Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Лимана рот и прибрежные воды, часть водной экосистемы

Водная экосистема , является экосистемами в организме воды . Сообщества из организмов , которые зависят друг от друга и от окружающей их среды живут в водных экосистемах. Два основных типа водных экосистем - это морские экосистемы и пресноводные экосистемы . [1]

Типы [ править ]

Морская экосистема [ править ]

Морские экосистемы, крупнейшие из всех экосистем [2], покрывают примерно 71% поверхности Земли и содержат примерно 97% воды на планете. Они производят 32% чистой первичной продукции в мире . [1] Их отличает от пресноводных экосистем присутствие растворенных соединений , особенно солей , в воде. Примерно 85% растворенных веществ в морской воде составляют натрий и хлор . Средняя соленость морской воды составляет 35 частей на тысячу воды. Фактическая соленость варьируется в зависимости от морской экосистемы. [3]

Классификация морских местообитаний.

Морские экосистемы можно разделить на множество зон в зависимости от глубины воды и особенностей береговой линии. Океаническая зона является обширной открытой частью океана , где живут животные , такие как киты, акулы и тунец. Бентоса зона состоит из субстратов ниже воды , где живут многие беспозвоночные. Приливная зоной является областью между высоким и низкими приливами; на этом рисунке это называется литоральной зоной. Другие прибрежные (неритические) зоны могут включать устья рек , солончаки , коралловые рифы , лагуны и мангровые болота. В глубокой воде могут возникнуть гидротермальные источники, где хемосинтетическая сера бактерии составляют основу пищевой сети.

Классы организмов, встречающихся в морских экосистемах, включают бурые водоросли , динофлагелляты , кораллы , головоногие моллюски , иглокожие и акулы . Рыбы, пойманные в морских экосистемах, являются крупнейшим источником коммерческих кормов, полученных из диких популяций. [1]

Экологические проблемы, касающиеся морских экосистем, включают неустойчивую эксплуатацию морских ресурсов (например, чрезмерный вылов определенных видов), загрязнение морской среды , изменение климата и застройку прибрежных районов. [1]


Пресная вода [ править ]

Основная статья: Пресноводная экосистема
Пресноводная экосистема.

Пресноводные экосистемы покрывают 0,78% поверхности Земли и населяют 0,009% всей ее воды. Они производят почти 3% чистой первичной продукции. [1] Пресноводные экосистемы содержат 41% известных в мире видов рыб. [4]

Есть три основных типа пресноводных экосистем:

  • Лентик : медленно движущаяся вода, включая бассейны , пруды и озера .
  • Lotic : вода, движущаяся быстрее, например ручьи и реки .
  • Водно-болотные угодья : участки, где почва насыщена или затоплена хотя бы часть времени. [5]

Lentic [ править ]

Три основные зоны озера
Пример водной пищевой сети
Бактерии можно увидеть в красной рамке внизу. Бактерии (и другие разлагатели, такие как черви) разлагают и возвращают питательные вещества обратно в среду обитания, что показано голубыми стрелками. Без бактерий остальная часть пищевой сети будет голодать, потому что животным, находящимся выше в пищевой сети, не хватит питательных веществ. Темно-оранжевые стрелки показывают, как одни животные потребляют других в пищевой сети. Например, люди могут есть омаров . Темно-синие стрелки представляют одну полную пищевую цепочку , начиная с поедания водорослей водяной блохой, дафнией , которую поедает маленькая рыба, которую поедает более крупная рыба, которая в конце поедается большой голубой цаплей.. [6]
См. Также: Экосистема озера

Экосистемы озер можно разделить на зоны. Одна общая система делит озера на три зоны (см. Рисунок). Первая - прибрежная зона - это мелководье у берега. Здесь встречаются укоренившиеся болотные растения. Морское побережье разделено на две дополнительные зоны: зону открытой воды и зону глубоководья. В зоне открытой воды (или фотической зоне) солнечный свет поддерживает фотосинтезирующие водоросли и виды, которые ими питаются. В глубоководной зоне солнечный свет недоступен, и трофическая сеть основана на детрите, поступающем из литоральной и фотической зон. Некоторые системы используют другие имена. Прибрежные районы можно назвать пелагической зоной , фотическую зону можно назвать лимнетической зоной и афотической зоной.можно назвать профундальной зоной . Вдали от прибрежной зоны можно также часто идентифицировать прибрежную зону , растения которой все еще поражены присутствием озера - это может включать эффекты ветровалов, весенних паводков и зимних повреждений льда. Производство озера в целом является результатом производства растений, произрастающих в прибрежной зоне, в сочетании с продукцией планктона, растущего в открытой воде.

Водно-болотные угодья могут быть частью проточной системы, поскольку они естественным образом образуются вдоль большинства берегов озер, причем ширина водно-болотных угодий и прибрежной зоны зависит от наклона береговой линии и количества естественных изменений уровня воды в течение и между годами. Часто в этой зоне скапливаются мертвые деревья либо из-за ветровалов на берегу, либо из-за вывоза бревен на место во время наводнений. Этот древесный мусор является важной средой обитания для рыб и гнездящихся птиц, а также защищает береговую линию от эрозии.

Два важных подкласса озер - это пруды , которые обычно представляют собой небольшие озера, переходящие в водно-болотные угодья, и водоемы . В течение длительных периодов времени озера или заливы в них могут постепенно обогащаться питательными веществами и медленно заполняться органическими отложениями. Этот процесс называется сукцессией. Когда люди используют водораздел, объемы наносов, попадающих в озеро, могут ускорить этот процесс. Добавление отложений и питательных веществ в озеро известно как эвтрофикация . [1]

Пруды [ править ]

Основная статья: Жизнь в пруду

Пруды - это небольшие пресноводные водоемы с мелководьем и неподвижной водой, болотами и водными растениями . [7] Их можно разделить на четыре зоны: зона растительности, открытая вода, донный ил и поверхностная пленка. [8] Размер и глубина прудов часто сильно меняется в зависимости от времени года; многие пруды образуются в результате весеннего паводка из рек. Пищевые сети основаны как на свободно плавающих водорослях.и на водных растениях. Обычно существует множество разнообразных водных организмов, в том числе водоросли, улитки, рыба, жуки, водяные клопы, лягушки, черепахи, выдры и ондатры. Лучшие хищники могут включать крупных рыб, цапель или аллигаторов. Поскольку рыба является основным хищником личинок земноводных, водоемы, которые ежегодно пересыхают, убивая обитающих там рыб, являются важным убежищем для размножения амфибий. [9] Пруды, которые полностью пересыхают каждый год, часто называют весенними бассейнами . Некоторые пруды образованы в результате деятельности животных, в том числе норы аллигатора и бобровые пруды, что придает большое разнообразие ландшафту. [9]

Lotic [ править ]

См. Также: Речная экосистема

Основные зоны речных экосистем определяются уклоном русла реки или скоростью течения. Более быстро движущаяся турбулентная вода обычно содержит более высокую концентрацию растворенного кислорода , что поддерживает большее биоразнообразие, чем медленно движущаяся вода бассейнов. Эти различия лежат в основе разделения рек на равнинные и равнинные . Пищевая база ручьев в прибрежных лесах в основном состоит из деревьев, но более широкие ручьи и те, у которых отсутствует полог, получают большую часть своей пищевой базы из водорослей. Проходные рыбы также являются важным источником питательных веществ. Экологические угрозы для рек включают потерю воды, плотины, химическое загрязнение и интродуцированные виды .[1] Плотина оказывает негативное воздействие на водораздел. Наиболее важными негативными последствиями являются сокращение весенних паводков, наносящих ущерб водно-болотным угодьям, и задержка наносов, что приводит к потере водно-болотных угодий в дельте. [9]

Водно-болотные угодья [ править ]

В водно-болотных угодьях преобладают сосудистые растения , приспособившиеся к насыщенной почве. [9] Есть четыре основных типа водно-болотных угодий: болота, болота, топи и болота (как болота, так и болота являются типами болот ). Водно-болотные угодья являются наиболее продуктивными природными экосистемами в мире из-за близости воды и почвы. Следовательно, они поддерживают большое количество видов растений и животных. Из-за своей продуктивности заболоченные земли часто превращаются в сушу с дамбами и дренажами и используются в сельскохозяйственных целях. Строительство дамб и дамб имеет негативные последствия для отдельных водно-болотных угодий и целых водоразделов. [9]Их близость к озерам и рекам означает, что они часто используются для поселения людей. [1] После того, как поселения построены и защищены дамбами, поселения становятся уязвимыми для оседания земли и все возрастающего риска наводнений. [9] Побережье Луизианы вокруг Нового Орлеана - хорошо известный пример; [10] Дельта Дуная в Европе - другое. [11]

Функции [ править ]

Водные экосистемы выполняют множество важных экологических функций. Например, они перерабатывают питательные вещества , очищают воду, уменьшают наводнения, подпитывают грунтовые воды и обеспечивают среду обитания для диких животных. [12] Водные экосистемы также используются для отдыха людей и очень важны для индустрии туризма , особенно в прибрежных регионах. [4]

Здоровье водной экосистемы ухудшается, когда способность экосистемы поглощать стресс превышается. Нагрузка на водную экосистему может быть результатом физических, химических или биологических изменений окружающей среды. Физические изменения включают изменения температуры воды, потока воды и доступности света. Химические изменения включают изменения в скорости загрузки биостимулирующих питательных веществ, материалов, потребляющих кислород, и токсинов. Биологические изменения включают чрезмерный вылов промысловых видов и интродукцию экзотических видов. Человеческое население может оказывать чрезмерное давление на водные экосистемы. [12]Есть много примеров чрезмерных стрессов с негативными последствиями. Рассмотрим три. Экологическая история Великих озер Северной Америки иллюстрирует эту проблему, особенно то, как могут сочетаться многочисленные стрессы, такие как загрязнение воды, чрезмерный вылов и инвазивные виды. [13] Норфолк-Бродлендс в Англии демонстрирует аналогичное снижение с загрязнением и инвазивными видами. [14] Озеро Пончартрейн в Мексиканском заливе иллюстрирует негативные последствия различных нагрузок, включая строительство дамбы, вырубку болот, инвазивные виды и вторжение соленой воды. [15]

Абиотические характеристики [ править ]

Экосистема состоит из биотических сообществ, которые структурированы биологическими взаимодействиями и абиотическими факторами окружающей среды. Некоторые из важных абиотических факторов окружающей среды водных экосистем включают тип субстрата, глубину воды, уровни питательных веществ, температуру, соленость и сток. [9] [12] Часто бывает трудно определить относительную важность этих факторов без проведения достаточно крупных экспериментов. Могут быть сложные петли обратной связи. Например, отложения могут определять присутствие водных растений, но водные растения также могут улавливать отложения и добавляться к ним через торф.

Количество растворенного кислорода в водоеме часто является ключевым веществом при определении масштабов и видов органической жизни в водоеме. Рыбы нуждаются в растворенном кислороде, чтобы выжить, хотя их устойчивость к низкому содержанию кислорода варьируется у разных видов; в крайних случаях недостатка кислорода некоторые рыбы даже прибегают к глотанию воздуха. [16] Растения часто должны производить аэренхиму , при этом форма и размер листьев также могут быть изменены. [17] И наоборот, кислород губителен для многих видов анаэробных бактерий. [18]

Уровни питательных веществ важны для контроля численности многих видов водорослей. [19] Относительное содержание азота и фосфора может фактически определить, какие виды водорослей станут доминирующими. [20] Водоросли являются очень важным источником пищи для водной флоры и фауны, но в то же время, если их становится слишком много, они могут вызвать сокращение численности рыб, когда они разлагаются. [13] Подобное изобилие водорослей в прибрежных средах, таких как Мексиканский залив, при распаде приводит к образованию гипоксической области воды, известной как мертвая зона . [21]

Соленость водоема также является определяющим фактором для видов, обитающих в водоеме. Организмы в морских экосистемах переносят соленость, в то время как многие пресноводные организмы не переносят соль. Степень засоления эстуария или дельты является важным фактором контроля над типом водно-болотных угодий (пресные, средние или солоноватые) и соответствующими видами животных. Плотины, построенные выше по течению, могут уменьшить весеннее наводнение и уменьшить нарастание наносов и, следовательно, могут привести к вторжению соленой воды в прибрежные водно-болотные угодья. [9]

Пресная вода, используемая для орошения, часто поглощает уровни соли, вредные для пресноводных организмов. [18]

Биотические характеристики [ править ]

Биотические характеристики в основном определяются встречающимися организмами. Например, водно-болотные растения могут образовывать плотные навесы, покрывающие большие площади наносов, или улитки или гуси могут пастись на растительности, оставляя большие илистые отмели. В водной среде относительно низкий уровень кислорода, что вызывает адаптацию обитающих там организмов. Например, многие водно-болотные растения должны производить аэренхиму, чтобы переносить кислород к корням. Другие биотические характеристики более тонкие и трудно поддающиеся измерению, например относительная важность конкуренции, взаимопомощи или хищничества. [9] Растет число случаев, когда хищничество прибрежных травоядных, включая улиток, гусей и млекопитающих, оказывается доминирующим биотическим фактором. [22]

Автотрофные организмы [ править ]

Автотрофные организмы - продуценты, которые производят органические соединения из неорганического материала. Водоросли используют солнечную энергию для производства биомассы из углекислого газа и, возможно, являются наиболее важными автотрофными организмами в водной среде. [18] Чем меньше глубина воды, тем больше вклад биомассы от корневых и плавающих сосудистых растений. Эти два источника объединяются, чтобы произвести экстраординарную продукцию эстуариев и водно-болотных угодий, поскольку эта автотрофная биомасса превращается в рыб, птиц, амфибий и других водных видов.

Хемосинтезирующие бактерии встречаются в придонных морских экосистемах. Эти организмы могут питаться сероводородом в воде, которая поступает из вулканических жерл . Огромные скопления животных, которые питаются этими бактериями, встречаются вокруг вулканических жерл. Например, это гигантские трубчатые черви ( Riftia pachyptila ) длиной 1,5 м и моллюски ( Calyptogena magnifica ) длиной 30 см. [23]

Гетеротрофные организмы [ править ]

Гетеротрофные организмы потребляют автотрофные организмы и используют органические соединения в своих телах в качестве источников энергии и сырья для создания собственной биомассы . [18] Эти организмы не могут производить себе пищу, а полагаются на другие организмы в получении питательных веществ, что делает их производителями более высокого порядка. Все животные гетеротопны, включая людей, а также некоторые грибы, бактерии и простейшие. Эти организмы можно разделить на хемоавтотрофов и фотоавтотрофов. [24] Эвригалинные организмы солеустойчивы и могут выживать в морских экосистемах, в то время как стеногалинные или солеустойчивые виды могут жить только в пресноводной среде. [3]

См. Также [ править ]

  • Водное растение  - растение, приспособившееся к жизни в водной среде.
  • Пресная вода
  • Гидробиология
  • Лимнология  - наука о внутренних водных экосистемах
  • Морская экосистема  - Экосистема в морской среде.
  • Стивен Альфред Форбс - один из основоположников науки о водных экосистемах
  • Поток метаболизма
  • Наземная экосистема

Примечания [ править ]

  1. ^ a b c d e f g h Александр, Дэвид Э. (1 мая 1999 г.). Энциклопедия наук об окружающей среде . Springer . ISBN 0-412-74050-8.
  2. ^ "Музей палеонтологии Калифорнийского университета: морской биом" . Проверено 27 сентября 2018 года .
  3. ^ a b Агентство по охране окружающей среды США (2 марта 2006 г.). «Морские экосистемы» . Проверено 25 августа 2006 года .
  4. ^ a b Daily, Гретхен К. (1 февраля 1997 г.). Природные услуги . Island Press . ISBN 1-55963-476-6.
  5. ^ Ваккари, Дэвид А. (8 ноября 2005). Экологическая биология для инженеров и ученых . Wiley-Interscience . ISBN 0-471-74178-7.
  6. ^ Шульц, Кестин; Смит, Мария В .; Герфорт, Лидия; Саймон, Холли М. (2018). «Незримый мир в реке» . Границы для молодых умов . 6 . DOI : 10.3389 / frym.2018.00004 . S2CID 3344238 . 
  7. ^ Клегг, Дж. (1986). Книга наблюдателя о прудовой жизни. Фредерик Варн, Лондон. 460 с.
  8. ^ Клегг, Дж. (1986). Книга наблюдателя о прудовой жизни. Фредерик Варн, Лондон. 460 с. С. 160–163.
  9. ^ Б с д е е г ч я Кедди, Paul A. (2010). Экология водно-болотных угодий. Принципы и сохранение . Издательство Кембриджского университета. п. 497. ISBN 978-0-521-51940-3.
  10. ^ Кедди, PA, Д. Кэмпбелл, Т. McFalls, Г. Шеффер, Р. Моро, С. Dranguet и Р. Хеленяк. 2007. Водно-болотные угодья озер Пончартрейн и Морепа: прошлое, настоящее и будущее. Экологические обзоры 15: 1-35.
  11. ^ Гастеску, П. (1993). Дельта Дуная: географические характеристики и экологическое восстановление. Наука о Земле и окружающей среде, 29, 57–67.
  12. ^ a b c Loeb, Stanford L. (24 января 1994 г.). Биологический мониторинг водных систем . CRC Press . ISBN 0-87371-910-7.
  13. ^ a b Валлентайн, младший (1974). «Водорослевая чаша: озера и человек», Разное, специальная публикация № 22. Оттава, Онтарио: Департамент окружающей среды, рыболовства и морской службы.
  14. ^ Мосс, Б. (1983). Норфолкский Бродленд: эксперименты по восстановлению сложных водно-болотных угодий. Биологические обзоры Кембриджского философского общества, 58, 521–561.
  15. ^ Кедди, PA, Кэмпбелл Д., McFalls Т., Шаффер, Г. Моро, Р. Dranguet, К., и Хеленяк, R. (2007). Водно-болотные угодья озер Пончартрейн и Морепа: прошлое, настоящее и будущее. Экологические обзоры, 15, 1–35.
  16. Перейти ↑ Graham, JB (1997). Рыбы, дышащие воздухом. Сан-Диего, Калифорния: Academic Press.
  17. ^ Sculthorpe, CD (1967). Биология водных сосудистых растений. Перепечатано Эдвардом Арнольдом 1985 года в Лондоне.
  18. ^ a b c d Манахан, Стэнли Э. (1 января 2005 г.). Химия окружающей среды . CRC Press . ISBN 1-56670-633-5.
  19. ^ Смит, VH (1982). Азотная и фосфорная зависимость биомассы водорослей в озерах: эмпирический и теоретический анализ. Лимнология и океанография, 27, 1101–12.
  20. ^ Смит, VH (1983). Низкое соотношение азота и фосфора способствует преобладанию сине-зеленых водорослей в фитопланктоне озера. Science, 221, 669–71.
  21. Перейти ↑ Turner, RE and Rabelais, NN (2003). Связь ландшафта и качества воды в бассейне реки Миссисипи за 200 лет. BioScience, 53, 563–72.
  22. ^ Silliman, BR, Grosholz, ED и Bertness, MD (ред.) (2009). Воздействие человека на соляные болота: глобальная перспектива. Беркли, Калифорния: Калифорнийский университет Press.
  23. ^ Чепмен, JL; Рейсс, MJ (10 декабря 1998 г.). Экология . Издательство Кембриджского университета . ISBN 0-521-58802-2.
  24. ^ Брэдли, Киран (2019). Размножение бактерий . Соединенное Королевство: EDTECH. С. 225–226. ISBN 9781839473562.

Ссылки [ править ]

  • Баранге М., Филд Дж. Г., Харрис Р. П., Эйлин Э., Хофманн Э., Перри Р. И. и Вернер Ф. (2010) Морские экосистемы и глобальные изменения Oxford University Press. ISBN 978-0-19-955802-5 
  • Бойд И.Л., Ванлесс С. и Камфуйсен С.Дж. (2006) Основные хищники в морских экосистемах: их роль в мониторинге и управлении Том 12 серии «Биология сохранения». Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-84773-5 
  • Кристенсен В. и Паули Д. (редакторы) (1993) Трофические модели водных экосистем . WorldFish Center, выпуск 26 технических отчетов ICLARM, том 26 материалов конференции ICLARM. ISBN 9789711022846 . 
  • Давенпорт Дж. (2008) Проблемы морских экосистем: Материалы 41-го Тома 202 Европейского симпозиума по морской биологии «Достижения в гидробиологии» . ISBN 978-1-4020-8807-0 
  • Левнер Э., Линьков И. и Прот Дж. (2005) Стратегическое управление морскими экосистемами Springer. Том 50 Научной серии НАТО IV. ISBN 978-1-4020-3158-8 
  • Манн К. Х. и Лазье Дж. Р. Н. (2006) Динамика морских экосистем: биологические и физические взаимодействия в океанах. Wiley-Blackwell. ISBN 978-1-4051-1118-8 
  • Мустакас А. и Каракассис И. (2005) «Насколько разнообразны исследования водного биоразнообразия?» Водная экология , 39 : 367–375.
  • Национальный исследовательский совет (США) (1996) Пресноводные экосистемы: возрождение образовательных программ по лимнологии National Academy Press. ISBN 0-309-05443-5 

Внешние ссылки [ править ]

  • Водные экосистемы в Environment Canada
  • Водный биом
  • Устройства для агрегирования рыбы как инструментальные обсерватории пелагических экосистем (FADIO) - Видеоканал IRD