рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Температурний та термічний режим водних об’єктів

Температурний та термічний режим водних об’єктів - раздел Экология, Динаміка водних мас та її роль у водних екосистемах Температурний Режим Водних Об’Єктів – Це Зміна Температури Води По Акваторії ...

Температурний режим водних об’єктів – це зміна температури води по акваторії і глибині на протязі певного проміжку часу. Коливання температури води у водних екосистемах можуть бути добові, місячні, сезонні, річні та багаторічні. У таких випадках говорять про середньодобову, середньомісячну та середню температуру за ряд років. Температура визначає особливості термічного режиму водойм. Під останнім розуміють не тільки режим температури, але й запаси тепла, які утримуються водними масами. Якщо відома кількість води, що міститься у водному об’єкті та її середньодобова (або за інший проміжок часу) температура, то можна підрахувати його теплозапас – кількість тепла, акумульованого у водному об’єкті, яке перевищує його величину при температурі 0°С.

Для того, щоб розрахувати теплозапас певного об’єму води у водних екосистемах, користуються формулою:

W (q = CP · p ·T ·W),
де CP – питома теплоємність води;

p – її щільність;

Т – середня температура води;

W – об’єм води.

Найбільші теплозапаси у водних об’єктах припадають на кінець літа, коли добові втрати тепла дорівнюють величині його надходження з сонячною енергією. Між максимальною і мінімальною величинами теплозапасів існує різниця, яка називається тепловим запасом водойм. Це дуже важливий в екологічному відношенні показник водного середовища. Встановлено, що між середньорічною, і особливо весняно-літньою, температурою води і показниками росту риб, які перебувають у природних водоймах, існує прямий корелятивний зв’язок. Так, наприклад, якщо сума градусоднів у вегетаційний період в місцях розташування рибоводних ставків становила 2000 і більше, маса коропів дворічного віку досягала 450–500 г, а при більш прохолодному літі (1700–1800 градусоднів) не перевищувала 270–370 г. Така залежність обумовлена, з одного боку, інтенсифікацією метаболічних процесів в їхньому організмі, а з другого – більш сприятливими умовами для розвитку кормових організмів: водоростей і безхребетних тварин планктону та бентосу.

Згідно з законом Вант-Гоффа, із зростанням температури тіла гідробіонтів на кожні 10°С швидкість метаболічних реакцій подвоюється. Вплив температури на швидкість реакцій визначається коефіцієнтом Q10 за формулою:

Q10 =,

де k1 і k2 – константа швидкості реакцій при температурах t1 і t2.

В біологічному діапазоні температур величина Q10 для багатьох метаболічних реакцій коливається в межах 2–2,5.

Порівнюючи споживання кисню водяними тваринами, які перебувають в активному стані і в стані спокою, можна визначити характерні для цих станів рівні обміну речовин при різних температурних умовах. Наприклад, у молюска Cardium величина Q10 для активного стану і спокою дорівнює відповідно 1,84 і 1,2.

Прогрівання водойм відбувається за рахунок надходження на поверхню води сонячної енергії. Від температури водної поверхні залежить теплообмін з більш глибокими придонними шарами води. При цьому, внаслідок нерівномірного нагрівання і охолодження води, на різних глибинах відбувається розшарування водної товщі водойм спочатку за фізичними властивостями, а потім і за хімічними та біологічними характеристиками. Зміни температури води по акваторії і глибині бувають внутрішньодобові, сезонні, річні та багаторічні. Вони залежать, в першу чергу, від режиму надходження та поглинання сонячної енергії. Нагрітий поверхневий шар води перемішується з більш глибокими шарами за рахунок різноманітних гідродинамічних процесів.

Температурний режим водойм включає періоди денного та весняно-літнього нагрівання та нічного і осінньо-зимового охолодження. Завдяки таким коливанням температури відбувається динамічне перемішування водних мас. При цьому періоди нагрівання і охолодження поверхневого шару призводять до формування на певній глибині шару температурного стрибка, аботермоклину, щільність води в якому зростає. Водна маса у водоймах має характер стратифікованої тришарової гідрологічної структури, яка включає верхній прогрітий шар води (епілімніон), середній шар стрибка температури (металімніон) та нижній, найбільш холодний (гіполімніон). Таким чином, зона температурного стрибка, або термоклин, є шаром води, у якому вертикальні градієнти температури більш виражені у порівнянні з градієнтами вище або нижче розташованих шарів води. Він утворюється в глибоких озерах, водосховищах, морях і океанах (рис. 114). У таких стратифікованих озерах і водосховищах погіршується обмін речовин і енергії між епі- і гіполімніоном.

Рис. 114. Температурна стратифікація в озері

Період температурної стратифікації, при якому не відбувається циркуляція вод, називається стагнація. Стагнація вод в озерах та інших водоймах з повільною течією води може спостерігатись у зимовий і літній періоди року.

В період зимової стагнації більш тепла вода концентрується в придонних шарах, в період літньої – навпаки. Під час стагнації виникає киснева дихотомія, при якій вміст кисню в поверхневих шарах води значно більший, ніж у глибинних.

Температурна стратифікація водойм є важливим екологічним фактором. В залежності від сезону року на різних глибинах від поверхні до дна водойм міняється температура води. Влітку вона більш холодна із заглибленням, а взимку навпаки, більш тепла. При такій загальній тенденції сезонних змін температури води відзначаються і деякі особливості зимового періоду у температурній стратифікації водойм. Вони пов’язані з різними фазами зимового періоду. Зокрема, фаза охолодження при відсутності льодового покриву на поверхні водойм, характеризується більш теплим придонним шаром води у порівнянні з поверхневим. І навпаки, фаза охолодження мас води під льодовим покривом має зворотню стратифікацію, тобто, підльодні води стають більш теплими, ніж придонні. Відбувається це за рахунок віддачі тепла донними грунтами, підняття більш теплих вод ближче до поверхні, де льодовий покрив захищає їх від переохолодження. У таких шарах води міститься більше кисню, ніж у придонних, де інтенсивно проходять анаеробні процеси, пов’язані з розкладом органічних речовин. У вкритих кригою глибоких озерах і водосховищах риби та інші планк­тонні організми тримаються ближче до поверхневих шарів води (рис. 115).

Рис. 115. Розподіл кисню і температури в озерній екосистемі взимку при замерзанні верхнього шару води. Риби тримаються ближче до поверхневих шарів води (за Оуен, 1977)

У весняну фазу перемішування, коли відсутня температурна стратифікація в озері, гідробіонти, зокрема риби, розселяються по усій товщі води (рис. 116).

Рис. 116. Весняний розподіл температури і кисню в озерній екосистемі у весняну фазу гомотермії (за Оуен, 1977)

Всередині літа, коли чітко проявляється температурна стратифікація у водоймах і термоклин розділяє товщу води на більш насичену киснем верхню (епілімніон) і нижню (гіполімніон), де холодніша і менш насичена киснем вода, планктонні організми і риби зосереджуються у його верхній частині (рис. 117).

Рис. 117. Температурна і киснева стратифікація в озерній екосистемі влітку. Рибне населення перебуває ближче до поверхні водойм (за Оуен, 1977)

Термічний режим водойм залежить від їх географічного положення, клімату, характеру ложа та інтенсивності водообміну. Вони можуть значно відрізнятись за гідрологічним і температурним режимом. Так, при інтенсивному перемішуванні води у неглибоких протічних водоймах може бути відсутньою температурна стратифікація, а температура водних мас залишатись рівномірною по усій їх товщі.

В залежності від особливостей температурної циркуляції протягом року, водойми поділяють на диміктичні (два сезонних цикла перемішування води), мономіктичні (одне перемішування), поліміктичні (циркуляція відбувається постійно), олігоміктичні (циркуляція уповільнена або відбувається рідко) та мероміктичні (має місце постійна стратифікація).

Гідрологічний режим водотоків і водойм з високою протічністю характе­ри­зується слабо вираженою прямою температурною стратифікацією влітку та відсутністю або зворотним характером її взимку. Для таких водних об’єктів вирі­шальну роль у характері стратифікації відіграє температура води, що надходить. Незвичайний характер стратифікації полягає в тому, що взимку у протічних водних об’єктах ближче до поверхні піднімається більш тепла вода.

У слабо протічних водосховищах, до яких відносяться дніпровські, спостерігаються суттєві просторові відмінності термічного режиму. В період весняного танення льодового покриву при повній вертикальній гомотермії (рівномірний розподіл температури по акваторії водойми), температура води у мілководних зонах може перевищувати глибоководну на 4–5°С. Відбувається це за рахунок притоку більш прогрітих вод, що надходять з притоків. В період же осіннього похолодання у більш глибоководних пригреблевих частинах водосховищ температура води утримується на 2–3°С вища, ніж у верхів’ях, куди надходить більш охолоджена вода притоків.

Температурна стратифікація водних мас у водоймах і водотоках створює умови для запобігання як перегрівання, так і переохолоджування гідробіонтів, які мають можливість мігрувати в зони з більш сприятливою температурою води.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Динаміка водних мас та її роль у водних екосистемах

Лекція... Тема Абіотичні фактори водних екосистем... Динаміка водних мас та її роль у водних екосистемах...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Температурний та термічний режим водних об’єктів

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Динаміка водних мас та її роль у водних екосистемах
Під водною масою розуміють об’єм води, який співпадає з площею і глибиною котловин водних об’єктів або заглибленнями земної поверхні і має однорідні фізико-хімічні характеристики,

Фізико-хімічні властивості води та їх екологічне значення
Вода – найважливіша середовищеутворююча речовина, вплив якої на життєдіяльність організмів багатосторонній. Саме завдяки особливим властивостям води як універсального розчинника неорганічних і орга

Щільність води
Під щільністю розуміють масу одиничного об’єму води – кг/м3. Вона залежить від температури, наявності розчинних солей, а також від атмосферного тиску та вищерозташованих

Кольоровість води
Колір природних вод залежить від власного кольору розчинених у ній речовин, завислих частинок та мікроорганізмів, що населяють водну товщу. Забарвлення води зумовлено взаємовідносинами між водним с

Льодовий режим
Зі зниженням температури до 0°С і нижче на водоймах і водотоках утворюється льодовий покрив. Період замерзання починається з появи кристалічних структур води (лід) спочатку біля берега, де течія не

Світло та його роль у функціонуванні водних екосистем
Світло надходить до земної поверхні у вигляді прямої і розсіяної сонячної радіації, які разом оцінюються як сумарна радіація. На її видиму частину спектру припадає

Седиментація, осадоутворення та формування донних грунтів
У товщі води постійно знаходиться певна кількість завислих часток мінерального і органічного походження. Під дією сили тяжіння вони поступово опускаються на дно. Процес осадження завислих частинок

Роль гідрофізичних факторів у життєдіяльності гідробіонтів
Турбулентне перемішування водних мас, їх температура, сонячна радіація та осадоутворення відіграють вирішальну роль у формуванні якості води та біологічної продуктивності водних екосистем. В зв’язк

Сольовий склад океанічних (морських) вод
Для вод відкритих океанів, незалежно від їх положення на Земній кулі, характерним є схожість у кількісному співвідношенні між основними іонами. Це пов'язано з тим, що маса солей в океанах настільки

Сольовий склад континентальних вод
На відміну від морських вод з однотипним сольовим складом, прісні води різних ландшафтних зон за складом головних іонів суттєво відрізняються. Згідно класифікації О.О. Альокіна (1970), природні вод

Евригалінні і стеногалінні гідробіонти
Солоність води є визначальним чинником у приуроченні водяних організмів до умов середовища. Саме за вмістом солей у воді можна поділити гідробіонти на морських і прісноводних. При цьому у високомін

Пристосування гідробіонтів до сольових факторів середовища
Пристосування гідробіонтів до солоності води пов'язане з регуляцією концентрації іонів у внутрішньоклітинній рідині та її осмотичного тиску. Концентрація неорганічних іонів у водному серед

Пойкілоосмотичні гідробіонти
У процесі еволюції сформувались різні механізми сольової адаптації. За концентрацією осмотично активних речовин у біологічних рідинах внутрішнього середовища та цитоплазмі клітин пойкілоосм

Гомойоосмотичні гідробіонти
У прісноводних організмів концентрація біологічних рідин гіпертонічна по відношенню до водного середовища. Тому підтримання осмотичного тиску внутрішнього середовища є багатофункціональним процесом

Натрій, калій і цезій в водних екосистемах
Натрій, калій і цезій належать до групи лужних металів, які легко віддають один електрон, перетворюючись у позитивно заряджені іони. Саме завдяки цій властивості вони зустрічаються в природі виключ

Роль калію в метаболічних реакціях водяних рослин
Для водяних рослин характерним є досить високий вміст калію і значно менший – натрію в їхніх тканинних структурах. Калій у більшості рослин становить 0,9–1,2 % їх біомаси. Найбільша його кількість

Особливості обміну натрію і калію в організмі водяних безхребетних
Біологічна роль Na+ і K+ в життєдіяльності водяних тварин еволюційно визначилася ще в період становлення біосфери. За своїм іонним складом позаклітинна рідина водяних тварин м

Натрій і калій у морських і прісноводних рибах
Організм морських риб гіпоосмотичний по відношенню до морської води. Щоб підтримувати водний баланс, морські риби змушені постійно поглинати морську воду, з якою надходить в організм не тільки натр

Природний цезій в організмі гідробіонтів
Цезій належить до калієвої групи лужно-земельних металів. Він має один стабільний ізотоп і 21 радіоактивний. Після випробувань ядерної зброї та аварій на атомних електростанціях у гідросфері збільш

Кальцій у водних екосистемах
Кальцій – один з найголовніших іонів водних екосистем. Він переважає серед катіонів слабомінералізованих вод, а при зростанні загальної мінералізації його співвідношення з іншими хімічними елемента

Вміст кальцію в морських і океанічних водах
Океанічні (морські) води є водами хлоридного класу, групи натрію. Тому вміст Са2+ в них менший в порівнянні з поверхневими водами суші. Основна кількість кальцію надходи

Кальцій континентальних вод
Вміст кальцію в поверхневих водах суші дуже мінливий і може істотно відрізнятися в залежності від геологічних умов водозбірної площі та кліматичних умов. Води більшості озер, річок, водосховищ нале

Метаболічна роль кальцію та шляхи його надходження в організми гідробіонтів
Кальцій відіграє важливу роль у формуванні кісткового скелету, регуляції проникності клітинних мембран. Йому належить важлива роль у функціонуванні нервової, м’язової і залозистих тканин, синаптичн

Магній морських і континентальних вод
Серед елементів другої групи періодичної системи магній за своїми хімічними властивостями найближчий до кальцію. Він входить до складу більш ніж 100 мінералів, у тому числі бруситу Mg(OH)2

Форми міграції магнію у природних водах
У природних водах магній утворює сполуку з карбонатом – магнезит (MgCO3). Як і карбонат кальцію, він легко розчиняється у воді, яка містить розчинену вуглекислоту, внаслідок перетворення

Магній в організмі гідробіонтів
Вміст магнію в організмі гідробіонтів залежить від того, в якій воді – морській чи прісній вони мешкають. Так, у гемолімфі морських молюсків мідій (Mytіlus), устриць (Ostrea), морськи

Метаболічна роль магнію у гідробіонтів
Магній належить до іонів з дуже широким спектром дії. Він відіграє виключно важливу роль в активації ферментативних реакцій, які відбуваються у автотрофних і гетеротрофних організмів. У водоростей

Сірка природних вод та процеси сульфатредукції
Сірка зустрічається в природі як в самородному вигляді, так і в різних сполуках та газоподібному стані, у вигляді сірководню та оксиду сірки. Легкорозчинні сульфати сірки знаходяться у великій кіль

Форми розчиненого заліза у водних екосистемах
В океанічній воді, при загальній її солоності 34,5–35,0 ‰, концентрація заліза може коливатись у межах 0,005–0,14 мкг/дм3. На глибині 50 м міститься в середньому до 20 мг/м3 з

Роль заліза у ферментативних реакціях та процесах дихання гідробіонтів
Залізо відіграло виключно важливу роль в еволюції біосфери. Як складовий компонент металопорфірінів воно стало основою для утворення хлорофілу, дихальних ферментів і дихальних білків. Залізо входит

Марганець
Марганець належить до металів із змінною валентністю (Mn2+, Mn4+, Mn7+), що визначає його участь у окиснювано-від

Кобальт
Кобальт належить до елементів, які утворюють сполуки практично з усіма галогенами (CoF2, CoF3, CoCl2, CoBr2, CoІ2). Всі галогеніди двовалентно

Кадмій, хром, алюміній
Серед мікроелементів, які при певних концентраціях у воді виявляють високу токсичність, є особливо небезпечні забрудники водного середовища, які в мікродозах негативно впливають на функціональний с

Кругообіг кисню в водних екосистемах. Формування кисневого режиму водних екосистем
Основним джерелом кисню у воді є його проникнення з повітря та виділення фотосинтезуючими рослинами. Внаслідок фотосинтезу відбувається окиснення води з виділенням молекулярного кисню і відновлення

Роль кисню в розкладі органічних речовин та формуванні якості води
Кисень водних екосистем відіграє виключно важливу роль у процесах розкладу розчинених органічних речовин, відмерлих рослин і тварин, при яких складні органічні речовини перетворюються на прості (СО

Роль кисню у життєдіяльності гідробіонтів
Підтримання життєдіяльності гідробіонтів тісно пов’язане з енергетич­ними процесами, які грунтуються на окиснювано-відновних реакціях, що протікають за участю кисню. Розщеплення молекул білків, жир

Особливості використання гідробіонтами кисню з води
У процесі еволюції у гідробіонтів різних трофічних рівнів сформувались механізми адаптації до більш низького рівня кисню у воді в порівнянні з атмосферним повітрям. Як відзначає В.І. Вернадський, “

Хімічні та біологічні перетворення діоксиду вуглецю у водних екосистемах
Основними джерелами надходження діоксиду вуглецю у водне середовище є його інвазія з атмосфери, дихання гідробіонтів, виділення із солей вугільної кислоти в результаті хімічних реакцій та процеси г

Фотосинтез. Фіксація вуглекислоти автотрофними і гетеротрофними організмами
Метаболічна роль діоксиду вуглецю тісно пов’язана з фотосинтезом – одним із найбільш фундаментальних і важливих процесів біосфери. Процес фотосинтезу в гідросфері пов’язаний з діяльністю р

Адаптація риб до змін вмісту СО2 у воді
Спостереження за поведінкою риб різних видів і вікових груп свідчать, що поряд з позитивним впливом розчиненого у воді СО2 на їх організм, мають місце прояви негативних реакцій. Такі різ

Азотфіксація у водних екосистемах
Азотфіксація – це засвоєння молекулярного азоту повітря за допомогою мікроорганізмів-азотфіксаторів. Основну масу азоту на Землі (4,6×1017 т) становить молекулярни

Використання азоту в біосинтетичних процесах водоростей
Як морські, так і прісноводні водорості можуть засвоювати неорганічні сполуки азоту (нітрати NO3–), нітрити (NO2–) та а

Алохтонний і автохтонний азот водних екосистем
Між сполуками азоту, які надходять у водойми іззовні (алохтонними) і тими, які утворюються в них за рахунок відмирання гідробіонтів (автохтонними), існує певна якісна різниця. Органічна біомаса наз

Амоніфікація, нітрифікація і денітрифікація та їх роль в кругообігу азота в водних екосистемах
Процес розкладу органічних азотистих речовин, або амоніфікація, незалежно від джерел їх надходження у водойми, відбувається за участю мікроорганізмів і закінчується утворенням вільного аміаку (NH

Неорганічний та органічний фосфор водних екосистем
У морських водах неорганічний фосфор представлений в основному фосфорною кислотою Н3РО4 та продуктами її дисоціації (H2PO4–,

Вміст фосфору в організмі гідробіонтів і його метаболічна роль
Про вміст фосфору в організмі гідробіонтів свідчать такі дані. В сухій масі морського планктону міститься близько 0,42 % фосфору; в організмі бактерій він становить 3 %, бурих водоростей – 2,8 % і

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги