Пруд — это небольшой, неподвижный, наземный водоем, образованный путем скапливания воды внутри впадины , как естественным, так и искусственным путем . Пруд меньше озера [1] , и нет официальных критериев, различающих их, хотя определение пруда как менее 5 гектаров (12 акров) по площади, менее 5 метров (16 футов) в глубину и с менее чем 30% надводной растительности помогает отличить экологию прудов от экологии озер и водно-болотных угодий . [2] [3] : 460 Пруды могут быть созданы в результате самых разных естественных процессов (например, в поймах в качестве отводных речных русел, ледниковыми процессами, образованием торфяников, в прибрежных дюнных системах, бобрами ), или они могут быть просто изолированными впадинами (например , котловиной , весенней лужей , прерийной выбои или просто естественными неровностями на неосушенной земле), заполненными стоком, грунтовыми водами или осадками, или всеми тремя из них. [4] Их можно дополнительно разделить на четыре зоны: зона растительности, открытая вода, донный ил и поверхностная пленка. [3] : 160–163 Размер и глубина прудов часто сильно варьируются в зависимости от времени года; многие пруды образуются в результате весеннего разлива рек. Пруды обычно пресноводные , но могут быть солоноватыми по своей природе. Соленые бассейны, имеющие прямое соединение с морем для поддержания полной солености, иногда могут называться «прудами», но обычно они рассматриваются как часть морской среды. Они не поддерживают организмы, живущие на основе пресной или солоноватой воды, и представляют собой скорее приливные бассейны или лагуны .
Пруды, как правило, представляют собой мелководные водоемы с различным обилием водных растений и животных. Глубина, сезонные колебания уровня воды, потоки питательных веществ, количество света, достигающего прудов, форма, присутствие посещающих их крупных млекопитающих, состав любых сообществ рыб и соленость — все это может влиять на типы присутствующих сообществ растений и животных. [5] Пищевые цепи основаны как на свободно плавающих водорослях , так и на водных растениях. Обычно существует разнообразный набор водных организмов, несколько примеров которых включают водоросли, улиток , рыбу, жуков , водных клопов , лягушек , черепах , выдр и ондатр . Главными хищниками могут быть крупные рыбы, цапли или аллигаторы . Поскольку рыбы являются основными хищниками личинок амфибий, пруды, которые высыхают каждый год, тем самым убивая живущую там рыбу, являются важными убежищами для размножения амфибий. [5] Пруды, которые полностью пересыхают каждый год, часто называют весенними бассейнами . Некоторые пруды образуются в результате деятельности животных, включая норы аллигаторов и пруды бобров , и они добавляют важное разнообразие ландшафтам. [5]
Пруды часто создаются человеком или расширяются за пределы своих первоначальных глубин и границ антропогенными причинами. Помимо своей роли как высокобиоразнообразных, фундаментально естественных, пресноводных экосистем, пруды имели и все еще имеют множество применений, включая обеспечение водой сельского хозяйства , скота и сообществ, помощь в восстановлении среды обитания, служение в качестве мест размножения местных и мигрирующих видов, декоративных компонентов ландшафтной архитектуры , бассейнов для контроля наводнений , общей урбанизации, перехватывающих бассейнов для загрязняющих веществ и источников и поглотителей парниковых газов .
Техническое различие между прудом и озером не было универсально стандартизировано. Лимнологи и биологи пресной воды предложили формальные определения для пруда , в частности, чтобы включить «водоемы, где свет проникает до дна водоема», «водоемы, достаточно мелкие для того, чтобы укоренившиеся водные растения могли расти по всей поверхности» и «водоемы, в которых отсутствует волновое воздействие на береговую линию». Каждое из этих определений трудно измерить или проверить на практике, они имеют ограниченное практическое применение и в настоящее время в основном не используются. Соответственно, некоторые организации и исследователи остановились на технических определениях пруда и озера , которые опираются только на размер. [6]
Некоторые регионы США определяют пруд как водоем с площадью поверхности менее 10 акров (4,0 га). Миннесота , известная как «земля 10 000 озер», обычно говорит, что отличает озера от прудов, болот и других водных объектов по этому определению, [7] но также говорит, что озеро отличается в первую очередь волновым воздействием, достигающим берега. [8] Даже среди организаций и исследователей, которые отличают озера от прудов только по размеру, не существует общепризнанного стандарта максимального размера пруда. Международная конвенция о водно-болотных угодьях Рамсара устанавливает верхний предел размера пруда в 8 гектаров (80 000 м 2 ; 20 акров ). [9] Исследователи британской благотворительной организации Pond Conservation (теперь Freshwater Habitats Trust) определили пруд как «искусственный или естественный водоем площадью от 1 м 2 (0,00010 га; 0,00025 акра) до 20 000 м 2 (2,0 га; 4,9 акра), который удерживает воду в течение четырех месяцев в году или более». Другие европейские биологи установили верхний предел размера в 5 гектаров (50 000 м 2 ; 12 акров). [10]
В Северной Америке прудами называют даже более крупные водоемы; например, Crystal Lake площадью 33 акра (130 000 м 2 ; 13 га), Walden Pond в Конкорде, Массачусетс, площадью 61 акр (250 000 м 2 ; 25 га) и близлежащий Spot Pond площадью 340 акров (140 га). Есть многочисленные примеры в других штатах, где водоемы площадью менее 10 акров (40 000 м 2 ; 4,0 га) называются озерами. Как показывает случай с Crystal Lake, маркетинговые цели иногда могут быть движущим фактором категоризации. [11]
На практике водоем называют прудом или озером в индивидуальном порядке, поскольку условности меняются от места к месту и со временем. По происхождению пруд является вариантной формой слова фунт, означающего ограничивающее ограждение. [12] В прежние времена пруды были искусственными и утилитарными, как пруды для тушения , мельничные пруды и так далее. Значение этой особенности, по-видимому, в некоторых случаях было утрачено, когда слово было завезено за границу с эмигрантами. Однако в некоторых частях Новой Англии есть «пруды», которые на самом деле размером с небольшое озеро по сравнению с другими странами. В Соединенных Штатах прудами часто называют естественные бассейны. Пруды для определенной цели сохраняют прилагательное, например «stock pond», используемое для поения скота. Этот термин также используется для временного накопления воды из поверхностного стока ( ponded water).
Существуют различные региональные названия для естественных прудов. В Шотландии одним из терминов является lochan , который также может применяться к большому водоему, такому как озеро. В юго-западных частях Северной Америки озера или пруды, которые являются временными и часто высыхают большую часть года, называются playas . [13] Эти playas — просто неглубокие углубления в сухих районах, которые могут заполняться водой только в определенных случаях, таких как избыточный местный дренаж, просачивание грунтовых вод или дождь.
Любое углубление в земле, которое собирает и удерживает достаточное количество воды, можно считать прудом, и оно может быть образовано в результате различных геологических , экологических и антропогенных терраформирующих событий.
Естественные пруды — это те, которые вызваны экологическими явлениями. Они могут варьироваться от ледниковых, вулканических, речных или даже тектонических событий. Начиная с эпохи плейстоцена ледниковые процессы создали большинство прудов Северного полушария; примером является регион прерийных выемок в Северной Америке. [14] [15] Когда ледники отступают, они могут оставить после себя неровную поверхность из-за упругого отскока коренной породы и равнин вымывания осадков. [16] В этих областях могут образовываться впадины, которые могут заполняться избыточными осадками или просачивающимися грунтовыми водами, образуя небольшой пруд. Озера-котлы и пруды образуются, когда лед откалывается от более крупного ледника, в конечном итоге погребается окружающим ледниковым тиллом и со временем тает. [17] Орогении и другие тектонические события поднятия создали некоторые из старейших озер и прудов на земном шаре. Эти углубления имеют тенденцию быстро заполняться грунтовыми водами, если они находятся ниже местного уровня грунтовых вод. Другие тектонические разломы или впадины могут заполняться осадками, местными горными стоками или питаться горными ручьями. [18] Вулканическая активность также может привести к образованию озер и прудов через обрушившиеся лавовые трубки или вулканические конусы. Естественные поймы вдоль рек, а также ландшафты, содержащие много впадин, могут испытывать весенние/сезонные наводнения и таяние снега. Временные или весенние пруды создаются таким образом и важны для размножения рыб, насекомых и земноводных, особенно в крупных речных системах, таких как Амазонка . [19] Некоторые пруды создаются исключительно животными, такими как бобры , бизоны , аллигаторы и другие крокодилы, путем зарытия и раскопки гнезд соответственно. [20] [21] В ландшафтах с органическими почвами локальные пожары могут создавать впадины в периоды засухи. Они имеют тенденцию заполняться небольшим количеством осадков до тех пор, пока не вернется нормальный уровень воды, превращая эти изолированные пруды в открытую воду. [22]
Искусственные пруды — это пруды, созданные в результате вмешательства человека в целях охраны местной окружающей среды, в промышленных целях или в рекреационных/декоративных целях.
Многие экосистемы связаны водой, и было обнаружено, что пруды содержат большее биоразнообразие видов, чем более крупные пресноводные озера или речные системы. [23] Таким образом, пруды являются средой обитания для многих разновидностей организмов, включая растения, земноводных , рыб, рептилий , водоплавающих птиц , насекомых и даже некоторых млекопитающих . Пруды используются в качестве мест размножения для этих видов, а также в качестве укрытия и даже мест питья/кормления для других диких животных. [24] [25] Практика аквакультуры в значительной степени опирается на искусственные пруды для выращивания и ухода за многими различными типами рыб либо для потребления человеком, либо для исследований, сохранения видов или любительского спорта.
В сельскохозяйственной практике пруды-очистители могут быть созданы для уменьшения стока питательных веществ из местных ручьев или хранилищ грунтовых вод. Загрязнители, которые попадают в пруды, часто могут быть смягчены естественным осаждением и другими биологическими и химическими процессами в воде. Таким образом, пруды-стабилизаторы отходов становятся популярными недорогими методами общей очистки сточных вод. Они также могут служить резервуарами для орошения для борющихся ферм во время засухи.
По мере того, как урбанизация продолжает распространяться, пруды-отстойники становятся все более распространенными в новых жилых комплексах. Эти пруды снижают риск затопления и эрозионного ущерба от избыточного стока ливневых вод в местных сообществах. [26]
Экспериментальные пруды используются для проверки гипотез в области экологии, химии, водной биологии и лимнологии. [27]
Некоторые пруды являются источником жизненной силы многих небольших деревень в засушливых странах, таких как страны Африки к югу от Сахары, где проводятся купание, санитария, рыбная ловля, социализация и ритуалы. [28] На индийском субконтиненте монахи индуистских храмов заботятся о священных прудах, используемых как для религиозных обрядов, так и для купания паломников. [29] В Европе в средние века для многих монастырей и замков (небольших, частично самодостаточных общин) было типично иметь пруды для разведения рыбы . Они все еще распространены в Европе и Восточной Азии (особенно в Японии), где можно содержать или выращивать кои .
В Непале искусственные пруды были важнейшими элементами древней системы питьевого водоснабжения . Эти пруды питались дождевой водой, водой, поступающей по каналам , собственными источниками или комбинацией этих источников. Они были спроектированы так, чтобы удерживать воду, в то же время позволяя некоторой части воды просачиваться для питания местных водоносных горизонтов . [30]
Определяющей чертой пруда является наличие стоячей воды , которая обеспечивает среду обитания для биологического сообщества, обычно называемого жизнью пруда . Из-за этого многие пруды и озера содержат большое количество эндемичных видов, которые прошли через адаптивную радиацию, чтобы стать специализированными к своей предпочтительной среде обитания. [18] Знакомыми примерами могут быть водяные лилии и другие водные растения, лягушки , черепахи и рыбы.
Часто весь край пруда окаймлен водно-болотными угодьями , и эти водно-болотные угодья поддерживают водную пищевую сеть , предоставляют убежище диким животным и стабилизируют берег пруда. Этот край также известен как литоральная зона и содержит большую часть фотосинтезирующих водорослей и растений этой экосистемы, называемых макрофитами . Другие фотосинтезирующие организмы, такие как фитопланктон (взвешенные водоросли) и перифитоны (организмы, включая цианобактерии , детрит и другие микробы ), процветают здесь и являются основными производителями пищевых сетей пруда. [18] Некоторые травоядные животные, такие как гуси и ондатры, потребляют водно-болотные растения непосредственно в качестве источника пищи. Во многих других случаях прудовые растения будут разлагаться в воде. Многие беспозвоночные и травоядные зоопланктон затем питаются разлагающимися растениями, и эти организмы более низкого трофического уровня обеспечивают пищей виды водно-болотных угодий, включая рыб, стрекоз и цапель как в литоральной зоне, так и в лимнетической зоне. [18] Открытая водная лимнетическая зона может позволить водорослям расти, поскольку солнечный свет все еще проникает сюда. Эти водоросли могут поддерживать еще одну пищевую сеть, которая включает водных насекомых и другие виды мелких рыб. Таким образом, пруд может иметь комбинации трех различных пищевых сетей, одна из которых основана на более крупных растениях, другая на разлагающихся растениях и третья на водорослях и их конкретных потребителях и хищниках верхнего трофического уровня. [18] Следовательно, в прудах часто обитает много различных видов животных, использующих широкий спектр источников пищи посредством биотического взаимодействия. Таким образом, они являются важным источником биологического разнообразия в ландшафтах.
Противоположностью давно существующим прудам являются весенние пруды . Эти пруды пересыхают в течение части года и так называются, потому что они обычно достигают пиковой глубины весной (значение «весенний» происходит от латинского слова « весна » ). В естественных весенних прудах обычно нет рыбы, основного потребителя более высокого тропического уровня, поскольку эти пруды часто пересыхают. Отсутствие рыбы является очень важной характеристикой этих прудов, поскольку это препятствует установлению длинных цепочек биотических взаимодействий. Пруды без этих конкурентных давлений хищников являются местами размножения и безопасными убежищами для находящихся под угрозой исчезновения или мигрирующих видов. Следовательно, введение рыбы в пруд может иметь серьезные пагубные последствия. В некоторых частях мира, таких как Калифорния, весенние пруды имеют редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды растений. На прибрежной равнине они являются средой обитания для находящихся под угрозой исчезновения лягушек, таких как миссисипская гоферовая лягушка . [20]
Часто группы прудов в определенном ландшафте - так называемые "прудовые ландшафты" - предлагают особенно высокие преимущества биоразнообразия по сравнению с отдельными прудами. Группа прудов обеспечивает более высокую степень сложности среды обитания и связности среды обитания. [31] [32]
Многие пруды проходят регулярный ежегодный процесс в том же самом вопросе, что и более крупные озера, если они достаточно глубоки и/или защищены от ветра. Абиотические факторы, такие как УФ-излучение, общая температура, скорость ветра, плотность воды и даже размер, играют важную роль, когда дело доходит до сезонных эффектов на озерах и прудах. [33] Весенний переворот, летняя стратификация, осенний оборот и обратная зимняя стратификация, пруды корректируют свою стратификацию или вертикальную зональность температуры из-за этих влияний. Эти экологические факторы влияют на циркуляцию пруда и температурные градиенты внутри самой воды, создавая отдаленные слои; эпилимнион , металимнион и гиполимнион . [18]
Каждая зона имеет различные черты, которые поддерживают или наносят вред определенным организмам и биотическим взаимодействиям под поверхностью в зависимости от сезона. Зимний поверхностный лед начинает таять весной. Это позволяет водной толще начать перемешиваться благодаря солнечной конвекции и скорости ветра. По мере перемешивания пруда достигается общая постоянная температура. По мере повышения температуры в течение лета происходит термическая стратификация. Летняя стратификация позволяет ветрам перемешивать эпилимнион, поддерживая постоянную теплую температуру во всей этой зоне. Здесь процветают фотосинтез и первичное производство . Однако те виды, которым нужна более прохладная вода с более высокой концентрацией растворенного кислорода, будут отдавать предпочтение нижнему металимниону или гиполимниону. Температура воздуха падает с приближением осени, и возникает глубокий слой перемешивания. Осенний оборот приводит к изотермическим озерам с высоким уровнем растворенного кислорода, поскольку вода достигает средней более холодной температуры. Наконец, зимняя стратификация происходит обратно летней стратификации, поскольку поверхностный лед снова начинает формироваться. Этот ледяной покров сохраняется до тех пор, пока солнечное излучение и конвекция не вернутся весной.
Из-за этого постоянного изменения вертикальной зональности сезонная стратификация заставляет места обитания соответственно расти и сокращаться. Определенные виды привязаны к этим отдельным слоям водной толщи, где они могут процветать и выживать с максимально возможной эффективностью.
Более подробную информацию о сезонной термической стратификации прудов и озер можно найти в разделе « Стратификация озер ».
Пруды обеспечивают не только экологическую ценность, но и практическую пользу для общества. Одним из все более важных преимуществ, которые предоставляют пруды, является их способность действовать как поглотители парниковых газов. Большинство естественных озер и прудов являются источниками парниковых газов и способствуют потоку этих растворенных соединений. Однако искусственные фермерские пруды становятся значительными поглотителями для смягчения последствий выбросов газов и борьбы с изменением климата . [34] Эти сельскохозяйственные пруды-стоки получают воду с высоким уровнем pH из окружающих почв. Высококислотные дренажные пруды действуют как катализаторы для преобразования избытка CO 2 (углекислого газа) в формы углерода, которые могут легко храниться в отложениях. [35] Когда строятся эти новые дренажные пруды, концентрации бактерий, которые обычно разлагают мертвые органические вещества, такие как водоросли, низкие. В результате разложение и высвобождение азотных газов из этих органических материалов, таких как N 2 O, не происходит и, таким образом, не добавляется в нашу атмосферу. [36] Этот процесс также используется при регулярной денитрификации в бескислородном слое прудов. Однако не все пруды способны стать поглотителями парниковых газов . Большинство прудов подвергаются эвтрофикации , когда сталкиваются с чрезмерным поступлением питательных веществ из удобрений и стоков. Это приводит к чрезмерной нитрификации воды в пруду и приводит к массовому цветению водорослей и местной гибели рыб .
Некоторые фермерские пруды не используются для контроля стока, а скорее для скота, такого как крупный рогатый скот или буйволы, в качестве водопоев и мест купания. Как упоминалось в разделе об использовании, пруды являются важными очагами биоразнообразия. Иногда это становится проблемой с инвазивными или интродуцированными видами, которые нарушают динамику экосистемы пруда, такую как структура пищевой цепи , разделение ниш и распределение по цехам. [37] Это варьируется от интродуцированных видов рыб, таких как карп , который питается местными водными растениями, или северных змееголовов , которые нападают на размножающихся амфибий, водных улиток, которые переносят инфекционных паразитов, убивающих другие виды, и даже быстро распространяющихся водных растений, таких как гидрилла и ряска , которые могут ограничивать поток воды и вызывать затопление берегов. [37]
Пруды, в зависимости от их ориентации и размера, могут распространять свои водно-болотные местообитания в местные прибрежные зоны или границы водоразделов. Пологие склоны земли в прудах обеспечивают пространство среды обитания для водно-болотных растений и влажных лугов , чтобы расшириться за пределы ограничений пруда. [38] Однако строительство подпорных стенок, газонов и других городских застроек может серьезно ухудшить диапазон местообитаний пруда и долговечность самого пруда. Дороги и шоссе действуют в том же духе, но они также мешают амфибиям и черепахам, которые мигрируют в пруды и из них в рамках своего ежегодного цикла размножения и должны находиться как можно дальше от устоявшихся прудов. [39] Из-за этих факторов пологие береговые линии с широкими пространствами водно-болотных растений не только обеспечивают наилучшие условия для диких животных, но и помогают защитить качество воды из источников в окружающих ландшафтах. Также полезно позволять уровню воды падать каждый год в более засушливые периоды, чтобы восстановить эти нежные береговые линии. [39]
В ландшафтах, где пруды искусственно созданы, они делают это для обеспечения возможности наблюдения за дикой природой и сохранения, для очистки сточных вод, для секвестрации и сдерживания загрязнения или просто в эстетических целях. Для сохранения и развития естественных прудов одним из способов стимулирования этого является общее восстановление ручьев и рек. Многие небольшие реки и ручьи впадают в местные пруды или вытекают из них в пределах одного водораздела. Когда эти реки и ручьи разливаются и начинают извиваться, образуется большое количество естественных прудов, включая весенние бассейны и водно-болотные угодья . [40]
Некоторые примечательные пруды:
{{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: Цитировать журнал требует |journal=
( помощь ){{cite book}}
: CS1 maint: другие ( ссылка ){{citation}}
: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на ноябрь 2024 г. ( ссылка ){{cite book}}
: CS1 maint: location missing publisher (link) CS1 maint: others (link)