Ryby, kyslík, voda a fyzika – užitečný článek o rybářských tématech | Fisherman NN
Kde hledat a chytat ryby v letním vedru – zdá se to být jasná otázka. Samozřejmě tam, kde je voda chladnější, ale ukazuje se, že to není jediný faktor, který ovlivňuje chování ryb, o čemž vypráví článek, jehož začátek byl publikován v minulém čísle.
Vzpomeňme si na rozprašovač nebo kompresor do akvária ponořený do vody. Oba mechanismy fungují na „Bernoulliho principu“. V jednom, když je vzduch přiváděn do potrubí končícího zúžením, tlak klesá a atmosférický tlak žene kapalinu skrz druhý. V dalším naopak voda čerpaná v trubce v důsledku tlakového rozdílu zachycuje vzduch z jiné trubky (jejíž horní konec zůstává na hladině akvária).
Na řece se děje toto. Voda, která vytéká na peřeje, končí v potrubí s menším průřezem. Její rychlost se zvyšuje a tlak se odpovídajícím způsobem snižuje (tj. odpor vody vůči atmosférickému tlaku se snižuje). V důsledku toho se atmosférický tlak na určitém místě a na určitém úseku řeky náhle prudce zvýší. A protože se tlak zvýšil, zvýšila se i rozpustnost kyslíku ve vodě. Proud vzduchu na peřejích se řítí za proudem a v určitém okamžiku se smísí s vodou.
Zde je třeba odbočit. Jde o to, že proudění vzduchu a vody v zásadě nikdy neproudí klidně (tj. laminárně). Nejčastěji vytvářejí vír nebo turbulentní pohyb. Vezměme si například vzduch. Každý pravděpodobně viděl důsledky jeho vírového proudění. Jsou to písečné vlny v poušti a na svazích dun a oblaka kouře vycházející z komínů. Nejzřetelnějším příkladem je, když ve větru vlají vlajky. Když dochází k pohybu vzdušných hmot podél vodní hladiny, pak v místech, kde se tvoří víry, v důsledku poklesu tlaku vzduchu zde voda stoupá jako hrb – rodí se vlna. Vlny jsou na peřejích běžným jevem.
Ale ta zajímavá část ještě nekončí. Stává se, že po mělké vodě přichází hloubka. Tlak vody a vzduchu je zde větší než na prahu. Proud, který nabral rychlost, se zvětšuje, jako by narazil na neviditelnou zeď a snažil se překonat náhle se objevenou překážku. V tomto bodě existuje druhá hranice nárůstu tlaku, tj. voda je opět nasycena kyslíkem. Na této hranici dochází k takovým poruchám proudění vody a vzduchových hmot, že lze pozorovat jev pěnění vody. V důsledku vírových proudů voda zachycuje určité množství vzduchu a rozbíjí ho na malé bublinky.
Všechny tyto procesy mají pozitivní vliv na nasycení vody kyslíkem. Ryby se v takových oblastech cítí víceméně pohodlně a nejčastěji se nacházejí úplně na dně, s čumákem po proudu. Proč zrovna na dně? Vysvětlím to.
Je to všechno kvůli tlakovému rozdílu. Voda za peřejemi tlačí na vodu, která po nich teče, tj. snaží se vrátit zpět (známý zpětný proud). Zpětná voda naráží na proud a tlačí ho pod sebe. Projevuje se sací účinek proudící vody. Tímto účinkem se voda obohacená kyslíkem dostává na dně. To také vysvětluje nebezpečí peřejí pro plavce, sací účinek vírů.
Mimochodem, další projev „Bernoulliho principu“. Úzké místo v řece. Voda se rozprostírá a vytéká do širokého místa. Právě v úzkém místě klesá tlak. Peřeje. Lze vypočítat, že proud vody v řece o střední rychlosti 1 m/h přitahuje lidské tělo silou 30 kg!
„Bernoulliho princip“ není jediným důvodem, proč se ryby shromažďují u peřejí. Faktem je, že v malých hloubkách se voda odpařuje intenzivněji než v hlubokých. Připomeňme si, že čím tenčí je vrstva kapaliny, tím rychleji se odpařuje. Při odpařování molekuly vody odebírají vodě část energie a ta se ochlazuje. Chladnější voda díky své větší hustotě klesá a teplejší voda stoupá k hladině. Za peřejemi na dně se tedy nachází nejen kapalina obohacená kyslíkem, ale také mnohem chladnější než před peřejemi. A tento jev má také pozitivní vliv na pohodlí ryb.
Jaký závěr lze vyvodit ze všeho výše uvedeného? Nejdůležitější je asi to, že fyzikální zákony pomáhají rybám žít i v těch nejextrémnějších podmínkách. Když letní horko ohřívá vodu a brání rozpouštění kyslíku v ní. Ale peřeje na řece nejsou jediným místem, kde se projevuje Bernoulliho princip. K tomuto jevu může dojít i při prudkém poklesu hloubky, v zúžených úsecích řek a dokonce i tam, kde se uprostřed řeky náhle objeví ostrov. Pak tlak klesne a rychlost proudění se na ramenech zvýší. I v malých oblastech, například mezi dvěma obrovskými kameny nebo mezi dvěma pilíři železobetonového mostu. To znamená, že všude, kde se vodní tok nebo koryto zužuje, dochází k poklesu tlaku vody. Je to tedy ideální místo pro ryby, kde se mohou zdržovat. Jak mi jednou řekl jeden starý rybář: “Hledejte ryby za kameny, které často vyčnívají z vody.”
Bohužel, vše, co jsem popsal výše, není pravidlem pro jednání. Chování ryb ve vodě, a tedy i jejich kousnutí, nezávisí pouze na kyslíku. Stav ryb ovlivňuje obrovské množství faktorů. Patří sem složení plynů ve vodě, teplota, biologické, chemické a iontové faktory. Voda je dobrým rozpouštědlem, ve kterém probíhají chemické reakce, kapalinou, elektrolytem a roztokem. Její změnu ovlivňuje téměř vše, co ji obklopuje a je v ní. A pokud dojde ke změnám ve vodě, pak ryba, jako lakmusový papírek, okamžitě reaguje na probíhající reakce. Čím lepší je pro rybu prostředí, tím lépe se cítí, a proto se bude rozmnožovat a množit.
Vladimir Rimov, Tulská oblast
Když je led díky zimním mrazům pevný a snadno unese váhu rybáře s jeho příslušenstvím a výstrojí, můžete se věnovat své oblíbené věci – zimnímu rybolovu, který má svá specifika, ale v podstatě je to stejná jednoduchá činnost – nahodit vlasec s návnadou a čekat. Netušíc, že tam, dole, se mohou odehrát skutečné tragédie bez kyslíku.
Abyste se ale k vytoužené rybě dostali, potřebujete alespoň vyvrtat díru.
Ryby přežívají v zimě ve výrazně chladnější vodě, jejich těla jsou tomu přizpůsobena, vyvinuly se a zažívají každoroční změny, které zahrnují jak znatelné změny teploty, tak kolísání koncentrace kyslíku v různých ročních obdobích.
Během letních měsíců se voda na hladině jezera (mluvíme o sladkovodních útvarech) ohřívá sluncem, zatímco voda na dně zůstává chladná. Protože studená voda má větší hustotu, je jakoby „uzamčena“ pod teplejší a méně hustou vodou.
Je zajímavé, že podobný obraz lze pozorovat i v mořské nebo oceánské vodě. Podle výzkumníků, kteří se potápějí do velkých hloubek, jsou změny hustoty poměrně vzácné a nepředvídatelné a přístroj jako by se „propadal“. Problém však může být nejen v prudké změně hustoty, ale také v podvodních proudech.
- S postupující zimou a ochlazováním se teplota jezera postupně stabilizuje.
- Jakmile se teploty mezi vrstvami srovnají, rozdíl v hustotě se rozptýlí a vodní sloupec začne procházet dynamickým procesem zvaným podzimní míchání.
- Stejný proces, ale v opačném pořadí, se opakuje na jaře, kdy led taje a vítr může znovu rozvířit vodu.
Ale zpět k zimě. Po podzimním „vodním cyklu“ teplota vody v jezeře klesá a hladina se pokryje ledem. Protože sladká voda má největší hustotu při 4 °C, voda pod 4 °C ve skutečnosti stoupá k horní části vodního sloupce, což ze spodní vrstvy dělá nejteplejší a nejatraktivnější prostředí pro některé ryby, aby přežily zimu.
Sladkovodní ryby si nemohou regulovat tělesnou teplotu jinak než vlastními činnostmi, jako je aktivní pohyb. A dělí se do dvou kategorií: teplovodní a studenovodní.
Mimo optimální teplotní rozmezí se ryby musí přizpůsobit, aby přežily. Jedním z nejběžnějších způsobů, jak se ryby přizpůsobují zimním teplotám, je snížení aktivity, čímž se zpomaluje ztráta energie a snižuje se jejich potřeba lovit nebo se živit. A některé ryby, jako například sumec, se zavrtávají do měkkého bahna na dně jezera, aby se zahřály.
Ale ne všechny. V zimě se také odehrávají podvodní bitvy, související s lovem predátorů. Potravu potřebují i nedravé ryby. A to znamená, že rybáři mají šanci.
Ale dnes se náš rozhovor netýká jídla, ale kyslíku ve vodě.
Potřebují ho jak lidé, tak ryby. Ale v jistém smyslu máme „štěstí“, protože jsme obklopeni kyslíkem. Prostě ho vezměte a dýchejte! Ryby to ale mají těžké, protože koncentrace kyslíku ve vodě je zanedbatelná a musí získávat životodárné molekuly.
Je zajímavé, že ryby mohou získávat O2 řadou jiných mechanismů než jen žábry. Různé druhy to dělají tak, že absorbují kyslík kůží, cévami ve stěnách plovacích měchýřů, žaludky a střevy a některé dokonce vdechují vzduchové bubliny, které se tvoří pod ledem, ústy. Druhá možnost je téměř lidská. Proč ryby žijí ve vodě a ne na souši? Možná je načase, aby vylezly ven?
Co se dá dělat – z pohledu ryby nebo jakéhokoli organismu, který potřebuje kyslík, není vodní prostředí nejvhodnějším místem.
Dokud voda není pokryta ledem, kyslík ze vzduchu snadno prochází do vody. Jak?
Existuje několik způsobů:
- Jednoduchá difúze – molekuly kyslíku pronikají do horní vrstvy.
- Vítr – způsobuje vlny a pronikání O2 se stává aktivnějším.
Pro akvarijní ryby je to mnohem jednodušší – lidé instalují provzdušňovače, čímž jim vytvářejí příjemné kyslíkové podmínky.
Provzdušňovač nelze instalovat do jezera nebo řeky.
Ještě horší je, že jakmile se ledová čepička s bouchnutím zavře na chladném povrchu jezera, proces výměny vzduchu se z velké části zastaví. Proč se nezastaví úplně? Část kyslíku je stále dodávána fotosyntetickými rostlinami, které nějakým způsobem přežívají pod ledem, i když světlo proniká hluboko skrz led ve velmi malém množství, zvláště pokud je led silný a pokrytý sněhem.
To znamená, že ledová pokrývka neumožňuje průchod kyslíku shora, ale dole je další „nepřítel“.
V důsledku znečištění a zemědělského odtoku se aktivně rozvíjejí řasy, které žijí převážně na dně jezera. V zimě, kdy se tato zeleň pod ledem rozkládá, se z vody v zimě získává drahocenný kyslík. Oblast, kde se rozkládá velké množství řas, se může stát bez kyslíku, nevhodnou pro život jak ryb, tak i ostatních obyvatel, kteří začínají pociťovat kyslíkové hladovění.
Jaké požehnání, že oceán vzduchu obklopující Zemi není pokryt ledovou skořápkou, jako voda v jezeře uprostřed zimy!
Ryby jsou ale bohužel nuceny žít v podmínkách nedostatku kyslíku, plavou až k samotné subglaciální kůře, co je pod ledem, hladina rozpuštěného O2 je alespoň o něco vyšší, protože s každým týdnem se zóna smrti s nízkým obsahem kyslíku stále více rozšiřuje. Rybáři v této části dělají alespoň extrémně malou, ale stále užitečnou věc, umožňují kyslíku proniknout do vody, alespoň trochu.
Ale tato práce není systematická. A vyvrtané díry jsou stále vedlejším produktem pro lov ryb, ne pro jejich záchranu.
Hlavní záchranné práce mohou provádět dobrovolníci nebo pracovníci u jezer, kde se ryby speciálně chovají k prodeji.
Ano, jak jsme již uvedli, jednou z možností, jak snížit spotřebu kyslíku, je omezit aktivitu na minimum. Ale stále nelze úplně přestat dýchat. Proto je pro ryby v plném proudu zimy stále obtížnější najít kyslík, který potřebují k přežití.
Jak mohou záchranáři zjistit, že je stav kyslíku ve vodě kritický?
Oxymetr – řešení pro rybí farmy
Je jasné, že když ryby v díře lapají po dechu, pak se ztrácí čas. Koneckonců, tyto kyslíkové tunely lze vyvrtat mnohem dříve! K tomu je potřeba znát dynamiku změn obsahu kyslíku ve vodě.
Navíc by se měření nemělo provádět na povrchu, ale v hloubce. Hloubka se samozřejmě může lišit, 5 metrů a 25. Proto budete potřebovat zařízení se senzorem na dlouhém drátu. Jeden metr bude zjevně příliš málo.
Pro ochranu obyvatel jezer a řek včasným měřením a přijetím opatření můžeme doporučit oxymetr pro vodu s kabelem dlouhým až 3,5 metru. Ten vám umožní shromažďovat objektivní informace o kyslíku ve vodním sloupci.
Spusťte elektrodu a zkontrolujte! Metr, dva, tři. Je to trochu jako rybaření. Jen místo vlasce je tam elektrický signál, který přenáší signál do měřicí jednotky oxymetru, a místo návnady je tam senzor. A rybářský prut je samotný digitální kyslíkoměr.
Na základě výsledků měření budete samozřejmě muset pracovat s vrtačkami, páčidly, krumpáči, abyste do ledu vyrazili díry. A pravidelně provádět kontrolní měření, abyste situaci udrželi pod kontrolou.
První ryby, které si uvědomí, že je opět k dispozici vzduch, opatrně doplavou k novým dírám a začnou dýchat. S každou minutou se jejich počet bude zvyšovat a začnou kroužit kolem děr, které je zachrání.