水生生態系は、陸上の陸生生態系とは対照的に、水域の中やその周囲に見られる生態系です。水生生態系には、互いに、そして環境に依存している生物群（水生生物）が含まれます。水生生態系には、主に海洋生態系と淡水生態系の2種類があります。[ 1 ]淡水生態系には、静水性（プール、池、湖などの流れの遅い水）、流水性（小川や川などの流れの速い水）、湿地（少なくとも一部の時間、土壌が飽和状態または浸水している地域）などがあります。[2]

種類

海洋生態系

サンゴ礁は、驚異的な生物多様性を持つ複雑な海洋生態系を形成しています。
海洋生態系は地球上の水生生態系の中で最大規模で、塩分濃度の高い水域に存在します。これらのシステムは、塩分濃度の低い淡水生態系とは対照的です。海洋水域は地球の表面積の 70% 以上を覆い、地球上の水供給量の 97% 以上[3] [4]と地球上の居住可能な空間の 90% [5]を占めています。海水の平均塩分濃度は 1000分の 35 です。実際の塩分濃度は海洋生態系によって異なります。[6]海洋生態系は、水深や海岸線の特徴によって多くのゾーンに分けることができます。 海洋ゾーンは、クジラ、サメ、マグロなどの動物が生息する広大な海洋部分です。底生ゾーンは、多くの無脊椎動物が生息する水面下の基質で構成されています。潮間帯は、満潮と干潮の間の領域です。その他の沿岸域（沿岸海域）には、干潟、海草藻場、マングローブ、岩礁、塩性湿地、サンゴ礁、ケルプ林、ラグーンなどが含まれます。深海では、熱水噴出孔が発生する可能性があり、そこでは化学合成硫黄細菌が食物網の基盤を形成しています。

海洋沿岸生態系

海洋沿岸生態系とは、陸地と海洋が接する場所に生息する海洋生態系です。世界には約62万キロメートル（39万マイル）の海岸線があります。沿岸生息地は大陸棚の縁まで広がり、海洋表面積の約7%を占めています。海洋沿岸生態系には、それぞれ独自の特徴と種構成を持つ、非常に多様な海洋生息地が含まれます。これらは、高い生物多様性と生産性を特徴としています。

海洋表層生態系

海面上に自由に生息する生物はニューストンと呼ばれ、サルガッソ海を形成する黄金色の海藻サルガッソー、浮遊フジツボ、巻貝、ウミウシ、刺胞動物などのキーストーン生物が含まれる。生態学的にも経済的にも重要な魚類の多くはニューストンとして生息したり、ニューストンに依存している。海面上の種は均一に分布しているわけではなく、海面は特定の緯度と特定の海域にのみ見られる固有のニューストン群集と生態域の生息地となっている。しかし、海面は気候変動と汚染の最前線でもある。海面上の生物は世界を繋いでいる。浅瀬から深海、外洋から河川や湖まで、数多くの陸生種と海洋種が海面生態系とそこに生息する生物に依存している。[7]

淡水生態系

淡水生態系
淡水生態系は、地球の水生生態系の一部であり、湖、池、河川、小川、泉、沼地、湿地などの淡水域に生息する生物群集を含みます。[8]淡水生態系は、塩分濃度がはるかに高い海洋生態系とは対照的です。淡水生息地は、温度、光の透過率、栄養塩、植生など、さまざまな要因によって分類できます。

静水生態系（湖）

湖沼生態系または湖沼生態系には、生物的（生きている）植物、動物、微生物、および非生物的（無生物）物理的・化学的相互作用が含まれます。[9] 湖沼生態系は静水生態系（lentic は静止した、または比較的静止した淡水を指し、ラテン語の lentusは「緩やかな」という意味）の代表的な例であり、池、湖、湿地が含まれます。この記事の大部分は静水生態系全般に適用されます。静水生態系は、川や小川などの陸水が流れる流水生態系と比較できます。これら2つの生態系を合わせて淡水生態系の例です。静水システムは多様で、数インチの深さの小さな一時的な雨水プールから、最大深度1642メートルのバイカル湖まであります。 [10]池と湖の一般的な区別は曖昧ですが、ブラウン[9]は、池と池の底面全体が光にさらされているのに対し、湖はそうではないと述べています。さらに、一部の湖は季節によって成層化します。池と池には、外洋性の開水域と、底部と岸部からなる底生域の2つの領域があります。湖には光にさらされない深い底部があるため、これらのシステムには深層域という追加の領域があります。[11]これらの3つの領域は、非生物的条件が大きく異なる可能性があり、したがって、そこに生息するために特別に適応した宿主種が存在します。[9]

湖には、湿地と混交する小さな湖である池と、貯水池という二つ の重要なサブクラスがあります。長い年月をかけて、湖、あるいはその中の湾は徐々に栄養分を豊富に含み、有機堆積物でゆっくりと埋め尽くされます。このプロセスは遷移と呼ばれます。人間が集水域を利用すると、湖に流入する堆積物の量が増え、このプロセスが加速される可能性があります。湖への堆積物と栄養分の流入は、富栄養化として知られています。[12]

流水生態系（河川）

この流れは周囲の環境と一体となって、河川生態系を形成していると考えられます。

河川生態系は、景観を排水する流水であり、植物、動物、微生物の間の生物的（生きている）相互作用と、その多くの部分の非生物的（無生物）物理的および化学的相互作用が含まれます。 [13] [14]河川生態系は、より小さな源流が中規模の河川に流れ込み、中規模の河川が徐々に大きな河川ネットワークに流れ込む、より大きな流域ネットワークまたは集水域の一部です。河川生態系の主なゾーンは、川床の勾配または流れの速度によって決まります。より速く流れる乱流は通常、溶存酸素の濃度が高く、それがゆっくりと流れるプールの水よりも生物多様性を高めます。これらの区別は、河川を高地河川と低地河川に分ける基礎となります。

河畔林内の河川の食物基盤は主に樹木由来ですが、河川幅が広い河川や樹冠のない河川では、食物基盤の大部分を藻類由来としています。遡河性魚類も重要な栄養源です。河川に対する環境的脅威には、水量の減少、ダム、化学物質による汚染、外来種などがあります。[15]ダムは流域全体に悪影響を及ぼします。最も重要な悪影響は、春の洪水の減少による湿地への被害と、堆積物の滞留によるデルタ湿地の消失です。[16]

湿地

湿地は、地被植物が恒久的に、何年も何十年も、あるいは季節的にのみ水に浸かっている、独特な半水生生態系です。洪水によって、特に土壌で酸素不足（無 酸素）状態が発生します。[17]湿地は水域と乾燥地の移行帯を形成し、植生の根が酸素不足の浸水土壌に適応しているため、他の陸上または水生生態系と異なります。[18]湿地はすべての生態系の中で最も生物学的多様性に富むものの一つと考えられており、多種多様な水生および半水生の植物や動物の生息地となっており、植物が硝酸塩やリンなどの余分な栄養素を除去するため、水質が改善されていることがよくあります。

機能

水域生態系は、多くの重要な環境機能を果たしています。例えば、栄養素の循環、水の浄化、洪水の緩和、地下水の涵養、そして野生生物の生息地の提供などです。[19]水域生態系の生物相は、その自己浄化作用に貢献しており、特に微生物、植物プランクトン、高等植物、無脊椎動物、魚類、細菌、原生生物、水生菌類などがその役割を担っています。これらの生物は、有機物の分解や水のろ過など、複数の自己浄化プロセスに積極的に関与しています。水域生態系は、そこに生息する種の生息地も提供するため、確実に自己維持されることが不可欠です。[20]

水生生態系は環境機能に加えて、人間のレクリエーションにも利用されており、特に沿岸地域では観光産業にとって非常に重要です。 [21]また、キリスト教徒によるヨルダン川の崇拝などの宗教的目的や、生態学的研究のための湖の利用などの教育目的にも利用されています。[22]

生物学的特性（生体成分）

生物学的特性は、主にそこに生息する生物によって決定されます。例えば、湿地植物は、堆積物の広大な面積を覆う密集した林冠を形成したり、カタツムリやガチョウが植生を食草として食べ尽くし、広大な干潟を残したりすることがあります。水生環境は酸素レベルが比較的低いため、そこに生息する生物は適応を余儀なくされます。例えば、多くの湿地植物は、根に酸素を運ぶために通気組織を形成しなければなりません。競争、共生、捕食の相対的な重要性など、他の生物学的特性はより微妙で測定が困難です。[23]カタツムリ、ガチョウ、哺乳類などの沿岸性草食動物による捕食が、支配的な生物学的要因であると考えられる事例が増えています。[24]

独立栄養生物

独立栄養生物は、無機物から有機化合物を生成する生産者です。藻類は太陽エネルギーを利用して二酸化炭素からバイオマスを生成し、水生環境において最も重要な独立栄養生物であると考えられます。[25]水深が浅いほど、根生植物と浮遊性維管束植物からのバイオマスの寄与が大きくなります。この2つの供給源が相まって、河口域や湿地の驚異的な生産力を生み出します。この独立栄養バイオマスは、魚類、鳥類、両生類、その他の水生生物へと変換されるからです。

化学合成細菌は底生海洋生態系に生息しています。これらの生物は、火山噴出孔から湧き出る水中の硫化水素を餌とすることができます。これらの細菌を餌とする動物は、噴出孔周辺に多く生息しています。例えば、体長1.5mの巨大チューブワーム（Riftia pachyptila ）や体長30cmのハマグリ（ Calyptogena magnifica ）などが挙げられます。 [26]

従属栄養生物

従属栄養生物は独立栄養生物を消費し、体内の有機化合物をエネルギー源や自身のバイオマスを作り出す原料として利用します。[25]

広塩性生物は耐塩性があり海洋生態系でも生存できるが、狭塩性または耐塩性のない種は淡水環境でしか生存できない。[27]

非生物的特性（非生物的要素）

生態系は、生物学的相互作用と非生物的環境要因によって構造化された生物群集で構成されています。水生生態系における重要な非生物的環境要因には、基質の種類、水深、栄養塩濃度、温度、塩分濃度、流量などがあります。[23] [19]これらの要因の相対的な重要性を判断することは、大規模な実験を行わない限り困難です。複雑なフィードバックループが存在する場合もあります。例えば、堆積物は水生植物の存在を決定づけるかもしれませんが、水生植物は堆積物を捕捉し、泥炭層を通して堆積物を増加させることもあります。

水域における溶存酸素量は、しばしば水域内の有機生物の規模と種類を決定する上で重要な物質となります。魚類は生存に溶存酸素を必要としますが、低酸素状態への耐性は種によって異なります。極度の低酸素状態においては、一部の魚は空気を飲み込むことさえあります。[28]植物はしばしば通気組織を形成する必要があり、葉の形や大きさも変化することがあります。[29]逆に、酸素は多くの種類の嫌気性細菌にとって致命的です。[25]

栄養レベルは、多くの藻類種の個体数を制御する上で重要です。[30]窒素とリンの相対的な豊富さは、事実上、どの藻類種が優勢になるかを決定します。[31]藻類は水生生物にとって非常に重要な食料源ですが、同時に、藻類が過剰に増えると、腐敗して魚類の減少を引き起こす可能性があります。[32]メキシコ湾などの沿岸環境では、同様に藻類が過剰に増えると、腐敗によりデッドゾーンと呼ばれる低酸素水域が発生します。[33]

水域の塩分濃度も、そこに生息する生物種を決定する要因の一つです。海洋生態系の生物は塩分に耐性がありますが、多くの淡水生物は塩分に耐性がありません。河口やデルタの塩分濃度は、湿地の種類（淡水、中性、汽水）とそこに生息する動物種を左右する重要な要素です。上流に建設されたダムは、春の洪水を軽減し、堆積物の堆積を減少させる可能性があり、結果として沿岸湿地への塩水遡上につながる可能性があります。[23]

灌漑目的で使用される淡水は、淡水生物に有害なレベルの塩分を吸収することがよくあります。[25]

脅威

水生生態系の健全性は、生態系のストレス吸収能力を超えると低下します。水生生態系へのストレスは、環境の物理的、化学的、または生物学的変化によって生じます。物理的変化には、水温、水流、光の利用可能性の変化が含まれます。化学的変化には、生体刺激栄養素、酸素消費物質、および毒素の負荷率の変化が含まれます。生物学的変化には、商業種の過剰採取や外来種の導入が含まれます。人間の集団は、水生生態系に過度のストレスを与える可能性があります。[19]人為的活動によって引き起こされる気候変動は、動植物の現在の分布パターンを混乱させることで、水生生態系に悪影響を及ぼす可能性があります。それは、深海の生物多様性、沿岸魚類の多様性、甲殻類、サンゴ礁、およびこれらの生態系の他の生物的構成要素に悪影響を及ぼしてきました。[34]溝、養殖池、灌漑用水路などの人工水生生態系も、本来の目的と生物多様性の両立を阻害することで、自然生態系に悪影響を及ぼす可能性があります。例えば、溝は主に排水のために利用されますが、その存在自体が生物多様性にも悪影響を及ぼします。[35]

過剰なストレスが悪影響をもたらす例は数多くあります。北米五大湖の環境史はこの問題を如実に示しており、特に水質汚染、過剰な伐採、外来種といった複数のストレスが複合的に作用する様子が顕著です。[32]イングランドのノーフォーク・ブロードランドも、汚染と外来種による同様の衰退を示しています。[36]メキシコ湾沿岸の ポンチャートレイン湖は、堤防建設、湿地の伐採、外来種、塩水侵入といった様々なストレスによる悪影響を如実に示しています。[37]

参照

参考文献

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