LIMNOLOGIE: HISTORIE, OBOR, OBORY, VÝZKUM - BIOLOGIE - 2025

Limnology je věda, která studuje na vnitrozemských vodních plochách jako provázaných ekosystémů s suchozemských ekosystémů a atmosféry. Popište a analyzujte fyzikální, chemické a biologické faktory vnitrozemských vod a vysvětlete jejich složení, strukturu, energii a živé organismy.

Termín “limnologie” přijde ze slov limne (božství spojené s vodou) a loga (pojednání nebo studium). Poprvé byl zaměstnán François Alphonse Forelem, švýcarským vědcem, který považoval otce této disciplíny za jeho velké příspěvky během 19. století.

Limnologie, studium vnitrozemských vod. Zdroj: www.flickr.com

Limnologie se během své historie pozoruhodně vyvinula; zpočátku to zahrnovalo pouze studium jezer, která byla považována za superorganismy, bez propojení s prostředím. V současné době studuje kontinentální vody interakce s prostředím a jejich význam v cyklech hmoty a energie.

Dějiny

Starověká limnologie

První příspěvky k poznání jezer se objevují ve staré Evropě, s izolovanými pozorováními, bez vzájemných propojení.

V letech 1632 až 1723 udělal A. van Leewenhoek první popis vodních mikroorganismů díky vzhledu mikroskopu, což znamenalo významný pokrok ve znalostech vodního života.

V roce 1786 byla zveřejněna první klasifikace vodních mikroskopických organismů, kterou provedl dánský biolog Otto Friedrich Müller, zvaný Animacula Infusoria Fluviatilia et Marina.

Se objevením prvních biologických stanic dosáhly znalosti v limnobiologii plnosti. V roce 1888 byla v českých lesích České republiky založena první experimentální stanice. Následně se počet biologických stanic v Evropě a ve Spojených státech rychle zvýšil.

Vědci té doby významně přispěli k poznání života ve sladkovodních tělesech. Vynikají mimo jiné studie v taxonomii, mechanismech krmení, distribuci, migraci.

Moderní limnologie

Moderní limnologie se objevila na konci 19. století, objevem sladkovodního planktonického společenství PE Müllera v roce 1870.

V roce 1882 Ruttner prokazuje, že limnologie zahrnuje ekologické interakce, mimo popisné studium biotických asociací, které se vyskytují ve vodním útvaru.

V 1887, SA Forbes publikoval esej volal Jezero jako mikrokosmos, ve kterém on analyzoval jezero jako systém v dynamické rovnováze hmoty a energie s živými organismy.

V roce 1892 zveřejnil FA Forel výsledky svého výzkumu v Lake Leman (Švýcarsko) se zaměřením na geologii, fyzikálně-chemickou charakterizaci a popis živých organismů v jezeře.

V roce 1917 Cole zahrnuje druhý cíl limnologie; studium cyklů hmoty se zvláštním důrazem na biogeochemické cykly.

V roce 1935 Welch definoval limnologii jako studium biologické produktivity vnitrozemských vod. Tato definice zahrnuje poprvé v limnologii zaměření na produktivitu a studium loterních systémů (řek a potoků), jakož i lentických systémů (jezer).

V roce 1975 charakterizují Hutchinson a Golterman limnologii jako mezioborovou vědu, která závisí na geologii, meteorologii, fyzice, chemii a biologii.

V roce 1986 Lehman popsal dva studijní obory spojené s limnologií. První pole bylo zaměřeno na fyzikálně-chemické (termodynamické) vlastnosti vodních útvarů. Druhé pole, které studuje biologické procesy na úrovni populace a komunity, kontrolované přirozeným výběrem.

Během devadesátých let, čelící rostoucí poptávce po vodě a celosvětové hrozbě jejího snížení množství a kvality, se objevila aplikovaná vize limnologie, která se zaměřuje na environmentální management.

Současná limnologie

Limnologie XXI století zachovává vizi důležitosti znalostí lentických a loterních systémů pro podporu environmentálního managementu vody, který umožňuje lidstvu využívat vodní zdroje a jeho sociální, ekonomické a přírodní výhody.

Obor studia

Limnologie je považována za odvětví ekologie, které se zaměřuje na vnitrozemské vodní ekosystémy, včetně jezer, rybníků, podzemních vod, rybníků, potoků a řek.

Studuje jak tok hmoty a energie, tak složení, strukturu a dynamiku živých organismů přítomných v kontinentálních vodách na úrovni jednotlivců, druhů, populací a komunit.

Pochopení všech procesů a mechanismů, které tvoří biologickou rozmanitost a fyzikálně-chemické reakce kontinentálních vodních prostředí, vyžaduje integraci mnoha vědeckých disciplín, jako je chemie, fyzika, biologie, klimatologie, hydrologie, geologie.

Limnologie také integruje procesy kontinentálních vod s suchozemskými ekosystémy. Zvažuje účinky odtoku vody a přínos hmoty a energie z povodí. Rovněž bere v úvahu výměny, ke kterým dochází mezi vodními útvary a atmosférou.

Studie vnitrozemských vod zahrnuje také identifikaci environmentálních hrozeb a popis jejich účinků na ekosystém. Stejně tak to znamená hledání řešení, jako je zmírnění změny klimatu, kontrola exotických druhů a obnova ekosystémů.

Větve

Odvětví limnologie vznikají podle typu studovaného kontinentálního vodního útvaru.

Stojatá vodní limnologie

Toto odvětví limnologie studuje lentické ekosystémy, lépe známé jako jezera. Zahrnuty jsou jak přírodní povrchové vody, tak umělé nádrže, rybníky nebo přehrady.

Jezero Tanganyika, Zambie. Zdroj: Worldtraveller, přes Wikimedia Commons

Limnologie tekoucích vod

Tekoucí vodní limnologie studuje loterní ekosystémy, jako jsou řeky nebo potoky, charakterizované převážně horizontálním a jednosměrným tokem vody.

Amazonská řeka. Zdroj: Peter Angritt, z Wikimedia Commons

Limnologie podzemních vod

Toto odvětví studuje procesy, které se vyskytují v podzemních vodních nádržích. Zahrnuje se výzkum biogeochemických procesů, které formují chemické vlastnosti podzemních vod.

Měření podzemních vod. Zdroj: www.pixabay.com

Limnologie slaných jezer

Tato větev studuje slaná jezera, která tvoří 45% světových vnitrozemských jezer. Jeho výzkum se zaměřuje na konkrétní vlastnosti těchto ekosystémů, včetně jejich chemických, fyzikálních a biologických popisů.

Great Salt Lake, Spojené státy americké. Zdroj: Uživatel Draxfelton na en.wikipedia, z Wikimedia Commons.

Nedávný výzkum

Vyšetřování v tropických jezerech

Většina výzkumů v lentickém prostředí byla provedena na jezerech v mírných severních oblastech. Biogeochemická dynamika velkých tropických jezer se však liší od dynamik zaznamenaných u mírných jezer.

Li et al. Publikoval v roce 2018 příspěvek o geochemii sedimentů a příspěvku k cyklování uhlíku a živin v tropickém jezeře v Malawi (východní Afrika).

Výsledky ukazují na významný přínos sedimentů k biogeochemickým rozpočtům jezera. Dále ukazují, že sedimentace se v posledních deseti letech výrazně zvýšila.

Vyšetřování umělých nádrží nebo přehrad

Počet umělých rybníků a přehrad se v posledních letech rychle zvýšil.

I když dobré porozumění přírodním jezerům může pomoci pochopit umělé ekosystémy, mohou vykazovat rozmanité charakteristiky, které je odlišují od přírodních ekosystémů. Z tohoto důvodu je dnes výzkum v umělých prostředích velmi důležitý.

Znachor et al. (2018) analyzovali údaje z 36 environmentálních proměnných odebraných za 32 let v malém nádrži v České republice. Cílem výzkumu bylo zjistit trendy v klimatických a biogeochemických charakteristikách.

Téměř všechny proměnné prostředí vykazovaly v průběhu času proměnlivé trendy. Byly také identifikovány změny trendu. Například rozpuštěný organický uhlík měl tendenci lineárně růst nepřetržitě.

Tato studie také ukázala změnu trendů na konci 80. a 90. let 20. století. Autoři interpretují tuto změnu jako reakci na některé socioekonomické změny, ke kterým v regionu došlo.

Dalším důležitým výsledkem této studie je změna hydraulických podmínek hráze, ke které došlo v roce 1999. K tomu došlo po zvýšení retenčního objemu hráze v důsledku správního rozhodnutí přijatého po období silných srážek.

Tento příklad ukazuje, jak nám výzkum v limnologii může ukázat účinky socioekonomických faktorů a politických rozhodnutí na fungování umělých ekosystémů. To nám zase pomůže pochopit účinky na přírodní ekosystémy.

Výzkum paleolimnologie

Paleolimnologie je studium sedimentů uložených v jezerech s cílem rekonstruovat přírodní historii nebo změnu environmentálních proměnných jezera nebo jeho okolí v minulých dobách. K tomu se používají různé metodiky, jako je analýza diafosilních fosilií, pylu nebo ostracods.

Novaes Nascimento a spolupracovníci publikovali v roce 2018 článek o paleobiologickém výzkumu v peruánských Andách, který rekonstruuje historii jezera Miski, malého útočiště ve slané vodě nacházejícího se ve výšce 3 750 metrů nad mořem.

Výsledky uhličitanové stratigrafie a fosilního diatomu ukázaly pokles hladiny jezera během středního holocenu, nikdy však zcela nevyschly.

Historie ukazuje, že jezero Miski je součástí krajiny již 12 700 let, i když mnoho mělkých andských jezer vyschlo.

Reference

1. Banderas, AG a González, R. (1996). Limnologie, revize konceptu. Hydraulické inženýrství v Mexiku, XI (1): 77-84.
2. Basavarajappa, SH, Raju, NS a Hosmani, SP (2014) Limnology: Critical Review. Current World Environment, 9 (3), 741-759.
3. Li, J., Brown, ET, Crowe, SA a Katsev, S. (2018). Geochemie sedimentů a příspěvky k cyklování uhlíku a živin v hlubokém meromiktickém tropickém jezeře: Jezero Malawi (východní Afrika). Journal of Great Lakes Research 44 (6): 1221-1234
4. Novaes Nascimento, M., Laurenzi, AG, Valencie, BG, Van, R. a Bush, M. (2018). 12.700 letá historie paleolimnologických změn z andského mikrorefugia. Holocen.
5. Welsh, PS (1952). Limnologie. McGraw Hill. Londýn 538.
6. Znachor, P, Nedoma, J, Hejzlar J, Seďa J, Kopáček J, Boukal D a Mrkvička T. (2018). Podmínky prostředí v umělé sladkovodní nádrži dominují více dlouhodobé trendy a zvrácení trendů. Science of the Total Environment 624: 24-33.