2. Właściwości wód stojących (gradienty pionowe światła, temperatura i ilość tlenu w wodzie) i ich znaczenie dla organizmów żywych.

Wody powierzchniowe podzielić można na wody płynące i stojące. Do wód stojących zaliczamy głównie jeziora i stawy. Na organizmy żyjące w tych wodach wpływ mają czynniki takie jak: ilość i dostępność tlenu, temperatura wody, a także ilość światła docierającego w głąb zbiornika.

Pierwszym ważnym czynnikiem wpływającym na warunki bytowania organizmów jest ilość tlenu w wodzie. Od dostępności tlenu zależy jakie organizmy będą mogły żyć w danym zbiorniku wodnym. Wyróżniono pięć typów jezior:

1. Jezioro pstrągowe- jeziora wysokogórskie, małe ale bardzo głębokie, nie ma żadnej roślinności, woda zimna, dobrze natleniona, warunki surowe, tlenu jest b. dużo przez cały dzień niezależnie od pory roku (pstrąg potokowy)(oligotroficzne zazwyczaj; morskie oko)

2. Jezioro sielawowe- duże i głębokie, chłodna dobrze natleniona woda do samego dna, osadów niewiele (osady min.) (oligotroficzne jez.), (sielawa, sieja, okoń, szczupak, dodatkowo- łososiowate, płoć, okoń, szczupak)

3. Jezioro leszczowe- duże i głębokie, na dnie strefa beztlenowa a wodnej części pojawia się H2S, względnie szeroki pas roślinności przybrzeżnej(litoralowa- przybrzeżna), dużo mułu z duża ilością detrytusu, procesy rozkładu zużywają tlen, (leszcz, okoń, szczupak)(mezotroficzne)

4. Jezioro sandaczowe- rozległe, płytkie, na dnie deficyty tlenowe , duże strefa beztlenowa, duże pokłady materii organicznej (sandacz, leszcz, lin)(eutroficzne)

5. Jezioro linowo-szczupakowe- płytkie, z bardzo szeroką strefa litoralu, głębsze strefy z deficytami tlenowymi, stosunkowo małe jezioro, głębsze strefy z deficytami tlenowymi, dużo H2S (karaś, lin, szczupak)

Temperatura wody w zbiorniku zależy od intensywności promieniowania słonecznego i ruchu mas wody wywołanym wiatrem. Różny jest także układ warstw wody w różnych porach roku (związane jest to ze zmianami gęstości w zależności od temperatury wody). W lecie mamy do czynienia ze stratyfikacją termiczną prostą i wyróżniamy trzy warstwy:

• Epilimnion - górna warstwa znajdująca się pod wpływem wiatru i w związku z tym mieszana o dość wyrównanej temperaturze, najbardziej „rzadka H2O, 20 stopni C

• Metalimnion - warstwa przejściowa (termoklina)

• Hipolimnion - dolna warstwa, chłodna woda cięższa,

Jesienią i wiosną następuje mieszanie się wody a co za tym idzie wyrównanie temperatury w całym zbiorniku. Zimą mamy do czynienia ze stratyfikacja termiczna wody odwróconej - katotermią gdy wody cieplejsze zalegają pod zimniejszymi.

Gradienty pionowe światła zależą od tego ile promieniowania słonecznego dociera do danego zbiornika. Najczęściej jednak przedstawiają się w ten sposób, że do górnych warstw zbiornika wodnego dociera najwięcej światła, następnie wraz ze wzrostem głębokości spada ilość światła przedostającego się w dolne rejony zbiornika. Należy się więc spodziewać większego bogactwa fauny i flory w górnych warstwach wody. Przy powierzchni występują np. rośliny które potrzebują energii słonecznej do przeprowadzania procesu fotosyntezy, ale także liczne ptaki, ssaki, ryby i bezkręgowce. Przy dnie natomiast spotkać można już tylko nieliczne gatunki o specjalnych przystosowaniach, radzące sobie w warunkach niedoboru światła. W ciągu doby także zmienia się ilość docierającego światła, to także ma znaczenie dla organizmów żywych. Np. pionowe przemieszczanie się planktonu w ciągu doby.

2. Właściwości wód stojących (gradienty pionowe światła, temperatura i ilość tlenu w wodzie) i ich znaczenie

Wody powierzchniowe na Ziemi dzielimy na wody płynące i wody stojące. Tematem mojej pracy są wody stojące a więc głównie jeziora, stawy, oraz niewielkie, z reguły okresowe zbiorniki wodne. Charakterystyka wód stojących opiera się głównie na ilości docierającego doń światła, temperatury i zawartości tlenu w wodach tychże zbiorników.

Ilość światła które dociera do zbiornika zależy głównie od jego położenia geograficznego, a także od jego umiejscowienia w danym terenie (np. czy jest otoczony lasem, leży u zbocza góry, itp.). Od tego ile światła dociera do zbiornika zależą gradienty pionowe światła w tymże zbiorniku. Najczęściej jednak przedstawiają się w ten sposób, że do górnych warstw zbiornika wodnego dociera najwięcej światła, następnie wraz ze wzrostem głębokości spada ilość światła przedostającego się w dolne rejony zbiornika. Z ilością docierającego światła nieodłącznie związane jest występowanie w danym obszarze różnego rodzaju organizmów, zarówno zwierzęcych jak i roślinnych. W górnych rejonach zbiorników występują rośliny które do przeprowadzenia fotosyntezy potrzebują dużej ilości światła, oraz wszelkiego rodzaju organizmy żywe, zarówno ssaki, ptaki, drobne kręgowce, ryby. Im głębiej to różnorodność i ilość występujących organizmów spada. Dominują organizmy mniej wymagające w energię słoneczną. Przy dnie głębszych zbiorników wodnych gdzie docierają niewielkie ilości światła występują już tylko organizmy o specjalistycznych przystosowaniach do życia w tak trudnych warunkach, ubogich w światło. Ilość światła docierającego do zbiorników wodnych zmienia się także w ciągu doby. Te zmiany natężenia promieniowania słonecznego wpływają głównie na migracje zooplanktonu.

Drugim niezwykle istotnym elementem wpływającym na charakterystykę zbiorników wody stojącej jest temperatura. Temperatura w stawach i jeziorach zależy od intensywności promieniowania słonecznego. Najlepszym sposobem na przedstawienie zmian temperatury wody w zbiornikach wody stojącej jest przybliżenie stratyfikacji termicznej. Stratyfikacja termiczna wody w jeziorze jest to układ warstw wody w zbiorniku. W warunkach naturalnych temperatura wód stojących zależy głównie od głębokości zbiornika, ruchu i mieszania się mas wodnych i nasłonecznienia. Znaczna głębokość zbiorników wodnych sprawia że zmagazynowana w nich woda ma poziome uwarstwienie termiczne spowodowane poziomym zróżnicowaniem temperatury wody, a tym samym jej gęstością. Temperatura wody obniża się w kierunku od powierzchni zwierciadła wody do dna w jeziorze i tworzy trzy warstwy:

• Epilimnion - górna warstwa znajdująca się pod wpływem wiatru i w z wiązku z tym mieszana o dość wyrównanej temperaturze

• Metalimnion - warstwa przejściowa

• Hipolimnion - dolna warstwa

Przy tym typie stratyfikacji wody tych trzech warstw nie mieszają się ze sobą. Taki układ warstw wody w jeziorze spotyka się latem. Wyrównanie temperatury wody poprzez mieszanie się wody w jeziorze w całej toni wodnej od powierzchni do dna występuje w jeziorach strefy umiarkowanej w ciągu roku dwa razy wiosną i jesienią . Takie jeziora nazywa się dimiktycznymi (miksja dwa razy w roku). Stan jednakowej temperatury w całym słupie wody w zbiorniku nazywa się homotermią. W strefie umiarkowanej występują także jeziora polimiktyczne - płytsze których wody nie uwarstwiają się. Z uwagi na małą głębokość masa wody jest stale mieszana. W jeziorach stratyfikowanych występuje również stratyfikacja termiczna wody odwróconej - katotermia gdy wody cieplejsze zalegają pod zimniejszymi, jest to zjawisko spotykane głównie w okresie zimy. Wtedy tuż pod warstwą lodu znajduje się woda o temperaturze 0*C a poniżej dzięki większej gęstości wody tuż przy dnie zalega woda cieplejsza o temperaturze 4*C. Dzięki temu fauna i flora w jeziorze mogą przetrwać okres zimy.

Tlen do zbiorników wody stojącej dostaje się przez falowanie wody, poprzez rośliny produkujące tlen proces fotosyntezy. Od ilości tlenu w wodzie zależy jakie organizmy będą zdolne do życia w owych zbiornikach. Niektóre ryby są bardziej a inne mniej wrażliwe na ilość tlenu w wodzie. W związku z tym jeziora w zależności od ich warunków tlenowych podzielono na:

• Jezioro pstrągowe - dobrze natleniona woda o niskiej temperaturze, średnia dostępność pokarmu; jeziora tatrzańskie (pstrąg potokowy)

• Jezioro sielawowe - jeziora oligotroficzne; głębokie, duże z niewielką ilością roślinności przybrzeżnej (sielawa, sieja, płoć, okoń, szczupak)

• Jeziora leszczowe - głębokie o dużej powierzchni na dnie których występują deficyty tlenowe (leszcz, szczupak, okoń)

• Jeziora sandaczowe - stosunkowo płytkie, rozległe, na dnie występują deficyty tlenowe (sandacz, leszcz, lin)

• Jeziora linowo-szczupakowe - płytkie, z szerokimi pasami roślinności, niektóre wręcz mogą być całe zarośnięte, duże deficyty tlenowe (szczupak, karaś, lin)

Szczególne właściwości środowiska wodnego

Szczególne właściwości wody jako środowiska życia wynikają ze struktury cząstek wody. Pojedyncza cząsteczka wody zbudowana jest z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu. Pary elektronów ulegają przesunięciu w stronę atomu tlenu. Powoduje to, że atom tlenu ma pewien ładunek ujemny, a atomy wodoru odpowiadający mu ładunek dodatni. Ujemny ładunek atomu tlenu przyciąga dodatnio naładowane atomy wodoru i powstaje tzw. wiązanie wodorowe. Cząsteczka wody tworzy dipol.

Kąt między wiązaniami obu atomów wodoru w cząsteczce wody wynosi ok.105 stopni. Wynika stąd silny moment dipolowy cząsteczki wody. Moment dipolowy sprawia, że cząsteczki wody maja skłonność do tworzenia wielkocząsteczkowych skupień i do rozpuszczania innych substancji.

W naturalnym środowisku woda może występować w 3 stanach skupienia:

-gazu, czyli pary wodnej

-cieczy

-ciała stałego, czyli lodu

Zmiany temperatury i ciśnienia sprawiają ze woda może przechodzić z jednego stanu w drugi. W temperaturze 0 stopni C następuje krzepnięcie wody, natomiast w 100C jej parowanie.

Gęstość

Gęstość ma bardzo duży wpływa na życie w wodzie. Gęstość wody jest bardzo wysoka, ok. 800 razy większa niż gęstość powietrza. Nie jest ona wartością stałą- zależy od temperatury i ilości substancji rozpuszczonych. W temperaturze 4 stopniC woda osiąga największą gęstość. Przy spadku temperatury poniżej tej wartości gęstość wody maleje. Właściwość ta nazywana jest anomalią gęstościową. Umożliwia ona organizmom przeżywanie w wodach śródlądowych, które zimą zamarzają. Bez tej anomalii najzimniejsza woda opadałaby zimą na dno tak długo, aż jezioro zamarzłoby całkowicie.

Właściwości termiczne

Woda ma duże ciepło właściwe. Powoli się ona nagrzewa, a ciepło jest bardzo powoli oddawane, dlatego też woda może gromadzić duże jego ilości. Woda charakteryzuje się także duża przewodnością cieplną. Transport ciepła na skutek dyfuzji molekularnej jest ograniczony. W konsekwencji ciepło powinno pozostawać tam, gdzie było zaabsorbowane, jednakże wiatry i ruchy powietrza przyczyniają się do jego transportu na skutek dyfuzji turbulentnej.

Napięcie powierzchniowe

Woda posiada bardzo duże napięcie powierzchniowe. Napięcie powierzchniowe czystej wody jest większe niż innych cieczy(wyjątek rtęć) i zależy od temperatury oraz zawartości różnych związków chemicznych w wodzie. W wyniku wzrostu temperatury wartość napięcia powierzchniowego maleje. Najwyższa wartość napięcia powierzchniowego wykazuje rtęć ok. 428 mN  m−1 , jedną z wyższych woda 72,73mN  m−1 , w temperaturze 293K.

Lepkość

W następstwie tworzenia się asocjatów, woda nie przepływa swobodnie, ”wewnętrzne tarcie” inaczej zwane lepkością dynamiczną lub po prostu lepkością przeciwdziała swobodnemu przepływowi. Gdy woda płynie lub gdy jakieś ciało porusza się w wodzie siły lepkości muszą być przezwyciężone. W porównaniu z innymi cieczami woda ma stosunkowo małą lepkość. Zależy ona od zawartości rozpuszczonych soli i temperatury. Lepkość wody maleje szybko wraz ze wzrostem temperatury. Ciepła woda jest zatem „bardziej płynna”.

Woda jako rozpuszczalnik

Woda jest dobrym rozpuszczalnikiem. Nazywana bywa” uniwersalnym rozpuszczalnikiem”, ponieważ rozpuszcza więcej substancji niż jakakolwiek inna ciecz. Bardzo dobrze rozpuszcza ona substancje, w których występuje wiązanie jonowe, natomiast słabiej substancje pochodzenia organicznego.

Światło

Prawie całą energia, która dociera do powierzchni Ziemi pochodzi z promieniowania słonecznego. Gdy promieniowanie pada na powierzchnie zbiornika, mała jego część ulega odbiciu, reszta przenika do wody i tam jest pochłonięta. W zbiorniku wodnym istnieje więc pionowy gradient warunków cieplnych, który ma decydujące znaczenie dla produkcji i życia w wodzie.

Promieniowanie o różnych długościach fali jest w różny sposób absorbowane- tym samym barwa światła zamienia się wraz z głębokością. W czystej wodzie promieniowanie czerwone absorbowane jest najsilniej. Najgłębiej przenika światło niebieskie(dlatego czysta woda wydaje się niebieska) W naturalnych zbiornikach wodnych przenikanie promieniowania świetlnego zależy również od rodzaju i ilości rozpuszczonych w niej soli oraz zawieszonych cząstek.

Wraz z głębokością zmienia się nie tylko natężenie, ale również skład spektralny światła.`

Ma to ogromne znacznie dla przebiegu procesu fotosyntezy, która zachodzi tylko w określonym zakresie długości fali.

Na warunki świetlne np. w jeziorze może silnie wpływać pokrywa lodowa. Czysty lód ma właściwości niemal jak woda destylowana, dlatego też pod pokrywą lodową mogą rosnąć glony przytwierdzone lub unoszące się w pobliżu powierzchni lodu graniczącego z wodą. Zamknięte w lodzie pęcherze powietrza, przede wszystkim jednak śnieg leżący na powierzchni lodu , silnie ograniczają przenikanie promieni świetlnych (fotosynteza pod lodem jest wtedy silnie ograniczona)

Adhezja

Woda ma zdolność przylegania do różnych substancji, ale jej przyczepność jest różna, np. zwilża glebę, glinę ale nie przylega do parafiny.

Biologiczne znaczenie wody sprowadza się do pięciu najważniejszych funkcji:

 jest podstawą płynów ustrojowych,

 utrzymuje odpowiednie wymiary i kształty komórek,

 uczestniczy w przebiegu wielu procesów przemiany materii

 stanowi środek transportu wewnątrzustrojowego oraz środowisko niezbędne do usuwania

końcowych produktów metabolizmu i metabolitów szkodliwych
 reguluje temperaturę, ciśnienie osmotyczne i ph.

wpływ wody na światło słoneczne
 Światło widzialne - ta część promieniowania elektromagnetycznego, na którą reaguje siatkówka oka człowieka w procesie widzenia. Dla człowieka promieniowanie to zawiera się w przybliżeniu w zakresie długości fal 380-780 nm (co najmniej), dla różnych zwierząt zakres ten bywa nieco odmienny lecz o zbliżonych wartościach.
Nawet chemicznie czysta woda, pozbawiona mechanicznych zanieczyszczeń osłabia strumień światła na skutek pochłaniania. Pochłanianie światła zachodzi nierównomiernie dla różnych długości (barw) fali światła. Najintensywniej tłumione jest promieniowanie ultrafioletowe, później czerwone, fioletowe i żółte. Straty światła dla części niebieskiej i zielonej są najmniejsze.

Wszystkie odcienie koloru czerwonego znikają do ok. 5m, żółtego do 15 m (z tego powodu butle nurkowe są malowane na żółto i nawet na większej głębokości są dobrze widoczne),  a poniżej głębokości 30m wszystko posiada zielono-niebieski kolor, jako ostatni zanika  kolor niebieski

	zdjęcie wykonane płytko, głębokość 2-3m (Morze Czerwone) wszystkie kolory są dobrze widoczne, koralowce jak i rybki posiadają kolor naturalny. Głębiej niestety nie jest już tak kolorowo, czerwony kolor zanika bardzo szybko.
	tak wyglądało by zdjęcie wykonane na głębokości ok. 20m bez dodatkowego oświetlenia. Wyraźnie wszystko przyjmuje zielono-niebieski odcień.
	zdjęcie wykonane na głębokości ok. 20m z lampą błyskową, dzięki dodatkowemu oświetleniu kolory stały się naturalne.

W wodzie zawierającej zawieszone cząsteczki pochodzenia organicznego (np. glony) lub nieorganicznego straty światła mogą sięgać 99% . W Polskich wodach śródlądowych powierzchniowa warstwa jezior zawiera tak dużą ilość drobnych glonów, że: nawet w bardzo czystych jeziorach na głębokości 30-40 m jest zupełnie ciemno, w jeziorach o średniej czystości ciemności zapadają już na 20-25m, a w zbiornikach powstałych w zalanych żwirowniach nawet od 5m.

Zmiany ciśnienia i objętości.
Ciśnienie otaczające nas na co dzień to 1 atmosfera 1[atm] = 1 [BAR] Kiedy zanurzamy się pod wodę ciśnienie otoczenia rośnie o 1 [atm], na każde 10[m]. Ciśnienie absolutne jest sumą ciśnienia pochodzącego od wody (hydrostatycznego) oraz ciśnienia atmosferycznego panującego na powierzchni akwenu. Na przykład na głębokości 34m ciśnienie wynosi 4,4 [atm], 1[atm] z powierzchni plus 3,4[atm] od wody. Powietrze, którym oddychamy zostaje zgniecione i również rośnie jego ciśnienie, a więc rośnie jego gęstość. Ciśnienie 1[atm] reprezentuje pewną ilość gazu N w zbiorniku . Jeśli np. ciśnienie w zbiorniku o tej samej objętości V zwiększymy do 2[atm] to ilość tego gazu wzrośnie 2 razy i będzie równa 2N .Przy 3atm ilość gazu będzie równa 3N . Jeśli natomiast balom z powietrzem o ciśnieniu znajdzie się na 10[m] p = 2[atm] to jego objętość zmaleje dwukrotnie. Na przykład powietrze w otwartym odwróconym do góry nogami pojemniku.

Widać tutaj ze objętość V zmienia się szybciej na mniejszych głębokościach. Ma to wpływ na większe zmiany pływalności przy powierzchni wody.

Prawo Boyle'a - Mariota opisuje przedstawione powyżej zjawiska Fizyczne.
p₁V₁= p₂V₂=N ilość gazu w tej samej temperaturze.
Na przykład:
3 litrowy V1 balon z powietrzem na 30[m] p₁ = (4atm) wynurzamy na głębokość 10[m] p₂ = (2atm). Jaka będzie jego objętość?
Czyli zgodnie z powyższym równaniem:
4[atm] * 3[l] = 2[atm]* V₂
co daje:
V₂= 4[atm] *3[l] / 2[atm] = 6[l]
Odp: 3[l] balon wynurzony z głębokości 30[m] będzie miał 6[l] na 10[m].

W rozdziale o medycynie nurkowej dowiemy się, że właśnie prawo Boyle'e jest odpowiedzialne za ciśnienia w naszych uszach. Ciśnienie jest to siła działająca (pchająca) na daną powierzchnię. Ciśnienie panujące w wodzie jest spowodowane jej masą (oraz dla dociekliwych przyciąganiem ziemskim). Na przykład przyjmijmy, że 1m³ słodkiej wody waży 1000[kg] = 1[t] i wywiera on ciśnienie 1[atm] na 1m² powierzchni. Jeśli zamiast 1m³ wody słodkiej weźmiemy 1m³ wody słonej, której gęstość jest większa, to ciśnienie od tej słonej wody również będzie większe. Na to samo zjawisko możemy równie dobrze popatrzeć z perspektywy głębokości. Na przykład ciśnienie 2[atm] będzie znajdowało się płycej w wodzie słonej niż w wodzie słodkiej.

Zużycie powietrza (czynnika oddechowego).
jak obliczyć zużycie powietrza na danej głębokości.
Przykład 1.
Załóżmy, że nurek zużywa 1,5 [BAR/min] jakie będzie jego zużycie na głębokości 30m.
Odp:
Na głębokości 30m panuje ciśnienie 4[BAR] więc w związku z tym, że ciśnienie powietrza którym oddycha nurek jest równe ciśnieniu otoczenia, to wdychane powietrze również ma 4 [BAR], więc jest 4 razy gęstsze od powietrza wdychanego na powierzchni. Objętość wdychanego gazu nie zmienia się, więc konsekwentnie zużycie powietrza jest 4 razy większe.
liczymy:
4* 1,5[bar/min]=6[bar/min]
Na głębokości 30m wspomniany nurek będzie zużywał 6[bar/min]
Przykład 2.
Nurek zużywa 20 litrów powietrza na minutę, ile barów ubędzie z 10 litrowej butli po 15 min.
Wciągu 15 [min] nurek zużyje 15[min]*20[l/min] = 300 [l] powietrza.
Zużycie 10 litrów powietrza z 10 litrowej butli spowoduje, że ciśnienie w butli spadnie o 1[bar].
300 [l] / 10 [l] = 30 nurek zużyje 30 razy po 10[l] więc ciśnienie w butli spadnie o 30 [bar].
Zapewne domyślacie się, że ten sam nurek na głębokości 10 zużyje 60[bar], a dlatego, że na tej głębokości panuje ciśnienie 2[atm] powietrze jest 2 razy gęstsze, więc i zużycie powietrza rośnie dwukrotnie.

Ciśnienie Parcjalne - Prawo Daltona
Dobrze jest zapoznać się z tym prawem aby potem w prosty i logiczny sposób zrozumieć zasady nasycania się gazem komórek ludzkich ( dekompresji ) a także przyczyny innych zagrożeń związanych z nurkowaniem.
Ciśnienie parcjalne jest to ciśnienie od poszczególnych cząstek gazu znajdujących się w mieszaninie gazowej.
Naszym czynnikiem oddechowym na co dzień na powierzchni tak jak i podczas nurkowań rekreacyjnych jest powietrze. Powietrze w przybliżeniu składa się w 80% (4/5) z Azotu N₂ i w 20% (1/5) z Tlenu O₂. Ciśnienie całkowite "P" jest równe sumie ciśnień od poszczególnych gazów. Na przykład na powierzchni znajdujemy się pod ciśnieniem 1 atm (czyli ciśnieniem atmosferycznym) gdzie 0.2[atm] jest ciśnieniem wywartym przez cząstki O2 a 0,8atm jest ciśnieniem pochodzącym od cząstek N2 .
Podsumowując: 0.2[atm] O2 + 0.8[atm] N₂ = 1[atm] powietrza.
Idąc dalej na głębokości 10[m] gdzie ciśnienie wynosi 2[atm]
Ciśnienie od O₂ = 0,4[atm] a od N₂ = 1,6[atm] co w sumie daje 2[atm].
Na głębokości 15[m] ciśnienie wynosi 2,5[atm] co daje:
0,2[atm] O2 * 2,5 = 0.5[atm] wywartej przez O₂
0.8[atm] N₂ * 2,5 = 2[atm] wywartej przez N₂

Rozpuszczanie się gazów - Prawo Henryego.
W fizyce istnieje zjawisko nasycania się cieczy gazami. Henry powiedział ze ciśnienie gazu rozpuszczonego w cieczy jest równe ciśnieniu gazu znajdującego się nad tą cieczą. Znaczy to tyle ze jeśli wzrośnie ciśnienie gazu nad cieczą to gaz zacznie się w tej cieczy rozpuszczać, jeśli natomiast ciśnienie gazu nad cieczą zmaleje to gaz rozpuszczony w cieczy zacznie się z niej ulatniać. Jak już wcześniej zauważyliśmy zmiana głębokości wiąże się ze zmianą ciśnienia. Zmiana ciśnienia powinna doprowadzić do zgniatania wolnych przestrzeni powietrznych w naszym organizmie. Do zgniatania jednak nie dochodzi gdyż wszystkie wolne przestrzenie zostają wypełnione gazem pod ciśnieniem otoczenia, co powoduje równowagę ciśnień działających na nasz organizm. Przestrzenią, w której ciśnienie nie chce wyrównywać się samo jest ucho środkowe. Ciśnienie to wyrównujemy zatykając nos jednocześnie dmuchając powietrze do uszu, lub tez wysuwając żuchwę do przodu. W przypadku, kiedy nurkujemy na bezdechu, czyli zanurzając się z powierzchni ze wstrzymanym oddechem, objętość płuc maleje a sztywną część ciała pod żebrami zaczynają wypełniać wnętrzności z brzucha. Nie należy także zapomnieć o tym, że każdy wdech i wydech powoduje zmianę objętości naszej klatki piersiowej a co za tym idzie zmianę naszej pływalności.

Rozchodzenie się światła w wodzie
Fakt załamania się światła na granicy szkieł maski i wody (zjawisko refrakcji) powoduje to ze przedmioty które widzimy wydają się być większe o 1 oraz bliższe o 1 .Światło padające do wody zostaje bardzo szybko zaabsorbowane przez jej cząstki. I tak przykładowo w czystej wodzie morskiej na głębokość 3m dociera 50% światła z powierzchni, natomiast na głębokość 24m dociera zaledwie 7% światła. Absorpcja światła nie jest jednakowa dla wszystkich kolorów. Kolor czerwony znika jako pierwszy, natomiast kolory żółty i fioletowy docierają najgłębiej. Tak w celu uzyskania pełnej gamy kolorów na większych głębokościach należy zabrać latarkę.

Rozchodzenie się dźwięku w wodzie
Dźwięk w wodzie rozchodzi się znacznie szybciej niż w powietrzu. Przyczyna tego jest większa gęstość ość ośrodka. W powietrzu dźwięk rozchodzi się z prędkością 330m/s natomiast w wodzie w zależności od jej gęstości (zasolenia) prędkość ta wynosi od 1410 - 1550 m/s , czyli ok. 4 - 5 razy szybciej niż w powietrzu. Na powierzchni człowiek wie, z której strony dochodzi do niego dźwięk, ponieważ jest w stanie wyczuć różnice czasowe pomiędzy dotarciem dźwięku pomiędzy jednym a drugim uchem. Pod wodą z racji szybkości rozchodzenia się dźwięku różnica ta jest tak mała, że kierunek jego rozchodzenia się nie jest wyczuwalny.

Utrata ciepła
Duża gęstość wody powoduje także o wiele szybsza niż na powierzchni wymianę ciepła (proces kondukcji). Powoduje to 25 razy szybszą utratę ciepła w wodzie niż na powierzchni. Opory ruchu w wodzie rosną wykładniczo wraz z prędkością, dlatego tez idealna prędkość do przemieszczania się w wodzie to około 1 - 2 km/h

Termoklina jest to nagła zmiana temperatury w wodzie związana ze zmianą głębokości. W morzach i oceanach występuje ona na stałe na głębokości 200m , okresowo pojawia się także druga termoklina na głębokości około 20m. W mniejszych zbiornikach ze słodka wodą termoklina ta występuje od 5 do 8m w zależności od pory roku. Woda zwłaszcza w mniejszych zbiornikach ma duże zmiany widoczności w ciągu roku. Spowodowane to jest między innymi zakwitem wody, czyli nagłym rozwojem życia w okresie wiosennym. Często obserwuje się warstwę mętnej wody na głębokości termokliny. Na piaszczystym dnie występują zafalowania nawet do głębokości 20m. Powstają one głównie od fal przybojowych i są równoległe do linii brzegu. Pomocne mogą być także linie zmian roślinności podwodnej, oraz rodzaju dna (np. kamienie /piasek).
1 bar = 10⁵ Pa = 1,0197 at = 0,98692 atm

Tlen (O2) jako gaz jest jednym z głównych czynników umożliwiających życie ogromnej większości organizmów na ziemi. Bierze on aktywny udział we wszystkich ogniwach krążenia materii, tak w przyrodzie ożywionej jak i nieożywionej. Wolny tlen stanowi prawie czwartą część wagową atmosfery. Woda zawiera około 89% tlenu związanego; liczne skały skorupy ziemskiej np. piaskowce, wapienie prawie w 50% składają się z tlenu. Tlen i powietrze, w skład którego wchodzi, jest gazem bezbarwnym, nie mającym ani zapachu ani smaku, jest on nieco cięższy od powietrza (1,0:1,1) zaś od wodoru blisko 8 razy cięższy. Litr tlenu przy 0'C i ciśnieniu 1013 hPa (760 mm) waży 1,4 g. Tlen nieznacznie rozpuszcza się w wodzie; w 0'C - 4 objętości gazu rozpuszcza się w 100 objętościach, ale już w 20'C tylko 3:100. Temperatura krytyczna tlenu wynosi -118'C. W tej temperaturze do skroplenia wystarczy 50 atmosfer, lecz powyżej tej temperatury skroplenie jest niemożliwe.
    Pod względem chemicznym, tlen jest bardzo aktywnym gazem ponieważ tworzy bezpośrednio z innymi pierwiastkami różne związki. Podstawowym źródłem tlenu w wodzie jest atmosfera, z której dyfunduje do powierzchniowych warstw wody, aż do osiągnięcia stopnia nasycenia (stężenia) zależnie od temperatury i ciśnienia atmosferycznego (tabelka 1).

Temperatura w 'C	Rozpuszczalność tlenu		Procentowe nasycenie
		mg/l	cm^3/l	% dla mg/l	% dla cm^3/l
0 4 5 7 10 15 18 20 22 25 28 30	14,6 13,1 12,8 12,1 11,3 10,1 9,5 9,1 8,8 8,3 7,9 7,6	10,2 9,2 8,9 8,5 7,9 7,1 6,6 6,4 6,1 5,8 5,5 5,3	100,0 89,7 87,7 82,9 77,4 69,2 65,1 62,3 60,3 56,8 54,1 52,1	100,0 90,2 87,3 83,4 77,5 69,6 64,7 62,7 59,8 56,9 53,9 52,0

Należy zaznaczyć, że podane wyżej wartości dotyczą rozpuszczalności tlenu zawartego w powietrzu (21%), a więc w stanie równowagi powietrze - woda, a nie w układzie czysty tlen (100%), którego woda rozpuści znacznie więcej np. w 0'C - 69,5 mg/l, (48,9 cm3): w 10'C - 53,6 mg/l (38,0 cm3): w 20'C - 43,4 mg/l (31,0 cm3): w 30'C - 35,9 mg/l (26,1 cm3) przy zachowaniu 1 atmosfery ciśnienia. Drugim ilościowo źródłem tlenu w wodzie są procesy fotosyntezy, przy czym ilość tlenu wydzielanego przez rośliny jest proporcjonalna do nasilenia asymilacji. Proces ten obficie wzbogaca wodę w tlen, co wynika z faktu, iż w korzystnych warunkach asymilacji np. przy zbyt jaskrawym oświetleniu i pojawieniu się glonów, występuje często przesycenie wody tlenem. W tym miejscu należy nadmienić, że przesycenie ciśnienia hydrostatycznego w wodzie wytworzy ponad 100% stężenie tlenu, co odpowiada przekroczeniu 15 mg/l w dowolnej temperaturze, powodując u ryb objawy choroby gazowej. Natychmiastowe przeniesienie chorych ryb do wody mniej bogatej w tlen poprawia ich stan.
    Przenikanie tlenu z powietrza do wody zachodzi tylko na powierzchni zetknięcia się tych dwóch środowisk. Stąd wody stojące wchłaniają mniej tlenu niż wody  sfalowane. Nadmienić można, że cząsteczka tlenu przenika do wody na drodze dyfuzji bardzo wolno np. aby osiągnąć głębokość 250 m trwać to musi ponad 40 lat.
     Niedostatek tlenu w wodzie tkwi w tym, iż zdolność rozpuszczenia tego gazu spada w miarę podnoszenia się temperatury. Średnio, woda zawiera  około 10 mg tlenu  (+15' C) w 1 litrze co wynosi 0,001%.  Jest to ilość znikoma w porównaniu z tlenem zawartym w atmosferze stanowiącym 21% objętości powietrza.
    Tlen zużywany jest również przez producentów - rośliny, ale najwięcej go potrzebują konsumenci - zwierzęta i reducenci - bakterie, które zamykają łańcuch krążenia materii organicznej w wodzie poprzez mineralizację martwej materii organicznej. Z tych  względów ilości tlenu w wodzie ulegają dużym wahaniom, niekiedy obniża się ona do wartości krytycznych.
Omówienia szczegółowe
    1. Największymi "użytkownikami" tlenu w akwarium są rozkładające się resztki organiczne - dlatego konieczne jest aby nadmiar osadu był systematycznie usuwany np. przez filtr.
    2. Nieoświetlone rośliny pobierają tlen w takim samym stopniu jak rozkładające się resztki organiczne (pokarm, kał) - dlatego niezbędne jest stałe dotlenianie wody przez filtr lub kostkę.
    3. Niedostatecznie oświetlone rośliny nie są w stanie wytworzyć wystarczającej ilości tlenu dla większej ilości ryb - dlatego przestrzega się aby akwarium nie zasiedlać nadmierną ilością ryb, ponieważ nie sprzyja to ich funkcjom życiowym - wzrost, rozród.
    4. Praca filtra biologicznego (przez 24 godziny) przyczynia się do większego zapotrzebowania tlenowego, średnio o 10-20 %. Aby ten ubytek zrekompensować należy wsad filtracyjny regularnie przemywać np. co 3 tygodnie. Z drugiej strony woda przelewająca się z filtra do akwarium nigdy nie jest tak dobrze "rozbita" przez powietrze, w przeciwieństwie do rozpylacza kostkowego.
    5. Przewietrzanie wody w akwarium przez 2-3 godziny sprawia, że   nasycenie tlenowe wzrasta o 20-30%.
    6. W akwariach czysto utrzymanych, obsadzonych w odpowiednim stosunku roślin do zwierząt (ryb) zawartość wysycenia tlenu utrzymuje się na poziomie 40%, a przy jednoczesnym filtrowaniu osiąga około 70% z nieznaczną kilkuprocentową (5-8%) obniżką natlenienia w nocy - oddychanie roślin.
    Jak już wyżej zaznaczono górna granica zawartości tlenu zależy od wielkości powierzchni ciała ryby. Im jest ona większa w stosunku do ciężaru ciała, tym więcej ryba zużyje tlenu. Na przykład, duża ilość małych rybek ma w sumie większą powierzchnię ciała niż kilka większych ryb  o tej samej biomasie. Z powodu tych różnic, a biorąc pod uwagę tylko ciężar ryb w określonej objętości wody, należy ją dostatecznie silnie napowietrzać aby nastąpiło pełne nasycenie tlenem.
    Wpływ temperatury na oddychanie zaznacza się w bardzo silnym stopniu. Z obliczeń wynika, że przy temperaturze 25' C i 100 g biomasie ryb zużycie tlenu w ciągu godziny wynosi około 50 cm³. W przypadku spadku tlenu do 1,5 mg/l większość ryb wykazuje niepokój (podpływanie ku powierzchni wody), a przy 0,5 mg/l następuje śnięcie.
    Istnieje  ścisła zależność pomiędzy spadkiem zawartości tlenu w wodzie a opóźnionym wylęganiem larw z ikry. Większość ryb akwariowych wymaga dobrego nasycenia tlenem wody (95-98%), a minimum winno przeciętnie wynosić 7-8 mg/l.   Stwierdziłem eksperymentalnie, że niektóre gatunki ryb np. żółtaczek indyjski - Etroplus maculatus, paletka brązowa - Symphysodon aequifasciatus i motylkowiec Bucholza - Pantodon buchholzi nie przystępuje do tarła (zaloty) o ile woda nie była nasycona w 100%.
    Z prowadzonych w laboratorium badań hydrochemicznych wynika, że pomimo silnego napowietrzania, pełne (blisko 100%) nasycenie wody tlenem następuje, o ile temperatura nie przekracza 27 'C. Powyżej 30 'C nasycenie wody tlenem utrzymuje się w granicach 80-88%.
    Niskie poziomy rozpuszczonego tlenu tolerowane są przez ryby w krótkich odcinkach czasowych, a jednak  o ile to trwa dłużej, od 20 do 30 godzin, wykazują wzmożoną ruchliwość. Deficyt tlenowy,  o ile działa przez dłuższy okres czasu, może   spowodować zmniejszenie płodności ryb lub wstrzymać ich tarło. Zmniejszenie zawartości tlenu poniżej poziomu nasycenia hamuje rozwój embrionalny i zmniejsza wymiary zarodka jak również opóźnia sam wylęg, nawet wówczas gdy temperatura wody jest optymalna. Wrażliwość stadiów embrionalnych na obniżenie tlenu wzrasta wraz z ich rozwojem, a osiąga największe zapotrzebowanie tuż przed wylęgiem.
    Larwy  i narybek wykazują tendencję do mniejszej odporności na niskie wartości tlenu niż to ma miejsce u ryb starszych.
    Podobnie zróżnicowane są zależności pomiędzy odpornością ryb na deficyty tlenowe, a temperaturą wody. Stwierdzono, że najniższy poziom tlenowy tolerowany przez ryby wzrasta wraz ze wzrostem temperatury i to w szerokim zakresie. Wynika z tego, że ryby lepiej znoszą temperatury niż mniejszą zawartość tlenu w wodzie.
    Wykazano wyraźną zależność pomiędzy zawartością tlenu w wodzie, przy zachowaniu optymalnej temperatury, a apetytem ryb. Każdy większy spadek ilości tlenu poniżej życiowej wartości wywiera silny wpływ ujemny. Zależność tempa wzrostu tyb w środowisku o znikomej zawartości tlenu w wodzie, pomimo dobrego żywienia jest bardzo wyraźna. W przypadku gdy taki stan trwa zbyt długo będziemy zawsze obserwowali stosunkowo powolny wzrost.
    Ryby mogą aktywnie poruszać się przy zawartości tlenu nieco powyżej poziomu letalnego. Jednakże, przy każdym obniżeniu jego ilości poniżej poziomu nasycenia, aktywność zostaje wyraźnie ograniczona. Od strony fizjologicznej, ryby prawdopodobnie reagują na każdą zmianę zawartości tlenu kompensacją oddechową i naczyniowo-sercową. Rekreacja taka, łącznie ze zmianą poruszania pokrywami skrzelowymi, ma charakter adaptacji i nie świadczy o osłabieniu funkcji organizmu. Przy spadku zawartości tlenu początkowo następuje silny wzrost pobierania, który następnie obniża się, stąd właściwie zdefiniowanie poziomu krytycznego staje się problemem. Pewne jest, że zawartość tlenu poniżej krytycznego powoduje określone ograniczenia aktywności i osłabienie niektórych czynności w organizmie.* próg letalny - śnięcie, to stan fizjologiczny, w którym ryba jeszcze żyje, ale nie może powrócić, pomimo usunięcia szkodliwych czynników fizykochemicznych, do aktywnego życia biologicznego
** poziom letalny, to stan fizjologiczny, w którym ryba, po usunięciu szkodliwych czynników fizykochemicznych wraca do aktywnego życia biologicznego.

---