ZAGA Đ IVANJE EKOSISTEMA KOPNENIH VODA

1. ZAGAĐIVANJE EKOSISTEMA KOPNENIH VODA

2. Voda na Zemlji • Voda pokriva oko 2/3 Zemljine površine, a njena ukupna količina iznosi približno 2x1018 tona ili 1,6 milijardi km3 • Mora i okeani zauzimaju oko 71% površine Zemlje, nasuprot kopnu koje zauzima svega 29% • u morima i okeanima se nalazi 97% ukupne vode na Zemlji • oko 2% vode zamrznuto je u polarnim oblastima ili “zarobljeno u lednicima” • svega oko 1% vode se nalazi na kopnu, u atmosferi i živim organizmima

3. Voda je u prirodi najrasprostranjenija supstanca i deli se na: • površinsku,podzemnu i atmosfersku.

4. Kopnene vode nisu ravnomerno raspoređene - Ogromne pustinjske oblasti = 18% (voda u minimumu) - Arktik i Antarktik – mnogo vode ali nedostupne (= ideje o transportu lednika sa Arktika za navodnjavanje – ozelenjavanje pustinja) Srbija – relativno bogata vodama (47 mesto u svetu) Tri sliva – Crnomorski, Jadranski, Egejski Hidrografsko čvorište Srbije i CG – planina Crnoljeva (Kosovo) = 1364 mnv

5. Značaj vode za žive organizme • Iako je voda jedno od najjednostavnijih hemijskih jedinjenja, ona je neophodan preduslov postojanja života na planeti Zemlji • Život je nastao u vodi i u njoj se razvijao milijardama godina • Pored mnogih složenih prilagođenosti na suvozemne uslove, na kopnu život ne možeopstati na mestima gde nema makar i minimalne količine vode

6. Značaj vode za žive organizme • Voda je osnovni gradivni element živih bića • Tela najvećeg broja živih organizama sastavljena su od 80-90% vode • Voda održava strukturu organizama • U procesu fotosinteze voda je jedna od osnovnih komponenti za proizvodnju organskih supstanci • Voda je jedna od najznačajnijih neorganskih komponenti ekosistema, kao i jedan od najznačajnijih klimatskih ekoloških faktora • Osim toga, voda predstavlja neposrednu životnu sredinu za ogroman broj organskih vrsta

7. Značaj vode za žive organizme • Izuzetno veliki značaj vode za žive organizme zasniva se na njenim jedinstvenim fizičko-hemijskim osobinama • Voda je idealan medijum za život, jer: • je obilna na većem delu površine Zemlje • je odličan rastvarači medijum u kome se odvijaju hemijski procesi • dozvoljava visoke koncentracije molekula koji su neophodni za brze hemijske reakcije • svojom fluidnošću omogućava kretanje organizama

8. Termalne karakteristike vode • Voda se odlikuje specifičnim termalnim karakteristikama: • tečna je u širokom opsegu temperatura • zbog svog velikog toplotnog kapaciteta pruža otpor promenama temperature • brzo provodi toplotu • pruža otpor promenama stanja: • mržnjenje zahteva oslobađanje toplote od 333,6 J/g • isparavanje zahteva dodavanje toplote od 2441 J/g

9. Termalne karakteristike vode • Voda ima i druge neobične termalne osobine • Mnogim supstancama se povećava gustina sa snižavanjem temperature • Do određene tačke voda takođe postaje gušća, ali: • dostiže maksimum gustine na 4°C, a sa daljimsnižavanjemtemperature počinje da se širi • nakon mržnjenja nastavlja da se širi • Ova osobina ima izuzetno veliki značaj za život na Zemlji: • dna jezera i okeana se ne mrznu • plutajući sloj leda koji je pokriven snegom obrazujezaštitnu, izolacionu površinu

10. Gustina vode • Gustina vode (800 puta veća od gustine vazduha) i obezbeđuje njenu plovnost • Akvatični organizmi postižu odgovarajuću gustinu putem: • redukcije (koštane ribe) ili eliminacije (ajkule) teškihskeletnih komponenti • korišćenja mehurova za plivanje koji su ispunjenivazduhom (ribe, biljke) • akumulacije lipida

11. Gustina - viskozitet vode usporava kretanje organizama (neki organizmi su aerodinamični, drugi razvijaju izraštaje koji funkcionišu kao padobrani)

12. Rastvorene supstance • Sve prirodne vode sadrže rastvorene supstance • Zbog polarnosti molekula koji je izgrađuju, voda je dobar rastvarač • Gotovo sve supstance se do izvesne mere rastvaraju u vodi • Gotovo sve vode sadrže neke rastvorene supstance: • apsolutno čiste vode nema u prirodi • kiša (prirodna destilacija) sadrži rastvorene gasove i minerale u tragovima – ‘’najčistija prirodna voda’’ • jezera i reke sadrže 0,01–0,02% rastvorenih mineralnih supstanci • okeani sadrže 3,4% rastvorenih mineralnih supstanci

13. pH vode • Normalni opseg pH vrednosti površinskih voda je 6-9 • Kisele kiše mogu nekada da snize pH vrednost do 4 • Kiselost rastvara minerale • voda u krečnječkim područjima je tvrda, sa značajnom količinom Ca2+ i HCO3- jona • većina organizama održava pH vrednosti oko neutralne • adaptacije na život izvan ravnoteže sa spoljnim medijumom (visok ili nizak pH) su zahtevne (da bi se bio različit potrebne su znatne količine energije)

14. Gasovi u vodi • Pri uobičajenim pH vrednostima (6-9), rastvorljivost CO2 u vodi je oko 0,03% zapreminski • ugljendioksid se brzo prevodi u HCO3-: CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + HCO3- • ovaj proces smanjuje količinu rastvorenog CO2, omogućavajući novim količinama CO2 da uđu uvodu idodatno obogate zalihu HCO3- kojijebiljkama dostupan za usvajanje • U vodi je koncentracija kiseonika ograničena: • malom rastvorljivošću • ograničenom difuzijom • Ispod granice prodiranja svetlosti, kao i u sedimentimakoji su bogati organskim supstancama, nastaju uslovianaerobije ili anoksije

15. Svetlost • Svetlost se u vodenoj sredini, u zavisnosti od dubine, odlikuje smanjenim intenzitetom i izmenjenim kvalitetom

16. Ciklus kruženja vode u prirodi, hidrološki ciklus Ciklus kruženja vode u prirodi predstavlja kretanje vode na, u i iznad Zemlje. Voda na planeti je u stalnom kretanju i uvek u drugom agregatnom stanju, od tečnog, preko gasovitog, do čvrstog, i nazad. Ciklus kruženja vode u prirodi postoji milijardama godina i sav život na Zemlji zavisi upravo od njega.

17. Akvatični biomi • Najveći deo biosfere predstavljaju upravo akvatični biomi - hidrobiomi • Postoje dva osnovna tipa akvatičnih bioma • Slatkovodni biomi • U slatkovodnim biomima koncentracija soli je obično manja od 1% • Marinski biomi • Koncentracija soli je prosečno 3%

18. Slatkovodni biomi • Slatkovodni biomi su blisko povezani sa okolnim terestričnim (kopnenim) biomima • Slivanje vode niz kopnene mase stvara potoke i reke, a na mestima gde se slivena voda zadržava nastaju bare i jezera • Karakteristike slatkovodnih bioma direktno zavise od tipa i brzine toka • Takođe, karakteristike slatkovodnih bioma zavise i od osnovne klimatske zone u kojoj se nalaze

19. Kopnene vode • Kopnene vode se mogu klasifikovati na više načina,npr. prema: - Sadržaju rastvorenih materija (soli): slatke, slane, zaslanjene, mineralne, termalne, termomineralne .... - Poziciji – položaju:  podzemne i površinske - Prema kretanju - brzini toka: tekuće  stajaće (uslovno !) - Veličini (tekuće):potok  planinska reka nizijska reka  velika nizijska reka - Veličini (stajaće):lokva  efemerna bara  bara  jezero  veliko jezero - Statusu nutrijenata - produktivnosti: oligotrofne mezotrofne eutrofne distrofne -Prema poreklu: prirodne i veštačke -Prema dužini trajanja: stalne i povremene

20. Klasifikacija prema toku i veličini • Kopnene – površinske vode se dele na tekuće / lotičke (lotus lat.=spran)i stajaće /lentičke (lentus lat.=spor) • u tekuće kopnene vode se ubrajaju izvori, potoci (5 m) i reke • u stajaće kopnene vode se ubrajaju jezera, bare, močvare, tresave, ritovi .... (kretanje ipak postoji, primeri ….) Istraživanjima kopnenih voda bavi se Limnologija koja se može podeliti na Limnologiju u užem smislu (izučava jezera i ostale stajaće vode) i Potamologiju – nauku o živom svetu reka

21. Klasifikacija prema statusu nutrijenata • Oligotrofne – nisko produktivne • manjak nutrijenata neophodnih biljkama, količina fitoplanktona i zooplanktona mala, potrošnja kiseonika mala, voda zasićena rastvorenim kiseonikomčak i pri dnu • proces taloženja je vrlo spor, usporeni su i redukcioni procesi • boja vode je plavo-zelena, bistra i obično su to vode veće dubine • Mezotrofne – srednje produktivne • između dva tipa (oligotrofne i eutrofne) • Eutrofne – visoko produktivne • bogate nutrijentima, karakterišu se visokom produkcijom biomase (intenzivan rast algi), a koncentracija kiseonika je relativno niska, naročito pri dnu • biološki i biohemijski procesi su vrlo intenzivni na čitavoj dubini, kao i pri dnu, što dovodi do taloženja velike količine organskih materija (mulja) koji se intenzivno razlaže, pri čemu se troši kiseonik • boja vode je zelena do mrka, relativno mutna i obično su to plitke vode • Distrofne (=politrofne) – visoko produktivne, ali sa malom razgradnjom • organska produkcija relativno visoka, ali nema razgradnje jer nema dovoljno kiseonika • pojava intenzivnog taloženja organskih materija, što stvara humusni tip jezera • boja vode je žuto-mrka, providnost beznačajna, a pH vredost niska (kisela)

22. Tekuće kopnene vode • Tekuće vode predstavljaju tip kopnenih voda kod kojih se celokupna vodena masa kreće od izvora ka ušću usled razlike u nadmorskoj visini ovih tačaka • Postoji čitav niz različitih tipova tekućih voda, često u okviru istog vodotoka: • Reke- počinju kao izvorišne vode - transformišu se u brzotekuće reke - završavaju kao sporotekuće nizijske reke • Potoci- manje tekuće vode (do 5 m širine) • Izvori – različiti .... (sublakustrični, vrulje) • Veštački kanali

23. Životne zajednice tekućih kopnenih voda • Od izvora do ušća menjaju se • brzina toka • tip dna • temperatura • hemijski sastav vode • Prema njima se ceo tok reke može podeliti na tri dela • Gornji • Srednji • Donji • Jedan od najznačajnijih ekoloških faktora tekućih voda je brzina toka vode • U gornjim delovima toka, gde je brzina vode najveća, dno je izgrađeno od stenja, kamenja i krupnog šljunka • U srednjim delovim toka dno je uglavnom šljunkovito, a u donjim muljevito, sa puno detritusa

24. Životne zajednice tekućih kopnenih voda • Temperatura vode u izvorišnom delu reke je tokom cele godine relativno niska i uglavnom stalna • Nizvodno su kolebanja temperature sve veća: leti je voda topla, a zimi hladna • I prozračnost vode se bitno razlikuje • Dok su izvori, planinski potoci i reke u gornjem toku bistri i prozračni do dna, voda u srednjem i donjem toku reke je mutna, a u dubljim delovima reke može vladati gotovo potpuni mrak • Usled različitih kombinacija ekoloških faktora u svakom delu potoka i reka razvijaju se različite životne zajednice • One sa staništem na kome se nalaze obrazuju karakteristične ekosisteme gornjeg, srednjeg i donjeg toka reke

25. Gornji tok reke • Osnovne osobine gornjeg toka reke i potoka su velika brzina vode, dno uglavnom kamenito, ujednačena godišnja temperatura, dosta rastvorenog kiseonika i veoma prozračna voda • U ovom delu reke žive različite vrste silikatnih algi, mahovina, beskičmenjaka i riba • Područje pastrmke – salmonidne vode, po pravilu

26. Srednji tok reke • Osnovne osobine srednjeg toka reke su: umerena brzina vode, šljunkovito i peskovito dno, veća godišnja kolebanja temperature, manja prozračnost, manje kiseonika, a više ugljendioksida nego u gornjem toku • Područje mrene

27. Donji tok reke • Osnovne osobine donjeg toka tekućih voda su: mala brzina mutne vode, peskovito ili muljevito dno sa puno detritusa, velika godišnja kolebanja temperature; ponekad, naročito leti, veoma malo kiseonika • Zbog male brzine vode ovde žive organizmi karakteristični za stajaće vode • Na rečnom dnu se razvija specifična zajednica rečnog bentosa, a u slobodnoj vodi životna zajednica planktona i nektona • Područje deverike (šarana) - cyprinidne vode, po pravilu

28. Stajaće kopnene vode - jezera • Prema dubini i karakteristikama dna, stajaće vode se dele na jezera, bare i močvare • Jezera su veoma duboke stajaće vode koje se prema načinu postanka dele na: • Tektonska ili kotlinska • Nastala radom endogenih sila (Ohridsko, Prespansko, Dojransko, Bajkalsko itd.) • Erozivna • Nastala radom egzogenih sila • Erozijom lednika nastala su lednička (glacijalna) U postglacijalnom periodu u cirkovima se zadržala voda i to sucirkna ili gorske oči (Crno, Biogradsko, Livadičko ....)

29. Jezera • U preizdubljenim delovima nastala su valovska jezera (Bohinjsko i Bledsko) • Radom erozivnih sila nastalo je Palićko (eolsko) – erozija vetra • Rečna erozivna jezera su u odsečenim rečnim meandrima (Obedska bara) • Kraška su u vrtačama, uvalama i poljima (Skadarsko je nastalo potapanjem kraškog polja) • Pećinska su nastala radom reka ponornica • Akumulativna • nastala akumulacijom rečnog i ledničkog materijala (Plavsko; Plitvička – taloženje CaCO3 i stvaranje barijera) • Veštačka • Nastala pregrađivanjem rečnih dolina nasipimai branama (Đerdapsko – Dunav; Perućačko – Drina; Pivsko – Piva; )

30. Jezera i bare - razlike • Jezera i bare su kopnene vode koje se razlikuju po dubini • Jezera su po pravilu duboka • U njima se izdvaja obalna zona (litoral), u kojoj ima svetlosti i dubinska zona (profundal), u kojoj vlada mrak • Bare su plitke, a po svojim osobinama veoma slične obalnoj zoni jezera (Bare su ‘’jezera bez dna’’) • Zbog toga su životne zajednice obalne zone jezera i bare gotovo istovetne

31. Jezera i bare - razlike • Jezera i bare se razlikuju i po temperaturi vode • Temperatura vode u bari tokom leta može biti znatno viša, a zimi znatno niža od temperature jezera • Zbog plitkoće vode bare mogu u toku leta potpuno da presuše, a zimi potpuno da se zalede • Za razliku od bara, u jezerima se u toku leta samo može smanjiti nivo vode, a zimi im se može zalediti samo površinski deo • Zbog viših temperatura, koncentracija O2 u barama može biti znatno niža od koncentracije O2 u jezerskoj vodi

32. Jezera - zonacija

33. Jezera - zonacija Jezerska topografija seprema dubini, nagibu i izgledu dna deli na tri reljefne celine: • Litoral – obalna zona jezera • Sublitoral – deo jezerskog ekosistema u kojem dopire sunčeva svetlost • Profundal – dubinski deo jezerskog ekosistema u kojem nema sunčeve svetlosti • U jezerskim basenima moguće je razlikovati tri ekološke celine koje naseljavaju potpuno različite grupe živih organizama • Prva celina je dno jezera (bental) • Druga celina je slobodna voda iznad obalnog regiona (litoral) • Treća celina je slobodna voda iznad profundala (pelagijal) Živa bića se prema načinu kretanja dele na:plankton, nekton i pleuston (neuston)

34. Jezera - temperatura

35. Eutrofna jezera Oligotrofna jezera

36. Zonacija biljnih zajednica • U jezerskim i barskim ekosistemima od obale prema dubljim delovima vode veoma je izražena smena životnih zajednica • Na obalama gde nivo vode znatno varira, proteže se zona visokih amfibijskih biljaka, čiji se korenovi i donji deo stabla nalaze u vodi, a gornji deo u vazdušnoj sredini • U dubljim delovima vode javlja se zona plutajućih biljaka, koje se najvećim delom nalaze ispod površine vode, a samo listovi plutaju na površini • U najdubljim delovima vodenog basena nalazi se zona podvodnih biljaka, koje su potpuno potopljene u vodu

37. Zona visokih amfibijskih biljaka = Emerzna vegetacija

38. Zona plutajućih biljaka = Flotantna vegetacija

39. Zona podvodnih biljaka = Submerzna vegetacija

40. Zajednica životinja • Životinjske zajednice bara i jezera su veoma raznovrsne • Iako izuzetno veliki broj životinja živi u ovim ekosistemima, moguće je uočititri grupe koje se veoma razlikuju po svojim potrebama i navikama • Prvu grupu čine prave vodene životinje, koje čitav život provode u vodi (hidra, barski puž, jezerska pastrmka) • Ponekad se mogu naći i na suvom, ali samo u trenucima kada se voda povremeno povuče i kada one na kopnu prelaze u stanje mirovanja • Drugu grupu sačinjavaju takozvane amfibijske životinje, koje se rađaju u vodi u kojoj provode jedan deo života kao vodeni organizmi (larve komarca, žabe, mrmoljci) • Posle toga izlaze na kopno, gde drugi deo života provode kao prave kopnene životinje • Treću grupu sačinjavaju kopnene životinje, koje žive i koje se razmnožavaju na kopnu, a hranu nalaze gotovo isključivo u vodenoj sredini (barska kornjača, belouška, čaplje) • Zbog toga ove kopnene životinje stalno nalazimo pored bara i jezera, pa ih uključujemo u zajednicu vodenih ekosistema

41. Močvare • Močvare su veoma vlažni delovi kopna, na kojima se plitka voda zadržava kraći ili duži period u toku godine • Močvare nastaju na mestima gde su ranije bila jezera i bare, kao i na meandrima reka koje su promenile tok • One predstavljaju jednu od faza u prirodnoj sukcesiji od vodenih prema kopnenim ekosistemima • S obzirom da močvare predstavljaju staništa koja su u jednom periodu godine prekrivena vodom, a u drugom periodu potpuno suva, one predstavljaju prelaz između vodenih i kopnenih ekosistema • Na dnu močvara nalazi se treset • Treset predstavlja prvu fazu degradacije organskih ostataka biljnih delova koji se nisu mogli u potpunosti razgraditi zbog smanjene koncentracije kiseonika u podlozi • Prema izgledu i osobinama treseta, razlikuju se niske i visoke močvare

42. Niske močvare • Životna zajednica niskih močvara je slična životnoj zajednici bara • Niske močvare su udubljene, pa je tresetna podloga duže ili kraće vreme prekrivena vodom • U njima su najzastupljenije visoke amfibijske biljke, sa veoma bogatim naseljem najrazličitijih ptica močvarica

43. Visoke močvare • Visoke močvare, po pravilu, nastaju u planinskim krajevima i imaju specifične životne zajednice • Visoke močvare imaju ispupčeni oblik, koji nastaje stalnim rastom tresetnh mahovina • Voda se na površini visokih močvara pojavljuje i zadržava samo po obodu, dok je centralni ispupčeni deo gotovo uvek izvan vode • U njima dominiraju bele tresetne mahovine (Sphagnum sp.) • U ovim zajednicama je čest i beli bor, što ukazuje na prelazni karakter ovih staništa

44. Upotrebljive kopnene vode je inače MALO na planeti Zemlji - neravnomerno je raspoređena - nemilosrdno se zagađuje Zašto je sve manje upotrebljive kopnene vode ? - Globalno zagrevanje !? - Uništavanje vegetacije - Ekstenzivna poljoprivreda - Intenzivna urbanizacija - Prevelika potrošnja - Komunalne vode - Industrijske vode Ipak, ta voda nije izgubljena, ali je zagađena

45. ZAGAĐIVANJE AKVATIČNIH BIOMA Kontaminacijavoda (engl. Contamination) - promena sastava voda koja nastaje unošenjem, ispuštanjem ili odlaganjem hranjivih i drugih materija, uticanjem energije ili drugih uzročnika, u količini kojom se menjaju korisna svojstva voda, pogoršava stanje vodenih ekosistema i ograničava namenska upotreba voda. Zagađenjevoda (engl. Pollution)je kontaminacija većeg intenziteta koje nastaje unošenjem, ispuštanjem ili odlaganjem u vode opasnih materija, energije ili drugih uzročnika u količinama, odnosno koncentraciji iznad dozvoljenih graničnih vrednosti, čime se dovode u opasnost život i zdravlje ljudi i stanje okoline ili usled kojeg mogu nastupiti poremećaji u drugim područjima.

46. Oblici zagađivanja vodenih ekosistema • Hemijsko (organske i neorganske materije - teški metali, pesticidi, nafta, mineralne soli); • Biološko - unošenje alohtonih (stranih, često invazivnih vrsta); • Fizičko (čvrsti otpad, toplota, buka, vibracije); • Vizuelno zagađenje (betoniranje obale .....) • Radioaktivno;

47. Uticaj hemijskih – nerazgradivih materija na organizme, zajednice i ekosisteme – VEOMA OPASNO (teški metali (Pb, Hg, Zn ..); fenoli; pesticidi .....) • zagađujuće materije se koncentrišu u telima organizama u lancima ishrane (proces bioakumulacije)  fitoplankton  zooplankton  ribe  ptice  čovek • uticaj pojedinih zagađujućih materija može se manifestovati na velikim prostorima i u dugom vremenskom periodu (primeri: pomor pataka u SAD (DDT), pesticidi u masnom tkivu pingvina na Antarktiku) • negativan uticaj ne samo na jedinke već na čitave zajednice i ekosisteme

48. Uticaj hemijskih – razgradivih materija na organizme, zajednice i ekosisteme – MANJE OPASNO (To su, pre svega, organske materije i mineralne soli = nutrijenti) Živa bića ih razgrađuju, koriste i tako prečišćavaju vodene ekosisteme SAMOPREČIŠĆAVANJE = AUTOPURIFIKACIJA Međutim, ovaj proces je, ipak, ograničen !!! Klasična posledica zagađivanja vodenih ekosistema organskim materijama i mineralnim solima jeste UBRZAVANJE PROCESA EUTROFIZACIJE Inače, EUTROFIZACIJA JE PRIRODNI PROCES koji se dešava usled geološkog starenja svakog, relativno zatvorenog vodenog basena (= ekosistema)

49. Geološko starenje vodenog ekosistema = “antiklimaks” Geološkim starenjem (koje se meri hiljadama godina), jedno oligotrofno jezero postepeno prelazi preko mezotrofnog, u eutrofno stanje, da bi na kraju bilo potpuno zatrpano – doživelo svoj“antiklimaks” i postalo neki kopneni ekosistem – npr. šuma Neminovna sudbina svakog jezera je da postane šuma, ili neki drugi kopneni ekosistem

50. Eutrofikacija slatkovodnih bioma MOŽE SE UBRZATI DOTOKOM HRANLJIVIH MATERIJA U KOLIČINAMA KOJE SU MNOGO VEĆE OD PRIRODNIH dotokom đubriva (obično kišom) iz agroekosistema (đubriva su bogata fosfatima i nitratima, koji su inače ograničavajući faktor bujanja života u vodi. Uz višak ovih soli, biljke, posebno alge, počinju da bujaju) dotokom deterdženata (kanalizacionim vodama), koji takodje obiluju fosfatima i nitratima bujanje algi prati i povećanje broja uginulih algi, koje razlažu saprofiti pri čemu troše kiseonik. Procesi redukcije preuzimaju dominaciju, O2 se naglo i brzo troši što dovodi do umiranja = gušenja i masovnog pomora vodenih organizama U uslovima smanjene koncentracije kiseonika ili čak, anaerobnim uslovima i samo razlaganje neće biti potpuno, pa se stvaraju produkti razlaganja koji vodi daju loš ukus, neprijatan miris i uopšte lošiji kvalitet.