Вода и экология: Журнал «Вода и экология: проблемы и решения»

Что такое экология?

Экология — это наука о взаимодействии организмов с окружающей их средой. Различные виды, живущие в одном месте, взаимодействующие между собой и с окружающей средой, вместе образуют экосистему. В экосистеме существует несколько пищевых сетей. Пищевая сеть — это обзор того, какие виды в окружающей среде потребляют какие виды (растения, животные или оба). Здоровая экосистема состоит из множества организмов, которые играют разные роли в различных пищевых цепях. Если экосистема потеряет одного из своих членов, она может быть парализована. Например, если бы совы в лесной пищевой сети вымерли, грызуны могли бы начать размножаться с огромной скоростью, заставляя их заполонять территорию и уничтожать ресурсы, которые также используют другие животные.
Экологи — это люди, которые изучают взаимодействия между организмами и окружающей их средой в пищевых сетях или других экологических отношениях. Полевые работы являются важным компонентом этого исследования. Лабораторные эксперименты также применяются в полевых условиях. Большую часть времени экологи занимаются изучением природной среды и сообществ, но некоторые из них занимаются прикладной экологией, используя экологические знания об экосистемах, управляемых людьми, широко известных как агроэкосистемы.

Какие виды водной среды существуют?

Существует два вида водной среды, которые могут поддерживать жизнь. Это зоны жизни в морской воде и зоны жизни в пресной воде. Основные типы организмов, встречающихся в водной среде, определяются соленостью воды. Соленость означает количество солей, растворенных в объеме воды. Вот почему зоны водной жизни делятся на зоны жизни в морской воде и зоны жизни в пресной воде.
Примером зоны морской жизни или морской жизни является коралловый риф. Примером зоны пресноводной жизни является озеро.

Какие есть зоны морской жизни?

Крупнейшие зоны жизни с морской водой на Земле не так сложно найти, как и в океанах. Океаны покрывают около 71% земной поверхности и очень важны для сохранения всего живого на земле. Океаны играют важную роль в гидрологическом цикле, так как осадки (дождь) состоят из испаряющейся океанической воды и в регуляции климата Земли. Океаны участвуют и в других круговоротах материи. Океаны являются средой обитания для около 250 000 видов морских растений и животных. К сожалению, океаны также являются свалками для человеческих отходов, потому что (загрязненная) вода всех внутренних водоемов в конечном итоге попадает в океаны.
Океаны можно разделить на прибрежную зону и открытое море. Здесь мы дадим объяснение различных типов жизненных зон, обнаруженных в прибрежной зоне и в открытом океане, а также схематический обзор всех этих жизненных зон.

Прибрежные зоны жизни

Прибрежная зона составляет лишь 10% океанической среды, но содержит 90% всех морских видов. Прибрежные зоны являются наиболее богатыми питательными веществами зонами жизни океанов.
Прибрежные зоны можно разделить на несколько различных жизненных зон. Одна из жизненных зон, которую можно найти в прибрежной зоне, — это эстуарий. Эстуарии — это закрытые участки прибрежных вод, где морская вода смешивается с пресной водой из внутренних ручьев и рек.
Температура и уровень солености эстуариев всегда зависят от размера потока из соленых океанов и пресноводных рек и ручьев.
Еще одна зона жизни, обнаруженная в прибрежной зоне, — это прибрежные водно-болотные угодья. Водно-болотные угодья — это земли, покрытые соленой водой в течение всего или части года. Прибрежные водно-болотные угодья являются местом обитания ряда видов и популярными местами отдыха. Они помогают поддерживать качество прибрежной воды, фильтруя и оседая загрязняющие вещества и питательные вещества. Прибрежные водно-болотные угодья имеют особое значение, поскольку они защищают прибрежные земли от затопления, а также от повреждений и эрозии, вызванных штормами. В Соединенных Штатах много прибрежных водно-болотных угодий. Примерами являются заливы и лагуны. Примерами видов растений и животных, обычно встречающихся на прибрежных водно-болотных угодьях, являются травы и креветки.
Вдоль тропических побережий со слишком большим количеством ила для прибрежных водно-болотных угодий мы можем найти болота. Они помогают защитить береговую линию от эрозии и являются средой обитания для более чем 2000 видов рыб, птиц и растений.
В чистых и теплых прибрежных водах тропиков и субтропиков могут образовываться коралловые рифы. Коралловые рифы являются наиболее биологически разнообразными зонами водной жизни. В коралловых рифах многие виды живут и взаимодействуют друг с другом в сложных экологических отношениях. Примером большого кораллового рифа является Большой Барьерный риф в Австралии.

Жизненные зоны открытого океана

В открытом море обитает лишь около 10% всех морских видов. Открытый океан делится на три зоны жизни: эвфотическая зона, батиальная зона и абиссальная зона. Подразделение основано на проникновении солнечного света.
Эвфотическая зона — это верхняя часть океана, где виды-продуценты производят кислород. Уровень питательных веществ низкий, а уровень растворенного кислорода высокий. Эвфотическая зона составляет около 90 % поверхности океана, тогда как здесь встречается лишь около 10 % мировых видов рыб. Скорость проникновения солнечного света высока в этой океанической зоне.
Батиальная зона почти не освещена, а абиссальная зона очень темная. Эти зоны встречаются только в открытом море и не содержат производителей из-за отсутствия проникающего солнечного света. В абиссальной зоне вода очень холодная, а уровень растворенного кислорода очень низкий. Есть высокие уровни питательных веществ, которые поддерживают многие виды, обитающие в открытой воде. Ниже абиссальной зоны, на дне океана, обитает множество видов редуцентов, расщепляющих органический материал мертвых океанических организмов на питательные вещества.
Открытый океан имеет очень высокую продуктивность. Это делает вышеупомянутые жизненные зоны очень важными.

Обзор зон жизни в океане:

Какие существуют зоны жизни в пресной воде?

Зоны пресноводной жизни встречаются в водах с концентрацией растворенных солей менее 1%. Пресные воды подразделяются на стоячие пресноводные объекты, такие как озера, пруды и внутренние водно-болотные угодья, и проточные пресноводные объекты, такие как реки и ручьи. Только 1% земной поверхности покрыт пресной водой. Однако около 41% всех известных видов рыб живут в пресной воде. Сток с суши обеспечивает воду питательными веществами, такими как азот и фосфор, поскольку пресноводные зоны близки к наземным (наземным) экосистемам.
Здесь мы дадим объяснение различных типов жизненных зон, обнаруженных в стоячих и проточных водоемах с пресной водой, а также схематический обзор всех этих жизненных зон.

Жизненные зоны в стоячих пресноводных водоемах

Озера и пруды – это большие естественные водоемы со стоячей водой. Они питаются в основном за счет осадков и таяния снега, и состоят из различных жизненных зон.
Первая зона жизни в пресноводных озерах называется прибрежной зоной. Прибрежная зона находится у берега, где растут укоренившиеся растения. Это самая продуктивная зона озера, потому что она получает много солнечного света и получает питательные вещества из стока с суши. В прибрежной зоне обитают плавающие растения, надводные растения, подводные растения и фитопланктон. Есть также большое количество редуцентов и некоторых видов животных, таких как лягушки, рыбы и насекомые.
Под прибрежной зоной жизни находится прибрежная зона жизни. Это зона на поверхности озера, простирающаяся до глубины, куда проникает солнечный свет. В зависимости от доступных питательных веществ он содержит фито- и зоопланктон, а также различные виды рыб.
Под лимнетической зоной жизни находится глубинная зона жизни. Зона глубокой жизни — это глубокая темная вода, куда не может проникнуть солнечный свет. В этой зоне мы можем найти только рыбу, которая может выжить в более прохладных и темных условиях.
Наконец, на дне пресноводных водоемов есть еще одна зона жизни, называемая донной зоной жизни, населенная в основном редуцентами и личинками насекомых.

Жизненные зоны в проточных пресноводных водоемах

Проточные водоемы с пресной водой, такие как реки и ручьи, являются водоразделами для атмосферных осадков. Эта вода становится поверхностным стоком и стекает с реками и ручьями в море. Сток поверхностных вод в море происходит в трех разных жизненных зонах. Все эти жизненные зоны имеют свои собственные условия окружающей среды, из-за чего видовое разнообразие различается между тремя зонами.
В первой жизненной зоне потоки прозрачной, холодной воды несутся по водопадам и порогам. Когда вода падает вниз, она растворяет большое количество кислорода из воздуха. В этой жизненной зоне наиболее распространены виды растений, такие как водоросли и мхи, и виды рыб, такие как форель. В этих ручьях встречается несколько видов планктона, а рыбы обычно имеют плоское тело.
Во второй жизненной зоне ручьи шире и глубже, а препятствий меньше. Вода теплее, а содержание кислорода ниже, поэтому в этой жизненной зоне поддерживается больше видов-продуцентов, таких как фитопланктон.
В третьей зоне ручьи впадают в более широкие и глубокие реки, которые текут по плоским долинам. Вода в этой зоне жизни имеет более низкое содержание кислорода и более высокую температуру, чем вода в первых двух зонах. Реки и ручьи медленно движутся и содержат продуцентов, таких как водоросли и цианобактерии, а также укоренившиеся водные растения. Из-за эрозии почвы вода часто мутная и наполнена взвешенными веществами.
Проточные пресноводные водоемы обычно получают питательные вещества из поверхностных стоков.

Обзор зон пресноводной жизни:

Какие виды обитают в зонах водной жизни и как они взаимодействуют?

Как морские, так и пресноводные зоны жизни содержат большое разнообразие организмов, которые взаимодействуют друг с другом в различных пищевых сетях. Пищевая сеть — это система, в которой одни организмы потребляют другие организмы, растения или животные, чтобы сформировать устойчивую систему, в которой виды будут находиться в равновесии и не будут испытывать перенаселения.
Основными видами организмов в водных экосистемах являются свободно плавающие, очень мелкие организмы, называемые планктоном, сильно плавающие организмы, называемые нектоном, донные организмы, называемые бентосом, и редуценты, такие как бактерии.
Планктон — это вид организма, который поддерживает многие виды, потому что потребляется. Фитопланктон является наиболее важным видом планктона, потому что фитопланктон состоит из продуцентов. В основном это означает, что он производит вещество, которое поддерживает жизнь других водных организмов, например кислород. Фитопланктон также является наиболее широко употребляемым в пищу видом планктона. Другие виды планктона являются либо полупродуцентами (нанопланктон), либо консументами (зоопланктон).
Нектон — это группа более крупных плавающих потребителей, которые питаются планктоном или другими потребителями. Примерами нектона являются рыбы и черепахи.
Примерами бентоса, донных организмов, являются устрицы и омары.
Разлагатели выполняют одну-единственную задачу в водной экосистеме; разрушать (разлагать) органический материал. Они разлагают мертвые растительные и животные материалы на питательные соединения, которые производители могут использовать для создания поддерживающей жизнь материи.

Чтобы упростить объяснение, мы добавили сюда схематическое изображение:

(Стрелки обозначают потоки материи, а пунктирные стрелки обозначают потребление.)

Помните, что разлагатели не начнут разлагать потребительский материал до тех пор, пока потребители не умрут.

Какие факторы ограничивают водную жизнь?

Водная среда имеет много преимуществ. Вода обладает многими свойствами, и поэтому это уникальная среда для жизни.
Давление воды обеспечивает физическую поддержку. Колебания температуры очень ограничены, что снижает риск перегрева или высыхания водных животных. Необходимые питательные вещества легко доступны, потому что они растворены в воде. Когда токсины попадают в воду, они быстро преобразуются или рассеиваются.

Все это очень положительные эффекты жизни под водой. Однако есть и факторы, ограничивающие водную жизнь. Факторами, которые определяют, какие формы жизни могут поддерживаться в водной зоне жизни, являются:
— Температура
— Доступ к солнечному свету
— Концентрация растворенного кислорода
— Доступность питательных веществ, таких как азот и фосфор

Температура воды обычно падает с глубиной. , потому что меньше солнечного света будет проникать в воду на большей глубине. Большинство водных организмов имеют ограниченный диапазон толерантности к изменениям температуры. Это все, что им нужно, потому что температуры под поверхностью воды вряд ли претерпят большие изменения. Однако, когда происходят внезапные изменения температуры, это оказывает значительное влияние на производительность и выживание водных организмов.
Солнечный свет может проникать в воду только на глубину около 30 метров под поверхностью. Производителям нужен солнечный свет для производства кислорода и других необходимых веществ, которые будут поддерживать потребителей. Производство может происходить только в зоне, куда может проникать солнечный свет. Взвешенные вещества могут препятствовать проникновению солнечных лучей в воду. Это может уменьшить размер зоны, в которой осуществляется производство.
Кислород поступает в водную экосистему из атмосферы и за счет продукции (фито)планктона. На концентрации растворенного кислорода, образующегося из атмосферного кислорода, влияет температура воды. Когда уровень растворенного кислорода упадет ниже 3 частей на миллион, многие потребители, такие как рыба и зоопланктон, умрут.
Это делает растворенный кислород и температуру воды очень важными лимитирующими факторами в зонах водной жизни. Уровень кислорода, как и температура, также снижается с глубиной.
Запас питательных веществ в пресноводных экосистемах обычно удовлетворительный. Однако в открытом океане питательных веществ часто не хватает. Они являются важным ограничивающим фактором продуктивности в зонах водной жизни. Фосфор является основным ограничивающим питательным веществом в пресноводных зонах жизни, тогда как азот является основным ограничивающим питательным веществом в морских зонах жизни.

Какое влияние человек оказывает на водную жизнь?

Желание человека жить вблизи побережья способствовало деградации зон водной жизни. Сегодня около двух третей населения мира проживает вблизи побережья. Люди осушали водно-болотные угодья и другие прибрежные районы, чтобы получить землю для городской застройки.
Большинство водоемов сейчас сильно загрязнены, потому что мы очень долго сбрасывали в них сточные воды, прежде чем поняли, что это очень плохо сказывается на качестве воды. Прибрежные зоны жизни особенно чувствительны к токсическому загрязнению, потому что они являются свалкой пестицидов, тяжелых металлов и других загрязняющих веществ, которые вскоре накапливаются до высоких уровней. Сток с очистных сооружений и других систем водоподготовки в настоящее время угрожает всем зонам водной жизни, и мы очень стараемся решить эту проблему.
Человеческая деятельность, которая серьезно угрожает жизни в зонах водной флоры и фауны, — это рыболовство. Люди не знают, где остановиться, поэтому перелов рыбы стал распространенной проблемой как в океанах, так и во внутренних водах.
Сейчас мы очень стараемся защитить коралловые рифы, потому что мы несем ответственность за уничтожение около 10% коралловых рифов в мире. Коралловые рифы являются наиболее развитыми экосистемами на Земле с огромным разнообразием видов растений и животных. Но защищать коралловые рифы сложно и дорого. Только половина стран с коралловыми рифами имеет ресурсы для их защиты.
Водно-болотные угодья и болота исчезают, потому что люди превращают их в сельскохозяйственные угодья или используют для добычи полезных ископаемых, лесного хозяйства, добычи нефти и газа и строительства автомагистралей. Многие водно-болотные угодья уже преобразованы.