12. Magdeburský seminář o ochraně vod – Rámcová směrnice o vodách Český Krumlov, 10. – 13. 10. 2006
Lakes in Czech Republic: present and future utilization in view of the Water Framework Directive Doc. RNDr. Bohumír Janský, CSc.
Mgr. Jan Kocum, Mgr. Miroslav Šobr, Mgr. Julius Česák, Mgr. Tomáš Hrdinka, Mgr. Petr Pošta Charles University in Prague, Prague, Faculty of Science Department of Physical Geography and Geoecology Albertov 6, 128 43 Prague 2, Czech Republic Presented research is supported by Charles University Grant Agency Project No: 182/2000/B182/2000/B-GEO/Př GEO/PřF and Czech Republic Grant Agency Project No: 205/03/1264
Introduction
Czech Republic - country poor of lakes of natural origin (far smaller size and volumetric dimensions)
object of interest - maintenance of protected area ecological stability, preservation of characteristic habitats and ecosystems -> extremely valuable and unique natural complexes
various natural conditions -> specific methods of survey and circumspection during interpretation of measured data
pasportization - approx. 700 lakes in General Topographic Maps 1 : 50 000 except for dams and ponds -> incorporation into the certain classification type
genetic classification based on the classification of lakes according to the way of lake basin origin while geomorphological viewpoint prevails following genetic types of lakes in Czechia: glacial, fluvial, karst, lakes dammed-up by landslide, organogenous and anthropogenic lakes
future reasonable utilization within the scope of environmental protection and landscape preservation, recreational use or water resources management purposes (potential reserve water resources)
outcome -> Atlas of Lakes in the Czech Republic - publication in 2007
Glacial lakes
Czech glacial lakes are the vestiges of the regress of glaciers of Würm Age which surrounded hill-tops and hill-slopes of some of the highest peaks of the mountain range. All of them have the same modelling, consisting of lake wall, lake basin and lake brook, and are enclosed by several bends of dumped moraines of various widths. The orientation of cirques which are not fixed to a rock structure is between N and SE => the lakes are partially hollowed by glacier (cirque lakes) and partially dammed-up by the dumped moraine.
Prášilské Lake
N
0
200
400 m
Černé Lake (Black Lake) Bohemian Forest altitude
1007,5 m a.s.l.
area
18,79 ha
max. depth 40,1 m volume
2,925 mil. m3
Bohemian Forest Glacial Lakes last measurements carried out at the beginning of the 20th century • present bathymetric mapping using modern equipment
• the
V. Švambera: Čertovo Lake according to measurements in August 1909
Čertovo Lake according to measurements in September 2003
Plešné Lake
Altitude 1087 m Maximum depth 18,7 m
Area Volume
7,64 ha 0,614 mil. m3
The fluvial lakes are the most frequent type of natural lakes in the Czech Republic
Elbe River
Fluvial lakes
Lakes dammed-up by landslide Mladotické (Odlezelské) Lake
?
1872 1872
Photograph: C. Purkyne (1872) from Acta Universitas Carolinae, 1994
Intensive sedimentation ¾ max. depth (1972) - 7.7 m ¾ max. depth (2003) - 6.6 m ¾ lake surface has diminished from 5.93 ha to 4.55 ha
Podélné profily 1972 a 1999 1972
Hloubka (m)
0 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8
200
400
1999 600
800
1000
Lake Mladotice sediment dynamics
Sample sites
Inflow 11
ML 17/03 9
0m
12
10
ML 16/03 8 13
6.55 m 5
6
7
ML 15/03
4 2
ML 14/03
Reference core ML 18/03
Outflow
Drilling cores (down to the sedimental base)
3 1
Short drilling cores (approx. 1m depth)
Land use changes in drainage basin
1938
1952
Lake Mladotice sediment dynamics
1975
Removal of balks and field terrasses
Aerial Photographs: Military Topographic Institute, Dobruska 1987
1998
Lake Mladotice sediment dynamics
Isotops All units in Bq/kg 0 0
50 100 100
150 200 200 dist.
250 300 300
350 400 400
base
Detection limit 1,6 Bq/kg
0 4 8 12 16
Median [μm]
Cs-137
Exp. fit based on sedimentation rate 3,5 cm/a
Am-241 Pb-210exzess
Karst lakes
Lakes on the Bubovický brook
Organogenous lakes
Lakes of organogenous origin originate by the retention of the rainfall or underground water in the shallow depressions under the participation of peat bogs or moor lands formation. Bog lakes are generally of small dimensions and occur almost in all our border mountain ranges. By contrast, moor lakes occur in the lower altitudes on the springs of the underground water or in the areas of occurrence of the deserted river arms in the advanced stage of land-filling.
Velké a Malé Mechové jezírko v Jeseníkách
Organogenous lakes
Anthropogenic lakes •
all water bodies which originated as a consequence of human activity
•
water works constructed for the purpose of specific utilization or lakes originated as a result of mining activities
•
one large group is formed by ponds, the one by dams and the last one by water bodies originated in connection with the mining other activity
ponds are shallow water basins of various sizes serving especially for fish breeding and other purposes pond-fishing has had the tradition of hundreds of years in the Czech region and the greatest boom proceeded at the end of the 15th and in the 16th century
Mining of sand and sand-gravel
Mining of kaolin
Mining of lignite and black coal
Mining of limestone, bluestone and greywacke Mining of granite and diorite
Mining of whinstone
New bathymetric mapping ground plan and bathymetric measurements
Methodology of lake survey (total station) and bathymetric mapping
- survey of ground plans done using orthogonal method (horizontal angels measured by theodolite, distances by tape) or by means of total station Leica TCR 705; depths determined by modern echo-sounder Fishfinder 240 from Garmin company and calibrated lath
Implementation to the global coordinated system
Covering of a shoreline
Reflex prism
Shoreline survey
Coding of bathymetric profiles
Total station Leica TCR 705
Modern echo-sounder Fishfinder 240 (Garmin)
Points of depth measurement
Point field prepared for interpolation
Interpolated bathymetric map
Analyse of the hydrological regime of lakes 55
Recording gauge situated on the outflow from the Čertovo Lake
H max = 53 cm
50 0,30
3
Q max = 0,27034 m /s
40
0,25
35
discharge [m /s]
H r = 31 cm
3
water level [cm]
45
30 25 20 H min = 18 cm
0,20
3
Q r = 0,02978 m /s
0,15
0,10
30.7.2004
40
mean daily discharge
38 36 34 30
0
20
40
60
80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280
0,25
3
0,20
discharge [m /s]
30
20
0,15
15
0,10
10 0,05
5
0,09
160
0,08
140
0,07
120
0,06
100
0,05
80
0,04
60
0,03
40
0,02
20
0,01
0
0,00
VIII-03 IX-03
X-03
XI-03
XII-03 250
I-04
II-04
monthly precipitation amount 200
III-04
IV-04
V-04
VI-04
VII-04
monthly discharge
150 100
mm
0,30
50 0 -50
daily precipitation amount
30.7.2004
16.7.2004
2.7.2004
18.6.2004
4.6.2004
21.5.2004
7.5.2004
23.4.2004
9.4.2004
26.3.2004
12.3.2004
27.2.2004
13.2.2004
30.1.2004
2.1.2004
16.1.2004
5.12.2003
19.12.2003
7.11.2003
21.11.2003
24.10.2003
26.9.2003
10.10.2003
12.9.2003
29.8.2003
0,00 15.8.2003
0 1.8.2003
precipitation amount [mm]
precipitation amount [mm]
Rainfall-outflow processes
180
discharge [m3/s]
discharge [l/s]
25
-100 -150 -200
VIII-03
mean daily discharge
IX-03
X-03
XI-03
annual discharge
XII-03
monthly precipitation amount (Rm)
I-04
II-04
III-04
IV-04
V-04
monthly height of discharge (Hm)
VI-04
VII-04
Rm - Hm
30.7.2004
2.7.2004
16.7.2004
4.6.2004
18.6.2004
7.5.2004
21.5.2004
9.4.2004
23.4.2004
26.3.2004
12.3.2004
monthly discharge
Relationship between outflow (measured by hydrometric propeller) from the Čertovo Lake and its water level
32
26
35
27.2.2004
42
28
40
13.2.2004
30.1.2004
2.1.2004
16.1.2004
5.12.2003
19.12.2003
7.11.2003
21.11.2003
26.9.2003
24.10.2003
12.9.2003
29.8.2003
1.8.2003
2.7.2004
16.7.2004
4.6.2004
18.6.2004
7.5.2004
44
10.10.2003
water level [cm]
3
Q min = 0,00056 m /s 0,00
y = 5,0049Ln(x) + 17,29 R2 = 0,9706
46
Fluctuation of the Čertovo Lake water level between 1.8.2003-31.7.2004
21.5.2004
9.4.2004
23.4.2004
26.3.2004
12.3.2004
27.2.2004
13.2.2004
30.1.2004
2.1.2004
48
0,05
15.8.2003
instantaneous water level monthly water level mean annual water level
U-gauge installed at the Čertovo Lake
16.1.2004
5.12.2003
19.12.2003
7.11.2003
21.11.2003
24.10.2003
26.9.2003
10.10.2003
12.9.2003
29.8.2003
15.8.2003
1.8.2003
15
Observations of the physical and chemical characteristics of the lake water Temperature conditions and ice phenomenons of the accumulated water - temperature of lake water measured by DataSonde 4 (Hydrolab, USA), GRYF 310 A and modern multiparametric probe YFI 6920 Čertovo Lake
Čertovo Lake
24
temperature [°C] main tributary
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
20
southeast lake-side
18
lake outflow
16
~ 5 km downstream of the lake outflow
Modern multiparametric probe YFI 6920
-10
12 10 8 6 4 2
-15
summer (12.9.2003)
-20
autumn (5.11.2003) winter (18.3.2004)
-25 28.7.2004
14.7.2004
2.6.2004
30.6.2004
16.6.2004
5.5.2004
19.5.2004
7.4.2004
21.4.2004
24.3.2004
10.3.2004
25.2.2004
11.2.2004
28.1.2004
14.1.2004
3.12.2003
31.12.2003
17.12.2003
5.11.2003
19.11.2003
8.10.2003
24.9.2003
22.10.2003
10.9.2003
0 27.8.2003
19
-5
14
13.8.2003
18
0
depth [m]
temperature [°C]
22
spring (30.4.2004) -30
summer (30.7.2004)
-35
- amount of dissolved oxygen and conductivity of lake water measured by the devices of GRYF company and modern multiparametric probe YFI 6920; pH values of lake water took besides YFI 6920 by DataSonde 4 (Hydrolab, USA)
Transparency and colour of the lake water Forel-Ule colour scale
Acidification and chemism of the lakes
!!! 4,4
4,5
4,6
4,7
4,8
pH 4,9
5,0
5,1
5,2
5,3
5,4
5,5
0 -5
0
-10
depth [m]
transparency [m]
-1 -2 -3
-2,8
-6
-5,1
-35
-5,3
léto (12.9. 2003)
podzim (5.11.2003)
zi ma (18.3.2004)
jaro (30.4.2004)
Čertovo Lake with partial ice cover (30.4.2004)
summer (30.7.2004)
-20
-30
Čertovo Lake -5
winter (4.2.2004) spring (18.5.1998)
-15
-25
-3,4
-4
summer (8.9.2003) autumn (5.11.2003)
Čertovo Lake
5,6
Potential utilization of lakes in Czechia Even if our lakes are of far smaller size and volumetric dimensions, they are of great importance especially from the nature conservation point of view, often considering their recreational utilization and in some cases also their economic use. Some lakes represent unique localities for basic research in a number of disciplines. UTILIZATION
Lakes representing unique natural elements and protected either as separate objects (natural monuments) or within the large-area reservations – interest from the state department of nature preservation.
Lakes of fluvial origin (oxbow lakes) interesting from two different points of view: a) potential future utilization within the integrated flood protection (building up the controlled polders) b) getting data about the “anthropogenic load“ of noxious substances. These compounds need to be monitored, resp. quantified, very in detail. Each study can help to evaluate their possible mobilization during extreme hydrological situations (floods). - interest in the german part of Elbe River catchment – number of projects of german colleagues presented within the “ Magdeburg Seminars On Waters“
Lakes representing unique natural localities from the explorational point of view – “preserved“ data in the lake basin sediments about their genesis, geological, geomorphological, vegetative or geoecological landscape evolution and natural ecosystems in their catchment for last few thousands of years. Continuing dating is highly needed!!!
Number of flooded quarries and sand pits – high quality of accumulated water => future utilization as reserve resources of drinking water (in case of emergency conditions of present facilities)
Potential utilization of anthropogenic lakes in Czechia
Anthropogenic lakes constitute one of the most significant genetic groups of lakes in the Czech Republic. The water quality of these lakes that are formed as a result of flooding or hydric recultivation of a mined-out pits can be influenced by a number of factors such as the physical and chemical properties of exploited rock (mainly granite, gravel sand, limestone, kaoline and brown coal), characteristics of the mine surroundings (land use), secondary anthropogenic interference (recreation, fish breeding, waste pollution etc.) and time elapsed since their flooding. The quality of water determines their potential utilization such as in water supply (considered as the most progressive way), agriculture (irrigation, water for cattle), industry (cooling water, sedimentation purposes), recreation and nature conservation (endangered species) in the context of local landscape. It is very important to make a quick decision about the utilization of these lakes and choose suitable proceeding to prevent them from external pollution.
Lakes in relation to the Water Frame Directive (WFD) With respect to the enactment of the WFD we suggest following measures: to work up all backwater accumulations within the preparation and completion of the catchment plans to determine concrete environmental aims including time horizon of their fulfil with respect to the WFD articles no. 4 and 13 to finish systematic research of lakes, to evaluate their quantitative characteristics (volume, hydrological regime), to assess their ecological and chemical state and their ecological potential to ensure that evaluation of human impact (article 5 of WFD) will be made also for backwater bodies to elaborate the economical analysis of natural backwater accumulations utilization to secure not deterioration of the present state of lakes
Lakes in relation to the Water Frame Directive WFD) With relation to the supplement II. (part 1.2.2. Lakes) we recommend: the size categories of lakes don´t suit to the Czech republic conditions – lakes with an area of less than 0,5 km² are missing the determination of the genetic type of lake (the way of lake basin origin) is absent – it significantly influences physical, chemical and biological characteristics of the lake water to determine the specific biological reference conditions for different genetic types of lakes to assess the maximum ecological potential of anthropogenic lakes to create the reference network for each genetic type of lakes; to determine the surface water bodies state in case of lakes within the reference network (supplement V. of WFD, part 1.1.2. Lakes)
Atlas of lakes in Czechia
Publications, which present summary of lakes in the form of monography, exist in most neighbouring countries.
During the duration of our systematic research (2 projects in 1998-2006) the team of investigators carried out in total 39 original limnological studies which include detailed morphometry of lake basins and evaluation of basic physical, chemical and hydrobiological characteristics in each season. The analysis of sediment chemism and its dating was made in selected localities.
The main expectant outcome of our research will be the Atlas of Lakes in Czechia where results of our present and previous limnological studies are going to be presented.
Comprehensive and extensive research material – enables several variants of atlas or monography publication – dependent on the level of a financial support for edition – present negotiations with the Ministry of Agriculture and Ministry of Environment.
Map of genetic types of lakes in Czechia
Čertovo Lake
Čertovo jezero se stejně tak jako všechna ostatní šumavská jezera glaciálního původu (s výjimkou jezera Laka) nachází těsně pod jezerní stěnou. Její výška činí 316,2 m a lineární vzdálenost vrcholu Jezerní hory od nejbližšího břehu jezera je 787,4 m. Střední sklon v povodí Čertova jezera byl vypočten na 21°26´a střední nadmořská výška povodí je 1144,0 m. Čertovo jezero je napájeno pěti stálými přítoky, které sbírají vodu z jihovýchodního svahu Jezerní hory. Výtok z jezera je jediný, regulovaný betonovým dlážděním na koruně morény. Hladina jezera byla v minulosti snížena. V roce 1838 byla totiž v moréně jezera vybudována 3 m hluboká výpusť za účelem využití jezera jako retenční nádrže, jejíž voda měla sloužit jako energetický zdroj pro hamry v Železné Rudě. Roční srážkové úhrny se v této oblasti dle Kol. Správy NP a CHKO Šumava pohybují v rozmezí 1200-1800 mm. Rozložení srážek je v průběhu roku pravidelné. Dnů se srážkami je v povodí asi 205 za rok. Počet dnů se sněžením dosahuje průměrně 76 v roce, přičemž ke sněhovým srážkám dochází v období od září do června. Sněhová pokrývka zde leží 130-157 dní v roce, nejdéle na vrcholu Jezerní hory. Maxima sněhové pokrývky přitom dosahují na Jezerní hoře 100-120 cm, v oblasti Čertova jezera 90-105 cm. Absolutní maximum bylo zjištěno v roce 1944 na Špičáku (195 cm). Průměrná relativní vlhkost vzduchu v této oblasti činí cca 80%. Čertovo jezero vykazuje termický režim typický pro jezera mírného klimatického pásma s obdobími letního přímého zvrstvení (letní stagnace), jarní a podzimní homotermie a obdobím zimního inverzního zvrstvení. Období letní a zimní teplotní stratifikace je časově přibližně stejně dlouhé. Čertovo jezero vykazuje všechny parametry typické pro zimní inverzní teplotní stratifikaci, kdy se metalimnion nachází v relativně malé hloubce. V letním období se skočná vrstva s postupným prohříváním a působením větru posouvá do větších hloubek. Protože dochází během jarní podzimní homotermie k promísení celého vodního sloupce, nazýváme Čertovo jezero jezerem dimiktním. Na termický režim jezera mají vliv i ledové jevy. K prvnímu zámrzu dochází při inverzní termické stratifikaci a při klesající teplotě vzduchu, kdy se ochladí svrchní vrstva vody na 0°C. Obvykle se pak vytvoří led nejprve u břehu a na mělčinách (kromě ústí přítoků oblasti výtoku) a odtud se postupně rozšíří na celou hladinu. Hladina Čertova jezera nejdříve zamrzá v jeho severní části. Proces zamrzání šumavských glaciálních jezer začíná zpravidla v polovině listopadu, led pak často roztaje až koncem dubna, někdy i o měsíc později. Mocnost ledového pokryvu hladin šumavských jezer dosahuje tloušťky 75 cm a s přeměněnými vrstvami sněhu až 2,5 m. Dlouhodobé zamrzání šumavských jezer ovlivňuje podle některých autorů i jejich relativní organickou chudobu. Kromě teploty je stanovován i obsah rozpuštěného kyslíku, konduktivity a pH vody ve vertikálním profilu vždy nad oblastí maximálních hloubek. Pro málo produktivní Čertovo jezero je charakteristická přibližně ortográdní distribuce rozpuštěného kyslíku s velice mírným poklesem směrem do hloubky. Obecně vyšší obsah rozpuštěného kyslíku se v celém vertikálním profilu vyskytuje v jarním a podzimním období v důsledku procesu promíchávání vody v celém jejím sloupci. Naopak v zimním období, kdy je celá hladina pokryta ledem a jezerní vodě tedy není umožněno absorbovat vzdušný kyslík, dosahují koncentrace kyslíku výrazně nižších hodnot. Konduktivita vykazuje během roku směrem do hloubky mírně poklesovou tendenci, v nejhlubší vrstvě jezerní vody u dna vodivost zákonitě výrazně vzrůstá. Studiem chemismu a oživení šumavských jezer se nesoustavně již více než 100 let zabývala celá řada autorů a později i vědeckých týmů. Byly tak zachyceny významné změny ve složení planktonu, zejména úbytek zooplanktonu a vymizení ryb. Osm šumavských ledovcových jezer na české i bavorské straně Šumavy představuje unikátní soubor jezerních ekosystémů, který zasluhuje soustavnou pozornost badatelů i českých a bavorských orgánů ochrany přírody. Hlavním důvodem je kromě existence dlouhodobých dat a vysoké citlivosti jezer i jejich povodí na změny atmosférické depozice na Šumavě především unikátnost samotných jezerních ekosystémů, které se zde vyvinuly v důsledku acidifikace. Po extrému a počátku 80. let 20. století se koncentrace jednotlivých složek v jezerech vrací postupně na předacidifikační úroveň. Rychlost a rozsah těchto změn je unikátní v celosvětovém měřítku a Šumava se stala jedinečnou lokalitou umožňující studium dynamiky chemických a biologických procesů v těžce postižených oblastech. Čertovo jezero spolu s jezery Černým, Plešným a Roklanským (Německo) patří mezi jezera dosud silně acidifikovaná. Acidifikace a chemismus šumavských jezer je již dlouhodobě předmětem výzkumu HBÚ AV ČR v Českých Budějovicích. Hodnoty pH povrchové vrstvy jezerní vody se pohybují mezi 4,4 a 4,8. Obecně lze říci, že nižší hodnoty pH jezerní vody se vyskytují v zimním a jarním či časně letním období, vyšší pak v období podzimním a letním. Menší pokles pH do hloubky cca 5-10 m a následnou mírně vzestupnou tendenci až k jezernímu dnu, přičemž ve vrstvě vody bezprostředně u dna je vzestup pH rapidní. Tento průběh je typický pro acidifikovaná jezera. Hydrologický režim jezera. Nejvyšší stavy hladiny podzemní vody bývají v květnu a červnu, nejnižší pak v prosinci až únoru. Průměrný specifický odtok podzemních vod z 1 km2 má hodnotu 5 l/s a více. Porovnání hodnot průtoků na odtoku z jezera s odpovídajícími průtoky na dolním toku Jezerního potoka a na Řezné u státní hranice dokládá výrazně nižší rozkolísanost odtoku z jezera než průtoků v níže položených profilech a tedy významnou akumulační a retenční postupnému nasycování jeho povodí. V oblasti kolem jezera se v tomto období zaplňují mnohé mělké deprese vodou.
Čertovo jezero je jedním z pěti šumavských glaciálních jezer nacházejících se na území České republiky. Jeho pánev byla částečně vyhloubena ledovcem a částečně zahrazena morénovým valem. Je pozůstatkem po ústupu svahového ledovce würmského stáří. Kar Čertova jezera je zahlouben ve svorovém jihovýchodním svahu Jezerní hory (1343,4 m n.m.). Čertovo jezero je druhé největší glaciální jezero na české straně Šumavy, leží v nadmořské výšce 1027,2 m n.m. a rozkládá se na ploše 10,74 ha. Max. hloubka jezera je 35,4 m se střední hloubkou 17,3 m. Objem jezera činí 1,8 mil. m3. Největší délka jezera je 498 m a max. šířka je 306 m. Voda z jezera odtéká Jezerním potokem do Řezné (něm. Regen) a dále do Dunaje a Černého moře. Od nedalekého Černého jezera je odděleno hřebenem, kudy prochází hlavní evropské rozvodí mezi Severním a Černým mořem.
Historie výzkumu: o Čertově jezeře se nejúplnější a nejpřesnější informace dozvíme z prací Wagnera (1897) a Švambery (1939). Údaje o něm se ale objevují i v dřívějších pracích. První přesnější data byla poskytnuta Sommerem (1841) a Krejčím (1857). Bayberger (1886) zde v roce 1884 provedl 30 měření hloubek ve dvou na sebe kolmých profilech. Obrysy jezera na jím vyhotovené mapce jsou ale velmi zkreslené. Největší hloubka při nízkém stavu vody (11,5 m pod vysokým stavem) měřila 33 m. Vávra zde prováděl v letech 1893-1895 na loďce za klidného počasí měření 61 hloubek a nalezl největší hloubku 35 m. Wagner (1897) měřil v 9 profilech 72 hloubek a udává největší hloubku téměř uprostřed jezera, 33 m při nízkém stavu asi 3 m pod stavem nejvyšším. Pokládá jezero za značně souměrné, čemuž by také odpovídaly izobaty jeho mapy. Wagner udává plochu jezera 9,7157 ha (katastr 10,0094 ha) a sběrnou oblast 105 ha. Objem vody podle něho měří 1 426 203 m3, střední hloubka 14,7 m. Délku jezera udává 432 m a šířku 260 m. Václav Švambera zde pracoval ve dnech 3. - 23.8. 1909. Měřeno tu bylo celkem 14 příčných i podélných profilů, úhrnem 880 hloubek. V roce 1911 byla hladina Čertova, stejně tak jako Černého jezera značně snížena, neboť (cit. Švambera 1912) „jezera musela poskytnout vodu k udržování závodů nalézajících se v kraji“. Švambera mohl tehdy pořídit řadu fotografií rozsáhlých částí obnaženého dna. Největší hloubka vody činila 36,75 m. Protože svá měření prováděl za téměř nejvyššího možného stavu, přijal hodnotu 37 m jako největší hloubku jezera. Největší hustoty měřených hloubek ze všech jeho měření na šumavských jezerech dosáhl právě na Čertově jezeře, kde připadalo jedno měření na 104 m2 (Švambera 1912). Další Švamberovy údaje o Čertově jezeře jsou následující: plocha 10,3318 ha; střední hloubka 17,93 m; sběrná oblast 0,875 km2; objem vody 1 852 378 m3; nadmořská výška hladiny 1030 m; délka břehu 1363 m; střední sklon dna 17º53´. Novodobý komplexní geografický výzkum glaciálních jezer na české straně Šumavy započal kolektiv Katedry fyzické geografie a
Teplotní zvrstvení jezerní pánve 0
1
2
3
4
5
6
7
8
teplota (°C) 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
0
hloubka (m )
-5 -10 -15 -20 -25 -30
léto (12.9.2003) podzim (5.11.2003) zima (18.3.2004) jaro (30.4.2004) léto (30.7.2004)
-35
Batymetrická mapa Čertova jezera dle měření kol. autorů Katedry fyzické geografie a geoekologie PřF UK z r. 2003
Porovnání morfometrických charakteristik pánví glaciálních jezer na české straně Šumavy jezero
Batymetrická mapa Čertova jezera dle měření prof. V. Švambery z r. 1909 sestavil v roce 1947 prof. V. Kuchař
Černé
Čertovo
Plešné
Prášilské
nadmořská výška (m n.m.)
1007,513
1027,116
1087,2
1079
Laka 1084,876 5
plocha (ha)
18,792913
10,740943
7,643
4,204375
2,57705
prostorový objem (mil. m3)
2924775,1
1859018,6
614320
349920
48817,5
délka břehové čáry (m)
2110,70
1466,3
1320
819
817,5
vlastní délka (m)
693,07
498,0
514
306
345,4
největší šířka (m)
459,03
306,4
183
204
95,2
průměrná šířka (m)
271,15
215,7
148,7
137,4
74,61
největší hloubka (m)
40,1
35,3
18,7
17,2
3,5
střední hloubka (m)
15,57
17,31
8,04
1,89
14°20´
16°59´
14°23´
8,32 13°00´43´ ´
střední sklon dna
3°35´20´´
Acidifikace: začátek novodobé atmosférické acidifikace lze s určitostí datovat na přelom 50. a 60. let 20.st. Současně analýza rozsivek v sedimentech Prášilského jezera odhalila postupný pokles pH už od přelomu 19. a 20.st., související patrně se změnou skladby lesa od původně smíšeného na téměř výhradně smrkový. Faktorem, který rozhodující měrou přispěl ke změnám jezerního chemismu a oživení, byla atmosférická depozice sloučenin síry a dusíku. Významný podíl sloučenin dusíku na acidifikaci pak odlišuje šumavská jezera od většiny jezer severoamerických a skandinávských. Se zvyšující se depozicí S a N byla v poválečných letech překročena retenční schopnost půd s relativně nízkou sorpční kapacitou pro sírany a původní limitace vegetace dusíkem se změnila na saturaci. Výsledkem byl postupný vzrůst koncentrací dusičnanů a síranů v přítocích, což v jezerech po vyčerpání uhličitanového pufračního systému vedlo zejména k prudkému snížení pH a ke zvýšenému vyluhování toxického iontového hliníku. Vysrážení organických látek u řady jezer znamenalo nápadnou změnu ve zbarvení vody z původně tmavě hnědé na modrozelenou a větší průhlednost. Acidifikace vyvrcholila v 80. letech minulého století, kdy emise S a N dosáhly maximální úrovně. Situaci změnily politické a ekonomické změny po roce 1989, kdy emise ve střední Evropě radikálně poklesly a jezera se začala zotavovat. Ve srovnání s polovinou 80. let 20.st. jsou dnes emise SO2 nižší o 80 % a celkového anorganického dusíku o 40 %. Díky tomu dochází ke zmenšování obsahu polutantů i v jezerní vodě. Koncentrace celkového Al poklesly na Černém,
Zooplankton šumavských glaciálních jezer
90
7.0
A
pH
60 30
60 40 20 0 -20 -40 1850
1900
1950
2000
2050 B
1900
1950
2000
2050
-1
0 1850
Černé jezero
C
6.0 5.0
) (µmol l Rozpuštěný Al
-1
KNK-Gran) (µmol l
2-
-1
(µmol ) l SO 4
Zooplankton byl vždy velmi významným předmětem výzkumu na všech šumavských glaciálních jezerech. S jeho odběry v těchto lokalitách započali již v roce 1871 Frič a Hellich. Následující přehled odběrů na těchto jezerech dokládá fakt, že byl zdejší výzkum v minulém století nejvýznamněji orientován právě na zooplankton: 1894-1896 Frič a Vávra, 1935 Šrámek a Hušek, 1947 Weiser a kol., 1960 Hrbáček a kol., 1969 Ošmera, 1982-1993 Fott a kol., 1983, 1986, 1991 Kočárek. Proto jsou dnes k dispozici důležité údaje ke sledování dlouhodobého vývoje a změn prostředí, a to jak chemismu vody, tak i možného budoucího oživení jezer. Od roku 1997 provádí výzkum zooplanktonu na šumavských ledovcových jezerech Fott, Vrba a kol. V rámci tohoto rozsáhlého monitoringu byla nashromážděna data o druhovém složení, abundanci, biomase a vertikální distribuci planktonních vířníků a korýšů ve čtyřech šumavských jezerech postižených acidifikací (Černé, Čertovo, Prášilské a Plešné).
4.0
Ceriodaphnia quadrangula 1850
50 40 30 20 10 0 1850
1900
1950
2000
2050
D
Holopedium gibberum Keratella serrulata 1900
1950
2000
2050
Kopáček a kol. 2003: Vývoj chemismu Černého jezera (červené body = naměřené hodnoty, plná čára = simulace programem MAGIC 7)
druh / poslední nález Daphnia longispina Holopedium gibberum Bosmina longispina Ceriodaphnia quadrangula Acanthodiap tomus denticornis Cyclops abyssorum Čertovo jezero
Brachionus sericus
Daphnia longispina
Čertovo 1935 1871 1871 1896 1871 1896
Černé 1936 1947 1896 2002 1896 1961
Plešné 1910 1910 1969
Prášils ké 2002 kór 2002 (litorál) 1871 2002
Zdroj: Kohout (2001) Ve 2. pol. 20.st. se v důsledku acidifikace odehrály pod hladinou jezer nejdrastičtější změny v jejich chemismu a oživení. Vyhynutí druhů Daphnia longispina, Holopedium gibberum a Cyclops abyssorum v posledních zhruba 50 letech lze vysvětlit silným poklesem pH doprovázeným vzestupem toxických forem hliníkových iontů (Fott a kol., 2001). Vedle řady dalších druhů planktonních korýšů a zřejmě i vířníků vymizely také ryby. V jezerních společenstvech tím většinou došlo k výraznému potlačení niky planktonních herbivorů a současně k převládnutí mikrobiálních potravních řetězců, tzv. mikrobiální smyčky (Vrba a kol. 1996). Většina primární produkce je tak utilizována bakteriemi a heterotrofními nebo mixotrofními bičíkovci. Populace vířníků a korýšů jsou ve většině jezer výrazně potlačené a z hlediska energetické bilance ekosystému často nevýznamné. Nikde ale nevymizely úplně a dokonce jsou nalézány i některé druhy u nás ne zcela běžné až vzácné. Od konce 80. let minulého století, kdy došlo k pozoruhodnému snížení kyselé atmosférické depozice, dochází postupně také k vylepšování poměrů v jezerech, především chemismu. V budoucnosti lze očekávat i ozdravění jezerních společenstev a zejména citlivě reagující planktonní korýši zde mají významnou indikační roli (Kohout, 2001).
Contact information Assoc. Prof. Dr. Bohumír Janský, PhD. Charles University in Prague, Prague, Faculty of Science Department of Physical Geography and Geoecology Albertov 6, 128 43 Prague 2, Czech Republic
[email protected]
