W2 Właściwości fizyczne wody
atomy H nie są symetrycznie rozmieszczone kąt pomiędzy nimi 104,45 stopnia
przesunięcie protonu silny moment dipolowy (właściwości) z®óżnicowanie łądunkó
cząsteczki wody przyciągają się tworzą klastry cząstek (agregację ) parakrystaliczna struktura
temp 0 C- asocjaty mają 65 cząstek
im wyższa temperatura tym rozmiary asocjatów mniejsze
anomalia gęstości wody z tego różnica gęstości; lód lżejszy od wody gęstość wody spada gdy lód przechodzi w wodę zbiorniki wodne zamarzają od góry; lód pływa po powierzchni wody; odcina zbiornik od wpływu atmosfery tam mogą się kryć organizmy; głębokie jeziora nie zamarzają
zależność gęstości wody od temperatury maksimum gęstości przy temp. 4 C
nieupakowane w klastry cząsteczki są rozmieszczone gęściej gęstość asocjatów mniejsza niż swobodnych cząstek gdy woda rozmarznie to asocjaty rozpadają się struktura wody coraz gęstsza ze wzrostem temperatury... później gęstość spada
1 - rozszerzalność cieplna- zmniejsza gęstość wody
2- rozpad asocjatów - zwiększa gęstość wody
powyżej 4 C - rozszeżalnośc przeważa nad efektem rozpadu asocjatówdlatego gęstość znowu spada procesy 1 i 2 nakładają się
najgęstsza woda jest najzimniejsza woda opada na dno zbiornika (ciepła zimą) woda chłodniejsza przy powiwrzchni (zimą odwrotne uwarstwowienie) najcieplejsza woda przy dnie latem odwrotnie
temperatura wody w jeziorach oscyluje wokół 4C; gdy głębokie jezioro; jest niższa
sól i ciśnienie wzrost ciśnienia zmniejsza się temperatura
skutek asocjacji> woda ma właściwości cieplne
wysokie ciepło właściwe- wody to akumulatory ciepła
zbiorniki stabilizują temperaturę pochłaniając ciepło i zimą ogrzewają wpływ buforujący na klimat
wysokie ciepło topnienia i parowania- dużo energii trzeba dostarczyć; to wzmaga buforującą rolę wód
małe przewodnictwo cieplne- świetny izolator cieplny unieruchomiona woda
gradienty temperatur- b. silne
tam gdzie wody się mieszają to ciepło może się unosić
cząsteczki mają silne powinowactwo do siebie przylegają symetrzycnie (w głębi fazy) a a na granicy fazy.... skutkiem powstanie napięcia powierzchniowego
drobiny wody są kuliste- bo najmniejsza objętość
mikrowarstweka powierzchniowa - środowisko życia np. dla nartnika (detergent obniża napięcie powierzchniowe i nartnik tonie) neuston, pleuston - organizmy powierzchniowe
siły wiążące cząsteczki wody ze sobą- siły kohezji- największa kohezja wody; rtęż ma większą
siły adhezji- przyciąganie wody do powierzchni
gdy adhezja większa od kohezji to powierzchnia hydrofilowa zwilżenie- gdy jest odwrotnie to powierzchnia hydrofobowa
organizmy hydrofobowe owad gromadzi powietrze przyczepiona do ciała i nurkuje; zabiera porcję tlenu; funkcja fizycznych skrzeli
lepkośc wody - dość spora opór wewnętrzny; siła jaką ciecz zapobiega ruchowi ciał zanudzonych w tej cieczy lepkość zależy od temperatury - im wyższa temp. Tym woda mniej lepka (bardziej płynna)
lepkość istotna ze względu na ruch organizmów w wodzie i przepływów
1 - turbulentny - cząsteczki wody omywają ciało poruszające się w wodzie; bezwładne zawirowania; o ruchu cząsteczek wody decydują siły bezwładności
2 - laminarny - cząsteczki wody opływają ciało uporządkowane - w postaci warstw ; o przepływie decydują siły lepkości
To jaki przepływ zależy od:
przepływ charakteryzowany przez Liczbę Reynoldsa - stosunek sił inercji (bezwładności) do sił lepkości
Płynący człowiek R = 10 ^ 4
małe organizmy żyja w tej samej porcji wody ale środowisko dla niech bardzo oporne (wolno opadają)
R może być takie same dla różnych organizmó szybko płynąca mała ryba jak i wolno pływjacy wieloryb
Organizmy funkcjonują w R=1
Plankton - niskie liczby Reynoldsa
Warstwa graniczna - wokół obiektów gdzie przepływ wody jest wolniejszy niż w całej powierzchni ; istnienie tej warstwy wiele zwierząt to filtratory; struktury filtrujące to drobne sieci ; odległość między szczecinkami mniejsza niż grubość warstwy granicznej te sita dla wody są powierzchnią nieprzepuszczalną (goretex) te sita to wiosła napędzające; mogą to regulować; mogą zmieniać mechanizm filtracji w ciepłej wodzie; woda przesącza się przez sito- gdy woda lepka to zmiana filtracji - wybór siedzliska
Powstanie warstwy granicznej ogranicza zdolności przenikania substancji w warstwie granicznej mogą być deficyty pierwiastkó biogennych sposobem na to jest ruch- grubość warstwy zależna od liczby R
glony mają zdolności ruchu; zrywają warstwę graniczną i odświeżają pierwiastki biogenne np. okrzemka; ruch powoduje wzrost dyfuzji
w wodzie o tej samej żyzności komórki subiektrywnie odczuwają
j. oligotroficzne mało glonów; kamienie które tam zalegają pokryte są glonami--. Nieruchome; glony mają mniej problemów z warstwą graniczną; woda mało żyzna ale odświeżana wokół organizmów; dobry dostęp do pierwiastków biogennych
ubogie strumienie - kamienie poroścnięte glonami; woda stale przepływa, warstwa graniczna zrywana; dostęp pierwiastków biogennych
produktywność rzek - mniej podatna na użyźnienie
źródło energii do fotosyntezy ; ogrzewa wodę
natężenie światła spada wykładniczo ze wzrostem głębokości
współczynnik pochłaniania światła
głęobokość strefy eufotycznej- to gdzie dociera 1 % światła głębokość strefy to procesy produkcji przeważają nad procesami destrukcji w strefie eufotycznej- produkcja pierwotna
poniżej - konsumpcja tlenu
powyżej - produkcja tlenu
poniżej tego punktu - strefa trofolityczna; afotyczna
powyżej - fotyczna - trofogeniczna
- PAR - światło fotosyntetycznie czynne
światło absorbowane selektywnie; absorpcja różnych widm
najbardziej penetruje światło niebieskie
UV- dość szybko absorbowany przez wodę czyste wody są błękitne dlatego
Rozkład absorpcji chlorofilu rośliny żyjące głęboko korzystają z niebieskiej części widma
Rozpuszczalność gazów w wodzie
- prawo Hendriego- ilość rozpuszczalnego gazu= ciśnienie * współczynnik rozpuszczalności p* k
w wodzie k zależne jest od temperatury i zawartości soli spada ze wzrostem temperatury i zasoleniem ; w ciepłej wodzie mniej tlenu się rozpiszcza
w głębinach jezior- wysoka koncentracja gazów
zagotowanie się jeziora- ciśnienie spada i gaz wytrąca się; jezioro się przemieszało, ryby wyginęły
jezioro w Kamerunie- nasycone CO2; część wód uwolniła CO2; bąbelki gazu pociągnęły wodę, woda się miesząła ogromne ilości CO2 spłynęły na okolicę - śmierć ludzi i bydła
ciśnienie parcjalne- wyniesienie sprężonych wód ku powierzchni
rozmieszczona pionowo w jeziorach
przy powierzchni temp. 0 C - wraz z głębokością w wzrasta; przy 4 C się ustala' najgęstsza i pod lodem ok. 0C
zimowa stratyfikacja termincza-
lód topnieje ; powierzchniowe warstwy wody w całym słupie 4 C; gęstość taka sama
woda miesza się w całym jeziorze bo nie ma bariery gęstości cyrkulacja wiosenna prowadzi do użyźnienia;głębokie warstwy pozbawione producentów (mineralizacja materii) są żyzne w pierwiastki biogenne wiosną wymieszanie powoduje zasilenie strefy eufotycznej w pierwiastki biogenne; zakwit okrzemkowy
na skutek oświetlenia woda nagrzewa się i temp. Przekracza 4 C w całym słupie (7-8 C)
przy powierzchni wody ogrzewają się; postępuje to ku dołowi - spadek gęstości woda ciepła przy powierzchni pływa po wodzie głębiej zalegającej mieszanie ograniczone do strefy eufotycznej - powierzchniowej
w metalinione temp. Spada bardzo szybko
ostrość gradientu znaczna bo woda ma mała przewodnictwo cieplne
wydzielenia stref (na podstawie krzywej termicznej)
1 - epilinion - powierzchniowa , mieszana
2 - metalinion - skok termiczny
wiosną nie ma tych warstw bo jezioro się miesza; głębokosc tych warstw zmienia się sezonowo
produkcja pierwotna - w epilinionie - warstwa intensywnie nagrzewana; głębokość do jakiej dociera promieniowanie zależy od siły wiatru i otoczenia (np. przez las) głęboki epilinion w jeziorze otwartym
temp. Epilinionu spada->zanik różnic gęstości wody ; wyrównują się; wiatr może wymieszać cyrkulacja jesienna użyźnienie , natlenienie jeziora produkcja pierwotna ograniczona przez brak światła i temp. A nie przez pierwiastki biogenne
Jezioro dimiktyczne - mieszjają się 2 x w roku- wiosną i jesienią
Jezioro monomiktyczne - miesza się 1 x w roku
Jezioro gorące (tropikalne, temp. Nigdy nie spada poniżej 0, tylko raz się mieszają w czasie zimy) i zimne (latem się mieszają)
Więcej naszych jezior staje się monomiktycznymi przez globalne ocieplenie
Gdy nie ma lodu to jeziora mieszają się przez całą zimę
Jeziora chłodne monomiktyczne - w Arktycze; mieszją się tylko latem, bo długo przykryte lodem
jeziora polimiktyczne - mieszają się wielokrotnie w ciagu roku
chłodne - latem nie mają wysokich temp. Przy powierzchni; wiatry mieszjaą wodę latem
ciepłe - głębokośc jezior nie zbyt duą by wytworzył się gradient termicnzy np. Śniardwy
oligomiktyczne - mieszają się ale nie co roku; tropikalne mieszają się podczas chłodnych lat
amiktyczne - nie mieszają się wcale np. permanentnie zamarzające
szerokości geograficznej w okolicy równika : polimictic i monomictic
strefa umiakrowana - dimictic
amictic - na południe i północ
jeziora meromiktyczne -mieszają się częściowo; zawsze przy dnie zalega niemieszająca się warstwa; sole zalegają na dnie (gęstość b. znaczna na dnie) głębokie w osłoniętych miejscach; niewiele wiatru dociera.
- w żyznych i stratyfikowanych
w eutroficznych - stężenie tlenu przy dnie często zerowe
przy powierzchni rozpuszczalność przy 20 C rozpuszcza się 9 mg na litr
w jeziorach ubogich - Ortograda
często w hypolinionie więcej tlenu; chodna woda rozpuszcza więcej tlenu
odchylenia - heterograda. w okolicach termokliny dodatnia
glony w ciepłej wodzie szybko sedymentują, napotykają termoklinę dochodzi do akumulacji glonów - produkcja pierwotna intensywna
ujemna- duże głębokie, żyzne jeziora, światło nie dociera a glony się kumulują, respiruja, mineralizacja w strefie termokliny; materia nie wyczerpuje tlenu; konsumpcja tlenu niewielka.
