Весенние водоемы , также называемые весенними прудами или эфемерными водоемами , представляют собой сезонные водоемы, которые обеспечивают среду обитания для различных растений и животных. Они считаются особым типом водно-болотных угодий , обычно лишенных рыбы, и, таким образом, позволяют безопасно развиваться природным видам амфибий и насекомых, неспособным противостоять конкуренции или хищничеству со стороны рыб. Однако некоторые виды тропических рыб (например, киллифиш ) специально адаптировались к этой среде обитания .
Весенние водоемы представляют собой разновидность водно-болотных угодий . Они могут быть окружены множеством сообществ/видов, включая лиственный лес, луга, сосновый лес, лес голубого дуба, полынную степь, сочные прибрежные кустарники и прерии. Эти бассейны характерны для средиземноморского климата , но встречаются и во многих других экосистемах.
В течение большинства лет весенний бассейн бассейна будет подвергаться затоплению из-за дождя/осадков, за которым следует высыхание из-за эвапотранспирации . Эти условия обычно связаны со средиземноморским климатом , например, в Центральной долине Калифорнии. [1] Весенние водоемы часто характерны для средиземноморского климата, но встречаются и во многих других экосистемах, таких как лесные районы Канадского щита , где их трудно идентифицировать из-за лесного полога. [2] Большинство бассейнов сухие, по крайней мере, часть года и заполняются зимними дождями, весенним таянием снегов и повышением уровня грунтовых вод. Некоторые водоемы могут оставаться хотя бы частично заполненными водой в течение года и более, но все весенние водоемы периодически пересыхают. Однако обычно весенний водоем каждый год имеет три фазы: он затоплен зимой (фаза затопления), при этом весенний водоем удерживает воду в течение 10–65 дней, он медленно высыхает весной (фаза цветения) и Летом полностью высыхает (сухая фаза). Весенние водоемы благоприятствуют местным видам, поскольку многие чужеродные виды не могут переносить резкие сезонные изменения условий окружающей среды.
Некоторые весенние бассейны имеют подстилающий непроницаемый слой глины (также известный как твердый поддон), который уменьшает просачивание воды. Непроницаемый слой гидрофобен и препятствует стеканию воды в нижние слои почвы, что позволяет весенним водоемам затопляться на очень длительный период времени. Эта особенность весенних бассейнов означает, что вода медленно испаряется, а не стекает. Это ключевой фактор в развитии весенних растительных сообществ водоема, поскольку он сохраняет почву у кромки воды достаточно влажной для процветания весенних растительных сообществ, в то время как те, что ближе к центру водоема, более затоплены, что приводит к зонированию растительных сообществ. по мере снижения уровня воды. Этот слой глины также позволяет водоемам существовать достаточно долго, чтобы предотвратить развитие горных видов, и в то же время существовать ровно столько времени, чтобы предотвратить захват власти водными видами растений. [3]
Некоторые органы власти ограничивают определение весенних водоемов, исключая сезонные водно-болотные угодья, у которых есть определенные впускные и выпускные каналы. Это оправдано тем, что такие сезонные водно-болотные угодья, как правило, качественно отличаются от изолированных весенних водоемов; это связано с тем, что они питаются из более крупных водосборных бассейнов, так что, во-первых, приток способствует более высоким концентрациям растворенных минералов. Во-вторых, характер стока увеличивает периодический эффект размыва и заиливания стоками, проходящим через водно-болотные угодья или просто попадающими в них. В-третьих, приток и отток на большие расстояния способствуют появлению менее эндемичных популяций и растений. Низкие концентрации растворенных минералов в небольших весенних водоемах можно охарактеризовать как олиготрофные и плохо буферизованные с быстрыми сдвигами pH из-за поглощения углекислого газа во время фотосинтеза . [4]
Весенние лужи называются так потому, что они часто, хотя и не обязательно, достигают максимальной глубины весной («весеннее» значение означает, что они относятся к весне или возникают весной). У таких бассейнов есть много местных названий, в зависимости от части мира, в которой они встречаются. Весенние лужи могут образовываться в лесу, но чаще всего они связаны с лугами и каменистыми равнинами или котловинами. В то время как многие весенние водоемы имеют ширину всего несколько метров, выбоины на пляжах и в прериях обычно намного больше, но в остальном они во многих отношениях схожи: с паводком во влажные периоды, за которыми следуют засушливые условия. [5] Некоторые исключают пустынные пляжи из определения весенних водоемов, потому что их более крупные закрытые водосборные бассейны в районах с высокой скоростью испарения производят более высокие концентрации растворенных минералов, а соленость и щелочность благоприятствуют различным видам. Плайя могут быть затоплены реже, чем весенние водоемы, и затопление обычно совпадает с более холодной погодой, неблагоприятной для роста растений. [6]
Несмотря на то, что весенние водоемы иногда бывают сухими, когда они наполнены, они полны жизни и служат важным местом размножения многих видов амфибий и беспозвоночных. Наиболее очевидными обитателями являются различные виды размножающихся лягушек и жаб. Некоторые саламандры также используют весенние водоемы для размножения, но взрослые особи могут посещать водоем лишь ненадолго. Другими известными обитателями являются дафния и сказочные креветки , последние часто используются в качестве вида-индикатора для определения весеннего водоема. Другими видами-индикаторами, по крайней мере в Новой Англии , являются лесная лягушка , чесночница и некоторые виды кротов-саламандр .
Хотя весенние водоемы могут быть лишены рыбы, в некоторых местах обитания, таких как весенние водоемы африканской саванны, рыбы-киллифиши могут, благодаря способности их яиц выдерживать высыхание, сосуществовать со своей добычей-жаберными ракообразными , которые используют ту же стратегию, чтобы пережить засушливые периоды. . Некоторые рыбы-киллифиши созревают всего за три-шесть недель, чтобы максимально использовать временные водоемы, прежде чем они исчезнут. [7]
Некоторые виды весенних водоемов находятся под угрозой исчезновения. Сказочные креветки — ракообразные семейства Branchinectidae. Им требуется около 30 часов, чтобы начать вылупляться в воде, а для созревания требуется 50 дней. Весной яйца вылупляются и могут находиться в состоянии покоя. В разных весенних водоемах обитают разные виды сказочных креветок, потому что эти водоемы могут действовать как острова, поскольку они настолько изолированы. [ нужна цитата ]
Некоторые виды растений также связаны с весенними водоемами, хотя выбор конкретных видов зависит от экологического региона. Например, флора весенних водоемов Южной Африки отличается от флоры весенних водоемов Калифорнии и имеет характерные Anostraca , такие как различные виды Branchipodopsis . В некоторых северных районах чаще встречаются креветки-головастики . Некоторые обитатели весенних водоемов находятся под угрозой из-за утраты среды обитания . Одним из таких обитателей является калифорнийская тигровая саламандра. [8]
Весенние водоемы таят в себе своеобразное сочетание флоры и фауны, которое в некоторых случаях не встречается больше нигде на планете. Несмотря на это, около 90% экосистем весенних водоемов в Калифорнии были уничтожены. Вызывает тревогу тот факт, что большая часть этих разрушений произошла в последние годы: около 13% оставшихся весенних водоемов были потеряны за короткий промежуток времени с 1995 по 2005 годы. [9] Основными угрозами для среды обитания весенних водоемов в Центральной долине являются сельское хозяйство, урбанизация, изменения в гидрологии, изменение климата и неправильное управление выпасом скота. Они чувствительны к изменению климата и землепользования. [ нужна цитата ]
Весенние водоемы являются основными местами обитания, которые должны быть объектом восстановительных работ из-за их ценности как горячих точек биоразнообразия, а также недавней истории обширных разрушений и деградации. Тем не менее, различные усилия по восстановлению имели разные показатели успеха. Несколько гипотез пытались объяснить это:
Гипотеза 1: построенные бассейны слишком глубоки.
Гипотеза 2: Края построенных бассейнов уже, чем у естественных.
Гипотеза 3: Искусственные бассейны имеют более крутые склоны, чем естественные.
Результаты: Исследования показывают, что последние две детали (гипотезы 2 и 3) имеют решающее значение для определения ценности среды обитания искусственных весенних водоемов. В целом большинство построенных бассейнов были слишком крутыми и не имели достаточно широких краев.
Существует немало споров вокруг практики смягчения последствий, которая представляет собой уничтожение охраняемых или находящихся под угрозой исчезновения видов и мест обитания, таких как весенние водоемы, при условии, что какой-либо субъект (предприятие, землепользователь и т. д.) разрушает среду обитания. возьмет на себя строительство новой среды обитания, чтобы «смягчить» их воздействие. Эту концепцию трудно применить к весенним водоемам, которые представляют огромную ценность для среды обитания, но их трудно успешно воспроизвести с помощью методов строительства (как упоминалось выше). Таким образом, применение стратегий смягчения последствий к системам весенних водоемов вызывает большие споры из-за очевидных рисков, присущих попыткам реконструировать такую среду обитания. Однако некоторые агентства теперь требуют двух замен для каждого уничтоженного весеннего водоема, чтобы компенсировать более низкое качество искусственной среды обитания.
Весенние лужи могут образовываться везде, где впадина наполняется дождевой водой, что приводит к низкому содержанию питательных веществ и растворенных солей. Под ними лежит непроницаемый слой глины, твердого покрытия или вулканической породы, обеспечивающий удержание воды. Во многих случаях они содержат луга, образующиеся на различных типах почв, содержащих ил и глину, часто покрытых слоем переплетенных волокнистых корней и мертвых листьев. Присутствующие типы почв, как правило, связаны с местными типами почв и гидрологией водоема. Более мелкие почвы, такие как глина, ил и ил, чаще встречаются в сидячих местах, тогда как в бассейнах, которые более связаны с уровнем грунтовых вод, имеются более грубые почвы, такие как песок или гравий. Почвы в весенних водоемах часто отражают условия затопления, что приводит к низкой цветности горизонтов, пятнистости и бескислородному разложению. Они могут образовывать типичные для затопленных территорий гидратированные почвы, включающие скопления органического вещества, но в более засушливых районах этого может не происходить. В некоторых случаях имеется твердый слой поддона, который вызывает задержку воды в бассейнах. [10] Глиняный бассейн с твердым покрытием накапливает воду из-за небольшого размера частиц и, следовательно, пониженной пористости. Это позволяет затоплять и развивать весенние водоемы. [ нужна цитата ]
В весенних водоемах цветение происходит одновременно из-за сезонности благоприятных условий. Экосистемы весенних водоемов могут включать как космополитные виды, так и эндемичные виды, адаптированные к уникальным условиям окружающей среды. Эти условия включают градиенты влажности, градиенты солености и снижение уровня конкуренции. [5] Микротопографические градиенты также способствуют распространению видов в сообществах весенних водоемов, где растения, которые цветут раньше в сезоне, с большей вероятностью будут найдены на несколько более высоких высотах, чем виды, цветущие позже. Многие весенние растения прудов имеют закопанные семена, которые накапливаются в почве. Разные виды приспособлены к разным уровням влажности, и по мере того, как вода испаряется с краев бассейна, можно увидеть отчетливую зональность видов. В большинстве водоемов ежегодно выпадают листья деревьев, которые имеют решающее значение для поддержания местной жизни из-за листового детрита.
Многие высокогорные многолетние растения не способны выдержать период наводнений. Многие водно-болотные растения не способны выдержать период высыхания. Таким образом, весенние водоемы представляют собой своеобразную среду обитания, обеспечивающую убежище как от наземных, так и от полностью водных растений. Когда растворенный углекислый газ истощается в результате дневного фотосинтеза, виды весенних водоемов, такие как толстянка Хауэлла ( Isoetes Howellii ) и карликовый водоросль ( Crassula aquatica ), собирают углекислый газ в ночное время, используя метаболизм крассуловой кислоты . В средах обитания весенних бассейнов предпочтение отдается однолетним растениям с некоторыми уникально адаптированными многолетними растениями, которые страдают от значительной смертности, напоминающей ежегодное размножение. Однолетники составляют примерно 80 процентов весенней флоры бассейна. Ниже перечислены некоторые роды примерно ста видов сосудистых растений, обитающих в весенних водоемах Калифорнии. Типичный пул будет включать всего от 15 до 25 видов. [11]
Горные растения, обычно встречающиеся в весенних водоемах в Калифорнии, включают желтые анютины глазки , несколько душистых клеверов , желтые и ярко-лиловые обезьяньи цветы , звездчатые лилии и тысячелистник .
Весенним водоемам часто угрожает застройка так же, как и другим водно-болотным угодьям . В результате большинство бассейнов были преобразованы в жилые зоны, дороги и промышленные парки. Вот почему большинство сохранившихся водоемов расположены на охраняемых или частных землях, таких как национальные парки и ранчо .
В весенних водоемах встречается большое количество редких , находящихся под угрозой исчезновения и эндемичных видов. Например, мята Сан-Диего , растение, находящееся под угрозой исчезновения, встречается исключительно в весенних водоемах в районе Сан-Диего . [12] Другим примером является полевой цветок Lasthenia conjugens , который встречается в ограниченных частях района залива Сан-Франциско . Третий пример — трава Limnanthes vinculans, эндемичная для округа Сонома, Калифорния . [ нужна цитата ]
(NRCS_Photo_Gallery).jpg/1280px-NRCSCA01049_-_California_(715)(NRCS_Photo_Gallery).jpg)
Многие из земноводных, которые размножаются только в весенних водоемах, проводят большую часть своей жизни на возвышенностях в пределах сотен футов от весеннего водоема. Яйца откладываются в весенний бассейн, затем через два-три месяца молодь покидает бассейн, чтобы вернуться для размножения только следующей весной. Таким образом, возвышенности, окружающие весенний водоем, имеют решающее значение для выживания этих видов. В штатах Калифорния и Нью-Йорк находящаяся под угрозой исчезновения тигровая саламандра ( Ambystoma tigrinum ) размножается в весенних водоемах, как описано выше. Еще несколько видов облигатных весенних прудовиков — мраморная саламандра ( Ambystoma opacum ), саламандра Джефферсона ( Ambystoma jeffersonianum ), саламандра с синими пятнами ( Ambystoma Laterale ) и пятнистая саламандра ( Ambystoma maculatum ). [ нужна цитата ]
Некоторые другие виды, в частности Anostraca , сказочные креветки и их родственники, откладывают яйца, способные входить в состояние криптобиоза . Они вылупляются, когда дожди пополняют воду в бассейне, и ни одна стадия жизненного цикла животных не покидает бассейн, за исключением случаев, когда яйца случайно переносятся животным форезом , ветром или, реже, наводнением. Такие популяции животных действительно могут быть очень старыми, если условия сезонных весенних вод достаточно стабильны. В качестве крайнего примера можно привести Branchipodopsis relictus на главном острове архипелага Сокотра , который является чрезвычайно отдаленным, хотя он и является континентальным фрагментом Гондваны, и, как полагают, был изолирован с миоцена . Branchipodopsis relictus изолирован как генетически, так и географически. [13]
Весенние водоемы могут служить временным местом обитания перелетных птиц, особенно в Калифорнии. Богатая популяция беспозвоночных в этих водоемах служит пищей для уток, цапель, цапель, ржанок и многих других видов. [14]
