Пресноводные экосистемы

Пресноводные экосистемы подразделяются на:

- лентические, т.е. экосистемы со стоячей водой (озера, пруды);

- лотические, т.е. экосистемы с проточной водой (родники, ручьи, реки);

- заболоченные участки с изменяющимся с течением времени уровнем.

Составляя весьма малую часть от всех экосистем биосферы, пресноводные экосистемы имеют большое значение для человека, т.к. пресная вода является практически единственным источником для бытовых и промышленных нужд.

Лимитирующими факторами водной среды являются температура, прозрачность, течение, содержание солей и др. Многие животные, живущие в воде, стенотермны; поэтому для них опасно даже небольшое тепловое загрязнение среды. Для водных экосистем очень важна прозрачность воды, характеристикой которой служит глубина водного слоя, в котором возможен фотосинтез при проникновении солнечного света. В различных пресноводных водоемах наблюдается разная степень прозрачности: от нескольких сантиметров в очень мутных водоемах до десятков метров в чистых горных озерах. Течение является важным лимитирующим фактором в лотических экосистемах; оно влияет на распространенность организмов и содержание газов и солей.

Важнейшим лимитирующим фактором в водных экосистемах является концентрация кислорода. Лимитирующими из биогенных солей обычно служат нитраты и фосфаты.

На численности и расселении водных организмов, в особенности, рыб, сказывается пространственное разделение пресных водоемов: в разных водоемах одни и те же экологические ниши занимают рыбы разных видов.

Весьма существенной является разница в концентрации солей в организме гидробионта и в окружающей водной среде, приводящая к осмотическим явлениям на границе организм - среда. В зависимости от различия в концентрации солей в организме рыбы и в воде, жидкость в организме рыбы может быть гипертонична или гипотонична (в первом случае давление жидкости в организме рыбы повышено, во втором - понижено); и то и другое может приводить к гибели животного. Поэтому пресноводные рыбы не могут жить в море, а морские - в реке или пресном озере. Но существуют рыбы, способные жить в обеих средах (лосось и др.), потому, что у них есть специальные механизмы осмотической регуляции.

Пищевые цепи в водоемах хорошо развиты и представлены организмами всех трофических уровней. Продуцентами служат автотрофы: фото- и хемосинтезирующие микроорганизмы и водные растения. Консументы представлены широким набором животных: от растительноядных и хищников различных порядков до паразитов. Редуценты также отличаются большим разнообразием.

С точки зрения классификации по месту обитания в водоеме организмы можно разделить на специфические группы, например, организмы, прикрепляющиеся ко дну, живущие в илистых осадках или просто покоящиеся на дне. Другую группу образуют животные и растения, прикрепляющиеся к листьям и стеблям водных растений или к другим выступам над дном водоема. Третья группа представлена мелкими организмами, как бы взвешенными в воде и перемещающимися с помощью течения (фитопланктон, зоопланктон). Наконец, рыбы, амфибии и др. образуют группу организмов, самостоятельно перемещающихся в воде.

Особое значение имеет распределение организмов по трем зонам водоема. Литоральной зоной называют толщу воды, где солнечный свет доходит до дна. Лимническая зона - это толща воды до глубины, куда проникает всего 1% потока солнечного излучения и где затухает фотосинтез. Эвфотической зоной называют всю толщу воды в литоральной и лимнической зонах, куда проникает солнечный свет. Наконец, профундальная зона - это дно и толща воды на глубине, куда не проникает солнечный свет.

Лентические экосистемы в литоральной зоне содержат два типа продуцентов: это растения, укрепленные в дне и плавающие. Растения, укрепленные в дне, образуют три зоны: зону надводной вегетации, когда фотосинтезирующая часть растений расположена над поверхностью воды, а биогенные элементы извлекаются из донных осадков (камыши); зону укрепленных в дне растений с плавающими на поверхности воды листьями (кувшинки); зону подводной вегетации, когда укоренившиеся в дне растения полностью находятся под водой.

Литоральная зона характеризуется наибольшим видовым разнообразием животных по сравнению с остальными зонами. Так, рыбы большую часть жизни проводят в литоральной зоне и здесь же размножаются. В сообществах лимнической зоны продуцентом является фитопланктон. Сообщества профундальной зоны существуют без солнечного света.

Наличие у большинства озер профундальной зоны сказывается на температурном режиме водной толщи и распределении кислорода в ней. Например, в озерах умеренного пояса в летнее время толщу воды можно условно разделить на верхнюю зону, где происходит конвекция воды, промежуточную зону, где вода не перемешивается с водой верхней зоны, и придонную область холодной воды, где нет конвекции. Промежуточная зона обычно расположена в профундальной зоне, куда не проникает солнечное излучение, и запасы кислорода в придонной области, отрезанной от его источников, истощаются. Осенью, вследствие выравнивания температур, происходит общее перемешивание воды в озере и обогащение придонной области кислородом.

Лотические экосистемы - реки - отличаются от стоячих водоемов наличием течения - важного лимитирующего фактора, значительно более активного обмена между сушей и водой, более равномерного распределения кислорода. Скорость течения влияет на распределение рыбы в реках - рыба может жить и под камнями, и в заводях, под перекатами, но это будут разные виды, адаптированные к конкретным условиям.

Река - это в значительной степени открытая экосистема, в которую с прилегающих территорий поступает большое количество органического вещества. Трофические цепи лотических экосистем основываются на привнесенной органике: более 60% энергии консументы получают от привнесенного материала.

В больших реках прослеживается продольная зональность, проявляющаяся, в частности, в изменении видового состава рыбы. К низовьям видовой состав обедняется, но увеличиваются размеры рыбы.

Заболоченные пресноводные участки делят на низинные и верховые. Низинные, как правило, питаются подземными водами, а верховые - атмосферными осадками. Болотистые почвы и торфяники содержат много углерода (14 - 20%), поэтому их сельскохозяйственная разработка приводит к выделению в атмосферу большого количества углекислого газа.