Ett vattendrag är ett vatten som rinner genom en naturlig eller anlagd fåra i landskapet. Flödet drivs i regel av gravitationen och för vattnet från högre till lägre belägna områden. Vattendrag kan vara allt från små bäckar till stora floder och kan mynna i insjöar, andra vattendrag eller hav. De utgör en del av det hydrologiska kretsloppet och förbinder avrinningsområdets landmiljöer med nedströms belägna vattenmiljöer.
Vattendragens egenskaper bestäms bland annat av vattenföringen, lutningen, geologin, bottensubstratet och förhållandena i det omgivande avrinningsområdet. Vattenflödet transporterar sediment, näringsämnen och organiskt material och påverkar därigenom både landskapets utformning och de organismer som lever i och omkring vattnet. Vattendrag kan därför studeras både som hydrologiska och geomorfologiska system och som ekosystem där fysiska, kemiska och biologiska processer samverkar.
Typer och indelningar
Vattendrag benämns bland annat bäckar, åar, älvar och floder. Benämningarna överlappar delvis och används inte enligt en enhetlig storleksindelning. I Sverige saknas fastställda kriterier som i alla situationer avgör när ett vattendrag ska kallas exempelvis bäck, å eller älv. Namnbruket påverkas av regionala språktraditioner och historiska förhållanden, utöver vattendragets storlek och karaktär.
Bäck och å
En bäck är vanligen ett mindre vattendrag, medan å ofta används om något större vattendrag. Gränsen mellan benämningarna är emellertid inte fastställd och bruket varierar regionalt. I norra Sverige förekommer exempelvis att vattendrag som på andra håll skulle kunna benämnas å kallas bäck.
Älv och flod
I Sverige används ordet älv bland annat om flera stora vattendrag i norra och mellersta delen av landet. Även i Norge och Finland förekommer benämningen älv. Ordet flod används i svenskan ofta som ett allmänt begrepp för större rinnande vatten och om stora vattendrag internationellt, men är mindre vanligt som namnled för svenska vattendrag. Skillnaderna är i huvudsak språkliga och historiska snarare än resultatet av en universell hydrologisk klassificering.
Fors, ström och lugnflytande partier
En fors är ett parti av ett vattendrag där vattnet strömmar snabbt, ofta över en stenig eller blockig botten och i samband med en relativt stor lutning. Lugnflytande partier har lägre vattenhastighet och kan ha finare bottensubstrat. Växlingar mellan forsar och djupare, långsammare partier, så kallade höljor, skapar olika livsmiljöer inom samma vattendrag. Strömhastighet, djup och bottensubstrat är centrala delar av vattendragets fysiska livsmiljö.
Ursprung, vattenföring och lopp
Vattendrag kan börja i källor, våtmarker, sjöar eller områden där smältvatten från snö och glaciärer samlas. De kan också bildas genom ytavrinning när nederbörd rinner samman i naturliga sänkor och fåror. De övre delarna av ett vattendrag kallas ofta källflöden eller källområden, medan vattnet vanligtvis samlas i allt större fåror längre nedströms när flera grenar förenas.
Ett vattendrag kan vara permanent vattenförande eller ha ett periodiskt flöde. Vattenföringen påverkas av nederbörd, snösmältning, avdunstning, grundvattenutbyte och förhållandena i avrinningsområdet. I Sverige är vårfloden särskilt betydelsefull i många norrländska vattendrag, medan höga flöden i södra Sverige kan förekomma under flera olika årstider beroende på nederbörd och temperatur. Sjöar i avrinningsområdet kan jämna ut vattenföringen genom att lagra vatten och fördröja avrinningen.
Vattendragets lopp är dess sträckning genom landskapet. Den fåra där vattnet strömmar kallas vattendragsfåra eller kanal, och bottnen utgörs av vattendragets bädd. Loppets form påverkas av lutning, vattenföring, sedimenttransport, berggrund och jordarter. Där vattnet eroderar en strand och avsätter material på en annan kan fåran bilda meanderslingor. Om en meanderslinga skärs av kan en bågformad korvsjö bildas. Sådana processer ingår i vattendragens naturliga geomorfologiska utveckling.
Vattenföring och flödesvariation
Vattenföring är den vattenvolym som passerar en viss tvärsektion av ett vattendrag per tidsenhet, vanligen uttryckt i kubikmeter per sekund. Vattenföringen varierar med tillrinning, nederbörd, snösmältning, avdunstning och grundvattenförhållanden. Ett brant vattendrag med ett litet avrinningsområde och få sjöar kan reagera snabbt på nederbörd, medan ett avrinningsområde med sjöar och andra vattenmagasin ofta ger en mer utjämnad vattenföring.
Vattendragens flödesregim omfattar både variationer i vattenföring och förändringar i vattenstånd över tid. Flödesregimen påverkar erosion, sedimenttransport, översvämningar och tillgången till livsmiljöer. Dammar och vattenkraftreglering kan förändra den naturliga variationen genom att hålla tillbaka vatten eller släppa ut det vid andra tidpunkter än vad som annars skulle ha skett.
Ett avrinningsområde är det landområde från vilket vatten samlas upp och leds till en bestämd punkt i ett vattendrag, en sjö eller ett annat vattenområde. Avrinningsområdets storlek och egenskaper påverkar vattendragets vattenföring och vattenkemi. Berggrund, jordarter, topografi, vegetation och markanvändning styr hur vatten och material rör sig från land till vattendrag.
Vattendrag ingår i nätverk där mindre grenar ansluter till större vattendrag. Vattendragsnätverk kan beskrivas med olika system för vattendragsordning, där ordningen anger en gren eller sträckas ställning i nätverket. Strahlers system är ett av de system som används inom geomorfologi och hydrologi för att beskriva sådana hierarkier. Nätverkets uppbyggnad påverkar hur vatten, sediment, näringsämnen och organismer transporteras genom avrinningsområdet.
Vattendrag har också förbindelser med närliggande sjöar, våtmarker och grundvatten. Vatten och material kan därför röra sig både längs vattendraget och mellan vattenfåran och omgivande miljöer. Forskning om rinnande vatten betonar att förståelsen av vattendrag behöver omfatta både den lokala vattenfåran och de större rumsliga sammanhang som den ingår i.
Geomorfologi och sedimenttransport
Vattendrag förändrar landskapet genom att erodera material, transportera det med strömmen och avsätta det där vattenhastigheten eller transportförmågan minskar. Den relativa betydelsen av erosion, transport och sedimentation beror bland annat på lutning, vattenföring, bottensubstrat och sedimenttillgång. I ett idealiserat vattendrag kan man beskriva en övre del där erosion ofta är framträdande, en mellandel där transporten är betydande och en nedre del där sedimentation kan få större betydelse. Dessa zoner är en förenklad modell och inte tydligt avgränsade områden i alla vattendrag.
Sediment förekommer både som partiklar som hålls svävande i vattenmassan och som material som rör sig längs bottnen. Sand, grus, sten och block kan flyttas vid tillräckligt starka flöden, medan finare partiklar kan transporteras längre sträckor som suspenderat material. När strömhastigheten minskar kan sediment avsättas på bottnen eller i översvämningsområden. Sedimenttransporten bidrar till att forma fåror och strandbankar och påverkar samtidigt vattendragets livsmiljöer.
Översvämningsplan och alluviala terrasser
Vid översvämningar kan vatten lämna den ordinarie vattendragsfåran och sprida sig över ett översvämningsplan eller en flodslätt. När vattnet breder ut sig och strömhastigheten minskar kan sediment avsättas på marken. Översvämningsplan kan därigenom utgöra en del av vattendragets sediment- och vattenlagring och bidra till utbytet av material mellan vattenfåran och landmiljön.
Alluviala terrasser är äldre ytor av flod- eller älvavlagringar som ligger högre än vattendragets nuvarande flodslätt. De kan spegla tidigare lägen för vattendraget och förändringar i erosion, sedimentation eller landskapets höjd. Alluviala avlagringar är en del av samspelet mellan vattendrag och omgivande landformer.
Vattendrag som ekosystem
Ett vattendrag kan studeras som ett ekosystem där den fysiska och kemiska miljön samverkar med organismerna och deras biologiska processer. I en vetenskaplig översikt av rinnande vatten framhålls att en helhetsförståelse behöver omfatta vattenfårans fysiska och kemiska förhållanden, de biologiska samhällena samt utbytet av energi och material med omgivningen.
Ekosystemet kan avgränsas på olika rumsliga nivåer beroende på vilken fråga som undersöks. En studie kan behandla en enskild fors, en hölja, ett avsnitt av vattendragets fåra eller ett helt vattendragsnätverk. Den kan också inkludera strandzonen, översvämningsplanet och grundvattenmiljön när dessa har betydelse för de processer som undersöks. Forskning om vattendrags ekosystem beskriver uttryckligen behovet av att integrera flera rumsliga skalor och samspelet mellan vattenfåran och det omgivande landskapet.
Vattendragens ekosystem är inte slutna system. Vatten, lösta ämnen, partiklar, organiskt material och organismer kan föras in från avrinningsområdet och från uppströms delar, samtidigt som material transporteras vidare nedströms. Hur starkt dessa kopplingar fungerar varierar med vattendragets storlek, vattenföring, omgivande miljö och eventuella fysiska hinder.
Fysisk och kemisk miljö
Vattendragens abiotiska miljö formas av tillförsel och förlust av vatten. Vatten tillförs genom nederbörd, ytavrinning, grundvatten och tillrinning från uppströms belägna områden. Förluster kan ske genom avdunstning, infiltration och översvämning till omgivande mark. Denna vattenbalans påverkar vattenföringen och därmed vattendragets övriga fysikaliska och ekologiska förhållanden.
Vattnets kemiska sammansättning påverkas bland annat av berggrund, jordarter, vegetation och markanvändning i avrinningsområdet. Ämnen kan tillföras genom vittring, grundvatten, ytavrinning och biologiska processer. Halter av näringsämnen, organiskt material och suspenderade partiklar kan förändras längs vattendraget när vatten från olika delar av avrinningsområdet blandas och material transporteras eller omsätts.
Strömhastighet och bottensubstrat
Strömhastigheten varierar inom ett vattendrag beroende på bland annat lutning, vattenföring, djup och fårans form. Den påverkar vilka sediment som kan transporteras och vilka typer av livsmiljöer som uppstår. Forsar, höljor och lugnflytande partier kan därför ha olika bottensubstrat och erbjuda olika förutsättningar för vattenlevande organismer.
På en mindre skala skapar skillnader i strömhastighet, djup och substrat en mosaik av mikrohabitat. Stenar, grus, sand, växtlighet och organiska ansamlingar kan erbjuda olika fästytor, skydd och födokällor. Den fysiska variationen har betydelse för hur arter fördelar sig i vattendraget och hur de biologiska samhällena är uppbyggda.
Ekologi
Vattendragens ekologi påverkas av vattenflöde, temperatur, ljus, vattenkemi, bottensubstrat och kontakten med omgivande land. Dessa faktorer påverkar organismers överlevnad, fortplantning och fördelning. Vattendrag kan hysa bland annat alger, vattenväxter, bakterier, svampar, bottenlevande ryggradslösa djur och fiskar. Vilka samhällen som förekommer varierar mellan vattendrag och mellan olika delar av samma vattendrag.
Bottenlevande organismer
Eftersom vattenmassan transporteras nedströms och plankton ofta förs med strömmen har organismer som lever på eller i bottensubstratet en central roll i många vattendrag. Sådana organismer kallas bentiska och omfattar bland annat larver av vattenlevande insekter, maskar, kräftdjur och snäckor. Deras förekomst påverkas av bottensubstrat, strömhastighet, vattenkemi och tillgången på föda.
Vissa bottenlevande organismer har anpassningar till strömmande vatten, exempelvis tillplattade kroppar, fästorgan eller beteenden som hjälper dem att hålla sig kvar på underlaget. Vattnets hastighet är ofta lägre nära bottnen än längre ut i vattenmassan, vilket kan skapa lokala förhållanden som organismer kan utnyttja.
Drift och refugier
Organismer och organiskt material kan transporteras nedströms i vattnet. När bottenlevande djur förs med strömmen kallas fenomenet ofta drift. Driften kan vara en del av organismernas naturliga spridning, men kan också öka vid kraftiga flöden och störningar. Organismer kan överleva störningar genom att söka sig till skyddade områden, exempelvis lugnare delar av fåran, översvämningsplan eller den hyporheiska zonen i sedimenten under och intill vattendragets botten.
Energiflöden och födovävar
Energin i ett vattendrags ekosystem kan tillföras genom primärproduktion i vattnet eller genom organiskt material som kommer från omgivande landmiljöer. Påväxtalger och andra fastsittande primärproducenter kan ha betydelse i grunda och ljusa vattendrag med stabilt substrat. I skuggade källflöden kan den lokala primärproduktionen vara begränsad, vilket ökar betydelsen av organiskt material som tillförs utifrån.
Organiskt material från omgivningen kan bestå av löv, grenar och andra växtrester. Materialet benämns detritus och kan delas in efter partikelstorlek i grovt partikulärt organiskt material (CPOM) och fint partikulärt organiskt material (FPOM). Bakterier och svampar kan förändra materialets egenskaper innan det konsumeras av andra organismer. Sönderdelare och samlare utnyttjar olika delar av detta material och bidrar därigenom till att föra energi vidare genom näringsväven.
Det så kallade River Continuum Concept (RCC) är en vetenskaplig modell som beskriver hur de fysiska förhållandena, energikällorna och organismgruppernas funktionella sammansättning kan förändras kontinuerligt från vattendragets källområden till dess nedre lopp. I modellen har grovt organiskt material från land stor betydelse i många små, skuggade vattendrag, medan finare organiskt material och lokal primärproduktion kan få större betydelse i bredare och mer öppna delar. Modellen har varit inflytelserik inom vattendragsekologin, men dess förutsägelser behöver bedömas i förhållande till vattendragets faktiska förhållanden och typ.
Biologiska samhällen och artrikedom
Samhällsstrukturen i vattendrag formas av samspelet mellan den fysiska miljön och biologiska processer som konkurrens och predation. Störningar från exempelvis översvämningar kan förändra bottnar och livsmiljöer, medan konkurrens om föda eller utrymme påverkar hur arter fördelar sig. I många vattendrag varierar förhållandena så mycket över tid och rum att samhällena inte kan förstås som ett permanent jämviktstillstånd.
Artrikedomen och vilka arter som förekommer varierar med bland annat vattendragets storlek, vattenkemi, bottensubstrat, temperatur, vegetation och graden av fysisk störning. Vattendrag med olika strömförhållanden och habitat kan därför hysa olika biologiska samhällen, även när de ligger inom samma avrinningsområde. Forskning om vattendragsekologi behandlar sambanden mellan dessa fysiska förutsättningar och biologisk mångfald som en central del av ekosystemens struktur och funktion.
Bergsimpan (Cottus poecilopus) är ett exempel på en fisk som är typisk för många olika vattendragsmiljöer.
Ekologisk konnektivitet
Konnektivitet beskriver hur väl organismer, vatten och material kan röra sig mellan olika delar av ett landskap eller ett vattensystem. I vattendrag kan man skilja mellan längsgående kopplingar längs vattenfåran, tvärgående kopplingar mellan fåran och omgivande mark samt vertikala kopplingar mellan ytvatten och grundvatten. Dessa samband påverkar bland annat transporten av sediment, näringsämnen och organismer.
Längsgående kopplingar
Längsgående kopplingar innebär att vatten, organismer och material kan förflyttas mellan uppströms och nedströms delar av vattendraget. Sådana förbindelser har betydelse för spridning, livscykler och transport av sediment och organiskt material. Dammar och andra hinder kan bryta eller begränsa dessa samband, bland annat genom att hindra fiskvandring och förändra sedimenttransporten.
Tvärgående kopplingar och översvämningspuls
Tvärgående kopplingar avser utbytet mellan vattendragsfåran och de omgivande strand- och översvämningsmiljöerna. I stora flodsystem kan återkommande översvämningar föra vatten, näringsämnen, organiskt material och organismer mellan floden och dess översvämningsplan. Detta samband ligger till grund för Flood Pulse Concept (FPC), som beskriver hur översvämningarnas omfattning, varaktighet och återkomst påverkar ekosystemen i flod- och översvämningssystem. Begreppet är särskilt relevant för floder med omfattande översvämningsplan och är inte en beskrivning av alla vattendrag i samma grad.
Vertikala kopplingar och den hyporheiska zonen
Vattendrag kan utbyta vatten med grundvattnet genom bottnen och sedimenten intill fåran. Den hyporheiska zonen är den del av sedimenten under och vid sidan av vattendragsfåran där ytvatten och grundvatten blandas. Denna zon kan fungera som livsmiljö för organismer och som en plats för transport och omsättning av ämnen. Dess betydelse beror bland annat på sedimentens egenskaper och utbytet mellan ytvatten och grundvatten.
Förändring och succession
Vattendrag förändras kontinuerligt genom erosion, sedimentation, variationer i vattenföring och kolonisation av organismer. Efter en störning, exempelvis en översvämning som förändrar bottnen, kan organismer återkolonisera de påverkade områdena. Spridningen kan ske genom vattenburen drift eller genom att vuxna insekter flyger mellan olika delar av vattendraget.
I mindre skala kan sådana processer ge upphov till sekundär succession, där biologiska samhällen återetableras efter en lokal störning. Nya sedimentytor eller förändrade habitat kan koloniseras av organismer som sprids från närliggande delar av vattendraget. Hur snabbt återkolonisationen sker beror bland annat på störningens omfattning, livsmiljöernas egenskaper och organismernas spridningsförmåga.
Vattendrag och omgivande vegetation
Vegetationen längs ett vattendrag kan påverka vattenmiljön genom skuggning, tillförsel av organiskt material och stabilisering av strandmarken. Träd och buskar kan bidra med löv, grenar och andra växtrester som fungerar som föda eller livsmiljö för organismer. Skuggning kan också begränsa uppvärmningen av vattnet under soliga perioder. Hur dessa funktioner ser ut beror på den naturliga vegetationen och vattendragets omgivning; öppna vattendrag i exempelvis jordbrukslandskap kan ha andra naturliga förutsättningar än skogsbäckar.
Strandzoner kan även fånga upp en del sediment och ämnen som transporteras från omgivande mark genom ytavrinning. Vegetationens rötter kan stabilisera marken och minska erosion, medan kontakten mellan vattendrag och land ger förutsättningar för utbyte av organismer och material. Dessa funktioner innebär att vattendragets ekologiska förhållanden inte enbart bestäms av själva vattenfåran utan även av marken intill den.
Mänsklig påverkan
Vattendrag påverkas av bland annat dammbyggnader, vattenkraft, kanalisering, rensning, markavvattning, jord- och skogsbruk samt utsläpp av föroreningar. Påverkan kan förändra vattenföring, sedimenttransport, vattenkemi, temperatur och livsmiljöer. I svensk vattenförvaltning behandlas bland annat hydrologisk regim, morfologiskt tillstånd och konnektivitet som skilda men relaterade aspekter av vattendragens hydromorfologi.
Dammar och vattenkraft
Dammar kan skapa vandringshinder för fiskar och andra vattenlevande organismer. De kan också förändra vattenföringen och hindra transporten av sediment och organiskt material. Vattenkraftreglering kan medföra flödesvariationer som skiljer sig från vattendragets naturliga regim, och vatten kan ledas bort från delar av fåran. Effekterna beror på anläggningens utformning och drift samt på vattendragets ekologiska och hydrologiska förhållanden.
Vandringshinder kan påverka arter som behöver förflytta sig mellan olika livsmiljöer under sin livscykel, exempelvis mellan lekplatser och uppväxtområden. Åtgärder för att återställa konnektivitet kan omfatta borttagande av hinder eller anläggning av passager för vattenlevande organismer. Havs- och vattenmyndigheten framhåller att borttagande av hinder, där det är möjligt, även kan återställa en mer naturlig transport av sediment och näringsämnen.
Kanalisering, rensning och flottning
Kanalisering och rensning förändrar vattendragets naturliga form och kan påverka vattenhastighet, djup, sedimenttransport och förekomsten av olika habitat. När fåran rätas ut eller skiljs från sitt översvämningsplan kan vatten och sediment transporteras på ett annat sätt än i ett mer naturligt vattendrag. Fysisk förändring av fåran kan också påverka strandernas stabilitet och skapa sämre förutsättningar för vissa bottenlevande organismer.
Under den historiska flottningen rensades många svenska vattendrag från sten och andra hinder för att underlätta transporten av timmer. Sådana ingrepp förändrade bottnarnas struktur och de livsmiljöer som är knutna till sten, grus och död ved. Restaurering av påverkade vattendrag kan därför omfatta återställning av variation i bottensubstrat och fårans form, men åtgärder behöver anpassas efter vattendragets förutsättningar och sedimentdynamik.
Markavvattning och förändrad tillrinning
Markavvattning, exempelvis genom diken och täckdikning, kan förändra hur snabbt vatten leds från marken till vattendragen. Även förändrad markanvändning och borttagande av vegetation kan påverka ytavrinning, sedimenttransport och vattenföring. Effekternas storlek och riktning beror på lokala förhållanden, bland annat jordart, lutning, nederbörd och avrinningsområdets utformning.
Föroreningar, näringsämnen och grumling
Näringsämnen, bekämpningsmedel, organiska föroreningar och sediment kan tillföras vattendrag från punktutsläpp och diffusa källor i avrinningsområdet. Förändringar i vattenkemi och mängden suspenderat material kan påverka vattenlevande organismer och deras livsmiljöer. Finmaterial som avsätts på bottnen kan fylla mellanrum i grus och sten och därigenom förändra förhållandena i habitat som används av bottenlevande organismer och fiskar.
Exempel på svenska vattendrag
Sverige har ett stort antal vattendrag med varierande storlek, flödesregim och landskapskaraktär. SMHI:s faktablad om Sveriges vattendrag behandlar bland annat vattenflödenas variation, vattendragens betydelse och hur vattenkraft påverkar flödesregimen i delar av landet.
Piteälven är ett exempel på ett större norrländskt vattendrag, medan Tämnarån är ett vattendrag i Uppland. Göta älv är ett av Sveriges större vattendrag och förbinder Vänern med Kattegatt. Dessa exempel visar att svenska vattendrag varierar från mindre åar till stora älvar med betydelse för landskap, samhällen och vattenförsörjning.
123Doretto, A.; Piano, E.; Larson, C. E.(2020).”The River Continuum Concept: lessons from the past and perspectives for the future”.Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences77(11): sid.1853–1864. doi:10.1139/cjfas-2020-0039.
12Junk, W. J.; Bayley, P. B.; Sparks, R. E.(1989).”The flood pulse concept in river-floodplain systems”. iDodge, D. P..Proceedings of the International Large River Symposium. Canadian Special Publication of Fisheries and Aquatic Sciences. "106". sid.110–127
123Allen, D. C. m.fl.(2020).”River ecosystem conceptual models and non-perennial rivers: A critical review”.WIREs Water. doi:10.1002/wat2.1473.
001.JPG)
.jpg)
