Saša Erlih

Pogled s "površine" na dogajanja v jezerskih ekosistemih...

V tem sestavku bom poizkusil osvetliti dogajanje pod vodo skozi prizmo toplotnih razmer, kot se zvrstijo tekom koledarskega leta. Tovrstno drezanje v materijo pa lahko povzroči pravi veliki "pok" v želji po znanju.

Pa lepo po vrsti. Veda, ki se ukvarja s celinskimi vodami in življenjem v njih je dobila ime limnologija (gr. limnos: jezero,bazen). Razdelitev celinskih voda na stoječe in tekoče nam je vsem dobro poznana. Prav tako nadaljna razdelitev stoječih voda na jezera, ribnike, močvirja, podtalnice, občasne mlake in luže.  

V jezerih ločimo tri biološke cone (slika 1): litoralna, sublitoralna in pelagična cona. Litoralna in sublitoralna sta plitvi in predstavljata optimalne pogoje za rast rastlin. Izpostavil bi velik pomen teh dveh za jezerski ekosistem kot zavetje in območje prehranjevanja veliko vrst (od planktona do vretenčarjev). Prav tako je to območje najbolj zanimivo za ribolov - "amiji" ga imenujejo kar "action zone". Pri nekaterih jezerih struktura tal onemogoča rast rastlin, kljub dobri osvetljenosti (vzrok je lahko tudi kemična sestava). Pelagična cona je del jezera, kjer je globina prevelika, da bi omogočala rast rastlin.

Slika 1 (vir: FAOL): Cone jezerskega ekosistema

V kontekstu tega pisanja nas nastanek in tipologija jezer iz geološkega stališča ne zanima, pač pa bom za lažje razumevanja podal le delitev na trofične statuse (količino hranil): oligotrofna, mezotrofna in evtrofna jezera. Tako so oligotrofna jezera, jezera z malo hranil, hladna, globoka in prosojna. Mezotrofna jezera srednje globoka, količina hranil zadostna; v to skupino se uvršča  večina jezer - globalno. Ter evtrofna jezera z visokim nivojem hranil, ki so plitva, topla, s slabo vidljivostjo. Prosojnost vode je tako dober indikator trofičnega statusa. Z vidika ribolova na  salmonide bi izpostavil oligotrofna in mezotrofna jezera kot primerna za ohranjanje populacije salmonidov. S tem, da je potrebno mezotrofna jezera obravnavati že v konstekstu spremenljivih toplotnih razmer v jezeru.

Za lažje razumevanje toplotne plastovitosti (stratifikacije) je potrebno poznati specifično odvisnost gostote oz. specifične teže od temperature vode. Voda je najbolj gosta pri 4°C. Led je kristalna struktura in je specifično lažji od vode pri 4°C (plava na vodi) - kot bomo videli ta lastnost omogoča življenje v vodi pozimi. V drugo smer pa z naraščanjem temperature gostota vode pada.

Zaradi ogrevanja s površine v globino se razvije v vodnem telesu značilen temperaturni gradient, ki ga označujemo kot poletna toplotna plastovitost. Zaradi razlik v temperaturi vode in s tem tudi v specifičnih težah  vode v posameznih globinah se te ne mešajo druga z drugo. Tako se v mezotrofnih, še bolj pa v evtrofnih jezerih (globjih od 10m) ločijo trije sloji: epilimnij, mezolimnij oz. termoklina in hipolimnij (slika 2).

Slika 2: Poletna plastovitost (stratifikacija)

V zgornjem epilimnijskem sloju je voda topla. Temperaturne razlike znotraj epilimnija so minimalne. V globinskem hipolimnijskem sloju je voda hladna. Med njima se ustvari vmesni sloj, kjer temperatura vode v sorazmerno ozkem pasu naglo pade in ta se imenuje metalimnijski pas ali termoklina. Slovensko imenujemo ta sloj tudi preskočni ali zaporni sloj (Tarman, 1992). Preskočni, ker temperatura hitro pade na veliko nižjo vrednost (graf 1), kar pa preprečuje mešanje vode vode med epilimnijem in hipolimnijem. Tovrstna zapora preprečuje mešanje epi- in hipolimnija ter zato v jezeru ne poteka izmenjava kisika, ogljikovega dioksida in hranilnih snovi. Posledica tega je padec kisika v hipolimniju in visoke koncentracije nekaterih soli, ki onemogočajo normalno življenje ter nabiranje hranilnih snovi na dnu.

Cona ugodja za salmonide je nekje med 4 in 22°C, s tem da zlatovščice in jezerke preferirajo spodnji rang tega območja, potočnice in šarenke pa zgornji rang (med 10 in 18°C). Logična posledica tega je, da salmonidi v času poletne plastovitosti in toplih razmer v epilimniju najdejo zavetje v mezolimniju (termoklini). Spodnji del hipolimnija je lahko anoksičen in zato neprimeren za bivanje salmonidov.

Graf 1: Termična plastovitost v jezeru; plast s hitrim padcem temperature (modra krivulja) je termoklina oz. mezolimnij; zelene krivulje predstavljajo odvisnost nasičenosti vode z kisikom od oligotrofnih do evtrofnih jezer

V jeseni se jezero ohlaja in ko se zniža temperatura površinske plasti pod temperaturo plasti, ki leži pod njo, ohlajena in zato specifično težja voda izpodrine toplejšo (lažjo) vodo. Zato se začne voda  v epilimnijski plasti vertikalno mešati. Temperatura vode se izravna po celotnem vodnem stolpcu - izotermija. V poznem jesenskem času vetrovi povzročijo ob izotermiji razgradnjo termokline in mešanje celotnega vodnega stolpca - takoimenovano dihanje jezera.  Tako se obnovijo ob dnu kisikove zaloge in se vrnejo k površini hranilne snovi iz dna ter oddajo viški ogljikovega dioksida.

Termična plastovitost pozimi je inverzna. Površina jezera je pokrita z ledeno ploščo. Tik pod njo je voda ohlajena na 2°C, v vsej ostali globini znaša temperatura 4°C. Led zapira vodno telo pred vetrovi in s tem onemogoča mešanje vodnega stolpca - povzroča zimsko stojnost. Šele pomladanska odjuga odtali ledeno skorjo in vetrovi lahko ob izotermiji vertikalno premešajo vodni stolpec. To mešanje (identično jeseni) dvigne velike količine odmrlih rastlinskih snovi z dna in s tem posledično spremeni jezero v organsko mlako. Za muharja je to čas, ko se je bolj produktivno preusmeriti na drugo vodo.

S ponovnim ogrevanjem se razvija znova poletna slojnost in vse njene ekološke posledice.

Slika 3: Letni cikel dimiktičnega jezera

Opisani dogodki veljajo za jezera zmernega pasu in alpska jezera , ki so čista (neonesnažena). Na osnovi števila kroženj v enem letu sta Hutchinson in Löffler (1956) opredelila več tipov jezer. Naj omenim samo osnovne tipe: monomiktična (se mešajo enkrat letno - poleti), dimiktična (dvakrat letno) in polimiktična (večkrat letno).

Vsak dodaten dogodek, ki si ga lahko zamislimo pri obravnavanju pojava plastovitosti celotno sliko precej zakomplicira. Samo v razmislek: zamislimo si jezero z dvema pritokoma (enim mrzlim z vzhoda, drugega umetnega toplega nekaj 100 metrov od brega (izpust odpadnih voda), zapornico z izpustom v globini.... In da, vsak tak dogodek celotno sliko precej spremeni... Pa so to le zunanji dogodki v ekosistemu.

Saša Erlih