Der Begriff Limnologie leitet sich vom griechischen Wort "limne" ab, was See oder Teich bedeutet. Limnologie ist das Studium der Binnengewässer, die Bäche, Seen, Flüsse, Feuchtgebiete und Stauseen umfasst. Limnologie ist eine Abteilung der Umweltwissenschaft oder Ökologie, und deckt die geologischen, chemischen, biologischen und physischen Attribute, unter anderem, von Binnengewässern ab, die künstlich oder natürlich, salzig und frisch, stehendes oder fließendes Wasser sein können. Limnologie ist verwandt mit Hydrobiologie und Aquakologie, die sich auf Wasserorganismen konzentriert. Die Landschafts-Limnologie, ein Zweig der Limnologie, untersucht die Erhaltung und Bewirtschaftung von Meeresökosystemen aus der Landschaftsperspektive.
Geschichte der Limnologie
Der Schweizer Wissenschaftler Francois-Alphonse Forel gilt als der Begründer der Limnologie. Seine Beobachtungen inspirierten zahlreiche Wissenschaftler, darunter den Botaniker Einar Naumann und den Zoologen August Thienemann, die in 1922 die Internationale Gesellschaft für Limnologie (ISL) gründeten. Forel begann, die Natur im Alter 13 zu befragen und zu beobachten, und seine frühesten Studien betrachteten die Beziehung zwischen den biologischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften des Genfer Sees. Forel prägte im 19th Jahrhundert in seiner Monographie den Begriff Limnologie Leman. Er definierte die Limnologie als Ozeanographie der Seen, erweiterte sie aber um das Studium der Binnengewässer. Die Limnologie ist eine integrative Disziplin, in der Biologie, Physik und Chemie zusammenwirken und so das Ökosystem umfassender verstehen.
Physikalische Eigenschaften des aquatischen Ökosystems
Die Kombination von Wellen, Strömungen und Wärme, neben anderen saisonalen Verteilungen von Umweltbedingungen, hilft, die physikalischen Eigenschaften des marinen Systems zu identifizieren. Die quantitative Analyse des Wasserkörpers hängt von verschiedenen Merkmalen wie Feuchtgebieten, Bächen, Flüssen und Flussmündungen und der Struktur der Umgebung des Gewässers ab. Der Bildungsprozess von Seen hilft, Wasserkörper zu klassifizieren, und Wassertiefen definieren die Zonen innerhalb eines Sees. Die Geschwindigkeit des Wassers und die Geologie der Umgebung bestimmen das Morphometriesystem von Bächen und Flüssen. Mündungsgebiete fallen ebenfalls in die Limnologie. Feuchtgebiete variieren in Muster, Größe und Form, aber alle typischen Feuchtgebiete, wie Sümpfe, Moore und Sümpfe, schwanken zwischen trocken, frisch und flach.
Licht Integration
Die Lichtzonentheorie berücksichtigt, wie das Eindringen von Sonnenlicht in Wasser die Struktur eines Wasserkörpers beeinflusst. Helle Zonen definieren verschiedene Produktivitätsniveaus innerhalb des Ökosystems, wie ein See. Die euphotische oder photische Zone bezieht sich auf die Tiefe der Wassersäule, in die Licht eindringen kann und wo Pflanzen wachsen können. Der Rest der Wassersäule, die nicht genügend Sonnenlicht für das Pflanzenwachstum erhält, wird als aphotische Zone bezeichnet. Die Albedo misst die Menge an elektromagnetischer Strahlung, die reflektiert wird, wenn Sonnenlicht auf die Wasseroberfläche trifft.
Thermische Schichtung
Die thermische Schichtung, auch als thermische Zonierung bezeichnet, ist eine Methode zur Gruppierung von Wasserkörperschichten innerhalb des aquatischen Ökosystems auf der Grundlage der Temperaturschwankung dieser Segmente. Die Erwärmung verringert sich exponentiell mit der Wassersäulentiefe und daher ist Wasser an der Oberfläche wärmer und wird mit zunehmender Tiefe zunehmend kühler. Die thermische Schichtung eines Gewässers besteht aus drei Abschnitten. Epilimnion ist die obere Schicht, die nahe der Wasseroberfläche ist, ist die wärmere Schicht, die Windzirkulation erfährt. Die zweite Schicht der Wassersäule, die einen schnellen Temperaturabfall erfährt, wird Thermokline genannt. Die unterste Schicht, die gleichmäßig kalt ist, ist das Hypolimnion. Im Sommer ist die obere Schicht eines Gewässers immer wärmer als die untere Schicht. Im Winter fällt die Temperatur der Epilimnionschicht jedoch unter 4 Grad Celsius, was der Temperatur der unteren Schicht entspricht. Die obere Schicht dehnt sich aus, wird heller und gefriert dann.
Chemische Eigenschaften eines aquatischen Ökosystems
In einer natürlichen Umgebung beeinflussen Bodenerosion, Verdunstung, Bodenart und -gestein, Niederschlag und Sedimentation die chemische Zusammensetzung von Wasser. Alle Wasserkörper haben eine einzigartige Balance von anorganischen und organischen Verbindungen und Elementen.
Wasserqualität
Obwohl davon ausgegangen wird, dass Hunderte von Variablen die Wasserqualität von Seen beeinflussen, wurde bestätigt, dass nur wenige Variablen für die Gesundheit des aquatischen Ökosystems von großer Bedeutung sind. Es gibt zahlreiche biologische Aktivitäten, die die Konzentration von gelöstem Gas und Nährstoff beeinflussen, aber die menschliche Aktivität ist der einzige Hauptbeitrag zur Wasserqualität.
Sauerstoff
Gelöster Sauerstoff ist für zahlreiche chemische und biologische Reaktionen verantwortlich, die eine bedeutende Rolle für das Funktionieren des aquatischen Ökosystems spielen. Verschiedene natürliche Prozesse beeinflussen die Sauerstoffkonzentration im Ökosystem, einschließlich der Photosynthese und der Atmung. Das Sauerstoffprofil wird durch Wind auf der Wasseroberfläche, Atmung, Photosynthese und organische Materie beeinflusst, was bedeutet, dass die Sauerstoffkonzentration ebenso wie das Temperaturprofil abnimmt. Das Profil verwendet das gleiche Prinzip wie Lichtdurchlässigkeit und thermische Schichtung. Photosynthese und Sonnenlicht steuern die Konzentration von gelöstem Sauerstoff und bestimmen, wie viel Photosynthese in den drei Wasserschichten, in denen Licht verfügbar ist, stattfinden kann. Die Konzentration von gelöstem Sauerstoff nimmt ab, die Tiefe eines Gewässers nimmt zu. Das aquatische Leben absorbiert gelösten Sauerstoff, während Kohlendioxid ausgestoßen wird.
Phosphor und Stickstoff sind lebenswichtige Nährstoffe im aquatischen System. Obwohl sich die meisten Studien auf Ammoniak, Nitrit und Nitrat als Stickstoffquellen im Wasser konzentrieren, liegt Stickstoff in Form von Gasen im aquatischen System vor. Die Stickstoffkonzentration ist in den Herbst- und Wintermonaten gewöhnlich hoch und in den Frühlings- und Sommermonaten niedriger. Aufgrund der geringen Phosphorkonzentration in Gewässern gilt Phosphor als limitierender Faktor für die Wachstumsrate von Phytoplankton. Gelöster Phosphor hat einen charakteristischen Ökosystemzyklus.
Biologische Eigenschaften eines aquatischen Ökosystems
Die Limnologie klassifiziert alle Gewässer nach ihrem trophischen Zustandsindex. Der trophische Zustandsindex wird unter anderem von den Mengen an Phosphor und Stickstoff bestimmt. Eutrophische Seen haben einen hohen Nährstoffgehalt und zeichnen sich durch hohe Produktivität aus. Oligotrophe Seen weisen einen niedrigen Nährstoffgehalt auf und zeichnen sich durch eine geringe Primärproduktion aus. Dystrophische Seen haben gelbbraunes oder teefarbenes Wasser und hohe Humusanteile. Die Eutrophierung eines Sees kann zu einer erhöhten Algenproduktion führen.
