內陸水體的淡水環(huán)境

內陸水體的水量占地球總水量的0.016％，其中淡水水體的水量占55％，鹽湖和內陸海的水量占45％。地球各部分的水量分布，是通過降水、徑流和蒸發(fā)所構成的水循環(huán)而維持相對穩(wěn)定的，內陸水體在這一循環(huán)過程中起重要作用。

內陸水體大體上可分為靜水水體(如湖泊、水庫、池塘)和流水水體 (包括泉、溪流及江河)兩大類。這些水體不僅地理位置和氣候條件不同，而且具有多種多樣的形態(tài)、結構和化學組成，因此生物的環(huán)境條件極為復雜。在淡水生態(tài)學研究中，水環(huán)境的溫度、光照（決定于透明度）、水流（尤其在河流中）、溶解氣體（氧和二氧化碳）、營養(yǎng)鹽類（主要是磷酸鹽和硝酸鹽）等，通常被認為是最重要的限制因素。

  湖泊

靜水水體的主要類型。地球上可利用的淡水大部分貯存在湖泊中。從地質年代來看，湖泊的存在是短暫的，現有湖泊大都形成于較晚的歷史時期。如北歐、加拿大和美國北部地區(qū)的很多湖泊，大約在1～1.2萬年前最后的冰川退卻時形成。按照湖盆的成因，湖泊可分為構造湖、冰川湖、火山湖、山崩湖、溶解湖、河成湖、風成湖、海灣湖等類型。不同類型的湖泊具有不同的底質和形態(tài)特征，而這些特征直接關系到湖泊的理化環(huán)境。

湖泊作為生物的棲息地，通常可按光照條件分為沿岸帶、敞水帶和深水帶 3個不同的生境。沿岸帶指靠近湖岸的淺水區(qū)，日光可以直射到底，一般被水底長出的水生高等植物所占據。沿岸帶以外從水面直到光的有效透射深度（即補償深度）為止的水層稱敞水帶。在所謂補償深度處光合作用放出的氧氣正好滿足呼吸作用的消耗，其光照強度通常為飽和光強度的1％。上述兩個區(qū)域都屬于光亮帶。敞水帶以下，即由補償深度直至水底的區(qū)域是深水帶，這里光照微弱或無光線，不見大型植物分布，但底部可有大量微生物滋生。淺水湖泊不存在深水帶，其他湖泊的敞水帶和深水帶都大于沿岸帶。一般說，湖泊的沿岸帶光照、氧氣和營養(yǎng)條件最佳，生物的種類和數量都很豐富。因此在水體生產力研究中常用湖岸線發(fā)育指數(DL)作為湖泊生產性能的一個指標。

湖泊中溫度（熱）、溶解氣體和營養(yǎng)鹽類的空間分布主要取決于湖水的運動，由于引起湖水運動的主要因素（風和水的密度差）直接受氣候影響，因此湖中溫度、光照、養(yǎng)分等要素空間分布的季節(jié)變化隨著湖泊的地理位置的不同而有很大差別。在溫帶地區(qū)，夏季的風力只能引起湖泊上層的水循環(huán)（湍流混合），致使湖中（除淺水湖泊外）出現溫度隨深度下降的正向分層現象。按照湖中的溫度梯度可將湖水分為湖上層、溫躍層和湖下層，其中溫躍層的溫度隨深度急劇下降（溫度通常每米可下降1℃）。冬季湖面結冰，冰層阻止湖中熱量的進一步散失，結果出現湖下層溫度高于湖上層的反向分層現象。春季和秋季分別是湖泊吸熱和放熱的時期，在強大的湍流混合和水密度差所引起的對流混合作用下，湖泊的上下水層出現循環(huán)（翻轉）而處于同溫狀態(tài)。熱帶湖泊溫度的季節(jié)變化很小，僅在某些年份于較冷的季節(jié)出現水循環(huán)，一般情況下保持著溫度梯度很小的正分層。根據湖泊的熱學特征，可將世界上的大多數湖泊分為6個類型：二次混合湖（溫帶，水溫4℃左右）；冷一次混合湖(兩極，水溫不超過4℃， 夏季循環(huán))；熱一次混合湖（溫帶或亞熱帶，水溫不低于4℃，冬季循環(huán)）;寡混合湖（熱帶、很少混合）；多次混合湖（赤道、高山地區(qū)，連續(xù)混合）；和部分混合湖（由鹽類引起的永久性化學分層，水循環(huán)僅限于湖上層）。伴隨湖泊的熱分層，也出現氧分層現象。在溫帶湖泊夏季熱分層期間，湖中的溫躍層往往位于補償深度之下，結果湖下層因氧供應完全斷絕而陷于缺氧狀態(tài)，這種情況在富營養(yǎng)湖泊中更為嚴重。

湖泊的化學組成和營養(yǎng)狀況，因湖盆及其流域的地理和地貌特征以及湖泊的發(fā)育過程而異。目前廣泛采用的世界湖泊分類方法有兩種：一是以生產力為依據的正常湖泊的貧營養(yǎng)-富營養(yǎng)系列;二是具有異?；瘜W性質的特殊湖泊類型。湖泊的生產力或“肥力”取決于外源營養(yǎng)物、地質年齡和深度，大多數湖泊都可按初級生產力分類。貧營養(yǎng)湖泊一般較深，養(yǎng)分含量和初級生產力均低，處于地質學上的年輕階段。相反，富營養(yǎng)湖泊較淺，營養(yǎng)物含量和初級生產力均高，并且經歷了較長的地質年代。因此，在比較水色、透明度、底質、溶解氧、pH、無機和有機物含量，以及生物的組成和多度時，典型的貧營養(yǎng)湖泊與富營養(yǎng)湖泊往往是完全不同的。在貧營養(yǎng)-富營養(yǎng)系列中，按照給定指標的梯度，可以劃分出許多中間型湖泊，如貧-中營養(yǎng)湖、中營養(yǎng)湖、中-富營養(yǎng)湖等。特殊類型的湖泊主要包括:腐殖營養(yǎng)湖 (含高濃度腐殖酸)，鹽湖（含鹽量高，分布于干旱氣候地區(qū)）和酸性或堿性湖（分布于活動的火山地區(qū)，受巖漿的影響大）。在這些湖泊中，化學條件嚴酷，通常僅有很少的具有特殊適應能力的生物。

  水庫

近200年來，世界各地所建水庫的貯水量在內陸水體中占有相當的比重。水庫的環(huán)境條件與天然湖泊有許多相似之處，上述有關天然湖泊的生境劃分和營養(yǎng)分類基本上適用于水庫。水庫的特點是水位不穩(wěn)定和混濁度大，所以生物生產力往往低于天然湖泊。水庫的熱量、氧氣和營養(yǎng)物收支依其排水方式而異。如果水閘設在水壩底部，那么排出的就是溫度低、營養(yǎng)物豐富和氧氣貧乏的水，而溫度高、營養(yǎng)物缺乏和氧氣充足的水留在水庫中。這不僅會使水庫失去必需的營養(yǎng)物，從而導致生產力降低，而且將對下游地區(qū)產生多方面的影響。若從水庫表面排水，其結果則與天然湖泊相同。

  池塘

小型靜水水體，沿岸帶較大，而敞水帶和深水帶都較小或不存在， 故水體中的理化條件較為一致。一部分池塘是自然形成的（天然池塘，如河流改道后留下的部分舊河床、石灰?guī)r底質被溶解所形成的洼地），或產生于某些動物（如河貍）的活動，但數量最多的是為了工農業(yè)用水而修筑的人工池塘。池塘的水量變動較大，甚至有些池塘在一年中的部分時間內是干涸的，這類池塘常稱臨時池塘。多數池塘都很肥沃，尤其是作為漁業(yè)水體的池塘，往往經人工施肥，因此常有較高的生產力。

  河流

流水水體的主要類型，其貯水量約占內陸水體總水量的 0.5％， 亦是地球上水循環(huán)的一個重要環(huán)節(jié)。與靜水水體不同，河流的首要特征是具有連續(xù)的水流，這在很大程度上決定著河流中許多理化成分和小型生物的分布。河水的流速決定于河床的坡降、深度、寬度和粗糙度，并且在很大程度上受排水量的影響。同一河流的不同部分和不同時期的流速常有很大的變化；在特定條件下，河流的某些區(qū)域可能處于靜水狀態(tài)。因此，河流中通常存在急流帶和滯水帶兩個不同的生境：前者指淺水區(qū)，流速大，底質堅硬；后者指深水區(qū)，水流緩慢，底質常松軟。某些河流的下游水流相當平緩，急流帶與滯水帶的差別基本消失，這部分河段常被稱為河道帶。河流的另一個特征是深度和橫斷面顯著小于湖泊和水庫，具有較大的水-陸連接面，成為更開放的生態(tài)系統(tǒng)。實際上，大多數河流中有機物質主要來自陸地和鄰近的靜水水體，尤其是處于森林地帶和肥沃平原的河流接受外源物質更多。由于河流的深度小，與空氣的接觸面大，河水又不停地運動和混合，河流中的溶解氧通常較充足，并且?guī)缀鯖]有熱分層或化學分層現象。河流排水量的季節(jié)變動大，不同河段的流量差異顯著，外源物質的輸入具不確定性，所以河流的化學組成往往隨時間和距離而有很大的變化。同時，河流往往被看作有效的廢物處理系統(tǒng)，因而容易遭受有毒物質污染。

  泉

地球上數量很少的一類小型流水水體，具有相對穩(wěn)定的溫度、流速和化學組成。常見的幾種較為重要的泉是：溫泉（分布于火山地區(qū)，通常含鹽量高）、硬水泉（分布于石灰?guī)r地區(qū)，具有所在地的平均溫度）和軟水泉（水從頁巖、沙巖和石英巖滲出）。泉流的理化性質固然在泉水流向下游的過程中發(fā)生變化，但是任一給定點的理化性質總是比較穩(wěn)定的，因此提供了一個天然的生態(tài)梯度。鑒于某些大泉流中群落結構和代謝的穩(wěn)定性，許多生態(tài)學家都把泉看作一個重要的研究領域。