HydrobiologiaHydrobiologiaWłaściwości fizyczne Właściwości fizyczne

wodywody

Budowa cząsteczki wodyBudowa cząsteczki wody

Ruch wodyRuch wody

Warunki świetlneWarunki świetlne

Warunki termiczneWarunki termiczne

Anomalia właściwości fizycznych Anomalia właściwości fizycznych wodywody

W przeciwieństwie do wszystkich W przeciwieństwie do wszystkich innych płynów, podczas innych płynów, podczas zamarzania woda nie kurczy się, a zamarzania woda nie kurczy się, a powiększa swoją objętość.powiększa swoją objętość.

Ciężar wody chemicznie czystej Ciężar wody chemicznie czystej jest największy nie przy 0°C, lecz jest największy nie przy 0°C, lecz przy 4°C.przy 4°C.

Budowa cząsteczki wodyBudowa cząsteczki wodyDipol - cząsteczka o różnie Dipol - cząsteczka o różnie naładowanych biegunachnaładowanych biegunach

Siłę przyciągania przez Siłę przyciągania przez dipol wody innych dipol wody innych substancji nazywa się substancji nazywa się momentem momentem dipolowym wody.dipolowym wody. Jego wartość stanowi Jego wartość stanowi iloczyn odległości iloczyn odległości między elektrycznymi między elektrycznymi środkami ciężkości środkami ciężkości ładunków dodatnich i ładunków dodatnich i ujemnych w cząsteczce ujemnych w cząsteczce i wielkości ładunku.i wielkości ładunku.

Budowa cząsteczki wodyBudowa cząsteczki wodywiązania wodorowewiązania wodorowe

Tworzą się w wyniku Tworzą się w wyniku skomasowania w protonie skomasowania w protonie wodoru na małej powierzchni wodoru na małej powierzchni dużego ładunku, który dużego ładunku, który odkształca osłonę odkształca osłonę elektronową silnie elektronową silnie elektroujemnego tlenu i wiąże elektroujemnego tlenu i wiąże się z nim elektrostatycznie.się z nim elektrostatycznie.

Atom wodoru, nie tracąc Atom wodoru, nie tracąc połączenia z tlenem, do połączenia z tlenem, do którego przynależy, tworzy którego przynależy, tworzy polączenia, gdzie każdy atom polączenia, gdzie każdy atom tlenu koordynuje tlenu koordynuje tetraedrycznie 4 atomy tetraedrycznie 4 atomy wodoru.wodoru.

Budowa cząsteczkowa wodyBudowa cząsteczkowa wodyPostaci skupienia molekuł wodyPostaci skupienia molekuł wody

Trihydrol Trihydrol (jak (jak krystaliczna postać krystaliczna postać kwarcu - SiOkwarcu - SiO44););

dihydrol dihydrol (jak (jak krystaliczna postać krystaliczna postać krzemionki - Siokrzemionki - Sio22););

monohydrol monohydrol (skupienia cząsteczek (skupienia cząsteczek tworzących nitkę).tworzących nitkę).

Im wyższa temperatura Im wyższa temperatura prędkość ruchu molekuł prędkość ruchu molekuł wzrasta a słabną siły wzrasta a słabną siły przyciągania.przyciągania.

Trihydrol głównie Trihydrol głównie występuje w lodzie.występuje w lodzie.

Zróżnicowane ilości 3 Zróżnicowane ilości 3 postaci są obecne w postaci są obecne w fazie płynnej.fazie płynnej.

Monohydrol stanowi Monohydrol stanowi prawie 100% wody w prawie 100% wody w punkcie wrzeniapunkcie wrzenia..

Ruchy mas wodnychRuchy mas wodnych

Środowisko wodne jest 775 razy cięższe od Środowisko wodne jest 775 razy cięższe od powietrza.powietrza.

Zjawisko przemieszczania się mas wodnych Zjawisko przemieszczania się mas wodnych jest wieloaspektowe i ma zróżnicowane jest wieloaspektowe i ma zróżnicowane przyczyny. Jest ono kierunkowe i stąd przyczyny. Jest ono kierunkowe i stąd określa się je nazwą określa się je nazwą prąduprądu..

Ruch wody jest ważnym czynnikiem Ruch wody jest ważnym czynnikiem ekologicznym - wpływa na rozmieszczenie ekologicznym - wpływa na rozmieszczenie organizmów w wodzie oraz kształtuje rzeźbę organizmów w wodzie oraz kształtuje rzeźbę terenuterenu..

Prądy wody w jeziorachPrądy wody w jeziorach

Prąd wiatrowy - falowanie Prąd wiatrowy - falowanie powierzchniowe;powierzchniowe;

Prąd wirujący - kipiel przybrzeżna;Prąd wirujący - kipiel przybrzeżna; Prąd cyrkulacyjny - przenoszenie Prąd cyrkulacyjny - przenoszenie

materiału skalnego;materiału skalnego; Prąd konwekcyjny (pionowy) - Prąd konwekcyjny (pionowy) -

wyrównywanie gęstości (temperatury);wyrównywanie gęstości (temperatury); Sejsze - kolebanie się wodySejsze - kolebanie się wody

SejszeSejszefala jednowęzłowa i dwuwęzłowafala jednowęzłowa i dwuwęzłowa

Prądy wody w rzekachPrądy wody w rzekach

Prąd mechaniczny - grawitacyjnyPrąd mechaniczny - grawitacyjny Prąd wody w rzece jest hamowany Prąd wody w rzece jest hamowany

tarciem o podłoże i dlatego jego prędkość tarciem o podłoże i dlatego jego prędkość na przekroju koryta rzeki jest nierówna;na przekroju koryta rzeki jest nierówna;

W miejscach przeszkód (duże kamienie W miejscach przeszkód (duże kamienie lub powalone drzewa) tworzą się pionowe lub powalone drzewa) tworzą się pionowe i boczne prądy wirowe. Prądy wirowe i boczne prądy wirowe. Prądy wirowe tworzą się również nad zagłębieniami dna tworzą się również nad zagłębieniami dna rzeki.rzeki.

Ruchy wody w morzuRuchy wody w morzu

Falowanie powierzchniowe - Falowanie powierzchniowe - wiatrowe;wiatrowe;

Prądy morskie - Prądy morskie - jednokierunkowy obrót Ziemi jednokierunkowy obrót Ziemi dookoła osi; długotrwałe wiatry wiejące z określonych dookoła osi; długotrwałe wiatry wiejące z określonych kierunków; różnice gęstości wody spowodowane ciepłem kierunków; różnice gęstości wody spowodowane ciepłem słonecznym lub lodami polarnymi;słonecznym lub lodami polarnymi;

Upwelling - prąd wstępujący;Upwelling - prąd wstępujący; Pływy - Pływy - pionowe ruchy wody morskiej, o ściśle pionowe ruchy wody morskiej, o ściśle

określonym i okresowym charakterze, wywołane siłami określonym i okresowym charakterze, wywołane siłami kosmicznymi, tj. działaniem grawitacyjnym Księżyca i i kosmicznymi, tj. działaniem grawitacyjnym Księżyca i i Słońca.Słońca.

PływyPływyprzypływy i odpływyprzypływy i odpływy

W punkcie Ziemi, gdzie odległość do Księżyca jest najmniejsza, a więc jego oddziaływanie największe, następuje wypuklenie mas wodnych, spowodowane przesunięciem wody z innych miejsc.

Ruch obrotowy Ziemi i Księżyca wokół ich wspólnego środka masy powoduje powstanie drugiego symetrycznie ułożonego wzniesienia wód w miejscu najbardziej odległym od Księżyca.

Przez każdy punkt na Ziemi przechodzą dwie fale wysokiej wody, czyli przypływu w odstępie 12 godz. i 25 min

W punktach położonych prostopadle do przypływu następuje obniżenie poziomu wody, czyli odpływ

Warunki świetlne w wodzieWarunki świetlne w wodzie

Promieniowanie słoneczne na powierzchni Ziemi składa się z promieniowania bezpośredniego i rozproszonego.

Promieniowanie bezpośrednie uzależnione jest od kilku czynników, takich jak szerokość geograficzna, pora dnia, przezroczystość atmosfery.

Promienie padające na powierzchnię wody mogą do niej przenikać, zostać odbite od powierzchni lub być rozproszone.

Przenikanie i odbijanie od Przenikanie i odbijanie od wodywody

promieni świetlnychpromieni świetlnych

Stopień odbicia promieni zależy od kąta ich padania na powierzchnię wody.

Różny jest w ciągu dnia.

Zależy od pory roku (latem - 3%, zimą - 14% promieni).

W dni pochmurne dociera promieniowanie rozproszone.

Promienie światła w Promienie światła w wodzie są selektywnie wodzie są selektywnie pochłaniane pochłaniane

Proces przenikania promieni zależy od rodzaju i ilości soli rozpuszczonych w wodzie oraz zawiesiny.

Chlorki wapnia i magnezu zmniejszają pochłanianie promieni.

Obecność amoniaku i azotanów zmniejsza przepuszczalność wody dla promieni

Techniki pomiaru światła Techniki pomiaru światła w wodziew wodzie

Krążek Krążek Secchiego;Secchiego;

Kamery Kamery głębokowodne głębokowodne z papierem z papierem fotograficznym;fotograficznym;

Fotosondy z Fotosondy z fotokomórkami.fotokomórkami.

Barwa własna wodyBarwa własna wodyefekt rozpraszania światła efekt rozpraszania światła

Skala Forela-Ulego (21stopni barw): I-V: woda jezior górskich i otwartych mórz; VI-IX: bardzo czyste jeziora niżowe; X-XIV: większość jezior europejskich o

różnych odcieniach barwy żółtej; XV-XXI: zbiorniki o wodzie mniej lub bardziej

brunatnej.

ZawiesinaZawiesina

Spływ z lądu;Spływ z lądu; Opad z powietrza;Opad z powietrza; Organizmy wodne Organizmy wodne

i ich szczątki.i ich szczątki.

Im zawiesina jest gęstsza, tym wygaszanie światła następuje szybciej.

Utrzymanie się zawiesiny w wodzie, zgodnie z prawem Stoksa, uzależnione jest od wielkości cząstek i różnicy ich ciężaru właściwego w stosunku do ciężaru właściwego wody

Uwarstwienie świetlne w Uwarstwienie świetlne w wodziewodzie

Warstwa eufotyczna Warstwa eufotyczna - naświetlona;- naświetlona;

Warstwa Warstwa dysfotyczna - dysfotyczna - półmroku o nikłych półmroku o nikłych ilościach światła;ilościach światła;

Warstwa afotyczna - Warstwa afotyczna - mroku całkowicie mroku całkowicie pozbawiona światła.pozbawiona światła.

Głębokość warstwy Głębokość warstwy eufotycznejeufotycznej

w oceanach - 50-80 w oceanach - 50-80 m m (dysfotyczna do 350-400 (dysfotyczna do 350-400 m)m)

w morzach w morzach jest mniejsza, jest mniejsza, zwłaszcza przy brzegu;zwłaszcza przy brzegu;

w jeziorachw jeziorach - - 5-10 m 5-10 m w zbiornikach w zbiornikach

płytkich do 1 mpłytkich do 1 m w rzekach - niedużaw rzekach - nieduża

Wpływ światła na Wpływ światła na ograniczenie produkcji ograniczenie produkcji

biologicznejbiologicznej

Nadmiar światła:Nadmiar światła: Ultrafiolet i podczerwień – Ultrafiolet i podczerwień –

szkodliwe dla organizmów szkodliwe dla organizmów (wygaszanie na głębokości 1m, (wygaszanie na głębokości 1m, duża ilość zawiesiny – do 10 duża ilość zawiesiny – do 10 cm)cm)

Fotosynteza – najkorzystniej Fotosynteza – najkorzystniej na głębokości 0,5-2 m na głębokości 0,5-2 m (w (w zależności od stopnia zależności od stopnia przezroczystości wody)przezroczystości wody)

Wapń – czynnik Wapń – czynnik uodporniający zwierzęta na uodporniający zwierzęta na w/w promienie w/w promienie (w wodach (w wodach ubogich w wapń plankton jest ubogich w wapń plankton jest słabiej rozwinięty)słabiej rozwinięty)

Niedomiar światła:Niedomiar światła: Zawiesina ogranicza Zawiesina ogranicza

dostęp światładostęp światła Zakwity glonów, Zakwity glonów,

szczególnie sinic osłabiają szczególnie sinic osłabiają penetrację światła w głabpenetrację światła w głab

Rośliny naczyniowe Rośliny naczyniowe (grążele, rzęsy)(grążele, rzęsy) mogą mogą całkowicie odciąć dopływ całkowicie odciąć dopływ światła do zbiornika światła do zbiornika wodnegowodnego

Wpływ światła na biologię i Wpływ światła na biologię i ekologię organizmówekologię organizmów

Fotofile i fotofoby;Fotofile i fotofoby; Gatunki euryfotyczne;Gatunki euryfotyczne; Adaptacja chromatyczna Adaptacja chromatyczna (barwy dopełniające); (barwy dopełniające); Oczy teleskopowe Oczy teleskopowe (wydłużenie osi optycznej i (wydłużenie osi optycznej i

wykształcenie dużej soczewki);wykształcenie dużej soczewki);

Bioluminiscencja – Bioluminiscencja – specyficzne zjawisko specyficzne zjawisko świetlne świetlne (w fotoforach zachodzi reakcja enzymu (w fotoforach zachodzi reakcja enzymu lucyferazy na lucyferynę w obecności bakterii – wytwarza lucyferazy na lucyferynę w obecności bakterii – wytwarza się wówczas tzw. „zimne światło).się wówczas tzw. „zimne światło).

Pionowe wędrówki dobowe Pionowe wędrówki dobowe zooplanktonuzooplanktonuu samic z gatunkuu samic z gatunku Calanus Calanus finmarchicusfinmarchicus

Warunki termiczne w wodzieWarunki termiczne w wodzieTemperatura a gęstość i lepkość Temperatura a gęstość i lepkość

wodywody

Woda w postaci lodu ma gęstość 0,9167 g/cm3, a wartość 1,00 osiąga w temp. +4oC. Przy +30oC osiąga gęstość lodu.

Lepkość zmniejsza się przy wzroście temperatury; wzrost o 10oC zmniejsza ją przeciętnie o połowę.

Źródłem ciepła w wodzie jest promieniowanie słoneczne

Pozawidzialne długie promieniowanie (podczerwone o długości 7000 i cieplne o fali dłuższej niż 8000A) jest pochłaniane prawie w 99% w warstwie do głębokości 3-4 m.

Przechodzenie ciepła w wodzie jest bardzo słabe - jest ona niezmiernie złym przewodnikiem ciepła.

Proces nagrzewania wody z głębszych warstw zachodzi dzięki zjawisku konwekcji.

Cykliczność roczna w termice wodyCykliczność roczna w termice wodyjezior strefy umiarkowanejjezior strefy umiarkowanej

Cyrkulacja wiosenna;Cyrkulacja wiosenna; Stagnacja letnia - Stagnacja letnia -

uwarstwienie proste: uwarstwienie proste: epilimnion, epilimnion, metalimnion = metalimnion = termoklina (spadek o 1 termoklina (spadek o 1 stopień na 1m), stopień na 1m), hypolimnion;hypolimnion;

Cyrkulacja jesienna;Cyrkulacja jesienna; Stagnacja zimowa - Stagnacja zimowa -

uwarstwienie uwarstwienie odwrócone.odwrócone.

Krążenie wody w jeziorzeKrążenie wody w jeziorze

Typy mieszania wódTypy mieszania wódzasięg mieszania w głąbzasięg mieszania w głąb

Holomiksja - Holomiksja - przemiedzanie przemiedzanie zupełne;zupełne;

Meromiksja - Meromiksja - przemiesanie przemiesanie częściowe:częściowe:

Miksolimnion-Miksolimnion-górna górna warstwa mieszana;warstwa mieszana;

Monimolimnion -Monimolimnion -dolna warstwa z wodą dolna warstwa z wodą stagnującą.stagnującą.

Typy meromiksji:Typy meromiksji: Meromiksja Meromiksja

mechaniczna;mechaniczna; Meromiksja Meromiksja

krenogeniczna;krenogeniczna; Meromiksja Meromiksja

biogeniczna.biogeniczna.

Mieszanie wód w zależności od siły Mieszanie wód w zależności od siły wiatru i stopnia osłonięcia zbiornikawiatru i stopnia osłonięcia zbiornika

Przy braku osłony i silnym oddziaływaniu wiatru zachodzi szybkie mieszanie się wody - tachymiksja.

Przy bardzo słabym wietrze mieszanie jest niezmiernie powolne i nazywane jest bradymiksją.

Zjawisko pośrednie do dwóch wymienionych to eumiksja.

Podział jezior wg ForelaPodział jezior wg Forelaze względu na położenie ze względu na położenie

geograficznegeograficzne

• jeziora ciepłe o temperaturze wody stale jeziora ciepłe o temperaturze wody stale wyższej lub co najmniej równej +4wyższej lub co najmniej równej +4ooC;C;

• jeziora strefy umiarkowanej o cyklu zmian jeziora strefy umiarkowanej o cyklu zmian sezonowych opisanych wyżej, z sezonowych opisanych wyżej, z uwarstwieniem prostym w lecie i uwarstwieniem prostym w lecie i odwróconym w zimie;odwróconym w zimie;

• jeziora zimne o temperaturze przez cały jeziora zimne o temperaturze przez cały rok niższej lub najwyższej równej +4rok niższej lub najwyższej równej +4ooC.C.

Podział jezior wg Hutchinsona i Podział jezior wg Hutchinsona i LöffleraLöfflera

(częstotliwość mieszania w ciągu (częstotliwość mieszania w ciągu roku)roku)

amiktyczne - stale zamarznięte;amiktyczne - stale zamarznięte; monomiktyczne zimne - poniżej +4°C;monomiktyczne zimne - poniżej +4°C; dimiktyczne - dwa mieszania;dimiktyczne - dwa mieszania; monomiktyczne ciepłe - powyżej +4°C;monomiktyczne ciepłe - powyżej +4°C; oligomiktyczne - na całym przekroju oligomiktyczne - na całym przekroju

ciepłe;ciepłe; polimiktyczne - liczne przemieszania polimiktyczne - liczne przemieszania

(nawet codzienne), temperatura niska, (nawet codzienne), temperatura niska, ale zawsze powyżej +4°C.ale zawsze powyżej +4°C.

Termika płytkich Termika płytkich zbiornikówzbiorników wodnych wodnych

Nieduże i płytkie zbiorniki o nietrwałym uwarstwieniu termicznym, takie jak: stawki, sadzawki i młaki

Zbiorniki o niedużej powierzchni, ale stosunkowo głębokie, czyli charakteryzujące się dużą głębokością względną.

Zbiorniki płytkie, ale o bardzo dużej powierzchni, takie jak stawy lub rozległe jeziora

Termika wód płynącychTermika wód płynących

Wody płynące charakteryzują się ruchem postępowym i obrotowym, co powoduje ciągłe ich mieszanie się.

Różnica między temperaturą wody przy dnie a na powierzchni wynosi 1-2oC

Latem woda jest najcieplejsza przy brzegach, najzimniejsza w środku nurtu; jesienią i zimą jest odwrotnie.

Nieduża roczna amplituda temperatur w ich górnym biegu, a znaczna w dolnym.

Uwarstwienie termohalinoweUwarstwienie termohalinowew Bałtykuw Bałtyku

Termika wód Termika wód oceanicznychoceanicznych

Krainy biogeograficzne w Krainy biogeograficzne w morzachmorzach

I - ciepłowodna,; II - umiarkowane: a) borealna, I - ciepłowodna,; II - umiarkowane: a) borealna, b) nonalna;b) nonalna;

III - zimnowodne: a) arktyczna, b) III - zimnowodne: a) arktyczna, b) antakrtyycznaantakrtyyczna

Biogeografia - formy Biogeografia - formy przewodnieprzewodnie

W strefie ciepłowodnej są mięczaki skrzydłonogie Pteropoda, ryby latające, rafy koralowe i formacje namorzyn, zaś w planktonu wiciowce wapienne, krzemionkowe i bruzdnice.

Dla krainy wód arktycznych typowymi są ze skorupiaków -widłonogi Calanus hyperboreus i lasonogi Mysidacea.

Wody antarktyczne charakteryzuje obecność kikutnic i kryla (skorupiaki z grupy Euphausiacea), ryb białokrwistych (Notothenidae) oraz pingwinów.

Morza umiarkowane to środowisko przejściowe (forma przewodnia dla krainy borealnej w Atlantyku to kulista zielenica planktonowa Halosphaera viridis).