Весенний бассейн - Vernal pool

Весенний бассейн с глиняным твердым дном, природный заповедник Вина-Плейнс, Калифорния, США

Весенние пруды , также называемые весенними прудами или эфемерными прудами , представляют собой сезонные водоемы, которые обеспечивают среду обитания для различных растений и животных. Они считаются особенным типом водно-болотных угодий, обычно лишенных рыбы, и, таким образом, обеспечивают безопасное развитие видов земноводных и насекомых, не способных противостоять конкуренции или нападению со стороны рыб. Однако некоторые линии тропических рыб (например, киллифы ) адаптировались именно к этой среде обитания .

Весенние бассейны - это разновидность водно-болотных угодий . Они могут быть окружены множеством сообществ / видов, включая лиственные леса, луга, сосновый лес, лесной массив голубого дуба, полынные степи, сочные прибрежные кустарники и прерии. Эти бассейны характерны для средиземноморского климата, но встречаются во многих других экосистемах.

Генерация и годовое развитие

Затопленный весенний пруд на Зачарованной Скале . Обратите внимание на тот, что на заднем плане населен кактусами.

В течение большинства лет бассейн весеннего бассейна будет подвергаться затоплению из-за дождя / осадков с последующим высыханием в результате эвапотранспирации . Эти условия обычно связаны со средиземноморским климатом и находятся в основном в Центральной долине этих регионов. Бассейны с весенними бассейнами часто характерны для средиземноморского климата. Большинство бассейнов сухие по крайней мере часть года и наполняются зимними дождями, весенним таянием снега и повышением уровня грунтовых вод. Некоторые бассейны могут оставаться хотя бы частично заполненными водой в течение года или более, но все весенние бассейны периодически пересыхают. Однако, как правило, весенний бассейн имеет три фазы каждый год: он заливается зимой (фаза затопления), весенний бассейн держится на воде в течение 10–65 дней, он медленно сохнет весной (фаза цветения), и он полностью высыхает летом (сухая фаза). Весенние водоемы предпочитают местные виды, потому что многие неместные виды не переносят резких сезонных изменений условий окружающей среды.

У некоторых весенних бассейнов есть нижележащий слой непроницаемой глины (также известный как твердое покрытие), который уменьшает просачивание воды. Непроницаемый слой является гидрофобным и предотвращает стекание воды в нижние слои почвы, позволяя весенним водоемам затопляться в течение очень длительного периода времени. Эта особенность весенних бассейнов означает, что воде дают возможность медленно испаряться, а не стекать. Это ключевой фактор в развитии растительных сообществ весеннего водоема, поскольку он сохраняет почву у кромки воды достаточно влажной для процветания весенних сообществ растений, в то время как те, что ближе к центру водоема, более затоплены, что приводит к зонированию растительных сообществ. по мере того, как уровень воды опускается. Этот слой глины также позволяет бассейнам существовать достаточно долго, чтобы предотвратить развитие горных видов, и в то же время существовать ровно столько, чтобы предотвратить захват водных видов растений.

Некоторые органы власти ограничивают определение весенних водоемов, чтобы исключить сезонные водно-болотные угодья, в которых определены входные и выходные каналы. Обоснование состоит в том, что такие сезонные водно-болотные угодья, как правило, качественно отличаются от изолированных весенних водоемов; это потому, что они питаются из более крупных водосборных бассейнов, так что, во-первых, приток способствует более высокой концентрации растворенных минералов. Во-вторых, структура потока увеличивает периодический эффект размыва и заиления потоков через или просто в заболоченные земли. В-третьих, более дальний приток и отток делают менее эндемичные популяции и растения. Низкие концентрации растворенных минералов в небольших весенних бассейнах могут быть охарактеризованы как олиготрофные и плохо забуференные из- за быстрых сдвигов pH из-за поглощения углекислого газа во время фотосинтеза .

Весенние лужи так называются, потому что они часто, хотя и не обязательно, достигают максимальной глубины весной («весеннее» значение, относящееся к весне или возникающее весной). У таких бассейнов есть много местных названий, в зависимости от того, в какой части мира они встречаются. Весенние лужи могут образовываться в лесу, но они чаще связаны с лугами и каменистыми равнинами или бассейнами. В то время как многие весенние бассейны имеют ширину всего несколько метров, лужайки и выбоины в прериях обычно намного больше, но все же во многом похожи во многих отношениях: с паводком во влажные периоды, за которым следует засуха. 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, при этом соленость и щелочность благоприятствуют различным видам. Пляжи могут быть затоплены реже, чем весенние водоемы, и затопление обычно совпадает с более холодной погодой, неблагоприятной для роста растений.

Экология

Несмотря на то, что временами они бывают сухими, весенние бассейны изобилуют жизнью, когда они наполняются, и служат критически важными рассадниками для многих видов земноводных и беспозвоночных. Самые очевидные обитатели - различные виды лягушек и жаб. Некоторые саламандры также используют весенние водоемы для размножения, но взрослые особи могут посещать бассейн лишь ненадолго. Другими известными обитателями являются дафнии и сказочные креветки , последние часто используются в качестве индикаторных видов для окончательного определения весеннего водоема. Другими видами-индикаторами, по крайней мере в Новой Англии , являются лесная лягушка , лопатоногая жаба и некоторые виды кротовых саламандр . Примечательно, что весенние водоемы не содержат рыб из-за их эфемерности.

Некоторые виды в весенних водоемах находятся под угрозой исчезновения. Сказочные креветки - ракообразные из семейства Branchinectidae. Им требуется около 30 часов, чтобы они начали вылупляться в воде, и 50 дней, чтобы они созрели. Весной из яиц вылупляются яйца, и они могут переходить в спячку. В разных весенних водоемах встречаются разные виды сказочных креветок, потому что бассейны могут действовать как острова, потому что они изолированы друг от друга.

Определенные виды растений также связаны с весенними водоемами, хотя конкретные виды зависят от экологического региона. Например, флора весенних водоемов Южной Африки отличается от флоры весенних водоемов Калифорнии, и в них есть характерные Anostraca , такие как различные виды Branchipodopsis . В некоторых северных районах чаще встречаются креветки-головастики . Некоторым обитателям весенних водоемов угрожает утрата среды обитания . Одним из таких обитателей является калифорнийская тигровая саламандра.

Утрата среды обитания

Весенние водоемы представляют собой особый комплекс флоры и фауны, который в некоторых случаях не встречается больше нигде на планете. Несмотря на это, около 90% экосистем весенних водоемов Калифорнии были разрушены. Вызывает тревогу то, что большая часть этого разрушения произошла в последние годы: около 13% оставшихся весенних луж были потеряны за короткий промежуток времени с 1995 по 2005 год. Основными угрозами средам обитания весенних водоемов в Центральной долине являются сельское хозяйство, урбанизация, изменения в гидрологии, изменение климата и неправильно управляемый выпас скота.

Реставрация

Весенние водоемы являются основными средами обитания для восстановительных работ из-за их ценности как очагов биоразнообразия, а также недавней истории обширных разрушений и деградации. Однако были разные показатели успеха, связанные с различными реставрационными усилиями. Существует ряд гипотез, почему:

Гипотеза 1: построенные бассейны слишком глубоки.

Гипотеза 2: Края построенных бассейнов уже естественных.

Гипотеза 3: У построенных бассейнов более крутые склоны, чем у естественных.

Результаты: Исследования показывают, что последние две детали (гипотезы 2 и 3) имеют решающее значение для определения ценности среды обитания искусственных весенних водоемов. Как правило, большинство построенных бассейнов были слишком крутыми и не имели достаточно широких краев.

Смягчение

Было довольно много споров вокруг практики смягчения последствий, которая представляет собой разрушение охраняемых или находящихся под угрозой исчезновения видов и мест обитания, таких как весенние пруды, при условии, что какое-либо лицо (бизнес, землеустроитель и т. Д.) Разрушает среду обитания. возьмут на себя строительство замещающей среды обитания, чтобы «смягчить» их воздействие. Эту концепцию трудно применить к весенним водоемам, которые представляют огромную ценность среды обитания, но их трудно успешно воспроизвести с помощью методов строительства (как упоминалось выше). Таким образом, применение стратегий смягчения последствий к системам весенних водоемов было весьма спорным из-за очевидных рисков, присущих попыткам восстановления такой среды обитания. Хотя, некоторые агентства теперь требуют двух замен для каждого уничтоженного весеннего водоема, чтобы компенсировать низкое качество искусственной среды обитания.

Почвы

Весенние лужи могут образовываться везде, где впадина заполняется дождевой водой, что приводит к низкому содержанию питательных веществ и низким уровням растворенных солей. Они подстилаются непроницаемым слоем глины, твердого каркаса или вулканической породы, что позволяет удерживать воду. Во многих случаях они содержат луга, которые образуются на различных типах почв, содержащих ил и глину, часто покрытые слоем переплетенных волокнистых корней и мертвых листьев. Представленные типы почв, как правило, связаны с местными типами почв и гидрологией бассейна. Более мелкие почвы, такие как глина, ил и ил, чаще встречаются на насестах, тогда как бассейны, которые больше связаны с уровнем грунтовых вод, имеют более грубые почвы, такие как песок или гравий. Почвы в весенних водоемах часто отражают их затопленные условия, что приводит к низким горизонтам цветности, пятнистости и бескислородному распаду. Они могут образовывать гидрированные почвы, которые типичны для затопляемых территорий, включая скопления органических веществ, но этого может не происходить в более засушливых районах. В некоторых случаях есть твердый слой поддона, который вызывает задержку воды в бассейнах. Бассейн из твердой глины накапливает воду из-за небольшого размера частиц и, следовательно, меньшей пористости. Это дает возможность затопления и развития весенних луж.

Флора

Цветет весенний бассейн, причем разные виды встречаются в зонах, связанных с влажностью почвы и температурными градиентами, образующимися по мере высыхания водоема. Национальный заповедник дикой природы Сакраменто, Калифорния.

В весенних лужах цветение происходит одновременно из-за сезонности благоприятных условий. Экосистемы весенних водоемов могут включать как космополитические виды, так и эндемичные виды, адаптированные к уникальным условиям окружающей среды. Эти условия включают градиенты влажности, градиенты солености и снижение уровня конкуренции. Микротопографические градиенты также способствуют распределению видов в сообществах весенних водоемов, где растения, цветущие раньше в сезон, с большей вероятностью будут обнаружены на несколько более высоких отметках, чем виды, цветущие позже. Многие растения в весенних лужах закопали семена, которые накапливаются в почве. Разные виды подходят к разным уровням влажности, и когда вода испаряется с краев бассейна, можно увидеть отличительную зональность видов. В большинстве бассейнов ежегодно осаждаются листья деревьев, которые имеют решающее значение для поддержания местной жизни из-за листового детрита.

Многие горные многолетние растения не выдерживают периода затопления. Многие водно-болотные растения не выдерживают периода иссушения. Таким образом, венальные бассейны представляют собой особую среду обитания, которая обеспечивает убежище как от наземных, так и от полностью водных растений. Когда растворенный углекислый газ истощается в результате дневного фотосинтеза, такие виды весенних водоемов, как обыкновенный черноплодник ( Isoetes howellii ) и пигмивидор ( Crassula aquatica ), накапливают углекислый газ в ночное время, используя кислотный метаболизм крассулосовых . В средах обитания весенних бассейнов предпочтительны однолетние растения с некоторыми уникально адаптированными многолетними растениями, которые страдают от обширной гибели, напоминающей ежегодное размножение. Однолетние растения составляют около 80 процентов флоры весенних водоемов. Ниже перечислены некоторые роды примерно ста видов сосудистых растений, связанных с местами обитания весенних водоемов Калифорнии. Типичный бассейн будет включать только от 15 до 25 видов.

Космополитическая водная флора
Специалисты по весенним бассейнам

Высокогорные растения, обычно встречающиеся у весенних бассейнов в Калифорнии, включают желтые анютины глазки , несколько душистых клеверов , желтые и яркие лавандовые обезьяньи цветы , звездные лилии и тысячелистник .

Весенним водоемам часто угрожает развитие, как и другим водно-болотным угодьям . В результате большинство бассейнов превратилось в жилые зоны, дороги и индустриальные парки. Вот почему большинство существующих бассейнов находятся на охраняемых или частных землях, таких как национальные парки и ранчо .

Большое количество редких , находящихся под угрозой исчезновения и эндемичных видов встречается в районах весенних водоемов. Например, мята Сан-Диего , находящаяся под угрозой исчезновения, встречается исключительно в весенних водоемах в районе Сан-Диего . Другой пример - конъюгены полевых цветов Lasthenia , которые встречаются в ограниченных частях района залива Сан-Франциско . Третий пример - трава Limnanthes vinculans, эндемичная для округа Сонома, Калифорния .

Фауна

Весенний бассейн в северной Калифорнии

Многие амфибии, которые размножаются только в весенних водоемах, проводят большую часть своей жизни на возвышенностях в пределах сотен футов от весенних водоемов. Яйца откладывают в весеннюю лужу, затем молодые особи покидают бассейн через два-три месяца и не возвращаются до следующей весны для размножения. Следовательно, возвышенности, окружающие весенний пруд, имеют решающее значение для выживания этих видов. В штатах Калифорния и Нью-Йорк тигровая саламандра , находящаяся под угрозой исчезновения ( Ambystoma tigrinum ), зависит от весенних водоемов для размножения, как описано выше. Еще несколько видов облигатных весенних водоемов - мраморная саламандра ( Ambystoma opacum ), саламандра Джефферсона ( Ambystoma jeffersonianum ), саламандра с синими пятнами ( Ambystoma laterale ) и пятнистая саламандра ( Ambystoma maculatum ).

Некоторые другие виды, особенно Anostraca , сказочные креветки и их родственники, откладывают яйца, способные перейти 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 форезом животных , ветром или, в редких случаях, наводнением. Такие популяции животных могут быть действительно очень старыми, когда условия для сезонных весенних вод достаточно стабильны. В качестве крайнего примера, Branchipodopsis relictus на главном острове архипелага Сокотра , который чрезвычайно удален от того, что он представляет собой континентальный фрагмент Гондваны, считается изолированным с миоцена . Branchipodopsis relictus , соответственно, изолирован как генетически, так и географически.

Весенние водоемы могут служить временной средой обитания для перелетных птиц, особенно в Калифорнии. Богатая популяция беспозвоночных в этих бассейнах служит пищей для уток, цапель, белых цапель, ржанок и многих других видов.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ "Весенние бассейны Калифорнии" . дикая природа.ca.gov . Проверено 8 июня 2020 .
  2. ^ Барбур, Майкл; Киллер-Вольф, Тодд; Шенхерр, Аллан А. (17 июля 2007 г.). Наземная растительность Калифорнии, 3-е издание . Калифорнийский университет Press. С. 394–424. ISBN 978-0-520-24955-4.
  3. ^ Баудер, Эллен Т .; Белк, Дентон; Феррер, Уэйн Т. младший (1998). Уитхэм, Кэрол В. (ред.). Экология, сохранение и управление экосистемами весенних водоемов . Калифорнийское общество местных растений . п. 1. ISBN 0-9434-6037-9.
  4. ^ a b Кедди, Пол А. (13 сентября 2010 г.). Экология водно-болотных угодий: принципы и сохранение (второе изд.). Издательство Кембриджского университета . С. 48–52, 65. ISBN 978-0-5217-3967-2.
  5. ^ Баудер, Эллен Т .; Белк, Дентон; Феррер, Уэйн Т. младший (1998). Уитхэм, Кэрол У. (ред.). Экология, сохранение и управление экосистемами весенних водоемов . Калифорнийское общество местных растений . С. 10–11. ISBN 0-9434-6037-9.
  6. ^ "Калифорнийская тигровая саламандра - земноводные и рептилии, учет исчезающих видов" . Рыба и дикая природа Сакраменто . Проверено 8 июня 2020 .
  7. ^ "Весенние бассейны Калифорнии" . Калифорнийский департамент рыб и дикой природы . 17 июня 2013 года. Архивировано 22 февраля 2018 года . Проверено 14 июня 2017 года .
  8. Перейти ↑ Hogan, C. Michael (31 июля 2010 г.). Моноссон, Эмили (ред.). «Абиотический фактор» . Энциклопедия Земли . Национальный совет по науке и окружающей среде . Архивировано из оригинала на 8 июня 2013 года .
  9. ^ Баудер, Эллен Т .; Белк, Дентон; Феррер, Уэйн Т. младший (1998). Уитхэм, Кэрол У. (ред.). Экология, сохранение и управление экосистемами весенних водоемов . Калифорнийское общество местных растений . С. 2–3, 5. ISBN 0-9434-6037-9.
  10. ^ Бреннан, Дебора Салливан (2019-04-01). «Весенние пруды: дожди оживляют мини-экосистему из сельдерея, мяты Отай Меса и сказочных креветок» . Сан-Диего Юнион-Трибьюн . Проверено 5 апреля 2019 .
  11. ^ Ван Дамм, Кей; Dumont, Henri J .; Уикерс, Питер HH (9 мая 2004 г.). «Anostraca (Crustacea: Branchiopoda) с острова Сокотра: новый Branchipodopsis и его связь с африканскими и азиатскими сородичами» . Фауна Аравии . 20 : 193–209.
  12. ^ Сильвейра, Джозеф Г. «Птицы используют весенние пруды и последствия для природоохранной практики». В экологии, сохранении и управлении экосистемами весенних водоемов. Материалы конференции 1996 г. Сакраменто, Калифорния: Калифорнийское общество коренных растений . С. 92-94. 1998 г.

внешние ссылки