淡水生物

淡水に生息する動物や植物を水生生物と呼びます。 彼らが住む水は淡水であり、海よりも塩分が少ないことを意味する。 淡水環境を取り囲む陸上環境は、そこに住む動物や植物に大きな影響を与える。 陸上と同じように、水生植物も二酸化炭素、栄養分（成長に必要なリン酸や窒素などの物質）、光合成（植物が日光と水と二酸化炭素から食物を作る過程）のための光を必要とします。 水生動物は、酸素を吸い込み、食物を摂取する必要があります。 水域や湿地（土壌の発達を支配するほど頻繁に水に覆われる土地）を取り巻く物理的条件は、これらの資源の利用可能性を制御します。 例えば、水中の栄養素、酸素、二酸化炭素の濃度は、水中にどれだけ空気が入り込むか、また近くの土地の化学組成に依存します。 水中の堆積物（砂、砂利、シルトの粒子）は、湖や川の底に届く光の量に影響します。 水温は、動物や植物の生育速度に影響します。 水域の底質（砂、泥、岩）と潮流（水の水平移動）の速さは、その地域にどのような種類の植物や動物が生息し、繁殖できるかを左右する

一般に、淡水環境はレンズ水とロート水の2つに大別される。 レンズ水とは、河川や小川のように動いている水域のことである。 湖沼水とは、湖や池のように静止している水域のことである。 しかし、川や小川が湖や池に流れ込み、2つの異なる生息地が融合していることもある。

河川や小川での生活

河川や小川は、いくつかの物理的特徴を持っている。 これらは一般に、一方向に流れる淡水で構成されています。 水の流れは、多くの場合、標高の高いところ（山脈など）から低いところ（海など）へ向かいます。 通常、水の流れは最初は速く、下流に行くにつれて遅くなる。 小川はしばしば川に合流するので、川の始まりより終わりの方が水量が多くなります。 川の流れは、岩を侵食し、土砂を巻き上げるので、川の末端は濁っていることが多くなります。 このように、川は始まりと終わりで大きく変化するため、動物たちの生息地もさまざまな種類があります。 その結果、河川に生息する動物の種類は、湖沼に生息する動物の種類よりも多くなっている。 植物は、水の抵抗（引力）に打ち勝つために、いくつかの異なる技術を持っている。 珪藻類は藻類の一種です。 藻類は、微細な植物プランクトンから巨大なコンブまで、さまざまな大きさの海洋生物で、陸上植物が光合成を行うために使用するのと同じ色素であるクロロフィルを含んでいます。 珪藻類は、その小ささを活かして海流を避けています。 珪藻は岩石の表面で単層で成長します。 岩石表面と水の摩擦により、水の流れは岩石表面から10分の1インチ（4分の1センチ）ほどでほぼ停止するほど遅くなります。 この領域は境界層と呼ばれ、珪藻を下流に引きずり込む流れの力から守っている。

典型的な大型河川植物には藻類、苔類、肝藻類がある。 これらの植物は、岩をつかむ特殊な適応性を利用して、水の抵抗を克服している。 大型の藻類は、ホールドファストと呼ばれる根のような構造で岩に付着していることが多い。

流れの中で生活する河川植物は、水の力に耐える技術を発達させてきた。 このような力は、茎や葉が硬い植物であればすぐに折れてしまう。 そのため、河川に生息する植物は非常に柔軟で、流れに合わせて簡単に曲げたり動いたりすることができる。

河川における動物の生活 河川に生息する動物も、その場に留まるという難題に直面している。 多くの動物がフックや吸盤を持っており、それを使って岩に付着している。 アメリカ北部やカナダ南部の川で暮らすクロバエの幼虫は、川の中の岩にくっつくための吸盤を持っています。 カゲロウの幼虫はフックを持っていて、岩に生えている藻類にくっつく。 酸素の豊富な流れの速い海域に非常に多いマスは、魚雷のような形をしている。 また、岩肌に付着する軟体動物は、扁平な形をしています。

二流体魚

二流体魚は、二つの異なる水域に生息する魚である。 一生のうち、ある時期は淡水で暮らし、ある時期は海水で暮らす。 海水から淡水へ（または淡水から海水へ）移動するためには、エラが水中の酸素を集める方法を大きく変えなければならない。 世界中の魚のうち、遡上する魚はわずか1％程度である。 遡河性魚には、溯河性魚と降河性魚の 2 種類があります。

溯河性魚は、人生の大半を海水魚として過ごし、産卵のために淡水に移動（定期的または季節的な移動）する魚のことをいいます。 サケ、シマスズキ、チョウザメ、スチールヘッドなどの多くの種はすべて溯河性魚です。 これらの種の多くでは、卵は淡水で産まれ、孵化した後、稚魚は海へと移動する。 サケの仲間の多くは、成魚が生まれた川に戻り、そこで産卵し、死んでいく。 その他の遡河性魚は、一生のうちに何度か産卵のために淡水域に戻り、産卵の合間に海に戻る。

Catadromous fishは、大人の一生のほとんどを淡水で過ごし、産卵のために海水域に移動する魚である。 アメリカでは、降河性魚類はアメリカウナギだけである。 アメリカ東海岸一帯の河川に生息している。 産卵の準備が整うと、バミューダ付近のサルガッソー海まで何千マイル（何キロ）も移動する。 淡水を離れると食べないので、産卵後は蓄えたエネルギーを使い果たし、死んでしまうのです」

小川や川に住む動物は、流れの速い水域で餌を集める面白い方法を編み出しました。 カタツムリ、シラサギ、トビムシの幼虫は、特殊な口器を使って岩に付着した藻類をかき集める。 昆虫の幼虫やシジミの幼虫は、水を濾過して小さな餌を探す。 ブラシや櫛のような特殊な口器で水を漉し、流れてくる食用プランクトン（流れにのって浮遊する動物や植物）を取り出します

川や小川には多くの魚が住んでいます。 パーチ、スモールマウスバス、ラージマウスバス、ブルヘッド、コイ、パイク、マンボウなどは、川の水が緩やかになる部分を好む。 これらの魚は、大型で視覚的な捕食者（餌のために他の動物を狩る動物）であることが多く、淵で小魚や無脊椎動物（背骨のない動物）を狩る。 スカルピンとダーターは、水中の酸素濃度が高い、流れの速い部分を好みます。 彼らは、獲物を狩るのではなく、速い流れを使って餌を運んでくる。

湖と池の生物

大きな湖はゾーンに分けられることが多い。 海岸付近は沿岸帯と呼ばれます。 これは、水生植物が生育するのに十分な浅い湖の部分である。 湖岸から離れた湖の表層を表層水帯といい、エピリムニオンとも呼ばれる。 (接頭語のepiは「表面の」、語源のlimnは「湖」を意味する）日光が差し込む深さまで広がっている。 この帯の植物の大部分は植物プランクトン（潮流にのって浮遊する微細な植物）です。 湖の深い部分は、プロフンダルゾーンまたはハイポリンニオンと呼ばれています。 (この地帯には光が届かないので、植物は存在しません。 生物活動のほとんどは、死んだ動物や植物を分解するバクテリアの活動である。

湖の季節変化 湖や池は、季節を通じた温度変化に大きく影響される。 以下の記述は、季節的な温度変化を経験する温帯（穏健）気候の湖に典型的なものである。 熱帯の湖（高温多湿の地域の湖）は、温度の劇的な変動が少ない。

夏、太陽はエピリムニオンを暖める。 暖かい水は冷たい水より密度が低いので、ハイポリムニオンの冷たい水の上に浮く。 暖かい表層水と冷たい深層水の間の領域は、水温が深さによって急速に変化する移行帯であり、この領域はサーモクラインと呼ばれている。 表層水と深層水の間のバリアのような役割を果たしている。 初夏のエピリムニオンは生命に満ちあふれている。 光と栄養が豊富で水温が高いため、植物プランクトンは急速に成長することができます。 そして、その植物プランクトンを動物プランクトン（甲殻類や小魚など水中を浮遊する動物）が食べる。 これらの動物プランクトンは、大型の魚や鳥の餌となる。夏が進むにつれて、植物プランクトンは表層水中の栄養分を使い果たす。 それらは死に始め、湖の底に沈みます。 そこで、菌類やバクテリアなどの分解者が、死んだ植物プランクトンや動物を分解し、植物プランクトンが成長するために必要な栄養素に変換するのです。 湖底と湖面の間には熱水層があるため、表層にいる植物プランクトンはこれらの栄養素を利用することができません。 秋になると、気温が下がり、湖面が冷やされる。 やがてエピリムニオンの温度はハイポリムニオンと同じ温度になる。 熱水層がなくなり、ハイモリムニオンから栄養豊富な水が湖面の水と混ざり合う。 これを秋のターンオーバーという。 このとき、湖底の栄養塩が湖全体に混じる。 しかし、秋から冬にかけては日照量が減るため、表層の植物プランクトンはあまり早く成長できない。

冬の間、湖面は冷え続ける。 淡水は39°F（4℃）で最も密度が高くなる。 0℃）の氷は、深層水より密度が低いので、湖の表面に形成される。 そのため、氷に覆われた湖の下では、魚やその他の無脊椎動物が生きるためのスペースが確保される。

春になると気温が上がるので、氷が解ける。 やがて湖全体が39°F（4℃）になるため、湖底の水と湖面の水が混ざり合う。 これを春のターンオーバーという。 夏が始まると、表層水は暖かくなり、サーモクラインが再び表層水と底層水を分離する。 秋と春のターンオーバーにより、湖底の栄養塩が表層水の植物プランクトンに供給されるようになる。 これにより、夏の植物プランクトンやそれに依存するすべての動物の急成長に向けた準備が整う。

湖と池の植物生活 湖や池の植物の中には、最も小さいものがある。 これらの植物プランクトンは、通常、藻類と一緒になった単細胞の植物である。 コロニーと呼ばれる長い糸状に連結していることもあります。 珪藻はシリカ（砂と同じ物質）でできた美しい殻をもち、渦鞭毛藻は鞭毛（長い鞭状の細胞の延長で、生物を推進させることができる）を折って動く植物、シアノバクテリアは光合成を行う細菌です。

池や湖の大型植物には、大型の藻類やコケ類、カタバミ、ヨシ、スイレン、フキノトウ、ヤナギ、ボタンボウフウなどがあります。 これらの植物は、生育に必要な酸素や二酸化炭素などの気体が少ない泥の中で育つことが多い。 陸上の植物は根で水や養分を集めるが、水草は水に囲まれ、養分も水に溶けている。 水生植物の中には、根を放棄しているものもあります。 例えば、ヒルガオ（または水レンコン）やウォーターミールは、春から夏にかけて湖や池の水面に浮いている豆粒ほどの小さな植物です。 水中の栄養分を吸収して、たくさんのでんぷんを作り出します。 秋になると、栄養分を吸って重くなり、湖底に沈んでしまう。 そして、湖底の泥の中で、蓄えたデンプンを食べて冬を越す。 春になると、デンプンを使い果たし、再び浮くことができるほど軽くなる。 そして、春から夏にかけての強い光で光合成を行い、蓄えたデンプンを再び使い始めるのである。

湖沼の縁は、物理的環境とそこに見られる植物の種類に基づいて、しばしば4つのゾーンに分けられる。 水面から最も遠いところから、浅い水に根を張る植物が生息する湿地帯。 時には水が引き、植物の根が空中に露出することもある。 湿地帯の代表的な植物は、イグサやスゲ（硬い草のように見える植物の一種）です。 次に、浮葉帯、抽水帯と呼ばれるゾーン。 ここは水は乾かないが、湖が浅いので植物の上部が水面から顔を出す。 葉の中に特殊なガス室があり、水面に浮くことができる睡蓮が代表的な植物である。 水中植物区は、植物が完全に水中で生活する区です。 カナダ水草や多くの種類のコケが生息しています。 湖の中央部には、浮遊植物帯が広がっています。 湖沼の動物プランクトンは、湖沼の表層を漂い、植物プランクトンや他の動物プランクトンを食べる。 通常、捕食者に見つからないようにするため、ほとんど透明である。 湖沼に生息する代表的な動物プランクトンはミジンコで、交尾をせずに繁殖することができます。 通常、ミジンコの子どもはすべてメスです。 しかし、餌不足などのストレスがかかると、オスを産むようになる。 これにより、集団の遺伝子プールが混ざり合い、環境の変化に耐えられる個体が生まれるのです。 また、淡水の代表的な動物プランクトンにワムシがあるが、これは頭頂部に剛毛を持ち、水中を移動して獲物を捕らえるためにプロペラのように回転させる。 カゲロウ、トビケラ、蚊、トンボなどは、いずれも湖や池の水中で一定期間生活する。 湖底の岩や植物の間を1シーズンから数年の間泳ぎます。 その後、成虫に変態（姿を変えること）して、水中から飛び立つ。 また、湖底にはさまざまなミミズ、ムール貝、甲殻類が生息しています。 これらの動物は、上から湖底に落ちた植物や動物の残骸を餌にしています。

ストリームシュレッダー

一部の川では、ほぼすべての植物原料が、陸から川に落ちた葉やその他の植物の部分から得られます。 葉が水に落ちるとすぐに、無脊椎動物の軍団が葉を粉々に引き裂くのに関与する。 昆虫の幼虫やザリガニなどを含むこれらの動物はシュレッダーと呼ばれ、川の生態系（生物と環境の関係）において重要な役割を担っている。 シュレッダーが食べなかった葉の部分は、ミミズやカタツムリが食べ、魚や両生類、鳥のエサとなる。 葉を細かく砕くことは、植物体を分解するための最初のステップである。 バクテリアや菌類が植物のかけらをコロニー化して、川で育つ植物が育つのに必要な栄養分に分解する。

湖や池には大型の動物が生息している。 特に、魚や鳥、両生類は、湖に生息する無脊椎動物を捕食している。 ブルーギルなどの魚は湖底を泳ぐ昆虫の稚魚を食べ、クラッピーは湖面近くの動物性プランクトンを食べます。 ヒタキやウグイスなどの鳥類は、湖面近くを飛び、幼虫から羽化する昆虫を捕食する。 カエルも池の近くに生息する昆虫を狩る。 さらに他の鳥や魚は、小魚を捕食する。 バス、サケ、ミサゴ、ハシビロコウ、サギなどは、鋭い視力を使って魚を狩る。 ビーバーやジャコウネコは、水を住処とする哺乳類です。

Juli Berwald, Ph.D.

For More Information

Books

Cunningham, William P., and Barbara Woodworth Saigo. 環境科学: グローバル・コンサーン. ボストン WCB/McGraw-Hill, 1999.

Llamas, Teresa. 川・湖・沼の植生. ニューヨーク: チェルシーハウス，1996.

Raven, Peter H., Linda R. Berg, and George B. Johnson. 環境. 第2版． オーランド、フロリダ州。 1998.

Rowland-Entwistle, Theodore. 川と湖． Morristown, NJ: Silver Burdett Press, 1987.

Sayre, April Pulley. 湖と池. ニューヨーク Twenty-First Century Books, 1996.

Sayre, April Pulley. 川と小川. New York: Twenty-First Century Books, 1996.

Websites

“Freshwater Ecosystems”（淡水生態系）。 Missouri Botanical Gardens.http://mbgnet.mobot.org/fresh (accessed on August 16, 2004).

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