Informație

17.1D: Ecosisteme de apă dulce - Biologie

17.1D: Ecosisteme de apă dulce - Biologie



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Doar 3% din apa lumii este proaspătă. Restul se găsește în lacuri, iazuri, râuri și pâraie.

Zona aproape de mal. Aici lumina ajunge până în jos. Producătorii sunt plante înrădăcinate pe fund și alge atașate de plante și de orice alt substrat solid. Consumatorii includ

  • crustacee minuscule
  • viermi plati
  • larve de insecte
  • melci
  • broaște, pești și țestoase.

Zona limnetică

Acesta este stratul de apă deschisă unde poate avea loc fotosinteza. Pe măsură ce se coboară mai adânc în zona limnetică, cantitatea de lumină scade până când se atinge o adâncime în care rata fotosintezei devine egală cu rata respirației. La acest nivel, producția primară netă nu mai are loc.

Zona limnetică este mai mică în apă tulbure decât în ​​limpede și este o caracteristică mai proeminentă a lacurilor decât a iazurilor.

Viața în zona limnetică este dominată de

  • microorganisme plutitoare – numite plancton
  • animale care înoată activ – numite necton

The producători în acest ecosistem sunt alge planctonice. The consumatorii primari includ animale precum crustacee microscopice și rotifere - așa-numitele zooplancton. Consumatorii secundari (și superiori) sunt insectele înotătoare și peștii. Aceste necton se deplasează de obicei liber între zonele litorale și limnetice.

Zona profundă

Multe lacuri (dar puține iazuri) sunt atât de adânci încât nu ajunge suficientă lumină aici pentru a susține productivitatea primară netă. Prin urmare, această zonă depinde, pentru caloriile ei, de derivarea în jos a materiei organice din zonele litorale și limnetice. Zona profundă este locuită în principal de consumatori primari care sunt fie atașați, fie se târăsc de-a lungul sedimentelor de pe fundul lacului. Astfel de animale care locuiesc pe fund sunt numite bentos. Sedimentele de la baza zonei profunde susțin și o populație mare de bacterii și ciuperci. Acești descompozitori descompun materia organică care ajunge la ei, eliberând nutrienți anorganici pentru reciclare.

Cădere răsturnată

Acolo unde are loc o schimbare pronunțată a anotimpurilor, încălzirea suprafeței lacului vara împiedică această apă să se amestece cu apa mai adâncă. Acest lucru se datorează faptului că apa caldă este mai puțin densă decât cea rece.

Apa de suprafata se imbogateste in oxigen o parte din aerul de deasupra ei iar restul - pentru ca se afla in zona limnetica - din fotosinteza. Dar apa din zona profundă - fiind îndepărtată din ambele surse - devine stagnantă. În toamnă, însă, pe măsură ce apa de suprafață se răcește, ea devine mai densă și se scufundă în fund - purtând oxigen cu ea.

Răsturnarea primăverii

Un fenomen similar are loc atunci când gheața se topește primăvara.

Râuri și Pârâuri

Habitatele disponibile în râuri și pâraie diferă în mai multe moduri de cele din lacuri și iazuri.

  • Din cauza curentului, apa este de obicei mai oxigenată.
  • Fotosintetizatoarele joacă un rol minor în lanțurile trofice aici; o mare parte din energia disponibilă pentru consumatori este adusă de pe pământ; de exemplu, în căderea frunzelor.

Oceane, ca și lacurile, pot fi descrise în termeni de zone. Există multe paralele între cele două, dar, din păcate, se folosește un vocabular separat pentru fiecare.


Biologia apei dulci

Biologia apei dulci este o ramură a limnologiei și se concentrează pe studierea ecosistemelor din mediile de apă dulce. Acesta caută să înțeleagă modul în care ecosistemele interacționează între ele și cum reacționează la mediile lor fizice și chimice. Biologia apei dulci este adesea folosită în procesele industriale, inclusiv purificarea apei și tratarea apelor uzate.

Ecosistemele de apă dulce sunt împărțite în două subsecțiuni, ecosisteme lentice (ecosisteme care există în apă plată) și ecosisteme lotice (ecosisteme care există în apă în mișcare). Aceasta înseamnă că poate include lacuri, râuri, izvoare și chiar zone umede. Acest lucru se opune ecosistemelor marine, care sunt doar sisteme cu apă sărată.

Nevoia de a înțelege ecosistemele de apă dulce provine din nevoia de a conserva viața umană. Acest lucru se datorează faptului că în apa dulce, existau multe amenințări la adresa umanității și, din moment ce trebuie să bem apă pentru a supraviețui, era important să înțelegem de ce oamenii se îmbolnăveau. Un exemplu în acest sens ar fi holera, care se poate scurge în apa dulce prin contaminarea apelor uzate.

Biologia apei dulci are câteva tehnici pentru a se concentra pe cererea biochimică de oxigen (cât de mult oxigen este necesar într-o comunitate) și modul în care este structurat ecosistemul. Modul în care sunt monitorizate evenimentele este prin ratele de creștere, rata în care speciile se reproduc, schimbările comportamentale sau rata în care speciile mor în ecosistem.

Macroinvertebratele (nevertebratele pe care le puteți vedea fără un dispozitiv de mărire) sunt folosite în modele care se concentrează pe evenimente. Acest lucru se datorează faptului că sunt ușor de colectat, pot fi provocate cu ușurință prin teste de stres și cât de valoroase sunt pentru ecosistem. Singura problemă cu aceasta este că este greu să-l replici la scară largă.

Înțelegerea modului în care ar trebui să arate un ecosistem de apă dulce care este sănătos se realizează prin utilizarea site-urilor de referință. Aceste situri sunt de obicei ușor de reconstruit în apă plată, spre deosebire de apa curgătoare. Acest lucru se datorează faptului că apa care curge are o variabilă constantă necunoscută, ceea ce o face extrem de imprevizibilă. Unii indicatori că un ecosistem de referință, dacă este corect, pot fi câteva lucruri, câteva exemple ar fi chitina de insecte (schelete de artropode) și solzii de pește.

Testele de stres chimic pe ecosistemele de apă dulce sunt una dintre procedurile pe care oamenii de știință le vor folosi pentru a ajuta la înțelegerea ecosistemelor. Introducerea în simulări a unor noi substanțe chimice fost extraterestre poate ajuta la îmbunătățirea modului de viață într-un ecosistem de apă dulce sau poate arăta cum un ecosistem s-ar putea prăbuși.

Biologia apei dulci este un subiect foarte concentrat care se învârte în jurul vieții din ecosistemele de apă dulce. A ajutat la menținerea oamenilor în viață de-a lungul anilor. Biologia apei dulci a furnizat informații pentru a împiedica toxinele dăunătoare, substanțele chimice, organismele sau virușii să infecteze apa dulce, precum și ce pot face oamenii de știință pentru a preveni acest lucru. Există mai multe moduri în care a ajutat și, odată cu creșterea informațiilor, oamenii de știință ar putea fi capabili să păstreze mai multă apă dulce pentru omenire.

Pentru a face legătura cu aceasta Biologia apei dulci pagina, copiați următorul cod pe site-ul dvs.:


Cercetare

Secțiunea constă dintr-un singur grup de cercetare, Freshwater Ecology, care se concentrează pe cercetarea în lacuri, pâraie, zone umede și zone de coastă, în Danemarca și pe tot globul.

Cercetarea noastră răspunde întrebărilor legate de tiparele diversității biologice, adaptările organismelor în raport cu mediul lor și cu structura și procesele ecologice ale întregilor ecosisteme acvatice. Împreună cu rețeaua noastră extinsă de colaboratori externi, atât la nivel național, cât și internațional, ne concentrăm pe cinci domenii principale de cercetare (vezi meniul din dreapta), toate fiind interconectate și cu un accent în timp util asupra provocărilor actuale legate de, de ex. schimbările climatice, utilizarea terenurilor și managementul naturii. Abordarea cercetării acoperă experimente și anchete pe teren și configurații experimentale în laborator. Toți membrii personalului sunt implicați într-o măsură diferită în majoritatea celor cinci domenii de cercetare descrise.

Infrastructura de cercetare include facilități moderne de laborator dotate cu hardware extins pentru analiza probelor, diverse echipamente și vase pentru prelevarea de probe pe teren, o seră de ultimă generație și camere cu temperatură controlată.

Domenii de cercetare


17.1D: Ecosisteme de apă dulce - Biologie

PARTEA IV. EVOLUȚIE ȘI ECOLOGIE

16. Interacțiuni cu comunitatea

16.5. Ecosisteme acvatice majore

Biomii terestre sunt determinați de cantitatea și tipul precipitațiilor și de temperaturi. Alți factori, cum ar fi tipul de sol și vântul, joacă, de asemenea, un rol. Ecosistemele acvatice sunt, de asemenea, modelate de factori cheie de mediu. Câțiva factori importanți sunt: ​​cât de departe razele soarelui pătrund în apă, adâncimea apei, curenții, natura substratului de fund, temperatura apei și cantitatea de săruri dizolvate.

Un determinant important al naturii ecosistemelor acvatice este cantitatea de sare dizolvată în apă. Cele care au un conținut ridicat de sare (35 părți la mie sau mai mult) sunt numite ecosisteme marine, iar cele care au puțină sare dizolvată (mai puțin de 0,5 părți la mie) sunt numite ecosisteme de apă dulce.

La fel ca ecosistemele terestre, ecosistemele marine sunt destul de diverse. Ecologiștii recunosc mai multe categorii de ecosisteme marine.

Ecosisteme marine pelagice

În oceanul deschis, multe tipuri de organisme plutesc sau înoată activ. Creveții, calmarii, peștii și balenele înoată activ în timp ce urmăresc hrana. Organismele care nu sunt atașate de fund sunt numite organisme pelagice, iar ecosistemul din care fac parte se numește ecosistem pelagic.

Termenul de plancton este folosit pentru a descrie organismele acvatice care sunt atât de mici și înoată slab încât sunt pur și simplu transportate din loc în loc de curenți. Ca și în cazul tuturor ecosistemelor, organismele care desfășoară fotosinteza sunt baza piramidei energetice. Fitoplanctonul sunt organisme planctonice care desfășoară fotosinteza. Majoritatea fitoplanctonului sunt alge și bacterii microscopice, unicelulare. Stratul superior al oceanului, unde pătrund razele soarelui, este cunoscut sub numele de zona eufotică. Fitoplanctonul este cel mai frecvent în această zonă eufotică. Grosimea zonei eufotice variază în funcție de gradul de claritate al apei, dar în apă limpede poate fi de până la 150 de metri (500 de picioare) în adâncime.

Zooplanctonul sunt animale mici, slab înotătoare de mai multe feluri (crustacee, meduze și pești tineri) și mai multe tipuri de protozoare, care se hrănesc cu fitoplancton prin filtrarea fitoplanctonului din apă. Zooplanctonul este adesea situat la o adâncime mai mare în ocean decât fitoplanctonul, dar migrează în sus noaptea și se hrănește cu populația mare de fitoplancton. Zooplanctonul este, la rândul său, mâncat de animale mai mari, cum ar fi peștii și creveții mai mari, care sunt mâncați de animale mai mari, cum ar fi somonul, tonul, rechinii, calmarii, balenele și focile. (A se vedea figura 16.27.)

Un factor major care influențează natura unei comunități marine este tipul și cantitatea de material dizolvat în apă.

Ecosistemele de recife de corali sunt produse de animalele de corali care construiesc schelete externe în formă de cupă în jurul lor. Coralii ies din scheletele lor pentru a capta hrana și pentru a se expune la soare. Expunerea la lumina soarelui este importantă deoarece coralii conțin alge unicelulare în corpul lor. Aceste alge desfășoară fotosinteza și oferă atât lor, cât și animalelor de corali nutrienții necesari creșterii. Această relație mutualistă dintre alge și corali stă la baza unei comunități foarte productive de organisme.

Scheletele coralilor oferă o suprafață pe care trăiesc multe alte tipuri de animale. Unele dintre aceste animale se hrănesc cu corali direct, în timp ce altele se hrănesc cu plancton mic și bucăți de alge care se stabilesc printre organismele de corali. Multe tipuri de pești, crustacee, bureți, scoici și melci sunt membri ai ecosistemelor recifelor de corali. Deoarece au nevoie de apă caldă, ecosistemele de corali se găsesc doar în apropierea ecuatorului. Ecosistemele de corali necesită, de asemenea, apă de mică adâncime și limpede, deoarece algele trebuie să aibă suficientă lumină solară pentru a desfășura fotosinteza. Recifele de corali sunt considerate unul dintre cele mai productive ecosisteme de pe Pământ (vezi figura 16.28).

Coralii sunt mici animale marine care secretă schelete externe. Au o relație reciprocă cu anumite alge, ceea ce permite ambelor tipuri de organisme să aibă un mare succes. Materialul scheletic servește ca substrat pe care trăiesc multe alte tipuri de organisme.

Un ecosistem abisal este un ecosistem bentonic care apare la adâncimi mari în ocean. În regiuni atât de adânci ale oceanului nu există lumină care să susțină fotosinteza. Prin urmare, animalele trebuie să se bazeze pe o ploaie continuă de materie organică din zona eufotică de deasupra lor. În esență, toate organismele din acest mediu sunt groapători care se hrănesc cu orice se află în calea lor. Multe dintre animale sunt mici și generează lumină pe care o folosesc pentru a găsi sau a atrage hrana.

Un estuar este o categorie specială de ecosistem acvatic care constă din zone puțin adânci, parțial închise, în care apa dulce pătrunde în ocean. Salinitatea (0,5-30 părți la mie) a apei din estuar se modifică odată cu mareele și cu debitul apei din râuri. Organismele care trăiesc aici sunt special adaptate acestui set de condiții fizice, iar numărul speciilor este mai mic decât în ​​ocean sau în apă dulce.

Estuarele sunt ecosisteme deosebit de productive din cauza cantităților mari de nutrienți introduse în bazin de la râurile care curg în ele. Acest lucru este sporit și mai mult de faptul că apa de mică adâncime permite luminii să pătrundă în cea mai mare parte a apei din bazin. Fitoplanctonul și algele și plantele atașate sunt capabile să folosească lumina soarelui și nutrienții pentru o creștere rapidă. Această activitate fotosintetică susține multe tipuri de organisme din estuar.

Estuarele sunt deosebit de importante ca locuri de pepiniere pentru pești și crustacee, cum ar fi lipa și creveții. Adulții intră în aceste zone productive, adăpostite pentru a se reproduce și apoi se întorc în ocean. Tinerii își petrec viața timpurie în estuar și în cele din urmă pleacă pe măsură ce devin mai mari și sunt mai capabili să supraviețuiască în ocean. Estuarele captează și sedimente. Această activitate tinde să împiedice multe tipuri de poluanți să ajungă în ocean și, de asemenea, are ca rezultat umplerea treptată a estuarului, care poate deveni în cele din urmă o mlaștină sărată și apoi parte a unui ecosistem terestru.

Impactul uman asupra ecosistemelor marine

Deoarece oceanele acoperă aproximativ 70% din suprafața Pământului, este greu de imaginat că oamenii pot avea un impact major asupra lor. Cu toate acestea, folosim oceanele într-o mare varietate de moduri. Oceanele oferă o sursă majoră de proteine ​​sub formă de pește, creveți și alte animale. Cu toate acestea, pescuitul excesiv a distrus multe dintre industriile tradiționale de pescuit ale lumii, cum ar fi pescuitul de cod în largul coastei de est a Americii de Nord. Creșterea peștilor în ocean implică utilizarea unor țarcuri pentru a închide peștii. Populațiile dense din țarcuri au ca rezultat poluarea oceanului din hrana care este furnizată peștilor și deșeurile pe care le produce peștele. Aceste populații captive au provocat, de asemenea, răspândirea bolilor de la speciile de crescătorie la peștii sălbatici. Estuarele sunt zone de pescuit importante, dar sunt afectate de fluxul de îngrășăminte, deșeuri animale și pesticide în josul râurilor care drenează terenurile agricole și intră în estuare. Utilizarea oceanelor ca transport are ca rezultat poluarea cu petrol, iar gunoiul plutește în mod regulat pe țărm. Recifele de corali sunt alterate de pescuit și colmația din râuri. Mlaștinile de mangrove sunt distruse deoarece sunt transformate în zone pentru creșterea peștilor. Este clar că oamenii au un impact mare asupra ecosistemelor marine.

Ecosistemele de apă dulce diferă de ecosistemele marine în mai multe moduri. Cantitatea de sare prezentă este mult mai mică, temperatura apei se poate schimba foarte mult, apa este în proces de deplasare către ocean, oxigenul poate fi adesea insuficient, iar organismele care locuiesc în sistemele de apă dulce sunt diferite.

Ecosistemele de apă dulce pot fi împărțite în două categorii: cele în care apa este relativ staționară, cum ar fi lacurile, iazurile și rezervoarele, și cele în care apa curge în vale, cum ar fi pâraiele și râurile.

Lacurile mari au multe dintre aceleași caracteristici ca și oceanul. Dacă lacul este adânc, există o zonă eufotică în vârf, cu multe feluri de fitoplancton și zooplancton care se hrănește cu fitoplancton. Peștii mici se hrănesc cu zooplancton și sunt, la rândul lor, mâncați de peștii mai mari. Speciile de organisme care se găsesc în lacurile de apă dulce sunt diferite de cele găsite în ocean, dar rolurile jucate sunt similare, așa că se folosește aceeași terminologie.

De-a lungul malului și în părțile mai puțin adânci ale lacurilor, multe tipuri de plante cu flori sunt înrădăcinate în fund. Unele au frunze care plutesc la suprafață sau ies deasupra apei și sunt numite plante emergente. Cattails, tufișuri, plante cu vârf de săgeată și nuferi sunt exemple. Plantele cu rădăcini care rămân scufundate sub suprafața apei se numesc plante scufundate. Elodea și Chara sunt exemple. Această regiune, cu vegetație înrădăcinată, este cunoscută sub denumirea de zonă litorală, iar porțiunea de lac care nu are vegetație înrădăcinată se numește zonă limnetică. (A se vedea figura 16.29.)

FIGURA 16.29. Ecosistemul lacului

Lacurile sunt similare ca structură cu oceanele, cu excepția faptului că speciile sunt diferite, deoarece majoritatea organismelor marine nu pot trăi în apă dulce. Insectele sunt organisme comune în lacurile de apă dulce, la fel ca multe tipuri de pești, zooplancton și fitoplancton.

Multe tipuri de alge de apă dulce cresc, de asemenea, în apele puțin adânci, unde pot apărea ca rogojini pe fund sau atașate de vegetație și alte obiecte. Asociate cu plantele și algele sunt un număr mare de diferite tipuri de animale. Insectele adulte și larvele sunt deosebit de comune în ecosistemele de apă dulce, alături de pești, raci, scoici și multe păsări și mamifere.

Deși molecula de apă (H2O) are oxigen ca parte a structurii sale, acest oxigen nu este disponibil organismelor. Oxigenul de care au nevoie este oxigenul molecular dizolvat (O2), care intră în apă din aer sau când este eliberat ca urmare a fotosintezei de către plantele acvatice și alte organisme fotosintetice. Când apa se prăbușește peste stânci într-un pârâu sau se prăbușește pe țărm ca urmare a acțiunii valurilor, aerul și apa se amestecă, ceea ce permite mai multor oxigen să se dizolve în apă. Cantitatea de oxigen dizolvat afectează tipul de organisme care trăiesc în apă.

Pârâurile și râurile reprezintă o a doua categorie de ecosistem de apă dulce. Deoarece apa se mișcă, organismele planctonice sunt mai puțin importante decât organismele atașate, deoarece planctonul este măturat în aval. Majoritatea algelor cresc atașate de pietre și alte obiecte de pe fund. Deoarece apa este puțin adâncă, lumina poate pătrunde cu ușurință până la fund (cu excepția râurilor mari sau extrem de noroioase). Chiar și așa, este dificil pentru organismele fotosintetice să acumuleze nutrienții necesari creșterii, iar majoritatea fluxurilor nu sunt foarte productive. De fapt, aportul major de nutrienți este din materia organică care cade în flux din surse terestre. Acestea sunt în primul rând frunzele copacilor și alte vegetații, precum și corpurile insectelor vii și moarte. În cadrul pârâurilor există o comunitate de organisme care este special adaptată pentru a folosi resturile din surse terestre ca sursă de hrană. Bacteriile și ciupercile colonizează materia organică și multe tipuri de insecte mărunțică și mănâncă această materie organică împreună cu ciupercile și bacteriile care trăiesc pe ea. Fecalele (deșeurile intestinale) ale acestor insecte și particulele minuscule produse în timpul procesului de mâncare devin hrană pentru alte insecte care construiesc plase pentru a captura micile bucăți de materie organică care se află în derivă. Aceste insecte sunt la rândul lor consumate de insecte și pești carnivori.

Organismele din râurile mai mari și pâraiele noroioase, care au mai puțină penetrare a luminii, se bazează în mare parte pe hrana care se deplasează în derivă din numeroasele pâraie care se varsă în râu. Aceste râuri mai mari tind să fie mai calde și să aibă o mișcare mai lentă a apei. În consecință, cantitatea de oxigen este de obicei mai mică, iar speciile de plante și animale se schimbă. Orice materie organică adăugată în sistemul fluvial reduce oxigenul din apă pe măsură ce se descompune. Plantele se pot stabili de-a lungul malului râului și pot contribui la ecosistem prin efectuarea fotosintezei și oferind ascunzișuri pentru animale.

Impactul uman asupra ecosistemelor de apă dulce

Resursele de apă dulce din lacuri și râuri reprezintă aproximativ 0,02% din apa lumii. Majoritatea ecosistemelor de apă dulce au fost puternic afectate de activitatea umană. Orice activitate care are loc pe uscat afectează în cele din urmă apa dulce din cauza scurgerii de pe uscat. Scurgerile agricole, canalizarea, sedimentele și gunoiul își găsesc toate drumul către pâraie și lacuri.

11. Cum diferă fitoplanctonul și zooplanctonul?

12. Descrieți cum diferă producătorii de ecosisteme bentonice și pelagice.

13. Enumerați două moduri în care tipurile de organisme prezente în lacuri diferă de cele din părțile puțin adânci ale oceanului.


Cercetare în dinamica ecosistemelor

Studiul modificărilor structurii ecosistemului cauzate de modificările mediului (tulburări) sau de forțele interne se numește dinamica ecosistemelor. Ecosistemele sunt caracterizate folosind o varietate de metodologii de cercetare. Unii ecologiști studiază ecosistemele folosind sisteme experimentale controlate, în timp ce unii studiază ecosisteme întregi în starea lor naturală, iar alții folosesc ambele abordări.

A modelul holistic de ecosistem încearcă să cuantifice compoziția, interacțiunea și dinamica ecosistemelor întregi, acesta este cel mai reprezentativ al ecosistemului în starea sa naturală. O rețea trofică este un exemplu de model de ecosistem holistic. Cu toate acestea, acest tip de studiu este limitat de timp și de cheltuieli, precum și de faptul că nu este nici fezabil, nici etic să se facă experimente pe ecosisteme naturale mari. Cuantificarea tuturor speciilor diferite dintr-un ecosistem și a dinamicii habitatului lor este dificil, mai ales când se studiază habitate mari, cum ar fi pădurea tropicală amazoniană, care acoperă 1,4 miliarde de acri (5,5 milioane km 2 ) din suprafața Pământului.

Din aceste motive, oamenii de știință studiază ecosistemele în condiții mai controlate. Sistemele experimentale implică de obicei fie împărțirea unei părți a unui ecosistem natural care poate fi folosit pentru experimente, denumit mezocosmos, sau prin recrearea unui ecosistem în întregime într-un mediu de laborator interior sau exterior, care este denumit microcosmos. O limitare majoră a acestor abordări este că eliminarea organismelor individuale din ecosistemul lor natural sau modificarea unui ecosistem natural prin împărțire poate schimba dinamica ecosistemului. Aceste schimbări se datorează adesea diferențelor între numărul și diversitatea speciilor, precum și modificările mediului cauzate de împărțirea (mezocosmos) sau recrearea (microcosmos) a habitatului natural. Astfel, aceste tipuri de experimente nu sunt total predictive pentru schimbările care ar avea loc în ecosistemul din care au fost colectate.

Întrucât ambele abordări au limitările lor, unii ecologisti sugerează că rezultatele acestor sisteme experimentale ar trebui utilizate numai împreună cu studiile holistice ale ecosistemelor pentru a obține cele mai reprezentative date despre structura, funcția și dinamica ecosistemului.

Oamenii de știință folosesc datele generate de aceste studii experimentale pentru a dezvolta modele de ecosistem care demonstrează structura și dinamica ecosistemelor. Trei tipuri de bază de modelare a ecosistemelor sunt utilizate în mod obișnuit în cercetare și managementul ecosistemului: un model conceptual, un model analitic și un model de simulare. A model conceptual este un model de ecosistem care constă în diagrame de flux pentru a arăta interacțiunile diferitelor compartimente ale componentelor vii și nevii ale ecosistemului. Un model conceptual descrie structura și dinamica ecosistemului și arată modul în care perturbările de mediu afectează ecosistemul, cu toate acestea, capacitatea acestuia de a prezice efectele acestor perturbări este limitată. Modelele analitice și de simulare, în schimb, sunt metode matematice de descriere a ecosistemelor care sunt într-adevăr capabile să prezică efectele schimbărilor potențiale ale mediului fără experimentare directă, deși cu unele limitări în ceea ce privește acuratețea. Un model analitic este un model de ecosistem care este creat folosind formule matematice simple pentru a prezice efectele perturbărilor mediului asupra structurii și dinamicii ecosistemului. A model de simulare este un model de ecosistem care este creat folosind algoritmi complecși de computer pentru a modela holistic ecosistemele și pentru a prezice efectele perturbărilor de mediu asupra structurii și dinamicii ecosistemelor. În mod ideal, aceste modele sunt suficient de precise pentru a determina care componente ale ecosistemului sunt deosebit de sensibile la perturbări și pot servi drept ghid pentru managerii ecosistemului (cum ar fi ecologistii conservatori sau biologii pescuitului) în menținerea practică a sănătății ecosistemului.

Modele conceptuale

Modelele conceptuale sunt utile pentru descrierea structurii și dinamicii ecosistemului și pentru a demonstra relațiile dintre diferitele organisme dintr-o comunitate și mediul lor. Modelele conceptuale sunt de obicei descrise grafic ca diagrame de flux. Organismele și resursele lor sunt grupate în compartimente specifice cu săgeți care arată relația și transferul de energie sau nutrienți dintre ele. Astfel, aceste diagrame sunt uneori numite modele de compartiment.

Pentru a modela ciclul nutrienților minerali, nutrienții organici și anorganici sunt subdivizați în cei care sunt biodisponibili (gata pentru a fi încorporați în macromoleculele biologice) și cei care nu sunt. De exemplu, într-un ecosistem terestru din apropierea unui depozit de cărbune, carbonul va fi disponibil plantelor acestui ecosistem sub formă de dioxid de carbon într-o perioadă scurtă de timp, nu din cărbunele bogat în carbon însuși. Cu toate acestea, pe o perioadă mai lungă, microorganismele capabile să digere cărbunele își vor încorpora carbonul sau îl vor elibera sub formă de gaz natural (metan, CH4), schimbând această sursă organică indisponibilă într-una disponibilă. Această conversie este foarte accelerată de arderea combustibililor fosili de către oameni, care eliberează cantități mari de dioxid de carbon în atmosferă. Acesta este considerat a fi un factor major în creșterea nivelurilor de dioxid de carbon din atmosferă în era industrială. Dioxidul de carbon eliberat din arderea combustibililor fosili este produs mai repede decât îl pot folosi organismele fotosintetice. Acest proces este intensificat de reducerea arborilor fotosintetici din cauza defrișărilor la nivel mondial. Majoritatea oamenilor de știință sunt de acord că dioxidul de carbon atmosferic ridicat este o cauză majoră a schimbărilor climatice globale.

Modele analitice și de simulare

Limitarea majoră a modelelor conceptuale este incapacitatea lor de a prezice consecințele schimbărilor în speciile ecosistemului și/sau mediu. Ecosistemele sunt entități dinamice și supuse unei varietăți de perturbări abiotice și biotice cauzate de forțele naturale și/sau activitățile umane. Ecosistemele modificate de la starea lor inițială de echilibru se pot recupera adesea după astfel de perturbări și se pot întoarce la o stare de echilibru. Deoarece majoritatea ecosistemelor sunt supuse unor perturbări periodice și sunt adesea într-o stare de schimbare, ele de obicei fie se mișcă către sau se îndepărtează de starea lor de echilibru. Există multe dintre aceste stări de echilibru între diferitele componente ale unui ecosistem, care afectează ecosistemul în general. În plus, întrucât oamenii au capacitatea de a modifica foarte mult și rapid conținutul de specii și habitatul unui ecosistem, nevoia de modele predictive care să permită înțelegerea modului în care ecosistemele răspund la aceste schimbări devine mai crucială.

Modelele analitice folosesc adesea componente simple, liniare ale ecosistemelor, cum ar fi lanțurile trofice, și sunt cunoscute a fi complexe din punct de vedere matematic, prin urmare, necesită o cantitate semnificativă de cunoștințe și expertiză matematică. Deși modelele analitice au un potențial mare, se crede că simplificarea ecosistemelor complexe le limitează acuratețea. Modelele de simulare care folosesc programe de calculator sunt mai capabile să facă față complexității structurii ecosistemului.

O dezvoltare recentă în modelarea simulării folosește supercalculatoare pentru a crea și rula simulări individuale, care țin cont de comportamentul organismelor individuale și de efectele acestora asupra ecosistemului în ansamblu. Aceste simulări sunt considerate a fi cele mai precise și predictive dintre răspunsurile complexe ale ecosistemelor la perturbări.

În rezumat: Ecologia ecosistemelor

Ecosistemele există pe uscat, pe mare, în aer și sub pământ. Sunt necesare moduri diferite de modelare a ecosistemelor pentru a înțelege modul în care perturbările mediului vor afecta structura și dinamica ecosistemului. Modelele conceptuale sunt utile pentru a arăta relațiile generale dintre organisme și fluxul de materiale sau energie între ele. Modelele analitice sunt folosite pentru a descrie lanțurile trofice liniare, iar modelele de simulare funcționează cel mai bine cu rețele trofice holistice.


Ecosisteme de apă dulce

Ecosistemele de apă dulce includ pâraiele, râurile, lacurile și iazurile care au apă și sunt înconjurate de pământ. Aceste ape se mișcă pe măsură ce vin ploaia și zăpada și se usucă.

Cu zăpada care se topește, lacurile și râurile sunt aprovizionate. Unele izvoare curg sub pământ, iar apa vine de sub pământ pentru a menține izvoarele să curgă.

Pârâuri și râuri

Pârâurile și râurile sunt adesea numite lotice, deoarece au ape care curg mereu.
Un iaz, de exemplu, este uneori nemișcat, dar nu este așa în râuri și pâraie.

Râurile și pâraiele au dimensiuni diferite, iar unele dintre ele pot fi de la foarte mici la foarte mari.

Există multe râuri care sunt considerate râuri majore din lume.

Ce clasifică un pârâu și un râu?

Pentru ca apa să fie clasificată ca un pârâu sau un râu, trebuie să existe anumiți factori. Factorii includ chimia, debitul, temperatura și lumina.

Chimie

Chimia unui pârâu sau râu trebuie să fie ce tipuri de sol și nutrienți sunt în râu.

Debitul apei și cât de multă putere are ajută la clasificarea pârâurilor și râurilor.

Cât de repede și cât de lent debitul unui râu sau al unui râu determină ce tip de viață trăiește în sau în jurul apelor.

Temperatura

Temperatura râului influențează ce tip de viață marină și vegetală crește sau trăiește în jurul acestor tipuri de ape.

Ușoară

Lumina este o parte importantă a pârâurilor și râurilor, deoarece pentru ca plantele să crească, trebuie să existe lumina soarelui.

Dacă există un sezon uscat sau dacă există un sezon cu puțină lumină, acest lucru va schimba modul în care cresc plantele.

Animale din pâraie și râuri

Cele mai multe dintre animalele găsite în pâraie și râuri sunt crabi, melci, pești, castori, vidre, crocodili, șerpi și somon.

Plantele depind de zonă, dar unele includ mesteacăn de râu și salcie.

Lacuri si Iazuri

Lacurile și iazurile sunt uneori numite lentice pentru că au ape care se opresc.

Există patru tipuri diferite de zone de lac, zonă litorală, zonă limnetică, zonă eufotică și zonă bentoană.

Zona litorală este zona care este aproape de țărm și aici cresc plantele.

Zona limnetică este apa care nu este aproape de țărm.

Zona eufotică este stratul de apă chiar sub suprafață. Există încă suficientă lumină solară pentru a ajunge în această zonă.

Zona bentonică este fundul lacului sau al iazului.

Temperatura lacurilor și iazurilor

Temperatura lacurilor și iazurilor se modifică în funcție de vreme.

Cu cât o persoană intră mai adânc în apă, cu atât apa va fi mai rece din cauza lipsei de soare pentru a o încălzi.

Animalele lacurilor și iazurilor

Majoritatea animalelor care se găsesc în lacuri sau iazuri sunt pești, broaște, țestoase, insecte, viermi și multe altele.


Un biom în continuă schimbare

Biomii de apă dulce se schimbă mereu și pot schimba, de asemenea, peisajele care îi înconjoară. Un râu întortocheat poate tăia pământul timp de sute de ani, devenind mai răsucit în timp. Dacă trece suficient timp, râul ar putea forma un lac special numit lac oxbow.

Castorii au un impact uriaș asupra structurii anumitor ecosisteme. Click pentru mai multe detalii.

De asemenea, animalele pot crea noi ecosisteme de apă dulce. Beavers and humans are both very good at building dams in streams and rivers, which can end up creating lakes.

Dams can have large effects on the ecology of freshwater ecosystems. For example, the physical barrier created by a dam may change migration routes of fish species, like Pacific salmon. Dams can also cause flooding, which may be very important to the surrounding ecosystems.

Phoenix, Arizona, might not exist today if it was not for the creative irrigation and flooding techniques used by the early Hohokam people. During their inhabitation of the Phoenix valley, the Hohokam created 135 miles of irrigation canals to make the desert land a flourishing area for agriculture.

Additional images via Wikimedia Commons. Salt crystals by Mark Schellhase.


Why this programme?

Our society is dependent on a number of ecosystem services. For instance, inland waters are used for fisheries, recreation, water supply and energy production. There are also other human activities such as agriculture, forestry and urbanisation. These affect natural ecosystems, which can lead to reduced water flow, eutrophication, pollution, spread of invasive species, and climate change. Solid knowledge of ecosystem structure and function is a key to the sustainable use of natural resources.

In the programme with specialisation in Ecosystems and Aquatic Ecology, you will study the interactions between organisms and their environment. Ecology of inland waters (lakes and rivers) is an important part of the programme, but topics related to other natural and constructed ecosystems will also be included in the programme.

  • learn how ecosystems work, and in which way they are affected by human perturbations
  • get a broad and holistic perspective on nature, by crossing disciplinary boundaries among such as Biology, Chemistry, Physics, and Hydrology however, with a focus on inland waters
  • gain skills to analyse and judge the status of ecosystems and natural resources, by means of practical exercises.

The Master's Programme in Biology, with specialisation in Ecosystems and Aquatic Ecology, is the choice if you aim to work at authorities, consultancies and other organisations dealing with the management or conservation of natural resources, water or other aquatic resources. It also prepares you for an international research career in environmental science, aquatic science, or ecology.


Types of Aquatic Ecosystem

There are different types of aquatic ecosystems:

Freshwater Ecosystem

Freshwater ecosystems include lakes, ponds, wetlands, streams, swamp, rivers, bog, and temporary pools. These cover about 0.8% of the earth surface. These ecosystem provide habitat for 41% of the world`s fish species.

The freshwater ecosystems are of the following three basic types:

Lentic Ecosystems

Lentic ecosystem includes standing water bodies. The examples of lentic ecosystems are ponds, lakes, ditches, seasonal pools, basin marshes etc. Among them, lakes have deep waters which influence by light while ponds support a wide range of water plants due to their more light penetration. Besides, algae, shrimps, crabs, frogs and salamanders are the important biotic factors of lentic ecosystem.

Lotic Ecosystems

These are rapidly flowing water bodies where unidirectional water movements are available. They have faster moving turbulent waters which contain high concentrations of DO (dissolved oxygen). These water bodies support wide range of biodiversity. These ecosystems include creek, rivers, brook, streams, spring, etc.

They provide suitable habitats for numerous species including mayflies, beetles, stoneflies and different species of fishes such as eel, trout, minnow, and different anadromous fish, etc. At present, these ecosystems are degraded through various environmental threats such as over extraction of water, dams, pollution and various introduced species.

There are two main zones of lotic ecosystems such as rapids and pools. The rapid zones have fast water flow with clear bottom while the pools are deeper areas which contain slower currents with silt builds up.

Zone umede

Wetlands are the water bodies which contains large varieties of animals and plants. It is the most well productive natural water bodies that provide habitats for large numbers of animal and plant species. It is dominated by vascular plant species due to its high productivity. In this ecosystem, animal lives include invertebrates such as damselflies, dragonflies, various birds’ species and lots of fishes, mammals, etc.

Wetlands are of main four types which include: marsh, swamps, bog and fen. In many cases, wetlands are converted into dry land that has dykes and drains. It is also used for the purpose of agriculture which provide the cultivation of rice and meet the diet of half the world`s population. It gives the benefit to humanity by filtering water, and also helps in storm protection and flood control.

Marine Aquatic Ecosystem

Marine ecosystem is the largest aquatic ecosystem which covers about 71% of the Earth`s surface. It contains about 97% water of the planet. This ecosystem contains about 85% of the dissolved materials such as sodium and chlorine.

This ecosystem has many zones, among them oceanic zone is the largest open zone which provides habitats for many aquatic animals such as sharks, whales, and various fish species. The benthic zone contains many invertebrates while the intertidal zone contains high and low tides.

Various dinoflagellates, brown algae, cephalopods, corals, echinoderms, shellfish such as crabs,, shrimps, lobsters, snails are also found in marine ecosystem.

Components of Aquatic Ecossytem

A pond is the typical aquatic ecosystem which comprises of four components. Acestea includ:

Abiotic Substances

The abiotic substances are both inorganic and organic. The chief inorganic substances are H2O, CO2, O2, N2, Ca, P, etc. These substances in a state of solution or solubility are available for the nutrition of organisms from the environment.

Producers

The producers in a pond are mainly of two types such as (a) relatively larger plants that grow in shallow water such plants may be rooted (Vallisneria. Hydrilla, etc) or free floating plants, such as pistia, water hyacinth, etc. (b) Minute floating plants, mainly algae constituting the so called phytoplankton. These are distributed throughout the pond as deep as light penetrates. The phytoplankton is much more important than the rooted plants in the production of basic food for the ecosystem.

Consumers

The consumers are primary, secondary and tertiary. The primary consumers feed on plants which act as producers. These are of two types: (a) Zooplankton (b) benthos. Amoeba, Daphnia, Cyclops, Diaptomus, Bismina etc constitute the zooplankton while snails, small fishes, chironomus larvae, constitute the benthos. The secondary consumers are carnivorous which feed on the plant eaters such as prawn, some fishes. The tertiary consumers eat primary consumers such as Walloga attu, Channa spp, snakes, etc.

Descompunetoare

Different types of aquatic bacteria and fungi act as decomposers. They are more abundant in the bottom mud rich in dead decayed plant and animal accumulation. By the action of aquatic microorganism, the dead bodies are rapidly decomposed and much simpler substances released for future use of the autophytic plants.

Plankton and Benthos

These are two major life forms in water. The organisms which are more or less dependent on water currents or wind action for their movements are called plankton. Phytoplankton are free floating plant organisms. Organisms attached with or resting on the bottom or living in the bottom sediments are called benthos or bottom forms.

Functions of Aquatic Ecosystems

Aquatic ecosystems show many beneficial environmental jobs. They make water purification, recycle nutrients, recharge ground water, prevent floods and also offer habitats for aquatic wildlife. It also provides human recreation and use as the tourism industry in coastal regions.


Rising CO2 is causing trouble in freshwaters too, study suggests

As carbon dioxide (CO2) levels in the atmosphere rise, more CO2 gets absorbed into seawater. As a result, the world's oceans have grown more acidic over time, causing a wide range of well-documented problems for marine animals and ecosystems. Acum, cercetătorii raportează în Biologie actuală on January 11 present some of the first evidence that similar things are happening in freshwaters too.

The study found that some freshwater ecosystems have become more acidic with rising pCO2 (partial pressure of CO2). They also show in lab studies that increases in freshwater pCO2 can have detrimental effects on at least one keystone species, a tiny freshwater crustacean, leaving them less able to sense and defend themselves against predators. The findings suggest that increasing CO2 levels may be having widespread effects on freshwater ecosystems.

"Ocean acidification is often called the 'climate change's equally evil twin,' and many current investigations describe tremendous effects of rising CO2 levels on marine ecosystems," says Linda Weiss at Ruhr-University Bochum in Germany. "However, freshwater ecosystems have been largely overlooked. Our data indicate another pCO2 problem: pCO2-dependent freshwater acidification."

Studies on ocean acidification have shown that there are consequences for marine food webs, nutrient cycles, overall productivity, and biodiversity. Yet, the researchers say, surprisingly little has been known about the impact of rising atmospheric CO2 on freshwater systems. While scientists expected that there had been increased pCO2 in freshwater bodies, the data were lacking.

To investigate, Weiss and colleagues looked to four freshwater reservoirs in Germany. Their analysis of data over 35 years, from 1981 to 2015, confirmed a continuous pCO2 increase. As in the ocean, that increase has been associated with a decrease in pH (increasing acidity). In fact, they report a change in pH of about 0.3 within 35 years, suggesting that freshwaters may acidify at a faster rate than the oceans.

But what effect was that increasing pCO2 having on freshwater organisms? To begin to explore that question, the researchers focused their attention on small, freshwater crustaceans called Daphnia, also known as water fleas. Daphnia are a dominant species in many lakes, ponds, and reservoirs, and they are important as a primary food source for many larger animals.

When Daphnia sense that predators are around, they respond by producing helmets and spikes that make them harder to eat. Weiss' team found in the lab that rising pCO2 levels get in the way of the water fleas' ability to produce those protective features.

"High levels of CO2 reduce the Daphnia's ability to detect their predator," Weiss says. "This reduces the expression of morphological defenses, rendering them more vulnerable." She adds that such effects on Daphnia may have broader effects on freshwater communities.

Weiss says they were fortunate to obtain such a long data series on four freshwater reservoirs. It will now be important to gather more data representing freshwater impoundments around the world.

"We now want to know the global degree of this phenomenon," Weiss says. The question is: "Are all freshwater impoundments prone to this kind of acidification?"