湖沼生態系
湖の3つの主要なゾーン

湖の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）物理的および化学的相互作用が含まれます。[ 1 ] 湖の生態系は、池、湖、湿地を含む静水生態系（lenticは静止または比較的静かな淡水を指し、ラテン語のlentus（「緩やかな」という意味）に由来）の代表的な例であり、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、河川や小川などの陸水の流れを含む流水生態系と比較することができます。これら2つの生態系は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多岐にわたります[ 2 ]プールと湖の一般的な区別は曖昧ですが、ブラウン[ 1 ]は、池とプール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。また、季節によって成層する湖もあります。池とプールには、外洋性の開水域と、底部および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、深部という追加の領域があります。[ 3 ]これらの 3 つの領域は、非常に異なる非生物的条件を持つことができるため、そこに生息するように特別に適応した種を宿すことができます。[ 1 ] 湖の 2 つの重要なサブクラスは、湿地と混ざり合う小さな湖である池と、貯水池です。長い期間にわたって、湖、またはその中にある湾は、徐々に栄養素によって豊かになり、ゆっくりと有機堆積物で満たされることがあります。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加し、このプロセスが加速される可能性があります。湖に堆積物と栄養分が流入することを富栄養化といいます。[ 4 ]

ゾーン

湖の生態系はいくつかのゾーンに分けることができます。一般的なシステムでは、湖を3つのゾーンに分けます。1つ目は沿岸域で、岸近くの浅いゾーンです。[ 5 ]ここは湿地植物が根付く場所です。沖合はさらに、開水域と深水域の2つのゾーンに分かれています。開水域（または光合成帯）では、太陽光が光合成藻類とそれらを餌とする種を支えています。深水域では太陽光は利用できず、食物網は沿岸域と光合成帯から流入するデトリタスに基づいています。システムによっては、他の名前が使用されています。沖合の地域は外洋域、光合成帯は淡水域、無光域は深層域と呼ばれることがあります沿岸域から内陸に入ると、湖の存在によって影響を受けた植物が生息する水辺地帯がよく見られます。これには、風倒木、春の洪水、冬の氷害などが含まれます。湖全体の生成は、沿岸地帯に生育する植物による生成と、開水域で生育するプランクトンによる生成の組み合わせの結果です。 湿地はほとんどの湖岸に沿って自然に形成されるため、静水系の一部である可能性があります。湿地と沿岸地帯の幅は、湖岸の傾斜と、年間および年間の水位の自然な変化の量に依存しています。この地帯には、湖岸への風倒木や洪水時に運ばれた丸太によって、枯れ木が堆積することがよくあります。これらの木質の残骸は、湖岸を浸食から守るだけでなく、魚や営巣する鳥にとって重要な生息地を提供します。

非生物的成分

光

光は、静水システムの主なエネルギー源である光合成の過程に必要な太陽エネルギーを提供します。 [ 2 ] 受ける光の量は、いくつかの要因の組み合わせによって決まります。小さな池は周囲の木々によって日陰になることがあり、雲量は大きさに関係なくすべてのシステムで光の可用性に影響する可能性があります。季節や日中の要因も光可用性に影響を与えます。これは、光が水に当たる角度が浅いほど、反射によって失われる光が多くなるためです。これはビールの法則として知られています。[ 6 ]光が表面を浸透すると、水柱内に浮遊する粒子によって散乱されることもあります。この散乱により、深さが増すにつれて光の総量は減少します。[ 3 ] [ 7 ]湖は光合成領域と無光合成領域に分けられ、前者は日光を受け取り、後者は光の浸透深度より下にあるため光合成能力がありません。[ 2 ] 湖沼の分帯構造に関しては、浮遊層と底生層は光合成領域内にあると考えられており、深層層は無光合成領域内にある。[ 1 ]

温度

静水域生態系において温度は重要な非生物的要因である。なぜなら、ほとんどの生物は変温動物であり、体温は周囲のシステムによって決まるからである。水は表面からの放射と、空気や周囲の基質との間の伝導によって加熱または冷却される。[ 6 ]浅い池では、表面の暖かい水から底の冷たい水まで連続的な温度勾配があることが多い。さらに、これらのシステムでは、日内および季節ごとに温度変動が大きく変化することがある。[ 1 ] 大きな湖では温度レジームは非常に異なる。例えば温帯地域では、気温が上昇すると、湖の表面に形成された氷の層が崩れ、水温は約 4 °C になる。これは、水の密度が最も高くなる温度である。季節が進むにつれて、暖かい気温が表層水を温め、密度が低くなる。深層水は光の浸透が減少するため、冷たく密度が高いままである。夏が始まると、2 つの明確な層が形成され、それらの温度差が非常に大きいため、成層状態が維持されます。湖の最も低いゾーンは最も冷たく、下層水層と呼ばれます。上部の暖かいゾーンは表層水層と呼ばれます。これらのゾーンの間には、温度躍層と呼ばれる急激な温度変化の帯があります。より寒い秋の季節には、表面で熱が失われ、表層水層が冷却されます。2 つのゾーンの温度が十分近くなると、水は再び混ざり合い始め、均一な温度を作り出します。この現象は湖のターンオーバーと呼ばれます。冬には、表面近くの水が冷えて凍り、より暖かく密度の高い水が底近くに残るため、逆成層が起こります。温度躍層が形成され、サイクルが繰り返されます。[ 1 ] [ 2 ]

温帯湖沼における季節的成層

風

ラングミュア回転の図解。開いた円＝正浮力の粒子、閉じた円＝負浮力の粒子

露出したシステムでは、風がラングミュア循環と呼ばれる乱れた螺旋状の表層流を作り出すことがある。これらの流れがどのように確立されるかはまだよくわかっていないが、水平表面流と表面重力波の間の何らかの相互作用が関与していることは明らかである。どの湖でも見ることができるこれらの回転の目に見える結果は、風向と平行に走る表面泡沫線である。正浮力の粒子と小さな生物は表面の泡沫線に集中し、負浮力の物体は2つの回転の間の湧昇流に見られる。中性浮力の物体は水柱内に均等に分布する傾向がある。[ 2 ] [ 3 ]この乱流は水柱内の栄養素を循環させるため、多くの外洋性種にとって重要であるが、底生生物と深海の生物への影響はそれぞれ最小限か全くない。[ 3 ]栄養塩循環の程度はシステムによって異なり、風の強さや持続時間、湖や池の深さや生産性などの要因に依存します。

化学

酸素は生物の呼吸に不可欠である。静水域に存在する酸素の量は、1) 空気にさらされている透明な水の面積、2) システム内での水の循環、および 3) 存在する生物によって生成され使用される酸素の量によって決まる。[ 1 ]浅く植物が豊富な水たまりでは、酸素濃度が大きく変動することがあり、日中は光合成により非常に高い濃度になり、呼吸が一次生産者の主要プロセスである夜間には非常に低い値になる。大規模なシステム内の温度成層も、さまざまなゾーンに存在する酸素の量に影響を与える可能性がある。表層は循環が速く、空気との接触により酸素を獲得するため、酸素が豊富である。しかし、下層は循環が非常に遅く、大気との接触がない。さらに、下層には緑色植物が少ないため、光合成によって放出される酸素が少なくなる。春と秋に表層と下層が混ざると、酸素はシステム内でより均一に分布する。深海域では、浮遊域や底生域から降り注ぐ腐敗した植物や動物質の蓄積と、一次生産者を支えることができないことが原因で、低酸素レベルが特徴です。[ 1 ]リンはDNA と RNA の成分であり、ATP と ADP の成分として細胞代謝に関与しているため、すべての生物にとって重要です。また、リンは淡水系に大量に存在しないため、一次生産者の光合成が制限され、静水系の生産の主な決定要因となっています。リンの循環は複雑ですが、以下に概説するモデルは基本的な経路を示しています。リンは主に、流域からの流出または大気降下によって池や湖に流入します。系に入ると、反応性のリンは通常、藻類や大型水草に吸収され、光合成の副産物として非反応性のリン化合物が放出されます。このリンは下方に漂流して底生堆積物や深層堆積物の一部となるか、水柱中の微生物によって反応性リンに再鉱化される可能性があります。同様に、堆積物中の非反応性リンも反応性リンに再鉱化される可能性があります。 [ 2 ] しかし、堆積物は一般的に湖水よりもリン含有量が多いため、この栄養素は再鉱化されて系に再導入されるまでに長い滞留時間を要する可能性があります。[ 3 ]

生物的構成要素

湖沼における細菌群集の共起ネットワーク

細菌

静水域のあらゆる領域に細菌が生息しています。自由生活型の細菌は、分解中の有機物、岩石や植物の表面のバイオフィルム、水柱に浮遊する細菌、そして底生層や深層部の堆積物に生息しています。また、静水域の動物の腸内に寄生または共生関係にある細菌も存在します。[ 3 ]細菌は栄養素の循環[ 2 ]を通じてシステム代謝に重要な役割を果たしており、これについては「栄養関係」のセクションで説明します。

一次生産者

水生植物、ハス

藻類は、植物プランクトンと付着生物の両方を含み、池や湖沼の主な光合成生物である。[ 8 ]植物プランクトンは外洋域の水柱中を漂っている。多くの種は水よりも密度が高いため、意図せず底生動物の中に沈んでしまう。これに対抗するため、植物プランクトンは液胞やガス小胞を形成したり、形状を変化させて抵抗を誘発し、沈降速度を遅くするなど、密度変化のメカニズムを発達させてきた。[ 9 ]少数の種が利用している非常に洗練された適応は、垂直位置を調整し、どの方向への移動も可能にする尾のような鞭毛である。 [ 2 ]植物プランクトンは、ラングミュア回転で循環することによっても水柱内での存在を維持できる。[ 3 ]一方、付着藻類は基質に付着している。湖や池では、すべての底質表面を覆うことができます。どちらのタイプのプランクトンも、食料源として、また酸素の供給源として重要です。[ 2 ]水生植物は底生帯と浮遊帯の両方に生息し、成長様式によって分類できます。 ⑴浮上性= 基質に根を張り、葉と花は空中に伸びます。 ⑵浮葉性= 基質に根を張り、葉は浮いています。 ⑶沈水性= 水面下で生育します。 ⑷浮遊性大型水草= 基質に根を張らず、表面に浮かんでいます。[ 1 ]これらのさまざまな形態の大型水草は、通常、底生帯のさまざまな場所に発生し、汀線に最も近いのは浮上性植生、次に浮葉性大型水草、最後に沈水性植生となります。浮遊性大型水草は、システムの表面のどこにでも発生する可能性があります。[ 2 ]淡水の密度は空気よりも高いため、水生植物は陸上植物よりも浮力が大きい。そのため、湖や池では構造的な剛性は重要ではない（地上の茎と葉を除く）。そのため、ほとんどの水生植物の葉と茎は木質組織の構築と維持に費やすエネルギーが少なく、そのエネルギーを急速な成長に費やす。[ 1 ]風や波によるストレスに耐えるために、植物は柔軟性と強靭性を兼ね備えていなければなりません。光、水深、そして基質の種類は、沈水植物の分布を左右する最も重要な要因です。[ 10 ]大型水草は底生層において食物、酸素、そして生息地構造の供給源となりますが、有光層の深部まで潜ることができないため、そこでは見られません。[ 1 ] [ 7 ]

無脊椎動物

アメンボは、表面張力を利用して水面を歩く 捕食昆虫です。池や沼、その他の静かな水面に生息し、最大1.5m /秒という非常に速い速度で移動することができます

動物プランクトンは水柱に浮遊する微小な動物である。植物プランクトンと同様に、これらの種は、抵抗を誘発する体形態や、付属肢（触角や棘など）の能動的な動きなど、深海への沈降を防ぐ機構を発達させている。[ 1 ]水柱に留まることは摂食の点では有利かもしれないが、この水域には避難場所がないため、動物プランクトンは捕食に対して脆弱である。それに応じて、一部の種、特にミジンコ属は、日中は受動的に暗い深海に沈み、夜間は能動的に水面に向かって移動することで、水柱内で毎日垂直移動を行う。また、静水系の条件は季節によって大きく変化する可能性があるため、動物プランクトンは、餌が不足したり、水温が 2 °C を下回ったり、捕食者の数が多い場合に、通常の産卵から休眠卵に切り替える能力を持っている。これらの休眠卵には休眠期間があり、その期間内に動物プランクトンが孵化すると、生存により好ましい条件に遭遇できる。[ 11 ]底生帯に生息する無脊椎動物は、小型種が数的に優勢で、外洋の動物プランクトンに比べて種数が多い。それらには、甲殻類（カニ、ザリガニ、エビなど）、軟体動物（アサリ、カタツムリなど）、多くの種類の昆虫が含まれる。[ 2 ]これらの生物は、最も豊富な資源、高酸素化水、および生態系の最も暖かい部分がある大型水草生育域で主に見られる。構造的に多様な大型水草床は、有機物が蓄積するための重要な場所であり、コロニー形成に理想的な領域を提供する。堆積物と植物は、捕食魚に対する大きな保護も提供する。[ 3 ] 冷たく暗く酸素の乏しい深海域に生息できる無脊椎動物はごくわずかです。生息できるものは、細胞に運ばれる酸素量を大幅に増加させるヘモグロビンを大量に含むため、しばしば赤色をしています。 [ 1 ]この海域の酸素濃度は低いため、ほとんどの種は身を隠すためのトンネルや巣穴を作り、水を循環させるのに必要な最小限の動きで、あまりエネルギーを消費せずに酸素を吸収しています。[ 1 ]

魚類およびその他の脊椎動物

魚類には、属する種によって生理学的耐性の範囲が異なります。活動レベルと行動に基づいて、致死温度、溶存酸素必要量、産卵の必要性が異なります。魚類は非常に移動性が高いため、ある海域の不適切な非生物的要因に対処するには、別の海域に移動するだけで済みます。たとえば、深海域の堆積物摂食者は、酸素濃度が低下しすぎたと感じた場合、底生海域の近くで摂食することがあります。魚類は、生涯のさまざまな段階で生息場所を変えることもあります。たとえば、堆積物の巣で孵化し、次に餌資源のある保護された環境で成長するために雑草の茂った底生海域に移動し、最終的に成体として外洋海域に移動します。他の脊椎動物分類群も静水域に生息します。これらには、両生類（サンショウウオやカエルなど）、爬虫類（ヘビ、カメ、ワニなど）、および多数の水鳥種が含まれます。[ 7 ]これらの脊椎動物のほとんどは、その一部を陸生生息地で過ごすため、湖や池の非生物的要因による直接的な影響を受けない。多くの魚類は、上記の大型脊椎動物の消費者としてだけでなく、被食者としても重要である。

栄養関係

一次生産者

静水系は、エネルギーの大部分を水生植物や藻類による光合成から得ています。[ 12 ]この自生的なプロセスでは、二酸化炭素、水、太陽エネルギーを組み合わせて炭水化物と溶存酸素を生成します。湖や池では、光合成の潜在速度は、一般的に光の減衰により深さとともに低下します。[ 13 ]しかし、紫外線による阻害のため、表面から数ミリメートルでは光合成速度が低いことがよくあります。この曲線の正確な深さと光合成速度の測定値はシステム固有であり、1) 光合成細胞の総バイオマス、2) 光減衰物質の量、3)光合成細胞内の光吸収色素（クロロフィルなど）の存在量と周波数範囲に依存します。 [ 7 ]これらの一次生産者によって生成されるエネルギーは、消費を通じてより高い栄養段階に伝達されるため、生物群集にとって重要です。 [ 14 ]

細菌

湖や池に生息するバクテリアの大部分は、植物や動物質を分解することでエネルギーを得ています。外洋域では、死んだ魚や、時折混入する落葉は粗粒有機物（CPOM>1 mm）の例です。バクテリアはこれを細粒有機物（FPOM<1 mm）に分解し、さらに利用可能な栄養素に変えます。プランクトンなどの小型生物もFPOMとして分類されます。バクテリアは分解中に微量の栄養素を放出しますが、これはバクテリアがそれを利用して自身のバイオマスを構築しているためです。しかし、バクテリアは原生動物に消費され、その原生動物は動物プランクトンに消費され、さらに栄養段階を上っていきます。炭素以外の元素、特にリンと窒素は、原生動物がバクテリアの餌食になることで再生され[ 15 ]、こうして栄養素が再び水柱で利用できるようになります。この再生サイクルは微生物ループ[ 16 ]として知られており、静水域食物網の重要な構成要素です[ 2 ] 。 有機物が水柱を通過した後、浮遊細菌によって完全に分解される前に底生層や深層域に沈降すると、その分解は継続します。細菌は堆積物中に最も多く存在し、通常、水柱中の2～1000倍の濃度を示します[ 11 ] 。

底生無脊椎動物

底生無脊椎動物は種の豊富さゆえに、獲物を捕らえる方法が数多くある。濾過摂食者は、サイフォンや繊毛の振動によって水流を作り出し、水とその栄養分を自分に引き寄せて濾過する。草食動物は、掻き集める、やすりで削る、細断するといった適応を利用して付着藻類や大型水草類を食べる。収集ギルドの動物は、捕食肢で特定の粒子を拾い上げながら堆積物を探る。堆積物を食べる無脊椎動物は、堆積物を無差別に摂取し、含まれる有機物を消化する。最後に、一部の無脊椎動物は捕食者ギルドに属し、生きた動物を捕らえて食べる。[ 2 ] [ 17 ]深層には、堆積物に作った巣穴に小さな体の動きで流れを引き寄せる、独特なグループの濾過摂食者が生息する。この摂食方法は動きが最も少ないため、これらの種はエネルギーを節約できる。[ 1 ]少数の無脊椎動物種は深海域において捕食者である。これらの種はおそらく他の海域から来ており、摂食のためにこの深海域にのみ生息している。この海域に生息する無脊椎動物の大部分は堆積物摂食者であり、周囲の堆積物からエネルギーを得ている。[ 17 ]

魚

魚は、その大きさ、機動性、そして感覚能力によって、複数の帯状領域をカバーする幅広い獲物を利用することができます。無脊椎動物と同様に、魚の摂食習慣はギルドに分類できます。外洋域では、草食動物は付着藻類や大型水草を食べたり、水柱から植物プランクトンを拾ったりします。肉食動物には、水柱内の動物プランクトンを食べる魚類（動物プランクトン食動物）、水面、底生構造物、または堆積物中の昆虫（食虫動物）、そして他の魚類を食べる魚類（魚食動物）が含まれます。デトリタスを消費し、その有機物を処理することでエネルギーを得る魚は、デトリタス食動物と呼ばれます。雑食動物は、植物、動物、デトリタス物質を含む多種多様な獲物を摂取します。最後に、寄生ギルドのメンバーは、宿主種、通常は他の魚類または大型脊椎動物から栄養を得ます[ 2 ]魚類は摂食役割において柔軟性があり、環境条件や餌の入手可能性に応じて食性を変化させます。多くの種は、成長するにつれて食性を変化させます。そのため、どの魚類も生涯にわたって複数の摂食ギルドに所属する可能性が高いと考えられます。[ 18 ]

静水域食物網

前のセクションで述べたように、静水域の生物相は複雑な栄養関係の網で結びついています。これらの生物は、特定の栄養段階（例えば、一次生産者、草食動物、一次肉食動物、二次肉食動物など）と緩く関連していると考えられます。科学者たちは、これらのグループ内の個体数と多様性を制御するメカニズムを理解するために、いくつかの理論を展開してきました。一般的に、トップダウンのプロセスは、被食者の個体数が上位の栄養段階の消費者の行動に依存することを示しています。通常、これらのプロセスは2つの栄養段階間でのみ機能し、他の段階には影響を与えません。しかし、場合によっては、水生システムは栄養段階カスケードを経験することがあります。例えば、一次生産者が肉食動物によって抑制され、草食動物による食草が減少する場合に、これが発生する可能性があります。上位の栄養段階のメンバーの個体数または多様性が、下位の栄養段階の資源の利用可能性または質に依存する場合、ボトムアップのプロセスが機能しています。最後に、ボトムアップとトップダウンを組み合わせた制御理論は、消費者と資源の可用性の予測される影響を組み合わせます。この理論は、最下層の栄養段階に近い段階はボトムアップの力の影響を最も強く受け、トップダウンの影響は最上層で最も強くなると予測しています。[ 2 ]

コミュニティのパターンと多様性

地域的な種の豊富さ

静水域の生物多様性は、湖や池の表面積とともに増加します。これは、部分的に陸生の種がより大きなシステムを見つける可能性が高くなることに起因します。また、より大きなシステムは通常、より大きな個体群を持つため、絶滅の可能性は低くなります。[ 19 ]温度条件、pH、栄養素の利用可能性、生息地の複雑さ、種分化率、競争、捕食などの追加の要因は、システム内に存在する種の数と関連付けられています。[ 2 ] [ 10 ]

プランクトン群集の遷移パターン – PEGモデル

湖沼システムの植物プランクトンと動物プランクトン群集は、栄養塩の利用可能性、捕食および競争に関連して季節的な遷移を起こす。Sommer et al. [ 20 ] は、多数のシステムの分析から構築された24のステートメントを含むプランクトン生態学グループ（PEG）モデルの一部としてこれらのパターンを説明した。以下は、BrönmarkとHansson [ 2 ]によって説明された、単一の季節サイクルによる遷移を示すこれらのステートメントのサブセットを含む： 冬 1. 栄養塩と光の利用可能性の増加により、冬の終わりに向かって植物プランクトンが急速に成長する。珪藻類などの優勢種は小型で成長が速い。2. これらのプランクトンは動物プランクトンに消費され、動物プランクトンが優勢なプランクトン分類群になる。 春 3.植物プランクトン個体数が動物プランクトン数の増加による捕食の増加によって減少するため、 透明水相が発生する。夏 4. 植物プランクトンの餌食の減少と幼魚による捕食の増加の結果として、動物プランクトンの数は減少します。 5. 栄養素の利用可能性の増加と動物プランクトンによる捕食の減少により、多様な植物プランクトン群集が発達します。 6. 夏が続くと、栄養素は予測どおりの順序で枯渇します：リン、シリカ、窒素。さまざまな植物プランクトン種の数は、これらの栄養素の生物学的必要性に関連して変化します。 7. 小型動物プランクトンは、魚の捕食を受けにくいため、動物プランクトンの主な種類になります。 秋 8. 温度の低下により魚による捕食が減り、すべてのサイズの動物プランクトンの数が増えます。 冬 9. 気温の低下と光の利用可能性の低下により、一次生産率が低下し、植物プランクトンの個体数が減少する。 10. 温度の低下と餌食の減少により、動物プランクトンの繁殖が減少する。 PEGモデルはこの遷移パターンの理想化されたバージョンを提示していますが、自然界のシステムはその多様性で知られています。[ 2 ]

緯度パターン

緯度の上昇に伴って植物や動物の多様性が減少するという、地球規模のパターンがよく文書化されている。つまり、極に向かうほど種の数が少なくなるということだ。このパターンの原因は、今日の生態学者にとって最大の謎の一つである。説明のための理論としては、エネルギーの利用可能性、気候変動、撹乱、競争などが挙げられる。[ 2 ]この地球規模の多様性勾配にもかかわらず、このパターンは、地球規模の海洋および陸上システムと比較すると、淡水システムでは弱い可能性がある。[ 21 ]これはサイズに関連している可能性があり、ヒレブランドとアゾフスキー[ 22 ]は、より小型の生物（原生動物やプランクトン）は予想される傾向に強く従わなかったが、大型の種（脊椎動物）は従ったことを発見した。彼らは、これは小型生物の方が分散能力が優れているためであり、それが地球規模で高い分布をもたらす可能性があると考えた。[ 2 ]

自然の湖のライフサイクル

湖の形成

湖は様々な方法で形成されますが、最も一般的な方法について以下で簡単に説明します。最も古く、最大のシステムは地殻変動活動の結果です。例えば、アフリカのリフト湖は、2つのプレートが分離した場所に沿った地震活動の結果です。氷河湖は、氷河が後退し、地形に異常な形状を残し、それが水で満たされたときに形成されます。最後に、三日月湖は河川起源で、蛇行した川の湾曲部が本流から分断されたときに形成されます。[ 2 ]

自然消滅

すべての湖や池は堆積物の流入を受けます。これらのシステムは実際には拡大していないため、徐々に浅くなり、最終的には湿地または陸生植物になると想定するのが理にかなっています。このプロセスの期間は、水深と堆積速度の組み合わせに依存するはずです。モス[ 7 ]は、水深1500m、堆積速度0.5mm/年のタンガニーカ湖を例に挙げています。堆積が人為的要因の影響を受けないと仮定すると、このシステムは約300万年で絶滅するはずです。浅い静水システムも、沼地が端から内側に侵入するにつれて埋まる可能性があります。これらのプロセスははるかに短い時間スケールで進行し、絶滅プロセスを完了するには数百年から数千年かかります。[ 7 ]

人間の影響

酸性化

二酸化硫黄と窒素酸化物は、火山、土壌中の有機化合物、湿地、海洋システムから自然に放出されますが、これらの化合物の大部分は石炭、石油、ガソリンの燃焼、および硫黄を含む鉱石の製錬に由来します。[ 3 ]これらの物質は大気中の水分に溶解し、酸性雨として静水系に入ります。[ 1 ]炭酸塩が豊富な岩盤を含む湖や池には自然の緩衝作用があり、pHは変化しません。しかし、この岩盤のないシステムでは中和能力が低いため、酸の流入に非常に敏感であり、少量の酸の流入でもpHが低下します。[ 3 ] pHが5～6になると、藻類の種の多様性とバイオマスが大幅に減少し、水の透明度が上がります。これは酸性化した湖の特徴です。pHがさらに低下すると、すべての動物相の多様性が低下します。最も重要な特徴は魚類の繁殖の阻害です。そのため、魚の個体数は最終的に少数の老齢個体で構成され、最終的には死に、魚がいなくなる。[ 2 ] [ 3 ]酸性雨は特にスカンジナビア、スコットランド西部、ウェールズ西部、米国北東部 の湖に被害を与えてきた。

富栄養化

富栄養化システムには、リン（約30 μg/L）、窒素（約1500 μg/L）、またはその両方の濃度が高い。[ 2 ]リンは、下水処理場の排水、未処理下水の排出、農地からの流出水から静水域に入り込む。窒素は主に農業用肥料の流出水または浸出水とそれに続く地下水の流れに由来する。一次生産者に必要な栄養素の増加は、植物プランクトンの急激な増殖を引き起こし、「プランクトンブルーム」と呼ばれる。このブルームは水の透明度を低下させ、沈水植物の消失につながる。[ 23 ]結果として生じる生息地構造の減少は、産卵、成熟、および全体的な生存のためにその場所を利用する種に悪影響を及ぼす。さらに、寿命の短い植物プランクトンが大量に発生すると、大量の死んだバイオマスが堆積物に沈積する。[ 7 ]細菌はこれらの物質を分解するために大量の酸素を必要とするため、水中の酸素濃度を低下させます。これは特に成層湖で顕著であり、水温躍層によって表層の酸素に富む水が下層水と混ざり合うのが妨げられます。低酸素状態または無酸素状態は、生理学的にこれらの条件に耐えられない多くの種の存在を阻みます。[ 2 ]

外来種

外来種は、意図的な事象（例：狩猟動物や食用種の放流）と意図しない事象（例：バラスト水）の両方を通じて静水域に持ち込まれてきました。これらの生物は、獲物や生息地をめぐる競争、捕食、生息地の変化、交雑、有害な病気や寄生虫の導入を通じて在来種に影響を及ぼす可能性があります。 [ 6 ]在来種に関しては、外来種は大きさや年齢構成、分布、密度、個体群増加に変化を引き起こし、個体群を絶滅に追い込むことさえあります。[ 2 ]静水域への著名な外来種の例としては、五大湖の ゼブラ貝やウミヤツメウナギなどが挙げられます

参照

参考文献

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出典

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