8-voda

Ekologie II
8. Základy ekologie vodního prostředí
Voda



Nezbytná podmínka života
Tvoří největší podíl biomasy organismů
Hydrosféra je nejrozšířenějším prostředím planety (tvoří více než 2/3 povrchu Země)
o 98,4% - mořská voda
o 1,5% - led
o 0,1% - voda v kapalném skupenství
o 0,001% - vodní pára
Chemické vlastnosti vody
 Voda je vnitřním prostředím všech organismů, je médiem, ve kterém probíhají všechny
biochemické děje, umožňuje látkovou a energetickou výměnu a sama také do reakcí
vstupuje (např. fotolýza vody při fotosyntéze)
 Jedinečné fyzikálně chemické vlastnosti
o Výborné rozpouštědlo
o Vysoká specifická skupenská tepla (teplota varu a teplota tání)
o Velká měrná tepelná kapacita  velký klimatický vliv
o Při své molekulové hmotnosti (18) by měla být při pokojové teplotě a tlaku 1 atm
plynem
o V pevném skupenství zvětšuje objem  největší hustotu nemá led, ale tekutá voda
při 3,95°C
o Led se tvoří na povrchu vodních ploch a nezamrzlou vodu izoluje, na dně se
hromadí voda o teplotě 4°C  přežívání vodních živočichů
o Mrazové zvětrávání
o Kypření ornice mrazem

Molekula vody  vodíkové můstky 
o Zvýšení teploty varu (bez vodíkových můstků vy voda vřela při –75°C!)
o klastry (shluky dynamicky se měnících molekul)
o Led  krystalová mřížka  menší hustota
o Vodíkové vazby jsou i v jiných molekulách, např. stabilizují obrovské organické
molekuly (proteiny, nukleové kyseliny)

Voda tvoří většinu těl organismů
o Je nestlačitelná  zachování tvaru těla organismů
o Voda má nejnižší hustotu při 35°C  tělesná teplota homoiotermních živočichů
o Intracelulární voda  v buňkách (40 – 25% tělesné hmotnosti)
o Extracelulární tekutiny  mimo buňky (15 – 25%)
o Obsah vody v těle se mění s věkem (člověk  embryo 95%, novorozenec 80%,
dospělý jedinec70 – 60%)
Typy vodních ekosystémů


Mořské ekosystémy
o Biom volného oceánu
o Biom šelfových moří
Vnitrozemské vody
o Podzemní
 Sladké
 Minerální
o Povrchové
 Stojaté (lentické prostředí)
 Tekoucí (lotické prostředí)
Oceány


Průměrná hloubka cca 4 000 m, největší hloubka více než 11 000 m
Mořské proudy
 důležitý faktor oceánského prostředí, pohyb obrovských objemů vod
 Antarktický cirkumpolární proud – 240 mil. m3/sec. (X ústí Amazonky 200 tis. m3
/sec.)
(Raichholf, 1999)
Lentické prostředí





Stojaté vody
Zejména ty neprůtočné představují systémy s víceméně uzavřeným koloběhem látek
Podle stability rozeznáváme prostředí
o Eustatické – jezera, včetně slaných
o Astatické – rybníky, tůně apod.
o Údolní nádrže mohou být obojí
o Platí i pro tekoucí vody
 Eustatické – horské toky a veletoky
 Astatické – střední a nížinné toky řek
Patří sem i rašeliniště a periodické vody
Prostorové podmínky života ve stojatých vodách
o Pelagiál  oblast volné vody
o Bentál  oblast dna
o Eufotická zóna  většina primární produkce
o Litorál  příbřežní pásmo dna
 Jezera  hlubší  litorál tam, kde je submerzní vegetace (obvykle cca 6
m)
 Rybníky  mělké  litorál tam, kde je vynořená pobřežní vegetace
o Sublitorál  navazuje na litorál do hloubky cca 12 m
o Profundál  neosvětlené pásmo bentálu
Prostorové rozčlenění ekosystému a společenstva stojaté vody (Rajchard a Balounová, 1996)
Jezera
 Významným faktorem je případná průtočnost nebo naopak izolovanost
 Jezera ledovcového původu, horská jezera a jezera na substrátech chudých na biogenní
prvky v rozpustné formě jsou obvykle oligotrofní
Rašeliniště
 Vznik za specifických geologických a klimatických podmínek
 Rašeliníky
 Pomalý rozklad organické hmoty  nedostatek kyslíku, nízké pH (3,5 – 5,5  huminové
kyseliny) láky s bakteriostatickými účinky vylučované rašeliníkem
 Typy rašelinišť
o Vrchoviště  odkázaná na srážkovou vodu (pouze na ni  rašeliniště
ombotrofní)
o Slatiny  zásobená především spodní vodou
o Přechodná rašeliniště
 Organismy osidlující rašeliniště
o Tyrfofilní  preferují rašeliniště
o Tyrfobiontní  osidlující pouze rašeliniště
 Okraje – lagg
 Šlenky a bulty
(Reichholf, 1999)
Podzemní vody
 Různě prostorné zatopené jeskyně, podzemní toky, stojatou či protékající vodou naplněné
pukliny v horninách apod.
 Stygon  biotop podzemních vod
o Afotické podmínky a nízká konstantní teplota (časté glaciální relikty)
o Zdroj potravy organické látky allochtonního původu splavené z povrchu země
o Přizpůsobení  ztráta pigmentu a světločivných orgánů
o Bezobratlí, obojživelníci, ryby
Rybníky
 Zcela umělé nádrže s plně regulovatelným stavem vody, úplně vypustitelné
 Mělké nádrže podléhající sukcesi  zazemňování  nutná údržba
 České rybníky
o Jedinečný fenomén i ze světového hlediska
o Vznik ve středověku  prvotní účel chov ryb, dnes i retenční nádrže nebo
rekreační účely
o Složitý a důmyslný systém napájecích a vypouštěcích vodotečí
o V současné době v ČR cca 23 400 rybníků o celkové výměře cca 52 000 ha 
velký význam pro vodní režim v krajině a centra biodiverzity  jako nový prvek
v krajině soustředí druhy jak jezerní, tak osidlující lesní mokřady, říční systémy
apod.
o V současné době silně eutrofizované
Zatopené plochy po těžbě
 Pískovny, lomy, důlní propadliny (pinky)
 Různý charakter, hloubku atd. podle způsobu těžby, konfiguraci terénu, hladině spodní
vody, propustnosti geologických vrstev aj.
 Někdy mají charakter nového typu vodního ekosystému v krajině (např. desítky metrů
hluboká oligotrofní jezera v krajině s intenzivním zemědělstvím a vysoce eutrofními
rybníky)
 Vznik mokřadních a vodních společenstev „de novo“ studium primární sukcese
Údolní nádrže
 Hluboké, vesměs oligotrofní, ale splachy z polí…
 Významnou roli hraje časté kolísání vodní hladiny vlivem manipulace s vodou a
specifické teplotní poměry (např. vypouštění chladné vody z hloubky nádrže…)
 Ale mohou existovat i nádrže mělké, eutrofní a zazemňující se (Novomlýnské nádrže na
Dyji) X zatopené hluboké skalnaté kaňony řek
 Nádrže o malém objemu s rychlým průtokem  celoročně teplotně vyrovnaná voda
přitékající ode dna nádrže výše položené (Štěchovická údolní nádrž s přítokem z
nejhlubších vrstev vody Slapské nádrže)
 Hluboká nádrž a dlouhé zdržení vody (měsíc a více) výrazná teplotní stratifikace
(Slapy, Orlík)
Přehradní nádrže
 Po napuštění sukcese společenstev, ale nejsou izolované od jiných vodních biotopů 
výchozí společenstva původního říčního ekosystému, ale záhy převládnou druhy v řece
neexistující
Říční ramena oddělená od toku řeky
 Významné vodní a mokřadní ekosystémy v povodí velkých řek
 Spojené s tokem řeky nebo oddělené, ale většinou přeplavované pravidelnými povodněmi
 Regulace toků  ničení těchto významných lokalit
Periodické vody
 Zejména oblasti se sezónně podmíněným výrazným střídáním přísunu srážek nebo
povodňový prostor říčních niv
 Specifické druhy organismů schopné přečkat období vyschnutí ve stadiích vajíček do
dalšího zaplavení lokality
 Listonozi
 Anuální halančíci v podmínkách afrických a jihoamerických tropických oblastí s
výrazným střídáním období sucha a dešťů
Dendrotelmy
 Periodické vody v dutinách stromů
Euphytotelmy
 Velmi drobné periodické vody v růžicích listů, např. tropických bromélií
 Vývoj larev hmyzu či vývojových stádií obojživelníků
Lotické prostředí


Ekosystém vodních toků, dělení na
o Krenal = úsek prameniště
o Eukrenal = horní
o Hypokrenal = dolné
o Rhithral = horní úsek řek
o Epirhithral, metarhithral, hyporhithral
o Potamal = dolní úsek řeky
V praxi
o Pstruhové pásmo = horské nebo vyšší podhorské úseky řek
o Lipanové pásmo = podhorské úseky řek
o Parmové pásmo = podhorské, popř. rychleji tekoucí nížinné úseky řek
o Cejnové pásmo = pomalu tekoucí nížinné úseky ře
o Brakická zóna = při ústí do řek

Vliv proudění na organismy
 Morfoplastický, fyziooplastický, etoplastický
 Prudší proud  menší biodiverzita, přizpůsobení tvarem, orgány k přichycení k
podkladu
 Ti stržení proudem  organický drift

Specifické teplotní poměry tekoucích vod
o Roční kolísání různé v různých partiích řek
Psamal
o Specifické společenstvo písčitých náplav

Hydrologický cyklus

Výměna vody mezi zemským povrchem a atmosférou (odpařování a srážky)

Velký (na úrovni celé biosféry) a malý (na úrovni ekosystémů) vodní cyklus
Abiotické faktory ve vodním prostředí
Obsah rozpuštěného kyslíku
 Původ ze vzduchu (difúze) a z asimilační činnosti autotrofních organismů
 Rozpustnost plynů se ve vodě zvětšuje s klesající teplotou a se stoupajícím atmosférickým
tlakem
 Obsah kyslíku v mořích kolísá podle lokality, ale v rámci každé lokality a hloubky je
relativně stálý; nedochází k výraznému deficitu (nejvíc u hladiny, pak klesá a pak zase
mírně roste, promíchávání mořskými proudy)
 X stojatých sladkých vod  přizpůsobení organismů na rychlé a významné změny
obsahu kyslíku  organismy euryoxybiontní (ryby v rybníce – změny i v rámci dne a
noci)
 Tekoucí vody  difúze  organismy stenooxybiontní
 Absence kyslíku  organismy anaerobní


Kolísání obsahu rozpuštěného kyslíku během dne ve stojatých vodách
o Minimum kyslíku před rozedněním (v noci dýchají i autotrofové)  pak obsah
stoupá, maximum odpoledne až navečer
o Opačně je to s kolísáním acidity – obsahu volné kyseliny uhličité, která je
fotosyntézou spotřebovávána (jako CO2)  korelují hodnoty pH
Minimální kolísání ve vodách
o Tekoucích (málo fytoplanktonu, difúze kyslíku z atmosféry)
o Oligotrofních stojatých s málem autotrofních mikroorganismů
o Dystrofních rašelinných (nízké pH dané vysokým obsahem huminových kyselin
o Silně znečištěných se silně omezeným oživením
Salinita
 Mořská voda
o 3,5% solí (3,3 – 3,7 podle lokality, některá moře i 2%)
o Převážně chloridy (chlorid sodný) a sírany (síran hořečnatý)
 Sladká voda
o Méně než 0,01% solí
o Uhličitany a dusičnany
 Voda brakická

Adaptace na salinitu
o Schopnost organismu udržet stálé osmotické poměry vnitřního prostředí při
osmoticky odlišném prostředí vnějším
o Moře  hypertonické prostředí  zabránění ztrátám vody z organismů
(dehydrataci)
o Sladká voda  prostředí hypotonické  zabránění ztrátám solí a průniku příliš
vody do organismu
o Různá řešení u různých skupin organismů
pH vody
 pH = záporný dekadický logaritmus koncentrace vodíkových iontů
 Závisí zejména na rovnováze mezi kyselinou uhličitou a jejími solemi
 Organismy
o Euryiontní – tolerují značné výkyvy pH
o Stenoiobiontní – vyhraněné požadavky na pH v úzkém rozmezí
o Acidofilní
o Neutrofilní
o Alkalifilní
 Mořské prostředí  poměrně stálé pH, většinou mírně alkalické (8,1 – 8,3)
 Dešťová voda  5,7 (obsahuje rozpuštěné plyny)
 Sladké vody  široké rozmezí od pH 3 (rašeliniště) po pH 10 – 11 (mnoho vegetace a
vysokým obsahem vápníku, minerální vody)
Teplota vody
 Ovlivňuje biologické děje a také změny hustoty, stratifikace a proudění vodních mas v
nádržích
 Sezónní výkyvy teplot oceánů
o Největší v povrchových vrstvách epipelagiálu (do 200m, až 15°C)
o V nejspodnějších vrstvách (batypelagiálu a abysopelagiálu) desetiny stupně
o V hadálu žádné

Teplotní stratifikace a cirkulace vody v nádržích
o U hladiny ohřev  v noci rychlé ochlazení  pokles do hlubších vrstev, teplejší
vody vytlačeny vzhůru  konveční vertikální proudění, podporované
horizontálním prouděním vyvolaným větrem
o Konvekční proudění promíchává vodu do jisté hloubky, pak je skočná vrstva
(termoklina)  pokles teploty na 1m o několik °C
o Oddělení epilimnia a hypolimnia  v hypolimniu málo kyslíku a chladno  letní
stagnace
o Na podzim je skočná vrstva stlačena ke dnu  totální podzimní cirkulace vdy
o Zima  inverzní stratifikace, povrchové vody studené, u dna 4°C
o Jaro  totální jarní cirkulace po roztání ledu, vytvoření skočné vstvy

Teplotní stratifikace vodní nádrže (Reichholf 1999)
Světlo
 Vliv na prohřívání vody a na fotosyntézu
 Část se odráží od hladiny, část je rozptýlena ve vodě, část absorbována a přeměněna v
teplo
 Fotická vrstva
o její tloušťka závisí na množství rozpuštěných a rozptýlených látek ve vodě
o Max. 200m (kompenzační bod  intenzita fotosyntézy = intenzita dýchání)
 Afotické prostředí
o Bioluminiscence
 V moři nejvyšší produkce kousek pod hladinou – mořský fytoplankton je stínobytný
 Ve vodním prostředí  odfiltrovávána červená a modrá složka světla, zbývající zelená je
chlorofylem pohlcována slabě  pomocné pigmenty ruduch (červený fykoerytrin a
modrý fykocyanin)
Průhlednost vody
 Dána zákalem vody
o Anorganické znečištění
o Biogenní zákal  daný oživením vody planktonními organismy
 Ovlivňuje průnik světla
 Oligotrofní vody  15 – 20m, eutrofní desítky cm až metry
Barva vody
 Dána fyzikálními jevy (odrazem oblohy), anorganickými látkami a mikroorganismy

Podle průhlednosti a barvy vody lze orientačně posoudit intenzitu průběhu potravního
řetězce ve vodním prostředí, popř. i momentálně dominující trofické úrovně. Zajímavou
informaci může poskytnout i zápach vody.
Hydrostatický tlak
 Hmotnost vodního sloupce působící na organismy
 Do hloubky vzrůstá o cca 1 atmosféru na 10 m hloubky
 Problémy činí náhlé změny (např. rychlé vynoření)
Hustota vody
 Závisí na teplotě a množství a druhu ve vodě rozpuštěných látek  ovlivňuje hlavně
hustotu mořské vody
 Největší hustota při 4°C  přezimování organismů
Viskozita
 Vnitřní tření kapaliny  ovlivňuje odpor vůči tělesu, které se v kapalině pohybuje
 Voda cca 100x vyšší viskozita než vzduch
 S rostoucí teplotou klesá  cylomorfóza plantonních organismů  jednotlivé generace
během roku se tvarově mění v závislosti na měnící se teplotě a tím i viskozitě vody
Povrchové napětí
 Na rozhraní mezi kapalným a plynným prostředím
 Pevnost daná zvýšenou soudržností vody  povrchová blanka
Vlnění vody
 Význam hlavně v oceánech a mořích, ale i velkých vnitrozemských vodách
 Působí na ostatní faktory fyzikální a chemické (rozptyl a rozpouštění látek ve vodě, eroze
břehů) i biologické (přesuny a soustředění planktonu a tím ovlivnění celé trofické sítě)
Společenstva vodního prostředí

Seston = veškerá odfiltrovatelná příměs ve vodě
o Abioseston = látky neživé (např. detrit)
o Bioseston = živé organismy

Plankton
o Drobné organismy vznášející se pasivně ve vodním sloupci
o Zooplankton a fytoplankton

Bentos
o Organismy dna vodních nádrží
Fytoplankton
 Mikroplankton (50 – 500 mikrometrů)
 Nanoplankton (do 50 mikrometrů)
 Svým složením chrakterizuje různé typy vod
 Složení se mění podle ročního období )změny teplot, osvětlení, chemismu vody, stupně
predačního tlaku)
 Sinice a řasy různé taxonomické příslušnosti
o Vegetační zákal  tvořen drobnými řasami, rovnoměrně rozptýlené ve vodním
sloupci  voda má všude stejnoměrné zbarvení
o Vodní květ  sinice (Anabaena, Aphanizomenon, Microcystis), tvoří shluky –
mnohobuněčné kolonie, často na hladině (plynné vakuoly)

Podle obsahu dostupných živin a z toho vyplývajících produkčních vlastností nádrže a
jejího oživení rozeznáváme
o Nádrže oligotrofní  chudé na živiny  i na fytoplankton, malá produkce
organické hmoty, to málo rychle mineralizováno, přírustek sedimentu pomalý,
obvykle dostatek kyslíku. Př. horská jezera, údolní nádrže na horních tocích,
vodárenské nádrže, některé pískovny
o Nádrže eutrofní  bohaté na živiny i na plankton (vodní květ vegetační zákal,
kombinace obojího), velká produkce org. hmoty, odumíráním se hromadí
rozkládající se bahno  spotřeba kyslíku z profundáu, v bentálu výrazné
kyslíkové deficity zejména v létě a v zimě (na jaře a na podzim cirkulace vody).
Př. obhospodařované rybníky, údolní nádrže na středních a dolních tocích aj.)
o Nádrže saprotrofní  nadbytek živin a organické hmoty pocházející z exogenního
zdroje (znečištění, hnojení)  většina organismů saprotrofní nebo mixotrofní.
Hromadný výskyt bičíkovců bez asimilačních pigmetů. Př. návesní rybníky,
rybníky k čištění odpadních vod, přehnojené rybníky  extrém  hypertrofní
nádrže
o Dystrofní nádrže  kyselé podklady, rašeliniště, horské a podhorské oblasti.
Obsah huminových kyselin  voda hnědá a kyselá, malý obsah biogenních prvků,
což omezuje primární produkci. Fytoplankton specifického složení, druhově
bohatý, ale málopočetný
Fytobentos
 Společenstva rostlin osidlující dna vod
Perifyton
 Společenstva rostlin obrůstající předměty ponořené ve vodě a těla vodních makrofyt
Zooplankton
 Společenstvo drobných vodních živočichů vznášejících se víceméně pasivně ve volné
vodě
 Makroplankton  větší než 500 mikronů
 Mikroplankton  60 – 500 mikronů
 Nanoplankton  5 – 60 mikronů
 Ultraplankton  menší než 5 mikronů



Korýši
o Perloočky (Cladocera) – především filtrátoři, živící se drobným fytoplanktonem a
detritem
 Větší druhy (rod Daphnia)  průhlednost vody
 Drobné druhy (Bosmina)  menší konzumace řas, větší zákal
o Klanonožci (Copepoda)
Vířníci (Rotatoria)
Larvy hmyzu (Diptera – Chaoborus)
Nekton
 Větší vodní organismy schopné vlastního aktivního pohybu
 Bezobratlí včetně larválních stádií, ryby, obojživelníci
Zoobentos
 Živočichové žijící na dně
 Funkce podobná funkci edafonu na souši (přemisťování hmoty, rozkladné procesy)
 Mikrobentos
o Vířníci (Rotatoria), prvoci (Protozoa)
 Makrobentos
o Nitěnky (Tubificidae), larvy hmyzu (pakomáři Chironomidae), měkkýši, korýši
Pleuston
 Živočichové na vodní hladině s pasivním pohybem
 Epineustické druhy  horní plocha povrchové blanky
 Hyponeustické  spodní plocha
Neuston
 Živočichové na vodní hladině pohybující se aktivně
Cenózy příbojové zóny břehů
 Extrémní podmínky  specifická přizpůsobení, někdy podobná jako v případě tekoucích
vod
 Zejména mořské pobřeží nebo velká jezera
Vodní obratlovci
 Paryby, kruhoústí, ryby, vývojová stadia obojživelníků
 Obratlovci suchozemští, se specifickými přizpůsobeními k využívání vodního prostředí
o Obojživelníci
o Plazi (želvy, krokodýli, mořští leguáni)
o Ptáci
 na vodu vázáno 10% druhů
 tučňáci, potáplice, potápky
 vrubozobí, krátkokřídlí, brodiví, bahňáci,
 srostloprstí (ledňáček říční), pěvci (skorec vodní), dravci (orlovec říční),
sovy (ketupa)
o Savci
 kytovci, sirény, ploutvonožci, ptakořitní
 Šelmy (vydra), hlodavci (kapybara), hmyzožravci (vydřík hbitý),
lichkopytníci (tapír), sudokopytníci (hroch obojživelný)

Adaptace na vodní prostředí
o Zábrany nadechnutí pod vodou (útlumy dýchacích reflexů
o Vytváření zásoby kyslíku v těle (hlavně kyslík v krvi a svalech – větší objem krve)
o Přizpůsobení oběhového systému (přednostní přísun kyslíku k životně důležitým
orgánům, omezení průtoku krve orgány, které hypoxii tolerují – hypotermie)
o Bradykardie (pokles srdeční frekvence na 5 – 10% klidových hodnot  vede k
utonutí při skoku do studené vody)
o Přizpůsobení vůči hdrostatickému tlaku  nebezpečí embolie (kytovci smáčknutý
hrudník – vytlačení vzduchu z plic)
o Potápění
 Výdech
 Vyšší měrná hmotnost těla
 Tvar a celková stavba těla