MAGEVEELISTE ÖKOSÜSTEEMIDE ABIOOTILISED OMADUSED JA MÕJU ELUSTIKULE
Pane tähele! Paljud füüsikalis-keemilise keskkonna iseloomustavad parameetrid on olulised nii mage- kui ka soolaseveelistes veekogudes.
Suurest hulgast füüsikalistest ja keemilistest teguritest, mis mõjutavad vee-elustikku on juhtiva ökoloogilise tähtsusega: 1. vee ja veekogu põhja füüsikalis-keemilised omadused; 2. vees lahustunud ja heljuvad ühendid; 3. temperatuur ja valgus; 4. veekogude saastatus inimtegevuse tagajärjel.
Olulisemad abiootilised tegurid just mageveekogudes on temperatuur, läbipaistvus, vool, hapniku ning süsinikdioksiidi kontsentratsioon vees, biogeensete soolade kontsentratsioon.
Ülevaade olulisematest teguritest:
1. Tihedus ja viskoossus (olulised nii mage- kui merevees).
Mageveed on tavaliselt vedelikufaasis, ehkki sageli muunduvad perioodiliselt tahkeks ja osaliselt gaasilisse faasi. Oleluskeskkonnana on vesi õhust 775 korda tihedam ja ligikaudu 100 korda viskoossem, mõlemad omadused on otseses sõltuvuses temperatuurist (JOONIS 8). Enamus elusorganisme sisaldavad suure osa oma kehast vett, sellega on nende keha tihedus lähedane keskkonna tihedusele. Sarnase tiheduse tõttu on organisme, kes elavad vees väga hästi, suudavad väikese pingutusega või ilma selleta vastu panna veesamba survele, hõljuvad passiivselt või ujuvad aktiivselt, igal juhul aga säilitavad oma ujuvuse. See on veekeskkonna unikaalne omadus, mis esineb nii magevees kui merevees, kuid mida ei ole olemas õhukeskkonnas, maismaal ja mujal. Aktiivselt ujuvatel loomadel, näiteks kaladel, aitab vee tihedus toetada keha, veetaimedel on tihedus see, mis aitab neid püsti hoida. Suurem tihedus ja viskoossus mõjutavad organismide kehakuju (voolujoonelisus loomadel, lineaalsed ja jagused lehelabad taimedel).
Veesamba tihedus on organismidele ka probleemiks. Erineva temperatuuriga veemassid on erineva tihedusega. +4-kraadise temperatuuriga vesi on kõige suurema tihedusega. See vee omadus väldib veekogude põhjani kinnikülmumise. +40˚C juures kaob vee struktuursus. Arvatakse, et just struktuurne vesi saab täita spetsiifilisi funktsioone elusorganismides, ilmselt seetõttu on see paljudele organismidele letaalseks maksimumtemperatuuriks.
Vee viskoossus on võrreldes paljude vedelikega väike: vesi on liikuv ja organismidel on selles kerge elada. Temperatuuri tõusuga vee viskoossus väheneb, soolsuse suurenemisega tõuseb ehk mõju on suur eeskätt väikestele organismidele, kellel on suur kehapind ja väikese võimsusega liikumissüsteem.
Olulisemad abiootilised tegurid just mageveekogudes on temperatuur, läbipaistvus, vool, hapniku ning süsinikdioksiidi kontsentratsioon vees, biogeensete soolade kontsentratsioon.
Ülevaade olulisematest teguritest:
1. Tihedus ja viskoossus (olulised nii mage- kui merevees).
Mageveed on tavaliselt vedelikufaasis, ehkki sageli muunduvad perioodiliselt tahkeks ja osaliselt gaasilisse faasi. Oleluskeskkonnana on vesi õhust 775 korda tihedam ja ligikaudu 100 korda viskoossem, mõlemad omadused on otseses sõltuvuses temperatuurist (JOONIS 8). Enamus elusorganisme sisaldavad suure osa oma kehast vett, sellega on nende keha tihedus lähedane keskkonna tihedusele. Sarnase tiheduse tõttu on organisme, kes elavad vees väga hästi, suudavad väikese pingutusega või ilma selleta vastu panna veesamba survele, hõljuvad passiivselt või ujuvad aktiivselt, igal juhul aga säilitavad oma ujuvuse. See on veekeskkonna unikaalne omadus, mis esineb nii magevees kui merevees, kuid mida ei ole olemas õhukeskkonnas, maismaal ja mujal. Aktiivselt ujuvatel loomadel, näiteks kaladel, aitab vee tihedus toetada keha, veetaimedel on tihedus see, mis aitab neid püsti hoida. Suurem tihedus ja viskoossus mõjutavad organismide kehakuju (voolujoonelisus loomadel, lineaalsed ja jagused lehelabad taimedel).
Veesamba tihedus on organismidele ka probleemiks. Erineva temperatuuriga veemassid on erineva tihedusega. +4-kraadise temperatuuriga vesi on kõige suurema tihedusega. See vee omadus väldib veekogude põhjani kinnikülmumise. +40˚C juures kaob vee struktuursus. Arvatakse, et just struktuurne vesi saab täita spetsiifilisi funktsioone elusorganismides, ilmselt seetõttu on see paljudele organismidele letaalseks maksimumtemperatuuriks.
Vee viskoossus on võrreldes paljude vedelikega väike: vesi on liikuv ja organismidel on selles kerge elada. Temperatuuri tõusuga vee viskoossus väheneb, soolsuse suurenemisega tõuseb ehk mõju on suur eeskätt väikestele organismidele, kellel on suur kehapind ja väikese võimsusega liikumissüsteem.
2. Pindpinevus (nii mage- kui merevees) sõltub temperatuurist ja soolsusest ja on suhteliselt suur. Sellest vee füüsikalisest omadusest tulenevalt on moodustunud veekogudes lisaelupaik - veepind (vaata pildigaleriid). Veepinnale moodustub kile, mille põhjuseks on paralleelselt veepinnaga mõjuvad molekulidevahelised jõud. Oluline eeskätt neustonile, kellele pinnakile on omamoodi toeks. Sõltuvalt keha kattekudede märgumisest jäävad organismid kas kile peale (veest raskemad, ei vaju vette) või kile alla (veest kergemad, ei tõuse veest välja). Looduslikes vetes lõhuvad pinnakilet kõige enam orgaanilised lahustid ja pesuvahendid (inimmõju), aga ka veekogude “õitsemine”, veetaimede vohamine jne.
3. Vee termilised ja optilised omadused
Päikesekiirgusest tuleneb kaks mageveteökoloogia olulist aspekti:
3.1. Keskkonna soojendamine, millele aitab kaasa ka veemasside erinev tihedus, segunemine, keemilised muutused. Sellest tuleneb elupaiga sobivus, mis sõltub elusorganismide temperatuuritolerantsist. Võrreldes muld- ja õhkkeskkonnaga on veel palju suurem termostabiilsus, mis on elu olemasoluks soodus. Seda soodustab vee suur soojusmahtuvus. Veekogu soojenemisel tuleb arvestada, et: 1) toimub päikesekiirguse neeldumine, 2) toimub aurustumine veepinnalt, mis kutsub esile vee konvektiivse liikumise ja 3) esineb tuulest põhjustatud turbulentne liikumine.
Vesi soojeneb tänu päikesekiirguse hajumisele vees nii perioodiliselt ööpäeva jooksul kui ka aastaaegade vaheldumisel. Suuremas osas parasvöötme järvedes toimub vee kihistumine ja tsirkulatsioon temperatuuri järgi (JOONIS 9). Võrreldes maismaaökosüsteemidega toimuvad vees temperatuuriga seotud protsessid aeglasemalt. Temperatuur mõjutab ka teisi veekogu omadusi, näiteks hapniku lahustuvust vees: üldjuhul on jahedamas vees lahustunud enam hapnikku.
Päikesekiirgusest tuleneb kaks mageveteökoloogia olulist aspekti:
3.1. Keskkonna soojendamine, millele aitab kaasa ka veemasside erinev tihedus, segunemine, keemilised muutused. Sellest tuleneb elupaiga sobivus, mis sõltub elusorganismide temperatuuritolerantsist. Võrreldes muld- ja õhkkeskkonnaga on veel palju suurem termostabiilsus, mis on elu olemasoluks soodus. Seda soodustab vee suur soojusmahtuvus. Veekogu soojenemisel tuleb arvestada, et: 1) toimub päikesekiirguse neeldumine, 2) toimub aurustumine veepinnalt, mis kutsub esile vee konvektiivse liikumise ja 3) esineb tuulest põhjustatud turbulentne liikumine.
Vesi soojeneb tänu päikesekiirguse hajumisele vees nii perioodiliselt ööpäeva jooksul kui ka aastaaegade vaheldumisel. Suuremas osas parasvöötme järvedes toimub vee kihistumine ja tsirkulatsioon temperatuuri järgi (JOONIS 9). Võrreldes maismaaökosüsteemidega toimuvad vees temperatuuriga seotud protsessid aeglasemalt. Temperatuur mõjutab ka teisi veekogu omadusi, näiteks hapniku lahustuvust vees: üldjuhul on jahedamas vees lahustunud enam hapnikku.
JOONIS 9. Vesi soojeneb tänu päikesekiirguse hajumisele vees
nii perioodiliselt ööpäeva jooksul
kui ka aasta-aegade vaheldumisel.
Suuremas osas parasvöötme järvedes toimub vee kihistumine ja tsirkulatsioon temperatuuri järgi.
3.2. Valguse kiirgus võimaldab roheliste taimede, sh. nii mikroskoopiliste planktonorganismide kui suurte veetaimede fotosünteesi. Siit tuleb energia nii taimede enda kasvuks kui ka kogu ülejäänud kooslusele (toiduahelad!). Peale selle, nähtav valgus toimib loodusliku kellana, mis koordineerib paljude taimede ja loomade käitumist ja eluprotsesse.
Seega, vesikeskkonda siseneva valguse hulk ja omadused on väga tähtsad. Veepinnale langev valgus osaliselt peegeldub sellelt tagasi, ülejäänu tungib vette, kus ta neeldub ja hajub veemolekulide ning vees asuvate osakeste toimel. Kui veepind ei ole sile (lainetus), suureneb peegeldumine tunduvalt. Looduslikes vetes, kus on palju hõljuvaid ja heljuvaid osakesi, on kõigi kiirte neeldumiskoefitsiendid kõrgemad kui puhtas vees. Liikumisel läbi veekihtide tema spektraalne koostis muutub, sellel on oluline mõju fotosünteesi tingimustele ja veeorganismide käitumisele.
Paljud veeorganismid on valguse suhtes tundlikud, nad reageerivad valgusintensiivsusele. Näiteks: muudavad oma asukohta vees vastavalt valguse intensiivsusele; muudavad oma kloroplastide asukohta rakus vastavalt valgusele; loomad migreeruvad vees üles alla vastavalt valgusele; valguse järgi orienteerutakse aastaajas ja päevaajas.
Tuleta meelde mõiste kompensatsioonisügavus!
4. Veekogu põhja omadused
Põhjaelustikule on suurima ökoloogilise tähtsusega: 1. pinnaseosakeste mõõtmed; 2. pinnaseosakeste paiknemise tihedus; 3. pinnaseosakeste vastastikuse paiknemise stabiilsus; 4. põhjapinnase ärauhtumine voolu poolt ja 5. heljuvate ühendite põhja sadestumise kiirus.
Teisele substraadile üleviimisel põhjaloomade arvukus tavaliselt väheneb või nad surevad. Veeorganismid valivad eluks sobivaid põhjapiirkondi aktiivselt: laskuvad valikuliselt erinevatele substraatidele, täiskasvanud isendid liiguvad põhjal või nad lasevad veel end ümber liigutada.
5. Vee keemilised omadused
Vees võib olla lahustunud tohutu hulk kemikaale. Kui neid on palju, nad määravad veekogu iseloomu: happelised või soodajärved, toitaineterikkad jõed, rauarikkad allikad jne. Organismid on kohastunud oma elupaiga tingimustega. Olulisimad veekogude ökoloogia seisukohalt on mõned ühendid - hapnik, süsihappegaas, karedust põhjustavad ühendid, biogeenid ja mõned orgaanilised ühendid.
Hapnik lahustub vees, hulk sõltub temparatuurist. Jahedamas vees lahustub rohkem hapnikku, seda mõjutavad ka segunemine, turbulents, fotosüntees ja hingamine.
Süsihappegaas on samuti lahustunud vees ja põhjustab terve rea keemilisi protsesse, mis on eelkõige seotud süsinikuringega, fotosünteesiga ja vee happelisusega. Lahustub paremini kui hapnik: ~200 korda enam.
Biogeenid. Taimede kasv sõltub paljudest elementidest, kuid N ja P on erilise tähtsusega. Vees leidub lahustunud olekus mõlemat, parim näitaja nende iseloomustamiseks on N:P suhe. Need biogeenid, nagu ka CO2, O2 ja H osalevad suurtes biogeokeemilistes ringetes. Biogeenide hulk vees on aluseks veekogu troofsuse kujunemisel. Troofsus - toitelisus, s.o. kompleksnäitaja, mis väljendab veekogu aineringe tüüpi ja intensiivsust määravate ühendite sisaldust vees ja nende põhjasetteis akumuleerumise intensiivsust. Troofsus on veekogude tüüpideks liigitamise põhialuseks.
Seega, vesikeskkonda siseneva valguse hulk ja omadused on väga tähtsad. Veepinnale langev valgus osaliselt peegeldub sellelt tagasi, ülejäänu tungib vette, kus ta neeldub ja hajub veemolekulide ning vees asuvate osakeste toimel. Kui veepind ei ole sile (lainetus), suureneb peegeldumine tunduvalt. Looduslikes vetes, kus on palju hõljuvaid ja heljuvaid osakesi, on kõigi kiirte neeldumiskoefitsiendid kõrgemad kui puhtas vees. Liikumisel läbi veekihtide tema spektraalne koostis muutub, sellel on oluline mõju fotosünteesi tingimustele ja veeorganismide käitumisele.
Paljud veeorganismid on valguse suhtes tundlikud, nad reageerivad valgusintensiivsusele. Näiteks: muudavad oma asukohta vees vastavalt valguse intensiivsusele; muudavad oma kloroplastide asukohta rakus vastavalt valgusele; loomad migreeruvad vees üles alla vastavalt valgusele; valguse järgi orienteerutakse aastaajas ja päevaajas.
Tuleta meelde mõiste kompensatsioonisügavus!
4. Veekogu põhja omadused
Põhjaelustikule on suurima ökoloogilise tähtsusega: 1. pinnaseosakeste mõõtmed; 2. pinnaseosakeste paiknemise tihedus; 3. pinnaseosakeste vastastikuse paiknemise stabiilsus; 4. põhjapinnase ärauhtumine voolu poolt ja 5. heljuvate ühendite põhja sadestumise kiirus.
Teisele substraadile üleviimisel põhjaloomade arvukus tavaliselt väheneb või nad surevad. Veeorganismid valivad eluks sobivaid põhjapiirkondi aktiivselt: laskuvad valikuliselt erinevatele substraatidele, täiskasvanud isendid liiguvad põhjal või nad lasevad veel end ümber liigutada.
5. Vee keemilised omadused
Vees võib olla lahustunud tohutu hulk kemikaale. Kui neid on palju, nad määravad veekogu iseloomu: happelised või soodajärved, toitaineterikkad jõed, rauarikkad allikad jne. Organismid on kohastunud oma elupaiga tingimustega. Olulisimad veekogude ökoloogia seisukohalt on mõned ühendid - hapnik, süsihappegaas, karedust põhjustavad ühendid, biogeenid ja mõned orgaanilised ühendid.
Hapnik lahustub vees, hulk sõltub temparatuurist. Jahedamas vees lahustub rohkem hapnikku, seda mõjutavad ka segunemine, turbulents, fotosüntees ja hingamine.
Süsihappegaas on samuti lahustunud vees ja põhjustab terve rea keemilisi protsesse, mis on eelkõige seotud süsinikuringega, fotosünteesiga ja vee happelisusega. Lahustub paremini kui hapnik: ~200 korda enam.
Biogeenid. Taimede kasv sõltub paljudest elementidest, kuid N ja P on erilise tähtsusega. Vees leidub lahustunud olekus mõlemat, parim näitaja nende iseloomustamiseks on N:P suhe. Need biogeenid, nagu ka CO2, O2 ja H osalevad suurtes biogeokeemilistes ringetes. Biogeenide hulk vees on aluseks veekogu troofsuse kujunemisel. Troofsus - toitelisus, s.o. kompleksnäitaja, mis väljendab veekogu aineringe tüüpi ja intensiivsust määravate ühendite sisaldust vees ja nende põhjasetteis akumuleerumise intensiivsust. Troofsus on veekogude tüüpideks liigitamise põhialuseks.