Begrebet limnologi er afledt af det græske ord "limne", hvilket betyder sø eller dam. Limnologi er undersøgelsen af indre vandområder, som omfatter vandløb, søer, floder, vådområder og reservoirer. Limnologi er en division af miljøvidenskab eller økologi og dækker de geologiske, kemiske, biologiske og fysiske egenskaber blandt blandt andet indre vand, som kan være menneskeskabte eller naturlige, saltvand og friske, og stående eller rindende vand. Limnologi er relateret til hydrobiologi og aquakologi, der fokuserer på vandorganismer. Landskabs limnologi, en gren af limnologi, studerer bevarelse og forvaltning af marine økosystemer ud fra et landskabsperspektiv.
Historien om limnologi
Den schweiziske forsker Francois-Alphonse Forel betragtes som grundlægger af limnologi, og hans observationer inspirerede mange forskere, herunder botanikeren Einar Naumann og zoologen August Thienemann, der dannede International Society of Limnology (ISL) i 1922. Forel begyndte at stille spørgsmålstegn ved og observere naturen i alderen 13, og hans tidligste undersøgelser betragtede forholdet mellem de biologiske, fysiske og kemiske egenskaber ved Genevesøen. Forel gav udtryk for limnologi i løbet af 19th century i sin monografi entitled Le Leman. Han definerede limnologi som søhavens oceanografi, men udvidede til at omfatte undersøgelsen af indre farvande. Limnologi er en integreret disciplin, hvor biologi, fysik og kemi interagerer, hvilket gør det muligt at forstå økosystemet på en mere omfattende måde.
Fysiske egenskaber ved det akvatiske økosystem
Kombinationen af bølger, strømme og varme, blandt andet sæsonfordeling af miljøforhold, hjælper med at identificere det marine systems fysiske egenskaber. Den kvantitative analyse af vandkroppen afhænger af forskellige træk, som vådområder, vandløb, floder og flodmundinger og miljøets struktur omkring vandkroppen. Formationsprocessen for søer hjælper med at klassificere vandlegemer, og vanddybder definerer zoner i en sø. Hastigheden af vand og geologi i det omkringliggende område bestemmer morfometrisystemet af vandløb og floder. Flodmundinger hører også ind under undersøgelsen af limnologi. Vådområder varierer i mønster, størrelse og form, men alle typiske vådområder, såsom sump, myrer og myrer, varierer mellem at være tør, ferskvand og lavt.
Lysintegration
Lys zoneringsteori vurderer, hvordan sollysindtrængning i vand påvirker strukturen af en vandkrop. Lyszoner definerer forskellige produktivitetsniveauer i økosystemet, som en sø. Den eufotiske eller fotiske zone henviser til dybden af vandkolonnen, som lyset kan trænge ind, og hvor planterne kan vokse. Resten af kolonnen af vand, der ikke modtager tilstrækkeligt sollys til plantevækst, kaldes den aphotiske zone. Albedo måler mængden af elektromagnetisk, der reflekteres, når sollys rammer vandoverfladen.
Termisk Stratificering
Termisk stratificering, også kaldet termisk zonering, er en metode til at gruppere vandlegemslag i det akvatiske økosystem baseret på temperaturvariationen på disse segmenter. Opvarmning reduceres eksponentielt med vandkolonne dybde, og derfor er vandet varmere på overfladen og bliver gradvist køligere, da dybden stiger. Den termiske stratifikation af en vandkrop har tre sektioner. Epilimnion er det øverste lag, som ligger tæt på vandoverfladen, er det varmere lag, der oplever vindcirkulationen. Det andet lag af vandkolonnen, der oplever et hurtigt fald i temperaturen, kaldes termoklin. Bundlaget, som er ensartet koldt, er hypolimnionen. Om sommeren er det øverste lag af en vandkrop altid varmere end bundlaget. Imidlertid falder temperaturen i epilimnionslaget under vinteren under 4 grader Celsius, hvilket svarer til temperaturen på det nedre lag. Det øverste lag udvides, bliver lysere og fryser derefter.
Kemiske egenskaber ved et akvatisk økosystem
I et naturligt miljø påvirker jordosion, fordampning, jordtype og grundfjeld, nedbør og sedimentering den kemiske sammensætning af vand. Alle vandområder har en unik balance mellem uorganiske og organiske forbindelser og elementer.
Vandkvalitet
Selv om hundredvis af variabler anses for at påvirke vandkvaliteten af søer, er kun få få variable bekræftet, at det har stor betydning for akvatiske økos sundhed. Der er mange biologiske aktiviteter, som påvirker koncentrationen af opløst gas og næringsstof, men menneskelig aktivitet er den eneste store bidragyder til vandkvaliteten.
Oxygen
Opløst ilt er ansvarlig for adskillige kemiske og biologiske reaktioner, der spiller en væsentlig rolle i akvatiske økosystemets funktion. Forskellige naturlige processer påvirker iltkoncentrationen i økosystemet, herunder fotosyntese og respiration. Oxygenprofilen påvirkes af vind på vandets overflade, åndedræt, fotosyntese og organisk materiale, hvilket betyder, at iltkoncentrationen falder ligesom temperaturprofilen. Profilen bruger det samme princip som lysindtrængning og termisk stratificering. Fotosyntese og sollys styrer koncentrationen af opløst ilt og er afgørende for, hvor meget fotosyntese der kan forekomme inden for de tre vandlag, hvor lys er tilgængeligt. Koncentrationen af opløst ilt mindsker dybden af en krop af vand stiger. Det akvatiske liv absorberer opløst ilt, mens kuldioxid udvises.
Fosfor og kvælstof er vigtige næringsstoffer i vandsystemet. Selvom de fleste undersøgelser fokuserer på ammoniak, nitrit og nitrat som kilder til nitrogen i vandet, findes der nitrogen i gasform i vandsystemet. Kvælstofkoncentration er normalt høj i efterår og vintermåneder og lavere i forår og sommermåneder. På grund af den lille koncentration af fosfor i vandlegemer anses fosfor for at være den begrænsende faktor i vækstplanen af fytoplankton. Opløst fosfor har en karakteristisk økosystemcyklus.
Biologiske egenskaber ved et akvatisk økosystem
Limnologi klassificerer alle vandlegemer i henhold til deres trophic state indeks. Det trofiske tilstandsindeks bestemmes af mængden af fosfor og kvælstof, blandt andet næringsstoffer. Eutrofile søer har høje næringsstoffer og er præget af høj produktivitet. Oligotrofiske søer har lave næringsstoffer og er karakteriseret ved lav primærproduktion. Dystrofiske søer har gulbrunt eller tefarvet vand og højt indhold af humic matter. Eutrofiering af en sø kan resultere i øget produktion af alger.
