ระบบนิเวศในน้ำ

ระบบนิเวศในน้ำ (อังกฤษ: aquatic ecosystem) คือ ระบบนิเวศน้ำซึ่งจัดเป็นสังคมของสิ่งมีชีวิตที่อยู่ในน้ำ สังคมของสิ่งมีชีวิตจะขึ้นอยู่กับลักษณะและสภาพแวดล้อมที่สิ่งมีชีวิตนั้นอาศัยอยู่ ระบบนิเวศในน้ำจะแบ่งออกเป็น สองประเภทคือ ระบบนิเวศทางทะเล และระบบนิเวศน้ำจืด

ระบบนิเวศทางทะเลครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 71% ของพื้นผิวของโลก ซึ่งประกอบด้วยน้ำ 97% ของพื้นที่ ซึ่งจัดเป็นแหล่งผลิตหลักโดยสุทธิ ถึง 32% ของโลก ระบบนิเวศทางทะเลนั้นจะแตกต่างกับระบบนิเวศน้ำจืดที่ปริมาณสารละลายในน้ำ โดยระบบนิเวศทางทะเลนั้นจะมีปริมาณของเกลือละลายอยู่ประมาณ 85% คือ เกลือโซเดียม และ คลอรีน น้ำทะเลจึงมีความเค็มเฉลี่ย 35 ส่วนในล้านล้านส่วน (ppt) ความเค็มที่เกิดขึ้นจึงแตกต่างกันระหว่างระบบนิเวศทางทะเลที่ต่างกัน

ระบบนิเวศทางทะเล สามารถแบ่งออกเป็น หลายโซนขึ้นอยู่กับความลึกน้ำและชายฝั่ง คุณลักษณะ โซนมหาสมุทรเป็นส่วนกว้างของมหาสมุทรที่มีสัตว์เช่น วาฬ ปลาฉลาม และปลาทูน่า ซึ่งโซนนี้บริเวณพื้นผิวด้านล่างจะมีชนิดสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังอาศัยอยู่ โซนเขตน้ำขึ้นน้ำลงคือพื้นที่ระหว่างกระแสน้ำสูงและต่ำ ในรูปนี้มันเป็น โซนฝั่งทะเลใกล้ๆชายฝั่งซึ่งเป็นบริเวณที่รวมของปากแม่น้ำต่าง ๆ (neritic) จะประกอบด้วย เกลือบึง ปะการัง ทะเลสาบ ป่าชายเลน บึง และหนองน้ำ ในบริเวณน้ำลึก จะมีแบคทีเรียที่มีการเกิดกระบวนการสร้างทางเคมี ซึ่งจะสร้างสารประกอบพวกซัลเฟอร์จากสารอาหารในสายใยอาหาร

ประเภทของสิ่งมีชีวิตที่พบในระบบนิเวศทะเลประกอบด้วย สาหร่ายสีน้ำตาล ไดโนแฟลกเจลลา ปะการัง หมึก cephalopods และฉลาม ปลาจะถูกจับในระบบนิเวศทางทะเลมากที่สุดจัดเป็นแหล่งที่มาของอาหารเชิงพาณิชย์ที่ได้จากประชากรสัตว์

ปัญหาสิ่งแวดล้อมในระบบนิเวศทะเลเกิดจากการประโยชน์จากทรัพยากรทางทะเล ก่อให้เกิด มลพิษ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศทางทะเล และสารสร้างอาคารในพื้นที่ชายฝั่ง

ระบบนิเวศน้ำจืดครอบคลุม 0.80% ของผิวโลก และคิดเป็น 0.009% ของน้ำทั้งหมด จัดเป็นแหล่งผลิตหลักโดยสุทธิ 3% ของโลก ระบบนิเวศน้ำจืดประกอบด้วย 41% ของพันธุ์ปลาชื่อดังของโลก ระบบนิเวศน้ำจืดมีสามบริเวณ

• Lentic: น้ำไหลช้า เช่น สระน้ำ บ่อ และทะเลสาบ
• Lotic: น้ำไหลเร็ว ตัวอย่าง แม่น้ำลำธาร
• พื้นที่ชุ่มน้ำ: พื้นที่ซึ่งดินไม่อิ่มตัว หรือบริเวณที่เคยมีน้ำท่วมขัง

ระบบนิเวศทะเลสาบสามรถแบ่งออกเป็นโซนโดยทั่วไป ได้ 3 โซน

• บริเวณโซนเขตน้ำตื้นใกล้ชายฝั่ง คือ บริเวณพื้นที่ชุ่มน้ำที่มีรากพืชเกิดขึ้น ในต่างประเทศแบ่งโซนนี้ออกเป็น 2 เขตย่อย นั้นคือ เขตน้ำเปิดและเขตน้ำลึก

• เขตน้ำเปิด หรือ โซนที่แสงส่องถึง: พบสาหร่ายและสิ่งมีชีวิตที่สามารถสร้างอาหารเองได้โดยการสังเคราะห์แสง

• เขตน้ำลึก แสงแดดไม่สามารถส่องถึง: สายใยอาหารจะมาจากโซนชายฝั่งทะเลและโซนที่แสงส่องถึง บางคนเรียกพื้นที่นอกชายฝั่งว่า โซนทะเล และเรียกโซนที่แสงส่องไม่ถึงว่า โซน protundral บริเวณชายฝั่งได้รับผลกระทบจากการร่วงหล่นของใบไม้ ผลกระทบจากน้ำท่วม และความเสียหายจากน้ำแข็งในฤดูหนาว ผลผลิตของทะเลสาบมาจากการปลูกพืชในเขตชายฝั่ง และผลผลิตจากการเพิ่มขึ้นของแพลงก์ตอนในเขตน้ำเปิด

ตามรูปแบบธรรมชาติของชายฝั่งทะเลสาบถือว่าพื้นที่ชุ่มน้ำเป็นส่วนหนึ่งของระบบ lentic ความกว้างและความลาดเอียงของบริเวณชายฝั่ง เกิดจากการเปลี่ยนแปลงทางธรรมชาติ เช่น ต้นไม้ที่ตายแล้วจะทำให้ใบไม้ร่วงหล่นลงบนฝั่งเกิดการสะสม ต้นไม้และเศษไม้เป็นที่อยู่อาศัยที่สำคัญของปลา และยังช่วยป้องกันการกัดเซาะชายฝั่ง

เป็นบริเวณเล็ก ๆ ของน้ำจืดที่มีน้ำตื้นและบึงแบ่งออกเป็น 4 โซน คือ โซนพันธุ์พืช โซนน้ำเปิด โซนโคลนใต้น้ำ โซนพื้นผิว ขนาดและความลึกของแอ่งมักจะแตกต่างกัน ใยอาหารมาจากพืชน้ำและสาหร่ายที่ลอยอย่างอิสระ โดยปกติจะมีความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตไม่กี่ตัวอย่าง รวมทั้ง สาหร่าย หอย ปลา ด้วงแมลง น้ำ กบ เต่า นาก และหนูมัสคแร็ต นักล่าขั้นสูงอาจรวมถึง ปลาที่มีขนาดใหญ่ นกกระสา หรือจระเข้

ระบบนิเวศแหล่งน้ำไหลเป็นโซนที่สำคัญ โครงสร้างของกลุ่มสิ่งมีชีวิตน้ำไหลขึ้นอยู่กับความเร็วของน้ำ แหล่งน้ำไหลนี้จึงแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ

• เขตน้ำเชี่ยว เป็นเขตที่มีกระแสน้ำไหลแรง จึงไม่มีตะกอนสะสมใต้น้ำ สิ่งมีชีวิตในบริเวณนี้มักเป็นพวกที่สามารถเกาะติดกับวัตถุใต้น้ำ หรือคืบคลานไปมาสะดวก พวกที่ว่ายน้ำได้จะต้องเป็นพวกที่ทนทานต่อการต้านกระแสน้ำ แพลงก์ตอนแทบจะไม่ปรากฏในบริเวณนี้

• เขตน้ำไหลเอื่อย เป็นช่วงที่มีความลึก ความเร็วของกระแสน้ำลดลง อนุภาคต่างๆ จึงตกตะกอนทับถมกันหนาแน่นในเขตนี้ มักไม่มีสัตว์เกาะตามท้องน้ำ เขตนี้เหมาะกับพวกที่ขุดรูอยู่ เช่น หอยสองกาบ ตัวอ่อนของแมลงปอ ชีปะขาว แพลงก์ตอนและพวกที่ว่ายน้ำได้

พื้นที่ชุ่มน้ำเป็นบริเวณที่มีพื้นที่ราบลุ่ม มีน้ำท่วมขังอาจจะชั่วคราวหรือถาวร พื้นที่แหล่งน้ำอาจเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติและเกิดจากมนุษย์สร้างขึ้นทั้งที่เป็นแหล่งน้ำนิ่งและน้ำทั้งที่เป็นน้ำจืด น้ำกร่อย และน้ำเค็ม รวมไปถึงพื้นที่ชายฝั่งทะเล และพื้นที่ของทะเล ในบริเวณซึ่งเมื่อน้ำลดลงต่ำสุดมีความลึกของระดับน้ำไม่เกิน 6 เมตรพื้นที่ชุ่มน้ำจัดเป็นระบบนิเวศที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในโลกเพราะมีความใกล้ชิดของน้ำและดิน มีประโยชน์อย่างมากต่อพืชและสัตว์

ระบบนิเวศทางน้ำมีหน้าที่ที่สำคัญมากกับสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น การหมุนเวียนสารอาหาร น้ำบริสุทธิ์ บรรเทาน้ำท่วม เป็นแหล่งพลังงานของน้ำใต้ดินและเป็นที่อยู่ของสัตว์ป่า นอกจากนี้ระบบนิเวศในน้ำยังใช้เป็นที่พักผ่อนหย่อนใจของมนุษย์ และมีความสำคัญมากในอุตสาหกรรมการท่องเที่ยวโดยเฉพาะในบริเวณชายฝั่งทะเล

ความสมบูรณ์ของระบบนิเวศในน้ำจะถูกย่อยสลายเมื่อความสามารถของระบบนิเวศในการดูดซับความเครียด (stress) ได้รับมากเกิน ความเครียดในระบบนิเวศทางน้ำสามารถเป็นผลลัพธ์ทางการเปลี่ยนแปลงกายภาพ เคมี และทางชีวภาพของสิ่งแวดล้อม การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพครอบคลุมถึงอุณหภูมิของน้ำ การไหลของน้ำ และแสงที่ส่องถึง การเปลี่ยนแปลงทางเคมีรวมถึงการเปลี่ยนแปลงอัตราการกระตุ้นสารอาหารทางชีวภาพ เป็นวัตถุดิบในการใช้เผาผลาญออกซิเจนและสารพิษ การเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพครอบคลุมถึงเก็บเกี่ยวที่มากเกินสายพันธุ์ในเชิงพาณิชย์และการเปิดตัวของสายพันธุ์ที่แปลกใหม่ ประชากรมนุษย์สามารถกำหนดความเครียดที่มากเกินไประบบนิเวศทางน้ำ มีตัวอย่างมากมายของความเครียดที่มากเกินไปกับผลกระทบเชิงลบ ประวัติศาสตร์สิ่งแวดล้อมของทะเลสาบขนาดใหญ่ของทวีปอเมริกาเหนือแสดงให้เห็นถึงปัญหานี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งวิธีการที่หลายเท่าของความเครียด (stress) เช่น มลพิษของน้ำ การเก็บเกี่ยวที่มากกเกินไป และการแพร่กระจายสายพันธุ์ต่างถิ่น Norfolk Broadlands ในอังกฤษแสดงให้เห็นถึงการปฏิเสธในลักษณะเดียวกับมลพิษและการแพร่กระจายพันธุ์ ทะเลสาบ Pontchartrain ตามแนวอ่าวเม็กซิโกแสดงให้เห็นถึงผลกระทบของความเครียดที่แตกต่างกันรวมทั้งการก่อสร้างเขื่อนกั้นน้ำ หนองน้ำ การบุกรุกน้ำเค็ม

ระบบนิเวศประกอบด้วยชุมชนของสิ่งมีชีวิตซึ่งมีโครงสร้างโดยการมีปฏิสัมพันธ์ทางชีวภาพและปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมของสิ่งมีชัวิตและปัจจัยบางประการที่สำคัญของสิ่งไม่ชีวิตของระบบนิเวศในน้ำครอบคลุมถึงชนิดของสารตั้งต้น ความลึกของน้ำ ระดับของสารอาหาร อุณหภูมิ ความเค็ม และการไหล มันมักจะเป็นเรื่องยากที่จะกำหนดความสำคัญที่เทียบเคียงกันของปัจจัยเหล่านี้ได้โดยไม่ต้องทดลอง ดินตะกอนอาจกำหนดสถานะของพืชน้ำ แต่พืชน้ำอาจดักตะกอนและเพิ่มตะกอนผ่านถ่านหินชนิดร่วน

ปริมาณออกซิเจนที่ละลายอยู่ในแหล่งน้ำเป็นสิ่งสำคัญที่จะบ่งบอกสภาวะแวดล้อม และชนิดของสิ่งมีชีวิตในแหล่งน้ำ ปลาต้องการออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำเพื่อความอยู่รอด ถึงแม้ว่าพวกมันจะมีความอดทนต่อออกซิเจนที่ต่ำและความแตกต่างกันระหว่างสายพันธุ์ ในกรณีที่ออกซิเจนต่ำมากบางปลาตัวจะหันไปพึ่งการกลืนอากาศ พืชมักจะมีการผลิต aerenchyma ในขณะที่รูปร่างและขนาดของใบอาจมีการเปลี่ยนแปลง ในทางตรงกันข้ามออกซิเจนจะเป็นอัตรายอย่างมากกับแบคทีเรียที่ไม่ต้องการออกซิเจน (anaerobic bacteria) ระดับสารอาหารมีความสำคัญในการควบคุมความอุดมสมบูรณ์ของสาหร่ายหลายสายพันธุ์ ความอุดมสมบูรณ์ที่มีความสัมพันธ์ของไนโตรเจนและฟอสฟอรัสมีผลต่อการตรวจสอบซึ่งสายพันธุ์ของสาหร่าย สาหร่ายเป็นแหล่งอาหารที่สำคัญสำหรับสัตว์น้ำ แต่ในขณะเดียวกันถ้าพวกมันมีความอุดมสมบูรณ์มากกว่า พวกมันสามารถเป็นสาเหตุการลดลงของปลาเมื่อพวกมันเสื่อมสลาย ในทำนองเดียวกันมากกว่าความสมบูรณ์ของสาหร่ายในสภาพแวดล้อมชายฝั่งทะเล เช่น อ่าวแม็กซิโกที่ผลิตเมื่อมีการสลายตัวของพื้นที่ที่ขาดออกซิเจนว่าเป็นพื้นที่ของน้ำที่รู้จักกันดีในฐานะโซนที่ตายแล้ว

ความเค็มของแหล่งน้ำยังเป็นปัจจัยในการพิจารณาของสายพันธุ์ที่พบในแหล่งน้ำ สิ่งมีชีวิตในทะเลจะมีความทนต่อการเค็ม ในขณะที่สิ่งมีชีวิตในน้ำจืดจะไม่มีความทนต่อความเค็ม ระดับความเค็มในบริเวณปากแม่น้ำ หรือสามเหลี่ยมปากแม่น้ำ มีความสำคัญต่อการควบคุมที่ขึ้นกับชนิดของ Wetland (น้ำจืด,น้ำกร่อย)และสายพันธุ์สัตว์ที่เกี่ยวข้อง การสร้างเขื่อนที่ต้นน้ำอาจลดการเกิดน้ำท่วมได้ และลดปริมาณตะกอนที่ทับถม จึงอาจนำไปสู่การบุกรุกน้ำเค็มในพื้นที่ชุ่มน้ำชายฝั่งทะเลน้ำจืดที่ใช้สำหรับวัตถุประสงค์การชลประทานมักจะดูดซับระดับของเกลือที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำจืดไว้

ลักษณะของสิ่งมีชีวิตขึ้นอยู่กับสิ่งมีชีวิตที่เกิดขึ้นตัวอย่างเช่นพืชในพื้นที่ชุ่มน้ำอาจผลิตพืชหนาแน่นที่ครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ของพื้นดินตะกอนหรือหอยทากห่านอาจกินหญ้าพืชผักผลิตจากหาดโคลนขนาดใหญ่ สภาพแวดล้อมในน้ำมีระดับออกซิเจนค่อนข้างต่ำทำให้สิ่งมีชีวิตปรับตัว โดยพืชในพื้นที่ชุ่มน้ำจะต้องผลิตเนื้อเยื่อที่พัฒนาขึ้นมาเพื่อทำให้เกิดช่องอากาศในรากนำออกซิเจนไปที่รากลักษณะสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ทีมีมากมายจะไม่สามารถบอกวัดได้ เช่นความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตในภาวะพึ่งพาและการล่า เช่นการล่าที่เพิ่มขึ้นทำให้สัตว์กินพืชบริเวณชายฝั่งทะเลและเลี้ยงลูกด้วยนมเป็นที่ต้องการของทางชีวภาพ

สิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองได้จากสารอินทรีย์หรือสสารอนินทรีย์สาหร่ายใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อสร้างพลังงานชีวมวลจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และอาจจะสำคํญต่อสิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถสร้างอาหารเองได้ซึ่งมีความสำคัญต่อสภาพแวดล้อมในน้ำ.และการที่ตื้นน้ำมากขึ้นเกิดจากชีวมวลของรากพืชที่มีท่อลำเลียง ทั้งสองแหล่งรวมกันเกิดเป็นบริเวณปากแม่น้ำกลายเป็นแหล่งอาการของปลา นกและสัตว์น้ำอื่นๆ แบคทีเรียที่สร้างอาหารได้โดยการสังเคราะห์แสงทางเคมี (Chemosynthesis) ที่พบในระบบนิเวศใต้ผิวดิน สิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีความสามารถที่จะใช้ไฮโดรเจนซัลไฟด์ในน้ำที่มาจากช่องระบายอากาศรอบภูเขาไฟเป็นอาหารซึ่งป็นแหล่งอาหารที่ดีของแบคทีเรียกลุ่มนี้ สิ่งมีชีวิตที่ใช้แบคทีเรียที่สังเคราะห์แสงเป็นอาหารเช่น หนอนหลอดยักษ์ (Riftia pachyptila) มีความยาว 1.5 เมตร และหอย (Calyptogena magnifica) มีความยาว 30 ซม.

สิ่งมีชีวิตชนิดนี้จะกินสิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองได้และใช้สารอินทรีย์ในร่างกายของเป็นแหล่งพลังงานและเป็นวัตถุดิบในการสร้างพลังงานชีวมวลให้ตัวมันเอง สิ่งมีชีวิตน้ำกร่อยจะทนต่อเกลือและอยู่รอดได้ในระบบนิเวศทางทะเล ในขณะเดียวกันสิ่งมีชีวิตที่ทนน้ำเค็มได้เล็กน้อย จะมีบางสายพันธุ์เท่นนั้นที่อยู่ในระบบนิเวศน้ำจืดได้