Водная экосистема
Водная экосистема — это экосистема, расположенная внутри и вокруг водоема , в отличие от наземных наземных экосистем . Водные экосистемы содержат сообщества организмов — которые — водную жизнь зависят друг от друга и от окружающей среды. Двумя основными типами водных экосистем являются морские экосистемы и пресноводные экосистемы . [1] Пресноводные экосистемы могут быть постными (медленно движущаяся вода, включая бассейны , пруды и озера ); лотический (вода с более быстрым течением, например ручьи и реки ); и водно-болотные угодья (районы, где почва насыщена водой или затоплена, по крайней мере, часть времени). [2]
Типы
[ редактировать ]Морские экосистемы
[ редактировать ]
Морская прибрежная экосистема
[ редактировать ]Морская поверхностная экосистема
[ редактировать ]Пресноводные экосистемы
[ редактировать ]
Стоящая экосистема (озера)
[ редактировать ]Лотическая экосистема (реки)
[ редактировать ]
Речные экосистемы представляют собой текущие воды, истощающие ландшафт, и включают в себя биотические (живые) взаимодействия между растениями, животными и микроорганизмами, а также абиотические (неживые) физические и химические взаимодействия многих его частей. [12] [13] Речные экосистемы являются частью более крупных сетей водоразделов или водосборов, где меньшие истоки впадают в ручьи среднего размера, которые постепенно впадают в более крупные речные сети. Основные зоны речных экосистем определяются уклоном русла реки или скоростью течения. Быстро движущаяся турбулентная вода обычно содержит более высокие концентрации растворенного кислорода , что поддерживает большее биоразнообразие, чем медленно движущаяся вода в бассейнах. Эти различия лежат в основе разделения рек на горные и равнинные .
Пищевая база ручьев в прибрежных лесах в основном обеспечивается деревьями, но более широкие ручьи и те, у которых нет полога, получают большую часть своей пищевой базы из водорослей. Проходные рыбы также являются важным источником питательных веществ. Экологические угрозы рекам включают потерю воды, плотины, химическое загрязнение и интродуцированные виды . [14] Плотина оказывает негативное воздействие, которое продолжается вниз по водоразделу. Наиболее важными негативными последствиями являются сокращение весенних паводков, наносящих ущерб водно-болотным угодьям, и задержка наносов, что приводит к исчезновению дельтовых водно-болотных угодий. [15]водно-болотные угодья
[ редактировать ]Функции
[ редактировать ]Водные экосистемы выполняют множество важных экологических функций. Например, они перерабатывают питательные вещества , очищают воду, смягчают наводнения, пополняют запасы грунтовых вод и обеспечивают среду обитания для диких животных. [18] Биота водной экосистемы способствует ее самоочищению, в первую очередь микроорганизмы, фитопланктон, высшие растения, беспозвоночные, рыбы, бактерии, простейшие, водные грибы и многое другое. Эти организмы активно участвуют во многих процессах самоочищения, включая разрушение органических веществ и фильтрацию воды. Крайне важно, чтобы водные экосистемы были надежно самоподдерживающимися, поскольку они также обеспечивают среду обитания для обитающих в них видов. [19]
Помимо экологических функций, водные экосистемы также используются для отдыха людей и очень важны для индустрии туризма , особенно в прибрежных регионах. [20] Они также используются в религиозных целях, таких как поклонение христианами реке Иордан, и в образовательных целях, таких как использование озер для экологических исследований . [21]
Биотические характеристики (живые компоненты)
[ редактировать ]Биотические характеристики в основном определяются встречающимися организмами. Например, растения водно-болотных угодий могут образовывать густые пологи, покрывающие большие площади отложений, а улитки или гуси могут пасти растительность, оставляя большие илистые отмели. В водной среде относительно низкий уровень кислорода, что вынуждает обитающие там организмы адаптироваться. Например, многие водно-болотные растения должны производить аэренхиму , чтобы доставлять кислород к корням. Другие биотические характеристики более тонкие и их трудно измерить, например, относительная важность конкуренции, мутуализма или хищничества. [22] Растет число случаев, когда доминирующим биотическим фактором становится хищничество прибрежных травоядных, включая улиток, гусей и млекопитающих. [23]
Автотрофные организмы
[ редактировать ]Автотрофные организмы – это 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. [24] Чем мельче вода, тем больше вклад биомассы от укоренившихся и плавающих сосудистых растений. Эти два источника в совокупности обеспечивают необыкновенную продуктивность эстуариев и водно-болотных угодий, поскольку эта автотрофная биомасса преобразуется в рыбу, птиц, земноводных и другие водные виды.
Хемосинтезирующие бактерии встречаются в донных морских экосистемах. Эти организмы способны питаться сероводородом в воде, поступающей из жерл вулканов . Большие концентрации животных, питающихся этими бактериями, встречаются вокруг жерл вулканов. Например, существуют гигантские трубчатые черви ( Riftia pachyptila ) длиной 1,5 м и моллюски ( Calyptogena Magnifica ) длиной 30 см. [25]
Гетеротрофные организмы
[ редактировать ]Гетеротрофные организмы потребляют автотрофные организмы и используют органические соединения их тел в качестве источников энергии и сырья для создания собственной биомассы . [24]
Эвригалинные организмы устойчивы к соли и могут выжить в морских экосистемах, тогда как стеногалинные или нетерпимые к соли виды могут жить только в пресноводной среде. [26]
Абиотические характеристики (неживые компоненты)
[ редактировать ]Экосистема состоит из биотических сообществ, структурированных биологическими взаимодействиями и абиотическими факторами окружающей среды. Некоторые из важных абиотических факторов окружающей среды водных экосистем включают тип субстрата, глубину воды, уровень питательных веществ, температуру, соленость и поток. [22] [18] Часто бывает трудно определить относительную важность этих факторов без достаточно крупных экспериментов. Могут существовать сложные петли обратной связи. Например, осадок может определять наличие водных растений, но водные растения также могут улавливать осадок и добавляться к осадку через торф.
Количество растворенного кислорода в водоеме часто является ключевым веществом, определяющим степень и виды органической жизни в водоеме. Рыбам для выживания необходим растворенный кислород, хотя их толерантность к низкому содержанию кислорода варьируется у разных видов; в крайних случаях недостатка кислорода некоторые рыбы даже прибегают к глотанию воздуха. [27] Растениям часто приходится производить аэренхиму , при этом форма и размер листьев также могут быть изменены. [28] И наоборот, кислород губителен для многих видов анаэробных бактерий. [24]
Уровни питательных веществ важны для контроля численности многих видов водорослей. [29] Относительное содержание азота и фосфора может фактически определить, какие виды водорослей станут доминировать. [30] Водоросли являются очень важным источником пищи для водных организмов, но в то же время, если их становится слишком много, они могут вызвать сокращение численности рыбы в результате гниения. [31] Подобное избыток водорослей в прибрежных районах, таких как Мексиканский залив, приводит к образованию гипоксической области воды, известной как мертвая зона . [32]
Соленость водоема также является определяющим фактором видов, обитающих в водоеме. Организмы морских экосистем переносят соленость, в то время как многие пресноводные организмы не переносят соль. Степень солености в устье или дельте является важным фактором, определяющим тип водно-болотных угодий (пресные, средние или солоноватые) и связанные с ними виды животных. Плотины, построенные выше по течению, могут уменьшить весенние паводки и уменьшить нарастание наносов и, следовательно, могут привести к проникновению соленой воды в прибрежные водно-болотные угодья. [22]
Пресная вода, используемая для орошения, часто поглощает соли, вредные для пресноводных организмов. [24]
Угрозы
[ редактировать ]Здоровье водной экосистемы ухудшается, когда способность экосистемы поглощать стресс превышается. Стресс на водную экосистему может быть результатом физических, химических или биологических изменений окружающей среды. Физические изменения включают изменения температуры воды, расхода воды и доступности света. Химические изменения включают изменения в скорости загрузки биостимулирующих питательных веществ, материалов, потребляющих кислород, и токсинов. Биологические изменения включают чрезмерный вылов коммерческих видов и внедрение экзотических видов. Человеческое население может оказывать чрезмерную нагрузку на водные экосистемы. [18] Изменение климата, вызванное антропогенной деятельностью, может нанести вред водным экосистемам, нарушая нынешние модели распределения растений и животных. Это негативно повлияло на глубоководное биоразнообразие, разнообразие прибрежных рыб, ракообразных, коралловые рифы и другие биотические компоненты этих экосистем. [33] Искусственные водные экосистемы, такие как канавы, пруды для аквакультуры и ирригационные каналы, также могут причинять вред естественным экосистемам, жертвуя биоразнообразием ради их предполагаемых целей. Например, канавы в основном используются для дренажа, но их наличие также отрицательно влияет на биоразнообразие. [34]
Существует множество примеров чрезмерных стрессов с негативными последствиями. Экологическая история Великих озер Северной Америки иллюстрирует эту проблему, особенно то, как могут сочетаться многочисленные стрессы, такие как загрязнение воды , чрезмерный промысел и инвазивные виды . [31] Норфолк-Бродлендс в Англии иллюстрирует аналогичный спад из-за загрязнения и инвазивных видов. [35] Озеро Пончартрейн в Мексиканском заливе иллюстрирует негативные последствия различных стрессов, включая строительство дамб, вырубку болот, инвазивные виды и вторжение соленой воды . [36]
См. также
[ редактировать ]- Водное растение - Растение, приспособившееся к жизни в водной среде.
- Гидробиология - наука о жизни и жизненных процессах в воде.
- Гидросфера – общее количество воды на планете.
- Лимнология - наука о внутренних водных экосистемах.
- Океан
- Стивен Альфред Форбс – американский натуралист, один из основоположников науки о водных экосистемах.
- Поток метаболизма
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Александр, Дэвид Э.; Фэрбридж, Родс В., ред. (1999). Энциклопедия наук об окружающей среде . Kluwer Academic Publishers, Springer . п. 27. ISBN 0-412-74050-8 – через Интернет-архив.
- ^ Ваккари, Дэвид А.; Стром, Питер Ф.; Аллеман, Джеймс Э. (2005). Экологическая биология для инженеров и ученых . Уайли-Интерсайенс . ISBN 0-471-74178-7 . [ нужна страница ]
- ^ «Океанический институт» . www.oceanicinstitute.org . Архивировано из оригинала 3 января 2019 года . Проверено 1 декабря 2018 г.
- ^ «Океанская среда обитания и информация» . 5 января 2017 года. Архивировано из оригинала 1 апреля 2017 года . Проверено 1 декабря 2018 г.
- ^ «Факты и цифры о морском биоразнообразии | Организация Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры» . www.unesco.org . Проверено 1 декабря 2018 г.
- ^ Агентство США по охране окружающей среды (2 марта 2006 г.). «Морские экосистемы» . Проверено 25 августа 2006 г.
- ^ Хелм, Ребекка Р. (28 апреля 2021 г.). «Таинственная экосистема на поверхности океана» . ПЛОС Биология . 19 (4). Публичная научная библиотека (PLoS): e3001046. дои : 10.1371/journal.pbio.3001046 . ISSN 1545-7885 . ПМК 8081451 . ПМИД 33909611 . Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 .
- ^ Перейти обратно: а б Ветцель, Роберт Г. (2001). Лимнология: озерные и речные экосистемы (3-е изд.). Сан-Диего: Академическая пресса. ISBN 978-0127447605 . OCLC 46393244 .
- ^ Ваккари, Дэвид А. (8 ноября 2005 г.). Экологическая биология для инженеров и ученых . Уайли-Интерсайенс . ISBN 0-471-74178-7 .
- ^ Daily, Гретхен К. (1 февраля 1997 г.). Природные услуги . Айленд Пресс . ISBN 1-55963-476-6 .
- ^ Браун, Ал. (1987). Пресноводная экология . Образовательные книги Heinimann, Лондон. п. 163. ИСБН 0435606220 .
- ^ Анжелиер, Э. 2003. Экология ручьев и рек. Science Publishers, Inc., Энфилд. Стр. 215.
- ^ «Концепции и связи биологии, шестое издание», Кэмпбелл, Нил А. (2009), страницы 2, 3 и G-9. Проверено 14 июня 2010 г.
- ^ Александр, Дэвид Э. (1 мая 1999 г.). Энциклопедия наук об окружающей среде . Спрингер . ISBN 0-412-74050-8 .
- ^ Кедди, Пол А. (2010). Экология водно-болотных угодий. Принципы и сохранение . Издательство Кембриджского университета. п. 497. ИСБН 978-0-521-51940-3 .
- ^ Кедди, Пенсильвания (2010). Экология водно-болотных угодий: принципы и охрана (2-е изд.). Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0521519403 . Архивировано из оригинала 17 марта 2023 года . Проверено 3 июня 2020 г.
- ^ «Официальная страница Рамсарской конвенции» . Проверено 25 сентября 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Леб, Стэнфорд Л. (24 января 1994 г.). Биологический мониторинг водных систем . ЦРК Пресс . ISBN 0-87371-910-7 .
- ^ Остроумов С.А. (2005). «О многофункциональной роли биоты в самоочищении водных экосистем» . Российский экологический журнал . 36 (6): 414–420. Бибкод : 2005RuJEc..36..414O . дои : 10.1007/s11184-005-0095-x . ISSN 1067-4136 . S2CID 3172507 .
- ^ Daily, Гретхен К. (1 февраля 1997 г.). Природные услуги . Айленд Пресс . ISBN 1-55963-476-6 .
- ^ Родригес, Жоау Мануэль Гарсия (2015), Чичаро, Луис; Мюллер, Феликс; Форер, Никола (ред.), «Культурные услуги в водных экосистемах» , «Экосистемные услуги и экогидрология речного бассейна » , Дордрехт: Springer Нидерланды, стр. 35–56, doi : 10.1007/978-94-017-9846-4_3 , ISBN 978-94-017-9846-4 , получено 18 февраля 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Кедди, Пол А. (2010). Экология водно-болотных угодий. Принципы и сохранение . Издательство Кембриджского университета. п. 497. ИСБН 978-0-521-51940-3 .
- ^ Силлиман, Б.Р., Грошхольц, Э.Д., и Бертнесс, доктор медицинских наук (ред.) (2009). Воздействие человека на солончаки: глобальная перспектива. Беркли, Калифорния: Издательство Калифорнийского университета.
- ^ Перейти обратно: а б с д Манахан, Стэнли Э. (1 января 2005 г.). Экологическая химия . ЦРК Пресс . ISBN 1-56670-633-5 .
- ^ Чепмен, Дж.Л.; Рейсс, MJ (10 декабря 1998 г.). Экология . Издательство Кембриджского университета . ISBN 0-521-58802-2 .
- ^ Агентство США по охране окружающей среды (2 марта 2006 г.). «Морские экосистемы» . Проверено 25 августа 2006 г.
- ^ Грэм, JB (1997). Рыбы, дышащие воздухом. Сан-Диего, Калифорния: Academic Press.
- ^ Скалторп, компакт-диск (1967). Биология водных сосудистых растений. Перепечатано Эдвардом Арнольдом в Лондоне в 1985 году.
- ^ Смит, В.Х. (1982). Азотная и фосфорная зависимость биомассы водорослей в озерах: эмпирический и теоретический анализ. Лимнология и океанография, 27, 1101–12.
- ^ Смит, В.Х. (1983). Низкое соотношение азота и фосфора способствует доминированию синезеленых водорослей в фитопланктоне озера. Наука, 221, 669–71.
- ^ Перейти обратно: а б Валлентайн, младший (1974). Водорослевая чаша: озера и человек, Разное, специальная публикация № 22. Оттава, Онтарио: Департамент окружающей среды, рыболовства и морской службы.
- ^ Тернер, Р.Э. и Рабле, Н.Н. (2003). Связь ландшафта и качества воды в бассейне реки Миссисипи за 200 лет. Бионаука, 53, 563–72.
- ^ Пракаш, Садгуру (2021). «Воздействие изменения климата на водную экосистему и ее биоразнообразие: обзор» (PDF) . Международный журнал биологических инноваций . 03 (2). дои : 10.46505/IJBI.2021.3210 . S2CID 237639194 .
- ^ Кошоррек, Матиас; Даунинг, Андреа С.; Хейзлар, Йозеф; Марсе, Рафаэль; Лааш, Ореол; Арндт, Витольд Г.; Келлер, Филипп С.; Смолдерс, Альфонс Дж. П.; ван Дейк, Гийс; Костень, Сарьян (1 февраля 2020 г.). «Скрытые сокровища: созданные человеком водные экосистемы таят в себе неизведанные возможности» . Амбио . 49 (2): 531–540. Бибкод : 2020Амбио..49..531К . дои : 10.1007/s13280-019-01199-6 . ISSN 1654-7209 . ПМК 6965596 . ПМИД 31140158 .
- ^ Мосс, Б. (1983). Норфолк Бродленд: эксперименты по восстановлению сложного водно-болотного угодья. Биологические обзоры Кембриджского философского общества, 58, 521–561.
- ^ Кедди, Пенсильвания, Кэмпбелл, Д., Макфоллс Т., Шаффер, Г., Моро, Р., Дранге, К., и Хелениак, Р. (2007). Водно-болотные угодья озер Пончартрен и Морепа: прошлое, настоящее и будущее. Экологические обзоры, 15, 1–35.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
