LIMNOLOGIE: GESCHIEDENIS, VAKGEBIED, BRANCHES, ONDERZOEK - BIOLOGIE - 2026

De limnologie is de wetenschap die de binnenwateren bestudeert als onderling verbonden ecosystemen met terrestrische ecosystemen en de atmosfeer. Beschrijf en analyseer de fysische, chemische en biologische factoren van binnenwateren om hun samenstelling, structuur, energie en levende organismen te verklaren.

De term "limnologie" komt van de woorden limne (goddelijkheid geassocieerd met water) en logos (verhandeling of studie). Het werd voor het eerst gebruikt door François Alphonse Forel, een Zwitserse wetenschapper die werd beschouwd als de vader van deze discipline vanwege zijn grote bijdragen in de 19e eeuw.

Limnologie, de studie van binnenwateren. Bron: www.flickr.com

De limnologie is opmerkelijk geëvolueerd door de geschiedenis heen; aanvankelijk omvatte het alleen de studie van meren, die als superorganismen werden beschouwd, zonder onderlinge verbinding met de omgeving. Momenteel wordt bij de studie van continentale wateren rekening gehouden met interacties met het milieu en hun belang in de cycli van materie en energie.

Geschiedenis

Oude limnologie

De eerste bijdragen aan de kennis van de meren verschijnen in het oude Europa, met geïsoleerde waarnemingen, zonder onderlinge verbindingen.

Tussen 1632 en 1723 maakte A. van Leewenhoek de eerste beschrijvingen van aquatische micro-organismen, dankzij het verschijnen van de microscoop, wat een belangrijke vooruitgang betekende in de kennis van het waterleven.

In 1786 werd de eerste classificatie van aquatische microscopisch kleine organismen gepubliceerd, uitgevoerd door de Deense bioloog Otto Friedrich Müller, genaamd Animacula Infusoria Fluviatilia et Marina.

Met het verschijnen van de eerste biologische stations bereikte de kennis in de limnobiologie zijn volheid. In 1888 werd het eerste proefstation opgericht in de Boheemse wouden van Tsjechië. Vervolgens nam het aantal biologische stations in Europa en de Verenigde Staten snel toe.

Wetenschappers van die tijd hebben een grote bijdrage geleverd aan de kennis van het leven in zoetwaterlichamen. Studies in onder andere taxonomie, voedingsmechanismen, distributie, migraties vallen op.

Moderne limnologie

Moderne limnologie ontstond aan het einde van de 19e eeuw, met de ontdekking van de zoetwaterplanktongemeenschap door PE Müller in 1870.

In 1882 stelt Ruttner vast dat limnologie ecologische interacties omvat, die verder gaan dan de beschrijvende studie van de biotische associaties die in het water voorkomen.

In 1887 publiceerde SA Forbes een essay genaamd The Lake as a Microcosm, waarin hij het meer analyseerde als een systeem in een dynamisch evenwicht van materie en energie met levende organismen.

In 1892 publiceerde FA Forel de resultaten van zijn onderzoek in Lake Leman (Zwitserland), gericht op de geologie, fysisch-chemische karakterisering en beschrijving van levende organismen in het meer.

In 1917 omvat Cole een tweede doelstelling: de limnologie; de studie van de cycli van materie, met speciale nadruk op biogeochemische cycli.

In 1935 definieerde Welch limnologie als de studie van de biologische productiviteit van binnenwateren. Deze definitie omvat voor het eerst in de limnologie de focus op productiviteit en de studie van lotische systemen (rivieren en beken), evenals lentische systemen (meren).

In 1975 karakteriseren Hutchinson en Golterman de limnologie als een interdisciplinaire wetenschap die afhankelijk is van geologie, meteorologie, fysica, scheikunde en biologie.

In 1986 beschreef Lehman twee vakgebieden die verband hielden met de limnologie. Een eerste veld richtte zich op de fysisch-chemische (thermodynamische) eigenschappen van waterlichamen. Een tweede veld dat biologische processen bestudeert op populatie- en gemeenschapsniveau, gecontroleerd door natuurlijke selectie.

In de jaren negentig, geconfronteerd met de groeiende vraag naar water en de wereldwijde dreiging van vermindering van kwantiteit en kwaliteit, ontstond een toegepaste visie op de limnologie die zich richt op milieubeheer.

Hedendaagse limnologie

De limnologie van de XXI eeuw handhaaft de visie van het belang van de kennis van de lentische en lotische systemen om een ​​milieubeheer van water te bevorderen dat de mensheid in staat stelt te genieten van de watervoorraad en de sociale, economische en natuurlijke voordelen ervan.

Studierichting

Limnologie wordt beschouwd als een tak van ecologie die zich richt op inlandse aquatische ecosystemen, waaronder meren, vijvers, grondwater, vijvers, beken en rivieren.

Het bestudeert zowel de stroom van materie en energie, als de samenstelling, structuur en dynamiek van levende organismen die aanwezig zijn in continentale wateren op het niveau van individuen, soorten, populaties en gemeenschappen.

Het begrijpen van alle processen en mechanismen waaruit de biodiversiteit en de fysisch-chemische reacties van continentale aquatische omgevingen bestaan, vereist de integratie van meerdere wetenschappelijke disciplines, zoals scheikunde, natuurkunde, biologie, klimatologie, hydrologie, geologie, onder anderen.

Limnologie integreert ook de processen van continentale wateren met terrestrische ecosystemen. Het houdt rekening met de effecten van waterafvoer en de bijdrage van materie en energie uit de bekkens. Evenzo houdt het rekening met de uitwisselingen die plaatsvinden tussen waterlichamen en de atmosfeer.

De studie van binnenwateren omvat ook de identificatie van bedreigingen voor het milieu en de beschrijving van hun effecten op het ecosysteem. Evenzo impliceert het het zoeken naar oplossingen, zoals de beperking van klimaatverandering, de beheersing van exotische soorten en het herstel van ecosystemen.

Takken

De takken van limnologie ontstaan ​​volgens het type continentaal waterlichaam dat wordt bestudeerd.

Stilstaande waterlimnologie

Deze tak van limnologie bestudeert lentische ecosystemen, beter bekend als meren. Zowel natuurlijk oppervlaktewater als kunstmatige reservoirs, vijvers of dammen zijn inbegrepen.

Tanganyika-meer, Zambia. Bron: Worldtraveller, via Wikimedia Commons

Limnologie van stromend water

Stromend water limnologie bestudeert lotische ecosystemen, zoals rivieren of beken, gekenmerkt door een overwegend horizontale en unidirectionele stroming van water.

Amazone rivier. Bron: Peter Angritt, van Wikimedia Commons

Grondwaterlimnologie

Deze tak bestudeert de processen die plaatsvinden in ondergrondse waterreservoirs. Onderzoek naar de biogeochemische processen die de chemische eigenschappen van grondwater bepalen, is inbegrepen.

Grondwatermeting. Bron: www.pixabay.com

Limnologie van zoute meren

Deze tak bestudeert zoute meren, die 45% van 's werelds binnenmeren uitmaken. Zijn onderzoek richt zich op de specifieke kenmerken van deze ecosystemen, inclusief hun chemische, fysische en biologische beschrijvingen.

Great Salt Lake, Verenigde Staten. Bron: gebruiker Draxfelton op en.wikipedia, van Wikimedia Commons.

Recent onderzoek

Onderzoeken in tropische meren

Het meeste onderzoek in lentische omgevingen is uitgevoerd in meren in de gematigde noordelijke streken. De biogeochemische dynamiek van grote tropische meren is echter anders dan die voor gematigde meren.

Li et al. Publiceerden in 2018 een artikel over de geochemie van sedimenten en de bijdrage aan de koolstof- en nutriëntencycli in een tropisch meer in Malawi (Oost-Afrika).

De resultaten duiden op een significante bijdrage van sedimenten aan de biogeochemische budgetten van het meer. Bovendien laten ze zien dat de sedimentatiesnelheden de afgelopen tien jaar aanzienlijk zijn gestegen.

Onderzoeken in kunstmatige reservoirs of dammen

Het aantal kunstmatige vijvers en dammen is de afgelopen jaren snel toegenomen.

Hoewel een goed begrip van natuurlijke meren kan helpen bij het begrijpen van kunstmatige ecosystemen, kunnen ze meerdere kenmerken vertonen die ze onderscheiden van natuurlijke ecosystemen. Daarom is onderzoek in kunstmatige omgevingen tegenwoordig van groot belang.

Znachor et al. (2018) analyseerden gegevens van 36 omgevingsvariabelen die gedurende 32 jaar waren genomen in een klein reservoir in Tsjechië. Het doel van het onderzoek was om trends in klimatologische en biogeochemische kenmerken te detecteren.

Bijna alle omgevingsvariabelen vertoonden variabele trends in de tijd. Er werden ook trendomkeringen vastgesteld. Opgeloste organische koolstof vertoonde bijvoorbeeld de neiging om continu lineair te groeien.

Deze studie toonde ook een verandering in trends aan in de late jaren 1980 en in de jaren 1990. De auteurs interpreteren deze verandering als een reactie op enkele sociaaleconomische veranderingen die zich in de regio hebben voorgedaan.

Een ander belangrijk resultaat van dit onderzoek is een wijziging in de hydraulische condities van de dam die zich in 1999 voordeed. Dit gebeurde na de vergroting van het retentievolume van de dam, als gevolg van een bestuurlijk besluit genomen na een periode van hevige regenval.

Dit voorbeeld laat zien hoe onderzoek in de limnologie ons de effecten van sociaaleconomische factoren en politieke beslissingen op het functioneren van kunstmatige ecosystemen kan laten zien. Deze kunnen ons op hun beurt helpen de effecten op natuurlijke ecosystemen te begrijpen.

Onderzoek naar paleolimnologie

Paleolimnologie is de studie van sedimenten die in meren zijn afgezet met als doel de natuurlijke historie of de verandering in omgevingsvariabelen van een meer of zijn omgeving in het verleden te reconstrueren. Hiervoor worden verschillende methodieken gebruikt, zoals de analyse van diatomeeënmicrofossielen, pollen of ostracoden.

Novaes Nascimento en medewerkers publiceerden in 2018 een artikel over een paleobiologisch onderzoek in de Peruaanse Andes dat de geschiedenis reconstrueert van Lake Miski, een klein zoutwaterreservaat op 3750 meter boven zeeniveau.

De resultaten van de carbonaatstratigrafie en de fossiele diatomeeëngemeenschap toonden een afname van het niveau van het meer tijdens het midden van het Holoceen, maar het droogde nooit helemaal op.

De geschiedenis leert dat het Miski-meer al 12.700 jaar deel uitmaakt van het landschap, ook al zijn veel ondiepe meren in de Andes opgedroogd.

Referenties

1. Banderas, AG en González, R. (1996). Limnology, een herziening van het concept. Waterbouwkunde in Mexico, XI (1): 77-84.
2. Basavarajappa, SH, Raju, NS en Hosmani, SP (2014) Limnology: A Critical Review. Huidige wereldomgeving, 9 (3), 741-759.
3. Li, J., Brown, ET, Crowe, SA en Katsev, S. (2018). Sedimentgeochemie en bijdragen aan koolstof- en nutriëntencycli in een diep meromictisch tropisch meer: ​​Lake Malawi (Oost-Afrika). Journal of Great Lakes Research 44 (6): 1221-1234
4. Novaes Nascimento, M., Laurenzi, AG, Valencia, BG, Van, R. en Bush, M. (2018). Een geschiedenis van 12.700 jaar van paleolimnologische verandering van een microrefugium uit de Andes. Het Holoceen.
5. Welsh, PS (1952). Limnologie. McGraw Hill. Londen 538.
6. Znachor, P, Nedoma, J, Hejzlar J, Seďa J, Kopáček J, Boukal D en Mrkvička T. (2018). Meerdere langetermijntrends en trendomkeringen domineren de milieuomstandigheden in een door de mens gemaakt zoetwaterreservoir. Wetenschap van de totale omgeving 624: 24-33.