选择状态的假设
尽管他们的患病率在世界风景,浅水湖泊和池塘历来几乎无人关注深湖直到1990年代早期,当一些开创性的工作提出的想法来解释这些独特的功能和复杂的生态系统。
浅水湖泊并不总是顺利改变从一个状态到另一个以应对外部压力。相反,常常突然变化可能会导致重要修改复杂网络的稳定机制,先前一直湖病情稳定。“替代的稳定状态
假设的不同环境状态的状态可能发生在类似条件下相对稳定与外部扰动。特别,在中间范围的养分浓度,温带浅水湖泊可能出现广泛的报道淹没(或floating-leaved)植物,清水,和高生物多样性,或者相反,很少或根本没有植物和浑水,经常phytoplankton-dominated状态(图2)。即使不同盆地的湖可能显示这样的替代。营养浓度的范围(总磷)通常被认为是0.025至0.15毫克TP虽然上限可能会更高(几毫克l1),尤其是在小湖泊和池塘,特别是如果丰度较低或鱼是缺席。
营养浓度较低(通常低于0.025毫克TP l1), plant-dominated状态是最可能发生,因为浮游植物是nutrient-limited虽然植物可以使用从沉积物营养。湖泊由植物的生物多样性较高无脊椎动物、两栖动物、鱼类和水禽。相比之下,在高营养水平植物很少和湖泊通常是浑浊的。转向浑浊的状态经常不发生一起逐渐增加的营养水平,但突然在一个特定的lake-specific营养达到阈值。营养丰富,一些鱼类群落结构发生的变化和小样本(如鲤科的在温带欧洲的湖泊)占据主导地位。这有顺向强大的捕食压力浮游动物和食草动物大型无脊椎动物,如蜗牛。生物量的增加在水底取食的鱼也促进沉积物的再悬浮和无机浊度高。浮游动物对浮游植物的生物量比率通常从0.5下降-0.8中滋育的湖泊与磷浓度小于0.2 -0.15 0.10上方mgTPl-1,暗示浮游动物不再能够控制浮游植物生物量。浮游植物和附生植物,减少放牧压力,反过来,将导致不良为水下植物生长条件。状态之间的转换也导致栖息地的变化主要藻类(从底栖生物远洋),但不一定增加大量的初级生产者。由于新情况在湖中,外部营养负荷的减少并不总是容易导致植物的回归。
许多大型浅水湖泊缺乏植被尽管低或中度营养浓度。这可能是因为风对沉积物的影响不稳定和再悬浮,尤其是在大型系统中,防止根植物的成功建立。通常这些通常浑浊的湖泊呈现低生产率(也phyto-plankton是有限的,在这种情况下光),和更低的生物多样性。
另一种状态是由的主导地位自由浮动的植物(从小浮萍欢心,水葫芦)。这可能发生在高营养浓度在水中,通常高水柱稳定(图2)。因为很低的气温可以强烈破坏这些植物,他们的优势是更可能发生在温暖的地区,如亚热带和热带地区。根植物相比,自由浮动的植物无法获得营养池沉积物中。它们的叶子在大比和水与大气接触,从而减少占用其他营养物质的可能性比碳通过他们的叶子。自由浮动的植物
主导淹没植物只
1000年
1000年
主导淹没植物只
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透明度和清水淹没植物相伴的植物缓冲机制 |
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浑浊的水浮游植物 浊度和phytoplankton-associated缓冲机制 |
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高概率的浮游植物或自由漂浮植物主导地位
沉水植物主导地位的概率更高
高概率的浮游植物或自由漂浮植物主导地位
沉水植物主导地位的概率更高
图2的通用模型替代在浅水湖泊,在营养成分的梯度(磷)的三个主要的选择:phytoplankton-dominated,淹没plant-dominated和自由浮动plant-dominated,可能发生。修改(添加自由漂浮植物)同意从原始模型温带湖泊发表在莫斯等等。(1996)。
优越的竞争对手,而水下植物可以生长在水中养分浓度较低,进一步减少这些浓度。营养浓缩因此减少湖泊的弹性对转向自由浮动的植物和浮游植物的主导地位。这些三个主要国家的概率发生变化以及梯度水的透明度(因此光线可用性)和营养,并有可能影响湖泊的形态学特征,如大小或海岸线发展(图3)。
这些环境状态稳定的几个物理、化学和生物过程,作为积极的反馈。例如,淹没植物的存在可以促进当地增加水清晰的控制条件相比,90%和light-enhanced环境下,植物,藻类植物表面(固着生物)和底栖藻类发展更好的同时减少营养和浮游植物的光可用性的竞争对手。以下高沉积物的物理稳定性(nonbiotic浊度和随之减少)帮助维持和扩大水上,淹没plant-dominated状态。水下植物也减少对浮游植物提供养分,epiphyton,和漂浮植物,无论是通过直接奢华、吸收和增强denitri-fication。除此之外,水下植物可以间接地促进更高的放牧压力藻类竞争对手提供栖息地和避难所欢心,浮游动物和一些放牧大型无脊椎动物(如蜗牛,贻贝)对视觉捕食者。根据实验室研究,一些植物物种(例如,Myriophyllum spicatum、轮藻spp, Ceratophyllum demersum, Stratiotes aloides)可能分泌化感物质可以抑制藻类生长,虽然尚未完全由田间试验证实。
扰动的性质不同(例如,最有可能与气候相关的或人为的)必须失去一些缓冲机制和湖从一个raybet雷竞技最新状态转移到另一个。增加营养负荷将导致弱稳定的系统,和小扰动可能足以导致切换到浑浊的状态。浊度以外的因素,如明显水位的变化,水禽食草性,风,和社区由benthivorous鱼,可能负面影响淹没植物的发展,促进转移到一个不太理想的状态(浑浊的水,或浮游植物或自由漂浮植物主导地位)。营养促进损失的上限水下大型植物和转向这些替代国家不是绝对的,似乎取决于如湖的形态测量学和大小。
图3在浅水湖泊。营养负荷对平衡的影响浮游植物的生物量(上图)和自由浮动的植物(媒介)淹没植物的生物量。箭头指示的方向变化(即如果系统的平衡。,冲平衡是不稳定的)。灾难性的转移到另一种均衡发生垂直过渡的方案。较低的面板:发生概率和主导地位的三个替代社区沿着梯度的营养和浊度。重绘后同意雅伯等等。树(1993)8:275 - 279,(版权爱思唯尔);雅伯等等。(2003)PNAS 100: 4040 - 4045,(版权(2003)国家科学院、美国、和Ecosistemas 2004/2, Meerhoff和Mazzeo (2004)。
图3在浅水湖泊。营养负荷对平衡的影响浮游植物的生物量(上图)和自由浮动的植物(媒介)淹没植物的生物量。箭头指示的方向变化(即如果系统的平衡。,冲平衡是不稳定的)。灾难性的转移到另一种均衡发生垂直过渡的方案。较低的面板:发生概率和主导地位的三个替代社区沿着梯度的营养和浊度。重绘后同意雅伯等等。树(1993)8:275 - 279,(版权爱思唯尔);雅伯等等。(2003)PNAS 100: 4040 - 4045,(版权(2003)国家科学院、美国、和Ecosistemas 2004/2, Meerhoff和Mazzeo (2004)。
继续阅读:浅水湖泊和池塘营养动力学和功能保留
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