Ocena brak

Nie ma życia bez H2O - Zbiorniki wodne jako ekosystemy

Autor /Bazylii Dodano /28.02.2012

 

Ze względu na wyodrębnienie z otoczenia, jezioro w większym stopniu niż środowiska życia na lądzie sprawia wrażenie ekologicznej jedności czy też „odrębności". Jego brzegi wytyczają wyraźne granice. Głębokość i kształt misy można dokładnie wymierzyć, a nawet można mniej więcej określić wiek jeziora. Dopływy, opadające pyły i opady atmosferyczne wprowadzają do jeziora substancje odżywcze (a także szkodliwe).

Światło słoneczne jest pochłaniane przez wodę i w zależności od jej przezroczystości sięga na mniejszą lub większą głębokość. Strefa prześwietlona, czyli eufotyczna to strefa produkcji, trofogeniczna, w odróżnieniu od strefy rozkładu, czyli trofolitycznej.

Zawartość substancji pokarmowych w osadach dennych można dokładnie określić; nawet liczebność populacji ryb, ptaków wodnych oraz mikroskopijnych organizmów zwierzęcych (zooplanktonu) i roślinnych (fitoplanktonu) łatwiej jest oszacować niż wielogatunkowe zespoły owadów i drobnych zwierząt glebowych w lesie czy na łące.

Dlatego też jeziora jako „modelowe ekosystemy" dość często stawały się przedmiotem badań. Na ich podstawie udało się dokonać wielu istotnych ustaleń dotyczących krążenia materii i przepływu energii, a także zgromadzić cenne informacje na temat zachowania substancji szkodliwych, niebezpiecznych również dla człowieka.

Pozostaje jednak pewna zasadnicza trudność: otóż każde jezioro jest czymś niepowtarzalnym. Nie ma dwóch identycznych jezior - zawsze można stwierdzić jakieś ich osobliwości i różnice pomiędzy nimi. Wykorzystując wiedzę ekologiczną przy badaniu konkretnego jeziora, którego cechy nie zostały jeszcze dostatecznie dokładnie rozpoznane, należy więc zachować ostrożność i rozwagę.

Niemniej istnieje sporo ogólnych cech ekologicznych, wspólnych właściwie wszystkim jeziorom i ukazujących zarazem ogromną różnicę, jaka zachodzi między wodami stojącymi a płynącymi.

Bardzo ważną cechą jest odmienność ekologicznej struktury strefy przybrzeżnej i strefy otwartej wody - lito-ralu i pelagialu. Litoral swoją strukturą bardziej przypomina środowiska życia na lądzie niż w wodach otwartych. Znajdują się w nim mocno zakorzenione rośliny przybrzeżne i wodne, w określonej kolejności wkraczające w jezioro. Strukturę strefy przybrzeżnej omówimy dokładniej w rozdziale poświęconym zalądowie-niu jezior.

Tutaj poprzestaniemy na stwierdzeniu, że w tej strefie produkcja roślinna opiera się na takich samych zasadach jak na lądzie. Rosną tu duże rośliny, wytwarzające nie tylko liście podwodne, lecz także nadwodne. Korzenie mocno wrastają w podłoże i często służą jako organy magazynujące wytwarzaną biomasę; zbiorowiska roślinne są zwarte i mogą produkować w ciągu roku nawet kilka kilogramów biomasy na metr kwadratowy.

Poszczególne rośliny żyją kilka tygodni, niektóre przez kilka mięsięcy lub lat. Konsumpcja roślin przez zwierzęta jest niewielka, z reguły wynosi kilka procent. Nawet piżmaki czy łyski i łabędzie rzadko zjadają w ciągu roku w sumie więcej niż 10 biomasy roślin przybrzeżnych. Dzięki silnemu zakorzenieniu w podłożu skład gatunkowy roślinności zasiedlającej wąski obszar pozostaje przez długi czas taki sam.

Strefa przybrzeżna często spełnia jeszcze ważniejsze funkcje - jako teren lęgowy ptactwa wodnego, tarlisko dla ryb, obszar rozwoju i wylotów wielu gatunków owadów wodnych oraz żerowisko rozmaitych zwierząt. Gdybyśmy spróbowali narysować tzw. piramidę pokarmową (troficzną) lito-ralu, to na pewno jej szeroką, solidną podstawę stanowiłyby rośliny.

Udział roślinożerców jako konsumentów pierwszego rzędu wynosiłby zaledwie kilka procent, a odżywiających się nimi konsumentów drugiego rzędu, na przykład błotniaków stawowych polujących wśród przybrzeżnych trzcin - już tylko kilka promili. Zupełnie inaczej jest w pelagialu. Rośliny otwartych wód to drobne glony, występujące wprawdzie w ogromnych ilościach, ale ze względu na swoją mikroskopijność tworzące niewielką biomasę.

Żyją krótko, najczęściej tylko kilka dni, co najwyżej parę tygodni; unoszą się swobodnie w toni wodnej, nie zajmując stałych pozycji, szybko zmienia się ich skład gatunkowy, nie mogą wiele zmagazynować, ale są bardzo intensywnie konsumowane, przy niezwykle wysokiej produkcji. Stanowią pokarm niewiele od nich większych zwierząt planktono-wych, które z kolei są chętnie zjadane przez mate ryby i duże owady wodne.

Im więksi są konsumenci, tym większa jest średnia długość ich życia. Małe ryby służą za pożywienie większym, na które z kolei polują takie gatunki, jak sandacz czy szczupak, albo rybożerne ptaki wodne. Łańcuchy pokarmowe rozpoczynające się w otwartych wodach są więc długie - wyraźnie dłuższe niż w litoralu. Składają się z pięciu lub sześciu ogniw.

Strukturę troficzną pe-lagialu można przedstawić również w postaci odwróconej piramidy pokarmowej: szczytowi konsumenci (drapieżcy), jak duże ryby i ptaki wodne, osiągają dużą łączną biomasę, natomiast podstawa piramidy charakteryzuje się tak wysoką produkcją, że zdąży się wielkokrotnie odnowić, zanim substancje przekazywane w łańcuchu pokarmowym osiągną ogniwa końcowe.

Natomiast długość życia roślin przybrzeżnych odpowiada mniej więcej długości życia zwierząt, którym służą za pożywienie. Tak wysoka wartość jaką z łatwością toleruje plankton roślinny, byłaby w przypadku tych roślin niemożliwa bez istotnego umniejszenia ich biomasy, a więc i produktywności. Zmiana zaznacza się dopiero w strefie roślin zanurzonych. Pod względem intensywności produkcji mieszczą się one mniej więcej pośrodku między glonami planktonowymi a roślinami wynurzonymi. Nie szkodzi im to, że jesienią i zimą są zjadane przez roślinożerne ptaki wodne.

Przeciwnie, jest to dla nich korzystne - lepiej rosną następnej wiosny i latem, ponieważ konsumpcja przez te ptaki dokonuje się szybciej i skuteczniej niż rozkład przez grzyby i bakterie. Do niczym nie zakłóconego rozwoju potrzebują jednak okresu letniego. Konsumpcja i produkcja, które u szybko rozmnażających się glonów planktonowych mogą praktycznie przebiegać równocześnie, u roślin wyższych muszą być rozdzielone w czasie.

Po okresie produkcji w lecie następuje zjadanie ich na jesieni i zimą. W przypadku roślin wynurzonych człowiek może mieć na nie pewien wpływ. Jeszcze na początku XX wieku również w Europie Środkowej zimą ścinano trzcinę, a jesienią koszono turzyce. Żniwa te regularnie zmniejszały ilość substancji pokarmowych zmagazynowanych w roślinach. Tereny przybrzeżne pozostawały ubogie w składniki pokarmowe, a trzcina nie mogła się zbyt szybko rozrastać.

Dziś eksploatuje się trzcinę rzadko i tylko tam, gdzie rośnie na dużej powierzchni i może być ścinana maszynowo, jak na przykład w Jeziorze Nezyders-kim i w delcie Dunaju. Trofogeniczna („produkcyjna") warstwa otwartych wód funkcjonuje podobnie jak strefa przybrzeżna.

Pod nią znajduje się jednak mniej lub bardziej rozległa strefa głębinowa jeziora - profundal. Z powodu zbyt małej ilości światła produkcja pierwotna (roślinna) nie jest już tu możliwa. Granica między warstwą produkcyjną a strefą głębinową nie pokrywa się tak po prostu z warstwą skoku termicznego. Bardziej niż od termicznego uwarstwienia wody zależy ona od jej przezroczystości.

Granica przebiega na tej głębokości, na której rośliny zużywają na potrzeby własne, czyli respirację (oddychanie), całą produkcję wytwarzaną przez siebie drogą fotosyntezy. Ponieważ wzrost jest możliwy tylko w warunkach przewagi fotosyntezy nad respiracją, granica strefy trofogenicznej w jeziorach o bardzo przezroczystej wodzie przebiega na znacznie większej głębokości niż w jeziorach o wodzie mało przezroczystej.

W przejrzystych jeziorach górskich rośliny mogą żyć nawet na głębokości ponad 30 m, podczas gdy na przykład w bardzo mętnych wodach bogatej w zawiesiny rzeki Inn już parę centymetrów poniżej powierzchni jest dla nich za mało światła. W głębokich jeziorach i w nieprzezroczystych wodach występuje więc strefa słabo prześwietlona lub całkowicie pozbawiona światła. Stanowi ona środowisko innego typu niż litoral oraz dobrze prześwietlona warstwa powierzchniowa.

W strefie głębinowej nie zachodzi produkcja pierwotna. Strefa ta jest uzależniona od materii organicznej opadającej z góry. W środowiskach tego typu nie ma producentów, jeśli nie liczyć bakterii siarkowych i innych mikroorganizmów, które energię życiową uzyskują na drodze reakcji chemicznych.

Do tego światło słoneczne nie jest potrzebne. Te che-moautotroficzne drobnoustroje stanowią przeciwieństwo - z naszego, ludzkiego punktu widzenia - „prawdziwych" fotoautotroficznych producentów, czyli roślin zielonych. Ich wkład do produkcji substancji organicznych w naszych wodach jest jednak tak mały, że można je tutaj pominąć. Strefa głębinowa jest „cudzożywna" (heterotroficzna), stale zdana na dostawy z zewnątrz (z góry).

Może się to wydać dziwne, ale dla wód płynących taki stan jest stanem normalnym, co niebawem pokażemy. W rzekach i strumieniach prąd wody nie pozwala bowiem na obfitą produkcję roślinną.

W płytkich, dobrze prześwietlonych odcinkach wód płynących mogą się wytwarzać tylko cienkie powłoki glonów i darnie mchu zdrojka. Tam, gdzie podłoże umożliwia odpowiednie zakorzenienie, a prąd nie jest zbyt szybki, mogą wyrastać rośliny wyższe należące do tych samych gatunków, co występujące w litoralu jeziornym (rośliny zanurzone i o liściach pływających).

W głębokich rzekach o mętnej wodzie wzrost tych roślin jest już jednak niemożliwy. Ponieważ w większości wód płynących praktycznie nie może się rozwinąć ich własny plankton roślinny, są one skazane na dopływ materii organicznej z obszaru dorzecza. Materia organiczna stanowi podstawę łańcuchów pokarmowych.

Zaczynają się one zazwyczaj od mało wybrednych larw ochotkowatych i rureczników żyjących w osadach dennych jezior i w strefach spokojnej wody wielkich rzek. Są wśród nich gatunki, które za pomocą czerwonego barwnika rozpuszczonego w hemolimfie, bardzo zbliżonego do naszej hemoglobiny, skutecznie wiążą deficytowy w tych środowiskach tlen.

Mogą więc całkiem dobrze żyć na takich głębokościach, gdzie woda jest uboga w tlen, ale bogata w organiczne substancje pokarmowe. Zjadając detrytus, czyli rozkładające się szczątki roślinne i zwierzęce, spożywają głównie bogate w białka kolonie bakterii i grzybów, które się na nich rozwijają.

Budując z tych substancji pokarmowych własne ciała, wnoszą wkład w proces samooczyszczania się wód, a jednocześnie zapoczątkowują nowy, bardzo ważny łańcuch pokarmowy. Nurkują po nie kaczki i inne ptaki wodne, z osadów dennych wyciągają je ryby, a i wiele większych zwierząt wodnych żywi się tym pokarmem, którego biomasa w żyznych, zeutrofizowanych wodach może wynosić kilka kilogramów świeżej masy na metr kwadratowy.

Powiązanie ze sobą ekosystemów samożywnych (autotroficznych) z cu-dzożywnymi (heterotroficznymi) zwiększa intensywność krążenia materii. Skład gatunkowy i liczba ptaków wodnych przypadająca na jednostkę powierzchni wody wskazują, czy szczególnie silnie wykształcony jest system autotroficzny, czy heterotro-ficzny i który z nich przeważa.

Duża liczba rybożernych ptaków wodnych oznacza, że dany ekosystem jest zrównoważony, produktywny - nie doszło w nim jeszcze do przerybienia czy utrwalenia się niekorzystnego składu gatunkowego ryb, wskutek czego za dużo substancji pokarmowych trafiałoby drogą bezpośrednią do wody, powodując rozprzestrzenienie się mu-łożerców.

Ptaki wodne służą za bioindykatory ekologicznego stanu wód śródlądowych. Sygnalizują to, co dzieje się w głębinie, a czego my bezpośrednio nie widzimy. Jeśli nagromadził się tam pokarm, ptakom opłaca się zanurkować po larwy ochotkowatych czy rureczniki albo drobne skorupiaki.

Jeśli jakość wody ulega poprawie, zmniejsza się oferta pokarmowa dla organizmów mułożernych, zmniejsza się więc też liczba żywiących się nimi ptaków. Jednak każde jezioro podlega procesowi kumulacji substancji pokarmowych. Jeziora to pułapki pokarmowe, które znacznie więcej substancji odżywczych zatrzymują, niż oddają.

Dlatego też szybciej lub wolniej się „starzeją". Nawet duże jeziora mają stosunkowo krótki żywot. Większość jezior środkowoeuropejskich powstała krótko po zakończeniu okresu lodowcowego. W obecnej postaci mają one zaledwie od 8 do 10 tysięcy lat. To bardzo mało w porównaniu z innymi naturalnymi ekosystemami. Na przykład wody płynące są dziesięć do stu razy starsze.

Wiele jezior szybko ulega zalądowie-niu jeśli zasilają je rzeki nanoszące dużo osadów. Ale także zalądowienie powodowane przez same tylko organizmy żywe może postępować bardzo szybko. Poświęcimy temu problemowi osobny rozdział. Tu poprzestaniemy na stwierdzeniu, że wody śród-lądzia to systemy niezwykle dynamiczne, które potrafią się szybko zmieniać nawet bez udziału człowieka.

Podobne prace

Do góry