POŠTA P. 2005: Limnologická studie největšího jezera české strany Úpského rašeliniště v Krkonoších. – Opera Corcontica, 42: 55–68.
Limnologická studie největšího jezera české části Úpského rašeliniště v Krkonoších Limnological study of the largest lake of the Czech part of Úpské rašeliniště bog (Giant Mountains) Petr Pošta Přírodovědecká fakulta UK v Praze, Katedra fyzické geografie a geoekologie, 128 43 Praha 2, e-mail:
[email protected] Limnologická studie největšího jezera na české straně Úpského rašeliniště v Krkonoších je zaměřena na morfologické charakteristiky jezera a fyzikálně-chemické parametry jezerní vody. Výzkum jezera byl proveden ve třech termínech v sezoně 2003/2004. Výsledkem pozorování jsou jednak podrobná hloubková mapa jezera dokumentující morfologii jezerní pánve, jednak data popisující fyzikální a chemické parametry rašeliništní jezerní vody. Tato studie je jedním z výstupů z rozsáhlého projektu o jezerech České republiky, v rámci něhož bylo jezero na Úpském rašeliništi porovnáváno s obdobnými vodními plochami v jiných pohořích České republiky. Srovnání s jinými rašeliništními jezery je však v tomto článku nastíněno pouze v hrubých rysech. The limnological study of the largest lake on the Czech side of the Úpské rašeliniště bog (Giant Mountains) is focused on the morphological features of the lake and the physical and chemical parameters of its water. Research was carried out at three points in time in 2003/2004. As a result of this survey, a detailed bathymetrical map of the lake showing the morphology of its basin was made. The obtained values of the physical and chemical parameters of the Úpské rašeliniště bog pool were compared with similar lakes in other Czech mountain ranges, surveyed within a large project looking into the various genetic types of lakes in the Czech Republic. However, this article only gives an outline of the above comparison. Klíčová slova: Keywords:
jezera, výzkum jezer, rašelina, vrchoviště, vrchovištní jezera, Krkonoše, Úpské rašeliniště, batymetrické mapy, kvalita vody lakes, research of lakes, peat, peat bogs, bog pools, Giant Mountains (Krkonoše in Czech), Úpské rašeliniště bog, bathymetrical maps, water quality
ÚVOD Tento článek vznikl na podkladě výstupů z grantových projektů GA UK „Jezera České republiky“ (č. 182/2000) a GA ČR „Atlas jezer České republiky – morfologické, sedimentologické a limnologické poměry jednotlivých genetických typů jezer“ (č. 205/03/1264), zpracovávaných na Katedře fyzické geografie a geoekologie Přírodovědecké fakulty UK v Praze, kde má výzkum jezer dlouhole-
55
tou tradici (JANSKÝ 1996). Cílem těchto projektů bylo zmapovat reprezentativní vzorek jezer v České republice a porovnat jejich morfometrické, fyzikálně-chemické a biologické parametry. Vedle rašeliništních (zejména vrchovištních) jezer byla studována jezera glaciální, fluviální, antropogenní a jezera hrazená sesuvem. Výběr lokalit byl proveden na základě studia dostupné literatury a terénního výzkumu. Z vrchovištních jezer byla vedle jezera na Úpském rašeliništi sledována jezera na Šumavě (Blatenská slať, Roklanské slatě, Gayerrück, Rokytecké slatě, Přední Mlynářská slať a Chalupská slať), v Jizerských horách (rašeliniště Na Čihadle) a Krušných horách (Velké Jeřábí jezero) (POŠTA 2004). V tomto článku bude popsána základní metodika výzkumu jezer a posléze budou prezentovány výsledky měření na lokalitě Úpské rašeliniště. Výsledky měření, které nebyly v době psaní tohoto článku k dispozici, budou zařazeny do připravované publikace „Atlas jezer České republiky“.
METODIKA MĚŘENÍ Metodika měření rašeliništních jezer byla shodná s postupy použitými při zkoumání jiných genetických typů jezer zpracovávaných v rámci projektu „Atlas jezer České republiky“ na Katedře fyzické geografie a geoekologie PřF UK. Obdobným způsobem se měřila jezera fluviální, antropogenní a hrazená sesuvem (ŠOBR 2003). Na vybraných lokalitách se jednorázově provedla půdorysná a batymetrická měření. Od léta 2003 do jara 2004 bylo na každé z těchto lokalit provedeno několik fyzikálních, hydrochemických a hydrobiologických měření (POŠTA 2004). Snahou bylo učinit v každém ročním období jeden odběr, ale v důsledku drsných klimatických podmínek v zimním období byla data kompletní jen u několika lokalit. U jezera na Úpském rašeliništi se z časových důvodů nepodařilo provést podzimní měření. PŮDORYSNÁ MĚŘENÍ
Půdorysná měření byla provedena pomocí totální geodetické stanice Leica TCR 705 (Obr. 1.). Oproti klasickému teodolitu se data naměřená totální stanicí ukládají do paměti a lze je jednoduchým způsobem exportovat do počítače. Základní princip měření pomocí totální stanice spočívá v měření vzdáleností a úhlů pomocí elektrooptického dálkoměru, pracujícího v infračervené části spektra, a odrazného hranolu. Dálkoměr lze použít na vzdálenost maximálně 3 km. Geografické souřadnice jezer byly určeny pomocí přístrojů GPS – Leica GS 20 PDM a Garmin eTrex. Tak tomu bylo např. na Šumavě nebo v Krušných horách. Největší jezero české části Úpského rašeliniště bylo díky poměrně přehlednému reliéfu zaměřeno v souřadnicovém systému JTSK. Naměřená data byla z totální stanice exportována do počítače a dále zpracovávána pomocí programu MapInfo Professional 7.0. Pomocí příkazu Create Points tohoto programu byla vytvořena mapová vrstva se všemi naměřenými body. Grafická interpretace naměřených dat byla prováděna s pomocí Mgr. J. Česáka z Katedry fyzické geografie a geoekologie na PřF UK v Praze.
Obr. 1. Totální geodetická stanice Leica TCR 705.
Fig. 1. Total station Leica TCR 705. 56
BATYMETRICKÁ MĚŘENÍ
Batymetrická (hloubková) měření na sledovaných lokalitách byla provedena v době jednoho z termínů fyzikálních a chemických měření (mimo zimní období). Na břehovou linii jednotlivých rašelinných jezer jsme umístili terčíky s čísly, jež sloužily k identifikaci hloubkových profilů. Tyto body byly zaměřeny totální stanicí. Mezi očíslovanými body se postupně natahovalo lanko dělené po 2 m. Podél něj se pak pohyboval gumový člun se zapisovatelem, který zaznamenával do zápisníku hloubky s krokem 2 m. Aby byla síť bodů dostatečně hustá, určily se hloubky ještě zpravidla 1 m od břehu. Ke stanovení hloubky jsme používali kalibrovanou lať, dělenou po 10 cm. Echolot nebylo možné použít, jelikož vysílaný signál se od rašelinného dna velmi špatně odrážel. Vzhledem k tomu, že rašeliništní jezera nemají pevné dno, změřená hloubka do jisté míry závisela na síle, jakou měřič stlačil vrstvu rašeliny na dně jezera. Snahou bylo, aby toto stlačení bylo co nejmenší. Tuto skutečnost je třeba mít na paměti při hodnocení batymetrických map. Jelikož výsledná síť hloubkových profilů měla hvězdicovitý tvar (viz Obr. 2.), v některých místech, zejména při březích či při křížení profilů, byla síť hloubkoměrných bodů příliš hustá. Aby se tato skutečnost neprojevila při následném zpracování batymetrických map, byly některé změřené body zcela vyřazeny. Po sérii terénních měření jsme přistoupili k počítačovému zpracování dat. Batymetrické mapy jednotlivých jezer byly vytvářeny pomocí programů MapInfo Professional 7.0 a Surfer 8.01 a dokončeny v programu Adobe Photoshop 7. Pro interpolaci hloubnic (prováděné v programu Surfer) bylo třeba vytvořit tabulky se souřadnicemi x, y a z (x a y jsou souřadnice hloubkoměrných bodů v místních či globálních souřadnicových systémech, z je naměřená hloubka v těchto bodech). K tomuto účelu byl použit program MapInfo. Data naměřená totální stanicí byla exportována do formátu *.txt a následně převedena přes formát *.xls (MS Excel) do programu MapInfo. Pomocí nástroje Connect Points byly vytvořeny vrstvy s břehovými čarami jezer a sezónně zaplavovaných ploch. Dále byly vytvořeny čáry hloubkových profilů (propojením příslušných očíslovaných bodů na břehových čárách). Pro stanovení správné polohy hloubkoměrných bodů byly čáry profilů rozděleny pomocí nástroje Distance Marker a původní krok 2 m upraven s ohledem na přesnost změření vzdálenosti mezi profilovými body pomocí lanka. V případě, že vzdálenost naměřená pomocí lanka byla menší, resp. větší než vzdálenost určená totální stanicí, původní krok 2 metry byl úměrně zvětšen, resp. zmenšen (např. na 2,08 m, resp. na 1,96 m). Tato korekce byla nutná k dosažení správného počtu hloubkoměrných bodů v tabulce MS Excel, potřebné k interpolaci hloubnicové mapy. K těmto bodům byly doplněny hloubkoměrné body zpravidla 1 m od břehu. V místech příliš husté bodové sítě byly některé body vymazány. Tabulka se všemi takto vytvořenými body byla z programu MapInfo exportována do formátu *.txt a následně do *.xls. Z některých bodů na břehové čáře byly vytvořeny vrstvy sezonně zaplavovaných rašelinných ploch a zatopené břehové vegetace. Tabulka *.xls se souřadnicemi x a y byla ručně doplněna o souřadnice z. V této fázi tvorby mapy Obr. 2. Síť hloubkoměrných bodů k sestavení batymetrické mapy jezera na Úpském rašeliništi. Fig. 2. Net of bathymetric points used to make a bathymetric maps of the Úpské rašeliniště bog pool.
57
bylo nutné velmi pečlivě kontrolovat, zda nějaký bod nepřebývá, nebo naopak neschází. Vzniklá tabulka se poté importovala do programu Surfer. Z tabulky *.xls byl pomocí interpolační metody „kriging“ vytvořen grid (použitá interpolační metoda poskytovala při vývoji metodiky nejlepší výsledky). Velikost buňky gridu (spacing) byla volena 0,05 m či 0,1 m. Tento grid byl dále zhlazen Gaussovským filtrem, oříznut vrstvou břehové čáry a následně použit k sestavení hloubnicové mapy (contour map) s vhodně navoleným barevným přechodem jednotlivých hloubkových stupňů. Do vzniklé mapy byla importována vrstva sezonně zaplavovaných a zarůstajících ploch. Výsledná mapa byla uložena v bezztrátovém formátu *.png (Portable Network Graphics), který je zvláště vhodný pro grafiku s velkými plochami malého počtu různých barevných odstínů. Na závěr byla určena plocha a objem jezera (bez sezónně zaplavovaných holých rašelinných ploch a zarůstajících částí jezera). Hodnoty jsme získali z automatického výpočtu programu Surfer (nabídka Volume). SLEDOVANÉ FYZIKÁLNÍ PARAMETRY JEZERNÍCH VOD
Při každém z odběrových termínů byl nejprve zaznamenán aktuální stav počasí (teplota vzduchu, stupeň pokrytí oblohy oblaky, dohlednost, intenzita větru, srážky, výška sněhové pokrývky a případný zámrz, viz Tab. 1.). Poté se přistoupilo k měření základních fyzikálních parametrů jezerních vod. Sledovalo se teplotní zvrstvení, konduktivita, koncentrace rozpuštěného kyslíku, resp. procentuální nasycení vody kyslíkem, průhlednost a barva. Tab. 1. Povětrnostní situace při terénních měřeních na Úpském rašeliništi. Weather conditions on the Úpské rašeliniště bog at the time of field surveys.
teplota počasí vzduchu (°C) 9. 7.2003 10:00 12,2 skoro zataženo podzimní měření neprovedeno zataženo, větrno, 18. 2.2004 10:45 -6,2 sněžení datum
7. 6.2004
čas
17:30
15,8
oblačno, vánek
poznámka
jezero zamrzlé, mocnost ledu 80 cm, sníh 130 cm jezero rozmrzlé, okolí bez sněhu
Prvním sledovaným parametrem byla změna teploty vody s hloubkou. Ta umožňuje sledovat promíchávání vodního sloupce v průběhu jednotlivých ročních období. Zatímco v létě bývá voda v objemných jezerech výrazně teplotně stratifikována (ve vodním sloupci se vyskytují všechny tři vrstvy – epilimnion, metalimnion a hypolimnion), na jaře či na podzim může v jezerech nastat tzv. homotermie, tedy situace, při níž je teplota v důsledku intenzivního promíchávání ve všech místech vodního sloupce stejná. Vzhledem k tomu, že rašelinná jezera jsou poměrně mělká, teplotní stratifikace se u nich téměř nevytváří. Voda na dně hlubokých jezer má v zimním období teplotu ustálenou na cca 4 °C (tehdy má největší hustotu). Vzhledem k malému objemu rašeliništních jezer je však voda na jejich dně daleko více ovlivňována teplotou okolního vzduchu a její teplota tak může i u dna klesnout pod 4 °C. Teplota byla měřena pomocí přenosného přístroje GRYF 310 A s přesností ± 0,2 °C, a sice směrem od povrchu ke dnu s krokem 10 či 20 cm. Dalším sledovaným parametrem byla konduktivita (měrná vodivost). Tato veličina charakterizuje celkové množství iontů, obsažených ve vodě. Matematicky je vyjádřena jako převrácená hodnota odporu roztoku, obsaženého mezi dvěma elektrodami o ploše 1 m2, které jsou od sebe vzdáleny 1 m. Jednotkami konduktivity jsou nejčastěji μS∙cm–1, příp. mS∙m–1. Konduktivita je značně závislá
58
na teplotě. PITTER (1990) uvádí, že změna teploty o 1 °C způsobí změnu konduktivity asi o 2 %. Při měřeních konduktivity byl použit přístroj GRYF 156 s čidlem VEL 356/tD (viz Obr. 3.). Při měření konduktivity je snímána teplota měřeného roztoku pro kompenzaci teplotní závislosti konduktivity měřeného vzorku. Tato kompenzace je v rozsahu teplot 0 až 100 °C. Při zimních odběrech proto bylo stanovení této veličiny velice složité a v některých případech zcela nemožné. Důležitým ukazatelem kvality vod je koncentrace rozpuštěného kyslíku, resp. procentuální nasycení vody kyslíkem. Tento faktor rozhoduje o tom, zda budou ve vodě probíhat aerobní či anaerobní procesy. Kyslík obsažený ve vodách je buď atmosférického původu, nebo je produktem fotosyntézy. Je spotřebováván při respiraci, aerobním rozkladu organických látek a oxidaci některých anorganických látek. Při terénních měřeních byl použit oxymetr GRYF 463 s čidlem KCL 153/t/SD (Obr. 3.). Vzhledem k tomu, že toto čidlo měří procentuální nasycení vody kyslíkem a jeho koncentraci pouze při teplotách 0 až 40 °C, nebylo v některých termínech (při extrémních povětrnostních podmínkách v zimě a na podzim) možné tyto veličiny vůbec určit.
Obr. 3. Pomůcky pro sledování fyzikálních, chemických a hydrobiologických parametrů rašeliništních jezer. Vysvětlivky: a – láhev pro transport odebrané vody, b – nádobka pro odběr vody na hydrobiologická stanovení, c – Secciho deska, d – kabel k určování polohy hloubkoměrných bodů na příčných profilech (dělený po 5 m), e – oxymetr s kabelem, f – konduktometr s kabelem, g – planktonní síť, h – nálevka pro odběr vody, i – síto pro odstranění nečistot z odebraného vzorku vody, j – Forel-Uleova barevná stupnice s 22 odstíny. Fig. 3. Instruments used for monitoring of the physical, chemical and hydrobiological parameters of bog pools.
Průhlednost je významná fyzikální vlastnost vody, která ovlivňuje množství světla pronikajícího vodním sloupcem. Ovlivňuje ji zákal (koncentrace rozptýlených látek), množství zoo- a fytoplanktonu a také barva vody. Průhlednost byla určována pomocí Secciho desky (bílá kruhová deska s prů-
59
měrem 30 cm, viz Obr. 3.). Určuje se odečtením hloubky, v níž již deska přestává být vidět, tj. světlo odražené deskou je plně absorbováno vodním sloupcem. Jak již bylo zmíněno, s průhledností vody je úzce spjata její barva. U hlubokých jezer se určuje porovnáním barvy Secciho desky v hloubce odpovídající poloviční průhlednosti s barevnou stupnicí. Při limnologických měřeních v rámci projektu „Atlas jezer ČR“ jsme používali vlastnoručně vyrobenou Forel-Uleovu stupnici s 22 barevnými odstíny (viz Obr. 3.). V případě, že průhlednost vody byla menší než samotná hloubka jezera, určovala se barva u dna. Měření teploty, konduktivity, koncentrace rozpuštěného kyslíku, průhlednosti a barvy byla prováděna zpravidla v místě s největší naměřenou hloubkou v jezeře (z gumového člunu, který byl přivázán lanem k břehové vegetaci). V jiných místech se měřilo pouze v zimním období, kdy buď hrozilo proboření se skrz ledovou vrstvu na hladině jezera, nebo tehdy, kdy vzhledem k výšce sněhové pokrývky bylo k nalezení správné polohy vodní plochy nutné použít přístroj GPS, který měří polohu s určitou nepřesností. Z tohoto důvodu nebyly uvedené veličiny sledovány ve všech termínech zcela identicky. HYDROCHEMICKÉ A HYDROBIOLOGICKÉ ODBĚRY
V místech, kde se během terénních prací prováděla fyzikální měření, se uskutečnil též odběr vzorků vody pro hydrochemické analýzy. Voda byla odebírána vypláchnutou plastovou lahví z hloubky 0,3 m. Vzorky vody byly před vlastními analýzami uskladněny v chladných podmínkách. Hydrochemické analýzy prováděli pracovníci Hydrobiologické stanice PřF UK u Velkého Pálence pod vedením doc. E. Stuchlíka. Při analýzách vzorků byly určovány koncentrace sloučenin dusíku (dusičnanových a amonných iontů), síry (síranových iontů), halogenů (fluoridů a chloridů), alkalických kovů a kovů alkalických zemin (vápníku, draslíku, sodíku a hořčíku). Do analýz zpracovávaných u všech genetických typů jezer jednotně bohužel nebyly zahrnuty organické ionty (mj. disociované formy karboxylových skupin, typických pro strukturu molekul huminových látek), které hrají v rašelinných vodách významnou roli. Kromě těchto hydrochemických parametrů byla určena ještě konduktivita, iontová síla a reakce vody (pH). Konduktivita byla v laboratorních podmínkách měřena s cílem zkontrolovat hodnoty naměřené v terénu. Při terénních měřeních byly prováděny též hydrobiologické odběry. Vzorky vody se odebíraly pomocí planktonní sítě (Obr. 3.). Tu jsme nechali klesnout do hloubky asi 0,5–1 m a poté ji pomalým a plynulým tahem vyzdvihli zpět k hladině. Pro odebrání dostatečného množství vzorku bylo nutné provést dva až tři tahy sítí. Výsledky hydrobiologických analýz nebyly v době psaní tohoto článku dosud k dispozici.
VÝSLEDKY MĚŘENÍ NA LOKALITĚ ÚPSKÉ RAŠELINIŠTĚ CHARAKTERISTIKA A POLOHA LOŽISKA
Úpské rašeliniště (1410–1460 m n. m.) na náhorní planině mezi Sněžkou (1602 m n. m.) a Luční boudou je klasickou ukázkou rozvodnicového vrchoviště subalpinského typu. Ložisko rašeliny, nacházející se po obou stranách česko-polské státní hranice, se zde vytvořilo na pramenech Bílého Labe, Úpy a Lomničky (viz Obr. 4. až 6.). Lokalita spadá do geomorfologického celku Krkonoše, podcelku Krkonošské hřbety, okrsků Slezský a Český hřbet a podokrsků Východní slezský a Východní český hřbet (IVA-7A-1b a IVA-7A-2b). Z klimatického hlediska ji řadíme do chladné oblasti CH 4 (dle QUITTA 1971). Podle geologické mapy (list 03-24) se v podloží rašelinného ložiska se nacházejí horniny krkonošsko-jizerského žulového masivu (výrazně porfyrická, středně zrnitá žula až granodiorit a středně zrnitá biotitická žula) karbonského stáří. Okolí, zejména na svazích Studniční
60
Obr. 4. Rašelinné ložisko Úpské rašeliniště (č. 10). Výřez mapy z archivu rašeliništního fondu ČR (VÚMOP). Mapa vznikla při komplexním průzkumu rašelinných ložisek ČR v roce 1962. Fig. 4. Peat deposit „Úpské rašeliniště bog“ (Nr. 10).
hory a Úpské jámy, je tvořeno deluviálními až fluviodeluviálními sedimenty polygenetického charakteru (písčité hlíny s úlomky hornin, balvanové a blokové proudy), vrchol Studniční hory je tvořen svorem a kvarcity. Lokalita se nachází nad horní hranicí lesa. V archivu rašeliništního fondu ČR (VÚMOP) je tato lokalita uváděna pod názvem Prameny Bílého Labe (viz Obr. 4.). Z údajů o rozloze rašelinného ložiska (10 ha) a průměrné mocnosti (0,5 m) byla odhadnuta kubatura rašeliny na 50 000 m3. Maximální mocnost rašeliny je 1,2 m. Ložisko je tvořeno suchopýro-rašeliníkovým druhem rašeliny. Část vrchoviště je pokryta nízkým porostem kleče, okolí je bezlesé. Rašeliniště nebylo postiženo průmyslovou těžbou. Pro terénní měření bylo vybráno největší jezero české části rašeliniště, tj. druhé největší jezero na vrchovišti (50° 44‘ 05“ s. š., 15° 42‘ 27“ v. d., Obr. 6.).
Obr. 5. Poloha Úpského rašeliniště. Zájmové jezero je orámováno. Výřez ze Základní mapy České republiky 1 : 10 000, zdroj: http://geoportal.cenia.cz. Fig. 5. Location of the Úpské rašeliniště bog.
61
1
Obr. 6. Letecký snímek Úpského rašeliniště a detailní pohled na sledované jezero. Zdroj: Správa KRNAP, 2003. Popisované jezero se nachází ve spodní části snímku. Největší vodní plocha (v horní části snímku) je již v Polsku. V levé části snímku je Luční bouda. Fig. 6. Aerial photograph of the Úpské rašeliniště bog and detailed picture of the surveyed lake
MORFOMETRIE JEZERA NA ÚPSKÉM RAŠELINIŠTI
Půdorysná a batymetrická měření jezera jsme provedli 7. 6. 2004. Jezero bylo zaměřeno v souřadnicovém systému JTSK z jednoho stanoviště (přehledná náhorní planina umožňovala zachytit se sítě geodetických bodů – 1. bodu na západním okraji Úpského rašeliniště, 0,6 km severovýchodně od Luční boudy a 2. bodu ve vrcholu kříže kapličky obětem hor, jižně od Luční boudy). Hloubnicová (batymetrická) mapa byla vytvořena na podkladě 185 hloubkových měření na 10 příčných profilech (vzdálenost mezi body na profilech činila 2 m, viz Obr. 2.). V batymetrické mapě (Obr. 7.) není zakreslena vnější linie periodicky zaplavovaných ploch holé rašeliny na březích jezera. Plocha jezera činí 1 245 m2, objem jsme odhadli na 790 m3 (v době měření byl ve skutečnosti ještě menší, neboť do výpočtu byly zahrnuty i příbřežní zazemněné části jezera). Jezero má ve srovnání s ostatními vodními plochami sledovanými v rámci grantových projektů relativně pevné rašelinné dno. Jeho maximální hloubka (1,05 m) se nachází ve středu jezera. Střední hloubka jezera činí asi 0,65 m.
62
Obr. 7. Batymetrická mapa největšího jezera české části Úpského rašeliniště (50° 44‘ 05“ s. š., 15° 42‘ 27“ v. d.). Hloubkové stupně v metrech. Fig. 7. Bathymetric map of the largest lake of the Czech part of the Úpské rašeliniště bog.
VÝSLEDKY MĚŘENÍ FYZIKÁLNÍCH PARAMETRŮ VODY
Fyzikální a chemická měření jsme na Úpském rašeliništi provedli ve třech ročních obdobích (9. 7.2003, 19. 2.2004 a 7. 6.2004, podzimní termín chybí z důvodu brzkého nástupu období se sněhovou pokrývkou). U všech sledovaných parametrů se nepotvrdila závislost na hloubce měření (tj. ve všech místech vodního sloupce jsme zjistili zhruba stejné hodnoty). Možnou příčinou je lokalizace jezera ve výjimečně větrné poloze na náhorní plošině Krkonoš, umožňující celoroční promíchávání vodního sloupce. Fyzikální parametry jsou shrnuty v grafu na Obr. 8.–11. ����������������������������� �������������������
������������ ��
�
�
�
�
�
��
��
��
���
�����������
��� ��� ��� ���
�������� �������� ��������
��� ���
Obr. 8. Změna teploty vody ve vodním sloupci v jezeře na Úpském rašeliništi. Fig. 8. Temperature profile in the Úpské rašeliniště bog pool.
63
Teplota jezera (Obr. 8.) byla velmi významně ovlivňována povětrnostními podmínkami. V létě (teplota vzduchu jen 12,2 °C, zataženo) jsme zjistili velmi nízkou teplotu vody – v celém profilu kolem 10 °C. Zimní měření proběhlo při extrémních povětrnostních podmínkách (teplota vzduchu -6 °C, mlha, nárazový vítr). Jezero bylo kryto asi 1,3 m mocnou sněhovou pokrývkou a téměř do dna bylo zamrzlé. Teplota vody v celém vodním sloupci (výkopu) byla záporná: -0,9 °C (jelikož hodnotu ovlivňovala přítomnost mocné vrstvy ledu, je třeba ji brát spíše jako orientační). Nejvyšší hodnoty jsme naměřili na jaře, 7. 6.2004 (jasno, teplota vzduchu 15,8 °C, měřeno v podvečer) – v celém vodním sloupci 12,8 °C. ������������
������������������� ������������������� ��� �
��
��
��
��
��
��
���
�����������
��� ��� �������� ���
�������� ��������
��� ��� ���
Obr. 9. Naměřené hodnoty konduktivity (měrné vodivosti) ve vodním sloupci v jezeře na Úpském rašeliništi v závislosti na hloubce a datu měření. Fig. 9. Water conductivity in the Úpské rašeliniště bog pool in dependence on the depth of measuring. �������������������������������� �������������������
�
�
������������������������������������� � � � �
��
���
�����������
��� ��� ���
�������� ��������
��� ��� ���
Obr. 10. Koncentrace rozpuštěného kyslíku ve vodním sloupci v jezeře na Úpském rašeliništi. Fig. 10. Concentration of dissolved oxygen in water column of the Úpské rašeliniště bog pool.
64
����������������������������������� �������������������
��������������������� �
��
��
��
��
��
��
��
��
��
���
��� ���
�����������
��� ���
�������� ��������
��� ��� ���
Obr. 11. Nasycení kyslíkem ve vodním sloupci v jezeře na Úpském rašeliništi. Fig. 11. Oxygen saturation in water column of the Úpské rašeliniště bog pool.
Konduktivita vody v jezeře (Obr. 9.) je extrémně nízká. V létě jsme u hladiny zjistili hodnotu 11,9 μS∙cm–1, na jaře dokonce pouze 7,6 μS∙cm–1. Podzimní hodnota byla zjištěna pouze v laboratorních podmínkách (55,4 μS∙cm–1) a s ostatními je nesouměřitelná. Množství rozpuštěného kyslíku (Obr. 10.–11.) jsme sledovali pouze v létě a na jaře. Při obou měřeních byly v celém vertikálním profilu relativně dobré kyslíkové poměry. Na jaře jsme zjistili koncentraci 9,2 mg·l–1 (90 % rovnovážné koncentrace při příslušné teplotě a tlaku), v létě pak 6,6 mg·l–1 (60 % rovnovážné koncentrace). Kyslíkové poměry v zimním období, jež by nepochybně byly významně ovlivněny zámrzem vodní hladiny, nebyly z důvodu omezených provozních podmínek měřicího přístroje sledovány. Průhlednost jsme zjišťovali pouze v létě a na jaře. V obou případech byla rovna maximální hloubce v místě měření (1 m). Z průzkumů na hlubších rašeliništních jezírkách vyplynulo, že průhlednost nebývá o mnoho větší než je samotná hloubka jezer. To je dáno velkým zákalem, který je způsoben širokou škálou ve vodě rozptýlených organických a anorganických látek. Barva odpovídala v létě odstínu č. 21, na jaře odstínu č. 20 na Forel-Uleově stupnici. VÝSLEDKY HYDROCHEMICKÝCH ROZBORŮ VODY
Výsledky hydrochemických analýz byly k dispozici pro všechny odběrové termíny (léto, zima, jaro). Ve většině sledovaných parametrů vykazovala jezerní voda poměrně odlišné hodnoty oproti sledovaným šumavským rašeliništním jezerům. Reakce vody se ve sledovaném období pohybovala mezi 4,07 (zima) a 4,69 (jaro). U koncentrací většiny iontů jsme zaznamenali shodný trend: v létě a na jaře byly hodnoty velmi podobné a několikanásobně menší než v zimě. Amonné ionty se v létě a na podzim vyskytovaly ve vodě v koncentraci kolem 0,1 mg·l–1, v zimním období však byla naměřena hodnota sedmkrát vyšší (0,7 mg·l–1). Je to zřejmě způsobeno celkově horšími kyslíkovými poměry v jezeře (sníženými či nulovými koncentracemi kyslíku) a v důsledku stabilního zvrstvení vodního sloupce (homotermie). Potvrzení této domněnky však znemožňuje absence zimního měření koncentrace kyslíku (čidlo měřicího přístroje pracuje pouze při teplotách nad 0 °C). Podobný chod vykazovala také koncentrace dusičnanových aniontů (v zimě jsme naměřili velmi vysokou hodnotu 2,87 mg·l–1). Obsah bazických kationtů byl oproti ostatním lokalitám sledovaným v rámci grantových projektů mírně zvýšený. V zimě byla
65
v rámci všech sledovaných jezer naměřena vůbec nejvyšší koncentrace sodných iontů (1,2 mg·l–1). Ve srovnání s koncentracemi v jiných genetických typech jezer, kde se hodnoty pohybují řádově v prvních desítkách mg·l–1, je však i tato maximální zjištěná hodnota ve skutečnosti velice nízká. Obsah síranů byl nadprůměrný (v zimě naměřena koncentrace 3,3 mg·l–1), což nepochybně souvisí s expozicí Krkonoš vůči atmosférickému znečištění. V zimě jsme zjistili ještě jednu pozoruhodně vysokou hodnotu: koncentrace chloridů (2,1 mg·l–1) výrazně převyšovala průměr ostatních zájmových jezer. Za zmínku stojí také přítomnost jindy zcela chybějících fluoridů. Vyšší mineralizaci odpovídaly i vyšší hodnoty konduktivity a iontové síly1. V zimním období, kdy byla mineralizace největší, byla naměřena konduktivita 55,4 μS∙cm–1 a iontová síla 0,000 26 mol∙l–1. Iontové složení vody ve sledovaném jezeře shrnuje Obr. 12. ���������������������������������������� Iontové slo�enívody (Úpské rašeliništì ) ��� 3,5
��� 3,0
koncentrace (mg/l) ������������������
��� 2,5
��� 2,0
09.07.03 �������� podzim ������ �������� 19.02.03 �������� 07.06.04
��� 1,5
1,0 ���
0,5 ���
0,0 ���
�� �� Ca2+
�� �� Mg2+
���� NH4+
���� NO3-
����� SO42-
��� Cl-
Obr. 12. Hydrochemické analýzy vody největšího jezera české části Úpského rašeliniště. Fig. 12. Ionic composition of water in the Úpské rašeliniště bog pool.
ZÁVĚR Vrchovištní jezero na Úpském rašeliništi (Obr. 13.) bylo sledováno v průběhu sezony 2003/2004. V tomto období byla studována i ostatní zájmová vrchovištní jezera v ČR (na Šumavě, v Jizerských a Krušných horách). Mapování jezera proběhlo dne 7. června 2004 v podvečerních hodinách. Na základě měření byly stanoveny základní limnologické charakteristiky: plocha 1 245 m2, objem 790 m3, maximální délka 58 m, délka břehové čáry 163 m, maximální hloubka 1,05 m a střední volumometrická hloubka 0,65 m. Do výpočtu bylo zahrnuto i úzké příbřežní pásmo s rašelinným porostem. Objem jezera je proto ve skutečnosti nepatrně menší.
1
Iontová síla (jednotky mol·l–1) udává celkovou velikost elektrostatických interakcí mezi ionty v roztoku.
66
Obr. 13. Největší jezero české části Úpského rašeliniště. Foto P. Pošta Fig. 13. The largest lake of the Czech part of the Úpské rašeliniště bog. Photo © P. Pošta
Na základě měření lze konstatovat, že jezero na Úpském rašeliništi se od ostatních rašeliništních jezer mírně odlišuje. Pomineme-li teplotu, která je významně ovlivňována okamžitými povětrnostními vlivy na lokalitách, největší rozdíl je patrný v případě konduktivity. V červnu 2004 jsme zde naměřili vůbec nejnižší hodnotu v rámci všech studovaných jezer, 7,6 μS∙cm–1. Tato hodnota kontrastuje s nejvyšší naměřenou konduktivitou, 65,2 μS∙cm–1, kterou jsme zjistili na podzim (20.10.2003) na Velkém Jeřábím jezeře v Krušných horách. Pokud však vezmeme v úvahu skutečnost, že obvyklé hodnoty konduktivity se pohybují řádově ve stovkách μS∙cm–1, je zřejmé, že rozdíl mezi zmiňovanými vrchovištními jezery není ve skutečnosti nikterak velký. Hodnoty pH vody v jezeře na Úpském rašeliništi byly s výjimkou zimního období oproti ostatním jezerům nepatrně vyšší, celkově však do 4,7. Ostatní fyzikální parametry jezera (kyslíkové poměry, průhlednost a barva vody) vykazovaly podobné trendy jako u ostatních jezer. Chemickým složením voda v jezeře na Úpském rašeliništi výrazněji nevybočovala z řady: koncentrace bazických kationtů (Ca2+, Na+, Mg2+, K+) byla velmi nízká (v řádech mg∙l–1), dusičnanové ionty byly ve vodě přítomny zejména v zimním období (2,9 mg∙l–1) a chloridy a fluoridy pouze ve stopovém množství. Organické ionty, které hrají v chemismu rašelinných vod nepochybně významnou roli, bohužel nebyly z důvodu jednotné metodiky výzkumu různých genetických typů jezer v ČR do analýz zařazeny. Z uvedeného vyplývá, že vrchovištní jezera v ČR vykazují nepatrné regionální rozdíly. Výsledky této práce by měly být odrazovým můstkem pro navazující srovnání s obdobnými jezery v jiných částech Evropy, např. oblasti Skandinávie, a studium vývoje jezerních pánví v holocénu.
67
LITERATURA Geologická mapa Krkonoš a Jizerských hor [kartografický dokument], měřítko 1:100 000, list 03-24. – Ústřední ústav geologický, Praha, 1989. JANSKÝ B.1996: Tradice geografických výzkumů jezer na Karlově univerzitě. – Geografie, Sborník ČGS 101: 59–63. JANSKÝ B. & ŠOBR M. 2003: Jezera České republiky – současný stav geografického výzkumu. – PřF UK, katedra fyz. geogr. a geoekologie, Praha, 216 s. KRNAP 2003: Letecké snímky Úpského rašeliniště – výběr [CD-ROM]. PITTER P. 1990: Hydrochemie. – SNTL, Praha, 568 s. POŠTA P. 2004: Organogenní jezera v České republice. – Ms. (Magisterská práce, katedra fyz. geogr. a geoekologie, PřF UK, Praha, 120 s.) QUITT E.1971: Klimatické oblasti Československa. – Studia geographica 16. Geografický ústav ČSAV, 82 s. Rastrová základní mapa 1:10 000 (RZM 10), převzato z http://geoportal.cenia.cz, 18.10.2005. ŠOBR M. 2003: Metodika batymetrického mapování jezer. – JANSKÝ B. & ŠOBR M. (eds), Jezera České republiky – současný stav geografického výzkumu, p. 171–173. PřF UK, Katedra fyz. geogr. a geoekologie. VÚMOP 2004: Databáze rašelinišť ČR – výběr [CD-ROM]. – Data z archivu rašeliništního fondu ČR (Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy).
.
68
