De dieren en planten die in zoet water leven, worden waterleven genoemd. Het water waarin ze leven is zoet, wat betekent dat het minder zout is dan de oceaan. Het terrestrische (land) milieu dat het zoetwatermilieu omringt, heeft een grote invloed op de dieren en planten die er leven. Enkele factoren die van invloed zijn op het zoetwatermilieu zijn het klimaat, de bodemsamenstelling en de terrestrische dieren en planten in het gebied.
Net als op het land hebben waterplanten kooldioxide, voedingsstoffen (stoffen als fosfaat en stikstof die nodig zijn voor de groei) en licht nodig voor fotosynthese, het proces waarbij planten hun voedsel maken uit zonlicht, water en kooldioxide. Waterdieren moeten zuurstof inademen en voedsel consumeren. De beschikbaarheid van deze hulpbronnen wordt bepaald door de fysische omstandigheden rond het waterlichaam of het wetland (land dat vaak genoeg door water wordt overspoeld zodat het de ontwikkeling van de bodem stuurt). Zo zijn bijvoorbeeld de concentraties van voedingsstoffen, zuurstof en kooldioxide in het water afhankelijk van de hoeveelheid lucht die in het water terechtkomt en van de chemische samenstelling van het land in de buurt. De sedimenten (zand-, grind- en slibdeeltjes) in het water beïnvloeden de hoeveelheid licht die de bodem van het meer of de rivier bereikt. De temperatuur van het water beïnvloedt hoe snel dieren en planten groeien. De kenmerken van de waterbodem (zand, modder, rotsen) en de snelheid van de stromingen (horizontale beweging van het water) bepalen welke soorten planten en dieren in een gebied kunnen leven en zich kunnen voortplanten.
In het algemeen worden zoetwatermilieus verdeeld in twee grote categorieën: lentische wateren en lotische wateren. Lentische wateren zijn wateren die in beweging zijn, zoals rivieren en beken. De lotische wateren zijn de stilstaande wateren, zoals in meren en vijvers. Soms echter monden rivieren en beken uit in meren en vijvers en vloeien de twee verschillende habitats in elkaar over. Sommige wetlands kunnen ook veel kenmerken van zoetwatermilieus bevatten.
Leven in rivieren en stromen
Rivieren en stromen worden gekenmerkt door verschillende fysische kenmerken. Ze bestaan over het algemeen uit zoet water dat in één richting stroomt. De waterstroom gaat meestal van een hooggelegen gebied (zoals een bergketen) naar een laaggelegen gebied (zoals een oceaan). Gewoonlijk stroomt het water aanvankelijk snel en vertraagt het naarmate het stroomafwaarts stroomt. Stromen komen vaak samen met rivieren, zodat er aan het eind van een rivier meer water is dan aan het begin. Naarmate rivieren stromen, eroderen (slijten) ze rotsen en nemen ze sedimenten op, waardoor rivieren aan het eind vaak troebeler zijn. Omdat rivieren en beken van het begin tot het einde zo veel veranderen, zijn er veel verschillende soorten leefgebieden voor dieren. Als gevolg hiervan is het aantal diersoorten dat in rivieren en beken leeft groter dan het aantal soorten dat in meren en vijvers leeft.
Plantenleven in rivieren en beken Een grote uitdaging voor planten die in rivieren en beken leven, is op hun plaats te blijven, vooral in snelle stromingen. Planten hebben verschillende technieken om de weerstand (de trekkracht) van het water te overwinnen. Diatomeeën zijn een soort algen. Algen zijn mariene organismen die in grootte variëren van microscopisch fytoplankton tot reusachtige kelp en die chlorofyl bevatten, hetzelfde pigment dat door landplanten wordt gebruikt om fotosynthese uit te voeren. Diatomeeën vermijden stromingen door hun kleine formaat. Ze groeien in een enkele laag op het oppervlak van rotsen. Door de wrijving tussen het oppervlak van de rots en het water komt de waterstroom bijna tot stilstand op ongeveer een tiende van een centimeter van het oppervlak van de rots. Dit gebied wordt de grenslaag genoemd, en het biedt de kiezelwieren bescherming tegen de krachten van de stroming die hen anders stroomafwaarts zouden slepen.
Typische grote rivierplanten zijn algen, mossen, en levermossen. Deze planten overwinnen de weerstand van het water door speciale aanpassingen om rotsen vast te grijpen. Grote algen hechten zich vaak aan rotsen met wortelachtige structuren die houvast worden genoemd. Daarnaast verankeren planten zich vaak in hoekjes tussen rotsen of op plaatsen waar het water zich verzamelt, om de weerstand van het rivierwater te vermijden.
Rivierplanten die in de stroming leven, hebben technieken ontwikkeld om de krachten van het water te weerstaan. Deze krachten zouden elke plant met stijve stengels of bladeren snel doen breken. Als gevolg daarvan zijn planten die in rivieren leven zeer flexibel, zodat zij gemakkelijk kunnen buigen en met de stroming meebewegen.
Dierleven in rivieren en stromen Dieren die in rivieren en stromen leven, hebben ook de uitdaging om te blijven waar zij zijn. Veel dieren hebben haken en zuignappen waarmee ze zich aan rotsen kunnen vasthechten. Zwarte vliegenlarven die leven in beken in het noorden van de Verenigde Staten en het zuiden van Canada hebben zuignappen waarmee ze zich vasthechten aan rotsen in beken. Meivlieglarven hebben haken waarmee ze zich vasthechten aan de algen die op rotsen groeien.
Andere dieren hebben gestroomlijnde vormen die de luchtweerstand minimaliseren door weinig weerstand te bieden aan het water. Forellen, die veel voorkomen in zuurstofrijke, snelstromende wateren, hebben de vorm van torpedo’s. Schildpadden zijn afgeplatte weekdieren die zich vastklampen aan het oppervlak van rotsen. Hun platte vorm vermindert de weerstand van de stroming op hen.
Diadrome vissen
Diadrome vissen zijn vissen die in twee verschillende aquatische habitats leven. Tijdens een deel van hun leven leven ze in zoet water en tijdens een ander deel van hun leven leven ze in zout water. Om van zoutwater naar zoetwater (of van zoetwater naar zoutwater) te kunnen gaan, moeten deze unieke vissen drastische veranderingen ondergaan die van invloed zijn op de manier waarop hun kieuwen zuurstof uit het water halen. Slechts ongeveer 1% van alle vissen in de wereld zijn diadromisch. Twee soorten diadrome vissen zijn anadrome en catadrome vissen.
Anadrome vissen zijn vissen die het grootste deel van hun leven als zoutwatervis doorbrengen en dan migreren (periodiek of seizoensgebonden migreren) naar zoetwater om te paaien. Veel zalmsoorten, gestreepte baars, steur en staalkop zijn anadrome vissen. Bij de meeste van deze soorten worden de eitjes in zoet water gelegd en nadat ze zijn uitgekomen, trekken de juvenielen naar de oceanen. Bij de meeste zalmsoorten trekken de volwassen vissen terug naar de rivieren waar ze geboren zijn, waar ze kuit schieten en vervolgens sterven. Andere anadrome vissen trekken verschillende keren in hun leven terug naar zoet water om kuit te schieten en keren tussen de paaitijden terug naar de oceaan.
Katadrome vissen zijn vissen die het grootste deel van hun volwassen leven in zoet water leven en dan naar zout water trekken om kuit te schieten. In de Verenigde Staten is de enige vis die katadroom is, de Amerikaanse paling. Hij leeft in rivieren langs de hele oostkust van de Verenigde Staten. Als hij klaar is om te paaien trekt hij duizenden kilometers naar de Sargasso Zee, bij Bermuda. Zodra hij het zoete water verlaat, eet hij niet meer, en na het kuitschieten zijn zijn energiereserves opgebruikt en sterft hij.
Dieren die in beken en rivieren leven hebben interessante manieren ontwikkeld om voedsel te verzamelen in het snelstromende water. Slakken, zeeslakken en larven van de kokerjuffer schrapen algen van rotsen met speciale monddelen. Veel verschillende insectenlarven, maar ook zoetwaterkokkels, filteren het water op zoek naar kleine beetjes voedsel. Ze hebben gespecialiseerde monddelen die eruit zien als borstels of kammen die ze gebruiken om het water te zeven en het eetbare plankton (dieren en planten die met de stroming meedrijven) eruit te halen dat in hun bereik drijft.
Rivieren en beken zijn de thuisbasis van een groot aantal vissen. Baars, kleine baars, grote baars, rivierbaars, karper, snoek en zonnebaars verkiezen de delen van rivieren waar het water traag is. Deze vissen zijn over het algemeen grote, zichtbare roofdieren (dieren die op een ander dier jagen voor voedsel) die in poelen jagen op kleinere vissen en ongewervelde dieren (dieren zonder ruggengraat). Scharretongen en slangenhoren verkiezen de sneller stromende delen van de rivier waar het water een hoog zuurstofgehalte heeft. Ze gebruiken de snelle stroming om voedsel naar hen toe te brengen in plaats van op hun prooi te jagen. Forellen worden ook in deze sneller stromende delen van de rivier aangetroffen.
Het leven in meren en vijvers
Grote meren worden vaak in zones verdeeld. Het gebied dicht bij de kust wordt de litorale zone genoemd. Dit is het deel van het meer dat ondiep genoeg is voor waterplanten om te groeien. De limnetische zone, ook wel het epilimnion genoemd, is het oppervlaktewater van het meer dat zich van de oever bevindt. (Het voorvoegsel epi betekent “aan de oppervlakte” en het woord limn betekent “meer”.) Het strekt zich uit tot zo diep als het zonlicht doordringt. Het grootste deel van de plantengroei in deze zone bestaat uit fytoplankton (microscopisch kleine plantjes die in stromingen drijven). Het diepe gedeelte van het meer wordt de diepste zone of het hypolimnion genoemd. (Het voorvoegsel hypo betekent “onder”.) In deze zone is er geen plantenleven door de afwezigheid van licht. De meeste biologische activiteit is die van bacteriën die dode dieren en planten afbreken.
Seizoensveranderingen in meren Meren en vijvers worden sterk beïnvloed door de temperatuursveranderingen door de seizoenen heen. De onderstaande beschrijving is typerend voor een meer in een gematigd (gematigd) klimaat, dat te maken heeft met seizoensgebonden temperatuurveranderingen. Tropische meren (die in hete en vochtige gebieden) zullen minder dramatische temperatuurschommelingen vertonen.
In de zomer verwarmt de zon het epilimnion. Warmer water is minder dicht dan kouder water, dus drijft het boven op het koelere water in het hypolimnion. Het gebied tussen het warme oppervlaktewater en het koude diepere water is een overgangszone waar het water zeer snel van temperatuur verandert met de diepte. Dit gebied wordt de thermocline genoemd. De thermocline fungeert als een soort barrière tussen het oppervlaktewater en het diepe water. In de vroege zomer zit het epilimnion vol met leven. Fytoplankton kan snel groeien omdat er veel licht en voedingsstoffen zijn en de watertemperatuur warm is. Op hun beurt voeden zoöplankton (dieren zoals kreeftachtigen en kleine vissen die in het water drijven) zich met het fytoplankton. Dit zoöplankton is weer voedsel voor grotere vissen en vogels.
Naarmate de zomer vordert, verbruikt het fytoplankton de voedingsstoffen in het epilimnion. Ze beginnen af te sterven en zinken naar de bodem van het meer. Daar breken decomposers, zoals schimmels en bacteriën, het dode fytoplankton en de dode dieren af en zetten ze om in de voedingsstoffen die het fytoplankton nodig heeft om te groeien. Omdat de thermocline als een barrière tussen de bodem en de bovenkant van het meer fungeert, zijn deze voedingsstoffen niet beschikbaar voor het fytoplankton in het epilimnion. Fytoplankton kan niet groeien in het hypolimnion, waar wel voedingsstoffen aanwezig zijn, omdat er geen licht is.
In de herfst koelt de luchttemperatuur af, waardoor het oppervlak van het meer afkoelt. Uiteindelijk wordt de temperatuur in het epilimnion dezelfde als die van het hypolimnion. De thermocline verdwijnt en het voedselrijke water uit het hypolimnion mengt zich met het water aan het oppervlak van het meer. Dit wordt de “fall turnover” genoemd. In deze periode worden de voedingsstoffen van de bodem van het meer door het hele meer gemengd. Maar omdat de hoeveelheid zonlicht in de herfst en in de winter afneemt, kan het fytoplankton aan de oppervlakte niet erg snel groeien.
Tijdens de winter koelt het oppervlak van het meer verder af. Zoet water is het dichtste bij 39°F (4°C). IJs, met een temperatuur van 32°F (0°C), is minder dicht dan de diepere wateren en vormt zich dus aan de oppervlakte van het meer. Hierdoor krijgen vissen en andere ongewervelde dieren de ruimte om onder een met ijs bedekt meer te leven. Het ijs fungeert ook als een soort deken van isolatie die ervoor zorgt dat het water eronder niet bevriest.
In de lente worden de temperaturen warmer zodat het ijs smelt. Uiteindelijk wordt het hele meer 4°C (39°F) en vermengt het water van de bodem zich met het water van het oppervlak. Dit wordt de lenteovergang genoemd. Als de zomer begint, warmt het oppervlaktewater op en de thermocline scheidt opnieuw het epilimnion van het hypolimnion. Door de omslag in de herfst en de lente zijn de voedingsstoffen van de bodem van het meer beschikbaar voor het fytoplankton in het oppervlaktewater. Dit maakt het meer klaar voor de zomersnelle groei van fytoplankton en alle dieren die daarvan afhankelijk zijn.
Plantenleven in meren en vijvers Sommige van de meeste planten in meren en vijvers zijn de kleinste. Dit fytoplankton zijn meestal eencellige planten die gegroepeerd zijn met de algen. Soms sluiten ze zich aaneen tot lange slierten die kolonies worden genoemd. Veel voorkomend fytoplankton in meren en vijvers zijn diatomeeën, die prachtige schelpen van silica hebben (hetzelfde materiaal waaruit zand bestaat); dinoflagellaten, die zich voortbewegen door met hun flagellen (lange zweepachtige celuitsteeksels die een organisme kunnen voortbewegen) te knakken; en cyanobacteriën, dat zijn bacteriën die aan fotosynthese doen.
De grotere planten in vijvers en meren zijn onder meer grote algen en mossen, kattenstaarten, riet, waterlelies, blaasjeskruid, wilgen en knopstruiken. Deze planten groeien vaak in modder waar de gassen die ze nodig hebben om te groeien – zoals zuurstof en kooldioxide – schaars zijn. Veel grotere planten hebben stengels die sponsachtig zijn en die gassen uit de lucht in hun wortels trekken.
Planten op het land gebruiken hun wortels om water en voedingsstoffen te verzamelen, maar waterplanten zijn omgeven door water, en voedingsstoffen zijn in het water opgelost. Sommige waterplanten hebben hun wortels opgegeven. Eendenkroos (of waterlinzen) en watermeel zijn bijvoorbeeld kleine planten ter grootte van een erwt die in het voorjaar en de zomer op het wateroppervlak van meren en vijvers drijven. Ze absorberen voedingsstoffen uit het water en produceren veel zetmeel. Tegen de herfst zijn ze zo verzwaard met voedingsstoffen dat ze naar de bodem van het meer zinken. Ze overwinteren in de modder op de bodem van het meer, levend op hun zetmeelvoorraad. Tegen de lente hebben ze zoveel zetmeel verbruikt dat ze weer licht genoeg zijn om te drijven. Ze komen net op tijd naar de oppervlakte om het felle licht van de lente en de zomer te gebruiken voor de fotosynthese en ze beginnen hun zetmeelvoorraden weer op te gebruiken. Ook andere grote planten, zoals de duizendknoop, de watersoldaat en de waterhyacint, drijven aan het oppervlak van meren en vijvers.
De randen van meren worden vaak verdeeld in vier zones, gebaseerd op de fysieke omgeving en de plantensoorten die er voorkomen. De moeraszone, die het verst van het water begint, bevat planten die wortelen in het ondiepe water. Soms kan het water zich uit deze zone terugtrekken, waardoor de plantenwortels aan de lucht worden blootgesteld. Typische planten in de moerasplantenzone zijn biezen en zegges (een soort plant die eruit ziet als een stug gras). De volgende zone wordt de drijvende-blad- en opkomende zone genoemd. Hier droogt het water nooit op, maar is het meer zo ondiep dat de toppen van de planten uit het water opkomen. Een typische plant die in deze zone leeft is de waterlelie, die speciale met gas gevulde kamers in zijn bladeren heeft, waardoor hij aan het wateroppervlak kan blijven drijven. In de zone onder water leven de planten volledig onder water. In deze zone leven Canadees waterwier en vele soorten mossen. De zone met vrij zwevende planten beslaat het midden van het meer. Hier drijven planten zonder wortels, zoals eendenkroos en water soldaatjes, vrij aan de oppervlakte.
Dierlijk leven in meren en vijvers Zoöplankton drijft in het epilimnion van meren en eet fytoplankton en ander zoöplankton. Gewoonlijk zijn deze dieren bijna doorzichtig, om te voorkomen dat ze door hun predatoren worden gezien. Typisch zoöplankton in meren is de watervlo Daphnia, die zich kan voortplanten zonder te paren. Onder normale omstandigheden zijn al zijn nakomelingen vrouwelijk. Wanneer de dieren echter gestresseerd zijn, bijvoorbeeld door voedselgebrek, produceren ze mannetjes. Hierdoor wordt de genenpool van de populatie vermengd en ontstaan individuen die waarschijnlijk bestand zijn tegen veranderingen in het milieu. Een ander typisch zoetwater zoöplankton is de rotifeer, die borstelharen boven op zijn kop heeft die hij als propellers ronddraait om zich door het water te bewegen en prooien te vangen.
Veel insecten hebben jonge stadia die aquatisch zijn. Meivliegen, caddisvliegen, muggen en libellen leven allemaal enige tijd onder water in meren en vijvers. Ze zwemmen tussen de rotsen en planten op de bodem van het meer gedurende een seizoen of enkele jaren. Dan metamorfoseren (veranderen van uiterlijk) ze in hun volwassen vorm en vliegen weg van het water. De bodem van het meer herbergt ook veel verschillende wormen, mosselen en schaaldieren. Deze dieren voeden zich met de resten van planten en dieren die van bovenaf op de bodem van het meer vallen.
Stroomversnipperaars
In sommige rivieren is bijna al het plantaardige materiaal afkomstig van bladeren en andere plantendelen die vanaf het land in de rivier vallen. Zodra het blad het water raakt, is een leger ongewervelde dieren bezig de bladeren aan stukken te scheuren. Deze dieren, waaronder insectenlarven en rivierkreeften, worden versnipperaars genoemd en zij spelen een sleutelrol in de beekecologie (relatie tussen organismen en hun omgeving). De delen van de bladeren die de versnipperaars niet opeten, worden opgegeten door wormen en slakken, die op hun beurt voedsel worden voor vissen, amfibieën en vogels. Het breken van de bladeren in kleine stukjes is de eerste stap in de afbraak van het plantenmateriaal. Bacteriën en schimmels koloniseren de plantenstukjes en breken ze af tot de voedingsstoffen die planten die in de rivier groeien nodig hebben om te groeien.
In meren en plassen leven grotere dieren. Met name vissen, vogels en amfibieën azen op de ongewervelde dieren die in de meren leven. Vissen zoals de blauwbaars eten jonge insecten die op de bodem van het meer zwemmen, terwijl de crappy zoöplankton aan het oppervlak eet. Vogels zoals vliegenvangers en grasmussen vliegen aan de oppervlakte van het meer en azen op insecten die uit hun jonge stadium komen. Kikkers jagen ook op insecten die in de buurt van de vijver leven. Weer andere vogels en vissen jagen op kleinere vissen. De baars, de zalm, de visarend, de leeuwerik en de reiger jagen op vis door hun scherpe gezichtsvermogen te gebruiken. Bevers en muskusratten zijn zoogdieren die voor hun huisvesting afhankelijk zijn van water. Ze bouwen dammen en burchten, die hen bescherming bieden tegen roofdieren.
Juli Berwald, Ph.D.
Voor meer informatie
Boeken
Cunningham, William P., en Barbara Woodworth Saigo. Milieukunde: A Global Concern. Boston: WCB/McGraw-Hill, 1999.
Llamas, Teresa. The Vegetation of Rivers, Lakes, and Swamps. New York: Chelsea House, 1996.
Raven, Peter H., Linda R. Berg, and George B. Johnson. Milieu. 2nd ed. Orlando, FL: Saunders College Publishing, 1998.
Rowland-Entwistle, Theodore. Rivieren en meren. Morristown, NJ: Silver Burdett Press, 1987.
Sayre, April Pulley. Lake and Pond. New York: Twenty-First Century Books, 1996.
Sayre, April Pulley. Rivier en stroom. New York: Twenty-First Century Books, 1996.
Websites
“Freshwater Ecosystems.” Missouri Botanical Gardens.http://mbgnet.mobot.org/fresh (geraadpleegd op 16 augustus 2004).