Kärr

Den här artikeln handlar om typen av våtmark. För annan användning, se Fen (disambiguation) .
Ej att förväxla med Fenn .
Avaste Fen , Estland. Sängar dominerar landskapet, vedartade buskar och träd är glesa.
Wicken Fen , England. Gräs i förgrunden är typiska för ett kärr.

Ett kärr är en typ av torvackumulerande våtmark som matas av mineralrikt mark- eller ytvatten . Det är en av huvudtyperna av våtmarker tillsammans med kärr , träsk och myrar . Myrar och kärr, båda torvbildande ekosystem, är också kända som myrar . Den unika vattenkemin hos kärr är ett resultat av mark- eller ytvattentillförseln. Vanligtvis resulterar denna insats i högre mineralkoncentrationer och ett mer basiskt pH än vad som finns i myrar. När torv ackumuleras i ett kärr kan grundvattentillförseln minskas eller stängas av, vilket gör kärret ombrotroft snarare än minerotrofiskt . På så sätt kan kärren bli surare och övergå till myrar med tiden.

Kärr kan hittas runt om i världen, men de allra flesta är belägna på mitten till höga breddgrader på norra halvklotet. De domineras av sedges och mossar , särskilt graminoids som sällan kan hittas någon annanstans, såsom sedgearten Carex exilis . Kärren är ekosystem med mycket biologisk mångfald och fungerar ofta som livsmiljöer för hotade eller sällsynta arter, med artsammansättningen som förändras med vattenkemin. De spelar också viktiga roller i kretsloppet av näringsämnen som kol, kväve och fosfor på grund av bristen på syre (anaeroba förhållanden) i vattensjuka organiska kärrjordar.

Kärr har historiskt omvandlats till jordbruksmark. Däremot möter kärren ett antal andra hot, inklusive torvklippning, föroreningar, invasiva arter och närliggande störningar som sänker vattenytan i kärret, till exempel stenbrott. Att avbryta flödet av mineralrikt vatten till ett kärr förändrar vattenkemin, vilket kan förändra artrikedomen och torka ut torven. Torrare torv sönderdelas lättare och kan till och med brännas.

Fördelning och omfattning

Kärren är utspridda över hela världen, men finns oftast på de mellanhöga breddgraderna på norra halvklotet. De finns i hela den tempererade zonen och boreala regionerna, men finns också i tundra och under specifika miljöförhållanden i andra regioner runt om i världen. I USA är kärr vanligast i Mellanvästern och nordost, men kan hittas över hela landet. I Kanada är kärr vanligast i låglandet nära Hudson Bay och James Bay , men kan också hittas över hela landet. Myren är också utspridda över Eurasiens nordliga breddgrader, inklusive Storbritannien och Irland, samt Japan, men östra och centrala Europa är särskilt rikt på myrar. Längre söderut är kärr mycket sällsyntare, men finns under specifika förhållanden. I Afrika har kärr hittats i Okavangodeltat i Botswana och höglandssluttningarna i Lesotho . Kärr kan också hittas på de kallare breddgraderna på södra halvklotet. De finns i Nya Zeeland och sydvästra Argentina, men omfattningen är mycket mindre än den för de nordliga breddgraderna. Lokalt finns kärr oftast i skärningspunkten mellan terrestra och akvatiska ekosystem, som strömmar och floder.

Det uppskattas att det finns cirka 1,1 miljoner kvadratkilometer kärr över hela världen, men det är svårt att kvantifiera omfattningen av kärr. Eftersom definitionerna av våtmarker varierar regionalt, definierar inte alla länder kärr på samma sätt. Dessutom är våtmarksdata inte alltid tillgängliga eller av hög kvalitet. Kärren är också svåra att strikt avgränsa och mäta, eftersom de är belägna mellan terrestra och akvatiska ekosystem.

Definition

Att strikt definiera typer av våtmarker, inklusive kärr, är svårt av flera skäl. För det första är våtmarker mångfaldiga och varierade ekosystem som inte lätt kan kategoriseras enligt oflexibla definitioner. De beskrivs ofta som en övergång mellan terrestra och akvatiska ekosystem med egenskaper för båda. Detta gör det svårt att avgränsa den exakta omfattningen av en våtmark. För det andra, termer som används för att beskriva våtmarkstyper varierar kraftigt beroende på region. Termen bayou , till exempel, beskriver en typ av våtmark, men dess användning är generellt begränsad till södra USA. För det tredje använder olika språk olika termer för att beskriva typer av våtmarker. Till exempel på ryska finns det inget motsvarande ord för termen träsk eftersom det vanligtvis används i Nordamerika. Resultatet är ett stort antal våtmarksklassificeringssystem som var och en definierar våtmarker och våtmarkstyper på sitt sätt. Emellertid inkluderar många klassificeringssystem fyra breda kategorier som de flesta våtmarker faller in i: träsk , träsk, myr och kärr. Även om klassificeringssystem skiljer sig åt på de exakta kriterier som definierar ett kärr, finns det gemensamma egenskaper som beskriver kärr generellt och oprecist. En allmän definition som ges av läroboken Wetlands beskriver ett kärr som "en torvackumulerande våtmark som får viss dränering från omgivande mineraljord och vanligtvis stöder kärrliknande vegetation."

Tre exempel presenteras nedan för att illustrera mer specifika definitioner av termen fen .

Definition av kanadensiskt våtmarksklassificeringssystem

I det kanadensiska våtmarksklassificeringssystemet definieras kärr av sex egenskaper:

  1. Torv finns.
  2. Våtmarkens yta är i nivå med grundvattenytan . Vatten rinner på ytan och genom våtmarkens underyta.
  3. Vattenytan fluktuerar. Det kan vara på ytan av våtmarken eller några centimeter ovanför eller under det.
  4. Våtmarken får en betydande mängd av sitt vatten från mineralrikt grundvatten eller ytvatten.
  5. Nedbruten karv eller brunmossa torv förekommer.
  6. Vegetationen är övervägande graminoider och buskar.

Wetland Ecology: Principles and Conservation (Keddy) definition

I läroboken Wetland Ecology: Principles and Conservation ger Paul A. Keddy en något enklare definition av ett kärr som "en våtmark som vanligtvis domineras av säd och gräs med rötter i grund torv, ofta med avsevärd grundvattenrörelse och med pH-värde högre än 6." Denna definition skiljer kärr från träsk och kärr genom förekomsten av torv.

The Biology of Peatlands (Rydin) definition

I The Biology of Peatlands definieras kärr av följande kriterier:

  1. Våtmarken är inte översvämmad av sjö- eller bäckvatten.
  2. Woody vegetation 2 meter eller högre saknas eller baldakin täckning är mindre än 25%.
  3. Våtmarken är minerotrofisk (den får sin näring från mineralrikt grundvatten).

Ytterligare en åtskillnad görs mellan öppna och trädbevuxna kärr, där öppna kärr har trädtäckning mindre än 10 % och trädbevuxna kärr har 10–25 % skärmtäckning. Om höga buskar eller träd dominerar, klassas våtmarken istället som en trädbevuxen myr eller sumpskog , beroende på andra kriterier.

Biogeokemiska egenskaper

Spaulding Fen, Wisconsin.

Hydrologiska förhållanden

Hydrologiska förhållanden, som ses i andra våtmarker, är en viktig bestämningsfaktor för fenbiota och biogeokemi . Fenjordar översvämmas ständigt eftersom grundvattenytan är vid eller nära ytan. Resultatet är anaeroba (syrefria) jordar på grund av den långsamma hastigheten med vilken syre diffunderar in i vattensjuk jord. Anaeroba jordar är ekologiskt unika eftersom jordens atmosfär är syresatt, medan de flesta terrestra ekosystem och ytvatten är aeroba. De anaeroba förhållandena som finns i våtmarksjordar resulterar i minskad , snarare än oxiderad , markkemi.

Ett kännetecken för kärr är att en betydande del av deras vattenförsörjning kommer från grundvatten (minerotrofi). Eftersom hydrologi är den dominerande faktorn i våtmarker har grundvattnets kemi en enorm inverkan på egenskaperna hos kärren som det levererar. Grundvattenkemin bestäms i sin tur till stor del av geologin hos de bergarter som grundvattnet strömmar igenom. Således påverkas egenskaperna hos ett kärr, särskilt dess pH, direkt av den typ av stenar som dess grundvattenförsörjning kommer i kontakt med. pH är en viktig faktor för att bestämma fen artsammansättning och rikedom, med mer basiska kärr som kallas "rika" och mer sura kärr kallas "fattiga". Rika kärr tenderar att vara mycket biologisk mångfald och hyser ett antal sällsynta eller hotade arter, och den biologiska mångfalden tenderar att minska när rikedomen av kärr minskar.

Kärr tenderar att hittas ovanför stenar som är rika på kalcium, såsom kalksten . När grundvattnet rinner förbi kalkrika (kalciumrika) bergarter som kalksten ( kalciumkarbonat ), löses en liten mängd upp och förs till kärren som tillförs av grundvattnet. När kalciumkarbonat löses upp, producerar det bikarbonat och en kalciumkatjon enligt följande jämvikt :

där kolsyra (H 2 CO 3 ) produceras genom upplösning av koldioxid i vatten. I kärr fungerar bikarbonatanjonen som produceras i denna jämvikt som en pH-buffert, vilket håller fenens pH relativt stabilt. Kärr som tillförs av grundvatten som inte rinner genom mineraler och fungerar som en buffert när de löses upp tenderar att vara surare. Samma effekt observeras när grundvatten rinner genom mineraler med låg löslighet, såsom sand.

I extremt rika kärr kan kalciumkarbonat falla ut ur lösningen för att bilda märgelavlagringar . Kalciumkarbonat faller ut ur lösningen när partialtrycket av koldioxid i lösningen faller. Minskningen av koldioxidpartialtrycket orsakas av växters upptag för fotosyntes eller direkt förlust till atmosfären. Detta minskar tillgängligheten av kolsyra i lösning, vilket förskjuter ovanstående jämvikt tillbaka mot bildningen av kalciumkarbonat. Resultatet är utfällning av kalciumkarbonat och bildandet av märgel.

Cykling av näringsämnen

Fen, som är en distinkt typ av våtmark, delar många biogeokemiska egenskaper med andra våtmarker. Liksom alla våtmarker spelar de en viktig roll i näringsämnenas kretslopp eftersom de är belägna i gränsytan mellan aeroba (oxiska) och anaeroba (anoxiska) miljöer. De flesta våtmarker har ett tunt toppskikt av syresatt jord i kontakt med atmosfären eller syresatt ytvatten. Näringsämnen och mineraler kan cirkulera mellan detta oxiderade toppskikt och det reducerade skiktet under, genomgå oxidations- och reduktionsreaktioner av de mikrobiella samhällena som är anpassade till varje lager. Många viktiga reaktioner äger rum i det reducerade skiktet, inklusive denitrifikation , manganreduktion, järnreduktion, sulfatreduktion och metanogenes . Eftersom våtmarker är hotspots för omvandling av näringsämnen och ofta fungerar som näringssänkor, kan de vara konstruerade för att behandla näringsrika vatten skapade av mänskliga aktiviteter.

Kärr är också hotspots för primärproduktion , eftersom den kontinuerliga tillförseln av grundvatten stimulerar produktionen. Myrar , som saknar denna tillförsel av grundvatten , har mycket lägre primärproduktion.

Kol

Kol från alla typer av våtmarker, inklusive kärr, kommer mestadels som organiskt kol från antingen intilliggande ekosystem i höglandet eller genom fotosyntes i själva våtmarken. Väl i våtmarken har organiskt kol i allmänhet tre huvudöden: oxidation till CO 2 genom aerob andning , nedgrävning som organiskt material i torv eller nedbrytning till metan . I torvmarker, inklusive kärr, är primärproduktion av växter större än nedbrytning, vilket resulterar i ansamling av organiskt material som torv. Bosatta mossor utför vanligtvis nedbrytning inom kärren och tempererade kärr drivs ofta av växtrötters nedbrytning. Dessa torvlager binder en enorm mängd kol. Det är dock svårt att avgöra om kärrnät tar upp eller släpper ut växthusgaser . Detta beror på att kärr släpper ut metan, som är en mer potent växthusgas än koldioxid. Metanogena arkéer som finns i de anaeroba lagren av torv kombinerar koldioxid och vätgas för att bilda metan och vatten. Denna metan kan sedan fly ut i atmosfären och utöva sina värmande effekter. Torvmarker dominerade av brunmossar och kärr som kärr har visat sig släppa ut en större mängd metan än Sphagnum -dominerade torvmarker som myrar.

Kväve

Kärren spelar en viktig roll i den globala kvävecykeln på grund av de anaeroba förhållanden som finns i deras jordar, vilket underlättar oxidation eller reduktion av en form av kväve till en annan. Mest kväve kommer till våtmarker som nitrat från avrinning , i organiskt material från andra områden eller genom kvävefixering i våtmarken. Det finns tre huvudformer av kväve som finns i våtmarker: kväve i organiskt material, oxiderat kväve ( nitrat eller nitrit ) och ammonium .

Kväve är rikligt i torv. När det organiska materialet i torven bryts ner i frånvaro av syre bildas ammonium via ammonifiering . I det oxiderade ytskiktet av våtmarken oxideras detta ammonium till nitrit och nitrat genom nitrifikation . Produktionen av ammonium i det reducerade skiktet och dess förbrukning i det övre oxiderade skiktet driver uppåtriktad diffusion av ammonium. På samma sätt driver nitratproduktion i det oxiderade skiktet och nitratförbrukning i det reducerade skiktet genom denitrifikation nedåtgående diffusion av nitrat. Denitrifikation i det reducerade skiktet producerar kvävgas och en del dikväveoxid , som sedan lämnar våtmarken till atmosfären. Lustgas är en potent växthusgas vars produktion begränsas av nitrat- och nitritkoncentrationer i kärr.

Kväve, tillsammans med fosfor, styr hur bördig en våtmark är.

Fosfor

Nästan all fosfor som kommer till en våtmark gör det genom sediment eller växtskräp från andra ekosystem. Tillsammans med kväve begränsar fosfor våtmarkens bördighet. Under grundläggande förhållanden som de som finns i extremt rika kärr, kommer kalcium att binda till fosfatanjoner för att göra kalciumfosfater , som inte är tillgängliga för upptag av växter. Mossor spelar också en avsevärd roll för att hjälpa växter att ta upp fosfor genom att minska markens fosforstress och stimulera fosfatasaktivitet i organismer som finns under mosstäcket. Helofyter har visat sig stärka fosforcirkulationen inom kärr, särskilt vid återetablering av kärr, på grund av deras förmåga att fungera som en fosforsänka, vilket förhindrar att kvarvarande fosfor i kärren förs bort från det. Under normala förhållanden hålls fosfor i marken som löst oorganiskt fosfor, eller fosfat , som lämnar spårmängder av fosfor i resten av ekosystemet.

Järn är viktigt i fosforcykling inom kärr. Järn kan binda till höga nivåer av oorganiskt fosfat i fenet, vilket leder till en giftig miljö och hämning av växttillväxt. I järnrika kärr kan området bli känsligt för försurning, överskott av kväve och kalium samt låga vattenstånd. Torvjordar spelar en roll för att förhindra bindningen av järn till fosfat genom att tillhandahålla höga halter av organiska anjoner för järn att binda till istället för oorganiska anjoner som fosfat.

Myrrik kärrlutning

Myrar och kärr kan ses som två ekosystem på en gradient från fattig till rik, med myrar i den fattiga änden, extremt rika kärr i den rika änden och fattiga kärr däremellan. I detta sammanhang syftar "rik" och "fattig" på artrikedomen, eller hur biologisk mångfald ett kärr eller myr är. Dessa arters rikedom påverkas starkt av pH och koncentrationer av kalcium och bikarbonat. Dessa faktorer hjälper till att identifiera var längs lutningen ett visst kärr faller. I allmänhet är rikkärr minerotrofa eller beroende av mineralrikt grundvatten, medan myrar är ombrotrofa eller beroende av nederbörd för vatten och näringsämnen. Stackars kärr faller mellan dessa två.

Rika kärr

Litet extremt rikt kärr i sydvästra Minnesota. De vita blommorna, Parnassia glauca , är en fenindikatorart i Minnesota.

Rikkärr är starkt minerotrofa; det vill säga en stor del av deras vatten kommer från mineralrikt grund- eller ytvatten. Kärr som ligger längre bort från ytvatten som åar och sjöar har dock visat sig vara rikare än kärr som är sammankopplade. Detta vatten domineras av kalcium och bikarbonat, vilket resulterar i ett svagt surt till lätt basiskt pH, vilket är karakteristiskt för rika kärr. Dessa förhållanden främjar hög biologisk mångfald. Inom rikkärr finns en stor variation. De rikaste kärren är de extremrika (märgel)kärren, där det ofta byggs upp märgelavlagringar. Dessa är ofta pH 7 eller högre. Rika och medelrika kärr är i allmänhet neutrala till svagt sura, med ett pH på cirka 7 till 5. Rika kärr är inte alltid särskilt produktiva; vid höga kalciumkoncentrationer binder kalciumjoner till fosfatanjoner, vilket minskar tillgången på fosfor och minskar primärproduktionen. Rika myrar med begränsad primärproduktion kan stabiliseras med ansamling av mossor och mykorrhiza , vilket främjar fosforcirkulationen och kan stödja tillväxten av ny vegetation och bakterier. Brunmossar (familjen Amblystegiaceae ) och sädgar (släktet Carex ) är den dominerande vegetationen. En ansamling av mossor som Sphagnum kan dock leda till att det rika kärret försuras, vilket potentiellt omvandlar det till ett fattigt kärr. Jämfört med fattiga kärr har rika kärr högre koncentrationer av bikarbonat, baskatjoner (Na + , Ca 2+ , K + , Mg 2+ ) och sulfat .

Stackars kärr

Fattigkärr är på många sätt en mellanting mellan rikkärr och myrar. Hydrologiskt sett är de mer lika rikkärr än myrar, men vad gäller vegetationssammansättning och kemi påminner de mer om myrar än rikkärr. De är mycket surare än sina rika motsvarigheter, med ett pH på cirka 5,5 till 4. Torv i fattiga kärr tenderar att vara tjockare än hos rika kärr, vilket avskär vegetationens tillgång till den mineralrika jorden under. Dessutom minskar den tjockare torven påverkan av mineralrikt grundvatten som buffrar pH. Detta gör fen mer ombrotrofisk, eller beroende av näringsfattig nederbörd för sitt vatten och näring. Dåliga kärr kan också bildas i områden där grundvattnet som försörjer kärren rinner genom sediment som inte löser sig bra eller har låg buffringskapacitet när de löses upp. Artrikedomen tenderar att vara lägre än hos rikkärr men högre än hos myrar. Fattigkärr domineras liksom myrar av sphagnummossor , som försurar kärren och minskar tillgången på näringsämnen.

Hot

Ett av de många hot som kärr står inför är konvertering till jordbruksmark. Där klimatet är lämpligt har kärr dränerats för jordbruksbruk vid sidan av växtodling, bete och höproduktion . Att dränera ett kärr direkt är särskilt skadligt eftersom det sänker vattenytan. En lägre grundvattennivå kan öka luftningen och torka ut torv, vilket möjliggör aerob nedbrytning eller förbränning av det organiska materialet i torven. Att dränera ett kärr indirekt genom att minska dess vattentillförsel kan vara lika skadligt. Att störa grundvattenflödet in i kärret med närliggande mänskliga aktiviteter såsom stenbrott eller bostadsutveckling förändrar hur mycket vatten och näringsämnen som kommer in i kärret. Detta kan göra fen mer ombrotrofisk (beroende på nederbörd), vilket resulterar i försurning och en förändring av vattenkemin. Detta har en direkt inverkan på livsmiljön för dessa arter och många signaturfenarter försvinner.

Kärr är också hotade av invasiva arter , fragmentering , torvskärning och föroreningar. Icke-inhemska invasiva arter, som den vanliga havtornen i Nordamerika, kan invadera kärr och konkurrera ut sällsynta kärrarter, vilket minskar den biologiska mångfalden. Habitatfragmentering hotar kärrarter, särskilt sällsynta eller hotade arter som inte kan flytta till närliggande kärr på grund av fragmentering. Även om torvskärning är mycket vanligare i myrar, sker det i kärr. Torv skuren från kärr har många användningsområden, inklusive förbränning som bränsle. Föroreningar kan förändra kärrens kemi och underlätta invasion av invasiva arter . Vanliga föroreningar från kärr inkluderar vägsalter, näringsämnen från septiktankar och avrinning av jordbruksgödsel och bekämpningsmedel.

Användning av term i litteratur

Shakespeare använde termen "fensug" för att beskriva dimman (bokstavligen: stiger upp från kärr) i King Lear , när Lear säger "Smitta hennes skönhet, Du fensugade dimmor som dras av den kraftfulla solen, Att falla och blåsa."

Bilder

  • Kakerdaja Fen, Estonia

    Kakerdaja Fen, Estland

  • Dernford Fen, Cambridgeshire

    Dernford Fen , Cambridgeshire

  • Sugar Fen, Norfolk

    Sugar Fen, Norfolk

  • Illustrated diagram of a fen.jpg

Se även

Specifika kärr

Citat

Allmän bibliografi

externa länkar

  • Media relaterade till Fens på Wikimedia Commons
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Fen&oldid=1131785954 "