Ekosystem rzeczny
Ekosystemy rzeczne to wody płynące, które osuszają krajobraz i obejmują biotyczne (żywe) interakcje między roślinami, zwierzętami i mikroorganizmami, a także abiotyczne (nieożywione) fizyczne i chemiczne interakcje wielu jego części. Ekosystemy rzeczne są częścią większych sieci zlewni lub zlewni, w których występuje mniejszy górny poziom wód strumienie spływają do strumieni średniej wielkości, które stopniowo spływają do większych sieci rzecznych. Główne strefy ekosystemów rzecznych wyznaczane są przez nachylenie koryta rzeki lub prędkość prądu. Szybciej poruszająca się, burzliwa woda zazwyczaj zawiera większe stężenie rozpuszczonego tlenu , co sprzyja większej różnorodności biologicznej niż wolno poruszająca się woda w basenach. Rozróżnienia te stanowią podstawę podziału rzek na wyżynne i nizinne .
Baza pokarmowa strumieni w lasach łęgowych pochodzi głównie z drzew, ale szersze strumienie i te pozbawione baldachimu czerpią większość swojej bazy pokarmowej z alg. Ryby anadromiczne są również ważnym źródłem składników odżywczych. Zagrożenia środowiskowe dla rzek obejmują utratę wody, tamy, zanieczyszczenia chemiczne i wprowadzone gatunki . Tama powoduje negatywne skutki, które ciągną się w dół zlewni. Do najważniejszych negatywnych skutków należy ograniczenie wiosennych powodzi, które niszczą tereny podmokłe, oraz zatrzymywanie osadów, co prowadzi do zaniku terenów podmokłych deltowych.
Ekosystemy rzeczne są głównymi przykładami ekosystemów lotnych. Lotic odnosi się do płynącej wody, od łacińskiego lotosu , co oznacza umytą. Wody lotne rozciągają się od źródeł o szerokości zaledwie kilku centymetrów po główne rzeki o szerokości kilometrów. Duża część tego artykułu dotyczy ogólnie ekosystemów lotnych, w tym powiązanych systemów lotnych, takich jak strumienie i źródła . Ekosystemy lotne można porównać z ekosystemami soczewkowymi , które obejmują stosunkowo nieruchome wody lądowe, takie jak jeziora, stawy i tereny podmokłe . Razem te dwa ekosystemy tworzą bardziej ogólny obszar badań ekologii wód słodkich i wodnych .
Następujące cechy ujednolicające sprawiają, że ekologia wód płynących jest wyjątkowa wśród siedlisk wodnych: przepływ jest jednokierunkowy, występuje stan ciągłych zmian fizycznych oraz występuje wysoki stopień niejednorodności przestrzennej i czasowej we wszystkich skalach ( mikrosiedliska ), zmienność między lotic jest dość wysoka, a fauna i flora specjalizuje się w życiu w warunkach przepływu.
Składniki abiotyczne (nieożywione)
Nieożywione składniki ekosystemu nazywane są składnikami abiotycznymi. Np. kamień, powietrze, gleba itp.
Przepływ wody
Jednokierunkowy przepływ wody jest kluczowym czynnikiem w systemach lotnych wpływającym na ich ekologię. Jednak przepływ strumienia może być ciągły lub przerywany. Przepływ strumieni jest wynikiem sumarycznego wpływu wód gruntowych, opadów i przepływu lądowego. Przepływ wody może się różnić w zależności od systemu, od ulewnych bystrzy po powolne rozlewiska, które prawie wyglądają jak systemy lenticzne. Prędkość lub prędkość przepływu wody w słupie wody może również zmieniać się w obrębie systemu i podlega chaotycznym turbulencjom, chociaż prędkość wody jest zwykle najwyższa w środkowej części koryta strumienia (tzw . ). Ta turbulencja powoduje rozbieżności przepływu od średniego wektora przepływu w dół zbocza, typowego dla prądów wirowych. Wektor średniego natężenia przepływu opiera się na zmienności tarcia o dno lub boki kanału, krętości , przeszkodach i nachyleniu. Ponadto ilość wody wprowadzanej do systemu z opadów bezpośrednich, roztopów i/lub wód gruntowych może mieć wpływ na natężenie przepływu. Ilość wody w strumieniu mierzy się jako wypływ (objętość na jednostkę czasu). W miarę jak woda płynie w dół rzeki, strumienie i rzeki najczęściej zwiększają swoją objętość, a więc przy przepływie podstawowym (tzn. brak dopływu burzy), mniejsze strumienie górne mają bardzo niski przepływ, podczas gdy większe rzeki mają znacznie większy przepływ. „Reżim przepływu” rzeki lub strumienia obejmuje ogólne wzorce zrzutów w skali rocznej lub dekadowej i może uwzględniać sezonowe zmiany przepływu.
Chociaż przepływ wody jest silnie zdeterminowany przez nachylenie, płynące wody mogą zmieniać ogólny kształt lub kierunek koryta strumienia, co jest cechą znaną również jako geomorfologia . Na profil słupa wody rzeki składają się trzy podstawowe działania: erozja, transport i osadzanie. Rzeki opisywano jako „rynny, którymi spływają ruiny kontynentów”. Rzeki stale powodują erozję , transport i osadzanie substratu, osadów i materiału organicznego. Ciągły ruch wody i unoszonego materiału tworzy różnorodne siedliska, w tym karabiny , zjeżdżalnie i baseny .
Światło
Światło jest ważne dla systemów lotnych, ponieważ zapewnia energię niezbędną do napędzania produkcji pierwotnej poprzez fotosyntezę , a także może zapewnić gatunkom ofiar schronienie w rzucanym przez siebie cieniu. Ilość światła otrzymywanego przez system można powiązać z kombinacją wewnętrznych i zewnętrznych zmiennych strumienia. Na przykład obszar otaczający mały strumyk może być zacieniony przez okoliczne lasy lub ściany dolin. Większe systemy rzeczne są zwykle szerokie, więc wpływ czynników zewnętrznych jest zminimalizowany, a słońce dociera do powierzchni. Rzeki te są jednak również zwykle bardziej burzliwe, a cząsteczki w wodzie coraz bardziej osłabiają światło wraz ze wzrostem głębokości. Czynniki sezonowe i dobowe mogą również odgrywać rolę w dostępności światła, ponieważ kąt padania, czyli kąt, pod którym światło pada na wodę, może prowadzić do utraty światła w wyniku odbicia. Znany jako Prawo Beera im płytszy kąt, tym więcej światła zostaje odbitego, a ilość otrzymywanego promieniowania słonecznego maleje logarytmicznie wraz z głębokością. Dodatkowe czynniki wpływające na dostępność światła obejmują zachmurzenie, wysokość nad poziomem morza i położenie geograficzne.
Temperatura
Większość gatunków lotnych to poikilotermy , których temperatura wewnętrzna zmienia się w zależności od środowiska, dlatego temperatura jest dla nich kluczowym czynnikiem abiotycznym. Wodę można podgrzewać lub chłodzić poprzez promieniowanie na powierzchni i przewodzenie do lub z powietrza i otaczającego podłoża. Płytkie strumienie są zazwyczaj dobrze wymieszane i utrzymują stosunkowo jednolitą temperaturę na danym obszarze. Jednakże w głębszych, wolniej poruszających się systemach wodnych może wystąpić duża różnica między temperaturą dna i powierzchni. Systemy zasilane źródle charakteryzują się niewielkimi zmianami, ponieważ źródła pochodzą zazwyczaj ze źródeł wód gruntowych, których temperatura jest często bardzo zbliżona do temperatury otoczenia. Wiele systemów jest silnych dobowe i wahania sezonowe są najbardziej ekstremalne w systemach arktycznych, pustynnych i umiarkowanych. Stopień zacienienia, klimat i wysokość mogą również wpływać na temperaturę systemów lotnych.
Chemia
Chemia wody w ekosystemach rzecznych różni się w zależności od tego, jakie rozpuszczone substancje rozpuszczone i gazy są obecne w słupie wody strumienia. W szczególności woda rzeczna może zawierać, oprócz samej wody,
- rozpuszczona materia nieorganiczna i główne jony (wapń, sód, magnez, potas, wodorowęglan, siarczek, chlorek)
- rozpuszczone nieorganiczne składniki odżywcze (azot, fosfor, krzemionka)
- zawieszona i rozpuszczona materia organiczna
- gazy (azot, podtlenek azotu, dwutlenek węgla, tlen)
- metale śladowe i zanieczyszczenia
Rozpuszczone jony i składniki odżywcze
Rozpuszczone substancje rozpuszczone w strumieniu można uznać za reaktywne lub konserwatywne . Reaktywne substancje rozpuszczone są łatwo biologicznie przyswajane przez organizmy autotroficzne i heterotroficzne fauna i flora potoku; przykłady mogą obejmować nieorganiczne formy azotu, takie jak azotan lub amon, niektóre formy fosforu (np. rozpuszczalny reaktywny fosfor) i krzemionkę. Inne substancje rozpuszczone można uznać za konserwatywne, co wskazuje, że substancja rozpuszczona nie jest pobierana i wykorzystywana biologicznie; chlorek jest często uważany za konserwatywną substancję rozpuszczoną. Konserwatywne substancje rozpuszczone są często stosowane jako wskaźniki hydrologiczne w ruchu i transporcie wody. Zarówno reaktywny, jak i konserwatywny skład chemiczny wód strumieniowych zależy przede wszystkim od danych pochodzących z geologii zlewni lub obszar zlewni. Na skład chemiczny wody strumieniowej mogą mieć również wpływ opady atmosferyczne i dodatek substancji zanieczyszczających pochodzących ze źródeł ludzkich. Duże różnice w składzie chemicznym zwykle nie występują w małych systemach lotnych ze względu na dużą szybkość mieszania. Jednak w większych systemach rzecznych stężenie większości składników odżywczych, rozpuszczonych soli i pH zmniejsza się wraz ze wzrostem odległości od źródła rzeki.
Rozpuszczone gazy
Jeśli chodzi o rozpuszczone gazy, tlen jest prawdopodobnie najważniejszym składnikiem chemicznym systemów lotnych, ponieważ wszystkie organizmy tlenowe wymagają go do przeżycia. Przedostaje się do wody głównie poprzez dyfuzję na granicy faz woda-powietrze. Rozpuszczalność tlenu w wodzie maleje wraz ze wzrostem pH i temperatury wody. Szybkie, burzliwe strumienie wystawiają większą powierzchnię wody na działanie powietrza i mają zwykle niższe temperatury, a tym samym więcej tlenu niż powolne rozlewiska. Tlen jest produktem ubocznym fotosyntezy, zatem w systemach z dużą ilością glonów wodnych i roślin może występować również wysokie stężenie tlenu w ciągu dnia. Poziomy te mogą znacznie spaść w nocy, kiedy producenci pierwotnego przechodzą na oddychanie. Tlen może być ograniczający, jeśli cyrkulacja między powierzchnią a głębszymi warstwami jest słaba, jeśli aktywność zwierząt lotnych jest bardzo wysoka lub jeśli występuje duża ilość rozkładu organicznego.
Zawieszona materia
Rzeki mogą również transportować zawieszoną materię nieorganiczną i organiczną. Materiały te mogą obejmować osady lub materię organiczną pochodzenia lądowego, która wpada do koryta strumienia. Często materia organiczna jest przetwarzana w strumieniu poprzez mechaniczną fragmentację, spożycie i wypas przez bezkręgowce oraz rozkład mikrobiologiczny. Liście i resztki drzewne rozpoznawalne są w postaci gruboziarnistej materii organicznej (CPOM) w postaci cząstek organicznych (POM), aż do drobnych cząstek organicznych. Rośliny drzewiaste i niedrzewne mają różną szybkość rozkładu w strumieniu, przy czym rośliny liściaste lub części roślin (np. płatki kwiatów) rozkładają się szybciej niż zdrewniałe kłody lub gałęzie.
Podłoże
Nieorganiczne podłoże systemów lotnych składa się z materiału geologicznego obecnego w zlewni, który ulega erozji, transportowi, sortowaniu i osadzaniu przez prąd. Podłoża nieorganiczne są klasyfikowane według wielkości w skali Wentwortha , która obejmuje głazy, kamyki, żwir, piasek i muł. Zazwyczaj wielkość cząstek substratu zmniejsza się w dół rzeki z większymi głazami i kamieniami na obszarach bardziej górskich oraz piaszczystym dnem w rzekach nizinnych. Dzieje się tak, ponieważ wyższe nachylenia potoków górskich ułatwiają szybszy przepływ, przenosząc mniejsze materiały podłoża dalej w dół rzeki w celu osadzania. Podłoże może być również organiczne i może zawierać drobne cząstki, opadnięte jesienią liście, duże śmieci drzewne, takie jak zanurzone kłody drzew, mech i rośliny półwodne. Osadzanie się podłoża niekoniecznie jest zjawiskiem trwałym, ponieważ może podlegać dużym modyfikacjom podczas powodzi.
Składniki biotyczne (żywe)
Żywe składniki ekosystemu nazywane są składnikami biotycznymi. W strumieniach żyje wiele rodzajów organizmów biotycznych, w tym bakterie, pierwotni producenci, owady i inne bezkręgowce, a także ryby i inne kręgowce.
Biofilm
Biofilm to połączenie glonów (okrzemek itp.), grzybów, bakterii i innych małych mikroorganizmów , które występują w warstwie wzdłuż koryta strumienia lub bentosu . Same zespoły biofilmu są złożone i zwiększają złożoność koryta strumienia.
Różne składniki biofilmu (głównymi składnikami są algi i bakterie) są osadzone w matrycy egzopolisacharydowej (EPS) i są receptorami sieciowymi pierwiastków nieorganicznych i organicznych i pozostają podatne na wpływy różnych czynników środowiskowych.
Biofilmy są jedną z głównych biologicznych interfaz w ekosystemach rzecznych i prawdopodobnie najważniejszą w rzekach o charakterze okresowym , gdzie znaczenie słupa wody zmniejsza się podczas przedłużających się okresów niskiej aktywności cyklu hydrologicznego . Biofilmy można rozumieć jako konsorcja drobnoustrojów autotrofów i heterotrofów , współistniejące w matrycy uwodnionych zewnątrzkomórkowych substancji polimerowych (EPS) . Te dwa główne składniki biologiczne to odpowiednio głównie glony i sinice z jednej strony oraz bakterie i grzyby z drugiej. Mikro - i meiofauna zasiedlają także biofilm, żerując na organizmach i cząsteczkach organicznych oraz przyczyniając się do jego ewolucji i rozprzestrzeniania się. Biofilmy tworzą zatem wysoce aktywne konsorcjum biologiczne, gotowe do wykorzystania materiałów organicznych i nieorganicznych z fazy wodnej, a także gotowe do wykorzystania źródła energii świetlnej lub chemicznej. EPS unieruchamiają komórki i utrzymują je w bliskiej odległości, umożliwiając intensywne interakcje, w tym komunikację komórka-komórka i tworzenie synergistycznych konsorcjów. EPS jest w stanie zatrzymać enzymy zewnątrzkomórkowe i dlatego umożliwia wykorzystanie materiałów ze środowiska i przekształcenie tych materiałów w rozpuszczone składniki odżywcze do wykorzystania przez glony i bakterie. Jednocześnie EPS przyczynia się do ochrony komórek przed wysychaniem, a także przed innymi zagrożeniami (np. biocydami , promieniowaniem UV itp.) ze świata zewnętrznego. Z drugiej strony opakowanie i warstwa ochronna EPS ograniczają dyfuzję gazów i składników odżywczych, szczególnie w przypadku komórek znajdujących się daleko od powierzchni biofilmu, co ogranicza ich przeżycie i tworzy silne gradienty w obrębie biofilmu. Zarówno struktura fizyczna biofilmu, jak i plastyczność żyjących w nim organizmów zapewniają i wspierają ich przetrwanie w trudnych warunkach lub w zmieniających się warunkach środowiskowych.
Sieć współwystępowania społeczności bakteryjnej w strumieniu
Mikroorganizmy
Bakterie występują w dużych ilościach w wodach lotnych. Formy wolno żyjące związane są z rozkładającym się materiałem organicznym, biofilmem na powierzchniach skał i roślinności, pomiędzy cząsteczkami tworzącymi podłoże oraz zawieszonymi w słupie wody . Inne formy są również związane z wnętrznościami organizmów lotnych jako pasożyty lub w związkach komensalnych . Bakterie odgrywają dużą rolę w recyklingu energii (patrz poniżej ).
Okrzemki są jedną z głównych dominujących grup glonów peryfitycznych w systemach lotnych i są szeroko stosowane jako skuteczne wskaźniki jakości wody, ponieważ szybko reagują na zmiany środowiska, zwłaszcza zanieczyszczenia organiczne i eutrofizację, przy szerokim spektrum tolerancji na warunki, począwszy od: od oligotroficznego do eutroficznego.
Producenci pierwotni
Glony, składające się z fitoplanktonu i peryfitonu , są najważniejszymi źródłami produkcji pierwotnej w większości strumieni i rzek. Fitoplankton swobodnie unosi się w słupie wody i dlatego nie jest w stanie utrzymać populacji w szybko płynących strumieniach. Mogą jednak rozwijać znaczne populacje w wolno płynących rzekach i rozlewiskach. Peryfiton to zazwyczaj glony nitkowate i kępkowe, które mogą przyczepiać się do przedmiotów, aby uniknąć zmycia ich przez szybkie prądy. W miejscach, gdzie natężenie przepływu jest znikome lub nie występuje, peryfiton może tworzyć galaretowatą, niezakotwiczoną pływającą matę.
Rośliny wykazują ograniczone przystosowanie do szybkiego przepływu i najlepiej radzą sobie w przypadku zmniejszonych prądów. Bardziej prymitywne rośliny, takie jak mchy i wątrobowce, przyczepiają się do stałych przedmiotów. Zwykle ma to miejsce w zimniejszych górnych wodach, gdzie przeważnie skaliste podłoże oferuje miejsca mocowania. Niektóre rośliny swobodnie unoszą się na powierzchni wody w gęstych matach, jak rzęsa lub hiacynt wodny . Inne są zakorzenione i można je sklasyfikować jako zanurzone lub wynurzone. Rośliny ukorzenione występują zwykle na obszarach o słabszym nurcie, gdzie występują gleby drobnoziarniste. Te ukorzenione rośliny są elastyczne i mają wydłużone liście, które zapewniają minimalny opór prądu.
Życie w płynącej wodzie może być korzystne dla roślin i glonów, ponieważ nurt jest zwykle dobrze napowietrzony i zapewnia ciągły dopływ składników odżywczych. Organizmy te są ograniczone przez przepływ, światło, skład chemiczny wody, podłoże i ciśnienie wypasu. Glony i rośliny są ważne dla systemów lotnych jako źródła energii, do tworzenia mikrosiedlisk chroniących inną faunę przed drapieżnikami i prądami, a także jako źródło pożywienia.
Owady i inne bezkręgowce
Do 90% bezkręgowców w niektórych systemach lotnych to owady . Gatunki te wykazują ogromną różnorodność i można je spotkać w prawie każdym dostępnym siedlisku, w tym na powierzchniach kamieni, głęboko pod podłożem w strefie hiporeicznej , dryfując w nurcie i w warstwie powierzchniowej.
Owady opracowały kilka strategii życia w różnorodnych przepływach systemów lotnych. Niektórzy unikają obszarów o wysokich prądach, zamieszkując podłoże lub osłonięte strony skał. Inne mają płaskie ciała, aby zmniejszyć siły oporu, których doświadczają podczas życia w bieżącej wodzie. Niektóre owady, takie jak gigantyczny robak wodny ( Belostomatidae ), unikają powodzi, opuszczając strumień, gdy wyczują opady deszczu. Oprócz tych zachowań i kształtów ciała owady mają różne adaptacje w historii życia aby poradzić sobie z naturalnie występującą surowością fizyczną środowiska strumieni. Niektóre owady ustalają czas swoich wydarzeń życiowych na podstawie tego, kiedy występują powodzie i susze. Na przykład niektóre jętki synchronizują się, gdy wyłaniają się jako latające dorosłe osobniki, z powodzią zwykle występującą w strumieniach Kolorado. Inne owady nie mają fazy latającej i cały swój cykl życiowy spędzają w rzece.
Podobnie jak większość głównych konsumentów, bezkręgowce lotne często w dużym stopniu polegają na prądzie dostarczającym im pożywienia i tlenu. Bezkręgowce są ważne zarówno jako konsumenci, jak i ofiary w systemach lotnych.
Do powszechnych rzędów owadów występujących w ekosystemach rzecznych należą Ephemeroptera (znana również jako jętka ), Trichoptera (znana również jako chruścik ), Plecoptera (znana również jako kamieniarka , Diptera (znana również jako prawdziwa mucha ), niektóre typy Coleoptera (znanego również jako chrząszcz ), Odonata (grupa obejmująca ważki i ważki ) oraz niektóre rodzaje Hemiptera (znane również jako prawdziwe robaki).
taksony bezkręgowców występujące powszechnie w wodach płynących obejmują mięczaki , takie jak ślimaki , ślimaki , małże , małże , a także skorupiaki, takie jak raki , obunogi i kraby .
Ryby i inne kręgowce
Ryby są prawdopodobnie najbardziej znanymi mieszkańcami systemów lotycznych. Zdolność gatunku ryby do życia w wodach płynących zależy od prędkości, z jaką może pływać, i czasu, przez jaki może utrzymać tę prędkość. Zdolność ta może się znacznie różnić w zależności od gatunku i jest powiązana z siedliskiem, w którym może przetrwać. Ciągłe pływanie zużywa ogromną ilość energii, dlatego ryby spędzają tylko krótkie okresy w pełnym prądzie. Zamiast tego osobniki pozostają blisko dna lub brzegów, za przeszkodami i osłonięte przed prądem, pływając w nurcie tylko w celu pożywienia lub zmiany lokalizacji. Niektóre gatunki przystosowały się do życia wyłącznie na dnie systemu, nigdy nie zapuszczając się do otwartego przepływu wody. Te ryby są grzbietowo-brzusznie , aby zmniejszyć opór przepływu i często mają oczy na czubku głowy, aby obserwować, co dzieje się nad nimi. Niektóre mają również beczki sensoryczne umieszczone pod głową, aby pomóc w badaniu podłoża.
Systemy lotne zazwyczaj łączą się ze sobą, tworząc ścieżkę do oceanu (źródło → strumień → rzeka → ocean), a cykle życiowe wielu ryb wymagają etapów zarówno w wodzie słodkiej, jak i słonej. Na przykład łosoś to gatunek anadromiczny , który rodzi się w wodzie słodkiej, ale większość dorosłego życia spędza w oceanie, powracając do słodkiej wody jedynie w celu złożenia ikry. Węgorze to gatunki katadromiczne , które zachowują się odwrotnie : dorosłe osobniki żyją w wodach słodkich, ale migrują do oceanu na tarło.
Inne taksony kręgowców zamieszkujące systemy lotne obejmują płazy , takie jak salamandry , gady (np. węże, żółwie, krokodyle i aligatory), różne gatunki ptaków i ssaki (np. wydry , bobry , hipopotamy i delfiny rzeczne ). Z wyjątkiem kilku gatunków, kręgowce te nie są przywiązane do wody tak jak ryby i spędzają część czasu w siedliskach lądowych. Wiele gatunków ryb jest ważnych jako konsumenci i gatunki ofiar dla większych kręgowców wspomnianych powyżej.
Dynamika poziomu troficznego
Pojęcie poziomów troficznych stosuje się w sieciach pokarmowych do wizualizacji sposobu, w jaki energia jest przenoszona z jednej części ekosystemu do drugiej. Poziomom troficznym można przypisać liczby określające, jak daleko w łańcuchu pokarmowym znajduje się organizm .
- Poziom pierwszy: Producenci , organizmy roślinopodobne, które wytwarzają własne pożywienie za pomocą promieniowania słonecznego, w tym glony , fitoplankton , mchy i porosty .
- Poziom drugi: Konsumenci , organizm zwierzęcy, który czerpie energię od producentów jedzenia, takich jak zooplankton , małe ryby i skorupiaki .
- Poziom trzeci: Organizmy rozkładające , które rozkładają martwą materię konsumentów i producentów i zwracają składniki odżywcze z powrotem do systemu. Przykładami są bakterie i grzyby .
Wszystkie transakcje energetyczne w ekosystemie pochodzą z jednego zewnętrznego źródła energii, czyli słońca. Część tego promieniowania słonecznego jest wykorzystywana przez producentów (rośliny) do przekształcania substancji nieorganicznych w substancje organiczne, które mogą być wykorzystane jako żywność przez konsumentów (zwierzęta). Rośliny uwalniają część tej energii z powrotem do ekosystemu w procesie katabolicznym proces. Zwierzęta zużywają następnie energię potencjalną uwalnianą od producentów. Po tym systemie następuje śmierć organizmu konsumpcyjnego, który następnie zwraca składniki odżywcze z powrotem do ekosystemu. Umożliwia to dalszy wzrost roślin i cykl jest kontynuowany. Podział cykli na poziomy ułatwia ekologom zrozumienie sukcesji ekologicznej podczas obserwacji transferu energii w systemie.
Wpływ odgórny i oddolny
Częstym problemem związanym z dynamiką poziomu troficznego jest sposób regulacji zasobów i produkcji. Wykorzystanie zasobów i interakcja między nimi mają duży wpływ na strukturę sieci pokarmowych jako całości. Temperatura odgrywa rolę w interakcjach w sieci troficznej, w tym w działaniach odgórnych i oddolnych w społecznościach ekologicznych. Oddolne regulacje w obrębie sieci troficznej mają miejsce, gdy zasób dostępny u podstawy lub na dole sieci troficznej zwiększa produktywność, co następnie wspina się po łańcuchu i wpływa na biomasę dostępność dla wyższych organizmów troficznych. Regulacje odgórne mają miejsce w przypadku wzrostu populacji drapieżników. Ogranicza to dostępną populację ofiar, co ogranicza dostępność energii dla niższych poziomów troficznych w łańcuchu pokarmowym. Wiele czynników biotycznych i abiotycznych może wpływać na interakcje odgórne i oddolne.
Kaskada troficzna
Innym przykładem interakcji sieci troficznej są kaskady troficzne . Zrozumienie kaskad troficznych pozwoliło ekologom lepiej zrozumieć strukturę i dynamikę sieci pokarmowych w ekosystemie. Zjawisko kaskad troficznych pozwala drapieżnikom zwornikowym ustrukturyzować całą sieć pokarmową pod względem interakcji z ofiarą. Kaskady troficzne mogą powodować drastyczne zmiany w przepływie energii w sieci troficznej. Na przykład, gdy drapieżnik znajdujący się na szczycie lub zwornik zjada organizmy znajdujące się pod nimi w sieci pokarmowej, gęstość i zachowanie ofiary ulegną zmianie. To z kolei wpływa na liczebność organizmów spożywanych na dalszych etapach łańcucha, powodując kaskadę w dół poziomów troficznych. Jednak dowody empiryczne wskazują, że kaskady troficzne są znacznie bardziej rozpowszechnione w lądowych sieciach pokarmowych niż w wodnych sieciach pokarmowych.
Łańcuch pokarmowy
Łańcuch pokarmowy to liniowy system połączeń będący częścią sieci troficznej i reprezentujący kolejność, w jakiej organizmy są spożywane z jednego poziomu troficznego na następny. Każde ogniwo w łańcuchu pokarmowym jest powiązane z poziomem troficznym w ekosystemie. Ponumerowane kroki potrzebne, aby początkowe źródło energii, zaczynając od dołu, dotarło do szczytu sieci troficznej, nazywane jest długością łańcucha pokarmowego. Chociaż długości łańcuchów pokarmowych mogą się zmieniać, ekosystemy wodne zaczynają się od producentów pierwotnych, którzy są konsumowani przez konsumentów pierwotnych, a którzy są konsumowani przez konsumentów wtórnych, a ci z kolei mogą być konsumowani przez konsumentów trzeciorzędnych itd., aż do osiągnięcia szczytu łańcucha pokarmowego. osiągnięty.
Producenci pierwotni
Producenci pierwotni rozpoczynają każdy łańcuch pokarmowy. Ich produkcja energii i składników odżywczych pochodzi ze słońca w procesie fotosyntezy . Glony dostarczają dużo energii i składników odżywczych do podstawy łańcucha pokarmowego, wraz z odpadami lądowymi , które przedostają się do strumienia lub rzeki . Produkcja związków organicznych, takich jak węgiel, jest tym, co przenosi się w górę łańcucha pokarmowego. Producenci pierwotni są zjadani przez roślinożerne bezkręgowce , które pełnią rolę głównych konsumentów . Na produktywność tych producentów i funkcjonowanie ekosystemu jako całości wpływa organizm znajdujący się nad nim w łańcuchu pokarmowym.
Konsumenci pierwotni
Głównymi konsumentami są bezkręgowce i makrobezkręgowce, które żywią się głównymi producentami. Odgrywają ważną rolę w inicjowaniu transferu energii z podstawowego poziomu troficznego do następnego. Są to organizmy regulacyjne, które ułatwiają i kontrolują obieg składników odżywczych oraz mieszanie materiałów roślin wodnych i lądowych. Transportują i zatrzymują także część składników odżywczych i materiałów. Istnieje wiele różnych grup funkcjonalnych tych bezkręgowców, w tym pasących się organizmów żywiących się biofilmem glonów zbierające się na zanurzonych obiektach, niszczarki, które żywią się dużymi liśćmi i szczątkami oraz pomagają rozkładać duży materiał. Również filtratory , makrobezkręgowce, które wykorzystują przepływ strumienia do dostarczania drobnej materii organicznej (FPOM) zawieszonej w słupie wody oraz zbieracze, którzy żywią się FPOM znajdującym się na podłożu rzeki lub strumienia.
Konsumenci wtórni
Konsumenci wtórni w ekosystemie rzecznym są drapieżnikami konsumentów pierwotnych. Dotyczy to głównie owadożernych . Konsumpcja przez owady bezkręgowe i makrobezkręgowce to kolejny etap przepływu energii w górę łańcucha pokarmowego. W zależności od liczebności ci drapieżni konsumenci mogą kształtować ekosystem poprzez sposób, w jaki wpływają na znajdujące się poniżej poziomy troficzne. Kiedy ryby występują w dużej liczebności i zjadają dużo bezkręgowców, wówczas biomasa glonów i produkcja pierwotna w strumieniu jest większa, a gdy nie ma konsumentów wtórnych, wówczas biomasa glonów może się zmniejszyć ze względu na dużą liczebność głównych konsumentów. Energia i składniki odżywcze, które zaczynają się od producentów pierwotnych, w dalszym ciągu przedostają się w górę łańcucha pokarmowego i w zależności od ekosystemu mogą zakończyć się na tych drapieżnych rybach.
Złożoność sieci pokarmowej
Różnorodność , produktywność , bogactwo gatunkowe , skład i stabilność są ze sobą powiązane szeregiem pętli sprzężenia zwrotnego. Społeczności mogą mieć szereg złożonych, bezpośrednich i/lub pośrednich reakcji na główne zmiany w różnorodności biologicznej . Sieci troficzne mogą obejmować szeroki wachlarz zmiennych. Trzy główne zmienne, na które ekolodzy zwracają uwagę w odniesieniu do ekosystemów, obejmują bogactwo gatunków, biomasę zapewniającą produktywność i stabilność /oporny na zmiany. Kiedy gatunek zostanie dodany lub usunięty z ekosystemu, będzie to miało wpływ na pozostałą sieć troficzną, a intensywność tego efektu jest powiązana z powiązaniami gatunkowymi i wytrzymałością sieci troficznej. Kiedy do ekosystemu rzecznego zostaje dodany nowy gatunek, intensywność efektu jest powiązana z odpornością lub odpornością na zmiany obecnego łańcucha pokarmowego. Kiedy gatunek zostaje usunięty z ekosystemu rzecznego, intensywność efektu jest powiązana z powiązaniem gatunku z siecią troficzną. Gatunek inwazyjny można usunąć z niewielkim lub żadnym skutkiem, ale jeśli usunie się ważnych i rodzimych głównych producentów, ryby drapieżne lub ofiary, może to spowodować negatywną kaskadę troficzną . Jednym z bardzo zmiennych składników ekosystemów rzecznych jest zaopatrzenie w żywność ( biomasa pierwotnych producentów ). Podaż żywności lub rodzaj producentów stale się zmienia w zależności od pór roku i różnych siedlisk w ekosystemie rzecznym. Innym bardzo zmiennym składnikiem ekosystemów rzecznych jest napływ składników odżywczych z terenów podmokłych i szczątków lądowych . Dla sukcesji istotna jest zmienność dostaw żywności i składników odżywczych , odporność i powiązania organizmów ekosystemu rzecznego.
Relacje troficzne
Wkłady energii
Źródła energii mogą być autochtoniczne lub allochtoniczne.
- Autochtoniczne (od łacińskiego „auto” = „samo) źródła energii to te, które pochodzą z układu lotosowego. Na przykład podczas fotosyntezy pierwotni producenci wytwarzają organiczne związki węgla z dwutlenku węgla i materii nieorganicznej. Wytwarzana przez nich energia jest ważna dla społeczności, ponieważ może zostać przeniesiona na wyższe poziomy troficzne poprzez konsumpcję. Dodatkowo wysokie wskaźniki produkcji pierwotnej mogą wprowadzić rozpuszczoną materię organiczną (DOM) do wód. Inna forma energii autochtonicznej pochodzi z rozkładu martwych organizmów i odchodów powstających w układzie lotnym. W tym przypadku bakterie rozkładają szczątki lub gruboziarnisty materiał organiczny (CPOM; kawałki > 1 mm) na drobną materię organiczną (FPOM; kawałki < 1 mm), a następnie dalej na związki nieorganiczne niezbędne do fotosyntezy. Proces ten omówiono bardziej szczegółowo poniżej.
- Allochtoniczne źródła energii to te, które pochodzą spoza układu loticznego, czyli ze środowiska lądowego. Liście, gałązki, owoce itp. to typowe formy lądowych CPOM, które przedostały się do wody w wyniku bezpośredniego upadku ściółki lub bocznego zdmuchu liści. Ponadto materiały pochodzenia zwierzęcego lądowego, takie jak odchody lub tusze, które zostały dodane do systemu, są przykładami allochtonicznego CPOM. CPOM ulega specyficznemu procesowi degradacji. Allan podaje przykład liścia, który wpadł do strumienia. Najpierw rozpuszczalne substancje chemiczne są rozpuszczane i ługowane z liścia po jego nasyceniu wodą. Zwiększa to obciążenie DOM w systemie. Następnie drobnoustroje , takie jak bakterie i grzyby , kolonizują liść, zmiękczając go w miarę wrastania w niego grzybni grzyba. Na skład społeczności drobnoustrojów wpływa gatunek drzewa, z którego zrzucają liście (Rubbo i Kiesecker 2004). Ta kombinacja bakterii, grzybów i liści jest źródłem pożywienia dla rozdrabniania bezkręgowców , które po spożyciu pozostawiają jedynie FPOM. Te drobne cząstki mogą zostać ponownie skolonizowane przez drobnoustroje lub służyć jako źródło pożywienia dla zwierząt spożywających FPOM. Materia organiczna może również przedostać się do układu lotnego już na etapie FPOM przez wiatr, spływ powierzchniowy , erozję brzegów lub wody gruntowe . Podobnie DOM można wprowadzić poprzez baldachimów pochodzące z deszczu lub przepływów powierzchniowych.
Bezkręgowce
Bezkręgowce można zorganizować w wiele cech żerujących w systemach lotycznych. Niektóre gatunki to rozdrabniacze, które wykorzystują duże i mocne części gębowe do żerowania na niedrewnianym CPOM i towarzyszących mu mikroorganizmach. Inne to karmniki w zawieszeniu , które wykorzystują swoje szczeciny , aparaty filtrujące, siatki, a nawet wydzieliny w celu zebrania FPOM i drobnoustrojów z wody. Gatunki te mogą być kolektorami pasywnymi, wykorzystującymi naturalny przepływ systemu lub mogą generować własny prąd do pobierania wody, a także FPOM w Allan. Członkowie gildii zbieraczy-zbieraczy aktywnie poszukują FPOM pod skałami i w innych miejscach, gdzie przepływ strumienia osłabł na tyle, aby umożliwić osadzanie się. Pasące się bezkręgowce wykorzystują przystosowania do skrobania, zgrzytania i przeglądania, aby żerować na peryfitonie i szczątkach . Wreszcie kilka rodzin jest drapieżnych, chwytających i zjadających zdobycz zwierzęcą. Zarówno liczba gatunków, jak i liczebność osobników w każdej gildii zależy w dużej mierze od dostępności pożywienia. Zatem wartości te mogą się różnić w zależności od pory roku i systemu.
Ryba
Ryby można także umieszczać w gildiach żerujących . Planktożercy wybierają plankton ze słupa wody . Roślinożerne - detrytusożerne to gatunki żerujące na dnie , które bezkrytycznie połykają zarówno peryfiton , jak i detrytus . Żerują na powierzchni i w słupie wody, chwytając ofiary powierzchniowe (głównie owady lądowe i wschodzące) oraz dryfujące ( bentosowe ) bezkręgowce pływające w dół rzeki). Bezkręgowce bentosowe żerują głównie na niedojrzałych owadach, ale zjadają także inne bezkręgowce bentosowe. Największe drapieżniki zjadają ryby i/lub duże bezkręgowce. Wszystkożerne połykają szeroką gamę ofiar. Mogą one mieć kwiatowy , faunowy i/lub szkodliwy. Wreszcie pasożyty żyją z gatunków żywicielskich, zazwyczaj innych ryb. Ryby są elastyczne w swoich rolach żywieniowych, chwytając różne ofiary ze względu na sezonową dostępność i własny etap rozwoju. Dlatego w ciągu swojego życia mogą zajmować wiele gildii żywiących się. Liczba gatunków w każdej gildii może się znacznie różnić w zależności od systemu, przy czym strumienie ciepłej wody o umiarkowanej temperaturze mają najwięcej żerujących bezkręgowców bentosowych, a systemy tropikalne mają dużą liczbę żerujących na detrytusie ze względu na wysokie wskaźniki dopływu allochtonicznego.
Wzorce wspólnotowe i różnorodność
Lokalne bogactwo gatunkowe
W dużych rzekach żyje stosunkowo więcej gatunków niż w małych strumieniach. Wiele osób wiąże ten wzór z większym obszarem i objętością większych systemów, a także wzrostem różnorodności siedlisk. Niektóre systemy wykazują jednak słabe dopasowanie wielkości systemu do bogactwa gatunków . W takich przypadkach ważna wydaje się kombinacja czynników, takich jak historyczne tempo specjacji i wymierania , rodzaj podłoża , dostępność mikrosiedlisk , skład chemiczny wody, temperatura i zaburzenia, takie jak powodzie.
Partycjonowanie zasobów
Chociaż postulowano wiele alternatywnych teorii na temat zdolności członków gildii do współistnienia (patrz Morin 1999), podział zasobów został dobrze udokumentowany w systemach lotycznych jako sposób na ograniczenie konkurencji. Trzy główne typy podziału zasobów obejmują segregację siedliskową, dietetyczną i czasową.
segregacja siedlisk jest najpowszechniejszym rodzajem podziału zasobów w systemach naturalnych (Schoener, 1974). W systemach lotnych mikrosiedliska zapewniają poziom złożoności fizycznej, który może wspierać różnorodną gamę organizmów (Vincin i Hawknis, 1998). Rozdzielenie gatunków według preferencji podłoża zostało dobrze udokumentowane w przypadku bezkręgowców. Ward (1992) był w stanie podzielić mieszkańców podłoża na sześć szerokich zbiorowisk, w tym zamieszkujących: gruboziarniste podłoże, żwir, piasek, błoto, szczątki drzewne oraz te związane z roślinami, wykazując jedną warstwę segregacji. Na mniejszą skalę dalszy podział siedlisk może nastąpić na pojedynczym podłożu lub wokół niego, takim jak kawałek żwiru. Niektóre bezkręgowce preferują obszary o dużym przepływie na odsłoniętej górze żwiru, inne zamieszkują szczeliny pomiędzy jednym kawałkiem żwiru a drugim, a jeszcze inne żyją na dnie tego kawałka żwiru.
Segregacja dietetyczna jest drugim najczęstszym rodzajem podziału zasobów. Wysoki stopień specjalizacji morfologicznych lub różnic w zachowaniu umożliwia organizmom korzystanie z określonych zasobów. Na przykład rozmiar sieci zbudowanych przez niektóre gatunki bezkręgowców żerujących w zawiesinie może odfiltrować z wody cząstki FPOM o różnej wielkości (Edington i in. 1984). Podobnie członkowie gildii pasącej się mogą specjalizować się w zbieraniu glonów lub szczątków, w zależności od morfologii ich aparatu zgarniającego. Ponadto wydaje się, że niektóre gatunki preferują określone gatunki glonów.
Segregacja czasowa jest mniej powszechną formą podziału zasobów, niemniej jednak jest zjawiskiem obserwowanym. Zazwyczaj wyjaśnia współistnienie, odnosząc je do różnic we wzorcach historii życia i czasie maksymalnego wzrostu wśród członków gildii. ryby tropikalne na Borneo zmieniły długość życia na krótszą w odpowiedzi na zmniejszanie się niszy ekologicznej odczuwalne wraz ze wzrostem poziomu bogactwa gatunkowego w ich ekosystemie (Watson i Balon 1984).
Trwałość i sukcesja
W długich skalach czasowych skład gatunkowy w nieskazitelnych systemach ma tendencję do utrzymywania się w stabilnym stanie. Stwierdzono to zarówno w przypadku gatunków bezkręgowców, jak i ryb. Jednak w krótszych skalach czasowych zmienność przepływu i nietypowe wzorce opadów zmniejszają stabilność siedlisk i wszystko to może prowadzić do spadku poziomów trwałości. Zdolność do utrzymania tej trwałości w długich skalach czasowych jest powiązana ze zdolnością systemów loticznych do stosunkowo szybkiego powrotu do pierwotnej konfiguracji społeczności po zakłóceniu (Townsend i in. 1987). Jest to jeden z przykładów sukcesji czasowej, specyficznej dla miejsca zmiany w społeczności, obejmującej zmiany w składzie gatunkowym w czasie. Inna forma sukcesji czasowej może wystąpić, gdy zostanie otwarte nowe siedlisko kolonizacja . W takich przypadkach może ukonstytuować się zupełnie nowa społeczność, dobrze przystosowana do warunków panujących na tym nowym obszarze.
Koncepcja kontinuum rzeki
Koncepcja kontinuum rzek (RCC) była próbą skonstruowania jednolitych ram opisujących funkcję umiarkowanych ekosystemów lotnych od górnego biegu do większych rzek i powiązania kluczowych cech ze zmianami w społeczności biotycznej (Vannote i in. 1980). Fizyczną podstawą RCC jest rozmiar i lokalizacja wzdłuż nachylenia małego strumienia, który ostatecznie łączy się z dużą rzeką. Kolejność strumieni (patrz charakterystyka strumieni ) służy jako fizyczna miara położenia wzdłuż RCC.
Według RCC miejsca o niskim uporządkowaniu to małe zacienione strumienie, w przypadku których allochtoniczny wkład CPOM jest niezbędnym zasobem dla konsumentów. W miarę poszerzania się rzeki w miejscach średnio uporządkowanych, nakłady energii powinny się zmieniać. W tych systemach do dna powinna docierać wystarczająca ilość światła słonecznego, aby wspomóc znaczną produkcję peryfitonu. Ponadto oczekuje się, że biologiczne przetwarzanie CPOM (grubej materii organicznej o średnicy większej niż 1 mm) w kopalniach w górnym biegu rzeki spowoduje transport dużych ilości FPOM (drobnej materii organicznej o średnicy mniejszej niż 1 mm) do ekosystemów znajdujących się w dalszej części rzeki. Roślinność powinna zwiększać się na brzegach rzeki wraz ze wzrostem jej rozmiaru, zwłaszcza w rzekach nizinnych, gdzie osadzają się drobniejsze osady, które ułatwiają ukorzenienie. W głównych kanałach prawdopodobnie występuje zbyt duży prąd i zmętnienie oraz brak podłoża do podtrzymania roślin lub peryfitonu. Fitoplankton powinien tutaj wytwarzać jedyne autochtoniczne składniki, ale tempo fotosyntezy będzie ograniczone ze względu na zmętnienie i mieszanie. W związku z tym oczekuje się, że dopływy allochtoniczne będą głównym źródłem energii dla dużych rzek. Ta FPOM będzie pochodzić z obu miejsc w górnym biegu rzeki w procesie rozkładu oraz z bocznych dopływów z terenów zalewowych.
Biota powinna się zmienić wraz ze zmianą energii z górnego biegu do ujścia tych systemów. Mianowicie rozdrabniacze powinny prosperować w systemach o niskim zamówieniu, a pasące się w miejscach o średnim zamówieniu. Rozkład mikrobiologiczny powinien odgrywać największą rolę w wytwarzaniu energii w miejscach o niskim rzędzie i dużych rzekach, natomiast fotosynteza, oprócz zdegradowanych allochtonicznych składników wejściowych z górnego biegu rzeki, będzie niezbędna w systemach średniego rzędu. Ponieważ obszary o średnim rzędzie teoretycznie będą otrzymywać największą różnorodność źródeł energii, można oczekiwać, że będą one siedliskiem największej różnorodności biologicznej (Vannote i in. 1980).
Nie jest pewne, jak dobrze RCC faktycznie odzwierciedla wzorce w systemach naturalnych, a jego ogólność może stanowić przeszkodę w zastosowaniu do różnorodnych i specyficznych sytuacji. Najbardziej zauważalne uwagi krytyczne wobec RCC są następujące: 1. Koncentruje się on głównie na makrobezkręgowcach , pomijając fakt, że różnorodność planktonu i ryb jest najwyższa w dużych ilościach; 2. Opiera się w dużej mierze na fakcie, że miejsca o niskim uporządkowaniu mają wysoki wkład CPOM, mimo że wiele strumieni nie ma nadbrzeżnych siedliska; 3. Opiera się na dziewiczych systemach, które dziś rzadko istnieją; oraz 4. Koncentruje się wokół funkcjonowania strumieni umiarkowanych. Pomimo swoich niedociągnięć, RCC pozostaje użyteczną koncepcją do opisu, w jaki sposób wzorce funkcji ekologicznych w systemie lotnym mogą różnić się w zależności od źródła aż do jamy ustnej.
Zakłócenia, takie jak zatory spowodowane przez tamy lub zdarzenia naturalne, takie jak powodzie brzegów, nie są uwzględnione w modelu RCC. Od tego czasu różni badacze rozszerzyli model, aby uwzględnić takie nieprawidłowości. Na przykład JV Ward i JA Stanford opracowali w 1983 roku koncepcję nieciągłości szeregowej, która uwzględnia wpływ geomorfologicznych , takich jak zatory i zintegrowane dopływy. Ci sami autorzy przedstawili koncepcję korytarza hiporeicznego w 1993 r., w której połączono pionową (w głębokości) i boczną (od brzegu do brzegu) złożoność strukturalną rzeki. Koncepcja impulsu powodziowego , opracowany przez WJ Junk w 1989 r., następnie zmodyfikowany przez PB Bayleya w 1990 r. i K. Tocknera w 2000 r., uwzględnia dużą ilość składników odżywczych i materiału organicznego przedostającego się do rzeki z osadów otaczających zalanych terenów.
Wpływ człowieka
Ludzie wywierają siłę geomorficzną , która obecnie dorównuje naturalnej Ziemi. Okres dominacji człowieka nazwano antropocenem i zaproponowano kilka dat jego początku. Wielu badaczy podkreślało dramatyczne zmiany związane z rewolucją przemysłową w Europie po około 1750 roku n.e. (Wspólna Era) i Wielkim Przyspieszeniem Technologii około 1950 roku n.e.
Jednak wykrywalny ślad człowieka w środowisku sięga tysięcy lat wstecz, a nacisk na ostatnie zmiany minimalizuje ogromne przekształcenia krajobrazu spowodowane przez człowieka w starożytności. Do ważnych wcześniejszych skutków działalności człowieka mających znaczące konsekwencje dla środowiska zalicza się wymieranie megafauny między 14 000 a 10 500 kal. lat temu; udomowienie roślin i zwierząt na początku holocenu przy 11 700 kal. rok BP; praktyki rolnicze i wylesianie w okresie od 10 000 do 5000 kal. lat temu; i powszechne powstawanie gleb antropogenicznych około 2000 lat p.n.e. Kluczowe dowody wczesnej działalności antropogenicznej są zakodowane we wczesnych sukcesjach rzecznych , poprzedzających skutki antropogeniczne , które nasiliły się w ciągu ostatnich stuleci i doprowadziły do współczesnego światowego kryzysu rzecznego.
Zanieczyszczenie
Zanieczyszczenie rzek może obejmować między innymi: rosnący eksport osadów, nadmiar składników odżywczych z nawozów lub ścieków miejskich, ścieki i szamba, zanieczyszczenia tworzywami sztucznymi , nanocząsteczkami, farmaceutykami i produktami higieny osobistej, syntetycznymi chemikaliami, solą drogową, zanieczyszczeniami nieorganicznymi (np. , metale ciężkie), a nawet ciepło poprzez zanieczyszczenia termiczne. Skutki zanieczyszczenia często zależą od kontekstu i materiału, ale mogą ograniczyć funkcjonowanie ekosystemu , ograniczyć usługi ekosystemowe , zmniejszyć różnorodność biologiczną strumieni i mieć wpływ na zdrowie ludzkie.
Źródła zanieczyszczeń w systemach lotnych są trudne do kontrolowania, ponieważ mogą pojawiać się, często w małych ilościach, na bardzo dużym obszarze i przedostawać się do systemu w wielu miejscach na całej jego długości. Podczas gdy bezpośrednie zanieczyszczenie systemów lotnych zostało znacznie zmniejszone w Stanach Zjednoczonych zgodnie z rządową ustawą o czystej wodzie zanieczyszczenia z rozproszonych źródeł niepunktowych pozostają dużym problemem. Pola uprawne często dostarczają duże ilości osadów, składników odżywczych i substancji chemicznych do pobliskich strumieni i rzek. Obszary miejskie i mieszkalne również mogą zwiększać to zanieczyszczenie, gdy zanieczyszczenia gromadzą się na nieprzepuszczalnych powierzchniach, takich jak drogi i parkingi, a następnie przedostają się do systemu. Podwyższone stężenia składników odżywczych, zwłaszcza azotu i fosforu, które są kluczowymi składnikami nawozów, mogą powodować wzrost peryfitonu, co może być szczególnie niebezpieczne w wolno płynących strumieniach. Kolejna substancja zanieczyszczająca, kwaśne deszcze , powstaje z dwutlenku siarki i podtlenku azotu emitowanych przez fabryki i elektrownie. Substancje te łatwo rozpuszczają się w wilgoci atmosferycznej i przedostają się do systemów lotnych poprzez opady atmosferyczne. Może to obniżyć pH tych miejsc, wpływając na wszystkie poziomy troficzne, od glonów po kręgowce. Średnie bogactwo gatunków i całkowita liczba gatunków w systemie zmniejszają się wraz ze spadkiem pH.
Modyfikacja przepływu
Modyfikacja przepływu może nastąpić w wyniku tam , regulacji i poboru wody, modyfikacji kanałów oraz zniszczenia równiny zalewowej rzeki i przyległych stref nadbrzeżnych.
Tamy zmieniają przepływ, temperaturę i reżim osadów w systemach lotnych. Ponadto wiele rzek jest spiętrzonych w wielu miejscach, co wzmacnia skutki. Tamy mogą powodować zwiększoną przejrzystość i zmniejszoną zmienność przepływu strumienia, co z kolei powoduje wzrost peryfitonu . \Bezkręgowce znajdujące się bezpośrednio poniżej tamy mogą wykazywać zmniejszenie bogactwa gatunkowego ze względu na ogólne zmniejszenie niejednorodności siedlisk. Ponadto zmiany termiczne mogą wpływać na rozwój owadów, a wyjątkowo wysokie temperatury w zimie przesłaniają sygnały przerwania diapauzy jaj oraz zbyt niskie temperatury w lecie, pozostawiające zbyt mało akceptowalnych dni na całkowity wzrost. Wreszcie tamy fragmentują systemy rzeczne, izolując wcześniej ciągłe populacje i zapobiegając migracjom anadromicznych i katadromicznych .
Gatunki inwazyjne
Gatunki inwazyjne zostały wprowadzone do systemów lotnych zarówno poprzez zdarzenia celowe (np. zarybianie i gatunki będące pokarmem), jak i zdarzenia niezamierzone (np. autostopowicze na łodziach lub wędkarze brodzący). Organizmy te mogą atakować tubylców poprzez rywalizację o ofiarę lub siedlisko, drapieżnictwo, zmianę siedliska, hybrydyzację lub wprowadzenie szkodliwych chorób i pasożytów. Po zadomowieniu się gatunki te mogą być trudne do kontrolowania lub wytępienia, szczególnie ze względu na łączność systemów lotnych. Gatunki inwazyjne mogą być szczególnie szkodliwe na obszarach zagrożonych faunę i florę, takie jak małże w południowo-wschodnich Stanach Zjednoczonych, lub te, w których występują lokalne gatunki endemiczne , takie jak systemy lotne na zachód od Gór Skalistych, gdzie wiele gatunków ewoluowało w izolacji.
Zobacz też
- Betty's Brain – oprogramowanie, które „uczy się” ekosystemów rzecznych
- Koncepcja impulsu powodziowego
- Ekosystem jeziora
- Reofil
- Strefa nadbrzeżna
- Koncepcja kontinuum rzeki
- RIVPACS
- Strażnicy Rzeki
- Rzeki wyżynne i nizinne
Dalsza lektura
- Brown, AL 1987. Ekologia wód słodkich. Książki edukacyjne Heinimanna, Londyn. pp. 163.
- Carlisle, DM i MD Woodside. 2013. Zdrowie ekologiczne w strumieniach narodowych United States Geological Survey . pp. 6.
- Edington, JM, Edington, MA i JA Dorman. 1984. Podział siedlisk wśród larw hydrofiszowatych malezyjskiego strumienia. Entomologica 30: 123–129.
- Hynes, HBN 1970. Ekologia wód płynących. Oryginalnie opublikowane w Toronto przez University of Toronto Press, 555 str
- Morin, PJ 1999. Ekologia społeczności. Blackwell Science w Oksfordzie. pp. 424.
- Moc, ME (1990). „Wpływ ryb w rzeczne sieci pokarmowe” (PDF) . Nauka . 250 (4982): 811–814. Bibcode : 1990Sci...250..811P . doi : 10.1126/science.250.4982.811 . PMID 17759974 . S2CID 24780727 . Zarchiwizowane od oryginału (PDF) w dniu 24.05.2013.
- Rubbo, MJ; Kiesecker, JM (2004). „Skład ściółki i struktura zbiorowisk: przełożenie zmian gatunków regionalnych na lokalną dynamikę”. Ekologia . 85 (9): 2519–2525. doi : 10.1890/03-0653 .
- Schoener, TW (1974). „Podział zasobów w społecznościach ekologicznych”. Nauka . 2 (4145): 369–404. Kod Biblijny : 1974Sci...185...27S . doi : 10.1126/science.185.4145.27 . PMID 17779277 . S2CID 43846597 .
- Townsend, CR; Hildrew, AG; Schofield, K. (1987). „Trwałość zbiorowisk bezkręgowców strumieniowych w odniesieniu do zmienności środowiska”. Ekologia zwierząt . 56 (2): 597–613. doi : 10.2307/5071 . JSTOR 5071 .
- Vannote, Republika Południowej Afryki; Minshall, GW; Cummins, KW; Sedell, JR; Cushinga, CE (1980). „Koncepcja kontinuum rzeki”. Kanadyjski Journal of Fisheries and Aquatic Sciences . 37 : 130–137. doi : 10.1139/f80-017 .
- Vinson, pan; Hawkins, Kalifornia (1998). „Bioróżnorodność owadów strumieniowych: zróżnicowanie w skali lokalnej, dorzecza i regionu”. Roczny przegląd entomologii . 43 : 271–293. doi : 10.1146/annurev.ento.43.1.271 . PMID 15012391 .
- Ward, JV 1992. Ekologia owadów wodnych: biologia i siedlisko. Wiley, Nowy Jork. pp. 456.
- Watson, DJ; Balon, EK (1984). „Analiza ekomorfologiczna taksocenów ryb w strumieniach lasów deszczowych północnego Borneo”. Journal of Fish Biology . 25 (3): 371–384. doi : 10.1111/j.1095-8649.1984.tb04885.x .
