علم البحيرات: التاريخ ، مجال الدراسة ، الفروع ، البحث - مادة الاحياء - 2026

و علم البحيرات هي العلم أن الدراسات الهيئات الداخلية للمياه كما النظم الإيكولوجية مترابطة مع النظم الإيكولوجية الأرضية والغلاف الجوي. وصف وتحليل العوامل الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية للمياه الداخلية لشرح تركيبها وبنيتها وطاقتها وكائناتها الحية.

مصطلح "علم المياه العذبة" يأتي من الكلمات ليمن (الألوهية المرتبطة بالماء) والشعارات (أطروحة أو دراسة). تم توظيفه لأول مرة من قبل فرانسوا ألفونس فوريل ، وهو عالم سويسري اعتبر والد هذا التخصص لمساهماته العظيمة خلال القرن التاسع عشر.

علم البحيرات ، دراسة المياه الداخلية. المصدر: www.flickr.com

تطورت علم البحيرات بشكل ملحوظ عبر تاريخها. في البداية ، اشتملت فقط على دراسة البحيرات ، التي كانت تعتبر كائنات حية خارقة ، دون الترابط مع البيئة. في الوقت الحاضر ، تدرس دراسة المياه القارية التفاعلات مع البيئة وأهميتها في دورات المادة والطاقة.

التاريخ

علم البحيرات القديم

تظهر المساهمات الأولى في معرفة البحيرات في أوروبا القديمة ، مع ملاحظات منفصلة ، دون الترابط فيما بينها.

بين عامي 1632 و 1723 ، قدم A. van Leewenhoek الأوصاف الأولى للكائنات الحية الدقيقة المائية ، وذلك بفضل ظهور المجهر ، مما يعني تقدمًا مهمًا في معرفة الحياة المائية.

في عام 1786 تم نشر التصنيف الأول للكائنات المجهرية المائية ، بواسطة عالم الأحياء الدنماركي أوتو فريدريش مولر ، المسمى Animacula Infusoria Fluviatilia et Marina.

مع ظهور المحطات البيولوجية الأولى ، وصلت المعرفة في علم الأحياء البحرية إلى اكتمالها. في عام 1888 تم إنشاء أول محطة تجريبية في الغابات البوهيمية في جمهورية التشيك. في وقت لاحق ، تضاعف عدد المحطات البيولوجية في أوروبا والولايات المتحدة بسرعة.

قدم العلماء في ذلك الوقت مساهمات كبيرة في معرفة الحياة في أجسام المياه العذبة. تبرز الدراسات في مجال التصنيف وآليات التغذية والتوزيع والهجرات وغيرها.

علم البحيرات الحديث

ظهر علم البحيرات الحديث في نهاية القرن التاسع عشر ، مع اكتشاف مجتمع عوالق المياه العذبة بواسطة PE Müller في عام 1870.

في عام 1882 ، أسس روتنر أن علم المياه العذبة يتضمن تفاعلات بيئية ، تتجاوز الدراسة الوصفية للجمعيات الحيوية التي تحدث في جسم الماء.

في عام 1887 ، نشر SA Forbes مقالًا بعنوان The Lake as Microcosm ، حيث حلل البحيرة كنظام في التوازن الديناميكي للمادة والطاقة مع الكائنات الحية.

في عام 1892 ، نشر FA Forel نتائج بحثه في بحيرة ليمان (سويسرا) ، والتي ركزت على الجيولوجيا والتوصيف الفيزيائي والكيميائي ووصف الكائنات الحية في البحيرة.

في عام 1917 يتضمن كول هدفًا ثانيًا لعلم المياه العذبة ؛ دراسة دورات المادة ، مع التركيز بشكل خاص على الدورات البيوجيوكيميائية.

في عام 1935 ، عرّف ويلش علم المياه العذبة بأنه دراسة الإنتاجية البيولوجية للمياه الداخلية. يتضمن هذا التعريف لأول مرة في علم المياه العذبة التركيز على الإنتاجية ودراسة أنظمة اللوتيك (الأنهار والجداول) ، وكذلك أنظمة العدس (البحيرات).

في عام 1975 ، وصف هاتشينسون وجولترمان علم المياه العذبة بأنه علم متعدد التخصصات يعتمد على الجيولوجيا والأرصاد الجوية والفيزياء والكيمياء والبيولوجيا.

في عام 1986 ، وصف ليمان مجالين للدراسة مرتبطين بعلم المياه العذبة. ركز المجال الأول على الخصائص الفيزيائية والكيميائية (الديناميكية الحرارية) لأجسام المياه. مجال ثانٍ يدرس العمليات البيولوجية على مستوى السكان والمجتمع ، ويتم التحكم فيها عن طريق الانتقاء الطبيعي.

خلال التسعينيات ، في مواجهة الطلب المتزايد على المياه والتهديد العالمي المتمثل في انخفاضها كماً ونوعاً ، ظهرت رؤية تطبيقية لعلم المياه العذبة تركز على الإدارة البيئية.

علم البحيرات المعاصر

يحافظ علم المياه في القرن الحادي والعشرين على رؤية أهمية معرفة أنظمة lentic و lotic لصالح الإدارة البيئية للمياه التي تسمح للبشرية بالاستمتاع بالموارد المائية وفوائدها الاجتماعية والاقتصادية والطبيعية.

مجال الدراسة

تعتبر علم البحيرات فرعًا من علم البيئة يركز على النظم البيئية المائية الداخلية ، بما في ذلك البحيرات والبرك والمياه الجوفية والبرك والجداول والأنهار.

يدرس كل من تدفق المادة والطاقة ، وكذلك تكوين وهيكل وديناميات الكائنات الحية الموجودة في المياه القارية على مستوى الأفراد والأنواع والمجتمعات.

يتطلب فهم جميع العمليات والآليات التي تشكل التنوع البيولوجي والاستجابات الفيزيائية والكيميائية للبيئات المائية القارية تكامل التخصصات العلمية المتعددة ، مثل الكيمياء والفيزياء والبيولوجيا وعلم المناخ والهيدرولوجيا والجيولوجيا وغيرها.

تدمج علم البحيرات أيضًا عمليات المياه القارية مع النظم الإيكولوجية الأرضية. يهتم بتأثيرات تصريف المياه ومساهمة المادة والطاقة من الأحواض. وبالمثل ، فإنه يأخذ في الاعتبار التبادلات التي تحدث بين المسطحات المائية والغلاف الجوي.

تتضمن دراسة المياه الداخلية أيضًا تحديد التهديدات البيئية ووصف آثارها على النظام البيئي. وبالمثل ، فإنه ينطوي على البحث عن حلول ، مثل التخفيف من تغير المناخ ، والسيطرة على الأنواع الغريبة واستعادة النظم البيئية.

الفروع

تنشأ فروع علم المياه العذبة وفقًا لنوع المسطح المائي القاري قيد الدراسة.

علم مياه الأمطار الراكدة

يدرس هذا الفرع من علم البحيرات النظم الإيكولوجية العدسية ، المعروفة باسم البحيرات. يتم تضمين كل من المياه السطحية الطبيعية والخزانات والبرك أو السدود الاصطناعية.

بحيرة تنجانيقا ، زامبيا. المصدر: Worldtraveller ، عبر ويكيميديا ​​كومنز

علم المياه الجارية

يدرس علم مياه الصرف الصحي في المياه الجارية النظم البيئية اللوتية ، مثل الأنهار أو الجداول ، التي تتميز بتدفق أفقي وأحادي الاتجاه في الغالب للمياه.

نهر الأمازون. المصدر: بيتر أنجريت ، من ويكيميديا ​​كومنز

علم المياه الجوفية

يدرس هذا الفرع العمليات التي تحدث في خزانات المياه الجوفية. يتم تضمين البحث عن العمليات البيوجيوكيميائية التي تشكل الخصائص الكيميائية للمياه الجوفية.

قياس المياه الجوفية. المصدر: www.pixabay.com

علم البحيرات المالحة

يدرس هذا الفرع البحيرات المالحة التي تشكل 45٪ من البحيرات الداخلية في العالم. يركز بحثه على الخصائص الخاصة لهذه النظم البيئية ، بما في ذلك أوصافها الكيميائية والفيزيائية والبيولوجية.

جريت سولت ليك ، الولايات المتحدة. المصدر: User Draxfelton على en.wikipedia ، من ويكيميديا ​​كومنز.

الأبحاث الحديثة

التحقيقات في البحيرات الاستوائية

تم إجراء معظم الأبحاث في البيئات العدسية في البحيرات في المناطق الشمالية المعتدلة. ومع ذلك ، فإن الديناميات البيوجيوكيميائية للبحيرات الاستوائية الكبيرة تختلف عن تلك المسجلة في البحيرات المعتدلة.

نشر Li et al. ورقة في 2018 عن الكيمياء الجيولوجية للرواسب والمساهمة في تدوير الكربون والمغذيات في بحيرة استوائية تقع في ملاوي (شرق إفريقيا).

تشير النتائج إلى مساهمة كبيرة للرواسب في الميزانيات البيوجيوكيميائية للبحيرة. علاوة على ذلك ، تظهر أن معدلات الترسيب قد زادت بشكل ملحوظ في السنوات العشر الماضية

التحقيقات في الخزانات أو السدود الاصطناعية

زاد عدد الأحواض والسدود الصناعية بسرعة في السنوات الأخيرة.

على الرغم من أن الفهم الجيد للبحيرات الطبيعية يمكن أن يساعد في فهم النظم البيئية الاصطناعية ، إلا أنها يمكن أن تقدم خصائص متعددة تميزها عن النظم البيئية الطبيعية. لهذا السبب ، فإن البحث في البيئات الاصطناعية له أهمية كبيرة اليوم.

حلل Znachor et al. (2018) البيانات من 36 متغيرًا بيئيًا استغرق أكثر من 32 عامًا في خزان صغير في جمهورية التشيك. كان الهدف من البحث هو الكشف عن الاتجاهات في الخصائص المناخية والبيوجيوكيميائية.

أظهرت جميع المتغيرات البيئية تقريبًا اتجاهات متغيرة بمرور الوقت. كما تم تحديد انعكاسات الاتجاه. على سبيل المثال ، أظهر الكربون العضوي المذاب ميلًا للنمو الخطي باستمرار.

أظهرت هذه الدراسة أيضًا تغيرًا في الاتجاهات في أواخر الثمانينيات وأثناء التسعينيات ، حيث يفسر المؤلفون هذا التغيير على أنه استجابة لبعض التغيرات الاجتماعية والاقتصادية التي حدثت في المنطقة.

ومن النتائج المهمة الأخرى لهذه الدراسة التغيير في الظروف المائية للسد الذي حدث في عام 1999. وقد حدث هذا بعد الزيادة في حجم الاحتفاظ بالسد نتيجة لقرار إداري تم اتخاذه بعد فترة من هطول الأمطار الغزيرة.

يوضح هذا المثال كيف يمكن أن يُظهر لنا البحث في علم المياه العذبة آثار العوامل الاجتماعية والاقتصادية والقرارات السياسية على عمل النظم البيئية الاصطناعية. في المقابل ، يمكن أن تساعدنا هذه في فهم التأثيرات على النظم البيئية الطبيعية.

البحث في علم الحفريات القديمة

علم الأحياء القديمة هو دراسة الرواسب المترسبة في البحيرات بهدف إعادة بناء التاريخ الطبيعي أو التغيير في المتغيرات البيئية للبحيرة أو المناطق المحيطة بها في الماضي. لهذا ، يتم استخدام منهجيات مختلفة ، مثل تحليل الأحافير المجهرية المشطورة ، حبوب اللقاح أو ostracods.

نشر Novaes Nascimento ومساعدوه مقالًا في عام 2018 حول تحقيق في علم الأحياء القديمة في جبال الأنديز في بيرو يعيد بناء تاريخ بحيرة Miski ، وهي ملجأ صغير بالمياه المالحة يقع على ارتفاع 3750 مترًا فوق مستوى سطح البحر.

أظهرت نتائج طبقات الكربونات ومجتمع الدياتوم الأحفوري انخفاضًا في مستوى البحيرة خلال الهولوسين الأوسط ، ومع ذلك ، لم تجف تمامًا.

يُظهر التاريخ أن بحيرة مسكي كانت جزءًا من المناظر الطبيعية منذ 12700 عام ، حتى مع جفاف العديد من بحيرات الأنديز الضحلة.

المراجع

1. Banderas ، AG and González، R. (1996). علم البحيرات ، مراجعة للمفهوم. الهندسة الهيدروليكية في المكسيك ، الحادي عشر (1): 77-84.
2. Basavarajappa، SH، Raju، NS and Hosmani، SP (2014) علم البحيرات: مراجعة نقدية. البيئة العالمية الحالية ، 9 (3) ، 741-759.
3. Li، J.، Brown، ET، Crowe، SA and Katsev، S. (2018). الكيمياء الجيولوجية للرواسب والمساهمات في تدوير الكربون والمغذيات في بحيرة استوائية عميقة: بحيرة ملاوي (شرق إفريقيا). مجلة أبحاث البحيرات العظمى 44 (6): 1221-1234
4. Novaes Nascimento، M.، Laurenzi، AG، Valencia، BG، Van، R. and Bush، M. (2018). تاريخ 12700 عام من تغير علم الأحياء القديمة من الأنديز microrefugium. الهولوسين.
5. الويلزية ، PS (1952). علم البحيرات. ماكجرو هيل. لندن 538.
6. Znachor، P، Nedoma، J، Hejzlar J، Seďa J، Kopáček J، Boukal D and Mrkvička T. (2018). تهيمن الاتجاهات المتعددة طويلة الأجل وانعكاسات الاتجاهات على الظروف البيئية في خزان للمياه العذبة من صنع الإنسان. علم البيئة الكلية 624: 24-33.