LIMNOLOĢIJA: VĒSTURE, STUDIJU VIRZIENS, NOZARES, PĒTĪJUMI - BIOLOĢIJA - 2025

Limnoloģija ir zinātne, kas pēta iekšējo ūdeņu, kā savstarpēji saistītas ekosistēmas ar sauszemes ekosistēmu un atmosfēras. Aprakstiet un analizējiet iekšējo ūdeņu fizikālos, ķīmiskos un bioloģiskos faktorus, lai izskaidrotu to sastāvu, struktūru, enerģiju un dzīvos organismus.

Termins "limnoloģija" nāk no vārdiem limne (ar ūdeni saistīta dievišķība) un logotipiem (traktāts vai pētījums). Pirmoreiz to nodarbināja Fransuā Alfonsa Forela, Šveices zinātnieks par šīs disciplīnas tēvu uzskatīja par viņa lielo ieguldījumu 19. gadsimtā.

Limnoloģija, iekšējo ūdeņu izpēte. Avots: www.flickr.com

Limnoloģija visā tās vēsturē ir ievērojami attīstījusies; sākotnēji tas ietvēra tikai to ezeru izpēti, kurus uzskatīja par superorganismiem, bez savstarpējas saiknes ar vidi. Pašlaik kontinentālo ūdeņu izpētē tiek apskatīta mijiedarbība ar vidi un to nozīme matērijas un enerģijas ciklos.

Vēsture

Senā limnoloģija

Pirmie ieguldījumi ezeru zināšanā parādās senajā Eiropā ar atsevišķiem novērojumiem, bez starpsavienojumiem starp tiem.

No 1632. līdz 1723. gadam A. van Leewenhoek, pateicoties mikroskopa parādīšanai, sniedza pirmos ūdens mikroorganismu aprakstus, kas nozīmēja nozīmīgu progresu zināšanās par ūdens dzīvi.

1786. gadā tika publicēta pirmā ūdens mikroskopisko organismu klasifikācija, ko veica dāņu biologs Otto Fridrihs Mīlers, saukts par Animacula Infusoria Fluviatilia et Marina.

Līdz ar pirmo bioloģisko staciju parādīšanos, zināšanas limnobioloģijā sasniedza pilnību. 1888. gadā Čehijas Bohēmijas mežos tika nodibināta pirmā eksperimentālā stacija. Pēc tam bioloģisko staciju skaits Eiropā un ASV strauji palielinājās.

Tā laika zinātnieki deva lielu ieguldījumu zināšanās par dzīvi saldūdens tilpnēs. Cita starpā izceļas taksonomijas, barošanas mehānismu, izplatīšanas, migrācijas pētījumi.

Mūsdienu limnoloģija

Mūsdienu limnoloģija parādījās 19. gadsimta beigās, kad PE Müllers 1870. gadā atklāja saldūdens planktonisko kopienu.

Ruttners 1882. gadā konstatē, ka limnoloģija ietver ekoloģisko mijiedarbību, kas nav tikai aprakstošs pētījums par biotiskajām asociācijām, kas rodas ūdenstilpē.

1887. gadā SA Forbes publicēja eseju ar nosaukumu Ezers kā mikrokosms, kurā viņš analizēja ezeru kā vielu un enerģijas dinamiskā līdzsvara sistēmu ar dzīviem organismiem.

1892. gadā FA Forels publicēja savu pētījumu rezultātus Lemana ezerā (Šveice), koncentrējoties uz ezerā dzīvo organismu ģeoloģiju, fizikāli ķīmiskajiem raksturojumiem un aprakstu.

1917. gadā Kols ietver otro limnoloģijas mērķi; matērijas ciklu izpēte, īpašu uzsvaru liekot uz bioģeoķīmiskajiem cikliem.

1935. gadā Welch definēja limnoloģiju kā iekšējo ūdeņu bioloģiskās produktivitātes pētījumu. Šī definīcija pirmo reizi limnoloģijā ietver koncentrēšanos uz produktivitāti un lotisko sistēmu (upju un strautu), kā arī lenisko sistēmu (ezeru) izpēti.

1975. gadā Hutchinsons un Goltermans limnoloģiju raksturo kā starpdisciplināru zinātni, kas ir atkarīga no ģeoloģijas, meteoroloģijas, fizikas, ķīmijas un bioloģijas.

1986. gadā Lehmans aprakstīja divas ar limnoloģiju saistītas pētījumu jomas. Pirmais lauks bija vērsts uz ūdenstilpņu fizikāli ķīmiskajām (termodinamiskajām) īpašībām. Otra joma, kurā tiek pētīti bioloģiskie procesi iedzīvotāju un sabiedrības līmenī, ko kontrolē dabiskā atlase.

Deviņdesmitajos gados, saskaroties ar pieaugošo ūdens pieprasījumu un globālajiem draudiem samazināt tā daudzumu un kvalitāti, radās lietišķs limnoloģijas redzējums, kas koncentrējas uz vides pārvaldību.

Mūsdienu limnoloģija

XXI gadsimta limnoloģijā tiek saglabāts redzējums par to, cik svarīgas ir zināšanas par leniskām un lotiskām sistēmām, lai veicinātu ūdens pārvaldību vides jomā, kas cilvēcei ļauj izbaudīt ūdens resursus un tā sociālos, ekonomiskos un dabas ieguvumus.

Mācību nozare

Limnoloģija tiek uzskatīta par ekoloģijas nozari, kas koncentrējas uz iekšzemes ūdens ekosistēmām, ieskaitot ezerus, dīķus, gruntsūdeņus, dīķus, strautus un upes.

Tajā tiek pētīta gan matērijas un enerģijas plūsma, gan kontinentālajos ūdeņos esošo dzīvo organismu sastāvs, struktūra un dinamika indivīdu, sugu, populāciju un kopienu līmenī.

Lai izprastu visus procesus un mehānismus, kas veido kontinentālās ūdens vides bioloģisko daudzveidību un fizikāli ķīmiskās reakcijas, cita starpā ir jāintegrē vairākas zinātnes disciplīnas, piemēram, ķīmija, fizika, bioloģija, klimatoloģija, hidroloģija, ģeoloģija.

Limnoloģija integrē arī kontinentālo ūdeņu procesus ar sauszemes ekosistēmām. Tajā apskatīta ūdens novadīšanas ietekme un vielas un enerģijas ieguldījums baseinos. Tāpat tas ņem vērā apmaiņas, kas notiek starp ūdenstilpnēm un atmosfēru.

Iekšējo ūdeņu izpēte ietver arī vides draudu identificēšanu un to ietekmes uz ekosistēmu aprakstu. Tāpat tas nozīmē risinājumu meklēšanu, piemēram, klimata pārmaiņu mazināšanu, eksotisko sugu kontroli un ekosistēmu atjaunošanu.

Nozares

Limnoloģijas filiāles rodas atkarībā no pētāmā kontinentālā ūdensobjekta veida.

Stagnējoša ūdens limnoloģija

Šī limnoloģijas filiāle pēta leniskas ekosistēmas, labāk pazīstamas kā ezeri. Iekļauti ir gan dabiskie virszemes ūdeņi, gan mākslīgās rezervuāri, dīķi vai aizsprosti.

Tanganikikas ezers, Zambija. Avots: Worldtraveller, izmantojot Wikimedia Commons

Tekošo ūdeņu limnoloģija

Ar tekoša ūdens limnoloģiju tiek pētītas daudzas ekosistēmas, piemēram, upes vai strauti, kurām raksturīga galvenokārt horizontāla un vienvirziena ūdens plūsma.

Amazones upe. Avots: Peter Angritt, no Wikimedia Commons

Gruntsūdeņu limnoloģija

Šajā filiālē tiek pētīti procesi, kas notiek pazemes ūdens rezervuāros. Ir iekļauti pētījumi par bioģeoķīmiskajiem procesiem, kas veido gruntsūdeņu ķīmiskās īpašības.

Gruntsūdeņu mērīšana. Avots: www.pixabay.com

Sāļo ezeru limnoloģija

Šajā filiālē tiek pētīti sāļie ezeri, kas veido 45% no pasaules iekšzemes ezeriem. Viņa pētījumi koncentrējas uz šo ekosistēmu īpašajām īpašībām, ieskaitot to ķīmiskos, fizikālos un bioloģiskos aprakstus.

Lielais Sāls ezers, Amerikas Savienotās Valstis. Avots: Lietotājs Draxfelton vietnē en.wikipedia, no Wikimedia Commons.

Jaunākie pētījumi

Izmeklēšana tropu ezeros

Lielākā daļa lēnu vides pētījumu ir veikti ezeros mērenajos ziemeļu reģionos. Tomēr lielo tropisko ezeru bioģeoķīmiskā dinamika atšķiras no tās, kas reģistrēta mērenajos ezeros.

Li et al., 2018. gadā publicēja darbu par nogulumu ģeoķīmiju un ieguldījumu oglekļa un barības vielu pārvietošanā tropiskajā ezerā, kas atrodas Malāvijā (Austrumāfrikā).

Rezultāti norāda uz nozīmīgu nogulumu ieguldījumu ezera bioģeoķīmiskajos budžetos. Turklāt tie parāda, ka sedimentācijas līmenis pēdējos desmit gados ir ievērojami palielinājies.

Izmeklēšana mākslīgās rezervuāros vai aizsprostos

Pēdējos gados ir strauji pieaudzis mākslīgo dīķu un aizsprostu skaits.

Pat ja laba dabisko ezeru izpratne var palīdzēt izprast mākslīgās ekosistēmas, tām var būt vairākas pazīmes, kas atšķir tās no dabiskajām ekosistēmām. Tādēļ mūsdienās ļoti liela nozīme ir pētījumiem mākslīgā vidē.

Znachor et al. (2018) analizēja datus no 36 vides mainīgajiem, kas 32 gadu laikā ņemti nelielā rezervuārā Čehijas Republikā. Pētījuma mērķis bija atklāt klimatisko un bioģeoķīmisko īpašību tendences.

Gandrīz visi vides mainīgie laika gaitā parādīja mainīgas tendences. Tika noteiktas arī tendenču maiņas. Piemēram, izšķīdinātajam organiskajam ogleklim bija tendence lineāri nepārtraukti augt.

Šis pētījums parādīja arī tendenču izmaiņas 1980. gadu beigās un 1990. gados.Autori šīs izmaiņas interpretē kā reakciju uz dažām sociālekonomiskajām izmaiņām, kas notika reģionā.

Vēl viens svarīgs šī pētījuma rezultāts ir dambja hidraulisko apstākļu izmaiņas, kas notika 1999. gadā. Tas notika pēc dambja aizturēšanas apjoma palielināšanās administratīva lēmuma rezultātā, kas tika pieņemts pēc spēcīgām lietusgāzēm.

Šis piemērs parāda, kā pētījumi limnoloģijā var parādīt sociālekonomisko faktoru un politisko lēmumu ietekmi uz mākslīgo ekosistēmu darbību. Tie, savukārt, var mums palīdzēt izprast ietekmi uz dabiskajām ekosistēmām.

Paleolimnoloģijas pētījumi

Paleolimnoloģija ir ezeru nogulumu izpēte ar mērķi rekonstruēt ezera vai tā apkārtnes dabas vēsturi vai vides mainīgo lielumu pagātnē. Šim nolūkam tiek izmantotas dažādas metodikas, piemēram, diatom mikrofosilu, ziedputekšņu vai ostracod analīze.

Novaes Nascimento un līdzstrādnieki 2018. gadā publicēja rakstu par paleobioloģisko izmeklēšanu Peru Andos, kas rekonstruē Miski ezera, neliela sālsūdens patvēruma, kas atrodas 3750 metrus virs jūras līmeņa, vēsturi.

Karbonātu stratigrāfijas un fosilās diatomas kopienas rezultāti liecināja par ezera līmeņa pazemināšanos vidējā holocēna laikā, tomēr tas nekad nav pilnībā izžuvis.

Vēsture rāda, ka Miski ezers ir bijusi ainavas sastāvdaļa jau 12 700 gadus, pat tik daudz seklā Andu ezera ir izžuvis.

Atsauces

1. Banderas, AG un González, R. (1996). Limnoloģija, jēdziena pārskatīšana. Hidrauliskā inženierija Meksikā, XI (1): 77-84.
2. Basavarajappa, SH, Raju, NS un Hosmani, SP (2014) Limnoloģija: kritisks pārskats. Pašreizējā pasaules vide, 9 (3), 741–759.
3. Li, J., Brown, ET, Crowe, SA un Katsev, S. (2018). Nogulšņu ģeoķīmija un ieguldījums oglekļa un barības vielu apritē dziļā meromiktiskā tropu ezerā: Malāvijas ezerā (Austrumāfrikā). Journal of Great Lakes Research 44 (6): 1221-1234
4. Novaes Nascimento, M., Laurenzi, AG, Valensija, BG, Van, R. un Bušs, M. (2018). Andu mikrorefugija 12 700 gadu paleolimnoloģisko izmaiņu vēsture. Holocēns.
5. Velsas, PS (1952). Limnoloģija. Makgreiva kalns. Londona 538.
6. Znachor, P, Nedoma, J, Hejzlar J, Seďa J, Kopáček J, Boukal D un Mrkvička T. (2018). Vides apstākļos cilvēka radītajā saldūdens rezervuārā dominē vairākas ilgtermiņa tendences un tendenču maiņa. Zinātne par kopējo vidi 624: 24-33.