المستمر الهيدرولوجية والمياه مراقبة جودة الأحواض ربيعي
Summary
فهم خدمات النظم الإيكولوجية والعمليات التي يوفرها ربيعي البرك وآثار الأنشطة البشرية على مدى قدرتها على توفير هذه الخدمات يتطلب الرصد الهيدرولوجي المكثف. تم تطوير هذا البروتوكول أخذ العينات في الموقع معدات الرصد باستخدام لفهم تأثير الأنشطة البشرية على مستويات المياه ونوعيتها.
Abstract
ربيعي البرك، كما يشار إلى تجمعات ربيعي، توفير خدمات النظم الإيكولوجية الحرجة والموئل لمجموعة متنوعة من الأنواع المهددة والمعرضة للانقراض. ومع ذلك، فهي الأجزاء الضعيفة من المناظر الطبيعية التي غالباً ما سوء فهم والمداريين. ويعتقد أن مساهمة في الهبوط البرمائية العالمية استخدام الأراضي والممارسات الإدارية، فضلا عن تغير المناخ. ومع ذلك، مطلوب إجراء مزيد من البحوث لفهم مدى هذه الآثار. نقدم هنا، منهجية لوصف بركة ربيعي مورفولوجيا والتفصيل محطة رصد التي يمكن استخدامها لجمع بيانات كمية ونوعية المياه على مدى مدة هيدروبيريود بركة ربيعي. ونحن نقدم منهجية لكيفية إجراء عمليات المسح الميداني تحديد خصائص مورفولوجية وتطوير منحنيات مرحلة التخزين لبركة ربيعي. بالإضافة إلى ذلك، نحن نقدم منهجية لرصد منسوب المياه ودرجة الحرارة، الأس الهيدروجيني، الأكسجين المذاب المحتملة، والأكسدة والاختزال، والتوصيل الكهربائي للماء في بركة ربيعي، فضلا عن رصد بيانات هطول الأمطار. يمكن استخدام هذه المعلومات لتحديد أفضل خدمات النظم الإيكولوجية التي توفر الأحواض ربيعي وآثار الأنشطة البشرية على مدى قدرتها على توفير هذه الخدمات.
Introduction
ربيعي البرك هي الأراضي الرطبة المؤقتة، الضحلة التي عادة ما تحتوي على المياه من الخريف إلى الربيع وغالباً الجافة خلال أشهر الصيف. ويسيطر الفترة غمر الأحواض ربيعي، يشار إليها عموما بهيدروبيريود، أساسا هطول الأمطار والتبخر والنتح1.
ربيعي البرك يمكن أيضا أن يشار إلى برك ربيعي والأحواض سريعة الزوال والبرك المؤقتة، والأحواض الموسمية والأراضي الرطبة معزولة جغرافيا2. في شمال شرق الولايات المتحدة، الأحواض ربيعي تتسم في أغلب الأحيان بالموئل الحرج التي يقدمونها للبرمائيات، وصفه خصبة وتقديم الدعم خلال المراحل المبكرة من الحياة (أي، الضفادع الصغيرة) والتحول. في كاليفورنيا، تتميز الأحواض ربيعي فريدة من النباتات وأنواع النباتات المهددة بالانقراض أنها تدعم2.
هذه الموائل مهددة متزايد نظراً تغير المناخ واستخدام الأراضي، والسكان البرمائيات تعاني من انخفاض عالمي كبير إلى حد كبير بسبب الأنشطة البشرية3،4. الشواغل المتعلقة بنوعية المياه بسبب التلوث هي أيضا الفكر أن العوامل في الآونة الأخيرة البرمائية الانخفاض على الصعيد العالمي5. وعلاوة على ذلك، أظهرت الدراسات الأخيرة حدوث زيادة خصائص المحولين في الضفادع التي تسكن ربيعي البرك تأثر مياه الفضلات البشرية6. ولذلك هناك حاجة القيام بعمليات رصد أكثر كثافة من الأحواض ربيعي سواء الطبيعية أو أثرت فهم أفضل للمساهمين في الانخفاض العالمي البرمائية.
وتشمل البارامترات الفيزيائية ربيعي البرك التي يلزم قياسها ورصدها مورفولوجيا البركة ومستوى المياه. مورفولوجية هندسة البركة، وتم تطويرها من قبل بإجراء دراسة استقصائية لتحديد التغيرات في الارتفاع عبر البركة. مسح البيانات ثم تستخدم لإنشاء منحنى مرحلة تخزين، مما يتيح حجم البركة تقدير استناداً إلى قياسات منسوب المياه. نظراً لأن مستوى الماء في بركة ربيعي يتأثر بشدة بهطول الأمطار، ينبغي إجراء قياسات في عالية دقة زمنية لفهم أفضل القصير (أي، بناء على أمر من دقائق إلى ساعات) والتقلبات طويلة الأجل (أي، بناء على أمر من أشهر إلى سنوات) في مستوى المياه.
تتضمن معلمات نوعية المياه للفائدة أن من المعروف أن تؤثر على وظيفة ربيعي البرك درجة الحرارة ودرجة الحموضة والموصليه الكهربائية، ومستويات الأوكسجين الذائب وإمكانيات الأكسدة والاختزال. هذه المعلمات يمكن كافة يمكن قياسها في الموقع مع تكنولوجيات رخيصة نسبيا وشبكات الاستشعار. بعض المياه بارامترات نوعية الاهتمام مثل بعض أنواع المغذيات (أي، مجموع Kjeldahl النيتروجين) والملوثات الأخرى (أي، الملوثات الناشئة) تتطلب عينات جمعها وجلبت إلى مختبر لتجهيز و تحليل.
مستوى أو درجة الحموضة، المعلمات الحرجة التي تؤثر على قدرة الأحواض ربيعي مثابة الموئل المناسب لتربية الحيوانات البرمائية ومراحل النمو المبكر للضفادع الصغيرة وتشمل المياه وتركيز الأكسجين المذاب. بالمقارنة مع ربيعي البرك الموجودة في المناظر الطبيعية البكر نسبيا، مستويات مرتفعة من الموصلية الكهربائية، درجة الحموضة أعلى، خفضت حلت تركيزات الأكسجين، وقد سجلت تركيزات عالية من المغذيات في الأحواض ربيعي تأثر الصنعية الأنشطة2،7. قد تحدث الظروف اللاهوائية أو تخفيض في هذه الموائل، ولا سيما تلك التي تتأثر بالأنشطة البشرية. يمكن أن يسبب هذا تحول في المجتمع الميكروبيولوجية، تغيير المغذيات ركوب الدراجات داخل البركة ويحتمل أن الحد من تدهور المركبات تحريف الغدد الصماء وغيرها من الملوثات98،.
والهدف من هذه الورقة تقديم معلومات عن كيفية إنشاء محطة لرصد كمية المياه ونوعيتها من بركة ربيعي. هذا الأسلوب يمكن تطبيقه على أي بركة ربيعي، ولكن تتطلب الوصول إلى الموقع (أيالموقع يجب أن يكون على الممتلكات العامة أو إذن مالك الأرض إلى تركيب معدات).
Protocol
Representative Results
Discussion
أهمية فيما يتعلق بالأساليب القائمة
في حين رصد تيارات المنهجيات الراسخة التي وضعت قبل المسح الجيولوجي (USGS) “الولايات المتحدة”، يوجد لا برنامج الرصد على نطاق واسع مثل هذه لفهم ديناميات البركة ربيعي. هذا البروتوكول ويسعى إلى توفير إرشادات لكيفية البدء في نهج الهيدرول…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
المؤلف يود أن يشكر ولاية بنسلفانيا الدولة جامعة مكتب من المادية النبات (OPP) للتمويل لدعم هذا البحث. بالإضافة إلى ذلك، نود أن نشكر الدكتور إليزابيث دبليو بوير، وديفيد أ. ميلر وتريسي لانجكيلدي في “جامعة ولاية بنسلفانيا” لدعمهم هذا المشروع التعاوني.
Materials
| CR1000 | Campbell Scientific | 16130-23 | Measurement and Control Datalogger |
| ENC12/14-SC-MM | Campbell Scientific | 30707-88 | Weatherproof Enclosure Box (12" x 14") |
| CS451-L | Campbell Scientific | 28790-82 | Pressure Transducer |
| CM305-PS | Campbell Scientific | 20570-3 | 47" Mounting Pole (Tripod) |
| TE525-L | Texas Electronics | 7085-111 | Tipping Bucket Rain Gauage (0.01 inch) |
| CS511-L | Campbell Scientific | 26995-41 | Dissolved Oxygen Sensor |
| SP10 | Campbell Scientific | 5278 | 10 W Solar Panel |
| PS150-SW | Campbell Scientific | 29293-1 | 12 V Power Supply with Voltage Regulator & 7 Ah Rechargeable Battery |
| CSIM11-ORP | Wedgewood Analytical | 22120-72 | Oxidation-reduction potential probe |
| CSIM11-L | Wedgewood Analytical | 22119-151 | pH probe |
| CS547A-L | Campbell Scientific | 16725-229 | Water conductivity probe |
| A547 | Campbell Scientific | 12323 | CS547(A) Conductivity Interface |
| CST/berger SAL 'N' Series Automatic Level Package | CST/berger | 55-SLVP32D | Automatic Survey Level, Tripod, and 8' survey rod |
Riferimenti
- Korfel, C. A., Mitsch, W. J., Hetherington, T. E., Mack, J. J. Hydrology physiochemistry, and amphibians in natural and created vernal pool wetlands. Restor. Ecol. 18 (6), 843-854 (2010).
- Colburn, E. A. . Vernal Pools: Natural History and Conservation. , (2004).
- Collins, J. P. Amphibian decline and extinction: What we know and what we need to learn. Dis Aquat Org. 92, 93-99 (2013).
- Wake, D. B., Vredenburg, V. T. Are we in the midst of the sixth mass extinction? A view from the world of amphibians. Proc Nat Acad Sci USA. 105, 11466-11473 (2008).
- IUCN. . Conservation International and Nature Conservancy. , (2004).
- Smits, A. P., Skelly, D. K., Bolden, S. R. Amphibian intersex in suburban landscapes. Ecosphere. 5 (1), 11 (2014).
- Brooks, R. T., Miller, S. D., Newsted, J. The impact of urbanization on water and sediment chemistry of ephemeral forest pools. J. Freshwater Ecol. 17 (3), (2002).
- Czajka, C. P., Londry, K. L. Anaerobic transformation of estrogens. Environ. Sci. Technol. 367, 932-941 (2006).
- Dytczak, M. A., Londry, K. L., Oleszkiewicz, J. A. Biotransformation of estrogens in nitrifying activated sludge under aerobic and alternating anoxic/aerobic conditions. Water Environ. Res. 80 (1), 47-52 (2008).
- Field, H. L. . Landscape Surveying. , (2012).
- . Solar Angle Calculator. Solar Electricity Handbook. , (2017).
- Brooks, R. T., Hayashi, M. Depth-area-volume and hydroperiod relationships of ephemeral (vernal) forest pools in southern New England. Wetlands. 22 (2), 247-255 (2002).
- Laposata, M. M., Dunson, W. A. Effects of spray-irrigated wastewater effluent on temporary pond-breeding amphibians. Ecotox. Environ. Safe. 46 (2), 192-201 (2000).
- Qian, Y. L., Mecham, B. Long-term effects of recycled wastewater irrigation on soil chemical properties on golf course fairways. Agron. J. 97 (3), 717-721 (2005).
- Karraker, N. E., Gibbs, J. P., Vonesh, J. R. Impacts of road deicing salt on the demography of vernal pool-breeding amphibians. Ecol. Appl. 18 (3), (2008).
- Gall, H. E., Jafvert, C. T., Jenkinson, B. Integrating hydrograph modeling with real-time monitoring to generate hydrograph-specific sampling schemes. J. Hydrol. 393, 331-340 (2010).
- Gall, H. E., Sassman, S. A., Lee, L. S., Jafvert, C. T. Hormone discharges from a Midwest tile-drained agroecosystem receiving animal wastes. Environ. Sci. Technol. 45, 8755-8764 (2011).
- Pittman, S. E., Jendrek, A. L., Price, S. J., Dorcas, M. E. Habitat selection and site fidelity of Cope’s Gray Treefrog (Hyla chrysoscelis) at the aquatic-terrestrial ecotone. J. Hepatol. 42 (2), 378-385 (2008).
- Vandewege, M. W., Swannack, T. M., Greuter, K. L., Brown, D. J., Forstner, M. R. J. Breeding site fidelity and terrestrial movement of an endangered amphibian, the Houston Toad (Bufo Houstonensis). Herpet. Conserv. Bio. 8 (2), 435-446 (2013).
- Homan, R. N., Atwood, M. A., Dunkle, A. J., Karr, S. B. Movement orientation by adult and juvenile wood frogs (Rana Sylvatica) and american toads (Bufo Americanus) over Multiple Years. Herpet. Conserv. Bio. 5 (1), 64-72 (2010).
