Umělé Vodní Ekosystémy: Druhy a Charakteristika

Vodní nebo též aquatické ekosystémy jsou ekosystémy, jejichž hlavní složku tvoří voda. Obecně je lze rozdělit na ekosystémy vod tekoucích a stojatých.

Tekoucí Vody

Tekoucí vody v krajině představují specifické životní prostředí pro nepřeberné množství rostlinných i živočišných druhů. Složení společenstev vodních toků je nutně ovlivňováno mnoha faktory - např. velikost toku, teplota vod, kolísavost průtoku, rychlost proudění, pH, obsah živin atd. Vzhledem k neustálému proudění mají oproti stojatým vodám vyšší samočistící schopnost ve spojení s intenzivnějším okysličováním.

Existence mnoha cenných ekosystémů je úzce provázána s vodními toky, respektive s jejich periodickým rozlivem. Typicky se jedná o lužní lesy či údolní nivy, k jejichž zachování je nutné zamezit nevhodné regulaci vodních toků.

Stojaté Vody

Stojaté vody v rámci Jihočeského kraje reprezentují zejména rybníky a vodní nádrže. Přirozená jezera se nacházejí pouze na Šumavě. Do stojatých vod lze zařadit i ekosystémy silně ovlivněné vodou jako jsou mokřady, či rašeliniště. Podobně jako v případě tekoucích vod je složení společenstev silně ovlivňováno mnoha faktory.

V případě rybníků je rozhodujícím faktorem určujícím míru biodiverzity způsob hospodaření (extenzivní vs. intenzivní).

Čtěte také: Umělé kožešiny a životní prostředí

Voda a Její Význam

Voda představuje pro člověka mnohem více než pouze chemický vzorec H2O. Zůstává nezbytným předpokladem existence života na Zemi: ostatně kosmologové při hledání života mimo naši planetu pátrají pomocí sofistikovaných sond právě po vodě, na niž jsou v různé míře vázány všechny dosud známé organismy. Přitom ještě v 19. století voda nikomu vrásky na čele nedělala: byla všeobecně považována za nevyčerpatelný obnovitelný zdroj - a podle toho se s ní také nakládalo.

Pokračující tlak člověka na přírodu, zesílený v 50. letech 20. století, kdy začalo období mohutného rozvoje lidské společnosti, výstižně označované jako Velké zrychlení, se nemohl neprojevit také na vodních ekosystémech. Zkusme se proto zamyslet nad jejich současným stavem a pravděpodobnou budoucností.

Při prvním pohledu na školní glóbus se zdá, že s vodou bychom nemuseli mít žádné problémy. Vždyť oceány pokrývají 71 % zemského povrchu a je v nich soustředěno 95,4 % světových zásob vody, pochopitelně slané.

Zdroje Sladké Vody

• Téměř 53 % veškeré sladké vody v sobě skrývají ledovce, ať už pevninské, nebo plovoucí kry. V globálním měřítku se jedná o 1,9 % celkové zásobárny životadárné kapaliny.
• Naproti tomu podzemní zdroje představují 1,6 % veškeré H2O na zeměkouli. Jinak řečeno, 46 % sladké vody musíme hledat pod zemí.
• Navíc 0,007 % celosvětového objemu vody shromažďují vnitrozemská slaná jezera, kdežto 0,004 % připadá na půdní vlhkost.
• Povrchová sladká voda tvoří skutečně pouhý zlomek, konkrétně 0,0016 %, všech zásob vody vyskytujících se na Zemi.

Střízlivé odhady hovoří o tom, že celkový objem vody na Zemi dosahuje jen těžko představitelných 1 389 000 000 km3. Uvedené číslo může ve čtenáři snadno vyvolat dojem, že uvedená látka zůstává i nadále snadno dostupným zdrojem. Jak si ukážeme v následujícím textu, opak je pravdou. Vždyť člověk může z obřích globálních zásob vody odebírat pouhé 1-2 %.

Vnitrozemské Vodní Ekosystémy

V dalších řádcích se soustředíme na vnitrozemské vodní ekosystémy, tedy vodou ovlivněné ekosystémy vyskytující se v rámci souše. Bývají ponejvíce sladkovodní: zahrnují zejména veškeré vodní toky a přírodní a umělé nádrže a nejrůznější mokřady. Vodní plochy ve městech spoluvytvářejí modro-zelenou infrastrukturu.

Čtěte také: Význam Uměle Vytvořené Přírody

Znečištění Vodních Ekosystémů

Znečišťování prostředí cizorodými látkami bývá spolu s probíhajícími a očekávanými změnami podnebí a četnými posuny v biologické rozmanitosti pokládáno za jeden ze tří nejvýznamnějších globálních problémů vyvolávajících environmentální krizi. Do vnitrozemských vod se dostává široká škála chemických prvků a sloučenin. Patří mezi ně mj. radioaktivní prvky, jako je stroncium nebo radon, těžké kovy, průmyslová rozpouštědla a těkavé organické sloučeniny, kupř. benzen nebo freony (CFC), chemické látky používané v zemědělství (pesticidy, růstové stimulátory či hormony), zplodiny paliv, nanočástice, zbytky léčiv používaných v humánní i veterinární medicíně, kosmetických výrobků, očkovacích látek a antikoncepčních prostředků, mycí a čisticí prostředky (detergenty) a mikroplasty.

Důležitým zdrojem znečištění vnitrozemských vodních ekosystémů se staly odpadní vody. V současnosti lidstvo vytváří ročně přibližně 360 km3 odpadních vod, z nichž 48 % proniká do prostředí bez jakéhokoli čištění a jen 11 % bývá opětovně použito, nejčastěji pro zavlažování. Realistické prognózy tvrdí, že se objem odpadních vod do roku 2050 zdvojnásobí. Na 360 000 km2, tedy ploše odpovídající rozloze SRN, se ke zavlažování používá odpadní voda nebo se hnojí tuhými kaly z čistíren odpadních vod. Nevyčištěné komunální a průmyslové odpadní vody již stačily znečistit přinejmenším tři čtvrtiny vnitrozemských vod.

Další vskutku globální problém představuje obohacování prostředí o živiny, zejména dusík a fosfor, lidskou činností. Dlouhodobé používání syntetických hnojiv a těžba fosfátu navýšily přísun do prostředí u fosforu dvakrát a u dusíku třikrát. Ve vodním prostředí eutrofizaci charakterizuje nadměrný růst sinic, řas a cévnatých rostlin.

Jejich biomasa, označovaná jako „vodní květ“, ničí ekonomicky významný rybolov a ohrožuje produkovanými toxiny zdraví nejen volně žijících živočichů a hospodářských zvířat, ale i člověka.

Znečištění Plasty

V poslední době se stále častěji hovoří o znečišťování prostředí umělými hmotami. Plasty se splachem dostávají do vodních toků, které je přenášejí do moře, kde se v místech styku mořských proudů hromadí v podobě často rozsáhlých odpadkových skvrn. Větší kusy umělých hmot se ve vodním prostředí rozkládají na mikroplasty, jež obvykle mívají v průměru méně než 5 milimetrů. Dostávají se do potravních řetězců s výrazně negativním dopadem na vrcholového konzumenta - člověka. V důsledku chemického složení a výrazného poměru mezi povrchem a objemem vychytávají z okolního prostředí těžké kovy a organické látky včetně jedovatých sloučenin a karcinogenních látek.

Čtěte také: Ekosystémy a neolitická revoluce

Řeky dopraví v celém světě do moře každoročně 0,5-1 milion tun plastů. Dunaj mezi Vídní a Bratislavou obsahoval v 1000 m3 vody v průměru 317 umělohmotných položek o celkové hmotnosti 4,8 gramů: v tomto úseku evropského veletoku se tak vyskytovalo více částic a kusů umělých hmot než rybích larev.

Ekosystémové Služby Vnitrozemských Vod

Vnitrozemské vodní ekosystémy poskytují lidstvu celou řadu nenahraditelných ekosystémových služeb, jako je pitná voda, voda na zavlažování, pro průmysl a domácnosti, potraviny (40 % všech bílkovin získávaných ve světě z ryb), zachycování živin, snižování znečištění prostředí, regulace mikroklimatu, příležitosti pro rekreaci, regulace složení plynů v ovzduší a ukládání uhlíku mimo atmosféru. Jejich celková roční peněžní hodnota je bez ohledu na v globálním rozsahu zanedbatelnou plochu vnitrozemských vod dokonce větší než v případě lesů mírného pásu či travinných porostů.

Lidská civilizace využívá celkem 24 000 km3 vody za rok, přičemž největší část spotřebovávají plodiny a pastviny z půdy (zelená voda) a jen 4 300 km3 přímo člověk, pochopitelně z povrchových a podzemních zdrojů (modrá voda). I přes poměrně malý objem povrchových vod z nich pochází většina naší přímé spotřeby, konkrétně 75 %. Podzemní voda přispívá ke spotřebě vody lidskou civilizací asi čtvrtinou. Recyklovaná voda zabezpečuje pouhých 0,17 % vody využívané lidmi. Objem odsolené mořské vody, i když postupně narůstá, je v globálním měřítku stejný jako v případě vyčištěné odpadní vody.

Přibližně 70 % lidmi celosvětově odebrané vody se uplatní v zemědělství, zejména při zavlažování, téměř 20 % vyžaduje průmysl, zatímco 12 % zamíří do lidských sídel a do nejrozmanitější infrastruktury. Uvedená čísla se ale výrazně mění v závislosti na hospodářské vyspělosti příslušného státu nebo části světa: v nejchudších zemích spolyká zemědělství 90 % celkově využité vody. Přestože spotřeba vody v Evropě a Severní Americe od začátku 80. let 20. století klesá, od nástupu 60. let 20. století se globálně navýšila 2,5×: největší nárůst padá na vrub lidským sídlům.

Přístup každého obyvatele naší planety ke kvalitní pitné vodě, dostupné navíc v dostatečném množství, byl v roce 2010 prohlášen Valným shromážděním OSN jedním ze základních lidských práv. Skutečnost je bohužel dlouhodobě poněkud jiná. Skoro polovina lidstva v současnosti trpí aspoň část roku nedostatkem jakékoli vody.

Nejběžnějšími bariérami ve vodních tocích i přes nepochybné pozitivní přínosy lidské společnosti zůstávají přehrady. Celková kapacita 58 000 velkých přehrad s hrází vyšší než 1,5 m se odhaduje na 7 000-8 000 km3, přičemž další 3 000 se nacházejí ve výstavbě nebo se jejich budování plánuje, ponejvíce v rozvojových zemích. Záměr na výstavbu přehrad se týká 260 000 km dosud volně tekoucích řek, i.e. délky šestkrát přesahující rozměr rovníku.

Biodiverzita Sladkovodních Ekosystémů

Sladkovodní ekosystémy zaujímají asi 3 % povrchu souše: nicméně jen 60 % z uvedené rozlohy tvoří stálé vodní plochy. Přesto hostí desetinu dosud vědou popsaných druhů hub, rostlin, bezobratlých a obratlovců včetně celé řady endemických taxonů. Sladkovodní biologickou rozmanitost nejvíce ovlivňují změny využívání území, již zmiňovaná fragmentace a homogenizace průtoku přehradami, invazní nepůvodní druhy, změny podnebí, eutrofizace, odběr vody a nadměrné využívání lovem a rybolovem. Stejně jako v případě suchozemských ekosystémů nejsou klimatické změny hlavní příčinou posunů v biodiverzitě sladkých vod: tím zůstávají výše uvedené antropogenní faktory.

Vzhledem k rozsahu koloběhu vody jej změny podnebí ovlivňují prostřednictvím řady procesů celý, byť s různou intenzitou a rozdílnými dopady. Přímý vliv na vnitrozemské vodní ekosystémy mají zejména posuny v množství a rozložení srážek a v teplotě prostředí: mění se jejich teplota i průtok a také dostupnost vody.

Mimořádné povětrnostní jevy někdy dávané do souvislosti s klimatickými změnami zahrnují také přírodní katastrofy, kdy je vody příliš, nebo naopak málo. Extrémně silné srážky a povodně se v současnosti na Zemi vyskytují čtyřikrát častěji než v roce 1980. V letech 2002-2021 si ve světě vyžádaly 100 000 lidských životů, dopadly na další 1,6 miliardy lidí a způsobily škodu 832 miliard USD (19,9 bilionů Kč).

Scénáře dopadů klimatických změn předpokládají další navýšení četnosti a důraznosti období sucha a povodní. Nedostatek vody se může projevit ještě výrazněji než dosud a povede ke zvýšené migraci obyvatelstva z postižených oblastí a k válkám o vodní zdroje.

Soustava vnitrozemských vodních ekosystémů bývá oprávněně přirovnávána ke krevnímu řečišti biosféry. V článku uvedené údaje výmluvně dokládají, že stav vnitrozemských vod ve světě není zrovna příznivý. Různorodý a zvyšující se dopad člověkem vyvolaných vnějších hnacích sil na vnitrozemské vodní ekosystémy známe již celá desetiletí, stejně jako jej omezující nebo zmírňující účinná řešení využívající jak přírodní, tak technické postupy.

Péče o ně vyžaduje, aby povrchové a podzemní vody byly považovány za jediný vzájemně propojený zdroj a také tak obhospodařovány. V řadě případů bývá účinné uplatnění ekosystémového přístupu, i.e. integrovaná péče o říční povodí, nebo oběhového vodního hospodářství.

Rybníky: Specifický Typ Umělého Ekosystému

Rybníky určitě nemusíme čtenářům Vodního hospodářství představovat, takže na úvod jenom malá rekapitulace. Jedná se o umělé vodní nádrže s regulovatelnou hladinou a možností většinou úplného vypuštění, budované už od středověku nejen za účelem chovu ryb, ale také jako zásobárny vody či pro energetické využití.

Po staletí se v nich vyvíjely přírodě blízké vodní ekosystémy, v nichž nacházeli útočiště vodní a mokřadní živočichové i rostliny, jejichž původní stanoviště postupně zanikala kvůli vysoušení mokřadů, regulaci toků a přeměně říčních niv.

Limnologický Pohled na Rybníky

Z limnologického hlediska se rybníky nejvíce podobají mělkým jezerům s častým mícháním větrem (oligo- až polymiktické), ale najdeme mezi nimi i výjimky - hluboké rybníky (např. Staňkovský nebo Jordán) se chovají stejně jako teplotně stratifikované údolní nádrže (dimiktické, s jarním a podzimním mícháním).

Historie Rybničního Hospodaření

První hydrobiologické studie dokumentovaly malou úživnost, tedy dystrofní nebo oligotrofní až mezotrofní stav českých rybníků s hojností zooplanktonu a makrozoobentosu po celou vegetační sezónu. Tomu odpovídala i přirozená produkce ryb - např. roční produkce 20 třeboňských rybníků se v 70. letech 19. století pohybovala v rozmezí 11-94 kg/ha. Právě na základě studie Výživy kapra a jeho družiny rybničné zavedl třeboňský fišmistr Josef Šusta na švarcenberském panství zásadní změny v rybničním chovu ryb.

Zpočátku především organické hnojení a vápnění vedlo k postupnému nárůstu rybí produkce, během minulého století se pak na řádovém zvýšení produkce ryb podílela i aplikace minerálních hnojiv a především přikrmování.

Vývoj Planktonu v Rybnících

Zhruba do konce 70. let minulého století probíhal sezónní vývoj planktonu podle jednoho ze dvou scénářů charakteristických pro mělká jezera: buď s nízkou průhledností (turbidní fáze), většinou způsobenou vegetačním zákalem fytoplanktonu, anebo s vysokou průhledností (fáze čiré vody), udržovanou filtrační aktivitou velkého zooplanktonu (typicky hrotnatkami rodu Daphnia), s bohatou submerzní vegetací nebo makroskopickými koloniemi vláknitých sinic.

V 60. letech byla produkce ryb ještě do značné míry závislá na přirozené nabídce potravy - filtrující zooplankton zajišťoval účinnou přeměnu primární produkce fytoplanktonu a přenos energie i živin do ryb. Velikostní struktura a sezónní dynamika zooplanktonu tehdy odpovídala rybím obsádkám a rybníky v prvním a druhém horku (resp. v prvním a druhém roce dvouletého cyklu, tzv. dvouhorkového chovu tržního kapra) se lišily na první pohled - díky menšímu vyžíracímu tlaku planktonožravých ryb se v prvním roce udržela vysoká průhlednost, zatímco ve druhém roce ryby víc potlačily velké hrotnatky, takže výsledkem byl drobnější zooplankton a menší průhlednost vody. Přesto se v mnoha rybnících dalo bez zdravotních následků koupat, leckde se chovaly i citlivější druhy ryb (např.

Intenzifikace Rybničního Hospodaření a Její Důsledky

Postupující intenzifikace rybničního hospodaření během 80. let přinesla další zvýšení obsádek a větší závislost produkce kaprů na přikrmování, převážně obilím. Také ale rostl přísun živin z odpadních vod a zemědělství. Zatímco ekonomická transformace přísun živin ze zemědělské výroby výrazně omezila (významně podražila minerální hnojiva a poklesly stavy skotu i prasat), objem splaškových vod spíše narůstal, jak se budovaly vesnické kanalizace.

S rozvojem obcí a rostoucí životní úrovní (obecní vodovody, koupelny, splachovací WC, pračky, myčky nádobí aj.) totiž dramaticky narostly objemy splaškových vod a výstavba čistíren málokde řešila odstraňování živin. Tyto negativní jevy se pod hladinou rybníků postupně „kumulovaly“ a navenek se projevovaly především zhoršenou kvalitou vody, sinicovými květy (s nepopulárními zákazy koupání v rekreačních rybnících) a občasnými úhyny ryb, ale také poklesem populací vodních ptáků či úbytkem litorální vegetace a s tím spojeným všeobecným poklesem biologické rozmanitosti.

V odborné ochranářské i laické veřejnosti převládá přesvědčení, že hlavním viníkem je dnešní průmyslový chov kaprů a především jejich vysoké obsádky. Jenže pomohlo by samotné snížení obsádek kaprů situaci zlepšit - například alespoň vrátit rybníky do stavu, řekněme, před půlstoletím? Jak vlastně fungují dnešní hypereutrofní rybníky? Jak zareaguje rybniční ekosystém „nadupaný živinami“ na pokles rybí obsádky?

Schéma složek a toků živin a energie v rybníku

Obr. 1. Schematické znázornění hlavních složek a toků živin a energie v ekosystému rybníka. Vlevo litorální společenstvo, centrální panel představuje hlavní složky planktonního společenstva (DOC - rozpuštěný organický uhlík, PCB - pikosinice, AMF - vodní mikromycety a oomycety, CH4 - metan, MOB - metanoxidující bakterie).

Mikrofotogragie rybničního planktonu

Obr. 2. Mikrofotografie typického rybničního zooplanktonu - tzv. hrubý zooplankton s převahou velkých perlooček (Daphnia gr. longispina, období čiré vody) vlevo, střední zooplankton tvořený kopepoditovými stádii buchanek a drobnými perloočkami (Bosmina spp.) vpravo, úsečka představuje měřítko 1 mm.

Rybníkářství po Šustovi ve 21. století

Fišmistr Josef Šusta by tehdejší rybníky pravděpodobně charakterizoval jako stabilní systémy s nízkým obsahem živin a předvídatelnými reakcemi na hnojení a krmení (tj. hojnost přirozené potravy a nárůst rybí produkce). Naše výzkumy ale ukazují, že dnešní situace je mnohem složitější - na jejich fungování působí komplexní soubor faktorů (např.

Klíčová role zooplanktonu

Základní pravidlo však zůstává platné: velký filtrující zooplankton hraje v rybnících klíčovou roli. Velké perloočky, buchanky a vznášivky představují nejen důležitou složku potravy pro kapra, bohatou na esenciální aminokyseliny a mastné kyseliny (což se pozitivně promítá i do kvality rybího masa!), ale také významný prvek transformace živin a energie.

V porovnání s menšími druhy zooplanktonu mají zejména hrotnatky rodu Daphnia podstatně vyšší filtrační kapacitu - dokážou efektivně filtrovat jemné částice (včetně mikrobů) a při vyšší hustotě mohou během krátké doby přefiltrovat celý objem vody v rybníku do fáze tzv. čiré vody. Navzdory této jejich klíčové roli však obvykle není možné udržet dafniový zooplankton po celou sezónu. Planktonní společenstvo prochází dynamickými změnami, jež popisuje PEG model (Plankton Ecology Group).

Sezónní dynamika planktonu

Jeho sezónní dynamika je ovlivněna nejen rybí obsádkou a dostupností živin, ale také abiotickými faktory, jako jsou změny teploty a světelných podmínek. Od rybářů tedy nelze požadovat, aby udrželi dafnie po celou vegetační sezónu, ale je žádoucí podporovat co nejdéle jejich přítomnost. Neměnnou pravdou J. Šusty však zůstává význam přirozené potravy, která spolu s krmením tvoří základ polointenzivního chovu kapra.

Jednoduše řečeno, produkce ryb v rybnících závisí na přírodních procesech, jež jsou podpořeny či ovlivňovány rybníkářem. Dostatek zooplanktonu a makrozoobentosu (viz schéma, obr. 1) po celou vegetační sezónu je zásadní pro udržení efektivity produkce (na začátku sezony hrubý zooplankton, v druhé polovině střední zooplankton). Pokud v rybníce dominuje jemný zooplankton, efektivita využití organických látek, fosforu i dusíku rapidně klesá.

Bez transformačního článku, jakým je (hrubý až střední, obr. 2) zooplankton a makrozoobentos, nelze přenést energii a živiny z primární produkce ke kaprům a tak živiny a energii ze systému efektivně vytěžit (obr. 1). Enormní množství živin a organiky se tak hromadí ve vodním sloupci a sedimentu, kde podporují intenzivní mikrobiální aktivitu bakterií, hub a prvoků, připomínající tak spíše procesy aktivovaného kalu.

Kyslíkový režim v rybnících

Kyslíkový režim v rybníce se neodvíjí jen od fotosyntézy a respirace ve vodním sloupci, ale významně ho ovlivňuje právě i „dýchání“ sedimentu (tzn. mikrobiální rozkladné procesy na dně rybníka). Pozorování na rybníce Rod ukázalo, že na jaře se spotřeba kyslíku silně váže právě na dno rybníka, kde mikrobiální rozklad organických látek kyslík výrazně snižuje. Naopak během léta, kdy se voda „zazelená“, jsou hlavními hráči kolísání kyslíku řasy a sinice ve vodním sloupci.

Jestliže kyslíkový deficit nebo jiná nenadálá událost způsobí úhyn ryb, dochází k rychlému nárůstu velkých perlooček v zooplanktonu, které díky své filtrační aktivitě dokáží fytoplankton z vody rychle „vyčistit“. Situace, kdy v zooplanktonu převládají velké perloočky a voda má vysokou průhlednost, může být v rybníce stabilní po delší dobu, zvlášť když vysoký obsah organických látek přispívá k růstu bakterií, jež jsou potravou pro perloočky (v situacích kdy je fytoplankton z vodního sloupce vyfiltrován).

Přítomnost větších druhů zooplanktonu ovšem také nese riziko - při vysoké spotřebě kyslíku dané rozkladem organických látek na dně a oslabené fotosyntéze může kyslík v rybníce poklesnout na kritické hodnoty, protože jeho difuze z atmosféry nestačí pokrýt spotřebu. Výsledkem je paradoxní situace: stav čiré vody s vysokou průhledností může být rizikový nejen pro rybí obsádku, ale i pro další druhy organismů vázané na ekosystém rybníka.

U současných rybníků nadupaných živinami není doporučeníhodné velké snížení rybích obsádek, protože by riziko kyslíkových deficitů při nastolení stavu čisté vody, s dominancí velkých perlooček, bylo příliš vysoké.

Nedostatky kyslíku v rybnících, které se v poslední době v důsledku klimatických změn vyskytují stále častěji, jsou příčinou dalších negativních jevů, které v současnosti na rybnících pozorujeme. Bezkyslíkaté podmínky podporují převahu anaerobních procesů, které vedou k vyšším emisím skleníkových plynů (především oxidů dusíku a metanu) a uvolňování fosforu vázaného v sedimentu, a zároveň díky intenzivní denitrifikaci k nežádoucí ztrátě dusíku.

tags: #umělé #vodní #ekosystémy #druhy

Oblíbené příspěvky:

• Co Znamenají Emise v TP?
• Zajímavosti Jeseníků: Velký Klín
• Normy pro emise v Karviné
• Ekologické aspekty LED osvětlení
• Alnus glutinosa a její ekologie