De term limnologie is afgeleid van het Griekse woord "limne", wat meer of vijver betekent. Limnologie is de studie van de binnenwateren, waaronder stromen, meren, rivieren, wetlands en reservoirs. Limnologie is een onderdeel van milieukunde of ecologie, en bestrijkt onder andere de geologische, chemische, biologische en fysieke kenmerken van binnenwateren, die door de mens gemaakt of natuurlijk, zout en vers en stromend of stromend water kunnen zijn. Limnologie houdt verband met hydrobiologie en aqua-ecologie, die zich richt op aquatische organismen. Landschapslimnologie, een tak van de limnologie, bestudeert de instandhouding en het beheer van mariene ecosystemen vanuit een landschapsperspectief.
Geschiedenis van Limnology
De Zwitserse wetenschapper Francois-Alphonse Forel wordt beschouwd als de grondlegger van limnologie, en zijn observaties inspireerden talrijke wetenschappers, waaronder botanicus Einar Naumann en zoöloog, August Thienemann, die de International Society of Limnology (ISL) in 1922 vormde. Forel begon op 13-leeftijd vragen te stellen en te observeren, en zijn vroegste studies hadden betrekking op de relatie tussen de biologische, fysische en chemische eigenschappen van het Meer van Genève. Forel bedacht de term limnologie tijdens de 19-eeuw in zijn monografie getiteld Leman. Hij definieerde limnologie als de oceanografie van de meren, maar breidde zich uit met de studie van de binnenwateren. Limnologie is een integrerende discipline waarin biologie, fysica en chemie een wisselwerking hebben, waardoor het mogelijk wordt om het ecosysteem op een meer uitgebreide manier te begrijpen.
Fysieke eigenschappen van het Aquatische ecosysteem
De combinatie van golven, stroming en warmte, onder andere seizoengebonden verdelingen van omgevingsomstandigheden, helpt de fysieke eigenschappen van het zeesysteem te identificeren. De kwantitatieve analyse van het waterlichaam is afhankelijk van verschillende kenmerken, zoals wetlands, beken, rivieren en estuaria, en de structuur van de omgeving rond het waterlichaam. Het vormingsproces van meren helpt bij het classificeren van waterlichamen en waterdiepten bepalen de zones binnen een meer. De snelheid van water en de geologie van het omliggende gebied bepalen het morfometriesysteem van beken en rivieren. Estuaria vallen ook binnen de studie van limnologie. Wetlands variëren in patroon, grootte en vorm, maar alle typische wetlandtypen, zoals moerassen, moerassen en moerassen, schommelen tussen droog, zoet en ondiep water.
Lichtintegratie
De lichtzoneringstheorie gaat in op de manier waarop zonlichtintrusie in water de structuur van een waterlichaam beïnvloedt. Lichtzones definiëren verschillende productiviteitsniveaus binnen het ecosysteem, zoals een meer. De eufotische of fotische zone verwijst naar de diepte van de waterkolom waar licht kan binnendringen en waar planten kunnen groeien. De rest van de kolom met water die niet voldoende zonlicht voor plantengroei ontvangt, staat bekend als de afbijtzone. Het albedo meet de hoeveelheid elektromagnetische straling die wordt gereflecteerd wanneer zonlicht het wateroppervlak raakt.
Thermische Stratificatie
Thermische stratificatie, ook wel thermische zonering genoemd, is een methode om waterlichaamlagen in het aquatische ecosysteem te groeperen op basis van de temperatuurvariatie in deze segmenten. Verwarming neemt exponentieel af met de diepte van de waterkolom en daarom is het water warmer aan het oppervlak en wordt het geleidelijk koeler naarmate de diepte toeneemt. De thermische stratificatie van een waterlichaam heeft drie secties. Epilimnion is de bovenste laag, die dicht bij het wateroppervlak ligt, is de warmere laag die windcirculatie ervaart. De tweede laag van de waterkolom, die een snelle temperatuurdaling ervaart, wordt thermocline genoemd. De onderste laag, die uniform koud is, is de hypolimniteit. Tijdens de zomer is de bovenste laag van een waterlichaam altijd warmer dan de onderste laag. In de winter daalt de temperatuur van de epilimnionlaag echter tot onder 4 graden Celsius, wat gelijk is aan de temperatuur van de onderste laag. De bovenste laag wordt groter, wordt lichter en bevriest vervolgens.
Chemische eigenschappen van een Aquatisch Ecosysteem
In een natuurlijke omgeving beïnvloeden bodemerosie, verdamping, bodemtype en gesteente, neerslag en sedimentatie de chemische samenstelling van water. Alle waterlichamen hebben een unieke balans van anorganische en organische verbindingen en elementen.
Waterkwaliteit
Hoewel honderden variabelen van invloed zijn op de kwaliteit van het water van meren, zijn slechts enkele variabelen bevestigd van groot belang voor de gezondheid van het aquatische ecosysteem. Er zijn talrijke biologische activiteiten die de concentratie van opgelost gas en voedingsstoffen beïnvloeden, maar menselijke activiteit draagt de enige belangrijke bijdrage aan de kwaliteit van water.
Zuurstof
Opgeloste zuurstof is verantwoordelijk voor tal van chemische en biologische reacties die een belangrijke rol spelen in de werking van het aquatische ecosysteem. Verschillende natuurlijke processen beïnvloeden de zuurstofconcentratie in het ecosysteem, inclusief fotosynthese en ademhaling. Het zuurstofprofiel wordt beïnvloed door wind op het wateroppervlak, de ademhaling, fotosynthese en organische stof, wat betekent dat de zuurstofconcentratie afneemt net als het temperatuurprofiel. Het profiel maakt gebruik van hetzelfde principe als lichtpenetratie en thermische stratificatie. Fotosynthese en zonlicht beheersen de concentratie van opgeloste zuurstof en is de bepalende factor voor de mate waarin fotosynthese kan plaatsvinden binnen de drie waterlagen waar licht beschikbaar is. De concentratie opgeloste zuurstof neemt af naarmate de diepte van een waterlichaam toeneemt. Het leven in water absorbeert opgeloste zuurstof, terwijl kooldioxide wordt uitgestoten.
Fosfor en stikstof zijn essentiële voedingsstoffen in het watersysteem. Hoewel de meeste studies zich richten op ammoniak, nitriet en nitraat als de bronnen van stikstof in het water, bestaat stikstof in gasvorm in het watersysteem. De stikstofconcentratie is meestal hoog in de herfst- en wintermaanden en lager in de lente en de zomermaanden. Vanwege de kleine concentratie van fosfor in waterlichamen wordt fosfor beschouwd als de beperkende factor in de groeisnelheid van fytoplankton. Opgelost fosfor heeft een onderscheidende ecosysteemcyclus.
Biologische eigenschappen van een Aquatisch Ecosysteem
Limnologie classificeert alle waterlichamen volgens hun trofische toestandsindex. De trofische toestandsindex wordt bepaald door de hoeveelheden fosfor en stikstof, naast andere voedingsstoffen. Eutrofische meren hebben een hoog gehalte aan voedingsstoffen en worden gekenmerkt door een hoge productiviteit. Oligotrofe meren hebben een laag gehalte aan voedingsstoffen en worden gekenmerkt door een lage primaire productie. Dystrofische meren hebben geelbruin of theekleurig water en een hoog gehalte aan humus. Eutrofiëring van een meer kan leiden tot verhoogde productie van algen.
