Limnologia
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História
O termo limnologia foi cunhado pelo François-Alphonse Forel (1841-1912), que estabeleceu o campo com seus estudos do lago Genebra. O interesse pela disciplina se expandiu rapidamente e, em 1922, agosto Thienemann (um zoólogo alemão) e Einar Naumann (um botânico sueco) co-fundou a Sociedade Internacional de Limnologia (SIL, da Societas Internationalis Limnologiae). A definição original de limnologia de Forel, "The Oceanography of Lakes", foi expandida para abranger o estudo de todas as águas interiores e influenciou o trabalho de Benedykt Dybowski no lago Baikal.
Os primeiros limnologistas americanos proeminentes incluíram G. Evelyn Hutchinson e Ed Deevey. Na Universidade de Wisconsin-Madison, Edward A. Birge, Chancey Juday, Charles R. Goldman e Arthur D. Hasler contribuíram para o desenvolvimento do Centro de Limnologia.
Limnologia Geral
Propriedades físicas
As propriedades físicas dos ecossistemas aquáticas são determinadas por uma combinação de calor, correntes, ondas e outras distribuições sazonais de condições ambientais. A morfometria de um corpo de água depende do tipo de característica (como um lago, rio, riacho, pântano, estuário etc.) e a estrutura da terra ao redor do corpo de água. Os lagos, por exemplo, são classificados por sua formação, e as zonas de lagos são definidas pela profundidade da água. A morfometria do sistema de rios e riachos é impulsionada pela geologia subjacente da área e pela velocidade geral da água. A morfometria do fluxo também é influenciada pela topografia (especialmente inclinação), bem como padrões de precipitação e outros fatores, como vegetação e desenvolvimento da terra. A conectividade entre córregos e lagos refere -se à densidade de drenagem da paisagem, área da superfície do lago e forma de lago.
Outros tipos de sistemas aquáticos que se enquadram no estudo da limnologia são estuários. Os estuários são corpos de água classificados pela interação de um rio e do oceano ou mar. As áreas úmidas variam em tamanho, forma e padrão, no entanto, os tipos mais comuns, pântanos, pântanos e pântanos, geralmente flutuam entre contendo água doce e rasa e seca, dependendo da época do ano.
Light interactionsA zonação leve é o conceito de como a quantidade de penetração da luz solar na água influencia a estrutura de um corpo de água. Essas zonas definem vários níveis de produtividade em ecossistemas aquáticos, como um lago. Por exemplo, a profundidade da coluna de água que a luz solar é capaz de penetrar e onde a maioria da vida vegetal é capaz de crescer é conhecida como zona fóica ou eufótica. O restante da coluna de água que é mais profundo e não recebe quantidades suficientes de luz solar para o crescimento das plantas é conhecida como zona afótica.
Thermal stratificationSemelhante à zonação leve, estratificação térmica ou zonação térmica é uma maneira de agrupar partes do corpo da água dentro de um sistema aquático com base na temperatura de diferentes camadas do lago. Quanto menos turva a água, mais a luz é capaz de penetrar e, portanto, o calor é transmitido mais profundo na água. O aquecimento diminui exponencialmente com a profundidade da coluna de água, para que a água fique mais quente perto da superfície, mas progressivamente mais fria à medida que se move para baixo. Existem três seções principais que definem a estratificação térmica em um lago. O epilimnion é mais próximo da superfície da água e absorve a radiação de ondas longas e curtas para aquecer a superfície da água. Durante os meses mais frios, o cisalhamento do vento pode contribuir para o resfriamento da superfície da água. A termoclina é uma área dentro da coluna de água onde as temperaturas da água diminuem rapidamente. A camada inferior é o hipolimno, que tende a ter a água mais fria, porque sua profundidade restringe a luz do sol de alcançá -la. Nos lagos temperados, o resfriamento da estação de outono das águas superficiais resulta na rotatividade da coluna de água, onde a termoclina é interrompida e o perfil de temperatura do lago se torna mais uniforme. Em climas frios, quando a água esfria abaixo de 4oC (a temperatura da densidade máxima), muitos lagos podem experimentar uma estratificação térmica inversa no inverno. Esses lagos geralmente são dimisticos, com uma breve reviravolta na primavera, além de cair mais longo. A resistência térmica relativa é a energia necessária para misturar esses estratos de diferentes temperaturas.
Lake Heat BudgetUm orçamento anual de calor, também mostrado como θa, é a quantidade total de calor necessária para elevar a água da sua temperatura mínima no inverno até a temperatura máxima do verão. Isso pode ser calculado integrando a área do lago a cada intervalo de profundidade (AZ) multiplicado pela diferença entre as temperaturas do verão (θsz) e inverno (θwz) ou ∫ {\ displayStyle \ displaystyle \ int} az (θsz-θwz)
Propriedades quimicas
A composição química da água nos ecossistemas aquáticos é influenciada por características e processos naturais, incluindo precipitação, solo subjacente e rocha na bacia de drenagem, erosão, evaporação e sedimentação. Todos os corpos de água têm uma certa composição de elementos e compostos orgânicos e inorgânicos. As reações biológicas também afetam as propriedades químicas da água. Além dos processos naturais, as atividades humanas influenciam fortemente a composição química dos sistemas aquáticos e sua qualidade da água.
Oxygen and carbon dioxideOxigênio dissolvido e dióxido de carbono dissolvido são frequentemente discutidos juntos devido ao seu papel acoplado na respiração e na fotossíntese. As concentrações de oxigênio dissolvido podem ser alteradas por processos físicos, químicos e biológicos e reação. Os processos físicos, incluindo a mistura de vento, podem aumentar as concentrações de oxigênio dissolvido, particularmente em águas superficiais dos ecossistemas aquáticos. Como a solubilidade de oxigênio dissolvida está ligada às temperaturas da água, as alterações na temperatura afetam as concentrações de oxigênio dissolvido, pois a água mais quente tem uma capacidade mais baixa para "manter" o oxigênio como água mais fria. Biologicamente, tanto a fotossíntese quanto a respiração aeróbica afetam as concentrações de oxigênio dissolvido. A fotossíntese por organismos autotróficos, como fitoplâncton e algas aquáticas, aumenta as concentrações de oxigênio dissolvido enquanto reduzem simultaneamente as concentrações de dióxido de carbono, uma vez que o dióxido de carbono é absorvido durante a fotossíntese. Todos os organismos aeróbicos no ambiente aquático ocupam oxigênio dissolvido durante a respiração aeróbica, enquanto o dióxido de carbono é liberado como um subproduto dessa reação. Como a fotossíntese é limitada pela luz, tanto a fotossíntese quanto a respiração ocorrem durante o dia, enquanto apenas a respiração ocorre durante o horário escuro ou em porções escuras de um ecossistema. O equilíbrio entre a produção e o consumo de oxigênio dissolvido é calculado como a taxa de metabolismo aquático.
As alterações verticais nas concentrações de oxigênio dissolvido são afetadas pela mistura de vento das águas da superfície e pelo equilíbrio entre a fotossíntese e a respiração da matéria orgânica. Essas alterações verticais, conhecidas como perfis, são baseadas em princípios semelhantes que a estratificação térmica e a penetração da luz. À medida que a disponibilidade da luz diminui mais profundamente na coluna de água, as taxas de fotossíntese também diminuem e menos oxigênio dissolvido é produzido. Isso significa que as concentrações de oxigênio dissolvido geralmente diminuem à medida que você se move mais fundo no corpo de água devido à fotossíntese não está reabastecendo oxigênio dissolvido que está sendo adotado através da respiração. Durante os períodos de estratificação térmica, os gradientes de densidade de água impedem que as águas superficiais ricas em oxigênio se misturem com águas mais profundas. Períodos prolongados de estratificação podem resultar no esgotamento do oxigênio dissolvido de água inferior da água; Quando as concentrações de oxigênio dissolvido estão abaixo de 2 miligramas por litro, as águas são consideradas hipóxicas. Quando as concentrações de oxigênio dissolvido são de aproximadamente 0 miligramas por litro, as condições são anóxicas. As águas hipóxicas e anóxicas reduzem o habitat disponível para organismos que respiram oxigênio e contribuem para alterações em outras reações químicas na água.
Nitrogen and phosphorusNitrogênio e fósforo são nutrientes ecologicamente significativos em sistemas aquáticos. O nitrogênio geralmente está presente como um gás nos ecossistemas aquáticos, no entanto, a maioria dos estudos de qualidade da água tende a se concentrar nos níveis de nitrato, nitrito e amônia. A maioria desses compostos de nitrogênio dissolvida segue um padrão sazonal com maiores concentrações nos meses de outono e inverno em comparação com a primavera e o verão. O fósforo tem um papel diferente nos ecossistemas aquáticos, pois é um fator limitante no crescimento do fitoplâncton devido a concentrações geralmente baixas na água. O fósforo dissolvido também é crucial para todos os seres vivos, geralmente é muito limitador para a produtividade primária em água doce e possui seu próprio ciclo distinto do ecossistema.
Propriedades biológicas
Uma maneira de classificar lagos (ou outros corpos de água) é com o índice de estado trófico. Um lago oligotrófico é caracterizado por níveis relativamente baixos de produção primária e baixos níveis de nutrientes. Um lago eutrófico possui altos níveis de produtividade primária devido a níveis de nutrientes muito altos. A eutrofização de um lago pode levar a flores de algas. Os lagos distróficos têm altos níveis de matéria húmica e geralmente têm águas marrom-amarelas e cor de chá. Essas categorias não têm especificações rígidas; O sistema de classificação pode ser visto como um espectro que abrange os vários níveis de produtividade aquática.
Organizações profissionais
As pessoas que estudam limnologia são chamadas de limnologistas. Esses cientistas estudam amplamente as características de sistemas de águas frescas interiores, como lagos, rios, riachos, lagoas e zonas úmidas. Eles também podem estudar corpos não ocidentais de água salgada, como o Grande Lago Salt. Existem muitas organizações profissionais relacionadas à limnologia e outros aspectos da ciência aquática, incluindo a Associação para as Ciências da Limnologia e Oceanografia, a Asociación Ibérica de Limnología, a Sociedade Internacional de Limnologia, a Sociedade Limnológica Polonesa, a Sociedade dos Limnologistas Canadenses e a Associação Biológica de Água Doce.
Veja também
Lakes portal
Rivers portal
Wetlands portal