淡水生態系

淡水生態系は、地球の水生生態系のサブセットです。淡水生態系には、湖、池、川、小川、泉、沼地、湿地が含まれます。^[1]淡水生態系は、塩分含有量が多い海洋生態系と対比されます。淡水生息地は、温度、光の浸透、栄養素、植生などのさまざまな要因によって分類できます。淡水生態系には、静水（プール、池、湖などの流れの遅い水）、流水（小川や川などの流れの速い水）、湿地（土壌が少なくとも一部の時間飽和または浸水している地域）の3つの基本的なタイプがあります。^{[2] [1]}淡水生態系には、世界で知られている魚種の41％が含まれます。^[3]

淡水生態系は長い年月をかけて大きく変化し、生態系のさまざまな特性に影響を与えてきました。^{[4]淡水生態系を理解し監視する最初の試みは、人間の健康への脅威（たとえば、}下水汚染によるコレラの発生）によって促進されました。 ^[5]初期の監視は化学指標に重点が置かれ、次に細菌、そして最後に藻類、真菌、原生動物が対象となりました。新しいタイプの監視では、さまざまな生物群（大型無脊椎動物、大型水草類、魚類）を定量化し、それらに関連する川の状態を測定します。^[6]

淡水生物多様性への脅威には、過剰利用、水質汚染、水流の変化、生息地の破壊または劣化、外来種の侵入などがあります。^[7] 気候変動は、水温がすでに約1℃上昇し、氷の覆いが大幅に減少して生態系にストレスを与えているため、これらの生態系にさらなる圧力をかけています。^[8]

淡水生態系には、静水（プール、池、湖などのゆっくり流れる水）、流水（小川や川などの速く流れる水） 、湿地（土壌が少なくとも一部の時間飽和または浸水している地域）の3つの基本的なタイプがあります。陸水学（およびその分野である淡水生物学）は、淡水生態系に関する研究です。^[1]

湖沼生態系または湖沼生態系には、生物的（生きている）植物、動物、微生物、および非生物的（生きていない）物理的および化学的相互作用が含まれます。^[9] 湖沼生態系は、池、湖、湿地を含む静水生態系（静水は静止した、または比較的静かな淡水を指し、ラテン語の lentus（「緩やかな」を意味する）に由来）の代表的な例であり、この記事の大部分は静水生態系全般に適用されます。静水生態系は、川や小川などの陸水が流れる流水生態系と比較できます。これら2つの生態系は、一緒に淡水生態系の例です。

静水系は多様で、数インチの小さな一時的な雨水溜まりから、最大深度1642メートルのバイカル湖まであります。 ^[10]池と湖の一般的な区別はあいまいですが、ブラウン^[9]は、池とプールの底面全体が光にさらされているのに対し、湖はそうではないと述べています。さらに、季節によって成層化する湖もあります。池とプールには、遠洋の開水域と、底部と岸部からなる底生域の2つの領域があります。湖には光にさらされない深い底部があるため、これらのシステムには深層域という追加の領域があります。^[11]これらの3つの領域は、非生物的条件が大きく異なる可能性があり、したがって、そこに生息するように特別に適応した宿主種が存在します。^[9]

河川生態系は、景観を排水する流水であり、植物、動物、微生物間の生物的（生きている）相互作用と、その多くの部分の非生物的（無生物）物理的および化学的相互作用が含まれます。 ^{[12] [13]}河川生態系は、より小さな源流の流れが中規模の河川に流れ込み、それが徐々に大きな河川ネットワークに流れ込む、より大きな流域ネットワークまたは集水域の一部です。河川生態系の主なゾーンは、川床の勾配または流れの速度によって決まります。より速く流れる乱流は通常、溶存酸素の濃度が高く、それがゆっくりと流れるプールの水よりも生物多様性を高めます。これらの区別は、川を高地川と低地川 に分ける基礎となります。

河畔林内の川の食料源は主に樹木だが、川幅が広く樹冠のない川では、食料源の大半は藻類である。遡河性魚類も重要な栄養源である。河川に対する環境的脅威には、水量の減少、ダム、化学汚染、外来種などがある。^[14]ダムは流域にまで及ぶ悪影響を生み出す。最も重要な悪影響は、春の洪水の減少による湿地への被害と、堆積物の滞留によるデルタ湿地の消失である。^[15]

河川生態系は、流水生態系の代表的な例です。「Lotic」は、ラテン語 の「lotus」（洗われた）に由来する、流れる水を指します。流水は、幅が数センチの泉から、幅が数キロメートルの大河までさまざまです。 ^[16]この記事の多くは、小川や泉などの関連する流水システムを含む、一般的な流水生態系に適用されます。流水生態系は、湖、池、湿地などの比較的静かな陸水を含む静水生態系と対照的です。これら2つの生態系を合わせて、淡水または水生生態学のより一般的な研究分野を形成します。

淡水生物多様性に対する5つの大きな脅威には、過剰利用、水質汚染、水流の変化、生息地の破壊または劣化、外来種の侵入などがある。^[7]近年の絶滅傾向は、主に堆積物、河川の断片化、化学汚染物質や有機汚染物質、ダム、侵入種に起因すると考えられる。^[24]淡水生態系の健全性に対する一般的な化学的ストレスには、酸性化、富栄養化、銅や農薬による汚染などがある。^[25]

淡水生物多様性は多くの脅威に直面しています。^[26]世界自然保護基金の生きている地球指数は、 1970年から2014年の間に淡水脊椎動物の個体数が83％減少したと報告しています。 ^[27]これらの減少は、海洋や陸上のシステムにおける同時期の減少を上回り続けています。これらの減少の原因は、次のことに関連しています。^{[28] [26]}

1. 急速に変化する気候
2. 野生生物のオンライン取引と侵入種
3. 感染症
4. 有毒藻類の大量発生
5. 水力発電ダムと世界の川の半分の分断
6. ホルモンなどの新たな汚染物質
7. 人工ナノマテリアル
8. マイクロプラスチック汚染
9. 光とノイズの干渉
10. 海面上昇により沿岸淡水の水質が塩分濃度上昇
11. カルシウム濃度が一部の淡水生物の必要量を下回る
12. これらの脅威の付加的、そしておそらく相乗的な影響

外来植物や外来動物は淡水生態系にとって大きな問題であり、^[29]多くの場合、在来種と競合し、水質を変化させます。外来種は、絶滅危惧種が生息する生態系に特に壊滅的な被害を与えます。その一例は、ミシシッピ川でアジアのコイがヘラチョウザメと競合していることです。^{[30]淡水生態系における外来種の一般的な原因には、}水族館への放流、スポーツフィッシングのための導入、食用魚としての利用を目的とした導入などがあります。 ^[31]

1900年以降、北米では123種を超える淡水動物が絶滅した。北米の淡水種のうち、ムール貝の48.5%、腹足類の22.8% 、ザリガニの32.7%、両生類の25.9%、魚類の21.2%が絶滅の危機に瀕しているか、危惧されていると推定されている。^[24]外来種、キーストーン種の喪失、すでに機能的に絶滅している種（繁殖していない種など）により、多くの種の絶滅率が次の世紀にかけて大幅に増加する可能性がある。^[24]控えめな推定値を使用しても、北米の淡水魚の絶滅率は背景絶滅率（300万年に1つ）の877倍である。^[32]淡水動物の予測される絶滅率は陸生動物の約5倍であり、熱帯雨林のコミュニティの率に匹敵する。^[24] 淡水生物多様性の悲惨な状況を踏まえ、世界中の科学者と実務家からなるチームが最近、淡水生物多様性の回復を目指す緊急行動計画を起草した。^[33]

現在の淡水バイオモニタリング技術は、主に群集構造に焦点を当てていますが、一部のプログラムでは、生化学的（または生物学的）酸素要求量、堆積物の酸素要求量、溶存酸素などの機能指標を測定しています。 ^[6]大型無脊椎動物の群集構造は、分類の多様性、収集の容易さ、さまざまなストレス要因に対する感受性、および生態系への全体的な価値のため、一般的に監視されています。 ^[34]さらに、藻類の群集構造（多くの場合、珪藻を使用）は、バイオモニタリングプログラムで測定されます。藻類も分類学的に多様で、収集が容易で、さまざまなストレス要因に敏感で、生態系への全体的な価値があります。^[35]藻類は非常に速く成長し、群集は環境条件の急速な変化を表す場合があります。^[35]

淡水ストレス要因への反応は、生物の行動変化、成長率、繁殖率、死亡率の変化を測定する実験研究によって、群集構造に加えて調査されています。^[6]制御された条件下での単一種の実験結果は、必ずしも自然条件や複数種の群集を反映するとは限りません。^[6]

淡水生態系の理想的な「健康」を定義する場合、参照サイトの使用が一般的です。参照サイトは、人間の撹乱や影響による影響が最小限である場所を選択することで空間的に選択できます。 ^{[6]ただし、}珪藻の殻、大型水草の花粉、昆虫のキチン、魚の鱗などの保存された指標を使用して、大規模な人間の撹乱前の状態を判断することで、参照条件を時間的に確立することもできます。^[6]これらの時間的参照条件は、安定した堆積物が生物学的指標物質をよりよく保存できるため、流水よりも静水で再構築する方が簡単な場合がよくあります。

気候変動の影響は、多くの魚類、^[36]無脊椎動物、^[37]植物プランクトン、^[38]その他の生物を脅かす他のストレス要因の影響を非常に複雑にし、頻繁に悪化させます。気候変動は水域の平均温度を上昇させ、基質組成、酸素濃度の変化、システムの生物学に波及効果をもたらすその他のシステム変化などの問題を悪化させています。^[8]水温はすでに約 1 °C 上昇しており、氷の覆いが大幅に減少したことで、その後の生態系ストレスが発生しています。^[8]

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