Paleolimnologie interpretace minulosti jezera a povod metody vzorkovn

Paleolimnologie • interpretace minulosti jezera a povodí • metody vzorkování • datování • fyzikální a chemické metody • biologické indikátory • stabilní izotopy • vývoj jezer – příklady • zazemňování – pohřbené jezero Švarcenberk

Paleolimnologie – historie jezer • nauka o vývoji jezer (rašelinišť, krajiny) • historie odvozená z rozboru sedimentů • interpretace minulých podmínek a procesů v povodí (eroze/land use, eutrofizace/acidifikace/znečištění) • multidisciplinární přístup (fyzika, chemie, biologie) • klíčová disciplína ve výzkumu paleoklimatických a globálních změn • rozmach v posledních dekádách • bioindikátory = specialisté na taxonomii a ekologii

Paleolimnologie – vzorkování sedimentů tzv. sediment core (jádro)

Paleolimnologie – vzorkování sedimentů tzv. sediment core (jádro) / deep-freeze core (tekutý N)

Datování (recentních) sedimentů – chronologie korelace: radionuklidové metody – 1963 (konec zkoušek v atmosféře) 137 Cs 1986 (Černobyl)

Datování (recentních) sedimentů – chronologie korelace: radionuklidové metody – 210 Pb (22, 3 r. = 0– 150 let) 238 U 4, 51 mld. let 226 Rn 1602 roky 222 Rn 3, 82 dne unsupported 210 Pb = přirozený rozpad plynného 222 Rn v atmosféře supported 210 Pb = přirozený rozpad 226 Rn in situ v půdě a sedimentu 210 Pb

Datování (recentních) sedimentů – chronologie korelace: radionuklidové metody – 210 Pb, 137 Cs, 134 Cs, 2 41 Am

Datování (glaciálních) sedimentů – chronologie korelace: radionuklidové metody – 14 C (5568 let = ~40 tis. let)

Indikátory enviromentálních změn • trofie a stratifikace – obsah P, redox podmínky (poměr Fe: Mn), meromixie (aragonit) atd.

Indikátory enviromentálních změn: dálkový přenos • znečištění – těžké kovy (Pb aj. ) Šumava – těžba Ag/Au Nunatak, Grónsko

Indikátory enviromentálních změn: dálkový přenos • znečištění – těžké kovy, organické látky (PCB, PAC aj. ) model globálního šíření těkavých perzistentních látek z teplých oblastí do chladných

Indikátory enviromentálních změn: tzv. land use • (civilizační) změny v povodí: eroze (Mg), vegetace (pyl). . . od 14. stol. kolonizace Šumavy od 15. /16. stol. těžba rudy/sklárny

Biologické indikátory enviromentálních změn • mechanismy ukládání ? záleží na okolnostech = nebezpečí dezinterpretace !

Biologické indikátory enviromentálních změn • tzv. proxy – např. dřevěné uhlí indikuje požáry

Rozsivky = bioindikátory trofie, p. H, salinity • ekologická valence druhů: • euryekní • stenoekní

Rozsivky = bioindikátory trofie, p. H, salinity

Diatom-inferred p. H Atmospheric acidification (due to remote pollution) Temporary acidification (due to local pollution from Bodenmais) Großer Arbersee, (Steinberg et al. 1998) Reversal (present lakewater p. H ~6)

Diatom-inferred p. H – acidifikace jezer Lilla Öresjön, Švédsko vý vo jp ůd +v eg et ac e tajga odlesnění (smr k) přirozená acidifikace jezer antropogenní

Acidifikace jezer – různé (časové) faktory

Perloočky = bioindikátory trofie, p. H, změn klimatu

Pakomáři = bioindikátory trofie, p. H, změn klimatu

Indikátory změn klimatu (letních teplot) 18 O pollen-inferred chydorid -inferred

Stabilní nuklidy – biologická diskriminace 12 C / 13 C = 13 C

Stabilní nuklidy – biologická diskriminace 14 N / 15 N = 15 N

Stabilní nuklidy – biologická diskriminace • proxy zdrojů organickách látek • C/N ratios – algae <8; land plants >20 • 13 C values – C 3 plants (-25‰ to -30‰) C 4 plants (-10‰ to -15‰) • 15 N values – land plants and cyanobacteria (~0‰); phytoplankton (+3‰ to +8‰) • Biomarker molecules – Plant wax hydrocarbons (C 27, C 29, C 31, C 33) – Algal hydrocarbons (C 15, C 17, C 19) – Fatty acids (C 16, C 16: 1, C 18: 1 and C 24, C 26, C 28)

Stabilní nuklidy – biologická diskriminace • indikátory organických látek: stechiometrie a diskriminace = C: N, 13 C a 15 N

Stabilní nuklidy – biologická diskriminace • paleoklimatické proxy organických látek • 13 C values – C 3 plants (-25‰ to -30‰) - moist C 4 plants (-10‰ to -15‰) – dry • D (or 2 H) values – meteoric water balance • Compound-specific 13 C and D values • ACL (Average Chain Length) - temperature record – Plant wax hydrocarbons (C 27, C 29, C 31, C 33) – Plant wax fatty acids (C 24, C 26, C 28)

Stabilní nuklidy v paleolimnologii = 13 C / utro fizac e 14 N ce/e 13 C popu la / růst 12 C Lake Ontario 15 N = 15 N

Stabilní nuklidy v paleolimnologii 12 C / 13 C = 13 C 14 N / Anabaena =N 2 -fixace endorheické tropické jezero Bosumtwi, Ghana pravidelná stratifikace 15 N = 15 N

Stabilní nuklidy v paleolimnologii 12 C / 13 C = 13 C ce ozero / N 2 -fixa malé arktické 14 N Middendorfa, sev. Rusko půdní mikrobiální procesy 15 N = 15 N

Ukerewe (Viktoriino j. ) – plnění obrovského jezera (relativně malé povodí, „mělké“ 69 m) N 2 -fixace nově zaplavené jezero tzv. paleosol = vyschlé ! (pozdní Pleistocén)

Ukerewe (Viktoriino j. ) – plnění obrovského jezera (relativně malé povodí = 80 % srážek přímo do jezera) N 2 -fixace intenzívní/hluboké míchání = dekompozice/regenerace živin zaplavení půd a terestrické vegetace, časté anoxie, denitrifikace mokřadní/litorální makrofyta

Tanganika – změny hladiny a míchání stabilní stratifikace, sinice max. PP fytoplanktonu

Bajkal – změny turbidity autochtonní primární produkce fytoplanktonu náhlé sesuvy mělčích jezerních sedimentů

Zazemňování – pohřbené jezero Švarcenberk v Třeboňské pánvi

Zazemňování – pohřbené jezero Švarcenberk rybník Švarcenberk tzv. pingo = v permafrostu

Zazemňování – pohřbené jezero Švarcenberk

ofiza c eutr přiro zená idifikace přirozená ac e Zazemňování = eutrofizace jezera Švarcenberk

Švarcenberk = postglaciální klimatické změny

Švarcenberk – zánik jednoho jezera