Water Catchment Processes - PDF

1 Catchments 1.1 Catchment characteristics Know what a catchment is and why this unit is used Catchment is het gebied waarin overtollig water naar de rivier stroomt. Dit word gebruikt omdat het verschil in catchment leidt tot hogere of lagere afvoer in de rivier. Catchment delineation: bepalen catc...

1 Catchments 1.1 Catchment characteristics Know what a catchment is and why this unit is used Catchment is het gebied waarin overtollig water naar de rivier stroomt. Dit word gebruikt omdat het verschil in catchment leidt tot hogere of lagere afvoer in de rivier. Catchment delineation: bepalen catchment grens. Surface landscape divide: river channels upstream tot de bron of een andere rivier. In bergen volgt het vaak het hoogste punt. Dit is de topographical water divide. Groundwater divide: Know how catchments can be delineated Zone 1: bovenloop, verschillende sub stroomgebieden, dendritic netwerk, productie zone want surface water en zand worden hier gevormd. Zone 2: middenloop, één hoofdkanaal dat meandert, heeft maar een paar takken, transport zone Zone 3: benedenloop, delta, rivier in meerdere takken door platte landschap, grote hoeveelheid water en sediment, deposition zone door afgenomen stroomsnelheid DEM: geeft de helling voor elke pixel in een kaart. De helling is gemeten met radars en satellieten. Topographix wetness index kan hieruit afgeleid worden. GIS: geeft info over neerslag, verdamping, bodemtype, landgebruik. List landscape properties that affect hydrology - dijken - vegetatie - geologie (porosity: fractie open ruimte tussen bodem deeltjes en bepaalt hoeveel water opgeslagen kan worden. Conductivity: hoe makkelijk het voor water is om tussen bodem deeltjes te stromen en bepaalt hoe snel water getransporteerd word.) Beide bepaalt door size, shape and origin. Gravel en zand hoge conductivity, klei lage conductivity maar hoge porosity. Aquifer: permeable soil, kan water goed opslaan en transporteren Understand how topography influences local wetness Drainage area: of a certain point in the landschap is the surface area uphill, because water from the area all flows toward that point. Als de drainage area groot is, moet er een grote hoeveelheid water langs dit punt, verhoogt dus de natheid. Als de helling hoog is op dat punt stroomt water ook snel weg van dit punt, minder natheid. Topographic wetness index: ratio tussen drainage area en lokale helling (hoge index betekent heel nat) Converging: nat Diverging: droog Concave: nat Convex: droog 1.2 Channels Compute and interpret drainage density Dd = Ltot / A Dd(km-2 of km-1) Ltot = totale lengte kanalen in een gebied A = stroomgebied Een hoge Dd indiceert dat een gebied meerdere kanalen heeft. Drainage density is hoog in een gebied met lage bodem conductivity, het is moeilijk voor water om door de bodem te stromen dus stroomt het erover waardoor nieuwe kanalen ontstaan. Distinguish drainage patterns Dendritic pattern: landschap met homogene geologische formaties (soil of steen) Trellis: vouwen in aardkorst Radial: start in centraal punt Parallel: steile hellingen Apply Strahler ordering 1.3 Climate Know order of magnitude of precipitation and evapotranspiration Neerslag - Laag neerslaggebied (woestijnklimaten): 10 mm/jaar (of zelfs minder). - Gemiddeld neerslaggebied (gematigde klimaten): ongeveer 500–1.000 mm/jaar. - Hoog neerslaggebied (tropische regenwouden): 2.000–5.000 mm/jaar, of meer. Verdamping - Laag evapotranspiratiegebied (woestijnklimaten): ongeveer 100–500 mm/jaar. - Gemiddeld evapotranspiratiegebied (gematigde klimaten): ongeveer 400–1.000 mm/jaar. - Hoog evapotranspiratiegebied (tropische regenwouden): 1.000–2.500 mm/jaar of meer. Describe spatial and temporal variation of precipitation and evapotranspiration Effective precipitation: water dat uiteindelijk wordt afgevoerd door de rivier Flux: term voor beweging van water Monsoon season: nat seizoen Reflectie van zonlicht (hoog-laag): sneeuw, gewassen, bos, naaldbos, water Net radiation: verschil in en uitgaande straling. Net radiation is verdeeld tussen sensible heat flux (heating the land surface and air) en latent heat flux (evaporation) en soil heat flux (heating the ground below). In de zomer is verdamping hoog, als er weinig vocht is wordt het gebruikt voor verhitting waardoor droog zand dus warm wordt. 's Nachts is de net radiatie negatief. Distinguish types of precipitation and components of evapotranspiration Neerslag - regen - sneeuw - hagel - mist - douw Soorten neerslag - stratiforme neerslag: vaak in de winter in gematigde  klimaten, lange periodes met lage neerslag intensiteit. De wolken zijn breed en dun, grijs of wit van kleur, low spatial variability - convectieve neerslag: in tropische gebieden, kortdurende hevige buien, smalle en torende wolken, high spatial variability Convert between reference, potential and actual evapotranspiration Total evapotranspiration (ET): bevat transpiration, interception, evaporation, soil evaporation en open water evaporation. Transpiration: planten verliezen vocht via huidmondjes Interception evaporation: verdamping van neerslag op de vegetatie, raakt nooit de grond, want het is al verdampt. Soil evaporation: zonder nieuwe neerslag neemt de flux af. Zit tussen transpiration en interception evaporation in en gelijk aan open water evaporatie. Droge warme wind kan veel vocht opnemen. Evaporation pan: een container waarin het water level gemeten is. De afname wordt gebruikt om verdamping te schatten. Lysimeter: container is gevuld met grond en vegetatie. De container wordt gewogen of de afvoer via de bodem wordt gemeten. Ze zijn ingewikkelder, duurder, meer onderhoud dan pan. ETpot = f x ETref ETpot = potential evapotranspiration (ETact) f = crop factor ETref = reference evapotranspiration Rain gauges: vangt regen op in een reservoir en volume wordt gemeten en gedeeld door surface area van de gauge voor neerslagsom in mm. Wel sterk beïnvloedbaar door wind, druppels kunnen over opening geblazen worden, hoog boven de grond of bij obstakels is dit nog heftiger. Ook meten ze maar op één punt wat niet representatief is voor het hele stroomgebied. - Tipping bucket gauge: leidt de regen naar een klein reservoir, die kiept bij een bepaalde hoeveelheid water. De kiep momenten worden geregistreerd en de neerslag hoeveelheid en intensiteit wordt berekent. - Heated gauges: worden gebruikt in koude gebieden, om sneeuw te smelten en het vloeibare water vervolgens te meten. Weather radar: kan de locatie en intensiteit van neerslag inschatten tientallen kilometers rond het instrument. Radiogolven worden de ruimte ingestuurd en worden gereflecteerd door regendruppels. Het gereflecteerde percentage kan omgezet worden in neerslagintensiteit. Nadeel is dat het heel hoog gemeten wordt waardoor de neerslag daar minder kan zijn. 1.4 Rainfall-runoff processes Distinguish rainfall-runoff processes Stem Flow: waterstroom onder vegetatie stam. Loofbos kan veel meer water vasthouden dan grasland. Infiltration speed: uitgedrukt in m3 water per m2 per time, giving mm h-1 Soil compaction: bodem deeltjes sluiten poriën af. Zand bodems hebben een hogere infiltratie capaciteit dan klei bodems, behalve bij indroging en scheuren. Distinguish saturated and unsaturated zone Unsaturated zone: poriën gevuld met water en zuurstof, dit water is soil moisture/ soil water - boven de saturated zone is een dunne laag genaamd capillary fringe Saturated zone: poriën volledig gevuld met water, dit is grondwater percolation: water beweegt omlaag door zwaartekracht capillary rise: grondwater peil is ondiep, water gaat omhoog, veroorzaakt door verdamping in topsoil Understand the effect of climate and catchment characteristics on flow route 1.5 Storage List natural and man-made methods for water storage Natuurlijk: - uiterwaarden - meren Onnatuurlijk: - kunstmatig meer - retentie basin - reservoir Convert between storage change and change in groundwater level or snow pack height Groundwater storage: na regen stijgt het grondwaterpeil en word de unsaturated zone saturated. In klei bodems stijgt het grondwaterpeil meer dan in zandbodems. Maar zandbodems kunnen meer water opslaan. u=Δsw/Δh u: storativity of storage coefficient, verandering in opslag en verandering in grondwater level. Sw: specific storage, volume of water in soil per unit of area h: removal van water op het grondwater level in mm De storage coëfficiënt is kleiner dan de porositeit, omdat een deel van de porien al gevuld is met water in unsaturated conditie. Een storativity van 10% betekent dat dat deel gevuld is met lucht en 90% met water. storativity: neerslag/stijging grondwaterpeil Piezometer of groundwater tube: hiermee kan je het grondwater level meten met een buis met gaatjes in de grond. De dikte van sneeuw is acht zo groot als water. 1.6 Discharge Understand relation between channel dimensions and discharge capacity Discharge capacity: hoeveelheid water een rivier kan transporteren. De afvoer capaciteit hangt af van verschillende factoren - de grootte van de doorsnede van het kanaal - de ruwheid van het kanaal bed door vegetatie of rotsen - de helling van het grondwaterpeil Compute flow velocity and discharge for steady uniform flow Q=vxA Q = afvoer in m3s-1 A = dwarsdoorsnede in m2 A=bxh v = flow velocity in m s-1 Voor v moet je het gemiddelde nemen, omdat aan de randen van het kanaal water langzamer stroomt. C = Chézy constant (hoge waarde betekent bodem en randen smooth, nauwelijks afname flow velocity) R = hydraulic radius R=A/P S = helling van het kanaal bed S=h/x wetted perimeter p = 2d + b d = diepte b = breedte p = bevochtigde omtrek in m Water oppervlakte is geen onderdeel want er ontstaat geen frictie met de lucht. Hydraulic radius: verhouding tussen de dwarsdoorsnede en de bevochtigde omtrek p Rh = A / P Understand the relation between water level, flow velocity and discharge De afvoer is hoog in rivieren met smooth bodems en oevers, grote doorsneden, steile hellingen en een grote hydraulic radius. Flow velocity kan gemeten worden met een propeller stroming meter Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) wordt gebruikt in grote rivieren. Gebruikt geluidsgolven die gereflecteerd worden door sediment deeltjes. Dit ding meet continu en de propeller maar op één moment. Stilting wells: meet water levels. Verticale buizen verbonden met de rivier via een smalle horizontale buis. Water in well volgt stijgen en dalen rivier zonder golven Rating curve, Q-h-relation, stage-discharge relation: deze curve ontstaat door de laagste en hoogste waardes en de andere. 1.7 Hydrograph Understand (the function of) the discharge hydrograph Geeft informatie over de tijd en hoogte van afvoer pieken na een neerslag event en de langzame daling van afvoer in droge periodes. Wat kun je ermee - afvoer van stroomgebied inschatten - droogte en overstromings risico inschatten - Identify fast and slow processes in the hydrograph baseflow: langzame processen quickflow: snelle processen direct runoff: water dat via oppervlakte of macro porien stroomt ook wel quickflow, veroorzaakt overstromingen en droogtes Describe the effect of climate, land use and water management change on the hydrograph Minder pieken bij een vlak stroomgebied met een dik aquifer In kleine stroomgebieden of hele droge klimaten kan de baseflow zakken naar 0. Dit gebeurt vaak in first-order streams. Perennial streams: dragen het hele jaar water Ephemeral streams: staan delen van het jaar droog Factoren die de kans op quickflow en hoge afvoer verhogen zijn: - Steep topography: water stroomt snel in steile gebieden en veroorzaakt ophoping van water in de vlakke gebieden, water dat niet infiltreerd blijft hier en infiltreerd later - Lage infiltratie capaciteit: neerslag intensiteit overschrijdt de infiltratie capaciteit en het overtollige water stroomt overland. - Hoge drainagedichtheid: de afstand naar het oppervlakte water is kort ook in tijd. - Hydrophobe bodem: water kan niet infiltreren > surface runoff - Hoge neerslag intensiteit: infiltratiecapaciteit is overschreden > infiltration excess overland flow. - Oneven neerslag distributie: veel neerslag op een plek > bodem raakt verzadigd > saturation excess overland flow  - Locatie is oorspronkelijk al nat: water word dan afgevoerd via drain pipes en macroporien wat zorgt voor hoge afvoerpieken. - Regen en sneeuw: als er regen op sneeuw valt smelt de sneeuw snel. Als de bodem dan bevroren is kan water niet infiltreren > surface runoff Determine width function and concentration time Concentration time: tijd dat oppervlakte water erover doet om van de bron naar de monding te gaan. Response time/lag time: tijds verschil tussen neerslag en de uiteindelijke afvoer. Hangt af van de vorm van het kanaal netwerk Width function: Concentration time: afstand bron tot monding / gemiddelde snelheid Let op voorbeeld retentie basin uitreken dit kwam er de vorige keer in! 1.8 Water balance List all water balance terms Water balance: geeft informatie over de totale hoeveelheid van water dat in en uit het stroomgebied gaat binnen een bepaalde tijd. Balance periode: vaak worden hele jaren gebruikt Hydrological year: start 1 april, de bodem is dan op veld capaciteit Set up a water balance for specific situation V(L3): meer volume Qin: opsomming alle inkomens stromen Qout: som alle uitgaande stromen Convert units of water balance terms S/A = gemmideld water level in meer in L Q/A = flux density in L/T  2 Groundwater 2.1 Catchment characteristics Explain how groundwater is used for different purposes - irrigatie - drinkwater - industrieel gebruik - energie opwekken - natuur en ecosystemen - huishoudelijk gebruik Know the main contributors to groundwater extraction Nieuw water wordt naar extractiepunt gebracht om tekort aan te vullen. Problemen ondiep grondwaterpeil: - wortels krijgen geen zuurstof - bovengrond klinkt in door zware materialen, vee Langdurige irrigatie kan verzouting als gevolg hebben door capillaire stijging 1. Drinkwaterbedrijven: Drinkwaterproductie maakt het grootste deel uit van de grondwaterwinning in Nederland. 2. Landbouw en tuinbouw: Voor irrigatie en kaslandbouw. 3. Industrie: Voor specifieke productieprocessen. 4. Natuurbehoud: In sommige gevallen wordt grondwater gewonnen of verplaatst om natuurgebieden te ondersteunen. Verwarmen en koelen van huizen 2.2 Layers and soil properties List hydreologic layer types Anisotrophic: wanneer de conductivity aan een kant hoger is. Isotropic: conductivity is hetzelfde in alle richtingen. Aquifer of permeable layer: een laag die bestaat uit doorlaatbaar materiaal (gravel of zand) Kunnen water makkelijk transporteren en hebben een hoge conductance(kD) Aquitard, confining unit or poorly permeable layer: slecht in transporteren water. Bevat vaak klei of veel organisch materiaal. Aquiclude: zo'n hoge resistance dat water niet door deze laag stroomt. Phreatic aquifer: grondwater peil zit in de aquifer en de toplaag is unsaturated. Confined aquifer: deze laag is altijd volledigqdd saturated. Als de de aquitard erboven de aquifer niet volledig bedekt is het een semi-confined aquifer. Grondwater stroomt horizontaal in aquifers. Grondwater stroomt verticaal in aquitards. Hydrological base: ondergrens vanaf hier is water niet meer onderdeel van de hydrological cycle. Understand the relation between conductivity, porosity and soil type Conductivity: hoe makkelijk water door de bodem kan stromen. Water stroomt minder makkelijk door de unsaturated zone. Word gebruikt om groundwater flow te berekenen. Porosity: fractie bodemvolume dat niet word opgenomen door bodem Effective porosity: fractie bodem volume dat gevuld is met water en dat kan bewegen, dit word gebruikt om flow velocity en residence time te berekenen. Grof materiaal heeft een hogere conductivity. De porosity is hoger in klei dan gravel. Kleine deeltjes nemen minder ruimte in. Veen: hoge porosity, lage conductivity Know orders of magnitude of conductivity of main soil types Grote van groot naar klein - gravel - zand - klei Compute the conductance and resistance of layers kD= k x D D: layer thickness (m) k: conductivity kD: conductance of transmissivity. Capaciteit van een laag om water horizontaal te transporteren of verticale water transport te limiteren. Onder 250 is laag, 750 gemmideld, boven 2000 heel hoog. c=D/k c= resistance. Capaciteit om verticaal te stromen. Onder 100d is laag en boven 10000d is hoog. Berekeningen: Effective conductivity Total conductance 2.3 Groundwater level Understand the relation between hydraulic head, elevation head and pressure head Capillary fringe: deel van saturated zone, maar niet onderdeel van grondwater sinds de waterdeeltjes plakken aan bodemdeeltjes. Soil moisture. Potential: totale energie waterdruppel Hydraulic head H: corresponding water column height Pressure head h: lokale druk Elevation head z: elevation van water druppel vergeleken met bv zee level H= z + h Understand how pizometers work Piezometer: pvc of metale buis, doorsnede van 5 tot 10 cm. Aan de onderkant zijn over de lengte van 1 meter gaatjes geboord. De gaatjes zijn afgedekt om te voorkomen dat bodem deeltjes in de buis komen. Het filter is altijd onder grondwaterpeil. Het water in de buis stijgt dan naar grondwater level. Water kolom is in de tweede tube langer waardoor de pressure head hoger is. Hydraulic head and pressure head zijn lager als het filter dichter bij zee level is. Describe spatial and temporal variation in groundwater levels Derive vertical and horizontal flow direction from piezometer measurements 2.4 Isohypses and equipotential lines Understand what isohypses and equipotentioal lines represent Equipotentional lines: verbind punten met dezelfde hydraulic head Isohypsen: verbind punten met hetzelfe grondwater level. Water stroomt van hoge naar lage hydraulic heads. Als de bodem isotrphic is zijn de flow lines perpendicular to the equipotentional lines. Water volgt namelijk de sterkst afname in hydraulic head. Als de bodem niet anisotophic is volgt water de route met de minste weerstand. Derive flow lines from isohypses and equipotential lines Understand Dupuit’s assumption De error in schatting grondwater flow is relatief klein als de verticale stroom verwaarloosd word. Flow in aquifers kan versimpeld worden naar horizontale flow. Flow in aquitards kan versimpeld worden naar verticale flow. 2.5 Catchment characteristics Interpret isohypse maps and equipotential lines in a cross-section Isohypsen dichtbij elkaar is infiltratie. Isohypsen verder van elkaar is kwel. Isohypsen in een cirkel: al het water stroomt hier naar toe en verdwijnt hier. Vaak wordt hier water geextract. Understand regional and local groundwater flow patterns Describe the effect of groundwater extraction on flow patterns 2.6 Flow magnitude Understand the different forms of the Darcy’s law Q = (KDB) H/x Q = groundwater discharge kD = conductivity, aquifer breedte B = cross section H/x = (h verschil in hydraulic head dus aftrekken) (afstand piëzometers) Two dimensional discharge q = (KD) H/x Flux density v = (k) H/x Compute groundwater flow using Darcy’s law Seepage v=H/c Darcy’s experiment Q = (kA) H / L Q = flux k = conducitivty A = Cross section H = hydraulic head 1 - hydraulic head 2 L = lengte 2.7 Water balance approach Compute groundwater flow using a water balance approach q=RxX X = distance from water divide Combine the water balance approach and Darcy’s law 2.8 Flow magnitude Understand the difference between flux density and flow velocity Als de effectieve porosity klein is, is de flow velocity veel hoger dan de flux density. In open water is geen verschil tussen flow velocity en flux density, want de porosity is 0. Formule flow velocity………………………….. Compute groundwater flow velocities and residence times Formule average residence time…………………………… 3 Aquatic ecosystems 3.1 The aquatic ecosystem Know the main zones in an aquatic ecosystem Biotische factoren: Elk levend wezen dat een invloed uitoefent op zijn omgeving is een biotische factor. Abiotische factoren: Abiotiek of abiotisch betekent letterlijk niet-levend en wordt gebruikt om het deel van de leefomgeving of ecosystemen aan te duiden dat niet leeft. Littoral zone: ondiep water, langs oever waar de meeste waterplanten zijn. Pelgiac zone: diep open water Benthic zone: sediment en water op de bodem Distinguish main types of algae, macrophytes and macro-vertebrates Heterotophs: bacteria en fungi. Consumeren of absorberen organische koolstof. Breken dood organisch materiaal af in nutrienten en co2 wat voordelig is voor vegetatieve organismes. Daarom zijn ze vooral te vinden in sediment. Autotroph: planten, die kunnen namelijk hun eigen organische materiaal maken van niet organische producten. Dit zijn ook primary producers. Organismen zijn dan ook afhankelijk van autotophen Phytoplankton Dit zijn microscopische planten die leven in suspended open water. Soms kun je ze zien doordat het water troebel lijkt dit komt door chlorophyll. Ze komen meer voor in meren dan rivieren en dus niet in snel stromend water. Er zijn drie soort phytoplankton. Diatomen: in vers water. Als er heel veel zijn kleurt het water geel. Green algae Blue-green algae, Cyanobacteria: onder sommige omstandigheden kunnen ze problemen veroorzaken, omdat ze een laag vormen op het oppervlak en giftige stoffen uitscheiden. Periphytic algae: zijn immobiel leven onder water op de bodem of ander oppervlak. Belangrijke voedselbron voor invertebrates. Het kan ook een hele dikke laag vormen. Filamentous algae: lange groene draden. Als ze gas bubbels vasthuden vormen ze flab (floating algae beds) Macrophytes: vascular plant, ze transporteren namelijk water door de plant. Aanpassingen. - drijvende bladeren, voor meer gas en licht wisseling - plant cuticle, dun laagje mist voor betere gas uitwisseling. - epidermal cells, zorgen voor betere licht absorptie - stomata, kleine openingetjes voor gasuitwisseling missen De meeste waterplanten hebben geen of weinig wortels. emergent: groeit boven water submergent: groeit onder water floating: deels onder water en deels niet (helophytes) Fauna Protoza: een cellige microorganismes. Parasieten of free-living. Ze een bacteria en kleine algen en ze zijn een voedselbron voor zooplankton. Zooplankton: vervoeren organisch materiaal geproduceerd door phytoplankton naar hoger trophic level. Vooral te vinden in oppervlakte water. Watervlooien eten plankton Macrofauna: Benthic invertebrates: leven op of in het sediment. Distinguish different functions in water systems 3.2 Chemical compounds List major chemical compounds Organic materials: opgeloste dode planten en dieren. Het oplossen hiervan kost zuurstof. Humic acids ans fulvic acids: komen vrij bij afbraak organisch materiaal. Geven een geel bruine kleur aan het water. Saprobicity system: Zone 1: polysaprobic: zone met veel vervuiling, veel organisch materiaal, weinig of geen opgelosste zuurstof, overvloedig aantal bacteriën. Zone 2: mesosaprobic: simpeler organisch materiaal, geleidelijke toename zuurstof, bovenste deel bevat veel bacteriën en fungi,meer type dieren en een paar algen, onderste deel heeft meer mineralisatie wat geschikt is voor alge-intolerante dieren en wortelende planten. Zone 3: Oligosaprobic: weinig organisch materiaal, zone van herstel, mineralisatie is compleet en zuurstof is weer normaal. Veel verschillenden dieren en planten. Anoxic: geen zuurstof in water systeem List source and types of nutrients Oligotrophic: nutrientarm, Mesotrophic: nutrientrijk, (rivieren en meren met rijke bodems en erosie) Eutrophication: nutrientrijk, (menselijke activiteit of bv een delta) Hypereutrophic: troebel water, hoog productief Bodem bindt sterk aan P, N is meer mobiel. P word niet afgebroken. Nitraat kan ook oplossen is de lucht. 3.3 Light climate Explain the importance of light climate under water Turbidity: afname lichtkarcht bij penetreren water kolom. Licht schittering is afhankelijk van opgeschort materiaal. Understand causes and effects of turbidity, incl sedimentation and resuspension Oorzaken: - opgeschort sediment door resuspensie of vissen - algen, opgeloste shit, detritus Gevolgen: - minder geschikt om te drinken en zwemmen - vaak problematische algen (blue-green) - minder diversiteit in soorten Water helderder maken - nutriënten laten afnemen - planten aanleggen die sediment vasthouden en wind tegengaan Compute light attenuation in the water column Iz = licht intensiteit water diepte In = licht intensiteit water oppervlakte E = extinctie coefficient z = diepte Secchi diepte: wordt gemeten met disk, je hebt de secchi diepte als je de disk niet meer kunt zien. In een troebel meer de extinctie coefficient is hoog en secchi diepte klein. 3.4 Phytoplankton List the important factors for phytoplankton growth - hoeveelheid nutrienten - minder door sedimentatie, flushing, licht limitatie, grazing door zooplankton - re suspension zorgt voor meer Understand succession of different groups (diatoms, green algae, cyanobacteria) Diatomen: rekenen op recirculatie voor voortplanting. Blue-green algae: hebben voordeel bij minder licht. Bij veel nutriënten vermeerderd deze alg en maken ze het water nog troebeler waardoor ze andere phytoplankton uitsluiten. Ze voorkomen top-down control door grazende watervlooien (zooplankton) Cyanobacteriën: kunnen goed drijven. Understand the feedbacks between phytoplankton and turbidity Meer phytoplankton in ondiep water dan diep water. 3.5 Vegetation Understand the relation between abiotic factors and vegetation type Licht beschikbaarheid: water planten komen maar voor tot een bepaalde diepte Troebelheid: troebel water zorgt ervoor dat planten minder diep kunnen groeien Water temperatuur: planten groeien minder bij lage temperatuur Sediment kwaliteit: zand niet heel chill Golven: kunnen planten kapot maken, kleine golven kunnen juist voordelen hebben Understand effect of aquatic plants on light climate and algae growth geen planten>veel vis>water troebel 3.6 Tropic interactions Distinguish different competition strategies Scramble competition: nutrienten efficienter gebruiken dan competitor. Bv algen. Interference competition: bv agressief zijn. Deze strategie kan alleen gevonden worden bij dieren. Understand mechanisms concerning predation and herbivory Predatie: consumeren dieren Herbivory: consumeren planten Bottom up: voedsel beschikbaarheid Top down regulation: predatoren en herbivoren limiteren Set up a basic food web for an aquatic ecosystem 3.7 Feedbacks and biomanipulation Determine positive and negative feedback loops in shallow lakes Biomanipulation: active biological manangement door mensen Trophic cascade: top-down effects van piscivorus via planktivorous op zoöplankton en phytoplankton. Top-down-control: een predator stimuleren om soorten te limiteren. Bottom-up-control: limiteren voedsel beschikbaarheid Allelopathy: fenomeen waar planten infochemicals uitscheiden om de groei van andere planten en phytoplankton tegen te gaan. Model invoegen…………………………………………………………………… 1. troebelheid verhoogt bij nutriënten concentraties 2. vegetatie zorgt voor helderder water 3. vegetatie verdwijnt bij een bepaald punt van troebelheid Understand the concept of alternative stable states weghalen vis>minder opwoelen van sediment>miinder sediment in water kolom>minder nutrienten input weghalen vis>minder predatie op watervlooien>meer phytoplankton>dichtere vegetatie> 1. vis neemt af 2. afname zorgt voor helder water 3. onderwater planten ontwikkelen beter 4. de vegetatie is stabiel genoeg om het water helder te houden Risico’s Ad 1: het moet mogelijk zijn om zoveel vis te vangen (gif mag niet altijd en netten zijn ook moeilijk) Ad 2: water kan alsnog troebel zijn door golven, watervlooien nemen niet genoeg toe en watervlooien eten geen cyanobacterien. Ad 3: er komen niet genoeg planten, omdat er niet genoeg licht is op bepaalde dieptes, watervogels eten te veel planten Ad 4: biomanipulatie is allen succesvol als de nutrienten ook omlaag gaan. F Understand how an ecosystem can shift between alternative states Explain how the food web can be altered 3.8 Streams and rivers Explain the river continuum concept Upper reach (order 1 to 3) - vaak smal en de oevers hebben veel planten en bomen - zonlicht kan het water hierdoor niet makkelijk bereiken>lage fotosynthese - hoog gehalte coarse organisch materiaal met lage P/R ratio - shredders zijn dominant Middle reach (order 4 to 6) - in het midden van stromen en rivieren de biomassa productie is hoger dan in de upper reach - takken en rotsen zorgen ervoor dat er veel algen kunnen komen - P/R ratio kan 1 worden - aantal shredders is relaties laag en grazers en collectors zijn dominant Lower reach (order >6) - diep troebel water - veel omgewoelde deeltjes die fotosynthese limiteren (P/R