W2   Właściwości fizyczne wody

-          atomy H nie są symetrycznie rozmieszczone à kąt pomiędzy nimi 104,45 stopnia

-          przesunięcie protonuà silny moment dipolowy (właściwości)à z®óżnicowanie łądunkó

-          dobry rozpuszczalnik

-          cząsteczki wody przyciągają się à tworzą klastry cząstek (agregację )à parakrystaliczna struktura

-          temp 0 C- asocjaty mają 65 cząstek

-          100 C – 12 cząstek

-          im wyższa temperatura tym rozmiary asocjatów mniejsze

-          anomalia gęstości wodyà z tego różnica gęstości; lód lżejszy od wodyà gęstość wody spada gdy lód przechodzi w wodęà zbiorniki wodne zamarzają od góry; lód pływa po powierzchni wody; odcina zbiornik od wpływu atmosferyà tam mogą się kryć organizmy; głębokie jeziora nie zamarzają

-         

zależność gęstości wody od temperaturyà maksimum gęstości przy temp. 4 Cà

-          nieupakowane w klastry cząsteczki są rozmieszczone gęściejà gęstość asocjatów mniejsza niż swobodnych cząstekà gdy woda rozmarznie to asocjaty rozpadają sięà struktura wody coraz gęstsza àze 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 asocjatówàdlatego gęstość znowu spadaà procesy 1 i 2 nakładają się

-          najgęstsza woda jest najzimniejszaà woda opada na dno zbiornika (ciepła zimą) woda chłodniejsza przy powiwrzchnià (zimą odwrotne uwarstwowienie) najcieplejsza woda przy dnieà latem odwrotnie

-          temperatura wody w jeziorach oscyluje wokół 4C; gdy głębokie jezioro; jest niższa

-          sól i ciśnienieà wzrost ciśnienia àzmniejsza się temperatura

-          skutek asocjacji> woda ma właściwości cieplne

-          wysokie ciepło właściwe- wody to akumulatory ciepła

-          zbiorniki stabilizują temperaturę pochłaniając ciepło i zimą ogrzewają à wpływ buforujący na klimat

-          wysokie ciepło topnienia i parowania- dużo energii trzeba dostarczyć; to wzmaga buforującą rolę wód

-          małe przewodnictwo cieplne- świetny izolator cieplnyà unieruchomiona woda

-          gradienty temperatur- b. silne

-          tam gdzie wody się mieszają to ciepło może się unosić

-          cząsteczki mają silne powinowactwo do siebieà 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)à 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 hydrofilowaà zwilżenie- gdy jest odwrotnie to powierzchnia hydrofobowa

-          organizmy hydrofoboweà owad gromadzi powietrze przyczepiona do ciała i nurkuje; zabiera porcję tlenu; funkcja fizycznych skrzeli

-          lepkośc wody – dość sporaà opór wewnętrzny; siła jaką ciecz zapobiega ruchowi ciał zanudzonych w tej cieczyà lepkość zależy od temperatury – im wyższa temp. Tym woda mniej lepka (bardziej płynna)

-         

lepkość istotna ze względu na ruch organizmów w wodzie i przepływów

Przepływy

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:

-          wielkości obiektu

-          prędkości ruchu obiektu

-          od lepkości cieczy

przepływ charakteryzowany przez Liczbę Reynoldsa – stosunek sił inercji (bezwładności) do sił lepkości

Płynący człowiek R = 10 ^ 4

Ryby R = 10^2

Bakterie 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 organizmóà 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 warstwyà wiele zwierząt to filtratory;  struktury filtrujące to drobne sieci ; odległość między szczecinkami mniejsza niż grubość warstwy granicznejà te sita dla wody są powierzchnią nieprzepuszczalną (goretex)à 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 substancjià w warstwie granicznej mogą być deficyty pierwiastkó biogennychà sposobem na to jest ruch- grubość warstwy zależna od liczby R

-          glony mają zdolności ruchu; zrywają warstwę graniczną i odświeżają pierwiastki biogenneà np. okrzemka; ruch powoduje wzrost dyfuzji

-          w wodzie o tej samej żyzności komórki subiektrywnie odczuwają

-          j. oligotroficzne à 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

Światło

-          źródło energii do fotosyntezy ; ogrzewa wodę

-          natężenie światła spada wykładniczo ze wzrostem głębokości

-          współczynnik pochłaniania światła

-          głęobokość strefy eufotycznej- to gdzie dociera 1 % światła à głębokość strefy to procesy produkcji przeważają nad procesami destrukcjià w strefie eufotycznej- produkcja pierwotna

-          poniżej – konsumpcja tlenu

-          powyżej – produkcja tlenu

punkt kompensacyjny

-          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 wodęà czyste wody są błękitne dlatego

-          Rozkład absorpcji chlorofiluà 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 solià 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 miesząłaà ogromne ilości CO2 spłynęły na okolicę – śmierć ludzi i bydła

-          ciśnienie parcjalne- wyniesienie sprężonych wód ku powierzchni

Temperatura

-          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-

-          latem odwrotna

-          lód topnieje ; powierzchniowe warstwy wody w całym słupie 4 C; gęstość taka sama

-          woda miesza się w całym jeziorze bo nie ma bariery gęstościà cyrkulacja wiosennaà prowadzi do użyźnienia;głębokie warstwy pozbawione producentów (mineralizacja materii) są żyzne w pierwiastki biogenneà 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 gęstościà woda ciepła przy powierzchni pływa po wodzie głębiej zalegającejà mieszanie ograniczone do strefy eufotycznej – powierzchniowej

Stratyfikacja letnia

-          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

3 - hypolinion – chłodny

-          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)à głęboki epilinion w jeziorze otwartym

Jesień

-          jeziora się ochładzają

-          temp. Epilinionu spada->zanik różnic gęstości wody ; wyrównują się; wiatr może wymieszaćà cyrkulacja jesiennaà 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...