8.3: Водні біоми

Абіотичні фактори, що впливають на водні біоми

Як і наземні біоми, водні біоми піддаються впливу ряду абіотичних факторів. Водне середовище - вода - має різні фізичні та хімічні властивості, ніж повітря. Навіть якщо вода в ставку або іншому водоймі абсолютно прозора (немає зважених частинок), вода все одно поглинає світло. Коли людина спускається в глибоку водойму, врешті-решт буде глибина, якої сонячне світло не може досягти. Хоча в наземній екосистемі є деякі абіотичні та біотичні фактори, які можуть затемнити світло (наприклад, туман, пил або рої комах), зазвичай це не є постійними особливостями навколишнього середовища. Важливість світла у водних біомах має центральне значення для спільнот організмів, що містяться як у прісноводних, так і в морських екосистемах. У прісноводних системах температурна стратифікація через різницю в щільності є, мабуть, найважливішим абіотичним фактором і пов'язана з енергетичними аспектами світла. Теплові властивості води (швидкість нагрівання та охолодження) є важливими для функціонування морських систем і мають великий вплив на глобальний клімат і погодні умови. На морські системи також впливають великомасштабні фізичні рухи води, такі як течії; вони менш важливі в більшості прісноводних озер.

Морські біоми

Океан - найбільший морський біом. Це суцільне тіло солоної води, яке є відносно однорідним за хімічним складом; це слабкий розчин мінеральних солей і гнилих біологічних речовин. В межах океану коралові рифи є другим видом морського біома. Лимани, прибережні райони, де солона вода і прісна вода змішуються, утворюють третій унікальний морський біом.

Океан

Фізичне різноманіття океану має значний вплив на рослини, тварин та інші організми. Океан класифікується за кількома районами (рис.\(\PageIndex{a}\)). Кожна область має окрему групу видів, адаптованих до біотичних та абіотичних умов, зокрема для неї. Міжприливна зона, яка є зоною між високим і відливом, - це океанічна область, яка найближча до суші. Як правило, більшість людей думають про цю частину океану як піщаний пляж. У деяких випадках приливна зона дійсно є піщаним пляжем, але він також може бути скелястим або мулистим. Організми піддаються впливу повітря та сонячного світла під час відливу і більшу частину часу знаходяться під водою, особливо під час припливу. Тому живі істоти, які процвітають у припливній зоні, пристосовані до сухості протягом тривалого періоду часу. Берег міжприливної зони також неодноразово вражений хвилями, і знайдені там організми пристосовані протистояти пошкодженню від стукає дії хвиль (малюнок\(\PageIndex{b}\)). Екзоскелети берегових ракоподібних (таких як береговий краб, Carcinus maenas) жорсткі і захищають їх від висихання (висихання) і пошкодження хвилями. Ще одним наслідком стукають хвиль є те, що мало водоростей і рослин встановлюються в постійно рухомих скелі, піску або бруду.

Малюнок\(\PageIndex{a}\): Океан розділений на різні зони залежно від відстані від берегової лінії і глибини води. Міжприливна зона є найближчою до берега, за якою слідують нерітична і океанічна зона. Фотична зона глибиною 0-200 метрів. Афотична зона глибиною 200-4000 метрів. Безодня зона глибиною 4 000-10 000 метрів. Ці три зони утворюють пелагічне царство, а бентичне царство знаходиться нижче пелагічного царства, вздовж континентального шельфу.

Малюнок\(\PageIndex{b}\): Морські їжаки, раковини мідій і морські зірки часто зустрічаються в приливній зоні, показаної тут, в бухті Качемак, на Алясці. (Кредит: NOAA)

Неритна зона простягається від міжприливної зони до глибини близько 200 м (або 650 футів) на краю континентального шельфу. Оскільки світло може проникати на цю глибину, може відбутися фотосинтез. Вода тут містить мул і добре насичена киснем, низький тиск і стабільна за температурою. Фітопланктон і плаваючий саргасус (тип вільно плаваючих морських водоростей) забезпечують середовище існування для деяких морських мешканців, що знаходяться в неритній зоні. Зоопланктон, протисти, дрібні риби та креветки знаходяться в неритній зоні і є основою харчового ланцюга для більшості світового рибальства.

За нерітичною зоною знаходиться відкрита океанічна зона, відома як океанічна зона. В межах океанічної зони відбувається термічна стратифікація, де теплі та холодні води змішуються через океанічні течії. Рясний планктон служить основою харчового ланцюга для більших тварин, таких як кити та дельфіни. Живильних речовин мало, і це відносно менш продуктивна частина морського біома. Коли фотосинтезуючі організми і протести і тварини, які харчуються ними, гинуть, їх тіла падають на дно океану, де вони залишаються.

Вся відкрита вода океану називається пелагічним царством. Пелагічне царство ділиться на фотичні, афотичні та безодні зони зверху вниз залежно від того, наскільки світло досягає води. Фотична зона, яка є частиною океану, яку може проникати світло (приблизно 200 м або 650 футів). На глибині понад 200 м світло не може проникнути; таким чином, це називають афотичною зоною. До більшості організмів в афотической зоні відносяться морські огірки (phylum Echinodermata) та інші організми, які виживають на поживних речовині, що містяться в мертвих тілах організмів в фотичній зоні.

Найглибша частина океану - безодня зона, яка знаходиться на глибині 4000 м і більше. Як афотична, так і безодня зони не мають достатньої кількості світла для фотосинтезу, і разом вони складають більшу частину океану. Найглибша частина океану, Глибина Челленджера (в Маріанській западині, розташованої в західній частині Тихого океану), становить близько 11 000 м (близько 6,8 миль) в глибину. Щоб дати певний погляд на глибину цієї траншеї, океан в середньому становить 4267 м в глибину. Ці зони мають відношення і до прісноводних озер. Безодня зона дуже холодна і має дуже високий тиск, високий вміст кисню та низький вміст поживних речовин. У цій зоні водяться різноманітні безхребетні та риби, але в безодні зоні немає рослин через брак світла. Тріщини в земній корі, звані гідротермальними жерлами, зустрічаються переважно в безодні зоні (рис.\(\PageIndex{c}\)). Навколо цих вентиляційних отворів бактерії, які використовують сірководень та інші мінерали, що виділяються як джерело енергії, служать основою харчового ланцюга, знайденого в безодній зоні.

Малюнок\(\PageIndex{c}\): Гідротермальний вентиляційний отвір. Зображення за NOAA (суспільне надбання).

Бентичне царство, простягається по дну океану від берегової лінії до найглибших частин океанського дна. Він складається з піску, мулу та мертвих організмів. Це багата поживними речовинами частина океану через мертвих організмів, які падають з верхніх шарів океану. Через такий високий рівень поживних речовин існує різноманітність губок, морських анемонів, морських черв'яків, морських зірок, риб та бактерій.

Коралові рифи

Коралові рифи характеризуються високим біорізноманіттям і структурами, створеними безхребетними, які живуть в теплих, мілководді в межах фотичної зони океану. Вони в основному зустрічаються в межах 30 градусів на північ і південь від екватора. Великий Бар'єрний риф - відома рифова система, розташована в декількох милах від північно-східного узбережжя Австралії. Коралові організми - це колонії морських поліпів, які виділяють скелет карбонату кальцію. Ці багаті кальцієм скелети повільно накопичуються, утворюючи підводний риф (малюнок\(\PageIndex{d}\)).

Малюнок\(\PageIndex{d}\): Коралові рифи утворені карбонатними скелетами кальцію коралових організмів, які є морськими безхребетними. (Кредит: Террі Хьюз)

Корали, знайдені в більш дрібних водах (на глибині приблизно 60 м або близько 200 футів) мають взаємний зв'язок з фотосинтетичними одноклітинними водоростями, які називаються динофлагелатами. Відносини забезпечують корали з більшістю харчування та енергією, яку вони вимагають. Води, в яких живуть ці корали, є бідними поживними речовинами, і без цього взаємності великі корали не могли б рости. Деякі корали, що живуть у більш глибокій і холодній воді, не мають взаємних відносин з водоростями; ці корали досягають енергії та поживних речовин, використовуючи жалкі клітини на своїх щупальцях для захоплення здобичі. Підраховано, що понад 4,000 видів риб населяють коралові рифи. Ці риби можуть харчуватися коралами, іншими безхребетними, або водоростями і водоростями, які пов'язані з коралами.

Лимани: де океан зустрічається з прісною водою

Лимани - це біоми, які виникають там, де джерело прісної води, наприклад річка, зустрічається з океаном. Тому і прісна вода, і солона вода знаходяться в одному районі; змішування призводить до розведеної (солонуватої) морської води. Лимани утворюють заповідні території, де починає своє життя багато молодих потомства ракоподібних, молюсків, риб. Солоність є дуже важливим фактором, який впливає на організми та пристосування організмів, виявлених у лиманах. Солоність лиманів варіюється і заснована на швидкості течії його прісноводних джерел. Один-два рази на день припливи приносять солону воду в лиман. Відливи, що відбуваються з однаковою частотою, змінюють струм солоної води.

Короткочасне і швидке зміна солоності через змішування прісної води та солоної води є складним фізіологічним викликом для рослин і тварин, які населяють лимани. Багато видів рослин лиману є галофітами, рослинами, які можуть переносити солоні умови. Галофітні рослини пристосовані для боротьби з солоністю, що виникає в результаті солоної води на їх коренях або з морських бризок. У деяких галофітів фільтри в коренях видаляють сіль з води, яку поглинає рослина. Інші рослини здатні перекачувати кисень в свої коріння. Тварини, такі як мідії та молюски, розробили поведінкові пристосування, які витрачають багато енергії на функціонування в цьому швидко мінливому середовищі. Коли ці тварини піддаються низькій солоності, вони припиняють годувати, закривають оболонки, припиняють використовувати кисень. Коли приплив повертається в лиман, солоність і вміст кисню у воді збільшується, і ці тварини відкривають свої раковини, починають годувати і повертаються до використання кисню.

Прісноводні біоми

Прісноводні біоми включають озера та ставки (стояча вода), а також річки та струмки (проточні води). До них також відносять заболочені ділянки, про які піде мова далі. Люди покладаються на прісноводні біоми, щоб забезпечити водні ресурси для питної води, зрошення сільськогосподарських культур, санітарії та промисловості. Ці різні ролі та переваги людини називаються екосистемними послугами. Озера та ставки зустрічаються в земних ландшафтах і, отже, пов'язані з абіотичними та біотичними факторами, що впливають на ці наземні біоми.

Озера та ставки

Озера і ставки можуть варіюватися за площею від декількох квадратних метрів до тисяч квадратних кілометрів. Температура є важливим абіотичним фактором, що впливає на живі істоти, що знаходяться в озерах і ставках. Влітку термічне розшарування озер і ставків відбувається, коли верхній шар води прогрівається сонцем і не змішується з більш глибокою, прохолодною водою. Як і океани, озера і ставки мають фотоїчні зони, через які світло може проникати і афотичні зони без світла. Фітопланктон (дрібні фотосинтезуючі організми, такі як водорості і фотосинтезуючі бактерії, які плавають у воді) знаходяться тут і здійснюють фотосинтез, забезпечуючи основу харчової павутини озер і ставків. Зоопланктон (дуже дрібні тварини, які плавають у воді), такі як колоплідники і дрібні ракоподібні, споживають цей фітопланктон (рис.\(\PageIndex{e}\)). На дні озер і ставків бактерії в афотичної зоні розщеплюють мертві організми, які опускаються на дно.

Малюнок\(\PageIndex{e}\): Ротифер є прикладом зоопланктону, виявленого в озерах і ставках. Зображення Боба Блейлока в англійській Вікіпедії (CC-BY-SA).

Річки та струмки

Річки та потоки - це безперервно рухомі водойми, які несуть велику кількість води з джерела, або верхівки, до озера чи океану. Найбільші річки включають річку Ніл в Африці, річку Амазонку в Південній Америці (рис.\(\PageIndex{f}\)) та річку Міссісіпі в Північній Америці. Абіотичні особливості річок і струмків змінюються по довжині річки або струмка. Потоки починаються в точці походження, яка називається джерельною водою. Джерельна вода, як правило, холодна, з низьким вмістом поживних речовин і прозора. Русло (ширина річки або струмка) вужче, ніж в будь-якому іншому місці по довжині річки або струмка. Через це течія тут часто швидше, ніж в будь-якій іншій точці річки або струмка.

Малюнок\(\PageIndex{f}\): Річка Амазонка - найбільша в світі річка. Зображення Джейсона Холлінгера (CC-BY)

Швидко рухається вода призводить до мінімального накопичення мулу на дні річки або струмка, тому вода прозора. Фотосинтез тут здебільшого приписують водоростям, які ростуть на скелі; стрімке перебіг гальмує ріст фітопланктону. Додатковий вхід енергії може надходити з листя або іншого органічного матеріалу, який потрапляє в річку або струмок з дерев та інших рослин, які межують з водою. Коли листя розкладаються, органічний матеріал і поживні речовини в листі повертаються у воду. Рослини і тварини пристосувалися до цієї швидко рухається воді. Наприклад, п'явки мають подовжені тіла і присоски на обох кінцях. Ці присоски прикріплюються до основи, утримуючи п'явку закріпленою на місці. Прісноводні види форелі є важливим хижаком у цих швидкоплинних річках і струмках.

У міру відходження річки або струмка від витоку ширина русла поступово розширюється і течія сповільнюється. Ця повільна вода, спричинена зменшенням градієнта та збільшенням обсягу у міру об'єднання приток, має більше осідання. Фітопланктон також може бути підвішений в повільно рухається воді. Тому вода буде не такою прозорою, як біля джерела. Вода також тепліше. Черв'яків і комах можна зустріти зариваються в бруд. До хребетних хижаків вищого порядку належать водоплавні птахи, жаби та риби.

водно-болотних угідь

Водно-болотні угіддя - це середовища, в яких грунт або постійно, або періодично насичується водою. Водно-болотні угіддя відрізняються від озер тим, що водно-болотні угіддя - це неглибокі водойми, які можуть періодично висихати Емергентна рослинність складається з водно-болотних рослин, які вкорінюються в ґрунті, але мають частини листя, стебел та квітів, що простягаються над поверхнею води. Існує кілька типів водно-болотних угідь, включаючи болота, болота, болота, грязьові болота та солончаки (малюнок\(\PageIndex{g}\)).

Малюнок\(\PageIndex{g}\): Розташований на півдні Флориди, Національний парк Еверглейдс - це широкий спектр водно-болотних середовищ, включаючи болота пилки, кипарисові болота та мангрові ліси. Тут серед кипарисів гуляє Велика чапля. (Кредит: NPS)

Атрибуція

Модифікований Мелісою Ха з водних біомів з екологічної біології Метью Р. Фішер (ліцензований під CC-BY)