Jezerní ekosystém - Lake ecosystem
Jezero ekosystém nebo jezerní ekosystém zahrnuje biotické (živé) rostliny , zvířata a mikroorganismy , jakož i abiotické (neživý) fyzikální a chemické interakce. Jezerní ekosystémy jsou ukázkovým příkladem lentických ekosystémů ( lentický označuje stacionární nebo relativně stále sladkovodní , z latinského lentus , což znamená „pomalý“), mezi něž patří rybníky , jezera a mokřady , a velká část tohoto článku platí pro lentické ekosystémy obecně . Lentické ekosystémy lze srovnávat s lotskými ekosystémy , které zahrnují tekoucí suchozemské vody, jako jsou řeky a potoky . Tyto dva ekosystémy jsou společně příklady sladkovodních ekosystémů .
Lentické systémy jsou rozmanité, od malého dočasného bazénu s dešťovou vodou několik palců hlubokého až po Bajkalské jezero , které má maximální hloubku 1642 m. Obecný rozdíl mezi tůněmi/rybníky a jezery je vágní, ale Brown uvádí, že rybníky a tůně mají celé své spodní povrchy vystaveny světlu, zatímco jezera nikoli. Některá jezera se navíc sezónně stratifikují. Rybníky a tůně mají dvě oblasti: pelagickou otevřenou vodní zónu a bentickou zónu , která zahrnuje spodní a pobřežní oblasti. Vzhledem k tomu, že jezera mají oblasti s hlubokým dnem, které nejsou vystaveny světlu, mají tyto systémy další zónu, hlubokou . Tyto tři oblasti mohou mít velmi odlišné abiotické podmínky, a tedy i hostitelské druhy, které jsou specificky přizpůsobeny k tomu, aby tam žily.
Dvě důležité podtřídy jezer jsou rybníky , což jsou typicky malá jezera, která se prolínají s mokřady, a vodní nádrže . Po dlouhou dobu se jezera nebo zátoky v nich mohou postupně obohacovat živinami a pomalu se naplňovat organickými sedimenty, což je proces nazývaný posloupnost. Když lidé používají povodí , objemy sedimentů vstupujících do jezera mohou tento proces urychlit. Přidání sedimentů a živin do jezera se nazývá eutrofizace .
Zóny
| Jezerní zóny |
|---|
| Stratifikace jezera |
| Typy jezer |
| Viz také |
Jezerní ekosystémy lze rozdělit na zóny. Jeden společný systém rozděluje jezera do tří zón. První, přímořská zóna , je mělká zóna poblíž pobřeží. Zde se vyskytují zakořeněné mokřadní rostliny. Offshore je rozdělen do dvou dalších zón, otevřené vodní zóny a hluboké vodní zóny. V otevřené vodní zóně (nebo fotonické zóně) sluneční světlo podporuje fotosyntetické řasy a druhy, které se jimi živí. V hluboké vodní zóně není sluneční světlo dostupné a potravní síť je založena na detritu vstupujícím z litorálních a fotických zón. Některé systémy používají jiná jména. Offshore oblasti lze nazvat pelagická zóna , fototická zóna může být nazývána limnetická zóna a aphotická zóna může být nazývána profundální zóna . Ve vnitrozemí z pobřežní zóny lze také často identifikovat pobřežní zónu, v níž jsou rostliny stále ovlivněny přítomností jezera - to může zahrnovat vlivy větru, jarní záplavy a poškození zimním ledem. Produkce jezera jako celku je výsledkem produkce rostlin rostoucích v přímořském pásmu v kombinaci s produkcí planktonu rostoucího na volné vodě.
Mokřady mohou být součástí lentického systému, protože se přirozeně tvoří podél většiny jezerních břehů, přičemž šířka mokřadů a pobřežní zóny je závislá na sklonu pobřeží a množství přirozených změn hladin v rámci let i mezi nimi. V této zóně se často hromadí mrtvé stromy, a to buď z vodopádů na břehu, nebo z kulatiny přepravované na místo během povodní. Tento dřevnatý odpad poskytuje důležité stanoviště rybám a hnízdícím ptákům a chrání břehy před erozí.
Abiotické složky
Světlo
Světlo poskytuje sluneční energii potřebnou k řízení procesu fotosyntézy , hlavního energetického zdroje lentických systémů. Množství přijímaného světla závisí na kombinaci několika faktorů. Malé rybníky mohou zastínit okolní stromy, zatímco oblačnost může ovlivnit dostupnost světla ve všech systémech bez ohledu na velikost. Svou roli v dostupnosti světla hrají také sezónní a denní úvahy, protože čím menší je úhel, pod kterým světlo dopadá na vodu, tím více světla se odrazem ztrácí. Toto je známé jako Beerův zákon . Jakmile světlo pronikne na povrch, může být také rozptýleno částicemi suspendovanými ve vodním sloupci. Tento rozptyl snižuje celkové množství světla s rostoucí hloubkou. Lakes jsou rozděleny do photic a aphotic oblastí, přijímající sluneční záření ze stavu techniky a tyto jsou pod hloubek průniku světla, což je následek ztrátu fotosyntetické kapacity. Ve vztahu k jezerní zonaci jsou pelagické a bentické zóny považovány za ležící ve fototické oblasti, zatímco profundální zóna je v aphotické oblasti.
Teplota
Teplota je důležitým abiotickým faktorem v lentických ekosystémech, protože většina bioty je poikilotermická , kde vnitřní tělesné teploty jsou definovány okolním systémem. Voda může být ohřívána nebo ochlazována zářením na povrchu a vedením do nebo ze vzduchu a okolního substrátu. Mělké rybníky mají často souvislý teplotní gradient od teplejších vod na povrchu po chladnější vody na dně. Kolísání teploty se navíc v těchto systémech může velmi lišit, a to jak denní, tak sezónní.
Ve velkých jezerech jsou teplotní režimy velmi odlišné. Například v mírných oblastech, jak se zvyšují teploty vzduchu, se ledová vrstva vytvořená na hladině jezera rozpadá a zanechává vodu přibližně 4 ° C. To je teplota, při které má voda nejvyšší hustotu. Jak sezóna postupuje, teplejší teploty vzduchu ohřívají povrchové vody, čímž jsou méně husté. Hlubší vody zůstávají chladné a husté díky sníženému pronikání světla. Jak začíná léto, ustálí se dvě odlišné vrstvy s tak velkým teplotním rozdílem, že zůstanou stratifikované. Nejnižší zóna v jezeře je nejchladnější a nazývá se hypolimnion . Horní teplá zóna se nazývá epilimnion . Mezi těmito zónami je pásmo rychlé změny teploty nazývané termoklinie . Během chladnějšího podzimního období se na povrchu ztrácí teplo a epilimnion se ochlazuje. Když jsou teploty těchto dvou zón dostatečně blízko, začnou se vody znovu míchat a vytvářet rovnoměrnou teplotu, což je událost nazývaná obrat jezera . V zimě dochází k inverzní stratifikaci, protože voda v blízkosti povrchu ochlazuje, zatímco teplejší, ale hustší voda zůstává blízko dna. Vytvoří se termoklin a cyklus se opakuje.
Vítr
V exponovaných systémech může vítr vytvářet turbulentní povrchové proudy ve tvaru spirály zvané Langmuirovy cirkulace . Jak přesně se tyto proudy ustálí, stále není dobře pochopeno, ale je zřejmé, že zahrnuje určitou interakci mezi horizontálními povrchovými proudy a povrchovými gravitačními vlnami. Viditelným výsledkem těchto rotací, které lze vidět v jakémkoli jezeře, jsou povrchové pěnové linie, které probíhají rovnoběžně se směrem větru. Pozitivně vztlakové částice a malé organismy se koncentrují v linii pěny na povrchu a negativně vznášející se objekty se nacházejí v proudu vzhůru mezi oběma rotacemi. Objekty s neutrálním vztlakem bývají ve vodním sloupci rozloženy rovnoměrně. Tato turbulence cirkuluje živiny ve vodním sloupci, což je rozhodující pro mnoho pelagických druhů, nicméně její účinek na bentické a profundální organismy je minimální až neexistující. Stupeň cirkulace živin je specifický pro systém, protože závisí na faktorech, jako je síla a doba větru, hloubka a produktivita jezera nebo bazénu.
Chemie
Kyslík je nezbytný pro dýchání organismu . Množství kyslíku přítomného ve stojatých vodách závisí na: 1) oblasti průhledné vody vystavené vzduchu, 2) cirkulaci vody v systému a 3) množství kyslíku generovaného a používaného přítomnými organismy. V mělkých bazénech bohatých na rostliny může docházet k velkým výkyvům kyslíku, přičemž extrémně vysoké koncentrace se vyskytují během dne v důsledku fotosyntézy a velmi nízkých hodnot v noci, kdy je dýchání dominantním procesem prvovýrobců. Tepelná stratifikace ve větších systémech může také ovlivnit množství kyslíku přítomného v různých zónách. Epilimnion je bohatý na kyslík, protože rychle cirkuluje a kyslík získává kontaktem se vzduchem. Hypolimnion však cirkuluje velmi pomalu a nemá žádný atmosférický kontakt. V hypolimnionu navíc existuje méně zelených rostlin, takže z fotosyntézy se uvolňuje méně kyslíku. Na jaře a na podzim, když se epilimnion a hypolimnion smíchají, se kyslík v systému distribuuje rovnoměrněji. Nízké hladiny kyslíku jsou pro profundální zónu charakteristické kvůli akumulaci rozpadající se vegetace a živočišné hmoty, která „prší“ dolů z pelagických a bentických zón, a kvůli neschopnosti podporovat prvovýrobce.
Fosfor je důležitý pro všechny organismy, protože je součástí DNA a RNA a podílí se na buněčném metabolismu jako součást ATP a ADP. Také fosfor se ve sladkovodních systémech nenachází ve velkém množství, což omezuje fotosyntézu u prvovýrobců, což z něj činí hlavní determinant produkce lentic systému. Cyklus fosforu je složitý, ale níže nastíněný model popisuje základní cesty. Fosfor se do rybníka nebo jezera dostává hlavně odtokem z povodí nebo atmosférickou depozicí. Při vstupu do systému je reaktivní forma fosforu obvykle přijímána řasami a makrofyty, které uvolňují nereaktivní sloučeninu fosforu jako vedlejší produkt fotosyntézy. Tento fosfor se může unášet dolů a stát se součástí bentického nebo profundálního sedimentu, nebo může být remineralizován do reaktivní formy mikroby ve vodním sloupci. Podobně lze nereaktivní fosfor v sedimentu remineralizovat do reaktivní formy. Sedimenty jsou obecně bohatší na fosfor než jezerní voda, což však naznačuje, že tato živina tam může mít dlouhou dobu pobytu, než bude remineralizována a znovu zavedena do systému.
Biotické složky
Bakterie
Bakterie jsou přítomny ve všech oblastech čočkovitých vod. Volně žijící formy jsou spojeny s rozkládajícím se organickým materiálem, biofilmem na povrchu hornin a rostlin, zavěšeným ve vodním sloupci a v sedimentech bentických a profundálních zón. Jiné formy jsou také spojeny se střevy lentikálních zvířat jako paraziti nebo v komenzálních vztazích. Bakterie hrají důležitou roli v metabolismu systému prostřednictvím recyklace živin, která je probrána v sekci Trofické vztahy.
Prvovýrobci
Řasy, včetně fytoplanktonu a perifytonu , jsou hlavními fotosyntetizátory v rybnících a jezerech. Fytoplankton se nachází unášený ve vodním sloupci pelagické zóny. Mnoho druhů má vyšší hustotu než voda, což by mělo způsobit, že se nechtěně potopí dolů do bentosu. Aby se tomu zabránilo, fytoplankton vyvinul mechanismy měnící hustotu vytvořením vakuol a plynových váčků nebo změnou jejich tvarů tak, aby vyvolal odpor, a tím zpomalil jejich sestup. Velmi sofistikovaná adaptace využívaná malým počtem druhů je bičík podobný ocasu, který dokáže upravit svislou polohu a umožnit pohyb v libovolném směru. Fytoplankton může také udržovat svoji přítomnost ve vodním sloupci cirkulací v Langmuirových rotacích . Perifytické řasy jsou naopak přichyceny k substrátu. V jezerech a rybnících mohou pokrýt všechny bentické povrchy. Oba typy planktonu jsou důležité jako zdroje potravy a jako poskytovatelé kyslíku.
Vodní rostliny žijí jak v bentických, tak v pelagických zónách a lze je seskupit podle způsobu růstu: ⑴ emergentní = zakořeněné v substrátu, ale s listy a květy zasahujícími do vzduchu; ⑵ plovoucí-listnaté = kořeny v substrátu, ale s plovoucími listy; ⑶ ponořené = rostoucí pod povrchem; ⑷ volně plovoucí makrofyty = nekořeněné v substrátu a plovoucí na povrchu. Tyto různé formy makrofytů se obecně vyskytují v různých oblastech bentické zóny, přičemž vzrůstající vegetace je nejblíže pobřežní linii, poté makrofyty s plovoucími listy a následně vegetace ponořená. Volně plovoucí makrofyty se mohou vyskytovat kdekoli na povrchu systému.
Vodní rostliny jsou nadnárodnější než jejich pozemské protějšky, protože sladká voda má vyšší hustotu než vzduch. Díky tomu není v jezerech a rybnících (kromě vzdušných stonků a listů) důležitá strukturální tuhost. Listy a stonky většiny vodních rostlin tedy spotřebovávají méně energie na stavbu a udržování dřevnaté tkáně a investují tuto energii místo toho do rychlého růstu. Aby mohly rostliny čelit stresům způsobeným větrem a vlnami, musí být pružné i houževnaté. Světlo, hloubka vody a typy substrátů jsou nejdůležitějšími faktory, které řídí distribuci ponořených vodních rostlin. Makrofyty jsou zdrojem potravy, kyslíku a struktury stanovišť v bentické zóně, ale nemohou proniknout do hlubin eufotické zóny, a proto se tam nenacházejí.
Bezobratlí
Zooplankton jsou drobná zvířata zavěšená ve vodním sloupci. Stejně jako fytoplankton vyvinuly tyto druhy mechanismy, které jim brání v potopení do hlubších vod, včetně tělesných forem vyvolávajících přetahování a aktivního švihání přívěsků (například antén nebo trnů). Zbývající ve vodním sloupci může mít své výhody, pokud jde o krmení, ale nedostatek této zóny v refugii ponechává zooplankton náchylný k predaci. V reakci na to některé druhy, zejména Daphnia sp., Denně provádějí vertikální migraci ve vodním sloupci tím, že se během dne pasivně propadají do tmavších nižších hloubek a v noci se aktivně pohybují směrem k povrchu. Také proto, že podmínky v lenticistním systému mohou být v různých ročních obdobích značně proměnlivé, zooplankton má schopnost přejít z kladení pravidelných vajec na vajíčka v klidu, když je nedostatek potravy, teploty klesají pod 2 ° C nebo je -li hojnost predátorů vysoká. Tato odpočívající vejce mají diapauzu neboli období klidu, což by mělo umožnit zooplanktonu setkat se s podmínkami, které jsou příznivější pro přežití, když se konečně vylíhnou. Bezobratlí, kteří obývají bentickou zónu, jsou početně ovládáni malými druhy a ve srovnání se zooplanktonem na volné vodě jsou druhově bohatí. Patří sem: korýši (např. Krabi , raci a krevety ), měkkýši (např. Škeble a šneci ) a mnoho druhů hmyzu. Tyto organismy se většinou nacházejí v oblastech růstu makrofyt, kde se nacházejí nejbohatší zdroje, vysoce okysličená voda a nejteplejší část ekosystému. Strukturálně rozmanitá makrofytová lůžka jsou důležitými místy pro akumulaci organické hmoty a poskytují ideální oblast pro kolonizaci. Sedimenty a rostliny také nabízejí velkou ochranu před dravými rybami.
Jen velmi málo bezobratlých je schopno obývat chladnou, temnou a na kyslík chudou profundální zónu . Ty, které mohou mít často červenou barvu, kvůli přítomnosti velkého množství hemoglobinu , což výrazně zvyšuje množství kyslíku přenášeného do buněk. Vzhledem k tomu, že koncentrace kyslíku v této zóně je nízká, většina druhů staví tunely nebo nory, ve kterých se mohou skrývat, a využívají minimální množství pohybů nezbytných k cirkulaci vody a čerpají k nim kyslík, aniž by vydávali příliš mnoho energie.
Ryby a další obratlovci
Ryby mají řadu fyziologických tolerancí, které závisí na tom, ke kterému druhu patří. Mají různé smrtelné teploty, požadavky na rozpuštěný kyslík a potřeby tření, které jsou založeny na jejich úrovni aktivity a chování. Protože jsou ryby velmi mobilní, dokážou si v jedné zóně poradit s nevhodnými abiotickými faktory prostým přesunem do jiné. Například detritální podavač v profundální zóně, který zjistí, že koncentrace kyslíku klesla příliš nízko, se může přivádět blíže k bentické zóně. Ryba může také změnit své bydliště v různých částech své životní historie: vylíhnutí v sedimentárním hnízdě, poté přesun do zaplevelené bentické zóny, kde se bude vyvíjet v chráněném prostředí s potravinovými zdroji, a nakonec jako dospělý do pelagické zóny.
Jiné taxony obratlovců obývají lentické systémy také. Patří sem obojživelníci (např. Mloci a žáby ), plazi (např. Hadi , želvy a aligátoři ) a velké množství druhů vodního ptactva . Většina těchto obratlovců tráví část svého času na suchozemských stanovištích, a nejsou tedy přímo ovlivněna abiotickými faktory v jezeře nebo rybníku. Mnoho druhů ryb je důležitých jak jako spotřebitelé, tak i jako kořist pro výše uvedené obratlovce.
Trofické vztahy
Prvovýrobci
Lentické systémy získávají většinu své energie z fotosyntézy prováděné vodními rostlinami a řasami. Tento autochtonní proces zahrnuje kombinaci oxidu uhličitého, vody a sluneční energie za vzniku sacharidů a rozpuštěného kyslíku. V jezeře nebo rybníku potenciální rychlost fotosyntézy obecně klesá s hloubkou v důsledku útlumu světla. Fotosyntéza je však v horních několika milimetrech povrchu často nízká, pravděpodobně v důsledku inhibice ultrafialovým světlem. Přesná měření hloubky a rychlosti fotosyntézy této křivky jsou specifická pro systém a závisí na: 1) celkové biomase fotosyntetizujících buněk, 2) množství materiálů tlumících světlo a 3) množství a frekvenčním rozsahu pigmentů absorbujících světlo (tj. Chlorofyly ) uvnitř fotosyntetizujících buněk. Energie vytvořená těmito primárními producenty je pro komunitu důležitá, protože je prostřednictvím spotřeby přenášena na vyšší trofické úrovně .
Bakterie
Drtivá většina bakterií v jezerech a rybnících získává svoji energii rozkladem vegetace a živočišné hmoty. V pelagické zóně jsou mrtvé ryby a příležitostný alochtonní vstup odpadků příkladem hrubé částicové organické hmoty (CPOM> 1 mm). Bakterie je degradují na jemné částicové organické hmoty (FPOM <1 mm) a poté dále na použitelné živiny. Malé organismy, jako je plankton, jsou také charakterizovány jako FPOM. Během rozkladu se uvolňují velmi nízké koncentrace živin, protože je bakterie využívají k budování vlastní biomasy. Bakterie jsou však konzumovány prvoky , které jsou zase konzumovány zooplanktonem, a poté dále zvyšují trofické úrovně . Živiny, včetně těch, které obsahují uhlík a fosfor, jsou znovu zaváděny do vodního sloupce v libovolném počtu bodů v tomto potravinovém řetězci vylučováním nebo smrtí organismu, čímž jsou opět k dispozici pro bakterie. Tento regenerační cyklus je známý jako mikrobiální smyčka a je klíčovou složkou lentických potravinových sítí.
Rozklad organických materiálů může pokračovat v bentických a profundálních zónách, pokud hmota propadne vodním sloupcem, než bude pelagickými bakteriemi zcela strávena. Bakterie se zde nacházejí v největším množství v sedimentech, kde jsou typicky 2–1 000krát častější než ve vodním sloupci.
Bentičtí bezobratlí
Bentičtí bezobratlí díky své vysoké druhové bohatosti disponují mnoha způsoby lovu kořisti. Filtrační podavače vytvářejí proudy přes sifony nebo bití řasinek, aby táhly vodu a její nutriční obsah k sobě a napínaly. Grazers používají škrábání, rašplování a drcení adaptace ke krmení perifytických řas a makrofytů. Členové cechu sběratelů procházejí sedimenty a vybírají konkrétní částice pomocí raptoriálních přívěsků. Bezobratlí krmení bez rozdílu konzumují sediment a tráví jakýkoli organický materiál, který obsahuje. Nakonec někteří bezobratlí patří do cechu dravců , odchytávají a konzumují živá zvířata. Profundální zóna je domovem jedinečné skupiny filtračních podavačů, které pomocí malých pohybů těla čerpají proud skrz nory, které vytvořily v sedimentu. Tento způsob krmení vyžaduje nejmenší množství pohybu, což umožňuje těmto druhům šetřit energií. Malý počet taxonů bezobratlých je predátorem v profundální zóně. Tyto druhy pravděpodobně pocházejí z jiných regionů a do těchto hlubin přicházejí pouze ke krmení. Drtivá většina bezobratlých v této zóně jsou krmítka, která získávají energii z okolních sedimentů.
Ryba
Velikost ryb, pohyblivost a smyslové schopnosti jim umožňují využívat širokou základnu kořisti pokrývající více oblastí zón. Stejně jako bezobratlí lze stravovací návyky ryb kategorizovat do cechů. V pelagické zóně se býložravci pasou na perifytonu a makrofytech nebo vybírají fytoplankton z vodního sloupce. Mezi masožravce patří ryby, které se živí zooplanktonem ve vodním sloupci (zooplanktivores), hmyz na vodní hladině, na bentických strukturách nebo v sedimentu ( hmyzožravci ) a ryby, které se živí jinými rybami ( piscivores ). Ryby, které spotřebovávají detritus a získávají energii zpracováním svého organického materiálu, se nazývají detritivory . Všežravci přijímají širokou škálu kořisti, zahrnující květinový, faunální a suťový materiál. Nakonec členové parazitického cechu získávají výživu z hostitelského druhu, obvykle z jiné ryby nebo velkého obratlovce. Rybí taxony jsou flexibilní ve svých krmných rolích, mění svůj jídelníček podle podmínek prostředí a dostupnosti kořisti. Mnoho druhů také prochází vývojem stravy. Proto je pravděpodobné, že každá jednotlivá ryba během svého života obsadí několik krmných cechů.
Lentické potravinové sítě
Jak bylo uvedeno v předchozích částech, lentická biota je spojena ve složité síti trofických vztahů. Tyto organismy lze považovat za volně spojené se specifickými trofickými skupinami (např. Prvovýrobci, býložravci, primární masožravci, sekundární masožravci atd.). Vědci vyvinuli několik teorií, aby porozuměli mechanismům, které řídí hojnost a rozmanitost v těchto skupinách. Velmi obecně procesy shora dolů diktují, že množství taxonů kořisti závisí na akcích spotřebitelů z vyšších trofických úrovní . Tyto procesy obvykle fungují pouze mezi dvěma trofickými úrovněmi, na ostatní nemají žádný vliv. V některých případech však vodní systémy zažívají trofickou kaskádu ; například k tomu může dojít, pokud primární producenti zažijí menší pastvu býložravců, protože tito býložravci jsou masožravci potlačováni. Procesy zdola nahoru fungují, když početnost nebo rozmanitost členů vyšších trofických úrovní závisí na dostupnosti nebo kvalitě zdrojů z nižších úrovní. Nakonec kombinovaná teorie regulace, zdola nahoru: shora dolů, kombinuje předpokládané vlivy spotřebitelů a dostupnost zdrojů. Předpovídá, že trofické úrovně blízké nejnižším trofickým úrovním budou nejvíce ovlivněny silami zdola nahoru, zatímco efekty shora dolů by měly být nejsilnější na nejvyšších úrovních.
Komunitní vzorce a rozmanitost
Místní druhové bohatství
Biodiverzita čočkovitého systému se zvyšuje s povrchem jezera nebo rybníka. To lze přičíst vyšší pravděpodobnosti, že částečně suchozemské druhy najdou větší systém. Protože také větší systémy mají obvykle větší populaci, je šance na vyhynutí snížena. Další faktory, včetně teplotního režimu, pH, dostupnosti živin, složitosti stanovišť, míry specializace, konkurence a predace, byly spojeny s počtem druhů přítomných v systémech.
Vzory nástupnictví v komunitách planktonu - model PEG
Společenstva fytoplanktonu a zooplanktonu v jezerních systémech procházejí sezónní posloupností ve vztahu k dostupnosti živin, predaci a konkurenci. Sommer a kol. popsal tyto vzory jako součást modelu Plankton Ecology Group ( PEG ), s 24 prohlášeními vytvořenými z analýzy mnoha systémů. Následující text obsahuje podmnožinu těchto prohlášení, jak vysvětlili Brönmark a Hansson a znázorňují posloupnost v rámci jednoho sezónního cyklu:
Zima
1. Zvýšená dostupnost živin a světla má za následek rychlý růst fytoplanktonu ke konci zimy. Dominantní druhy, jako jsou rozsivky, jsou malé a mají schopnost rychlého růstu. 2. Tyto planktony jsou konzumovány zooplanktonem, který se stává dominantním taxonem planktonu.
Jaro
3. Nastává fáze čisté vody , protože populace fytoplanktonu se vyčerpávají kvůli zvýšené predaci rostoucím počtem zooplanktonu.
Léto
4. Nadbytek zooplanktonu klesá v důsledku snížení kořisti fytoplanktonu a zvýšené predace mladých ryb.
5. Se zvýšenou dostupností živin a sníženou predací ze zooplanktonu se vyvíjí různorodé společenství fytoplanktonu.
6. Jak léto pokračuje, živiny se vyčerpávají v předvídatelném pořadí: fosfor, oxid křemičitý a poté dusík . Hojnost různých druhů fytoplanktonu se liší v závislosti na jejich biologické potřebě těchto živin.
7. Zooplankton malé velikosti se stává dominantním typem zooplanktonu, protože je méně náchylný k predaci ryb.
Pád
8. Predace rybami je snížena v důsledku nižších teplot a přibývá zooplanktonu všech velikostí.
Zima
9. Nízké teploty a snížená dostupnost světla mají za následek nižší míru primární produkce a snížení populace fytoplanktonu. 10. Reprodukce v zooplanktonu klesá v důsledku nižších teplot a menší kořisti.
Model PEG představuje idealizovanou verzi tohoto vzoru posloupnosti, zatímco přírodní systémy jsou známé svou variací.
Latitude vzory
Existuje dobře zdokumentovaný globální vzorec, který koreluje s klesající rozmanitostí rostlin a živočichů se zvyšující se šířkou, to znamená, že při pohybu směrem k pólům existuje méně druhů. Příčina tohoto vzorce je pro ekology dnes jednou z největších hádanek. Teorie pro jeho vysvětlení zahrnují energetickou dostupnost, klimatickou variabilitu, narušení, konkurenci atd. Navzdory tomuto gradientu globální diverzity může být tento vzor pro sladkovodní systémy ve srovnání s globálními mořskými a suchozemskými systémy slabý. To může souviset s velikostí, protože Hillebrand a Azovsky zjistili, že menší organismy (prvoky a plankton) silně nedodržovaly očekávaný trend, zatímco větší druhy (obratlovci) ano. Přisuzovali to lepší disperzní schopnosti menších organismů, což může mít za následek vysoké distribuce po celém světě.
Životní cykly přírodních jezer
Tvorba jezera
Jezera mohou být vytvořena různými způsoby, ale nejběžnější jsou stručně diskutovány níže. Nejstarší a největší systémy jsou výsledkem tektonických aktivit. Trhlinová jezera v Africe jsou například výsledkem seismické aktivity v místě oddělení dvou tektonických desek. Ledová jezera se vytvářejí, když ledovce ustupují a zanechávají za sebou abnormality ve tvaru krajiny, které jsou následně naplněny vodou. A konečně, oxbow jezera jsou fluviální původu, což má za následek, když je meandrující říční ohyb odříznut od hlavního kanálu.
Přirozené vyhynutí
Všechna jezera a rybníky přijímají sedimenty. Protože se tyto systémy ve skutečnosti nerozšiřují, je logické předpokládat, že budou stále hlouběji mělčí a nakonec se stanou mokřady nebo suchozemskou vegetací. Délka tohoto procesu by měla záviset na kombinaci hloubky a rychlosti sedimentace. Moss uvádí příklad jezera Tanganika , které dosahuje hloubky 1500 m a má rychlost sedimentace 0,5 mm/rok. Za předpokladu, že sedimentace není ovlivněna antropogenními faktory, měl by tento systém vyhynout přibližně za 3 miliony let. Mělké čočkovité systémy se mohou také zaplnit, protože bažiny zasahují dovnitř od okrajů. Tyto procesy fungují v mnohem kratším časovém horizontu, přičemž vyhynutí trvá stovky až tisíce let.
Dopady na člověka
Okyselení
Oxid siřičitý a oxidy dusíku se přirozeně uvolňují ze sopek, organických sloučenin v půdě, mokřadech a mořských systémech, ale většina těchto sloučenin pochází ze spalování uhlí, ropy, benzínu a tavení rud obsahujících síru. Tyto látky se rozpouštějí v atmosférické vlhkosti a vstupují do lentických systémů jako kyselé deště . Jezera a rybníky, které obsahují podloží bohaté na uhličitany, mají přírodní pufr, což nemá za následek změnu pH. Systémy bez tohoto podloží jsou však velmi citlivé na kyselé vstupy, protože mají nízkou neutralizační kapacitu, což má za následek pokles pH i při pouhých malých vstupech kyseliny. Při pH 5–6 se druhová rozmanitost řas a biomasa značně snižují, což vede ke zvýšení průhlednosti vody - charakteristický rys okyselených jezer. Jak pH pokračuje níže, veškerá fauna se stává méně rozmanitou. Nejvýznamnějším rysem je narušení reprodukce ryb. Populace se tedy nakonec skládá z několika starých jedinců, kteří nakonec zemřou a nechají systémy bez ryb. Kyselý déšť škodí zejména jezerům ve Skandinávii , západním Skotsku , západním Walesu a severovýchodě USA.
Eutrofizace
Eutrofické systémy obsahují vysokou koncentraci fosforu (~ 30 µg/l), dusíku (~ 1500 µg/l) nebo obojího. Fosfor vstupuje do lentických vod z odpadních vod z čištění odpadních vod, vypouštění ze surových odpadních vod nebo z odtoku zemědělské půdy. Dusík většinou pochází ze zemědělských hnojiv z odtoku nebo vyluhování a následného proudění podzemní vody. Toto zvýšení živin potřebné pro prvovýrobce má za následek masivní zvýšení růstu fytoplanktonu, kterému se říká „ kvet planktonu “. Tento květ snižuje průhlednost vody, což vede ke ztrátě ponořených rostlin. Výsledné snížení struktury stanovišť má negativní dopad na druhy, které jej využívají k tření, dozrávání a celkovému přežití. Velký počet krátkodobých fytoplanktonů navíc má za následek obrovské množství mrtvé biomasy, která se usazuje v sedimentu. Bakterie potřebují k rozkladu tohoto materiálu velké množství kyslíku, čímž se sníží koncentrace kyslíku ve vodě. To je zvláště výrazné ve vrstvených jezerech , kde termoklinika brání tomu, aby se voda bohatá na kyslík z povrchu mísila s nižšími hladinami. Nízké nebo anoxické podmínky vylučují existenci mnoha taxonů, které nejsou fyziologicky tolerantní k těmto podmínkám.
Invazivní druhy
Invazivní druhy byly do lentických systémů zavedeny jak účelovými událostmi (např. Zarybňování zvěře a potravinových druhů), tak i neúmyslnými událostmi (např. V balastní vodě ). Tyto organismy mohou na domorodce působit soutěží o kořist nebo stanoviště, predací, změnou stanoviště, hybridizací nebo zaváděním škodlivých chorob a parazitů. Pokud jde o původní druhy, útočníci mohou způsobit změny ve velikosti a věkové struktuře, distribuci, hustotě, růstu populace a dokonce mohou populaci přimět k vyhynutí. Mezi významné útočníky lentických systémů patří zebra mušle a mihule ve Velkých jezerech.
Viz také
- Parametry kvality sladkovodního prostředí
- Limnologie
- Provzdušňování jezera
- Uměle vytvořené čočkovité vodní útvary Maharashtra
Reference
Zdroje
- O'Sullivan, Patrick; Reynolds, CS (2005). The Lakes Handbook: Lake Restoration and Rehabilitation . Wiley. ISBN 978-0-632-04795-6.