Fen - Fen

Avaste Fen , Estonsko. Ostřice dominuje krajině, dřevnaté keře a stromy jsou řídké.
Wicken Fen , Anglie. Trávy v popředí jsou typické pro slatinu.

Fen je typ rašeliny -accumulating mokřadní přivádí minerální bohaté na zemi nebo povrchových vod . Je to jeden z hlavních typů mokřadů spolu s bažinami , bažinami a slatinami . Rašeliniště a slatiny, oba rašelinotvorné ekosystémy, jsou také známé jako rašeliniště . Unikátní vodní chemie slatin je výsledkem vstupu podzemní nebo povrchové vody. Tento vstup obvykle vede k vyšším koncentracím minerálů a zásaditějšímu pH, než je tomu v rašeliništích. Vzhledem k tomu, že se rašelina hromadí v slatině, je možné snížit nebo omezit vstup podzemní vody , což způsobí, že bude sena ombrotrofní spíše než minerotrofní . Tímto způsobem se slatiny mohou stát kyselejšími a mohou časem přejít do rašelinišť.

Slatiniště najdeme po celém světě, ale drtivá většina se nachází ve středních až vysokých zeměpisných šířkách severní polokoule. Jsou ovládána pomocí ostřic a mechů, zejména trav , které mohou být jen zřídka jinde, jako jsou například druhy ostřic Carex exilis . Slatiniště jsou vysoce biologicky rozmanité ekosystémy a často slouží jako stanoviště ohrožených nebo vzácných druhů, přičemž druhové složení se mění s chemií vody. Hrají také důležitou roli při cyklování živin, jako je uhlík, dusík a fosfor, kvůli nedostatku kyslíku (anaerobní podmínky) v podmáčených organických půdách.

Slatiniště byla historicky přeměněna na zemědělskou půdu. Slatiniště však čelí řadě dalších hrozeb, včetně těžby rašeliny, znečištění, invazních druhů a okolních poruch, které snižují hladinu podzemní vody v slatině, například těžba. Přerušení toku vody bohaté na minerály do slatiny mění chemii vody, která může změnit druhové bohatství a vysušit rašelinu. Sušší rašelina se snadněji rozkládá a může dokonce hořet.

Distribuce a rozsah

Slatiniště jsou distribuována po celém světě, ale nejčastěji se nacházejí ve středně vysokých zeměpisných šířkách severní polokoule. Vyskytují se v celém mírném pásmu a boreálních oblastech, ale jsou také přítomny v tundře a ve specifických podmínkách prostředí v jiných regionech po celém světě. Ve Spojených státech jsou slatiniště nejběžnější na Středozápadě a severovýchodě, ale lze je najít po celé zemi. V Kanadě se slatiniště vyskytují nejčastěji v nížinách poblíž Hudsonova zálivu a Jamesova zálivu , ale lze je nalézt také po celé zemi. Slatiniště se také rozprostírají v severních zeměpisných šířkách Eurasie, včetně Britských ostrovů a Japonska, ale východní a střední Evropa je obzvláště bohatá na slatiny. Na jihu jsou slatiny mnohem vzácnější, ale existují za specifických podmínek. V Africe byla slatiniště nalezena v deltě Okavango v Botswaně a na vysočinách v Lesothu. Slatiniště najdeme také v chladnějších zeměpisných šířkách jižní polokoule. Nacházejí se na Novém Zélandu a jižním Chile a Argentině, ale rozsah je mnohem menší než v severních zeměpisných šířkách. Lokálně se slatiniště nejčastěji nacházejí na průsečíku suchozemských a vodních ekosystémů, jako jsou toky řek a řeky.

Odhaduje se, že na celém světě existuje přibližně 1,1 milionu kilometrů čtverečních slatin, ale kvantifikovat rozsah slatin je obtížné. Protože se definice mokřadů regionálně liší, ne všechny země definují slatiny stejně. Údaje o mokřadech navíc nejsou vždy k dispozici nebo mají vysokou kvalitu. Slatiniště je také obtížné přesně vymezit a měřit, protože se nacházejí mezi suchozemskými a vodními ekosystémy.

Definice

Rigidně definovat typy mokřadů, včetně močálů, je obtížné z několika důvodů. Za prvé, mokřady jsou rozmanité a rozmanité ekosystémy, které nelze snadno kategorizovat podle nepružných definic. Často jsou popisovány jako přechod mezi suchozemskými a vodními ekosystémy s charakteristikou obou. To ztěžuje vymezení přesného rozsahu mokřadu. Za druhé, termíny používané k popisu typů mokřadů se velmi liší podle regionu. Termín bayou , například popisuje typ mokřadu, ale jeho použití je obecně limitována na jihu Spojených států. Za třetí, různé jazyky používají různé termíny k popisu typů mokřadů. Například v ruštině neexistuje ekvivalentní slovo pro termín bažina, jak se obvykle používá v Severní Americe. Výsledkem je velký počet systémů klasifikace mokřadů , z nichž každý definuje mokřady a typy mokřadů svým vlastním způsobem. Mnoho klasifikačních systémů však zahrnuje čtyři široké kategorie, do kterých většina mokřadů spadá: bažina , bažina, bažina a slatina. Ačkoli se klasifikační systémy liší v přesných kritériích, která definují feny, existují společné charakteristiky, které obecně a nepřesně popisují rašeliniště. Obecná definice poskytnutá učebnicí Mokřady popisuje slat jako „mokřad akumulující rašelinu, který přijímá drenáž z okolní minerální půdy a obvykle podporuje vegetaci podobnou bažině“.

Níže jsou uvedeny tři příklady pro ilustraci konkrétnějších definic pro termín fen .

Definice kanadského mokřadního klasifikačního systému

V kanadském mokřadním klasifikačním systému jsou slatiniště definována šesti charakteristikami:

  1. Rašelina je přítomna.
  2. Povrch mokřadu je v úrovni hladiny podzemní vody . Voda teče po povrchu a podpovrchem mokřadu.
  3. Hladina vody kolísá. Může být na povrchu mokřadu nebo několik centimetrů nad ním nebo pod ním.
  4. Mokřad přijímá značné množství své vody z podzemních nebo povrchových vod bohatých na minerály.
  5. Jsou zde rozložené ostřice nebo rašelina z hnědého mechu.
  6. Rostlinou jsou převážně graminoidy a keře.

Ekologie mokřadu: definice principů a ochrany (Keddy)

Paul A. Keddy v učebnici Ekologie mokřadů: Principy a ochrana nabízí poněkud jednodušší definici slatiny jako „mokřadu, kterému obvykle dominují ostřice a trávy zakořeněné v mělké rašelině, často se značným pohybem podzemní vody a s pH vyšším než 6. " Tato definice odlišuje močály od bažin a močálů přítomností rašeliny.

Definice biologie rašelinišť (Rydin)

V biologii rašelinišť jsou slatiniště definována následujícími kritérii:

  1. Mokřad není zaplaven jezerní ani potokovou vodou.
  2. Chybí dřevnatá vegetace o výšce 2 metry nebo vyšší nebo je pokryta klenbou méně než 25%.
  3. Mokřad je minerotrofní (živiny přijímá z podzemních vod bohatých na minerály).

Dále se rozlišuje mezi otevřenými a zalesněnými rašeliništi, kde otevřené rašeliniště mají kryt baldachýnu menší než 10% a zalesněné rašeliniště mají 10–25% krycí baldachýn. Pokud dominují vysoké keře nebo stromy, je mokřad místo toho klasifikován jako zalesněný bažina nebo bažinatý les , v závislosti na dalších kritériích.

Biogeochemie

Spaulding Fen, Wisconsin.

Hydrologie

Hlavním determinantem bioty fen a biogeochemie v močálech, stejně jako v jiných mokřadech, je hydrologie . Půdy Fen jsou neustále zaplavovány, protože hladina vody je na povrchu nebo v jeho blízkosti. Výsledkem jsou anaerobní (bezkyslíkaté) půdy díky pomalé rychlosti, jakou kyslík difunduje do podmáčené půdy. Anaerobní půdy jsou ekologicky jedinečné; protože zemská atmosféra je okysličená, většina suchozemských ekosystémů a povrchových vod je aerobní. Anaerobní podmínky nalezené v mokřadních půdách mají za následek sníženou , nikoli oxidovanou, chemii půdy.

Charakteristickým znakem slatin je, že významná část jejich zásob vody pochází z podzemních vod (minerotrofie). Protože v mokřadech je dominantním faktorem hydrologie, má chemie podzemních vod obrovský vliv na vlastnosti slatiny, kterou zásobuje. Chemie podzemních vod je zase do značné míry dána geologií hornin, kterými podzemní voda protéká. Charakteristiky bažiny, zejména její pH, jsou tedy přímo ovlivněny typem hornin, které má v zásobách podzemní vody. pH je hlavním faktorem při určování složení a bohatství druhů fen, přičemž zásaditější slatiniště se nazývají „bohaté“ a kyselejší slatiny se nazývají „chudé“. Bohatá slatiniště bývají vysoce biologicky rozmanitá a skrývají v sobě řadu vzácných nebo ohrožených druhů a biologická rozmanitost má tendenci se snižovat s tím, jak bohatost slatin klesá.

Slatiniště se obvykle nacházejí nad kameny, které jsou bohaté na vápník, jako je například vápenec . Když podzemní voda protéká kolem vápenatých (na vápník bohatých) hornin jako vápenec ( uhličitan vápenatý ), malé množství se rozpustí a je odneseno do hnízda zásobovaného podzemní vodou. Když se uhličitan vápenatý rozpustí, vytvoří hydrogenuhličitan a kation vápníku podle následující rovnováhy:

kde se kyselina uhličitá (H 2 CO 3 ) vyrábí rozpuštěním oxidu uhličitého ve vodě. V močálech působí hydrogenuhličitanový anion produkovaný v této rovnováze jako pH pufr, který udržuje pH fenu relativně stabilní. Močoviny zásobované podzemní vodou, která neteče minerály, které po rozpuštění působí jako pufr, bývají kyselejší. Stejný účinek je pozorován, když podzemní voda protéká minerály s nízkou rozpustností, jako je písek.

V extrémně bohatých močálech se může uhličitan vápenatý vysrážet z roztoku za vzniku opukových usazenin. Uhličitan vápenatý se vysráží z roztoku, když klesne parciální tlak oxidu uhličitého v roztoku. Snížení parciálního tlaku oxidu uhličitého je způsobeno příjmem rostlin fotosyntézou nebo přímou ztrátou do atmosféry. To snižuje dostupnost kyseliny uhličité v roztoku a posune výše uvedenou rovnováhu zpět k tvorbě uhličitanu vápenatého. Výsledkem je srážení uhličitanu vápenatého a tvorba opuky.

Cyklus živin

Slatiny jako druh mokřadu sdílejí mnoho biogeochemických charakteristik s jinými mokřady. Jako všechny mokřady hrají důležitou roli v koloběhu živin, protože se nacházejí na rozhraní aerobního (oxického) a anaerobního (anoxického) prostředí. Většina mokřadů má tenkou vrchní vrstvu okysličené půdy v kontaktu s atmosférou nebo okysličenými povrchovými vodami. Živiny a minerály mohou cyklovat mezi touto oxidovanou vrchní vrstvou a redukovanou vrstvou pod ní, přičemž dochází k oxidačním a redukčním reakcím mikrobiálních komunit přizpůsobených každé vrstvě. Mnoho důležitých reakce probíhají v sníženou vrstvě, včetně denitrifikace , redukce manganu , redukce železa , síranové redukce a methanogenesis . Vzhledem k tomu, že mokřady jsou hotspoty pro transformaci živin a často slouží jako záchyt živin, mohou být postaveny tak, aby ošetřovaly vody bohaté na živiny vytvořené lidskou činností.

Slatiniště jsou také hotspoty pro primární produkci , protože nepřetržitý přísun podzemní vody produkci stimuluje. Rašeliniště, kterým chybí tento přísun podzemních vod, mají mnohem nižší primární produkci.

Uhlík

Většina uhlíku přichází do mokřadů, včetně močálů, jako organický uhlík , a to buď z přilehlých horských ekosystémů, nebo fotosyntézou v mokřadu samotném. Poté, co v mokřadu, organický uhlík má obvykle tři hlavní osud: oxidace CO 2 o aerobní respirace , pohřeb jako organické hmoty ve rašeliny, nebo rozkladu na methan . V rašeliništích, včetně slatin, je primární produkce rostlin větší než rozklad, což má za následek akumulaci organické hmoty jako rašeliny. Rozklad uvnitř slatiny obvykle provádějí rezidentní mechy a v mírných močálech je často veden rozkladem kořenů rostlin. Tyto obchody s rašelinou zadržují obrovské množství uhlíku. Je však obtížné určit, zda síť močálů pohlcuje nebo vypouští skleníkové plyny . Důvodem je, že slatiny produkují metan, což je silnější skleníkový plyn než oxid uhličitý. Methanogenní archea, která sídlí v anaerobních vrstvách rašeliny, spojuje oxid uhličitý a plynný vodík za vzniku metanu a vody. Tento metan pak může uniknout do atmosféry a uplatnit své oteplovací účinky. Rašeliniště dominují hnědé mechy a ostřic, jako močálů bylo zjištěno, aby vydávaly množství metanu větší než Sphagnum -dominated rašelinišť, jako bažiny.

Dusík

Slatiniště hrají důležitou roli v globálním dusíkovém cyklu díky anaerobním podmínkám v jejich půdách, které usnadňují oxidaci nebo redukci jedné formy dusíku na jinou. Většina dusíku přichází do mokřadů jako dusičnan z odtoku , v organické hmotě z jiných oblastí nebo fixací dusíku v mokřadu. V mokřadech existují tři hlavní formy dusíku: dusík v organické hmotě, oxidovaný dusík ( dusičnan nebo dusitan ) a amonium .

Dusík je v rašelině hojný. Když se organická hmota v rašelině rozkládá za nepřítomnosti kyslíku, amoniak se vyrábí amonifikací . V oxidované povrchové vrstvě mokřadu je toto amonium oxidováno na dusitany a dusičnany nitrifikací . Produkce amoniaku v redukované vrstvě a jeho spotřeba v horní oxidované vrstvě pohání vzhůru difúzi amoniaku. Podobně produkce dusičnanů v oxidované vrstvě a spotřeba dusičnanů v redukované vrstvě denitrifikací řídí difúzi dusičnanů směrem dolů. Denitrifikace v redukované vrstvě produkuje plynný dusík a určité množství oxidu dusného , které pak opouštějí mokřad do atmosféry. Oxid dusný je silný skleníkový plyn, jehož produkce je omezena koncentrací dusičnanů a dusitanů v močálech.

Dusík spolu s fosforem řídí, jak je mokřad úrodný.

Fosfor

Téměř veškerý fosfor, který přichází do mokřadu, tak činí prostřednictvím sedimentů nebo rostlinného odpadu přicházejícího z jiných ekosystémů. Spolu s dusíkem omezuje fosfor úrodnost mokřadů. Za základních podmínek, jaké se nacházejí v extrémně bohatých močálech, se vápník naváže na fosfátové anionty za vzniku fosforečnanů vápenatých , které nejsou k dispozici pro příjem rostlinami. Mechy také hrají významnou roli v pomoci rostlinám v příjmu fosforu snížením stresu fosforu v půdě a stimulací aktivity fosfatázy v organismech nacházejících se pod mechovým porostem. Bylo prokázáno, že helofyty také posilují cyklování fosforu v močálech, zejména při obnově fen, díky své schopnosti působit jako jímač fosforu - to brání tomu, aby byl jakýkoli zbytkový fosfor ve fenu přenesen pryč z fenu. Za normálních podmínek je fosfor držen v půdě jako rozpuštěný anorganický fosfor nebo fosfát , který zanechává stopové množství fosforu ve zbytku ekosystému.

Železo hraje velkou roli při cyklování fosforu v močálech. Schopnost železa vázat se na vysoké hladiny anorganického fosfátu v slatině může vést k toxickému prostředí a může inhibovat růst rostlin. V močálech bohatých na železo se oblast může stát citlivou na okyselování, přebytečný dusík a draslík a nízké hladiny vody. Rašelinové půdy hrají roli při prevenci vazby železa s fosfátem tím, že místo anorganických aniontů, jako je fosfát, poskytují vysoké hladiny organických aniontů, na které se železo váže.

Přechod bažiny bohatý na bažiny

Bažiny a slatiny lze považovat za dva ekosystémy na gradientu od chudých k bohatým, s bažinami na chudém konci, extrémně bohatými močály na bohatém konci a chudými slatinami mezi nimi. V této souvislosti „bohatí“ a „chudí“ odkazují na druhové bohatství neboli na to, jak je biodiverzita fen nebo bažina. Bohatost druhů je silně ovlivněna pH a koncentracemi vápníku a hydrogenuhličitanu, takže tyto faktory lze společně použít ke klasifikaci toho, kde podél gradientu spadá konkrétní fen. Bohatá slatiniště jsou obecně minerotrofní nebo závislá na podzemních vodách bohatých na minerály, zatímco rašeliniště jsou ombrotrofní nebo závislá na srážení vody a živin. Mezi tyto dva spadají chudá slatiniště.

Bohatá slatiniště

Malý extrémně bohatý fen v jihozápadní Minnesotě. Bílé květy, Parnassia glauca , jsou v Minnesotě indikátorovým druhem fen.

Bohatá slatiniště jsou silně minerotrofní; to znamená, že velká část jejich vody pochází z podzemních nebo povrchových vod bohatých na minerály. Ukázalo se, že močály, které jsou vzdálenější od povrchových vod, jako jsou řeky a jezera, jsou bohatší než slatiny, které jsou spojeny. Této vodě dominuje vápník a hydrogenuhličitan, což má za následek mírně kyselé až mírně zásadité pH, které je charakteristické pro bohatá slatiniště. Tyto podmínky podporují vysokou biologickou rozmanitost. V bohatých močálech existuje velké množství variability. Nejbohatšími slatinami jsou extrémně bohatá (opuková) slatiniště, kde se často vytvářejí opuková ložiska. Často mají pH 7 nebo vyšší. Bohatá a středně bohatá slatiniště jsou obecně neutrální až slabě kyselá, s pH přibližně 7 až 5. Bohatá slatiniště nejsou vždy příliš produktivní; při vysokých koncentracích vápníku se ionty vápníku vážou na fosfátové anionty, což snižuje dostupnost fosforu a snižuje primární produkci. Bohatá rašeliniště s omezenou primární produkcí se mohou stabilizovat akumulací mechů a mykorhizy , které podporují cyklování fosforu a mohou podporovat růst nové vegetace a bakterií. Dominantní vegetací jsou hnědé mechy (čeleď Amblystegiaceae ) a ostřice (rod Carex ). Hromadění mechů, jako je Sphagnum, však může vést k okyselení bohatého bahna, což jej potenciálně přemění na chudý. Ve srovnání s chudými slatinami mají bohaté slatiny vyšší koncentrace hydrogenuhličitanu, zásaditých kationtů (Na + , Ca 2+ , K + , Mg 2+ ) a síranu .

Chudáci slatiny

Chudé slatiny jsou v mnoha ohledech prostředníkem mezi bohatými slatinami a slatinami. Hydrologicky jsou podobnější bohatým slatinám než rašeliništím, ale pokud jde o složení vegetace a chemii, jsou více podobné bažinám než bohatým slatinám. Jsou mnohem kyselejší než jejich bohaté protějšky, mají pH přibližně 5,5 až 4. Rašelina v chudých slatinách bývá silnější než u bohatých slatin, což brání vegetačnímu přístupu k půdě bohaté na minerály pod nimi. Silnější rašelina navíc snižuje vliv podzemních vod bohatých na minerály, které tlumí pH. Díky tomu je bahno ombrotrofičtější nebo závislé na srážkách chudých na živiny, pokud jde o jeho vodu a živiny. V oblastech, kde podzemní voda zásobující fén protéká sedimenty, které se špatně rozpouští nebo mají při rozpouštění nízkou pufrovací kapacitu, se mohou také vytvářet chudá slatiniště. Druhová bohatost bývá nižší než u bohatých slatin, ale vyšší než u rašelinišť. Chudým slatinám, stejně jako slatinám, vévodí mechy Sphagnum , které okyselují slatinu a snižují dostupnost živin.

Hrozby

Slatiniště čelí mnoha hrozbám, ale nejčastěji se ztrácí přeměnou na zemědělskou půdu. V podnebí, kde je možné zemědělství, byla slatiniště vypuštěna pro zemědělské využití, včetně rostlinné výroby, pastvy a výroby sena. Přímé vypouštění slatiny je obzvláště škodlivé, protože snižuje hladinu podzemní vody. Nižší hladina podzemní vody může zvýšit provzdušnění a vysušit rašelinu, což umožňuje aerobní rozklad nebo spalování organické hmoty v rašelině. Nepřímé vypouštění slatiny nebo snížení dodávek vody může být stejně škodlivé. Narušení toku podzemní vody do slatu s blízkými lidskými aktivitami, jako je těžba nerostných surovin nebo obytná zástavba, mění množství vody a živin vstupujících do hnízda. Díky tomu může být bahno ombrotrofičtější (v závislosti na srážení), což má za následek okyselení a změnu chemie vody. Často následují změny ve složení druhů a mnoho podpisových druhů fen zmizí.

Slatiniště také ohrožují invazivní druhy , fragmentace , těžba rašeliny a znečištění. Nepůvodní invazivní druhy, jako je například rakytník v Severní Americe, mohou napadnout slatiniště a překonat vzácné druhy fen, čímž se sníží biodiverzita. Fragmentace stanovišť ohrožuje druhy fen, zejména vzácné nebo ohrožené druhy, které se kvůli fragmentaci nemohou přesunout do blízkých slatin. Řezání rašeliny, přestože je v močálech mnohem běžnější, se děje v močálech. Rašelina řezaná z močálů má mnoho využití, včetně spalování jako paliva. Znečišťující látky mohou změnit chemii slatin a usnadnit invazi invazních druhů . Mezi běžné polutanty slatin patří soli silnic, živiny ze septiků a odtok zemědělských hnojiv a pesticidů.

Použití termínu v literatuře

Shakespeare použil termín „sání sání“ k popisu mlhy (doslova: stoupající z bažin) v Kingovi Learovi , když Lear říká „Nakaž její krásu, ty opilé mlhy tažené silným sluncem, spadnout a puchýřit“.

snímky

Viz také

Specifická slatiniště

Reference

Citace

Obecná bibliografie

externí odkazy

  • Média související s Fens na Wikimedia Commons