arskābekli kā oligotrofie ezeri, tad šādu piesātinājumalīkni sauc par ortogradu.Ja piesātinājums ir nevienmērīgi sadalīts, kad hipolimnijaapakšējā slānī arī vasarā nav skābekļa, tad līkni dēvē parklinogradu.

Oligotrofi un Eitrofi ūdeņiOligotrofos ūdeņos maz barības vielu,neliela litorāles josla, maz fitoplanktonaEitrofos ūdeņos daudz barības vielu,izteikta litorāles josla, daudz fitoplanktona,vasarā masveidā cianobaktēriju savairošanās!

Ūdens dzidrību nosaka ar Sekki diskapalīdzību, to iegremdējot ūdenī līdzizzūd atšķirība starp baltajiem unmelnajiem segmentiem. Uz auklasnolasītais lielums (cm) rādafitoplanktona klātbūtni, kas savukārtnorāda uz barības vielu (P, N) ieplūdiūdenstilpē. Nav pielietojams brūnūdensezeros

UPES un EZERIUpe organiskāsvielas noārdaunaiztransportē(pašattīrīšanās)Ezers organiskāsvielas akumulē.

LENTISKAS un LOTISKAS sistēmas –stāvošiūdeņi un tekoši ūdeņiLentiski ūdeņiLotiski ūdeņiEzeri, dīķi, mitrājiUpes, u.c. tekoši ūdeņi

Upe attīstās ne tikai laikā, bet arī telpā: tas nozīmē,ka virzienā no iztekas uz grīvu ūdens kļūst vecāks:Upe uzkrāj un pārveidovisas ietekmes, kas bijaaugštecē;Upes ķīmisko sastāvugalvenokārt nosaka upesbaseina ģeoloģiskāsĪpašības.

Dzīves nosacījumi upēsbūtiski atšķiras nostāvošiem ūdeņiem:Te dzīvos organismusvienmēr ietekmēstraume, gan tos, kaspieplok upes dibenam,ierokoties gruntīs,-gan tos, kas meklējotaizvēju no straumes,turpina savu un upeiatbilstošo dzīves ciklu.Vielu aprite upē navnoslēgta, kamēr ezerosto var uzskatīt parvairāk vai mazāknoslēgtu!

Estuārijs – upes grīvas rajons, kurupe ietek jūrā vai okeānā• Dažāds sāļums;• Paisums-bēgums;• Zemāka bioloģiskādaudzveidība;• Ļoti augsta produktivitāte;• Seklu “turbidu” ūdeņuplatības• “Sāls ķīlis” – kad smagais,blīvākais un vēsākais jūrasūdens kīļveidīgi pa apakšuienāk upes grīvā , savukārtvieglākais, mazāk blīvais,siltais upes ūdens pa virsuieplūst jūrā, sāls ķīlisatrodas nepārtrauktākustībā!

Lielupes grīva (estuārijs)Gaujas lejtece un grīva (estuārijs)www.flickr.com/photos/rakfram/4822495800/sizes/m/in/photostream/Daugavas grīva (estuārijs)

Ūdens sāļuma izmaiņas estuārijā

Ezeri ir dabiskas izcelsmes ūdenstilpes reljefapadziļinājumos sauszemē“Ezeri ir no visām pusēm slēgta zemes padziļinājumā esošaūdens masa” (Georg Jung, 1990)Ūdens masa ir ar ūdeni piepildītspadziļinājums kādā ģeoloģiskāslānī, kurš ir pakļauts dēdēšanai,Tā satur bioloģiskas izcelsmes daļas:Baktērijas, sēnes, augsnes dzīvniekus,humusu.Ūdens masas un reljefa pazeminājumaveids – ezerdobe nosaka ezera kādzīves telpas īpašības,

Ezerainums• Ezerainums – attiecība (%)starp kādas teritorijas ezerukopplatību un šīs pašasteritorijas platību:• Sauszemes vidējaisezerainums -1,8 %;• Lielākais ezerainums –Somijā – 9,4 %;• Latvijā – 1,55 %;• Krāslavas raj. – 5,1 %;• Bauskas raj. – 0,07 %http://www.nectareal.com/wp-content/uploads/2009/05/saimaa21.jpg

Caurteces un beznoteces ezeriCaurteces ezeri – ar pieteci un noteciBeznoteces ezeri –bez pieteces un noteces

Dzidrūdens ezeri un Brūnūdens ezeri(maz humusvielu)(daudz humusvielu)ČertoksIslienas ezershttp://www.google.lv/imgres?imgurl=http://www.atputasbazes.lv/http://static.panoramio.com/photos/original/14950828.jpg

Dzidrūdens ezeriOligotrofs un EitrofsMaz barības vieluDaudz barības vielu

oligotrofsmezotrofseitrofsdiseitrofsdistrofspolitrofshipertrofs“EZERU TIPOLOĢIJA” pēc to barošanās tipa

Purvu hidroekosistēmas - brūnūdensdistrofie purvu ezeriEzeri bagāti ar humusvielām, kas ir ganizšķīdušas, gan arī koloidālā formā;vielas saistītas kompleksosŪdens brūns,Zemo bioproduktivitāti nosaka zemais pH;Augu maz; maz fitoplanktona, nenotiekcianobaktēriju masveidasavairošanās!Baktēriju maz- tās nespēj pārstrādāthumīnvielas;Epizodiski bagāts zooplanktons, kas pārtieknevis no aļģēm, bet gan no izšķīdušāmhumīnvielām;Zema bioloģiskā daudzveidība, joezeros skābs ūdens (zems pH)Lielākoties šie ezeri atrodāsaizsargājamās purvu teritorijās unir ļoti tīras aizsargājamashidroekosistēmas

Purvu distrofo ezeru fauna un aļģu floraDaphnia roseaMicrasteriasHolopedium gibberumPerca fluviatilisStaurastrumDesmidium

Ekoloģiskie grupējumi ūdenstilpēsLitorāle – josla, kurspēj attīstītiesūdensaugiNeistons – organismi,kas noturas uz ūdensvirsmasPelagiāle – brīvāūdens joslaPlanktons – ūdensmasā pasīvi peldošiorganismiZooplanktons un fitoplanktonsPsammonssmilšaināpiekrastesjoslaMakrofīti –makroskopiskieūdensaugiPerifitons- Apaugumi uz ūdenīiegremdētiem objektiemNektons – organismi,kas spēj brīvipārvietotiesZoobentoss – uz bentāles dzīvojošie bezmugurkaulniekiFitobentoss – bentāli apdzīvojošās aļģes

BAKTERIOPLANKTONS UN BAKTERIOBENTOSS• Bakterioplanktons ir visu ūdenī suspendēto baktērijukopums, kas brīvo šūnu, mikrokoloniju vaidetrītbakteriālu kompleksu veidā pasīvi peld ūdenī.• Bakteriobentoss – gruntī.• No ekoloģiskā viedokļa bakterioplanktons ir planktonasastāvdaļa, kuru raksturo populāciju sugudaudzveidība, trofiskā struktūra, vairošanās ātrums unvielu maiņa mijiedarbībā ar abiotiskās un biotiskāsvides komponentiem.

Fitoplanktons – mikroskopiskifotosintezējoši organismi (galvenokārtaļģes), kuri atrodas suspendētā stāvoklī unpasīvi pārvietojas ar ūdens masām

Fitoplanktona produktivitāti limitē fotiskā zona!

Dzīvam fitoplanktonam raksturīgā C:N:P relatīvāatomu attiecībaWhen nutrients are not limiting, the molar element ratio C:N:Pin most phytoplankton is 106:16:1

Fitoplanktona loma barības ķēdē

Fitoplanktona sezonālās izmaiņas(pēc hlorofila daudzuma)

Zooplanktons – dzīvnieku valsts izcelsmes planktonaorganismihttp://www.asknature.org/browse

Zooplanktons barības ķēdē

Fitoplanktona un zooplanktona sezonālā attīstība gada laikāatkarībā no barības vielām (P,N) un saules gaismas

Perifitons (apaugumi) - organismu kopums, kas mītuz ūdensaugiem un zemūdens priekšmetiem.• Perifitons ļauj spriest parūdenstilpē notiekošajiemprocesiem.• To izmanto, lai noteiktuūdenstilpes piesārņojumapakāpi.

Fitobentoss - aļģes (galvenokārtkramaļģes, kuras ūdenstilpē dzīvo uzbentāles)http://www.itameriportaali.fi/dokumenttijarjestelma/kuvagalleria/26/fi_FI/381/_files/120765043

Fitobentoss(aļģes, kas apdzīvo ūdenstilpes bentāles virsējo slānītī)

Zoobentoss – uz bentāles dzīvojošiebezmugurkaulnieki

Makrofīti(ūdensaugi) – noteikta biotopaaugstāko augu komplekss

Ūdens organismu barošanās

Biomasas piramīda hidroekosistēmāmarineodyssey.co.uk/primaryproductivity.html

Barošanās ezerā

Barošanās dīķīhttp://jtlimnology.wikispaces.comhttp://www.dec.ny.gov/images/administration_images/pondfoodweb.jpg&imgrefurl

Barošanās okeāna un jūras pelāģiskajā zonākramaļģes < zooplanktons < mazas zivis < lielas zivis < haizivs

Barošanās kontinentālajā šelfā un okeāna pelāģiskajāzonāmarineodyssey.co.uk/primaryproductivity.html

Barības ķēdes jūru pelaģiskājās ekosistēmās

Ar ko Baltijas jūra atšķiras no citām jūrām?• Baltijas jūrā ir iesāļšūdens• Baltijas jūrā nav lielupaisumu un bēgumu.• Baltijas jūra ir sekla.• Baltijas jūrā irarhipelāgi. Stokholmasarhipelāgā vien irvairāk nekā 25 000salu.

• Mazais sugu daudzums irizskaidrojams ar to, kaBaltijas jūras ūdens irsaldūdens organismiem parsāļu, savukārt sālsūdensorganismiem šeit sāls ir parmaz.• Lai sālsūdens dzīvniekivarētu dzīvot iesāļā ūdenī,tiem jāspēj regulēt ūdenssaturu savās šūnās,mainoties osmotiskajamspiedienam unsamazinoties sālsdaudzumam ūdenī.

Osmoregulācijas atšķirības jūras un saldūdeņu zivīm

http://latvijas.daba.lv/biotopi/jura.shtmlSugu skaits Baltijas jūras piekrastes un atklātajā daļā

“Jūras prakse”“Dīķa prakse”