Водная экосистема - Aquatic ecosystem

An устье устье и прибрежные воды, часть водной экосистемы

An водная экосистема является экосистема в водное пространство. Сообщества из организмы которые зависят друг от друга и от окружающей среды, живут в водных экосистемах. Два основных типа водных экосистем: морские экосистемы и пресноводные экосистемы.[1]

Типы

Морская экосистема

Морские экосистемы, крупнейшие из всех экосистем,[2] покрывают примерно 71% поверхность Земли и содержат примерно 97% воды на планете. Они генерируют 32% мировой чистой основное производство.[1] От пресноводных экосистем они отличаются наличием растворенных соединения, особенно соли, в воде. Примерно 85% растворенных веществ в морская вода находятся натрий и хлор. Морская вода имеет среднюю соленость 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. В океанический зона - это обширная открытая часть океана, где обитают такие животные, как киты, акулы и тунец. В бентосный Зона состоит из субстратов под водой, где обитает много беспозвоночных. В приливная зона это область между приливом и отливом; на этом рисунке это называется литоральной зоной. Другие прибрежные (неритические) зоны могут включать: эстуарии, солончаки, коралловые рифы, лагуны и мангровые заросли болота. В глубокой воде, гидротермальные источники может произойти где хемосинтетический сера бактерии образуют основу пищевой сети.

Классы организмов, обнаруженных 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, перелов определенных видов), загрязнение морской среды, изменение климата, и строительство на прибрежных территориях.[1]


Пресная вода

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

Три основные зоны озера
Пример водной пищевой сети
Бактерии можно увидеть в красном поле 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 животных, находящихся выше в пищевой сети, не хватит питательных веществ. Темно-оранжевые стрелки показывают, как одни животные потребляют других в пищевой сети. Например, лобстеры может быть съеден людьми. Синие стрелки представляют собой один полный пищевая цепочка, начиная с потребления водоросли водяной блохой, Дафния, которую съедает маленькая рыба, которую съедает более крупная рыба, которую в конце съедает большая голубая цапля.[6]
Смотрите также: Экосистема озера

Экосистемы озер можно разделить на зоны. Одна общая система делит озера на три зоны (см. Рисунок). Первый, прибрежная зона, - зона мелководья 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, а трофическая сеть основана на детрите, поступающем из литоральной и световой зон. Некоторые системы используют другие имена. Оффшорные районы можно назвать пелагическая зона, то фотическая зона можно назвать лимнетическая зона и афотическая зона можно назвать профундальная зона. В глубине побережья от прибрежной зоны также часто можно идентифицировать прибрежная зона на растения которого все еще влияет присутствие озера - сюда могут входить ветровалы, весенние наводнения и повреждение льда зимой. 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 линзовой системы, так как 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 внутри 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: пруды, которые обычно представляют собой небольшие озера, переходящие в водно-болотные угодья, а вода резервуары. В течение длительных периодов времени озера или заливы в них могут постепенно обогащаться питательными веществами и медленно заполняться органическими отложениями - процесс, называемый 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

Пруды - это небольшие пресноводные водоемы с мелкой и стоячей водой, болото, и водные растения.[7] Далее 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 полотна основаны как на свободно плавающем водоросли 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 ежегодно полностью пересыхают, часто называют весенние бассейны. Некоторые пруды образованы в результате деятельности животных, в том числе норы аллигатора и бобровые пруды, что придает большое разнообразие ландшафту.[9]

Lotic

Смотрите также: Речная экосистема

Основные зоны речных экосистем определяются уклоном русла реки или скоростью течения. Более быстро движущаяся турбулентная вода обычно содержит большую концентрацию растворенный кислород, который поддерживает большее биоразнообразие, чем медленно движущаяся вода бассейнов. Эти различия составляют основу разделения рек на возвышенности и низины реки. Кормовая база ручьев в прибрежных лесах в основном состоит из деревьев, но более широкие ручьи и те, в которых отсутствует навес получают большую часть своей пищевой основы из водорослей. Проходная рыба также являются важным источником питательных веществ. Экологические угрозы для рек включают потерю воды, плотины, химическое загрязнение и интродуцированные виды.[1] Плотина производит негативные эффекты, которые продолжаются вниз по водоразделу. 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

В водно-болотных угодьях преобладают сосудистые растения которые адаптировались к насыщенной почве.[9] Есть четыре основных типа водно-болотных угодий: болота, болота, топи и болота (и болота, и болота являются типами болото ). 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 водно-болотные угодья часто превращаются в сушу с дамбы и стоки и используется 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 проседания земли и все возрастающего риска наводнений.[9] Побережье Луизианы вокруг Нового Орлеана - хорошо известный пример;[10] Дельта Дуная в Европе - другое.[11]

Функции

Водные экосистемы выполняют множество важных экологических функций. Например, они перерабатывать питательные вещества, очищать воду, уменьшать наводнения, подпитывать грунтовые воды и обеспечивать среду обитания для диких животных.[12] Водные экосистемы также используются для отдыха людей и очень важны для туризм промышленность, 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 подобное снижение с загрязнением и инвазивными видами.[14] Озеро Пончартрейн вдоль Мексиканского залива иллюстрирует негативные последствия различных стрессов, включая строительство дамбы, вырубку болот, инвазивные виды и вторжение соленой воды.[15]

Абиотические характеристики

Экосистема состоит из биотический сообщества, которые структурированы биологическими взаимодействиями и абиотический факторы 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 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] Растениям часто приходится производить аэренхима, при этом форма и размер листьев также могут быть изменены.[17] И наоборот, кислород губителен для многих видов анаэробный бактерии.[18]

Уровни питательных веществ важны для контроля численности многих видов водорослей.[19] Относительное содержание азота и фосфора может фактически определять, какие виды водорослей станут доминирующими.[20] Водоросли являются очень важным источником пищи для водных организмов, 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 солености в устье или дельте является важным фактором, определяющим тип водно-болотное угодье (свежие, промежуточные или солоноватые) и связанные с ними виды 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 используется для орошение часто поглощает уровни соли, вредные для пресноводных организмов.[18]

Биотические характеристики

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 растения водно-болотных угодий должны давать аэренхима 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

Автотрофный 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 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 сероводород в воде, которая поступает из вулканические жерла. Огромные скопления животных, которые питаются этими бактериями, встречаются вокруг вулканических жерл. Например, есть гигантские трубчатые черви (Рифтия пахиптила) Длиной 1,5 м и моллюсков (Calyptogena magnifica ) Длиной 30 см.[23]

Гетеротрофные организмы

Гетеротрофный организмы потребляют автотрофные организмы и используют органические соединения в своих телах в качестве источников энергии и сырья для создания своих собственных биомасса.[18] Эти организмы не могут производить себе пищу, а, скорее, полагаются на другие организмы в получении питательных веществ, что делает их производителями более высокого порядка. Все животные являются гетеротопными, включая людей, помимо некоторых грибов, бактерий и простейших. Эти организмы можно разделить на хемоавтотрофов и фотоавтотрофов.[24] Эвригалина организмы солеустойчивы и могут выжить в морских экосистемах, в то время как стеногалин или виды с непереносимостью соли могут жить только в пресноводной среде.[3]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ а б c d е ж грамм час 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". Получено 27 сентября 2018.
  3. ^ а б Агентство по охране окружающей среды США (2 марта 2006 г.). «Морские экосистемы». Получено 25 августа 2006.
  4. ^ а б Daily, Гретхен К. (1 февраля 1997 г.). Природные услуги. Island Press. ISBN  1-55963-476-6.
  5. ^ Ваккари, Дэвид А. (8 ноября 2005 г.). 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. Дои: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. ^ а б c d е ж грамм час я Кедди, Пол А. (2010). Экология водно-болотных угодий. Принципы и сохранение. Издательство Кембриджского университета. п. 497. ISBN  978-0-521-51940-3.
  10. ^ Кедди П.А., Д. Кэмпбелл, Т. Макфоллс, Г. Шаффер, Р. Моро, К. Дранге и Р. Хелениак. 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. ^ а б c Лоеб, Стэнфорд Л. (24 января 1994 г.). Биологический мониторинг водных систем. CRC Press. ISBN  0-87371-910-7.
  13. ^ а б Валлентайн, Дж. Р. (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, П. А., Кэмпбелл, Д., Макфоллс Т., Шаффер, Г., Моро, Р., Дранге, К., и Хелениак, Р. (2007). Водно-болотные угодья озер Пончартрейн и Морепа: прошлое, настоящее и будущее. Экологические обзоры, 15, 1–35.
  16. ^ Грэм, Дж. Б. (1997). Рыбы, дышащие воздухом. Сан-Диего, Калифорния: Academic Press.
  17. ^ Скалторп, К. Д. (1967). Биология водных сосудистых растений. Перепечатано Эдвардом Арнольдом 1985 года в Лондоне.
  18. ^ а б c d Манахан, Стэнли Э. (1 января 2005 г.). Экологическая химия. CRC Press. ISBN  1-56670-633-5.
  19. ^ Смит, В. Х. (1982). Азотная и фосфорная зависимость биомассы водорослей в озерах: эмпирический и теоретический анализ. Лимнология и океанография, 27, 1101–12.
  20. ^ Смит, В. Х. (1983). Низкое соотношение азота и фосфора способствует преобладанию сине-зеленых водорослей в фитопланктоне озера. Science, 221, 669–71.
  21. ^ Тернер, Р. Э. и Рабле, Н. Н. (2003). Связь ландшафта и качества воды в бассейне реки Миссисипи за 200 лет. BioScience, 53, 563–72.
  22. ^ Силлиман Б. Р., Грошхольц Э. Д. и Бертнесс М. Д. (ред.) (2009). Воздействие человека на соляные болота: глобальная перспектива. Беркли, Калифорния: Калифорнийский университет Press.
  23. ^ Chapman, J.L .; Рейсс, М.Дж. (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.

Рекомендации

внешняя ссылка