Поток метаболизма

Метаболизм ручьев , часто называемый метаболизмом водных экосистем как в пресноводных (озера, реки, водно-болотные угодья, ручьи, водохранилища), так и в морских экосистемах, включает валовую первичную продуктивность (GPP) и дыхание экосистемы (ER) и может быть выражен как чистая экосистемная продукция ( НЭП = ГПП - ЭР). По аналогии с метаболизмом внутри отдельного организма , речной метаболизм представляет собой то, как энергия создается ( первичное производство ) и используется ( дыхание ) в водной экосистеме . В гетеротрофных экосистемах GPP:ER составляет <1 (экосистема использует больше энергии, чем создает); в автотрофных экосистемах он >1 (экосистема производит больше энергии, чем использует). [1] Большинство ручьев гетеротрофны. [2] Гетеротрофная экосистема часто означает, что аллохтонные (приходящие из-за пределов экосистемы) поступления органических веществ , таких как листья или мусор, поддерживают скорость дыхания экосистемы, в результате чего дыхание превышает производство внутри экосистемы. Однако автохтонные (идущие изнутри экосистемы) пути также остаются важными для метаболизма в гетеротрофных экосистемах. В автотрофной экосистеме, наоборот, первичная продукция (по водоросли , макрофиты ) превышает дыхание, а это означает, что экосистема производит больше органического углерода, чем дышит.

На метаболизм ручья могут влиять различные факторы, включая физические характеристики ручья (наклон, ширина, глубина и скорость/объем потока), биотические характеристики ручья (обилие и разнообразие организмов, от бактерий до рыб ), наличие света и питательных веществ для обеспечения первичного производства, органических веществ для поддержания дыхания, химического состава воды и температуры, а также природных или антропогенных нарушений, таких как плотины, удаление прибрежной растительности , загрязнение питательными веществами , лесные пожары или наводнения .

Измерение метаболического состояния потока важно для понимания того, как нарушение может изменить доступную первичную продуктивность, а также влияет ли и как это увеличение или уменьшение NEP на динамику пищевой сети , аллохтонные / автохтонные пути и трофические взаимодействия. Метаболизм (включающий как ER, так и GPP) должен измеряться, а не только первичная продуктивность, поскольку простое измерение первичной продуктивности не указывает на избыточную продукцию, доступную для более высоких трофических уровней. Одним из широко используемых методов определения метаболического состояния в водной системе являются ежедневные изменения концентрации кислорода, на основании которых можно оценить GPP, ER и чистый суточный метаболизм.

Нарушения могут влиять на трофические отношения различными способами, например, упрощая пищевые сети , вызывая трофические каскады , а также смещая источники углерода и основные пути потока энергии (Power et al. 1985, Power et al. 2008). Часть понимания того, как нарушение повлияет на трофическую динамику, заключается в понимании воздействия нарушения на речной метаболизм (Holtgrieve et al. 2010). Например, в ручьях Аляски нарушение бентоса нерестовым лососем вызвало отчетливые изменения в метаболизме ручья; автотрофные потоки стали чистыми гетеротрофными во время нерестового хода, а затем вернулись к автотрофным после сезона нереста (Holtgrieve and Schindler 2011). Есть свидетельства того, что это сезонное нарушение влияет на трофическую динамику донных беспозвоночных и, в свою очередь, на их позвоночных хищников (Holtgrieve and Schindler 2011, Moore and Schindler 2008). Возмущение от лесных пожаров может иметь аналогичные метаболические и трофические последствия в ручьях.

См. также

Ссылки

Одум, Ховард Т., «Первичная продукция проточных вод» , Лимнология и океанография , том. 1, нет. 2, стр. 102–117, апрель 1956 г.
Сила, Я; Мэтьюз, WJ; Стюарт, А.Дж., «Пасущий гольян, рыбоядный окунь и речные водоросли: динамика сильного взаимодействия» , Экология , том. 66, стр. 1448–1456.
Холтгрив, Гордон В.; Шиндлер, Дэниел Э.; Бранч, Тревор А.; А'мар, З. Тереза, «Одновременная количественная оценка метаболизма и реаэрации водных экосистем с использованием байесовской статистической модели динамики кислорода» , Limnology and Oceanography , vol. 55, нет. 3, стр. 1047–1063, 2010.
Холтгрив, Гордон В.; Шиндлер, Дэниел Э., «Морские питательные вещества, биотурбация и метаболизм экосистем: новый взгляд на роль лосося в ручьях» , Ecology , vol. 92, стр. 373–385.
Мур, Джонатан В.; Шиндлер, Дэниел Э., «Биотические нарушения и динамика донных сообществ в ручьях, несущих лосося» , Journal of Animal Ecology , vol. 77, вып. 2, стр. 275–284, март 2008 г.