Akvatiske økosystemer

Vann utgjør nesten 75 % av jordas overflate. Av dette er 72 % saltvann med marine økosystemer. Her finnes det forskjellige økosystemer somå pent hav, kontinentalsokkel, korallrev, strandsoner, laguner osv. Bare 3 % er limniske økosystemer som ferskvann, elver og våtmarker.

De akvatiske økosystemene er svært viktige både når det gjelder biologisk mangfold og biomasseproduksjon. De står for omkring halvparten av primærproduksjonen på jorda. De har stor betydning for de terrestriske økosystemene og er drivkraften i meteorologiske fenomener som vind, strøm og nedbør.

sjøstjerne

Forskjeller på marine og limniske organismer

Det er mange forskjeller på et liv i saltvann og et liv i ferskvann. Derfor er det også stor forskjell på hvilke organismer som lever i saltvanns- og i ferskvannsøkosystemer. Artsantallet er generelt sett høyere i havet. En grunn til det er at havøkosystemene er mye eldre.

Artsantallet er generelt høyere i havet enn i ferskvann. De store korallrevene har spesielt stort biologisk mangfold. Organismer som pigghuder (sjøstjerner ofl.), flerbørstemark og nesledyr (maneter, koralldyr ofl.) finnes nesten bare i havet. Det er også et marint trekk at mange arter har et pelagisk larvestadium. Det vil si at larvene flyter i de frie vannmassene, mens de i ferskvann ofte er fastsittende på bunnen eller på strandvegetasjonen. Når de er pelagiske, kan de lettere spre seg over store havområder. Frøplanter og moser finnes nesten bare i ferskvann. Fastsittende alger har sine nisjer i havet. Fastsittende dyr er mye mer vanlige i havet, og marine dyr er oftest større enn tilsvarende ferskvannsdyr. Marine dyr er som regel også mye mer fargerike og varierte enn de oftest grå og brune ferskvannsdyrene, med unntak av småkreps og vannmidd. Noen arter lever både i saltvann og ferskvann i løpet av livet. Ålen er katadrom, dvs. at den vokser i ferskvann og gyter i saltvann. Det motsatte er anadrom. Eksempler på det er laks og sjøørret.

 

Ålen er katadrom og vandrer til havet når den skal gyte. Gytingen skjer i Sargassohavet, et område i Karibhavet. Noen av de nyklekte larvene flyter over 4000 km med Golfstrømmen hele veien opp til Nord-Europa. Når ålelarvene kommer til norskekysten, er de så store at de kan vandre opp i ferskvann via de store elvene. Der vokser de seg store før de returnerer til Sargassohavet for å føre slekten videre.

 

Havet, kysten og litoralsonen

Havet, det marine miljøet, er rikt på arter, og vi kjenner fortsatt ikke alle artene som lever der. Egentlig omfatter havet flere forskjellige økosystemer. I Norge kan vi dele inn havet fra litoralsonen. (Litoral betyr strand-, fjære-.)

Det er der vi har tidevannssone, strender, klipper og svaberg langs land, som blir påvirket av flo og fjære. Så kommer de nære kystområdene (kontinentalsokkelen ned til noen hundre meter). De går ut til de oseaniske dyphavsområdene, der det er frie vannmasser og mørklagte dyphavssletter og korallrev. I tillegg kan vi ta med fuglefjellene som et marint økosystem, siden fuglene er avhengige av næring fra havet, og vegetasjonen her er sterkt påvirket av tilførsel fra de marine næringskjedene.

 

 

  

 

Skjematisk inndeling av åpent hav, kystnære områder og litoralsonen.

 

Tidevannssonen som økosystem

Vi skal se nærmere på tidevannssonen, som er et lett tilgjengelig marint økosystem for feltarbeid. Tidevannet varierer som regel med to fjæreperioder (lavvann) og to perioder med flo sjø (høyvann) gjennom døgnet. Det lønner seg å legge feltarbeidet til en lavvannsperiode, for da kan du arbeide i hele tidevannssonen. Tidevannstabeller finner du i avisa eller på Internett. En undersøkelse kan være å gjøre en linjeanalyse fra vannkanten ved fjære sjø og inn på land. Du kan beskrive forskjeller i abiotiske og biotiske faktorer langs linjen og hvordan forskjellige arter er tilpasset de forskjellige levestedene. Du kan også sammenlikne løsbunn og fastbunn og organismene som lever i de forskjellige biotopene hvis begge typene finnes i praktisk nærhet. De artene som lever med konstant tidevannsforskjell, må være tilpasset neddykking og tørrlegging to ganger i døgnet, mens de artene som lever nær havet, må tåle jevnlig sjøsprøyt. Saltpåvirkningen, dvs. endringen i saltgradienten, er viktig fra hav og inn på land. Artene som lever nærmest sjøen, tåler mest saltpåvirkning. Det er også forskjell på om det er en sandstrand eller en klippestrand du undersøker. På sandstranda vil bunnen være løs, og dermed kommer det inn mest planter med dype rotsystemer som gir godt feste. På klippene vokser tang som har utviklet gode festeorganer. Festeorganet holder tangen fast til underlaget, men vi regner ikke dette som røtter. På klippene lever det mange dyr som rur, blåskjell og strandsneglearter.

 

Litoralsonen – strand og tidevannssone

Litoralsone er den biologiske benevnelsen på tidevannssonen og de delene av land, både strender, svaberg og klipper, som påvirkes direkte og jevnlig av saltvann. Litoralsonen deler vi i to: supralitoralen og eulitoralen. Den øverste sonen er supralitoralen eller sprøytesonen. Supralitoralen er mer terrestrisk enn akvatisk fordi den strekker seg godt opp på land. Artene som vokser her, må tåle sjøsprøyt og salt. Derfor har mange salt i navnet sitt, slik som salturt og saltgras. I flomålet, dit sjøen normalt går ved flo sjø, vil det på flatere strender bli skylt opp mye nitrogenrik tang, og her vokser nitrogenelskende (nitrofile) plantearter som tangmelde og strandmelde, dessuten strandstjerne. Tanglopper er små krepsdyr som det også er vanlig å finne her.

 

Der det er fjell, kan vi finne messinglav og grønnalger i sprøytesonen. Den svarte laven marbek vokser ned til grensen for høyeste vannstand ved flo sjø. Liten strandsnegl (Littorina saxatilis) er vanlig på fastbunn nederst i supralitoralen.

Den nederste delen av litoralsonen kalles eulitoralen. Det er den egentlige tidevannssonen. Her lever arter som godt tåler både neddykking og tørrlegging. Flere arter av grønnalger og brunalger lever her. Særlig brunalgene har en tydelig sonering etter den tålegrensen de forskjellige artene har for de døgnvariasjonene som flo og fjære skaper. Sauetang vokser øverst. Lenger nede kommer henholdsvis kaurtang, spiraltang, blæretang og grisetang. Av dyr lever blant annet vanlig strandsnegl, albueskjell og krepsdyret rur i eulitoralen. Helt nede mot grensen til laveste vannstand ved fjære sjø lever dyr som blåskjell og purpursnegl.

På bløt bunn finner vi en del bunndyr som graver seg ned, slike som hjertemuslinger, sandskjell og fjæremark. Strandkrabbe er en vanlig art på bløt og steinete grunn. Få frøplanter tåler å leve i saltvann, men ålegras er en art som kan vokse ned til 10 meters dyp.

 

Skjematisk inndeling av supralitoralen og eulitoralen (litoralsonen) samt sublitoralsonen med noen artseksempler.

Under litoralsonen finner vi sublitoralen (sub = under). Denne sonen blir ikke direkte påvirket av flo og fjære. Her vil det på fastbunn komme inn brunalger som fingertare, sukkertare og stortare. Disse tarene tåler ikke å bli helt tørrlagt, og de abiotiske faktorene er her mer stabile. I sublitoralen finnes også dyr som sjøpiggsvin (kråkebolle) og sjøstjerner. Dypere nede i sublitoralen kommer rødalger. Rødalgene utnytter de delene av lysspekteret som når lengst ned i vannet, og de kan leve ned mot 50 meters dyp.

 

Det er flere viktige abiotiske faktorer i tidevannssonen. Neddykkings- og tørkeperioder på grunn av tidevannsforskjeller er en viktig faktor. Nivåforskjellen kan variere fra noen titalls centimeter til 18 m i Sør-England. Forskjellen på flo og fjære i Norge varierer fra ca. 25 cm ved Lindesnes til ca. 3,5 m ved Vardø. Temperaturforskjellen er også stor mellom det å være i neddykket tilstand og det å være tørrlagt med vinterfrost eller med sterk sommervarme. Organismene må tåle bølgeslag og mekanisk slitasje av for eksempel is om vinteren. Saltpåvirkningen er dessuten en betydelig faktor over flomålet, og arter som lever i supralitoralen, må tåle mye salt. Målinger du kan gjøre, er for eksempel å ta vannanalyser for å finne saltholdighet, pH-verdi, temperatur, ledningsevne, hardhet og oksygeninnhold.

 

Tabellen viser hva som er typisk for de to delene av litoralsonen og for sublitoralen.

side 34.JPG

 

Ferskvann

Limnologi er læren om ferskvann. Ferskvannskildene på jorda er innsjøer og dammer, elver og bekker, grunnvann og regn. Ferskvann er livsviktig, og tilgangen på ferskvann bestemmer vegetasjonstyper, dyreliv og menneskenes bosetnings- og levemønstre.

 

Ferskvann er unge økosystemer. Næringsrike innsjøer kan gro igjen, og nye kan bli dannet i løpet av 50–100 år. I økosystem-sammenheng deler vi ferskvann inn i to hovedtyper: rennende vann (elver og bekker) og stillestående vann (innsjøer og dammer). Det er stor forskjell på innsjøer, og de geologiske forholdene har mye å si for hvilke organiske og uorganiske stoffer som finnes i de forskjellige ferskvannssystemene. Næringsstoffene kommer fra jord- og berggrunn, grunnvann og vegetasjon. Smeltevann fra snø og breer inneholder ofte en del mineraler. Bekker som renner gjennom myr og skog, blir tilført humusstoffer. (Humus = delvis nedbrutt organisk materiale.)

 

Vann som renner, får høyere oksygeninnhold enn stillestående vann. Her blir også næringsstoffer og de minste organismene lett vasket vekk med strømmen. Det er tre store forskjeller på rennende og stillestående vann:

 

  • Strøm er en langt mer dominerende faktor i rennende vann, dvs. bekker og elver, enn i stillestående vann.
  • Ei elv blir mer påvirket av de terrestriske omgivelsene enn stillestående vann blir. Organisk materiale som vaskes ut i elva fra land, er ofte viktigere for elva som økosystem enn elvas egen biologiske produksjon.
  • Det er ingen lagdeling av vannmassene i rennende vann slik vi finner det i stillestående vann, og som regel er elva oksygenrik året rundt.

 

Rennende vann er effektivt når planter og dyr skal spre frø, egg og larver. Arter som er tilpasset til å leve i rennende vann, kan være flate eller små. Det er viktig at de har gode festeorganer. Flatmark, f.eks. ikter, fester seg til steiner eller under planter. Leddyr kan leve på undersiden av eller mellom steiner. Noen har en gunstig, strømlinjeformet kropp slik som laksen. Laksefisk graver ned de befruktede eggene i en gytegrop på bunnen for å beskytte eggene mot vannstrømmen.

Hvit nøkkerose (Nymphaea alba).

Innsjøer

Innsjøer er stillestående vann som verken bunnfryser eller tørker ut. Det er vanlig å dele inn innsjøene etter hvor næringsrike de er. 

Oligotrofe innsjøer er næringsfattige og artsfattige. (Oligo = lite. Trofe = næring.) Vannet er ofte krystallklart fordi det er lite organiske stoffer i det, og det er oksygenrikt helt ned til bunnen fordi forbruket er lite. Mange innsjøer på fjellet er oligotrofe innsjøer.

Dystrofe innsjøer er næringsfattige myr- og skogstjern som får tilført store mengder organisk materiale. (Dys = feil eller mangelfullt.) Slike vann blir ofte kalt brunvannsjøer eller myrvannsjøer og har en pH-verdi ned mot 3. Vannet er ofte oksygenfattig på grunn av mye nedbrytning av organisk materiale.

 Eutrofe innsjøer er meget næringsrike og produktive med et rikt plante- og dyreliv. (Eu = god.) Slike vann er ofte oksygenfattige og har en pH rundt 7.

Solstrålingen og tilgangen på næringsstoffer er viktige faktorer i en innsjø. Næringsfattige innsjøer får som regel godt med lys om sommeren, mens det i næringsrike innsjøer blir lite lys nedover i vannmassene på grunn av høy biomasseproduksjon. Ofte er fosfor en begrensende faktor. I Norge fryser mange vann om vinteren, de fleste bare i overflaten, og det reduserer lystilgangen betydelig i denne perioden.

En innsjø vil sjelden eller aldri bunnfryse eller tørke inn slik små dammer kan gjøre. Innsjøer deles inn i tre forskjellige soner, men ikke alle sonene trenger å være til stede. Det avhenger av hvor dyp og stor innsjøen er. Små, grunne innsjøer har bare én sone. Store, dype innsjøer har alle tre sonene.

Litoralsonen eller strandsonen kalles de områdene som er grunne og landnære. Både bunn og vannmasser tilhører denne sonen. Her finner vi den største artsrikdommen i en innsjø. Det vokser planter på bunnen, og vannet har gunstig temperatur og gunstige kjemiske forhold. Denne sonen er artsrik med høy produksjon fordi lysforhold, oksygentilgang og næringstilgang er gode. Her finner vi planter som er tilpasset til å leve på forskjellige dyp. Lengst inn mot land vokser sumpplanter som takrør, elvesnelle og bukkeblad, så kommer flytebladplanter som nøkkeroser og tjørnaks, langskuddsplanter som blærerot og tusenblad og lengst ute kortskuddsplanter (f.eks. brasmegras, botnegras og sylblad), slik figuren nedenfor viser. Noen arter finnes bare i oligotrofe innsjøer, andre bare i eutrofe. Forskjellige krepsdyr som linsekreps og marflo, snegler og muslinger lever i litoralsonen. Døgnfluer, vårfluer, steinfluer og øyenstikkere er insekter som har larvestadiene i vann, mens de voksne individene lever på land.

 

Vegetasjon i litoralsonen i en innsjø.

 

Den limnetiske sonen er de frie vannmassene som ikke har kontakt med bunnen eller strandområdene. I grunne vann kan denne sonen mangle. I større vann er den limnetiske sonen den viktigste med stor biologisk produksjon. Her finnes mange arter planteplankton, som igjen er mat for dyreplankton og andre konsumenter i økosystemet.

 

Den nederste, mørklagte delen av en innsjø kaller vi den profundale sonen. Her er det så godt som null fotosyntese og ingen frøplanter. Temperaturen er relativt lav, og det kan ofte være oksygenmangel her. Bunnen består ofte av et næringsrikt slamlag.

Profundalsonen er artsfattig. Det er få nisjer her og ugunstige forhold for mange dyr. Her kan vi finne noen arter av småmuslinger, fjærmygg (larver) og fåbørstemark og anaerobe mikroorganismer. Fisk er innom i perioder på matsøk.

 

Ferskvann deles inn i forskjellige soner. Litoralsonen er det grunne, landnære med bunn og vannmasser. Den limnetiske sonen består av frie vannmasser uten kontakt med land eller bunn. Her er det godt med lys og stor produksjon av plante- og dyreplankton. Kompensasjonsnivået markerer området der fotosyntesen for plantene er lik celleåndingen, dvs. at nettoproduksjonen er lik null. Lyset går ikke dypere ned. Dypere nede har vi den profundale sonen, og der foregår det ingen fotosyntese.

  

  

  

  

  

  

  

 

  

  

  

  

Tabellen viser hva som er typisk for de ulike sonene i en innsjø.

side 38

 

Årstidsveksling med vår- og høstomrøring i innsjøer

Temperatur og oksygenmengde varierer mye i en innsjø i løpet av et år. Vann er tyngst (har størst tetthet) ved 4 oC. Seinhøstes, når isen legger seg, er vannet under isen rundt frysepunktet, mens det tyngre og litt varmere vannet ligger ned mot bunnen. Det hindrer at vannet bunnfryser. Det foregår likevel en viss nedbrytning av organisk materiale på bunnen, og da forbrukes oksygenet. Bunnvannet blir mer oksygenfattig, og det kan i verste fall føre til fiskedød. På vårparten smelter isen, og overflatevannet varmes opp. En kort periode vil alt vannet holde ca. 4 ºC og veie like mye. Når vind rører om vannet, blir oksygenfattig bunnvann erstattet med oksygenrikt overflatevann. Dette kalles våromrøring. Den fører også til at næringsstoffene fra nedbrytningen på bunnen blir tilgjengelige i hele vannet.

 

Årstidsvekslinger med vår- og høstomrøring i en innsjø. Normalt vil det i en innsjø være en periode om våren og en periode om høsten der alt vannet er like tungt. Det skjer når temperaturen er lik i hele vannsøylen, omkring 4 ºC. Når vinden blåser og setter vannet i bevegelse, vil alt vannet kunne røres rundt. Oksygenfattig bunnvann kommer opp og får tilført oksygen fra omgivelsene, mens oksygenrikt overflatevann kommer ned til bunnen. Næringsstoffer fra nedbrytning blir tilgjengelige i hele vannmassen. Disse omrøringene er en viktig motor i økosystemet. Resten av året er vannet mer lagdelt med kaldt vann nederst og varmere vann øverst. Da er det liten utveksling mellom sjiktene.

  

Overflatevannet blir oppvarmet om sommeren, og det varme vannet er lettest og legger seg øverst. Lenger nede er vannet fremdeles kaldt. Mellom de to lagene danner det seg et sprangsjikt med stor temperaturforskjell over kort avstand. Vind kan fremdeles røre om i øvre lag, men sprangsjiktet hindrer sirkulasjon mellom lagene. Dermed kan bunnvannet igjen bli oksygenfattig. Hvor sprangsjiktet ligger, varierer med lufttemperaturen, størrelsen og dybden på vannet. Det er lett å kjenne denne overgangen når vi bader. Utover høsten blir overflatevannet kaldere igjen. Det synker, og dermed forsvinner sprangsjiktet. Til slutt får vi en høstomrøring når alt vannet holder omkring 4 ºC. Nytt oksygenrikt vann blir igjen ført ned til bunnen. Høstomrøringen fortsetter til isen legger et lokk på økosystemet.

 

Feltarbeid i ferskvann

Når du skal ha feltarbeid ved eller i vann, er det viktig å beskrive observasjoner av abiotiske og biotiske faktorer. Abiotiske faktorer som lysforhold, pH-verdi, oksygeninnhold og temperatur kan måles på forskjellige dyp. Også her kan vi gjøre en linjeanalyse fra vannet og inn på land. Planter og dyr kan samles og artsbestemmes. Insekter kan samles inn på forskjellige måter etter hvilke biotoper de lever i. Her på Bios-nettsidene finner du beskrivelser av metodene.

Det finnes også andre spennende økosystemer og naturtyper i Norge som kan være like interessante og lett tilgjengelige. Eksempler er kulturlandskap, myrtyper, andre skogtyper og svært spesielle økosystemer som urskog og grotter. Bakgrunnsinformasjon om slike kan du finne på Internett.