Введение
Бентосная зона – это экологический регион на самом нижнем уровне водоема, такого как океан, озеро или река, включающий поверхность осадка и некоторые подстилающие слои. Название происходит от древнегреческого βένθος (bénthos), означающего «глубины». Организмы, обитающие в этой зоне, называются бентосом и включают микроорганизмы (например, бактерии и грибы), а также более крупных беспозвоночных, таких как ракообразные и многощетинковые черви. Организмы, живущие здесь, как правило, тесно связаны с субстратом, и многие из них постоянно прикреплены ко дну. Бентный придонный слой, включающий нижний слой воды и верхний слой осадка, непосредственно подверженный воздействию надлежащей воды, является неотъемлемой частью бентосной зоны, поскольку он оказывает значительное влияние на биологическую активность, происходящую в ней. Примеры субстратов включают песчаное дно, скальные образования, кораллы и иловые отложения в заливах.
The benthic zone is the ecological region at the lowest level of a body of water such as an ocean, lake, or stream, including the sediment surface and some sub surface layers. The name comes from ancient Greek, βένθος (bénthos), meaning "the depths." Organisms living in this zone are called benthos and include microorganisms (e. g., bacteria and fungi) as well as larger invertebrates, such as crustaceans and polychaetes. Organisms here generally live in close relationship with the substrate and many are permanently attached to the bottom. The benthic boundary layer, which includes the bottom layer of water and the uppermost layer of sediment directly influenced by the overlying water, is an integral part of the benthic zone, as it greatly influences the biological activity that takes place there. Examples of contact soil layers include sand bottoms, rocky outcrops, coral, and bay mud.
Океаны
Бентная область океана начинается у береговой линии (приливно-отливная или литоральная зона) и простирается вниз по поверхности континентального шельфа в открытое море. Таким образом, этот регион включает в себя большое разнообразие физических условий, различающихся по: глубине, степени проникновения света и давлению. В зависимости от водоема, бентальная зона может включать участки, находящиеся всего в нескольких сантиметрах ниже поверхности. Континентальный шельф – это пологонаклонная бентная область, простирающаяся от суши. На краю континентального шельфа, обычно на глубине около [укажите глубину], градиент резко возрастает, образуя континентальный склон. Континентальный склон спускается к глубоководному морскому дну. Глубоководное морское дно называется абиссальной равниной и обычно имеет глубину около [укажите глубину]. Морское дно не является полностью плоским, на нем имеются подводные хребты и глубоководные желоба, известные как хадальная зона. Для сравнения, пелагическая зона – это описательный термин для экологического региона, расположенного над бентосом, включая водную толщу до поверхности. С другой стороны, бентос глубокого океана включает нижние уровни океанической абиссальной зоны. Информацию о животных, обитающих в глубоких районах океана, можно найти в разделе об афотической зоне. Как правило, это организмы, переносящие низкие температуры и низкое содержание кислорода, но это зависит от глубины воды.
Озера
Как и в океанах, бентальная зона – это дно озера, состоящее из скопившегося осевшего органического вещества. Литоральная зона – это прибрежная полоса; свет легко проникает, и водные растения бурно растут. Пелагическая зона охватывает основную массу воды, до такой глубины, куда не проникает свет.
Организмы
Бентос – это организмы, обитающие в бентальной зоне и отличающиеся от организмов, населяющих другие части водной толщи. Даже внутри бентальной зоны вариации таких факторов, как проникновение света, температура и соленость, приводят к отчетливым вертикальным различиям в группах поддерживаемых организмов. Многие организмы, адаптированные к давлению глубоководья, не могут выжить в верхних слоях водной толщи: разница в давлении может быть весьма значительной (приблизительно одна атмосфера на каждые 10 метров глубины). Многие приспособились к жизни на субстрате (дне). В своих местообитаниях они могут считаться доминирующими организмами, но часто служат добычей для акул семейства Carcharhinidae, таких как лимонная акула. Поскольку свет проникает в океанскую воду неглубоко, источником энергии для бентальной экосистемы часто является морской снег. Морской снег – это органическое вещество из верхних слоев водной толщи, опускающееся в глубину. Это мертвое и разлагающееся вещество поддерживает бентальную пищевую цепь; большинство организмов бентальной зоны – падальщики или детритофаги. Некоторые микроорганизмы используют хемосинтез для производства биомассы. Бентные организмы можно разделить на две категории в зависимости от того, обитают ли они на поверхности дна океана или в нескольких сантиметрах вглубь. Организмы, живущие на поверхности дна океана, называются эпифауной. Те, кто обитает, зарывшись в дно океана, называются инфауной. Эти скопления обычно называют морским снегом и они важны для осаждения органического вещества и формирования бактериальных сообществ. Количество материала, оседающего на дно океана, может в среднем составлять 307 000 агрегатов на м² в день. Это количество варьируется в зависимости от глубины бентоса и степени бентос-пелагической связи. Бентос в прибрежной зоне имеет больше доступной пищи, чем бентос в глубоководье. В силу своей зависимости от него, микробы могут пространственно зависеть от детрита в бентальной зоне. Микробы, обнаруженные в бентальной зоне, в частности динофлагелляты и фораминиферы, довольно быстро колонизируют детритное вещество, формируя симбиотические отношения друг с другом. В глубоководье, которое покрывает 90–95% дна океана, 90% общей биомассы составляют прокариоты. Для высвобождения питательных веществ, заключенных внутри этих микробов, в окружающую среду вирусы играют важную роль, делая их доступными для других организмов.
Обитания
Современные технологии картографирования морского дна выявили взаимосвязь между геоморфологией морского дна и бентосными местообитаниями, где определенные комплексы бентосных сообществ ассоциируются с конкретными геоморфными образованиями. Примеры включают сообщества холодноводных кораллов, связанные с подводными горами и подводными каньонами, заросли ламинарий, связанные с прибрежными скалистыми рифами, и морских окуней, связанных со скалистыми обрывами на континентальных склонах. В океанических условиях бентосные местообитания также могут быть зонально распределены по глубине. От самых мелких к самым глубоким: эпипелагическая (менее 200 метров), мезопелагическая (200–1000 метров), батиальная (1000–4000 метров), абиссальная (4000–6000 метров) и самая глубокая – хадальная (глубже 6000 метров). Нижние зоны расположены в глубоких, областях с высоким давлением океана. Антропогенное воздействие наблюдается на всех глубинах океана, но наиболее значительно оно на мелководье континентального шельфа и склонов. Многие бентосные организмы сохранили свои исторические эволюционные признаки. Некоторые организмы значительно крупнее своих сородичей, обитающих в более мелководных зонах, что в основном обусловлено более высокой концентрацией кислорода в глубоководных слоях. Картографирование и наблюдение за этими организмами и их местообитаниями – непростая задача, и большинство современных наблюдений проводятся с использованием дистанционно управляемых подводных аппаратов (ROV), и реже – с помощью подводных лодок.
Экологические исследования
Бентхические макробеспозвоночные выполняют множество важных экологических функций, таких как регулирование потока веществ и энергии в речных экосистемах посредством их связей в пищевой сети. В силу этой корреляции между потоком энергии и питательных веществ, бентхические макробеспозвоночные способны влиять на пищевые ресурсы рыб и других организмов в водных экосистемах. Например, добавление умеренного количества питательных веществ в реку на протяжении нескольких лет привело к увеличению видового богатства, численности и биомассы беспозвоночных. Это, в свою очередь, повлекло за собой увеличение кормовой базы для местных видов рыб при незначительном изменении структуры сообщества макробеспозвоночных и трофических путей. Присутствие макробеспозвоночных, таких как амфиподы, также оказывает влияние на доминирование определенных видов водорослей в бентосных экосистемах. Кроме того, поскольку на бентосные зоны влияет поток мертвого органического материала, проводились исследования взаимосвязи между расходом воды в ручьях и реках и воздействием на бентосную зону. Периоды низкого расхода демонстрируют ограничение в переносе питательных веществ от бентосных субстратов к пищевым сетям, что привело к снижению биомассы бентосных макробеспозвоночных и, как следствие, к исчезновению источников пищи в субстрате. Поскольку бентосная система регулирует энергетический баланс в водных экосистемах, изучались механизмы функционирования бентосных зон для лучшего понимания экосистемы. Бентные диатомовые водоросли были использованы Рамочной директивой Европейского Союза по водным ресурсам (РДВР) для установления показателей экологического качества, определяющих экологическое состояние озер в Великобритании. Начаты исследования бентосных сообществ с целью оценки возможности их использования в качестве индикаторов здоровья водных экосистем. Бентосные сообщества в урбанизированных прибрежных районах не являются функционально эквивалентны сообществам в нетронутых регионах. Экологи стремятся понять взаимосвязь между гетерогенностью среды и поддержанием биоразнообразия в водных экосистемах. Бентные водоросли являются удобным объектом для изучения краткосрочных изменений и реакций сообществ на гетерогенные условия в ручьях. Понимание потенциальных механизмов, связанных с бентосным перифитоном, и их влияния на гетерогенность в ручье может способствовать лучшему пониманию структуры и функционирования экосистем ручьев. Популяции перифитона характеризуются высокой естественной пространственной изменчивостью, в то время как затрудненный доступ одновременно ограничивает практическое количество образцов, которые можно собрать. В программе мониторинга бентоса Европейского Союза (согласно Kelly, 1998 для Великобритании, затем для ЕС в целом по CEN, 2003 и CEN, 2004) и в некоторых программах США (Moulton et al., 2002) рекомендуется отбирать пробы перифитона на известных надежных участках, особенно на твердых поверхностях. Брутто-первичная продукция (БПП) бентоса может играть важную роль в поддержании очагов биоразнообразия в литоральных зонах крупных озерных экосистем. Однако относительный вклад бентосных местообитаний в конкретных экосистемах изучен недостаточно, и планируется проведение дальнейших исследований.