Zwierzęta i rośliny, które żyją w słodkiej wodzie są nazywane życiem wodnym. Woda, w której żyją jest słodka, co oznacza, że jest mniej słona niż w oceanie. Lądowe środowisko, które otacza środowisko słodkowodne ma duży wpływ na zwierzęta i rośliny, które tam żyją. Niektóre czynniki, które wpływają na środowisko słodkowodne obejmują klimat, skład gleby oraz zwierzęta i rośliny lądowe na danym obszarze.
Tak jak na lądzie, rośliny wodne wymagają dwutlenku węgla, składników odżywczych (substancje takie jak fosforan i azot potrzebne do wzrostu) i światła do fotosyntezy, procesu, w którym rośliny tworzą swoje jedzenie ze światła słonecznego, wody i dwutlenku węgla. Zwierzęta wodne muszą wdychać tlen i spożywać pokarm. Warunki fizyczne otaczające zbiornik wodny lub teren podmokły (tereny, które są pokryte wodą na tyle często, że kontroluje ona rozwój gleby) kontrolują dostępność tych zasobów. Na przykład, stężenie składników odżywczych, tlenu i dwutlenku węgla w wodzie zależy od tego, ile powietrza dostaje się do wody oraz od składu chemicznego pobliskich gruntów. Osady (cząsteczki piasku, żwiru i mułu) w wodzie wpływają na to, ile światła dociera do dna jeziora lub rzeki. Temperatura wody wpływa na szybkość wzrostu zwierząt i roślin. Charakterystyka dna zbiornika wodnego (piasek, błoto, skały) i prędkość prądów (ruch poziomy wody) kontrolować, jakie rodzaje roślin i zwierząt mogą żyć i rozmnażać się w obszarze.
Ogólnie, środowiska słodkowodne są podzielone na dwie główne kategorie: wody lentic i wody lotic. Lentic wody są te, które są w ruchu, jak w rzekach i strumieniach. Wody lotosowe to te, które są stacjonarne, jak w jeziorach i stawach. Czasami jednak rzeki i strumienie wpływają do jezior i stawów, a te dwa różne siedliska łączą się ze sobą. Niektóre tereny podmokłe mogą również zawierać wiele cech środowisk słodkowodnych.
Życie w rzekach i strumieniach
Rzeki i strumienie charakteryzują się kilkoma cechami fizycznymi. Na ogół składają się one z wody słodkiej, która płynie w jednym kierunku. Przepływ wody jest najczęściej z obszaru o dużej wysokości (jak pasmo górskie) do obszaru o niskiej wysokości (jak ocean). Zazwyczaj woda płynie początkowo szybko, a następnie zwalnia w miarę przemieszczania się w dół rzeki. Strumienie często łączą się z rzekami, więc na końcu rzeki jest więcej wody niż na jej początku. Płynąc, rzeki erodują (ścierają) skały i zbierają osady, co sprawia, że na końcu rzeki są często bardziej mętne. Ponieważ rzeki i strumienie zmieniają się tak bardzo od swoich początków do końców, istnieje wiele różnych typów siedlisk dla zwierząt. W rezultacie, liczba gatunków zwierząt, które żyją w rzekach i strumieniach jest większa niż liczba gatunków, które żyją w jeziorach i stawach.
Życie roślin w rzekach i strumieniach Głównym wyzwaniem stojącym przed roślinami, które żyją w rzekach i strumieniach jest pozostanie w miejscu, zwłaszcza w szybkich prądach. Rośliny mają kilka różnych technik, aby pokonać przeciąg (ciąg) wody. Okrzemki to rodzaj glonów. Algi to organizmy morskie o rozmiarach od mikroskopijnego fitoplanktonu do gigantycznych kelp, zawierające chlorofil, ten sam pigment, którego rośliny lądowe używają do przeprowadzania fotosyntezy. Okrzemki unikają prądów dzięki swoim niewielkim rozmiarom. Rosną one w pojedynczej warstwie na powierzchni skał. Ze względu na tarcie między powierzchnią skały a wodą, przepływ wody spowalnia się prawie do zatrzymania w odległości około jednej dziesiątej cala (jednej czwartej centymetra) od powierzchni skały. Ten region nazywa się warstwa graniczna, i zapewnia okrzemki z ochrony przed siłami prądu, który w przeciwnym razie ciągnie je w dół rzeki.
Typowe duże rośliny rzeczne obejmują algi, mchy i liverworts. Rośliny te przezwyciężyć ciąg wody za pomocą specjalnych adaptacji do uchwycenia skał. Duże glony często przyczepiają się do skał za pomocą korzeniopodobnych struktur zwanych holdfasts. Ponadto, rośliny często zakotwiczają się w zakamarkach między skałami lub gdzie wody basen, aby uniknąć oporu wody River.
Rośliny rzeczne, które żyją w prądach rozwinęły techniki, aby wytrzymać siły wody. Siły te szybko złamać każdą roślinę z sztywnych łodyg lub liści. W rezultacie, rośliny, które żyją w rzekach są bardzo elastyczne, tak, że mogą one łatwo zginać i poruszać się z prądami.
Życie zwierząt w rzekach i strumieniach Zwierzęta, które żyją w rzekach i strumieniach również zmierzyć się z wyzwaniem pozostania tam, gdzie są. Wiele zwierząt ma haki i ssawki, które wykorzystują do mocowania się do skał. Larwy muchy czarnej, które żyją w strumieniach w północnych Stanach Zjednoczonych i południowej Kanadzie mają przyssawki, których używają, aby przyczepić się do skał w strumieniach. Larwy Mayfly mają haki, które wykorzystują do mocowania się do glonów rosnących na rocks.
Inne zwierzęta mają opływowe kształty, które minimalizują opór przez prezentowanie niewielkiego oporu wody. Pstrągi, które są niezwykle powszechne w bogatych w tlen wód szybko płynących, są w kształcie torpedy. Limpety są spłaszczonymi mięczakami, które przylegają do powierzchni skał. Ich płaski kształt zmniejsza opór prądów na nich.
Ryby diadromiczne
Ryby diadromiczne to ryby, które żyją w dwóch różnych siedliskach wodnych. Podczas jednej części ich życia, żyją w wodzie słodkiej, a podczas innej części ich życia żyją w wodzie słonej. Aby przejść ze słonej do słodkiej wody (lub ze słodkiej do słonej), te wyjątkowe ryby muszą przejść drastyczne zmiany, które wpływają na sposób, w jaki ich skrzela pobierają tlen z wody. Tylko około 1% wszystkich ryb na świecie to ryby diadromiczne. Dwa rodzaje ryb diadromicznych to ryby anadromiczne i katadromiczne.
Ryby anadromiczne to ryby, które spędzają większość swojego życia jako ryby słonowodne, a następnie migrują (przemieszczają się okresowo lub sezonowo) do wód słodkich na tarło. Wiele gatunków łososia, okonia pasiastego, jesiotra i głowacicy to ryby anadromiczne. U większości z tych gatunków ikra składana jest w wodach słodkich, a po wylęgu młode osobniki migrują do oceanów. W przypadku większości gatunków łososi, dorosłe osobniki migrują z powrotem do rzek, w których się urodziły, gdzie odbywają tarło, a następnie giną. Inne ryby anadromiczne migrują z powrotem do wód słodkich na tarło kilka razy w ciągu swojego życia, wracając do oceanu pomiędzy tarłami.
Ryby katadromiczne to ryby, które żyją przez większość swojego dorosłego życia w wodach słodkich, a następnie migrują do wód słonych na tarło. W Stanach Zjednoczonych, jedynym gatunkiem ryby, która jest katadromous jest węgorz amerykański. Żyje on w rzekach wzdłuż całego wschodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych. Kiedy jest gotowy do złożenia ikry, wędruje tysiące kilometrów do Morza Sargassowego, niedaleko Bermudów. Po opuszczeniu słodkiej wody, to nie jeść, i tak po tarła jego rezerwy energii są wykorzystywane i umiera.
Zwierząt, które żyją w strumieniach i rzekach rozwinęły ciekawe sposoby zbierania żywności w szybko płynących wodach. Ślimaki, limpety, i caddis larwy muchy zeskrobać glony z skał za pomocą specjalnych mouthparts. Wiele różnych larw owadów, jak również małże słodkowodne, filtrują wodę w poszukiwaniu małych kawałków pożywienia. Mają wyspecjalizowane narządy gębowe, które wyglądają jak szczotki lub grzebienie, które theyuse do odcedzania wody i wyciągnąć jadalny plankton (zwierzęta i rośliny, które pływają z prądami), które unoszą się w ich zasięgu.
Rzeki i strumienie są domami dla dużej liczby ryb. Okoń, smallmouth bass, largemouth bass, bullhead, karp, szczupak, i sunfish wolą części rzek, gdzie wody powolny. Ryby te są zazwyczaj dużymi, wizualnymi drapieżnikami (zwierzęta polujące na inne zwierzęta w celu zdobycia pożywienia), które polują w basenach na mniejsze ryby i bezkręgowce (zwierzęta bez kręgosłupa). Skalpyny i darterzy preferują szybciej poruszające się odcinki rzeki, gdzie wody są silnie natlenione. Wykorzystują one szybki nurt do przynoszenia pożywienia, zamiast polować na swoje ofiary. Pstrągi również występują w tych szybciej poruszających się częściach rzeki.
Życie w jeziorach i stawach
Duże jeziora są często dzielone na strefy. Obszar przybrzeżny nazywany jest strefą litoralu. Jest to część jeziora, która jest wystarczająco płytka, aby mogły rosnąć rośliny wodne. Strefa limniczna, zwana również epilimnionem, to wody powierzchniowe jeziora znajdujące się z dala od brzegu. (Przedrostek epi oznacza „na powierzchni”, a słowo limn oznacza „jezioro”) Rozciąga się ona tak głęboko, jak głęboko dociera światło słoneczne. Większość życia roślinnego w tej strefie to fitoplankton (mikroskopijne rośliny, które unoszą się w prądach morskich). Głęboka część jeziora nazywana jest strefą profundalną lub hypolimnionem. (Przedrostek hypo oznacza „pod”.) W tej strefie nie istnieje życie roślinne z powodu braku światła. Większość aktywności biologicznej to bakterie rozkładające martwe zwierzęta i rośliny.
Sezonowe zmiany w jeziorach Na jeziora i stawy ogromny wpływ mają zmiany temperatury w ciągu pór roku. Poniższy opis jest typowy dla jezior w klimacie umiarkowanym, które doświadczają sezonowych zmian temperatury. Jeziora tropikalne (te w gorących i wilgotnych obszarach) będą miały mniej dramatyczne wahania temperatur.
W lecie, słońce ogrzewa epilimnion. Cieplejsza woda jest mniej gęsta niż zimniejsza, więc unosi się na powierzchni chłodniejszej wody w hypolimnionie. Obszar pomiędzy ciepłymi wodami powierzchniowymi a zimnymi wodami głębinowymi stanowi strefę przejściową, w której woda zmienia temperaturę bardzo szybko wraz z głębokością. Obszar ten nazywany jest termokliną. Termoklina działa jako swego rodzaju bariera między wodami powierzchniowymi a głębokimi. Wczesnym latem epilimnion jest pełen życia. Fitoplankton może szybko rosnąć, ponieważ ma dużo światła i składników odżywczych, a temperatura wody jest ciepła. Z kolei zooplankton (zwierzęta takie jak skorupiaki i małe ryby, które pływają w wodach) żywi się fitoplanktonem. Te zooplankton są pokarmem dla większych ryb i ptaków.
Jak lato postępuje, fitoplankton zużywa składniki odżywcze w epilimnion. Zaczynają obumierać i opadają na dno jeziora. Tam rozkładają się, jak grzyby i bakterie, rozbijają martwy fitoplankton i zwierzęta i przekształcają je w składniki odżywcze, których fitoplankton potrzebuje do wzrostu. Ponieważ termoklina działa jak bariera między dnem a górą jeziora, te składniki odżywcze są niedostępne dla fitoplanktonu w epilimnionie. Fitoplankton nie może rosnąć w hypolimnion, gdzie są składniki odżywcze, ponieważ nie ma światła.
W jesieni, temperatura powietrza ochładza się, co chłodzi powierzchnię jeziora. Ostatecznie temperatura w epilimnionie staje się taka sama jak w hypolimnionie. Termoklina zanika, a bogate w składniki odżywcze wody z hypolimnionu mieszają się z wodami na powierzchni jeziora. Nazywa się to rotacją jesienną. W tym czasie składniki odżywcze z dna jeziora są mieszane w całym jeziorze. Jednakże, ponieważ ilość światła słonecznego zmniejsza się jesienią i zimą, fitoplankton na powierzchni nie może rosnąć bardzo szybko.
Podczas zimy, powierzchnia jeziora nadal się ochładza. Woda słodka jest najgęstsza przy 39°F (4°C). Lód, o temperaturze 32°F (0°C), jest mniej gęsty niż głębsze wody i dlatego tworzy się na powierzchni jeziora. Zapewnia to rybom i innym bezkręgowcom przestrzeń do życia pod pokrytymi lodem jeziorami. Lód działa również jak koc izolacyjny, który pomaga utrzymać wodę pod spodem przed zamarznięciem.
W okresie wiosennym temperatury się ocieplają, więc lód się topi. W końcu temperatura całego jeziora osiąga 39°F (4°C) i wody z dna mieszają się z wodami z powierzchni. Nazywa się to wiosenną rotacją. Gdy zaczyna się lato, wody powierzchniowe ocieplają się i termoklina ponownie oddziela epilimnion od hypolimnionu. Z powodu jesiennej i wiosennej rotacji, składniki odżywcze z dna jeziora są dostępne dla fitoplanktonu w wodach powierzchniowych. To ustawia jezioro na lato szybkiego wzrostu fitoplanktonu i wszystkich zwierząt, które zależą od nich.
Życie roślin w jeziorach i stawach Niektóre z najbardziej roślin w jeziorach i stawach są najmniejsze. Te fitoplankton są zwykle jednokomórkowe rośliny zgrupowane z glonów. Czasami łączą się one w długie sznury zwane koloniami. Powszechne fitoplankton w jeziorach i stawach są okrzemki, które mają piękne muszle wykonane z krzemionki (ten sam materiał, który składa się z piasku); dinoflagellaty, które poruszają się przez zatrzaskiwanie ich flagelli (długie biczowate przedłużenia komórek, które mogą napędzać organizm); i sinice, które są bakteriami przeprowadzającymi fotosyntezę.
Większe rośliny w stawach i jeziorach obejmują duże algi i mchy, ogony, trzciny, lilie wodne, bladderworts, wierzby i krzewy guzikowe. Rośliny te często rosną w błocie, gdzie gazy, których potrzebują do wzrostu – takie jak tlen i dwutlenek węgla – są niewystarczające. Wiele większych roślin mają łodygi, które są gąbczaste i ciągną gazy z powietrza w dół do ich roots.
Rośliny na lądzie używają swoich korzeni do zbierania wody i składników odżywczych, jednak rośliny wodne są otoczone przez wodę, a składniki odżywcze są rozpuszczone w wodzie. Niektóre rośliny wodne zrezygnowały z korzeni. Na przykład, kaczeniec (lub soczewica wodna) i mączka wodna to małe rośliny wielkości grochu, które wiosną i latem unoszą się na powierzchni jezior i stawów. Wchłaniają one składniki odżywcze z wody i produkują dużo skrobi. Jesienią są już tak obciążone substancjami odżywczymi, że opadają na dno jeziora. Zimę przeżywają w mule na dnie jeziora, żywiąc się swoimi zapasami skrobi. Do wiosny zużywają tyle skrobi, że są już na tyle lekkie, że mogą znów unosić się na wodzie. Wynurzają się na powierzchnię w samą porę, aby wykorzystać silne światło wiosny i lata do fotosyntezy i zaczynają ponownie wykorzystywać swoje zapasy skrobi. Inne duże rośliny, takie jak milfoil, żołnierz wody, i hiacynty wodne również unosić się na powierzchni jezior i stawów.
Krawędzie jezior są często podzielone na cztery strefy w oparciu o środowisko fizyczne i rodzaje roślin tam znaleźć. Zaczynając najdalej od wody, strefa roślin bagiennych zawiera rośliny, które mają korzenie w płytkiej wodzie. Czasami woda może ustąpić z tej strefy, pozostawiając korzenie roślin wystawione na działanie powietrza. Typowymi roślinami w strefie roślin bagiennych są szuwary i turzyce (rodzaj roślin, które wyglądają jak sztywna trawa). Następna strefa nazywana jest strefą pływających liści i strefą wynurzoną. Tutaj woda nigdy nie wysycha, ale jezioro jest na tyle płytkie, że wierzchołki roślin wynurzają się z wody. Typową rośliną żyjącą w tej strefie jest lilia wodna, która posiada w swoich liściach specjalne komory wypełnione gazem, które pozwalają jej utrzymywać się na powierzchni wody. W strefie roślin zanurzonych, rośliny żyją całkowicie pod wodą. W tej strefie żyją wodorosty kanadyjskie i wiele rodzajów mchów. Strefa roślin swobodnie pływających zajmuje środek jeziora. Tutaj rośliny bez korzeni, takie jak kaczeniec i żołnierz wodny, swobodnie unoszą się na powierzchni.
Życie zwierząt w jeziorach i stawach Zooplankton unosi się w epilimnionie jezior i żywi się fitoplanktonem i innym zooplanktonem. Zazwyczaj zwierzęta te są prawie przezroczyste, aby uniknąć bycia widzianym przez drapieżniki. Do typowych zooplanktonów w jeziorach należy pchła wodna Daphnia, która może rozmnażać się bez kojarzenia. W normalnych warunkach wszystkie jej potomstwo to samice. Jednakże, gdy zwierzęta są zestresowane, na przykład z powodu braku pożywienia, będą produkować samce. Miesza to pulę genową populacji i tworzy osobniki, które są w stanie przetrwać zmiany środowiskowe. Innym typowym zooplanktonu słodkowodnego jest rotifer, który ma szczeciny na szczycie głowy, że wiruje jak śmigła w celu poruszania się w wodzie i capture prey.
Wiele owadów mają młodociane etapy, które są wodne. Mayflies, caddis flies, komary i ważki wszystkie żyć przez pewien okres pod wodą w jeziorach i stawach. Pływają wśród skał i roślin na dnie jeziora przez sezon lub kilka lat. Następnie metamorfozują (zmieniają wygląd) do postaci dorosłej i odlatują z wody. Dno jeziora jest również domem dla wielu różnych robaków, małży i skorupiaków. Zwierzęta te żywią się szczątkami roślin i zwierząt, które opadają na dno jeziora z góry.
Rozdrabniacze strumieni
W niektórych rzekach prawie cały materiał roślinny pochodzi z liści i innych części roślin, które wpadają do rzeki z lądu. Jak tylko liść wpadnie do wody, armia bezkręgowców bierze udział w rozrywaniu liści na kawałki. Zwierzęta te, wśród których znajdują się larwy owadów i raki, nazywane są rozdrabniaczami i odgrywają kluczową rolę w ekologii strumienia (relacji pomiędzy organizmami a ich środowiskiem). Części liści, których rozdrabniacze nie zjedzą, są zjadane przez robaki i ślimaki, które z kolei stają się pokarmem dla ryb, płazów i ptaków. Rozdrobnienie liści na małe kawałki jest pierwszym krokiem w procesie rozkładu materiału roślinnego. Bakterie i grzyby kolonizują kawałki roślin i rozkładają je na składniki odżywcze, których rośliny rosnące w rzece potrzebują do wzrostu.
Większe zwierzęta żyją w jeziorach i stawach. W szczególności, ryby, ptaki i płazy żerują na bezkręgowcach, które żyją w jeziorach. Ryby takie jak bluegills jeść młodocianych owadów, które pływają w dnie jeziora, podczas gdy crappies jeść zooplankton w pobliżu powierzchni. Ptaki, takie jak muchołówki i wargacze, latają blisko powierzchni jezior, żerując na owadach, które wylęgają się z ich młodocianego stadium. Żaby również polują na owady żyjące w pobliżu stawu. Jeszcze inne ptaki i ryby żerują na mniejszych rybach. Bass, łosoś, rybołów, loons i czapla polują na ryby za pomocą swojego przenikliwego wzroku. Bobry i piżmaki są ssakami, których domem jest woda. Budują tamy i lodge, które zapewniają im ochronę przed drapieżnikami.
Juli Berwald, Ph.D.
For More Information
Books
Cunningham, William P., and Barbara Woodworth Saigo. Environmental Science: 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. Environment. 2nd ed. Orlando, FL: Saunders College Publishing, 1998.
Rowland-Entwistle, Theodore. Rivers and Lakes. Morristown, NJ: Silver Burdett Press, 1987.
Sayre, April Pulley. Lake and Pond. New York: Twenty-First Century Books, 1996.
Sayre, April Pulley. Rzeka i strumień. New York: Twenty-First Century Books, 1996.
Strony internetowe
„Freshwater Ecosystems.” Missouri Botanical Gardens.http://mbgnet.mobot.org/fresh (dostęp 16 sierpnia 2004 r.).
.