III. Các hệ sinh vật thủy sinh
2. Quần xã sinh vật nước ngọt
Vùng nước ngọt dược chia thành vùng nước tỉnh (lentic: theo thuật ngữ la tinh thì lenis là hồ, ao hay đầm lầy yên tỉnh) và nước chảy (lotic: là lotus cĩ nghĩa là sơng suối chảy rửa). Những hồ tự nhiên xuất hiện phổ biến ở những vùng cĩ sự thay đổi địa chất trong khoảng 20000 năm, đĩlà những vùng đĩng băng ở Bắc Âu và Nam Mỹ, hồ cũng phổ biến ở vùng nhơ lên từ biển như là Florida và những vùng cĩ núi lửa hoạt động. Những hồ cĩ nguồn gốc núi lửa được hình thành do núi lửa đã tắt hay do thung lũng bị ngăn cách do hoạt động núi lửa, đĩ là những dạng hồ đẹp nhất trên thế giới. Theo nguồn gốc địa lý như dãi núi Appalachian ở phía tây Liên Bang Mỹ cĩ một vài hồ tự nhiên.
a. Thủy vực nước tĩnh
Đặc tính sinh thái của thủy vực nước tỉnh chịu ảnh hưởng lớn bởi đặc tính của nước. Trước hết, nước nhẹ khi đĩng băng, băng nổi lên điều này làm cho cá vẫn sống được ở lớp dưới, nếu nước đá chìm xuống thì nhiệt độ nước trong hồ sẽ
xuống dưới điểm đĩng băng vào mùa đơng, và như thế sẽ khơng cịn cĩ cá sống sĩt. Nước cĩ tỉ trọng lớn nhất là ở 4oC. Khi nước trong hồ lạnh hơn 4oC, nước ấm sẽ nổi lên bề mặt, và nhiệt độ giảm theo độ sâu và như thế cĩ nhiều lớp nước với
nhiệt độ khác nhau. Lớp nước trên cùng được gọi là tầng mặt (ephilimnion), nĩ ấm nhờ nắng chiếu và xáo trộn nhờ giĩ. Dưới lớp này là lớp ổn nhiệt (hypolimnion), đĩ là một lớp nước mát dưới lớp biến nhiệt rất xa. Giửa hai lớp đĩ là vùng nhảy vọt (thermocline).
Cũng cĩ sự phân chia khác hơn sự phân chia này là dựa vào ánh sáng. Tầng trên gọi là tầng xuyên thấu hay là tầng quang hợp hoặc tầng sáng, dưới đĩ là lớp tối gọi là vùng profundal, chỉ cĩ sinh vật dị dưỡng sinh sống, phụ thuộc vào mưa và các chất rửa trơi từ trên xuống. Độ sâu của vùng sáng phụ thuộc vào khả năng xuyên thấu của ánh sáng và độ trong. Ở chổ cĩ mức độ của năng lượng do quang hợp tạo ra tương đương với hơ hấp là giới hạn thấp nhất của vùng sáng gọi là giới
Hình 4.7: Mặt cắt ngang và cắt dọc của hồ nĩi về sự phân tầng nhiệt độ theo độ sâu. E: tầng mặt; Tầng nhảy vọt và H: tầng sâu.
hạn bù hay điểm bù (compensation level). Vào mùa hè, những hồ vùng ơn đới cĩ ranh giới bù trên đường nhảy vọt, thực vật khơng thể tồn tại ở tầng ổn nhiệt, ở đĩ hàm lượng oxy giảm thấp, đĩ là hiện tượng tích tụ mùa hè (summer stagnation).
Độ lắng tụ của các hồ vùng ơn đới được xác định một phần dựa vào sức sản xuất của hồ. Hồ cĩ sức sản xuất thấp nhất gọi là hồ nghèo dinh dưỡng (oligotrophic), những hồ đĩ cĩ hàm lượng chất dinh dưỡng thấp, nĩ là kết quả của chất đáy và tính chất địa lý. Những hồ trẻ khơng cĩ điều kiện tích lủy nhiều chất dinh dưỡng hịa tan cũng giống như hồ già. Hồ nghèo dinh dưỡng trong và giới hạn bù của nĩ nằm dưới đường đẵng nhiệt. Trong tình trạng này, quang hợp cĩ thể xảy ra ở tầng ổn nhiệt, bổ sung oxy. Hàm lượng chất dinh dưỡng thấp làm tảo và thực vật cĩ rể ở tầng mặt thưa thớt, vi khuẩn nhỏ sống phiá trên vùng ổn nhiệt. Hồ nghèo dinh dưỡng sạch và cĩ nhiều lồi cá sinh sống như cá hồi, mặc dù nghèo dinh dưỡng nhưng chất dinh dưỡng cũng tích tụ, bùn đáy cũng chìm lắng và tảo lẫn thực vật cĩ rể bắt đầu phát triển. Chất hữu cơ tích tụ ở đáy hồ, sự hơ hấp ở đây tăng lên, nước trở nên đục hơn và oxy hịa tan giảm xuống. Cá như là cá hồi phát triển nhanh ở vùng nước ấm ở hàm lượng oxy hịa tan thấp. Quá trình lảo hĩa và suy thối là tự nhiên gọi là giàu dinh dưỡng (eutrophication). Sự giàu dinh dưỡng trong hồ cĩ thể cĩ tốc độ nhanh do hoạt động của con người, cĩ thể đưa chất thải vào hay bĩn phân từ nơng nghiệp chảy ra, đĩ là quá trình phì hĩa do canh tác. Xác định độ phì bằng hàm lượng oxy hịa tan hay nhu cầu oxy sinh hố (BOD). BOD là phần cịn lại giữa oxy tạo ra do thực vật và oxy tiêu thụ từ sự hơ hấp của thủy sinh vật, yếu tố này được xác định trong phịng thí nghiệm, đĩ là lượng oxy tiêu hao trong một lít nước trong 5 ngày ở 20oC.
Sự phân tầng của những hồ vùng ơn đới khơng phải xuất hiện quanh năm, vào mùa thu lớp nước trên mặt lạnh và chìm xuống mang theo oxy xuống đáy hồ,
hoạt động này và fron bão làm oxy xáo trộn mạnh khiến cho tầng nhảy vọt mất đi (hình 4.6). Vào mùa đơng lớp nước mặt đĩng băng, khơng cĩ sự xáo trộn và sự phân tầng hình thành lại. Khi mùa xuân đến, băng tan ra và chìm xuống, tạo ra một sự xáo trộn khác, sự xáo trộn của mùa xuân. Ở hồ nhiệt đới thì ngược lại, nĩ cĩ sự đồng nhiệt hay là chỉ cĩ sự khác biệt nhiệt độ rất ít giửa tầng mặt và tầng đáy. Cĩ sự xáo trộn nhỏ, những hồ sâu thì khơng cĩ sự sản xuất, nghèo oxy, khơng cĩ cá.
Những chất khơng sống khác hơn chất dinh dưỡng và oxy cũng ảnh hưởng lớn trong hồ. Thí dụ như cá Poecilia chỉ sinh sản ở vùng nước kiềm, ngược lại cá Hyphessobrycon chỉ sinh sản ở vùng cĩ pH thấp. Tần số thay đổi pH trong hồ là 50
năm do mưa acid, cá bị tiêu diệt do mưa acid đã được ghi nhận trong hơn 300 hồ thuộc vùng núi Adirondack ở phía đơng bắc Hoa Kỳ.
Nhiều nhà sinh thái học cũng phân chia các vùng trong hồ thành vùng triều, vùng ven bờ và vùng đáy sâu, ở đĩ cĩ sự khác biệt lớn về sinh vật sinh sống. Vùng triều là vùng nong, vùng được chiếu sáng nhất, tính từ bờ cho đến độ sâu mà thực vật cĩ rể khơng thể mọc được, sinh vật ở đây gồm cĩ thực vật, ốc, ếch nhái và cá. Vùng ven bờ kể cả vùng xa khơi, ánh sáng xuyên thấu đến độ sâu mà quang hợp khơng thể tồn tại, thực vật nổi gồm cĩ tảo khuê, tảo lục và tảo lam, động vật nổi cĩ rotifer và copepoda. Vùng cuối cùng là vùng đáy sâu, vùng này là vùng sâu dưới độ xuyên thấu của ánh sáng, những hồ nong khơng cĩ vùng này, vi khuẩn, rễ cây từ vùng trên chìm xuống thành chất lắng tụ chứa nhiều vi sinh vật phân hủy, chúng giải phĩng muối dinh dưỡng đi vào trong nước.
b. Thủy vực nước chảy
Khu hệ sinh vật ở vùng này hồn tồn khác với vùng nước tỉnh. Thực vật và động vật thích nghi với điều kiện nước chảy mạnh. Nguồn dinh dưỡng đi vào và
tảo nở hoa khơng xuất hiện do nước rửa trơi nhanh. Dịng chảy cũng làm xáo trộn và thơng khí. Động vật vùng nước chảy khơng thích hợp ở vùng cĩ hàm lượng oxy thấp và dễ ảnh hưởng bởi sự ơ nhiễm BOD cao. Cá hồi cĩ thể tồn tại trên sơng với nhiệt độ lạnh, giàu oxy và nước sạch. Khi trời ấm hơn, nước đen hơn cá trơn và cá chép nhiều hơn.
Tảo là sinh vật sản xuất quan trọng nhất trong tất cả mơi trường nước ngọt, trong khi đĩ cây cĩ hạt đứng hàng thứ hai. Trong số động vật tiêu thụ thì cơn trùng thủy sinh chiếm đa số, rồi đến giáp xác và cá. Những sinh vật khác ít quan trọng hơn mặc dù cĩ thể quan trọng nhất thời và cĩ ý nghĩa trong vấn đề kinh tế sinh thái.