Меню

Озеро как модель водной экосистемы



Озёрные экосистемы

  • Экосистема озера включает биотические (живые) растения, животных и микроорганизмы, а также абиотические (неживые) физические и химические взаимодействия.Озерные экосистемы являются яркими примерами стоячих экосистем. К стоячим относятся застойные или слаботекущие воды (от латинского Lentus-вялый). Стоячие воды колеблются от прудов, озер до водно-болотных угодий, и большая часть этой статьи относится к стоячим экосистемам в целом. Стоячие экосистемы можно сравнить с текучими экосистемами, в которые входят текучие наземные воды, такие как реки и ручьи. Вместе эти два поля формируют более широкую область исследования пресной воды или водной экологии.

Стоячие системы разнообразны, начиная от маленького, временного бассейна дождевой воды на несколько сантиметров, до глубокой озера Байкал, который имеет максимальную глубину 1740 м. Общее различие между бассейнами прудов и озер является расплывчатым, но Браун утверждает, что пруды и бассейны имеют освещенные придонные области, в то время как озера нет. Кроме того, некоторые озера стали сезонно расслаиваться (обсуждается более подробно ниже). Пруды и бассейны имеют две области: пелагическая зона открытой воды, и бенталь, который включает регионы дна и берега.Так как озера имеют нижние глубокие регионы, которые не подвергаются воздействию света, эти системы имеют дополнительную зону, глубинную (профундали). Эти три области могут иметь очень разные абиотические условия и, следовательно, множества видов, которые специально адаптированы к жизни там.

Связанные понятия

Речная экосистема — экосистема, работающая в природной среде и включающая в себя биотические взаимодействия среди растений, животных и микроорганизмов, а также абиотические физические и химические взаимодействия.Речные экосистемы являются яркими примерами проточных (lotic) экосистем. Lotic относится к проточной воде, от лат. lotus, что означает «промывание». Под проточной водой можно понимать водные объекты в диапазоне от ручья в несколько сантиметров в ширину до главных рек в несколько километров.

Сушу и океан связывают реки, впадающие в моря и несущие различные загрязнители. Не распадающиеся при контакте с почвой химические вещества, такие как нефтепродукты, нефть, удобрения (особенно нитраты и фосфаты), инсектициды и гербициды в результате выщелачивания попадают в реки, а затем в океан. В итоге океан превращается в место сброса этого «коктейля» из питательных веществ и ядов.

Наземные экосистемы играют особую роль в жизни человека, поскольку урожай в них можно получать на всех трофических уровнях в отличие от водных сообществ, где используется только верхняя часть экологической пирамиды. Следовательно, особенности двух типов экосистем необходимо учитывать при эксплуатации природных ресурсов.

Источник

Озера и пруды как экосистема

Водоемы со стоячей пресной водой в геологическом отношении большей частью относительно молоды.

Продолжительность жизни прудов колеблется от немногих недель или месяцев (для небольших временных прудов) до нескольких сотен лет (для самых больших прудов). Хотя немногие озера, такие, как озеро Байкал в России, являются древними, большинство крупных озер ведет свое начало только с ледникового периода. Можно считать, что экосистемы стоячих вод меняются во времени примерно обратно пропорционально своим размерам. Хотя географическая прерывистость пресноводных водоемов благоприятствует процессу видообразования, отсутствие изоляции во времени этому не способствует. Вообще же говоря, в пресноводных сообществах видовое разнообразие невелико и многие систематические группы (виды, роды, семейства) широко представлены на пространстве континента и даже на пространстве прилегающих континентов. По этой причине, а также потому, что пресноводные бассейны относительно замкнуты с энергетической точки зрения, пруд и был рассмотрен детально как пример экосистемы.

Четкая зональность и стратификация характерны для озер и больших прудов. Различают следующие типы зон: литораль, зону в которой растут прибрежные укореняющиеся водяные растения, лимнетическую зону открытой воды, в которой господствует планктон, и профундаль, глубоководную зону, в которой обитают только гетеротрофы. В озерах умеренного климата летом и зимой создается стратификация слоев воды в отношении температуры в итоге нагреваний и охлаждений. Верхний слой озера, или эпилимнион (от греческого limnion — озеро), временно изолируется от нижнего слоя, или гиполимниона, зоной термоклина, которая действует как барьер в отношении обмена веществами. В результате запас кислорода в гиполимнионе и питательных веществ в эпилимнионе могут оказаться исчерпанными. Весной и осенью, когда температура всей массы воды выравнивается, вновь происходит перемешивание. За этим сезонным омоложением экосистем часто следует «цветение» фитопланктона.

Первичная продукция в экосистемах стоячих вод зависит от химической природы водоема, природы вноса с текучей водой или с суши и глубины водоема. Мелкие озера обычно более плодородны, чем глубокие. Например, один исследователь установил, что улов рыбы в килограммах с 1 га поверхности в нескольких больших канадских озерах был обратно пропорционален их средней глубине. Озера часто разделяют на олиготрофные («малопродуктивные») и эвтрофные («с хорошей продуктивностью») в зависимости от их продуктивности. То, что теперь называют «искусственной эвтрофикацией озер», создало большие неприятности в районах, расположенных по соседству с большими городами и около людных мест летнего отдыха. Неорганические удобрения сточными водами повышают уровень первичной продукции и, возможно, также и рыбной продуктивности, но при этом видовой состав сообщества так изменится, что не будет удовлетворять человека. Например, промысловые рыбы, такие, как форель, нуждающиеся в холодной, чистой, богатой кислородом воде, могут исчезнуть; рост водорослей и других водных растений может оказаться столь пышным, что будет мешать купанию, езде на лодках и ловле рыбы; может случиться, что разлагающиеся органические вещества в воде могут придать ей плохой вкус, даже если ее пропустить через очистительные системы. Таким образом, с точки зрения использования воды и жизни человека на берегу, в биологическом отношении бедное озеро может оказаться более желательным, чем озеро с высокой продуктивностью. Снова парадокс! В некоторых районах биосферы человек делает все возможное для увеличения ее плодородия для своего прокормления, тогда как в других он стремится воспрепятствовать плодородию (путем удаления питательных веществ, ядовитых растений и т. д.) для создания приятной окружающей обстановки. Создание искусственных прудов и озер является одним из выдающихся приемов изменения человеком ландшафта там, где имеется нехватка естественных водоемов. В Соединенных Штатах в настоящее время почти на каждой ферме имеется по крайней мере один собственный пруд; большие водохранилища сооружены практически на каждой реке. Большая доля этой деятельности направлена на пользу и человека, и ландшафта в итоге стабилизации кругооборота воды и питательных веществ, а создание разнообразия в природе является противовесом к обычной тенденции человека делать ландшафт монотонным. Однако погоня за увеличением числа водохранилищ может увести слишком далеко; затопление плодородных земель и получение водоемов, не дающих высоких урожаев, нельзя считать наилучшим способом использования территории.

Читайте также:  Озеро боровое казахстан отдых базы отдыха

Люди, по-видимому, плохо подготовлены к изменениям, возникающим по ходу экологических сукцессий в искусственных прудах и озерах. Принято считать, что раз озеро создано, то оно вечно останется неизменным, как небоскреб или мост. На самом же деле в ход вступают все биологические процессы сукцессии, не говоря уже об изменениях в результате эрозии в подчас плохо защищенном русле. Увеличение видового разнообразия и падение чистой продукции сообщества часто приводят к обеднению рыбой по мере старения пруда. Простым решением вопроса (не всегда, однако, желательным или практичным) является периодическая осушка пруда с тем, чтобы масса воды удерживалась на юной или ранней стадии сукцессии. Такое оставление прудов под паром издавна практикуется в Европе и на Востоке.

Поскольку мелкие водоемы могут быть столь же продуктивны, как и равновеликие площади земли, водное хозяйство может быть полезным дополнением к сельскому хозяйству, особенно, если в пахотной земле чувствуется нехватка. Водное хозяйство высоко развито в отношении науки и практики в таких странах, как Япония, где очень высок сбор водорослей, рыбы и двустворчатых моллюсков в хозяйственно освоенных полуестественных водоемах как с пресной, так и с морской водой. Надо отметить, что в рыбоводстве очень важна плотность популяции. Там, где человеческое население густо и ощущает нехватку пищи, в прудах разводят растительноядных рыб вроде карпа; удается получать от 900 до 4500 кг с 1 га в год. Там, где людей мало и они не гонятся за пищей, внимание устремлено на разведение рыб для спортивного рыболовства; рыбы этого типа обычно относятся к хищникам, находятся в конце длинной пищевой цепи, и выход их гораздо ниже, а именно от 90 до 450 кг/га в год.

Источник

Экосистема озера: общее описание

По своему строению и принципу действия природные экосистемы являются открытыми системами. Неотъемлемое условие их функционирования заключается в возможности отдавать и получать различные виды энергии и ресурсов. Без этого вечного круговорота ограниченные ресурсы Земли рано или поздно исчерпались бы. Кроме того, экосистемой считается только та система, которая способна существовать без внешнего вмешательства. Все необходимое для функционирования она производит сама. Для поддержания непрерывного потока веществ в любой отдельно взятой экосистеме должны присутствовать функционально разные группы живых организмов.

По размеру занимаемой территории, а также количеству вовлеченных в круговорот элементов живой и неживой природы различают системы четырех видов. В самом низу находится микроэкосистема, простейшим примером которой может послужить капля человеческой крови или воды из реки. Далее следуют мезоэкосистемы. К данной категории относится экосистема озера, водоема, прерии, степи или, например, леса. На третьем месте находятся макроэкосистемы, которые представляют собой целые континенты и океаны. И самой крупной экосистемой считается сама планета Земля, точнее сказать — вся жизнь на ней. Данная система носит название глобальной.

Основным источником энергии в озере является солнечный свет. Когда лучи проходят через толщу воды, большую часть энергии поглощает планктон, чтобы затем использовать ее для процессов фотосинтеза. Оставшийся свет постепенно поглощается самой водой. Поэтому освещенность на верхних уровнях всегда большая, а ближе ко дну уменьшается. Любая достаточно крупная экосистема озера имеет так называемый компенсационный уровень. Это глубина, которой достигает минимально необходимое растениям количество света. Фотосинтез у таких растений замедляется, чтобы уравновесить другие показатели – дыхание и расход пищи.

Расположение компенсационного уровня напрямую зависит от свойств воды, ее чистоты и прозрачности. Он является некой условной разделительной линией. Выше нее растения вырабатывают избыточное количество кислорода, которым затем пользуются другие живые организмы. А ниже разделительной линии кислорода, наоборот, слишком мало. Основная его часть попадает на глубину из других, верхних слоев воды. Таким образом, ниже компенсационного уровня обитают только те живые организмы, которые могут обходиться минимальным количеством кислорода.

Общее распределение обитателей

Очевидно, что на верхних уровнях экосистема озера заселена куда большим разнообразием видов, чем в придонной зоне. Данный факт обусловлен более благоприятными условиями для жизни, количеством пищи, тепла и кислорода на мелководных участках. Там во множестве обитают укореняющиеся светолюбивые растения: лилии, камыши, тростник, стрелолист.

Они, в свою очередь, служат убежищем для насекомых и членистоногих, червей, моллюсков, головастиков. Также здесь находят себе пищу многие виды рыб. Самые мелкие членистоногие, для существования которых требуется большое количество света, живут у самой поверхности. Здесь же произрастает свободно плавающая ряска.

На своих нижних уровнях озерная экосистема становится местом обитания для разного рода редуцентов, питающихся отмершими останками животных и растений. Также здесь обитают многие хищные виды рыб, такие как щука и окунь, и некоторые беспозвоночные организмы. Эти виды или питаются опускающимися с верхних слоев воды мертвыми существами или охотятся друг на друга.

Читайте также:  Пять озер в самаре

Влияние загрязнения на озерные экосистемы

Одним из важнейших природных элементов для таких систем является фосфор. От его количества зависит общая продуктивность экосистемы. Естественное содержание данного вещества в озерной воде невелико, но человеческая деятельность приводит к значительному увеличению концентрации. К основным причинам следует отнести попадающие в озеро отходы производства, слив сточных вод, избыточное использование удобрений, которые затем смываются дождями и подземными потоками. Все это привносит в экосистему несвойственное ей избыточное количество фосфора.

В результате нарушается структура и продуктивность отлаженной системы: начинает стремительно возрастать количество планктона, от которого вода приобретает мутно-зеленоватый оттенок. Озеро начинает «цвести», но это только первая стадия. Далее оно загрязняется элементами питания, воды становятся менее насыщенными кислородом и солнечным светом (планктон в огромных количествах поглощает то, что должны были получить другие обитатели). Последнее нарушает деятельность редуцентов, из-за чего вода наполняется медленно гниющими останками. На финальной стадии растения начинают вырабатывать токсины, вызывающие массовую гибель рыбы.

Другой вид загрязнения, из-за которого существенно страдает экосистема озера – тепловое. На первый взгляд оно не кажется серьезным: тепловое загрязнение не добавляет в воду никаких химических веществ. Но ведь нормальное функционирование системы зависит не только от состава среды, но и от температуры. Ее повышение также способно спровоцировать рост растений, который запускает медленную, но верную гибельную реакцию. Кроме того, отдельные виды рыб и беспозвоночных приспособлены к жизни в узких температурных рамках. Повышение или понижение температуры в этом случае замедляет рост организмов или убивает их.

Данный вид загрязнения возникает в результате промышленной деятельности человека. Например такой, которая использует озерную воду для охлаждения турбин на заводах и электростанциях.

Источник

Влияние неживой природы и человека на экосистему озера

Источники возникновения

Источники возникновения

На Земле возникали озера в результате тектонических сдвигов породы, отступления ледников при таянии или изменения русел рек. К ним можно относить пруды, более мелкие водные образования. Общее у них, то, что это замкнутые экосистемы с тенденцией к исчезновению.

Неважно, является водоем сточным, то есть из которого вытекает вода, или бессточным, экосистема озера постепенно будет трансформироваться в сторону преобладания в ней растительного над животным миром. Затем превратиться в болото и, в конце концов, высохнет и исчезнет. Быстрота такого превращения зависит лишь от величины и глубины водного объекта.

Структура системы и основные факторы влияния

Экосистема озера представляет собой видовую совокупность, существующую в границах водного объекта, и взаимодействующая между собой. Трофическая цепь типичная и состоит из продуцентов – растений и водорослей, консументов – рыбы, рептилии, водоплавающей птицы, некоторые видов животных, а также редуцентов – бактерий, червей и ракообразных.

Схематическая иллюстрация экосистемы озера.

Соленая в озере вода или пресная, влияет только на видовую структуру, в которой преобладают живые организмы, приспособленные к существованию в воде с большим или меньшим содержанием соли.

экосистема озера

Главным и определяющим из них – солнце. Вступая во взаимодействие с водой, солнечная энергия изменяет, а именно повышает, температуру последней. Это, в свою очередь, влияет на процесс фотосинтеза, то есть производства кислорода, его содержание и растворимость в воде.

По количеству поступающей солнечной энергии, водную массу озера можно разделить на горизонтальные слои или пласты.

В летний период верхний слой получает максимальное количество солнечной энергии. Он нагревается. Продуценты активно перерабатывают солнечную энергию в кислород. Фауна в верхнем слое играет роль консументов. Это в основном водоплавающие животные и птицы, рептилии, некоторые виды рыб и насекомые.

Следующий пласт воды играет «заградительную» функцию между разными температурными слоями, расположенными над и под ним. Этот слой с максимальной плотностью воды, которая возникает, когда температура ее +4°С. Он сдерживает перемешивание слоев воды озера. Обычно перемешивание происходит весной и осенью. В результате чего происходит обмен кислородом и питательными веществами.

перемешивание слоев воды озера

Солнечный свет, доходя до придонного слоя, сильно рассеивается. На дно попадают остатки живых организмов и отходы их жизнедеятельности. Придонный слой населяют редуценты – раки, черви, личинки насекомых, бактерии и микроорганизмы. Очень редки рыбы. Главная их функция переработка органических отходов. Последний этап пищевой цепи, перед началом нового.

На этом этапе и происходит тот сбой, который, в конечном счете ведет к исчезновению озера. Условия существования не позволяют справиться с переработкой отходов полностью. А верхний слой, подпитанный во время перемешивания, увеличивает биомассу. Отходы увеличиваются, а остатки накапливаются. Они превращаются в ил, а затем в торф. Озеро начинает мелеть и исчезать.

Использование человеком

Использование озера человеком можно описать предельно коротко. Человек берет из него воду и пищу, и возвращает неочищенную воду и отходы.

Перед тем как полностью исчезнуть, озеро превращается в болото. Донный ил становится торфом. Торф обладает способностью сохранять влагу. Накапливая ее в период таяния снегов или дождей, он затем отдает ее ручьям и тем поддерживают уровень воды в больших водоемах и в грунтовых водах. Человек добывая торф, как природное топливо или удобрение, проводя мелиоративные работы и осушая болота, изменяет водный режим региона со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Использование озера человеком

Тот же эффект при сбросе теплой воды, после охлаждения ею оборудования электростанций. Повышение температуры воды в результате таких сбросов ускоряет рост все тех же водорослей и других растений. Если температура будет слишком велика, то животный мир может вообще погибнуть или произойти сбой в его репродуктивной системе.

Еще одна форма использования человеком экосистемы озера – это привнесение в нее живых организмов, ей несвойственных. Иногда это может произойти случайно. Но бывает, что это делается преднамеренно, с целью разведения полезных для человека видов рыб, моллюсков, беспозвоночных и тому подобное.

Читайте также:  Лебединое озеро матса эка

Эти организмы ведут себя агрессивно по отношению к местным видам флоры и фауны. А с учетом стимулирования их роста и развития человеком, то природная биосистема начинает подвергаться существенным изменениям. Происходит дисбаланс, который может привести к ее полной гибели. Примером могут служить Великие озера в Америке.

Вам будет интересно посмотреть фото и картинки экосистемы озера.

Посмотрите видео: Красивые фото озер, рек и морей.

  • Эко раздел (85)
  • Почва (59)
  • Климат (61)
  • Вода (22)
  • Вторсырье (81)
  • Питание и здоровье (14)
  • Природа (111)
  • ТОП раздел (15)
  • Эко продукты (16)
  • Отходы (74)
  • Экология регионов (31)
  • Мошки (96)
  • Тараканы (76)

Источник

Особенности озерных экосистем

Форма котловины озера влияет на перемешивание воды в нем. Чем мельче озеро, чем больше отношение площади поверхности озера к его глубине, тем сильнее сказывается на озере воздействие ветра. В маленьких по площади, но глубоких озерах перемешивание воды за счет ветровых течений выражено слабо.

В летнее и зимнее время в стоячих водоемах наблюдается разница температур верхних и нижних слоев воды. Такое расхождение называется температурной дихотомией, а расположение воды слоями, имеющими разную температуру,— температурной стратификацией. Летом верхние слои воды теплее нижних—это прямая стратификация; зимой, наоборот, теплее нижние—обратная стратификация температур (рис. 56).

Верхний, слой воды в озерах с выраженной температурной стратификацией называется эпилимнион, нижний—гиполимнион, а слой температурного скачка—металимнион. Температура эпилимниона подвержена

Рисунок

жена значительным колебаниям в зависимости от сезона, температура гиполимниона более постоянна. Зимой температура воды гиполимниона близка к 4 °С, так как при этой температуре вода обладает наибольшей плотностью. Весной начинается таяние льда и постепенное нагревание воды. Когда температура воды на поверхности достигает 4 °С и вода становится наиболее полной, она опускается вниз, вытесняя из гиполимниона более холодную воду.

Рисунок

воды и водоеме нарушается стратификация, температура на всех уровнях становится одинаковой, и наступает гомотермия. При прогревании верхних слоев они остаются на поверхности, так как их плотность меньше, чем нижележащих слоев воды. Устанавливается летняя стратификация.

Осенью процесс протекает в обратном порядке. Вследствие остывания воды температура, эпилимниона приближается к температуре гиполимниона. Наступает осенняя гомотермия. Дальнейшее снижение температуры верхних слоев воды ниже 4 °С приводит к обратной температурной стратификации.

По степени обеспеченности озер элементами питания водных организмов различают эвтрофные, олиготрофные и дистрофные озера. К эвтрофным относятся неглубокие равнинные озера, хорошо обеспеченные минеральным питанием. В таких озерах интенсивно развивается фитопланктон, хорошо выражены литораль и сублитораль, в грунтах много органических веществ. Эвтрофные озера наиболее благоприятны для жизни рыб. Примером эвтрофного водоема может служить Чудское озеро.

В воде олиготрофных озер мало биогенных элементов. Вследствие этого в них слабо развита растительность, а это в свою очередь приводит к низкому содержанию органических веществ в озере. Олиготрофные озера менее богаты рыбой, но зато в них обитают наиболее ценные породы рыб, такие, как форель. К олиготрофным относятся многие высокогорные озера, расположенные на кристаллических породах.

Дистрофные озера обычно представляют собой частично заболоченные водоемы. Органическое вещество в этих озерах представлено в основном трудноокисляемыми гуминовыми соединениями, благодаря которым вода имеет желтоватый оттенок. Дистрофные озера бедны водной фауной и содержат мало рыбы.

Содержание кислорода в воде подвержено значительным колебаниям в течение суток.

Население озер в значительной степени определяется географическим положением озера. В северных озерах СССР вода мало минерализована, в южных, в зоне степей, содержит избыточное количество солей, и поэтому наиболее богатый и разнообразный биоценоз имеют озера средней полосы, в которых содержание солей колеблется в пределах от 0,1 до 1,0 г/л.

Планктон озер в отличие от речного представлен в основном местными формами гидробионтов. Численность бактерий в них 1—3 млн/мл. В оз. Байкал—0,5—1 млн/мл, в оз. Селигер—до 1,4 млн/мл. В эвтрофных озерах количество бактерий может достигать больших величин.

Фитопланктон образован диатомовыми, зелеными и сине-зелеными водорослями, причем в холодных озерах обычно преобладают диатомовые, а в хорошо прогреваемых—зеленые и сине-зеленые.

Минимум в развитии фитопланктона обычно наблюдается зимой. Весной начинается массовое развитие диатомовых, им на смену приходят зеленые, вслед за которыми начинают усиленно размножаться сине-зеленые. Осенью сине-зеленые отмирают, и в этот период часто вторично размножаются диатомовые, которые зимуют на дне в стадии вегетативных клеток и поэтому весной первыми дают вспышку развития.

Смена одних водорослей другими обусловлена их требовательностью к химическому составу воды. Так, диатомовые, нуждающиеся помимо кремния и в железе, размножаются весной и осенью, когда содержание железа в воде наибольшее.

В зоопланктоне озер преобладают коловратки и рачки, иногда значительного развития достигают простейшие.

Массовое развитие зоопланктона наблюдается обычно в середине лета и совпадает с массовым развитием водорослей, причем коловратки, как правило, размножаются в значительных количествах раньше рачков.

Бентос озер наиболее развит в литоральной зоне, меньше его в сублиторали и еще меньше в профундали. В средней полосе СССР высшие растения исчезают обычно на глубине 4—5 м. Это объясняется тем, что для растений на глубине недостаточно света. В озерах с прозрачной водой, таких, как Байкал и Телецкое озеро, растения живут даже на глубине 30—50 м.

Наиболее богат и разнообразен бентос мягких стабильных грунтов. В зоне прибоя, на каменистом грунте способны удерживаться только немногие формы. Очень богата в озерах фауна зарослей высших водных растений: тростника, камыша, рогоза, стрелолиста и др. К растениям прикрепляются многие животные, находящие здесь обильный корм: моллюски, черви, личинки насекомых и т. д.

Источник