Limnologija. Uvod. Reke i jezera – njihova distribucija ... - Raka Web

Limnologija. Uvod. Reke i jezera – njihovadistribucija, poreklo i forma

“Na kraju, sačuvasmo samo ono što volimo. Volećemo samo ono što razumemo”Baba Dioum, senegalski pesnikLimnologija je nauka koja proučava kopnene vodene ekosistemeInterdisciplinarna nauka:Morfometrija - geologija vodenih telaFizika - svetlo, temperatura...Hemija - nutrijenti, pH, COBiologija - plankton, biljke, ribe...G. Evelyn HutchinsonAlphonse Forel

Količina slatke vode je mala u poređenju sa vodom u okeanima, ali ona ima mnogokraće vreme obnavljanja. Oko 20% površinske slatke vode se nalazi u jezeru Bajkal.Broj depresija i manjih jezera je izuzetno velik, i ona su uglavnom nalaze uumerenom i subarktičkom regionu severne hemisfere.

Skadarsko jezero (primer plitkog)Morfometrija i geološkisupstrat slivnog područja sujako bitni zato što njihovekarakteristike utiču nainterakcije sedimenti-voda,utiču na produktivnost i sl.Plitka jezera koja imaju višesedimenata po jedinicizapremine vode, generalnoimaju veću produkciju negoduboka jezera, i veći deonjihove produktivnosti je semože pripisati zajednicamalitorala i zajednicama vlažnihpodručjaOhridsko jezero (primerdubokog)

Distribucija slatke vodeKopnene vode pokrivaju manje od 2% površine zemlje, oko 2,5 x 10 6 km 2 . Oko20 jezera je ekstremno duboko (više od 400 m), a ogromni deo svetske slatke vodeje u jezeru Bajkal (A=31,500 km 2 ; z m =1620 m). To je najdublje jezero ogromnezapremine (23.000 km 3 ). Ekstremno duboka jezera su ili tektonskog ilivulkanskog porekla, ili se formiraju od fjordova koji postaju slatkovodni. Većinanajdubljih jezera se nalazi u planinskim regionima u zapadnim delovima Severnei Južne Amerike, Evrope, u planinskim regionima centralne Afrike i Azije. JezeroBajkal u Aziji i Tanjganjika u Africi su jedina jezera čija dubina pevazilazi 1000m , i čija je prosečna dubina veća od 500 m.jezero Bajkal

Samo nekoliko jezera ima veliku površinu. Ako isključimo Crno More kojepredstavlja kopneni vodeni ekosistem ali koji je spojen sa morem, onda je Kaspijskomore najveći kopneni vodeni ekosistem koji nema povezanost sa okeanom. Velikajezera Severne Amerike: Superior, Huron, Mičigen, Ontario i Erie predstavljajunajveću slatkovodnu masu u kontinuitetu čija površina ukupno iznosi 245,240 km 2 .Jezero Superior ima najveću površinu (83,300 km 2 ) u odnosu na sva ostalaslatkovodna jezera. 253 jezera ima površinu veću od 500 km 2 a približno polovinanjih se nalazi u Severnoj Americi.SuperiorjezeroVelika jezera u Severnoj Americi

Velika jezera predstavljaju najveće resurse slatke vode, većina jezera je ipak mnogomanja od napred navedenih. Većina jezera je formirano glacijalnim, vulkanskim ilitektonskim procesima. Glacijalne aktivnosti tokom poslednjeg ledenog doba stvorilesu bukvalno milione manjih udubljenja. Zbog toga postoji ogroman broj jezera nasevernoj hemisferi gde je velika masa Severne Amerike i Evroazije bila pod uticajemglacijalnih pokreta. Brojna mala plitka jezera postoje u arktičkoj, subarktičkoj isevernoj umerenoj zoni.Broj jezera na svetskom nivou u relaciji sa površinom jezera i srednjom dubinom vode.

U zadnje vreme postoji ogroman broj veštačkih jezera. Većina, kako prirodnih,tako i veštačkih jezera je mala i obično plića od 20 m. Veći deo jezerasubarktičkog regiona je veoma plitak, sa srednjom dubinom oko 1m. Zbog ovemorfometrijske karakteristike, veliki procenat zapremine jezera je izloženinterakcijama sa hemijskim i metaboločkim procesima u zemljištu isedimentima. Veliki deo plitkih jezera ima predispozicije za razvoj sesilnelitoralne flore, što doprinosi povećanju produktivnosti.Vlasinsko jezero

Tekuće vode : Lotički ekosistemiPotoci i reke predstavljaju centralni deo njihovih slivnih područja. Postoje brojnekarakteristike kojima se međusobno razlikuju tekuće vode od jezerskih ekosistema.Tekuće slatke vode se nazivaju lotički ekosistemi, zbog vodenih pokreta niz nagibusled gravitacije. Lotički ekosistemi su nasuprot lentičkim ekosistemima, ilijezerskim. Većina jezera je otvoreno, postoji uliv, protok kroz njih i izliv. Stopaobnavljanja vode (water renewal rates) je često varijabilna i spora u jezerima, ali jeproces konstantan. Razlika između jezera i tekućih voda je u relativnomrezidencionom vremenu vode (water residence times). Kada energija tekućih vodaopadne, kao na primer u tranzicionim zonama promene ka lentičkimkarakteristikama su drastičnije. Usmereno kretanje vode je jedna od značajnihkarakteristika lotičkih ekosistema. Osipanje energije mase vode koja je u kretanjuzavisi od morfologije reke, sedimenata, hemije same vode i od organizama koji jenaseljavaju.

Reke čine samo 0,1% površine Zemlje. Samo 0,0001% od ukupne količine vode naZemlji protiče rečnim kanalima. Bez obzira na kvantitet, tekuće vode imajuizuzetno veliki značaj za ljude. Dvadesetak reka ima veću dužinu od 2000 km ipomera ogromne količine erodiranog materijala.Severna Amerika Slivno područje 10 3 km 2 Srednji godišnji protok m 3 s -1Kolorado 629 580Misisipi 3222 17,300Južna AmerikaAmazon 5578 212Parana 2305 14,900EvropaDunav 817 6200Rajna 145 2200AfrikaKongo 4015 40,000Nil 2980 2800AzijaBramaputra 935 20,000Gang 1060 19,00

Elementi rečnog tokaMesto odakle počinje vodotok naziva se izvor ili glava reke. Izvor može biti vrelo,jezero, močvara, lednik. Ako neka reka postaje spajanjem dva vodotoka, onda semesto njihovog sutoka smatra za početak reke.Mesto gde reka utiče u drugu reku, jezero ili more naziva se ušće. Sastavci jemasto gde se stiču dva potoka ili manje reke. Sutoka je mesto spajanja dve rekesrednjih veličina a stava je mesto spajanja velikih vodotokaDelte su poseban oblik ušća reka u jezera ili mora. Nastaju taloženjem rečnihnanosa preko kojih se voda razliva u više rukavaca. (isturene delte, prstaste,udvojene ili složene delte)Suve delte - kada reke dospevaju u pustinje u više rukavaca i nestaju u peskuEstuari su levkasta ušća reka. Nastaju na obalama gde su velike razlike izmeđuplime i oseke

Morfologija i protok u rečnim ekosistemimaRastvorene supstance i suspendovane materije u rekama ipotocima potiču iz područja koje se drenira u rečni kanal.Hidrološke,hemijske i biološke karakteristike reka i potokareflektuju klimu, geologiju i vegetacijski pokrivač slivnogpodručja.Slivno područjeSlivno područje je oblast koja se drenira pritokama u glavnikanal i ograničena je vododelnicom. Postoji nekoliko metoda zaodređivanje reda pritoke u slivnom području. Jedna od čestokorišćenih je Horton-Strahler metoda. Najmanja konstantnapritoka je definisana kao pritoka prvog reda. Ulivom dvepritoke prvog reda (n) formira se pritoka drugog reda (n+1).Red glavnog toka se ne menja dodavanjem toka nižeg ranga.Samo kada se udruže pritoke jednakog reda dolazi dopovećanja reda glavnog toka. Alternativu za određivanje redatoka je predložio Goron et al. Red toka je negativno korelisansa logaritmom broja potoka unutar slivnog područja i pozitivnokorelisan sa sa logaritmom dužine tokova.Određivanje reda pritokaHorton-Strahler metodom

Postoje mnogi tipovi slivnog područja. Obično se karakteristike površine(topografske podele) koriste za definisanje slivnog područja, mada slivnepodpovršine mogu da imaju različite granice. Dužina reke (L c ) povećava se relativnokonstantno sa povećanjem slivnog područja (A):L c = j A mgde su j i m dobijeni mnogobrojnim merenjima i kreću se između 1,4 i 0,6. Takođe,što se slivno podrućje povećava, sve se više izdužuje.Različiti tipovi slivnog područja(dedritni, pravougaoni,radijalni, centripetalni, rešetkasti, dijagonalni, prstenasti, raštrkani)

Karakteristike slivnog područja i karakteristike rečnog kanalaDužina slivnog područja L B je pravolinijsko rastojanje od tačke koja deli dvasusedna slivna područja (od vododelnice) koja su određena dužinom glavnogkanala L cŠirina slivnog basena W B je prosečna širina basena određena odnosom oblasti(A) i dužinom basena L BW B =A/L BPerimetar slivnog područja P B je dužina linije koja definiše površinu slivnogpodručjaNagib slivnog područja se računa tako što se izabere 50 (bolje 100) polja ukoordinatnom sistemu koja se nalaze na vododelnici. Iz tačke koja se nalazi upolju treba povući linju do ušća glavnog rečnog kanala. Iz iste tačke treba povućinormalu na ravan paralelnu sa nivoom mora koja sadrži tašku ušća glavnogkanalaDijametar slivnog područja B D predstavlja najmanju kružnicu koja obuhvatacelo slivno područjeOblik slivnog područja SH B kao mera slivnog područja koristi se odnos izmeđudužine basena i njegove prosečne širineSH B =(L B )/W B

Odnos kompaktnosti CR B je odnos perimetra slivnog područja prema obimukruga iste površine. Izračunava seCR B =P B /2(πA) 1/2Dužina glavnog kanala L c je dužina glavnog kanala od izvora do vododelniceslivnog područjaNagib glavnog kanala S c Indeks nagiba glavnog kanala računa se iz visinskerazlike rečnog korita na tački koja je na 10% (E 10 ) i 85% (E 85 ) rastojanja dužglavnog kanala od vododelnice do ušćaS c =(E 85 -E 10 )/0,75L cOdnos krivudanja (vijugavosti) je odnos dužine glavnog kanala sa dužinomslivnog područjaP=L c /L B

Pod uticajem Zemljine teže padavine se slivaju sa uzvišenja u reljefu i dospevaju urečna korita. Uzvišenje koje deli padavinske vode i usmerava ih da se slivaju u dvesusedne reke, dva jezera ili mora, naziva se razvođe.Glavno razvođe Zemlje ili svetsko razvođe predstalja niz uzvišenja sa kojih sepadavine slivaju u Alanski okean na jednoj, Tihi i Indijski na drugoj i Severniledeni okean na trećoj strani.Okeanska ili morska razvođa su uzvišenja sa kojih padavine otiču u dva okaeanaili moraUnutrašnja razvođa su uzvišenja sa kojih padavine otiču rekama periferno-uSvetsko more na jednoj strani i prema nekom jezeru koje pripada oblastma saunutrašnjim odvodnjavanjem na drugoj strani.Rečna razvođa ili razvođa rečnih slivova su uzvišenja na kopnu koja delepadavinske vode tako da one teku u određene rečne sisteme.Postoje razvođa koja su neodređena u tolikoj meri da se voda sa njih ododnjava udva toka raličitih hidrografskih sistema. Takva pojava se zove bifurkacija.

Vodeni pokretiDeo padavina bude obično apsorbovano vegetacijom, deo putem transpiracije ievaporacije bude vraćen u atmosferu. Stopa apsorpcije vode i njeno kretanjeizmeđu čestica zemljišta u kapilarima varira u zavisnosti od veličine čestica ikompozicije samog zemljišta. Kada voda koja potiče od padavina ili topljenjaleda/snega pristiže brže nego što može biti absorbovana, infiltracioni kapacitetzemljišta je popunjen. Tada voda otiče duž gradijenta nadzemnim tokom.Protok vode kroz zemljište je često kanalisan strukturom zemljišta, pukotinama,jazbinama životinja, kanalima crva i sl. Gustina ili nepropusnost pojedinihslojeva zemlje ometa vertikalne pokrete vode i dovodi do lateralnih tokova vode isredišnjim dubinama zemljišta. Hemija same vode se menja mehanizmimaizmene jona kako prolazi kroz zemljište.Sloj zemljišta koji je vodopropustljiv zove se gornja granica podzemne vode.Voda koja se nalazi iznad ovog sloja i koja se drži kapilarnim silama se zovevadozna voda, a ona koja se nalazi ispod ovog sloja je podzemna voda.Podzemna voda može da se kreće i bočno i da preseca rečni kanal, obezbeđujućineki deo vode za sam rečni tok.

Protok predstavlja zapreminu vode koja protekne kroz određeni profil reke pojedinici vremena. Značajno može da varira od sezone do sezone i u skladu sapadavinama. Najveći je obično za vreme oluja ili za vreme topljenja snega.Protoci koji prevazilaze kapacitete rečnog kanala se zovu poplave. Poplave suuglavnom slučajne pojave.Protok je uglavnom u direktnoj korelaciji sa površinom koja se drenira. Ovajodnos se često koristi da bi se predvideo protok i rizik od poplava u pojedinimperiodima godine.

U zavisnosti od brzine, molekularne viskoznosti vode i veličine toka, voda može dase kreće na da načina laminarno ili turbulentnoLaminarno kretanje je retko u prirodi. Podrazumeva da u svakoj tački tokabrzine se ne menjaju u toku vremena ni po veličini ni po pravcu.Turbulentno kretanje se odlikuje neprekidnim promenama brzine po veličini ipravcu u svakoj tački toka. Ta pojava se naziva pulsiranje brzine

Morfologija rečnog kanalaReku sačinjava vodena masa koja se kreće kroz korito-žljeb usečen u kopnu. Podpojmom reke sadržana su dva elementa: voda i korito.Od ukupne količine padavina, koja u toku izvesnog perioda dospe na tlo jedan deootiče, ostatak ispari i ponire. Onaj deo koji otiče površinski u vidu malih vodenihmlazeva koji se zovu curci. Oni se kreću kroz uske i plitke žljebove-erozione brazdekoje su više rezultat hemijske erozije vode na tlo a manje njene neznatnemehaničke snage. Ubrzo posle prestanka kiše voda u curcima nestane. Curac jenajmanji vodotok. Od njega je veći potočić, zatim potok, pa rečice. Reke su najvećivodotoci koji nastaju od više rečica ili potoka, a samo u kraškim terenima odizdašnih vrela.

Vodotoci mogu biti stalni, periodični i povremeni što zavisi od osobenostigeografske sredine u kojima se nalaze.Stalni vodotoci postoje samo u onim oblastima gde je ukupno priticanjevode u rečna korita veće od svih njenih gubitaka (isparavanje i poniranje)Periodični vodotoci postoje u onim oblastima gde režim padavinaomogućuje samo u određenom periodu godine veće priticanje vode u rečnakorita, nego što su njeni ukupni gubici. Takvi vodotoci su kod nas poznatikao sušice, dok ih u mediteranskim zemljama zovu torente ili fiumare.Povremeni vodotoci karakteristični su za sušne predele u kojima samo uizuzetnim prilikama i za kratko vreme priticanje vode u korita veće odnjenih gubitakaPonornice ili ponikvice predstavljaju poseban tip reka. To su vodotocikraških terena.

Rečni kanal je opisan fizičkim karakteristikam kao što su dužina, širina, dubina,nagib, i dr. Rečni kanal je obično ograničen sa obe strane uskim oblastima koje sezovu plavno područje.Riparijalne (lat. ripa-obala reke) zone su tranziciona semiterestrična područja rekakoja su pod stalnim uticajem slatke vode. Protežu se od ivice vodenog tela dogranice brdskih zajednica (zajednice koje se razvijaju na terenima koji nisu poduticajem podzemnih voda rečnog basena).

Heterogenost mikrostaništa u okviru riparijalne zone

Lentički ekosistemiJezerom se naziva svako prirodno udubljenje na kopnu ispunjeno vodom koja sene kreće. Sastoji se od dva elementa, od samog udubljeja koje se naziva jezerskibasen i od vodene mase kojom je on ispunjen.Po načinu postanka jezera se mogu svrstati u tektonska, erozivna, akumulacionai veštačka.

Tektonska jezera se obrazuju u potolinama spuštenim duž raseda uzemljinoj kori (Ohridsko, Prespansko, Bajkalsko i td.)Reliktna jezera pripadaju tektonskim. To su ostaci nekadašnjih mora.Nastala su izdizanjem zemljišta u reonu moreuza ili zaliva (Ostrovsko,Kaspijsko, Aralsko)Vulkanska jezera spadaju u ovu grupu. obrazuju se u kraterima.Vulkanskim jezerima pripadaju i ona koja nastaju pregrađivanjem rekelavom (Viktorija)Urniska jezera nastaju za vreme jačih potresa ili obilnih padavina kadasklizne zemljišna masa u rečnu dolinu i pregradi je. (Visočica, Zavojskojezero)

Erozivna jezera nastaju radom spoljašnjih sila u udubljenjima koja nastajuledničkom, kraškom, i eolskom erozijom.Lednička jezera leže u cirkovima, tj u udubljenjima iz kojih su polazilipleistocenski lednici. To su cirkna jezera. Valovska jezera nastaju na dnuvalova, na mestima gde je lednik selektivnom erozijom, u manje otpornimstenama obrazovao sekundarno udubljenje.Rečna erozivna jezera nastaju fluvijalnom erozijom u većim proširenjimarečnog korita, i to su protočna jezera.Jezera u odsečenim rečnim meandrima su mrtvaje.Na rekama u polupustinjama i stepama oticanje vode se prekida u toplijimmesecima. Tada udubljenja u rečnim koritima (virovi) pretvore u niz jezerakoja se zovu hodovska jezera.

Kraška erozivna jezera se obrazuju u kraškim udubljenjima-vrtačama, uvalamai poljima. (Skadarsko)Termokraška jezera se pojavljuju u predelima stalno zamrznutog zemljišta uudubljenjima koja nastaj spuštanjem terena posle otapanja podzemnih slojevaili sočiva leda.Sufiozna jezera nastaju procesom sufozije-podzemna voda dugo vremena odnosiglinovite čestice tako da se obrazuju podzemne šupljine. Kada se zemljište iznadtakvih šupljina slegne, nastaju male sufiozne vrtače.Kraškim jezerima se smatraju i pećinska jezera.Eolska jezera predstavljaju udubljenja nastala radom vetra ili su umeđudinskim utolenicama. Jezera u međudinskim ulegnućima predstavljajuogolićenu izdan (Palićko, Ludoško)

Akumulaciona jezera nastaju radom spoljašnjih sila-u udubljenjima koja sunastala nagomilavanjem nanosa lednika, reka, mora, i materija organskogporekla.Lednička akumulaciona jezera obrazuju se u terminalnim basenima iza čeonemorene kojom je pregrađen valov isčezlog lednika. (Bledsko, Bohinjsko)Bledsko jezero

Rečna akumulaciona jezera nastajutaloženjem rastvorljivog kalcijumkarbonata na brzacima u rečnomkoritu na mestma sa većomaeracijom vode. To su bigrena jezera(Plitvice)Primorska akumulaciona jezerapostoje samo pored niskih peščanihobala.Postoje dva podtipa:Lagune su manji priobalni delovimora koji su prema pučini ograđeniprirodnim peščanim bedemima.Takvi bedemi se zovu lido.Limani su slični lagunama. Nastajuod morskog i rečnog nanosa u oblikubedema koji ima manji prolaz kojimreka otiče u more.

Zoogena jezera se pojavljuju samo u vodama koje nastanjuju korali naprstenastim ostrvima-atolima.Bedemi koji odvajaju jezero od mora izgrađeni suod kolonija korala

Veštačka jezera postaju pregrađivanjem rečnih dolina, klisura ili kasnjona.Najstarija su građena pre više od tri hiljade godina u Egiptu, Mesopotamiji, IndijiJezera čiji su nivoi vode niži od površine mora leže u depresijama.U kriptodepresijama leže jezera čiji je nivo iznad nivoa mora, a dno niže od odpovršine mora. (Skadarsko)

Reljef jezerskih basena se menja tokom vremena pod uticajem abrazije, rečnihnanosa i denudacije.U svakom jezeru se razlikuju strane i dno jezerskog basena, pribrežna idubinska oblast.U pribrežnoj oblasti tri pojasa1.Strane jezerske kotline - kopneni pojas koji ograničava jezero sa svih strana ikoji nikad ne plavi jezerska voda2.Priobalni pojas čiji najviši deo suva obala a pod vodom je samo za vremenajviših talasa, srednji-plavljeni pojas koji je pod vodom za vreme najvišihvodostaja i najniži podvodni koji je podvodom i pod najnižim vodostajima.3.Sublitoralni pojas predstavlja prelaz između priobalnog plićaka i dnajezerskog basena. U njemu se razlikuju uzak pojas razaranja - tu talasi odnosešljunak i pesak, pribrežna terasa - nastala akumulacijom peska i šljunka. Onase završava prema dnu jezrskog basena odsekom.

Morfometrijske karakteristike jezeraJezera se razlikuju po obliku i površini svojih akvatrija, razuđenosti obala,zapremini basena i td. Te veličine se izražavaju u kvantitativnim veličinama kojese nazivaju morfometrijske karakteristikePovršina jezera se meri na karti uz pomoć planimetra. Površina se menja uzavisnosti od kolebanja jezerskog nivoa.Dužina jezera (L) je najkraće rastojanje između najudaljenijih tačaka na jezeruŠirina jezera (B) (srednja širina) se dobija po obrascuB SR =F/Lgde je F-površina jezera u km 2 a L dužina u kmDužina obalske linije (l) utvrđuje se na karti kurvimetromRazuđenost obalske linije (K) predstavlja odnos obalske linije (l) prema obimukruga čija je površina jednaka površini jezeraK =l/2(Fπ) 1/2

Dubina jezera (H) se izračunavaHsr =W/F mgde je W zapremina vodene mase jezera u m 3 , a F površina jezera u km 2Ispupčenost jezerskog nivoa (e) predstavlja visinsko rastojanje između jezerskognivoa i ravni koja spaja surotne obale jezera, a dobija se po obrascue =L 2 /8Rgde je L-dužina jezera u km, a R =6371 km, tj. srednji zemljin poluprečnik