Езерните екосистеми са отлични примери за постоянни екосистеми. Към стоящите води спадат застоялите или бавно течащите води (от лат. Lentus – муден). Стоящата вода варира от езера, езера до влажни зони и голяма част от тази статия се отнася за стоящите екосистеми като цяло. Постоянните екосистеми могат да бъдат сравнени с течащи екосистеми, които включват течащи земни води като реки и потоци. Заедно тези две области формират по-широкото поле на изследване на сладководна или водна екология.

Постоянните системи варират, вариращи от малък, временен басейн с дъждовна вода от няколко сантиметра до дълбокото езеро Байкал, което има максимална дълбочина от 1740 м. Общото разграничение между езерни и езерни басейни е неясно, но Браун заявява, че езерата и котловините имат осветени дънни участъци, а езеро няма. Освен това, някои езера са станали сезонно стратифицирани (обсъдени по-подробно по-долу). Езерата и басейните имат два региона: пелагична зона на открита вода и бентосна зона, която включва дънни и крайбрежни региони. Тъй като езерата имат по-ниски дълбоки региони, които не са изложени на светлина, тези системи имат допълнителна зона на дълбочина (профундална) . Тези три области може да имат много различни абиотични условия и следователно много видове, които са специално адаптирани да живеят там.

Важни абиотични фактори

Светлина

Светлината доставя слънчевата енергия, необходима за задвижване на процеса на фотосинтеза, основният източник на енергия в стоящите системи (Bronmark and Hanson, 2005). Количеството получена светлина зависи от комбинация от няколко фактора. Малките езера могат да бъдат резултат от засенчване от околните дървета, а облачната покривка може да повлияе на наличието на светлина във всички системи, независимо от размера. Сезонните и дневните вариации също играят роля за лесната достъпност, защото колкото по-плитък е ъгълът, под който светлината попада във водата, толкова повече светлина се губи при отражение. Това е известно като закон на Beer (Giller and Malmquist, 1998). След като светлината проникне през повърхността, тя може също да се разпръсне в частици, суспендирани във водния стълб. Това разсейване намалява общото количество светлина с увеличаване на дълбочината (Moss 1998, Kalff 2002). Езерата са разделени на фототични и афотични зони, които първо получават светлина и след това напълно я разсейват, което я прави лишена от фотосинтетичен потенциал (Bronmark and Hanson, 2005). В съответствие със зонирането на езерото пелагичната и бентосната зона се считат за разположени в светлата област, докато профундалната зона е в афотичната зона (Brown, 1987).

температура

Температурата е важен абиотичен фактор в стоящите екосистеми, тъй като повечето биоти са пойкилотермни, където вътрешната телесна температура се определя от околната система. Водата може да се нагрява или охлажда чрез радиация от повърхността и проводимост от въздуха или околния субстрат (Giller and Malmquist, 1998). Плитките водни тела често имат непрекъснат температурен градиент - от топли води на повърхността до студени води на дъното. В допълнение, температурните колебания могат да бъдат много големи в тези системи, както дневни, така и сезонни (Brown, 1987).

В големите езера температурните режими са много различни (фиг. 1). В умерените райони, например, с повишаване на температурата на въздуха, леденият слой, образуван на повърхността на езерото, се разпада, оставяйки водата при температура от приблизително 4 ° C. Това е температурата, при която водата е с най-висока плътност . С напредването на сезона по-топлият въздух затопля повърхностните води, което ги прави по-малко плътни. По-дълбоките води остават хладни на допир и плътни поради намаленото проникване на светлина. Когато започне лятото, два различни слоя с толкова голяма температурна разлика между тях остават стратифицирани. Долната студена зона в езерото се нарича хиполимнион. Горната топла зона се нарича епилимнион. Между тези зони има лента от бързи температурни промени, наречена термоклин. През по-студения есенен сезон загубата на топлина на повърхността охлажда епилимниона. Когато температурата в двете зони е приблизително еднаква, водите започват да се смесват отново, за да създадат еднаква температура, събитие, наречено преобръщане на езерото. През зимата настъпва обратна стратификация, водите близо до повърхността се охлаждат и замръзват, а топлите, но плътни води остават близо до дъното. Установява се термоклин и цикълът се повтаря (Brown 1987, Bronmark and Hansson 2005).

Вятър

В отворени системи вятърът може да създаде турбулентни, спираловидни повърхностни течения, наречени ротации на Langmuir. Тези течения все още не са добре разбрани, но е ясно, че включват известно взаимодействие между хоризонтални повърхностни течения и повърхностни гравитационни вълни.Видимият резултат от тези ротации, които могат да се видят във всяко езеро, е повърхност от линии, които вървят успоредно на посоката на вятъра. Плаващи частици и малки организми са концентрирани в пяна на повърхността, неплаващи обекти се намират в възходящото течение между две завъртания. Обектите с неутрална плаваемост обикновено трябва да бъдат равномерно разпределени във водния стълб (Kalff 2002, Bronmark and Hansson 2005). Тази турбуленция смесва хранителни вещества във водния стълб, което я прави важна за много пелагични видове, но нейното въздействие върху дъното и бентосните организми е минимално (Kalff 2002). Степента на циркулация на хранителни вещества зависи от система от фактори, като силата и продължителността на вятъра и дълбочината и продуктивността на езерото или басейна.

Химия

Кислородът е необходим за дишането на организмите.Количеството на кислород в застоялата вода зависи от: 1) площта на чистата вода, която има достъп до въздух, 2) циркулацията на водата в системата и 3) количеството на кислорода, който се произвежда и използва от организмите (Brown, 1987). В плитки басейни с растителност може да има големи колебания във високите концентрации на кислород, дължащи се на фотосинтеза през деня и много ниски нива през нощта, когато дишането е доминиращият процес на първичните производители. Топлинната стратификация в големи системи може също да повлияе на количеството кислород, присъстващо в различни зони. Епилимнионът е богата на кислород зона, тъй като циркулира бързо, получавайки кислород от контакт с въздуха. Хиполимнионът от своя страна циркулира много бавно и няма атмосферен контакт. Освен това в хиполимниона има по-малко зелени растения, така че чрез фотосинтезата се отделя по-малко кислород. През пролетта и есента, когато епилимнионът и хиполимнионът се смесват, кислородът се разпределя по-равномерно в цялата система (Brown, 1987). Ниските нива на кислород характеризират profunda поради натрупването на разлагаща се растителност и животински остатъци, които „валят“ надолу от пелагичните и бентосни зони и невъзможността да бъдат поддържани от първичните производители (Brown, 1987).

Фосфорът е важен за всички организми, тъй като е компонент на ДНК и РНК и участва в клетъчния метаболизъм като компонент на АТФ и АТФ. Освен това, фосфорът не се намира в големи количества в сладководни системи, като е ограничен до фотосинтезата в първичните производители, което го прави основен определящ фактор за производството на лещовидна система. Цикълът на фосфора е сложен, но описаният по-долу модел описва основите. Фосфорът основно навлиза в езеро или езеро чрез оттичане на водосбора или атмосферно отлагане. След навлизане в системата, реактивната форма на фосфор обикновено се поема от водорасли и макрофити, които освобождават нереактивната форма на фосфор като страничен продукт от фотосинтезата. Този фосфор може да се понесе надолу и да стане част от бентосния или дълбокия седимент или може да бъде реминерализиран до реактивна форма от микроби във водния стълб. По същия начин, нереактивният фосфор в седимента може да бъде реминерализиран в реактивна форма (Brenmark and Hansson, 2005). Седиментите обикновено са по-богати на фосфор от езерната вода, но трябва да се има предвид, че това хранително вещество може да има дълго време на престой там, преди да бъде реминерализирано и въведено в системата (Kalff, 2002).

Непроточна биотична система

Бактерии

Първични производители

Водораслите, включително фитопланктон и перифитон, са основните фотосинтезатори в водоеми и езера. Много видове имат по-висока плътност от водата, което ги кара да потъват и остават в бентоса. За да се бори с това, фитопланктонът е разработил механизъм за промяна на плътността чрез образуване на вакуоли и газови мехурчета или промяна на формата им, за да предизвика съпротива, забавяйки падането им. Много сложна адаптация, използвана от малък брой видове, е подобна на камшик опашка, която може да установи изправена позиция и да позволи движение във всяка посока. Фитопланктонът може също да поддържа присъствие във водния стълб, като се разпределя в ротации на Langmuir. Перифитните водорасли, от друга страна, са прикрепени към основата. В езерата и резервоарите те могат да покрият всички бентосни повърхности. И двата вида планктон са важни като източници на храна и като доставчици на кислород.

Водните растения, живеещи както в бентосни, така и в морски зони, могат да бъдат групирани според техния навик на растеж: 1) плаващи = прикрепени към дъното, но с листа и цветя, разположени на повърхността, 2) плаващи листа = прикрепени към дъното, но с плаващи листа, 3) потопени = растящи под повърхността и 4) свободно плаващи макрофити = не са вградени в основата и плават на повърхността. Тези различни форми на макрофити обикновено се срещат в различни области на бентосната зона заедно с изникваща растителност близо до бреговата линия, докато плаващите листни макрофити са придружени от потопена растителност. Свободното плуване на макрофитите може да се случи навсякъде по повърхността на системата.

Водните растения са по-мобилни от своите сухоземни събратя, тъй като водата има по-висока плътност от въздуха. Това прави структурната твърдост на растенията маловажна в езерата и резервоарите (с изключение на въздушните стъбла и листа). По този начин листата и стъблата на повечето водни растения използват по-малко енергия за изграждане и поддържане на дървесна тъкан, вместо това инвестират излишъка от тази енергия в бърз растеж. За да се справят с натиска, причинен от вятър и вълни, растенията трябва да бъдат едновременно гъвкави и твърди. Светлината, дълбочината на водата и видовете субстрати са най-важните фактори, контролиращи разпространението на потопени водни растения. Макрофитите осигуряват храна, кислород и местообитание в бентосната зона, но не могат да проникнат в дълбините на афотичната зона и следователно не се срещат там.

Безгръбначни

Зоопланктонът са малки животни, временно окачени във водния стълб. Като фитопланктон тези видове са разработили механизми, които им пречат да се спуснат в по-дълбоки води, включително форми на тялото, предизвикващи съпротивление и активно щракащи придатъци като антени или шипове. Съществуването във водния стълб може да има хранителни предимства, но в тази зона липсват листата на убежището на зоопланктона, които са уязвими на хищници. В отговор някои видове, особено видовете Daphnia, извършват ежедневни вертикални миграции във водния стълб, като пасивно се спускат до по-тъмни, по-ниски дълбочини през деня и активно се придвижват към повърхността през нощта. Освен това, тъй като условията в лентична система могат да бъдат доста променливи между сезоните, зоопланктонът има способността да превключва от снасяне на обикновени яйца към яйца в покой, когато няма храна, температурите падат под 2 °C или ако изобилието на хищници е високо. Тези почиващи яйца имат латентно състояние или период на латентност, което позволява на зоопланктона да изчака условия, които са по-благоприятни за оцеляване, когато най-накрая се излюпят. Безгръбначните, които обитават бентосната зона, преобладават предимно дребни видове и са богати на видове в сравнение със зоопланктона в открити води. Те включват ракообразни (напр. раци, раци и скариди), мекотели (напр. миди и охлюви) и множество видове насекоми. Тези организми се срещат главно в райони на растеж на макрофити, богата на ресурси, силно кислородна вода и най-топлата част от екосистемата. Структурно различни макрофитни легла са важни места за натрупване на органична материя, осигурявайки идеална зона за колонизация. Седиментите и растенията също предлагат голяма защита от хищни риби.

Много малко безгръбначни могат да обитават студената, тъмна и бедна на кислород дълбока зона. Тези, които могат, често са червени на цвят поради наличието на големи количества хемоглобин, което значително увеличава количеството кислород, пренасяно до клетките. Тъй като концентрацията на кислород в тази зона е ниска, повечето видове изграждат тунели или го заемат от онези, които могат да го влачат през водния стълб с минимална загуба на енергия.

Риби и други гръбначни животни

Рибите имат диапазон на физиологична поносимост, който зависи от това към кой вид принадлежат. Те имат различни смъртоносни температури, нужди от разтворен кислород и изисквания за хвърляне на хайвера, които се основават на техните нива на активност и поведение. Тъй като рибите са силно подвижни, те могат да променят неподходящите абиотични фактори в една зона, като просто се преместят в друга. Ядещ детрит в дълбоката зона, например, който е изложен на намалени концентрации на кислород, може да се храни по-близо до бентосната зона. Рибата може също така да промени своето местообитание през различни периоди от жизнения си цикъл: първо да се установи в гнездото, след това да се премести в слаба бентосна зона, за да се развие в защитена среда с хранителни ресурси, и накрая в морската зона като възрастен.

Други таксони на гръбначни също обитават лентични системи. Те включват земноводни (напр. саламандри и жаби), влечуги (напр. змии, костенурки и алигатори) и голям брой видове водолюбиви птици. Повечето от тези гръбначни животни прекарват част от времето си в сухоземни местообитания и по този начин не са пряко засегнати от абиотичните фактори в езеро или резервоар. Много видове риби са важни като консуматори и видове плячка за по-големите (споменати по-горе) гръбначни животни.

Трофични връзки

Първични производители

Безшумните системи получават по-голямата част от енергията си от фотосинтезата, която се извършва от водни растения и водорасли. Този коренен процес включва комбиниране на въглероден диоксид, вода и слънчева енергия за производство на въглехидрати и разтворен кислород. В езеро или резервоар потенциалната скорост на фотосинтеза обикновено намалява с дълбочина поради отслабване на интензитета на светлината. Фотосинтезата обаче често се случва предимно в рамките на няколко милиметра от повърхността, вероятно защото се инхибира от ултравиолетовите лъчи. Точната дълбочина и скоростта на фотосинтезата на тази крива са специфични за системата и зависят от: 1) общата биомаса на фотосинтетичните клетки, 2) количеството материали, намаляващи лъчите, и 3) изобилието и честотния диапазон на светлопоглъщащите пигменти (т.е. , хлорофили) във фотосинтезиращите клетки. Енергията, създадена от тези първични производители, е важна за общността, защото се прехвърля на по-високи трофични нива чрез консумация.

Бактерии

По-голямата част от бактериите в езерата и резервоарите получават енергия чрез обработка на останки от животни и растителност. В морската зона мъртвата риба и произволните алохтонни отпадъци са примери за макрочастици от едра органична материя (CPOM>1 mm). Бактериите ги преработват в микрочастици от органична материя (FPOM<1 мм) и затем далее в удобоваримые питательные вещества. Маленькие организмы, такие как планктон, также характеризуются как FPOM. Очень низкие концентрации питательных веществ потеряны во время разложения, потому что бактерии используют их, чтобы построить их собственную биомассу. Бактерии, однако, поглощаются простейшими, которые, в свою очередь, потребляются зоопланктоном, и затем выше по трофическим уровням. Питательные вещества, включая те, которые содержат углерод и фосфор, повторно вводятся в водяной столб на любом из уровней этой пищевой цепи через выделения или смерть организма, делая их доступными снова для бактерий. Этот цикл регенерации известен как микробная петля и является ключевым компонентом непроточных пищевых сетей.

Разлагането на органични материали може да продължи в бентосни и бентосни зони, ако остатъците паднат през водния стълб, преди да бъдат напълно усвоени от морски бактерии. Бактериите се намират в най-голямо изобилие в седиментите, където обикновено са от 2 до 1000 пъти повече, отколкото във водния стълб.

Бентосни безгръбначни

Бентосните безгръбначни, поради голямото си видово богатство, имат много методи за улавяне на плячка. Филтрите създават поток през сифони или биещи мигли, за да изтеглят водата и нейното хранително съдържание към тях за филтриране. Тревопасните използват устройства за почистване, кълцане и нарязване, за да се хранят с водорасли и макрофити. Събирачите разресват утайките, избирайки специфични частици с хищни придатъци. Хранещите се със седименти безгръбначни консумират утайки безразборно, усвоявайки всеки органичен материал, който съдържа. И накрая, някои безгръбначни хищници улавят и консумират живи животни. Бентосната зона е дом на уникална група филтриращи хранилки, които използват фини движения на тялото, за да изтеглят течение през дупките, които са създали в утайката. Този метод на хранене изисква най-малко движение, което позволява на тези видове да пестят енергия. Малък брой безгръбначни таксони са бентосни хищници. Тези видове вероятно са от други райони и идват в тези дълбини само за да се хранят. По-голямата част от безгръбначните в тази зона се хранят със седименти, като получават енергия от околните отломки.

Риба

Хранителни вериги на застояли водоеми

Както беше отбелязано в предишните раздели, биоматерията на лентата е свързана в сложна мрежа от трофични връзки. Тези организми могат да се считат за слабо свързани със специфични трофични групи (напр. първични производители, тревопасни, първични месоядни, вторични месоядни и т.н.). Учените са разработили няколко теории, за да разберат механизмите, които движат изобилието и разнообразието в тези групи. Много вероятно процесите отгоре надолу предполагат, че изобилието от таксони на плячка зависи от действията на потребителите на по-високи трофични нива. Обикновено тези процеси протичат само между две трофични нива, без ефект върху останалите. В някои случаи обаче водните системи изпитват трофична каскада; например, това може да се случи, ако първичните производители изпитват по-малък натиск от тревопасните, тъй като тези тревопасни са потиснати от месоядните. Процесите отдолу нагоре функционират, когато изобилието или разнообразието от членове на по-високи трофични нива зависи от наличността или качеството на ресурсите на по-ниските нива. И накрая, унифицираната теория за регулиране, отдолу нагоре и отгоре надолу, интегрира предвидените влияния на наличността на ресурси и потребителите. Това прогнозира, че трофичните нива, близки до най-ниските трофични нива, ще бъдат най-повлияни от силите отдолу нагоре, докато ефектите отгоре надолу трябва да са най-силни на по-високи нива.

Разнообразие и модели на общности

Местно богатство

Биоразнообразието на лентична система се увеличава с повърхността на езерото или резервоара. Това се дължи на по-голямата вероятност за намиране на сухоземни видове в по-голяма система. Освен това, тъй като по-големите системи обикновено имат по-големи популации, шансът видовете да изчезнат е намален. Допълнителни фактори, включително температура, рН, наличие на храна, сложност на местообитанията, нива на видообразуване, конкуренция и хищничество, са свързани с броя на видовете, присъстващи в системите.

Унаследяване на модели в планктонни общности - PEG модел

Съобществата от фитопланктон и зоопланктон в езерните системи претърпяват сезонна последователност по отношение на наличността на хранителни вещества, хищничеството и конкуренцията. Sommer et al описват тези проби като част от модел на Plankton Ecology Group (PEG) с 24 твърдения, изградени от анализи на множество системи. Следното включва подмножество от тези твърдения, както е обяснено от Brenmark и Hansson, илюстрирани последователно през един сезонен цикъл:

Зима: 1. Повишената наличност на хранителни вещества и светлина води до бърз растеж на фитопланктона към края на зимата. Доминиращите видове, като диатомеите, са малки и имат възможности за бърз растеж. 2. Този планктон се консумира от зоопланктон, който се превръща в доминиращи планктонни таксони.

Пролет: 3. Настъпва фаза на пречистване на водата, тъй като популацията на фитопланктона е изчерпана поради увеличеното хищничество от нарастващия брой зоопланктон.

Лято: 4. Изобилието на зоопланктон намалява в резултат на намаленото производство на фитопланктон и увеличеното хищничество от млади екземпляри. 5. С повишена наличност на хранителни вещества и намалено хищничество от зоопланктон се развива разнообразна фитопланктонна общност. 6. Докато лятото продължава, хранителните вещества се изчерпват в предвидим ред: фосфор, силициев диоксид и след това азот. Изобилието от различни видове фитопланктон варира в зависимост от техните биологични изисквания за тези хранителни вещества. 7. Малкият зоопланктон се превръща в доминиращ вид зоопланктон, защото е по-малко уязвим да бъде уловен от хищници.

Спад: 8. Хищничеството на риба е намалено, температурите спадат и зоопланктонът от всякакъв размер се увеличава.

Зима: 9. Ниските температури и намалената достъпност водят до по-ниско основно производство и намалено изобилие на фитопланктон. 10. Размножаването на зоопланктона намалява поради по-ниските температури и намаляването на броя на плячката.

PEG моделът представлява идеализирана версия на тази последователност, докато е известно, че естествените системи варират.

Латитудни модели

Има добре документиран глобален пример, който корелира намаляващото разнообразие от растения и животни с увеличаване на географската ширина, тоест по-малко видове, докато човек се придвижва към полюсите. Причината за този пример е една от най-големите мистерии за еколозите днес. Теориите, които го обясняват, включват наличие на енергия, променливост на климата, смущения, конкуренция и др. Въпреки този глобален градиент на разнообразие, този пример може да е неубедителен за сладководни системи в сравнение с глобалните морски и сухоземни системи. Това определено може да е свързано, тъй като Хилебранд и Азовски установиха, че по-малките организми (протозои и планктон) не следват силно очакваната тенденция, докато по-големите видове (гръбначни) го правят. Те приписват това на по-добрата способност на по-малките организми да се разпръснат, което води до висока глобална заетост.

Естествени цикли на езерото

Образуване на езеро

Езерата могат да се образуват по различни начини, но най-често срещаните са разгледани накратко по-долу. Най-старите и големи системи са резултат от тектонична дейност. Слот езерата в Африка, например, са резултат от сеизмична активност по линията между две тектонични плочи. Образуваните от лед езера са били създадени, когато ледниците са се оттеглили, оставяйки след себе си празнини в пейзажа, които след това са били пълни с вода. И накрая, старичните езера са речни езера, появяващи се, когато скитащ речен завой е отрязан от главния канал.

Естествено изчезване

Всички езера и резервоари получават валежи. Тъй като тези системи не се разширяват наистина, логично е да се предположи, че те ще стават все по-плитки, като в крайна сметка ще се превърнат във влажни зони или сухоземна растителност. Продължителността на този процес трябва да зависи от комбинацията от нивото на утайката и дълбочината. Мос дава пример с езерото Танганайка, което достига дълбочина 1500 m и има скорост на утаяване от 0,5 mm/година. Ако приемем утаяване без антропогенна намеса, тази система трябва да изчезне след приблизително 3 милиона години.

Човешка намеса

Подкисляване

Серният диоксид и азотните оксиди идват естествено от вулкани, органични съединения в почвата, влажните зони и морските системи, но повечето от тези съединения се образуват от изгарянето на въглища, нефт, бензин и топенето на руди, съдържащи сяра. Тези вещества се разграждат в атмосферната влага и навлизат в застояли системи с помощта на киселинен дъжд. Езерата и резервоарите, които съдържат основа, богата на карбонати, имат естествен буфер, което не води до промяна в pH. Системите без тази основа обаче са много чувствителни към киселинни добавки, тъй като те имат ниска неутрализираща сила, което води до спад на pH дори от малки количества киселина. При pH≈5-6 много видове водорасли се унищожават и биомасата се намалява, което води до увеличаване на прозрачността на водата - характерна черта на подкиселените езера. Докато pH се понижава, разнообразието на цялата фауна намалява. Най-важната характеристика е унищожаването на възпроизводството на рибите. Така популацията в крайна сметка се състои от няколко стари индивида, които в крайна сметка умират и оставят системи без риба. Киселинният дъжд е особено вреден за езерата в Скандинавия, Западна Шотландия, Западен Уелс и североизточните Съединени щати.

Еутрофикация

Еутрофизираните системи съдържат високи концентрации на фосфор (~30 +µg/L), азот (~1500 +µg/L) или и двете. Фосфорът навлиза в застояли води от отпадъчни води, непречистени канализационни води или оттичане на земеделски земи. Азотът идва главно от оттичане на селскостопански торове или излугване и последващо оттичане на подземни води. Това увеличение на хранителните вещества, необходими на първичните производители, води до голямо увеличение на растежа на фитопланктона, което се нарича цъфтеж на планктон. Този цъфтеж намалява прозрачността на водата, което води до загуба на потопени растения. Поради намаляването на структурата на местообитанията има отрицателни въздействия върху видовете, които го използват за възпроизвеждане, съзряване и живот. Освен това големи количества краткотраен фитопланктон водят до утаяване на големи количества мъртва биомаса на дъното. Бактериите се нуждаят от големи количества кислород, за да преработят този материал, което води до намаляване на концентрацията на кислород във водата. Това е особено забележимо в стратифицираните езера, където термоклинът предотвратява смесването на богата на кислород вода на повърхността с по-ниски нива. Ниските или аноксичните условия елиминират съществуването на много таксони, които са физиологично непоносими към тези условия.

Агресивен вид

Вижте също

• – Екосистеми на Големите езера
• Агенция за опазване на околната среда на Съединените щати – Лимнологичен пример (PDF файл)
• Параметри за качество на сладководната среда
• Лимнология
• Аерация на езерото
• Създадени от човека водни басейни на Махаращра

1.3. Характеристики и фактори на сладководните местообитания

Сладката вода на повърхността на континенталните екосистеми образува реки, езера и блата. Човек създава изкуствени езера и големи резервоари за своите нужди. Това означава, че прясната вода може да бъде в течно и относително неподвижно състояние. Някои водни тела могат да преминават от едно състояние в друго. В тази връзка сладководните местообитания се разделят на:

Ленти екосистеми - езера и езера - стоящи води;

Лотични екосистеми - извори, потоци, реки - течащи води;

Влажни зони с променливи нива през сезоните и годините - блата и блата.

Съставлявайки много малка част от всички биосферни екосистеми, сладководните екосистеми са от трайно значение за хората поради следните характеристики:

1) прясната вода е практически единственият източник за битови и промишлени нужди;

2) сладководните екосистеми представляват най-удобната и най-евтината система за преработка на отпадъци;

3) уникалните термодинамични свойства на водата, които помагат за намаляване на температурните колебания в околната среда.

Ограничаващите фактори на водната среда са температура, прозрачност, течение, соленост и др. Много животни, живеещи във вода, са стенотермични, в резултат на което дори лекото топлинно замърсяване на околната среда е опасно. За живота във водните тела прозрачността на водата е много важна, мярка за която е дълбочината на зоната, в която е възможна фотосинтезата при проникване на слънчева светлина. Прозрачността може да варира - от няколко сантиметра в много кални водоеми, до 30-40 м в бистри планински езера. Потокът, също важен ограничаващ фактор в лотичните екосистеми, влияе върху разпространението на организмите и съдържанието на газове и соли.

Най-важният ограничаващ фактор във водните екосистеми е концентрацията на кислород, което не може да се каже за концентрацията на въглероден диоксид, но често дори е в излишък поради антропогенно влияние, ограничавайки го на „максимум“. Ограничаващите биогенни соли обикновено са нитрати и фосфати, понякога има недостиг на калций и някои други елементи.

Броят и разпределението на водните организми, особено на рибите, се влияе от пространственото разделение на пресните водни тела: в различни водни тела едни и същи екологични ниши са заети от риби от различни видове.

Съществува много значителна разлика в концентрацията на соли във водния организъм и в околната водна среда, което води до осмотични явления на границата „организъм-вода“. В зависимост от разликите в концентрациите на сол в рибата и водата, течността в рибата може да бъде хипертонична или хипотонична (повишава или намалява налягането в тялото на рибата), като и двете водят до смъртта на животното. Това е основната причина, поради която сладководните риби не могат да живеят в морето, а морските риби не могат да живеят в река или прясно езеро. Но има риби, които могат да живеят и в двете среди (сьомга и др.), Тъй като тези животни имат специални механизми за осмотична регулация.

От екологична гледна точка водните организми също могат да бъдат класифицирани според местообитанието им в резервоара. Бентосът е организми, прикрепени към дъното, живеещи в тинести утайки и просто почиващи на дъното. Перифитон - животни и растения, прикрепени към листата и стъблата на водните растения или към други издатини над дъното на водоема. Планктонът е плаващ организъм, зоопланктонът дори може активно да се движи сам, но като цяло се движи с помощта на течения. Нектон са свободно движещи се във водата организми - риби, земноводни и др.

Особено важно е разпределението на организмите в трите зони на водоема. Крайбрежната зона е водният стълб, където слънчевата светлина достига дъното. Лимничната зона е водният стълб до дълбочина, където прониква само 1% от слънчевата светлина и където фотосинтезата избледнява. Еуфотичната зона е целият осветен воден стълб в литоралната и лимничната зона. Профундалната зона е дъното и дебелината на водата, където слънчевата светлина не прониква.

В течащите водоеми последните три зони не са изразени, но се срещат техни елементи. Рифълите са плитки зони с бързи течения; дъно без тиня, предимно прикрепени форми на перифитон и бентос. Местностите са дълбоководни, течението е бавно, на дъното има мека тинеста подложка и ровещи животни.

Горните класификации са важни за определяне на екологичната позиция на даден организъм в съобществата.

Характеристики на сладководните екосистеми

Лентовите екосистеми в крайбрежната зона съдържат два вида продуценти: цъфтящи растения, установени в дъното, и плаващи зелени растения - водорасли, някои по-високи (езерни треви) (фиг. 1). Растенията, фиксирани в дъното, образуват три концентрични зони:

1) зона на надводна растителност - фотосинтетичната част на растенията (тръстика, опашка и др.) се намира над водата, абиогенните елементи се извличат от дънните утайки;

2) зона от растения, фиксирани в дъното с листа, плаващи по водата (водни лилии) - те имат същата роля като растенията от първата зона, но могат да засенчват долните слоеве вода;

3) зона на подводна растителност - вкоренени и прикрепени растения, които са изцяло под вода и извършват фотосинтеза и обмен на минерали във водната среда (езерни растения и прикрепени водорасли - characeae).

Животните и потребителите са по-разнообразни в крайбрежната зона, отколкото в други зони на резервоара. Перифитонът е представен от мекотели, ротифери, бриозои, ларви на насекоми и др. Много нектонни животни дишат атмосферен кислород (жаби, саламандри, костенурки и др.). Рибите прекарват по-голямата част от живота си в крайбрежната зона и се размножават тук. Зоопланктонът е представен от ракообразни, които са от голямо значение за храненето на рибите (дафния и др.).

В съобществата на лимничната зона производител е фитопланктон. Във водните басейни на умерения пояс гъстотата на населението варира значително според сезоните. През пролетта „цъфтежът“ се свързва с масовото развитие на диатомитни водорасли, адаптирани към хладна вода, през лятото - зелени водорасли, през есента - азотфиксиращи синьо-зелени водорасли. Зоопланктонът е представен от тревопасни ракообразни и ротифери, всички останали са хищници. Нектонът на лимниковата зона е само рибен.

Съобществата от профундалната зона съществуват без светлина. Фауната и флората тук - в зоната на повърхностната граница вода-тин, където се натрупва органичен материал - е представена от бактерии и гъби (разложители), както и бентосни форми - ларви на насекоми, мекотели, анелиди (консументи).

Броят на червените анелиди се увеличава с увеличаване на замърсяването на резервоара с отпадни води, т.е. По този показател може да се прецени степента на замърсяване на резервоара.

Ефектът върху съобществата от стоящи водни тела на ограничаващи фактори като съдържание на кислород, температура и осветеност зависи от специфичните характеристики на тези водни тела - езера, езера и изкуствени резервоари.

маса 1

Сладки води на хидросферата

Езера- естествени сладководни водни обекти, формирани геоложки сравнително наскоро през последните няколко десетки хиляди години и само възрастта на някои от тях е на милиони години, например Байкал. Наличието на дълбока зона в повечето езера влияе върху температурния режим на водния стълб, неговото "смесване" и разпределението на кислорода в него. Тези процеси са сезонни, както и стратификацията на езерото по температурен режим.

В езерата на умерения пояс през лятото могат да се разграничат три зони във вертикален разрез: epilimnion - до дълбочината, където се получава конвекция (циркулация) на водата; Термоклинът е междинна зона, където водата не се смесва с водата от горната зона; хиполимнион - област със студена вода, където няма циркулация.

Термоклинът обикновено се намира под границата на проникване на светлина и запасите от кислород в хиполимниона, откъснати от източниците му, са изчерпани. Започва летният период на застой. През есента, поради изравняване на температурите, настъпва общо смесване на водата и хиполимнионът се обогатява с кислород. През зимата, когато температурата на водата под леда падне под 4°C, това намалява нейната плътност и отново води до разслояване на езерото и зимна стагнация. През пролетта, след топенето на леда, температурата на водата достига 4°C, тя става по-тежка и отново настъпва пролетно смесване. Това е класическа схема за резервоари в Евразия и Северна Америка. В полярните райони и субтропиците общото смесване на водата в резервоарите се случва само веднъж годишно: в първия случай - през лятото, във втория - през зимата. В тропическите резервоари смесването на водата става постоянно, но бавно, а общото й смесване се случва рядко и нередовно.

Цъфтежът на фитопланктон обикновено се свързва със смесване, когато във фототичната (осветена) зона се появяват води, обогатени с естествени биогенни компоненти. По продуктивност езерата се делят на две групи:

1) олиготрофен (ниско хранене);

2) еутрофен (хранене).

Продуктивността на лентични екосистеми също зависи от вноса на вещества от околната земя и от дълбочината на езерото (плитките езера са най-продуктивни).

Езераимат добре развита крайбрежна зона и практически няма стратификация; Те се образуват в различни падини и често пресъхват временно през лятото или през сухите години. Фауната на езерата е в състояние да оцелее в сухи периоди в латентно състояние или да се премести в други водни тела (амфибии). Естествените езера са много продуктивни. В изкуствените езера хората обикновено сами хранят рибата.

Показва ясно единство на структура и функция. Едно водно тяло може просто да се опише като: поток, река, река, локва, езерце, езеро, море. И е по-трудно – като екосистема.

Основни компоненти на екосистемата

Стигнах до заключение,

че точно както жабата се счита за класически обект за изучаване на животински организъм, езерцето е пример за първоначално изследване на екосистема... Без да претоварвате начинаещия изследовател с голям брой детайли в езерото могат да бъдат събрани четири за проучване основните компоненти на екосистемата.

1. На първо място, това са неживи вещества - основните компоненти на околната среда, нейните неорганични и органични компоненти.
2. Тогава продуценти, главно земни растения, които извличат различни вещества от неживата среда под въздействието на слънчевата енергия и създават, произвеждат маса жива материя.
3. Следват всички останали живи същества, които живеят или чрез консумация на маси зелени растения, или чрез поглъщане на други животни.
4. И накрая, гъбичките и бактериите, които съществуват за сметка на мъртви тъкани на животни и растения: те преработват и разграждат тези тъкани до прости вещества, които отново се използват от растенията.

Екосистема

Езерото като екосистема

1. всички елементи на този резервоар са тясно свързани и взаимодействат, нарушаването на действието на един от елементите причинява нарушаване на структурата и живота на цялото езерце;
2. системата е в някакво равновесие, хомеостаза и е в състояние да възстанови този баланс, ако намесата само нарушава този баланс, а не разрушава самите връзки и не причинява екологична катастрофа на системата;
3. като жив организъм, системата живее, появява се, развива се, прогресира, достига своя връх, след това преживява упадък, регресия и смърт (пример: временни резервоари, които се образуват, когато снегът се топи, по време на наводнения и обикновено пресъхват и умират през лятото) .

Оценка на състоянието на резервоара

1. Антропогенен натиск върху някой от компонентите на системата. Да кажем, че интензивен любителски риболов се извършва в затворен водоем, надвишаващ допустимото ниво на експлоатация. За поддържане на рибен запас е необходимо периодично да се въвеждат и въвеждат млади риби в резервоара. Друг пример: гъстотата на зарибяването на рибите в резервоар по време на зарибяването се оказа толкова висока, че те нямат достатъчно храна. Необходимо е да се внася храна отвън и да се хранят рибите.
2. Антропогенният натиск върху цялата система като цяло е толкова силен, че равновесието не се възстановява. Пример: миене на автомобили, мотоциклети или други превозни средства в езера (всеки знае за опасностите от филма от петролни продукти, останал на повърхността на водата). Или интензивно използване на резервоара от собственици на моторни лодки.
3. „Възраст” и етап на развитие на резервоара. По-специално, трябва да погледнете състоянието на водата и рибата в нея. Случва се да изминат няколко дни от регистрацията на резервоари до разгръщането на операция за спасяване на пържени от тях. Така че, когато броите, трябва да видите дали пържените ще оцелеят тези няколко дни, може би водата е толкова лоша, рибата се задушава и целият резервоар е близо до смъртта, че операцията за спасяване на пържените не може да бъде отложена.

Резервоарът като екосистема - неговата биогеоценоза

Взаимоотношения между съседни видове във водно тяло

Оценка на резервоара

Рибни езера

Биоценоза на резервоара

Проучване на резервоара

• На първо място, видът на резервоара - река, река, езеро, езеро;
• размер на резервоара;
• движение на водата – течаща, полутечна, стояща.

• Заедно със скоростта, той взема предвид гладкост на потока: при голям наклон речната вода може да се втурва с по-висока скорост, но в северните реки обикновено е гладко бързо течение, а на юг в планинските райони скоростта на реката често е по-висока, водата образува вълни и водовъртежи сред камъните . В затворените езера подвижността на водата зависи от естеството на бреговете: с отворени брегове вятърът духа свободно, образувайки вълни и смесвайки водната маса; в горските езера повърхността на водата рядко се набръчква от вятъра и водата е слаба смесени, долните слоеве могат да бъдат много по-студени и може да са бедни на кислород. Това означава, че характеристиките на резервоара включват описание на неговите брегове. Определят се размерите (дължина, ширина) и дълбочината на резервоара.
• Информация относно най-голяма дълбочинав характеристиките на резервоара трябва да се комбинира с информация за по-малки заливи и добре затоплени плитчини. Определете прозрачността на водата, цвета, вкуса.
• Водни проби за киселинностдоставят в лабораторията за анализ. С помощта на тези проби е възможно да се определят източниците на замърсяване на водата и да се изпращат сигнали до санитарно-епидемиологичната станция.
• Не винаги е лесно да се предотврати замърсяването на водата. Играе голяма роля в поддържането на чиста вода произходреки и потоци, захранващи водоеми. Понякога тези извори са замърсени, бреговете са отъпкани и във водата попадат боклуци. Необходимо е да се почистят изворите, да се поставят пейки до тях, да се изградят мостове, от които да се черпи вода, без да се разрушават бреговете. Дъното на изворите трябва да бъде почистено от отломки, тиня и корчове. Всички открити извори се номерират и вписват в характеристиката на основния водоем, като по възможност местоположението им се нанася на карта или топографска схема. Съществуват общи изисквания за състава на резервоарите. Когато оценявате съдържанието на кислород във водата на полето, ако водата не е много замърсена, можете да продължите от средните стойности.

Екосистемата се отнася до ключовите концепции на екологията. Самата дума означава "екологична система". Терминът е предложен от еколога А. Тансли през 1935 г. Една екосистема съчетава няколко концепции:

• Биоценоза - съобщество от живи организми
• Биотопът е местообитанието на тези организми
• Видове връзки между организмите в дадено местообитание
• Метаболизмът, който протича между тези организми в даден биотоп.

Тоест по същество екосистемата е комбинация от компоненти на живата и неживата природа, между които се обменя енергия. И благодарение на този обмен е възможно да се създадат необходимите условия за поддържане на живота. Основата на всяка екосистема на нашата планета е енергията на слънчевата светлина.

За да класифицират екосистемите, учените избраха една характеристика - местообитание. Това прави по-удобно разграничаването на отделните екосистеми, тъй като именно територията определя климатичните, биоенергийните и биологичните характеристики. Нека разгледаме видовете екосистеми.

Естествени екосистемисе образуват на земята спонтанно, с участието на природните сили. Например естествени езера, реки, пустини, планини, гори и др.

Агроекосистемие един от видовете изкуствени екосистеми, създадени от човека. Те се отличават със слаби връзки между компонентите, по-малък видов състав на организмите и изкуствен обмен, но в същото време агроекосистемите са най-продуктивни. Хората ги създават в името на получаването на селскостопански продукти. Примери за агроекосистеми: обработваеми земи, пасища, градини, зеленчукови градини, ниви, засадени гори, изкуствени езера...

Горските екосистеми са съобщества от живи организми, които живеят в дърветата. На нашата планета една трета от земята е заета от гори. Почти половината от тях са тропически. Останалите са иглолистни, широколистни, смесени, широколистни.

В структурата на горската екосистема се разграничават отделни нива. В зависимост от височината на слоя съставът на живите организми се променя.

Основното нещо в горската екосистема са растенията, а основното е един (по-рядко няколко) растителни вида. Всички останали живи организми са или консуматори, или разрушители, по един или друг начин влияят върху метаболизма и енергията...

Растенията и животните са само неразделна част от всяка екосистема. По този начин животните са най-важният природен ресурс, без който съществуването на една екосистема е невъзможно. Те са по-подвижни от растенията. И въпреки факта, че фауната е по-ниска от флората по отношение на видовото разнообразие, именно животните осигуряват стабилността на екосистемата, активно участвайки в метаболизма и енергията.

В същото време всички животни формират генетичния фонд на планетата, живеейки само в онези екологични ниши, където за тях са създадени всички условия за оцеляване и размножаване.

Растенията са основен фактор за съществуването на всяка екосистема. Те най-често са декомпозитори – тоест организми, които преработват слънчевата енергия. А слънцето, както беше отбелязано по-горе, е основата за съществуването на форми на живот на Земята.

Ако разгледаме представителите на флората и фауната отделно, тогава всяко животно и растение представлява микроекосистема на един или друг етап от съществуването. Например, стволът на едно дърво, докато се развива, е една цялостна екосистема. Стволът на паднало дърво е различна екосистема. Същото е и с животните: ембрион в репродуктивен стадий може да се счита за микроекосистема...

Водните екосистеми са системи, адаптирани към живот във вода. Водата е тази, която определя уникалността на общността от живи организми, които живеят в нея. Разнообразието от животински и растителни видове, състоянието и стабилността на водната екосистема зависят от пет фактора:

• Соленост на водата
• Процентът на кислорода, който съдържа
• Прозрачност на водата в резервоар
• Температури на водата
• Наличие на хранителни вещества.

Обичайно е всички водни екосистеми да се разделят на два големи класа: сладководни и морски. Морските води заемат повече от 70% от земната повърхност. Това са океани, морета, солени езера. Има по-малко прясна вода: повечето реки, езера, блата, езера и други по-малки водни басейни...

Стабилността на една екосистема е способността на дадена система да издържа на промени във външни фактори и да поддържа структурата си.

В екологията е обичайно да се разграничават два вида устойчивост на ЕС:

• Устойчиве вид устойчивост, при който една екосистема е в състояние да поддържа своята структура и функционалност непроменени, въпреки промените във външните условия.
• Еластичен— този тип устойчивост е присъща на тези екосистеми, които могат да възстановят своята структура след промяна на условията или дори след унищожаване. Например, когато една гора се възстановява след пожар, те говорят конкретно за еластичната стабилност на екосистемата.
  Човешка екосистема

В човешката екосистема хората ще бъдат доминиращият вид. По-удобно е такива екосистеми да се разделят на области:

Екосистемата е устойчива система от компоненти от жив и нежив произход, в която участват както обекти на неживата природа, така и обекти на живата природа: растения, животни и хора. Всеки човек, независимо от мястото на раждане и местоживеене (било то шумен метрополис или село, остров или голяма земя и т.н.) е част от екосистема....

В момента човешкото влияние върху всяка екосистема се усеща навсякъде. За собствените си цели човекът или унищожава, или подобрява екосистемите на нашата планета.

По този начин разточителното третиране на земята, обезлесяването и пресушаването на блатата се считат за разрушителното въздействие на хората. Обратно, създаването на природни резервати и възстановяването на животинските популации допринася за възстановяването на екологичния баланс на Земята и е творческо влияние на човека върху екосистемите...

Основната разлика между такива екосистеми е методът на тяхното формиране.

естествено,или естествените екосистеми са създадени с участието на природни сили. Човек или няма никакво влияние върху тях, или има влияние, но то е незначително. Най-голямата естествена екосистема е нашата планета.

Изкуствениекосистемите се наричат ​​още антропогенни. Те са създадени от човека с цел получаване на „ползи“ под формата на храна, чист въздух и други продукти, необходими за оцеляване. Примери: градина, зеленчукова градина, ферма, резервоар, оранжерия, аквариум. Дори космически кораб може да се счита за пример за създадена от човека екосистема.

Основните разлики между изкуствените екосистеми и естествените.

Езерата са възникнали на Земята в резултат на тектонични промени в скалите, отдръпване на ледниците по време на топенето или промени в речните корита. Те включват езера и по-малки водни образувания. Общото между тях е, че са затворени екосистеми с тенденция към изчезване.

Без значение дали резервоарът е отпадъчен, т.е. от който тече вода, или без дренаж, екосистемата на езерото постепенно ще се трансформира към преобладаване на флората над фауната. След това се превръща в блато и накрая изсъхва и изчезва. Скоростта на такава трансформация зависи само от размера и дълбочината на водното тяло.

Структура на системата и основни въздействащи фактори

Екосистемата на езерото е съвкупност от видове, които съществуват в границите на водно тяло и взаимодействат помежду си. Трофичната верига е типична и се състои от производители - растения и водорасли, консументи - риби, влечуги, водолюбиви птици, някои видове животни, както и редуценти - бактерии, червеи и ракообразни.

Схематична илюстрация на езерна екосистема.

Дали водата в едно езеро е солена или прясна, влияе само на видовата структура, която е доминирана от живи организми, адаптирани за съществуване във вода с повече или по-малко съдържание на сол.

Основното и определящо е слънцето. При взаимодействие с водата слънчевата енергия се променя, а именно повишава температурата на последната. Това от своя страна влияе върху процеса на фотосинтеза, тоест производството на кислород, неговото съдържание и разтворимост във вода.

Въз основа на количеството входяща слънчева енергия, водната маса на езерото може да бъде разделена на хоризонтални слоеве или слоеве.

През лятото най-горният слой получава максимално количество слънчева енергия. Загрява се. Производителите активно преобразуват слънчевата енергия в кислород. Фауната в горния слой играе ролята на консументи. Това са предимно водолюбиви и птици, влечуги, някои видове риби и насекоми.

Следващият слой вода играе „бариерна“ функция между различни температурни слоеве, разположени над и под него. Този слой има максималната плътност на водата, която се получава, когато температурата му е +4°C. Той възпрепятства смесването на водните слоеве на езерото. Смесването обикновено се извършва през пролетта и есента. В резултат на това се обменят кислород и хранителни вещества.

Слънчевата светлина, достигаща до долния слой, е силно разпръсната. Останките от живи организми и техните отпадъчни продукти падат на дъното. Долният слой е обитаван от разложители - раци, червеи, ларви на насекоми, бактерии и микроорганизми. Много рядка риба. Основната им функция е преработката на органични отпадъци. Последният етап от хранителната верига, преди да започне нов.

На този етап възниква повреда, която в крайна сметка води до изчезването на езерото. Условията на живот не ни позволяват да се справим напълно с рециклирането на отпадъците. А горният слой, подаван по време на смесването, увеличава биомасата. Отпадъците се увеличават и остатъците се натрупват. Те се превръщат в тиня и след това в торф. Езерото започва да плитчи и изчезва.

Използване от хора

Използването на езерото от хората може да бъде описано изключително накратко. Човекът взема вода и храна от него и връща непречистена вода и отпадъци.

Преди да изчезне напълно, езерото се превръща в блато. Дънната тиня се превръща в торф. Торфът има свойството да задържа влагата. Натрупвайки го по време на топене на сняг или дъжд, той го предава на потоци и по този начин поддържа нивото на водата в големи резервоари и подземни води. Човекът, чрез извличане на торф като естествено гориво или тор, извършване на мелиоративни дейности и пресушаване на блатата, променя водния режим на района с всички произтичащи от това последствия.

Екосистемата на езерото не съдържа фосфор, азот и други вещества, които стимулират растежа на растенията. Отпадъчните води от промишлени предприятия, заустванията от градските канализационни системи, непречистените битови отпадъчни води и, най-важното, водата, източена от земи, използвани за селскостопански нужди след валежи и снеготопене, съдържат тези вещества. И те ускоряват растежа и увеличават количеството на биомасата, особено синьо-зелените водорасли.

Същият ефект се получава, когато топла вода се изпуска след охлаждане на оборудването на електроцентралата с нея. Повишаването на температурата на водата в резултат на такива изхвърляния ускорява растежа на същите водорасли и други растения. Ако температурата е твърде висока, животинският свят може да умре напълно или да настъпи неизправност в репродуктивната му система.

Но най-важното е, че ритъмът на пролетното и есенното смесване на водите се нарушава, в резултат на което дънните слоеве няма да получат необходимото снабдяване с кислород.

Друга форма на човешко използване на езерната екосистема е въвеждането в нея на необичайни за нея живи организми. Понякога това може да се случи случайно. Но се случва това да се прави умишлено, с цел развъждане на видове риби, черупчести, безгръбначни и други подобни, които са полезни за хората.

Тези организми се държат агресивно към местните видове флора и фауна. И като се вземе предвид стимулирането на техния растеж и развитие от хората, естествената биосистема започва да претърпява значителни промени. Възниква дисбаланс, който може да доведе до пълната му смърт. Пример са Големите езера в Америка.

Ще ви бъде интересно да видите снимки и снимки на екосистемата на езерото.

Гледай видеото:Красиви снимки на езера, реки и морета.