Kontinuierliche hydrologischen und Qualitätsüberwachung von Vernal Teichen
Summary
Verständnis der Ökosystem-Dienstleistungen und Prozesse zur Verfügung gestellt von vernal Teichen und die Auswirkungen der anthropogenen Aktivitäten auf ihre Fähigkeit, diese Leistungen zu erbringen, erfordert hydrologischen Intensivüberwachung. Diese Probenahme-Protokoll mit in-Situ- Überwachung der Geräte wurde entwickelt, um die Auswirkungen von anthropogenen Aktivitäten auf Wasserstände und Qualität zu verstehen.
Abstract
Vernal Teiche, auch bezeichnet als vernal Pools bieten kritischen Ökosystemleistungen und Lebensraum für eine Vielzahl von bedrohte und gefährdete Arten. Sie sind jedoch empfindliche Teile der Landschaften, die oft schlecht verstanden und ermöglichen. Landnutzung sowie Management-Praktiken und Klimawandel werden gedacht, um einen Beitrag zum globalen Amphibien Rückgang sein. Jedoch ist mehr Forschung notwendig, um das Ausmaß dieser Auswirkungen zu verstehen. Hier präsentieren wir Ihnen Methoden zur Charakterisierung von einem frühlingshaften Teichs Morphologie und Detail einer monitoring-Station, die zur quantitativen und qualitativen Daten über die Dauer von einem frühlingshaften Teich Hydroperiod Erhebung. Wir bieten Methodik zur Durchführung von Feldstudien zur charakterisieren der Morphologie und Entwicklung Stadium-Lagerung-Kurven für einen frühlingshaften Teich. Darüber hinaus bieten wir Methoden für die Überwachung der Wasserstand, Temperatur, pH-Wert, Oxidations-Reduktions-potential, gelösten Sauerstoff und elektrische Leitfähigkeit des Wassers in einem frühlingshaften Teich sowie die Überwachung von Niederschlagsdaten. Diese Informationen können verwendet werden, besser quantifizieren die Ökosystemleistungen, die vernal Teiche bieten und die Auswirkungen der anthropogenen Aktivitäten auf ihre Fähigkeit, diese Leistungen zu erbringen.
Introduction
Vernal Teiche sind temporäre, flache Feuchtgebiete, die in der Regel enthalten Wasser von Herbst bis Frühjahr und in den Sommermonaten oft trocken sind. Der Überschwemmung Periode von vernal Teichen, allgemein bezeichnet als das Hydroperiod wird in erster Linie durch Niederschlag und Evapotranspiration1gesteuert.
Vernal Teiche können auch als vernal Pools, kurzlebige Teiche, temporäre Teiche, saisonale Teiche und geografisch isolierten Feuchtgebiete2bezeichnet werden. Im Nordosten der Vereinigten Staaten vernal Teiche in den meisten Fällen der kritischen Lebensraum zeichnen sich durch bieten sie für Amphibien, als die Brutstätten und die Unterstützung während der frühen Lebensstadien (d.h. Kaulquappen) und Metamorphose. In Kalifornien vernal Teiche zeichnen sich durch die einzigartige Vegetation und vom Aussterben bedrohte Pflanzenarten, dass sie2unterstützen.
Diese Lebensräume sind zunehmend bedroht durch Einsatz und den Klimawandel zu landen, und Amphibienpopulationen erleben eine bedeutende globale Niedergang weitgehend durch anthropogene Aktivitäten3,4. Wasser Qualität sorgen durch die Umweltverschmutzung sind auch Gedanken um Faktoren in den letzten Amphibien werden weltweit5Rückgänge. Darüber hinaus ergaben neuere Studien eine vermehrte Auftreten von intersexuellen Merkmalen in Frösche bewohnen vernal Teiche von menschlichen Abwasser6betroffen. Es muss daher eine intensivere Überwachung der natürlichen und betroffenen vernal Teiche, um besser zu verstehen, den Anteil an der globalen Amphibien Rückgang.
Die physikalischen Parameter des vernal Teiche, die gemessen und überwacht werden müssen sind die Teich-Morphologie und Wasserstand. Die Morphologie ist die Geometrie des Teiches und entsteht durch die Durchführung einer Umfrage um Höhenunterschiede über den großen Teich zu bestimmen. Die Umfrage, die Daten dann verwendet werden, um eine Rückhaltkurve zu schaffen und das Volumen des Teiches zu schätzende ermöglicht basierend auf Wasserstand Messungen. Da der Wasserstand in einem frühlingshaften Teich durch Fällung beeinflusst ist, sollten Messungen bei hoher zeitlicher Auflösung zu kurz (d. h., in der Größenordnung von Minuten bis Stunden) und langfristigen Schwankungen (d. h., am besten verstehen in der Größenordnung von Monaten bis Jahren) im Wasserstand.
Wasser Qualitätsparameter von Interesse, die Einfluss auf die Funktion von vernal Teichen bekanntermaßen zählen Temperatur, pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, gelösten Sauerstoff-Niveaus und Oxidations-Reduktions-Potenzial. Diese Parameter können alle gemessenen in Situ mit relativ günstigen Technologien und Sensornetze. Etwas Wasser Qualitätsparameter wie einige Nährstoffen Arten (d.h. insgesamt Kjeldahl-Stickstoff) und andere Schadstoffe (d.h.entstehenden Schadstoffe) erfordern Proben gesammelt und an ein Labor zur Verarbeitung gebracht und Analyse.
Kritische Parameter, die Einfluss auf die Fähigkeit von vernal Teichen funktionieren als geeigneter Lebensraum für Zucht Amphibien und die frühen Entwicklungsstadien der Kaulquappen sind Wasser, pH-Wert, und gelöste Sauerstoffkonzentration. Im Vergleich zu frühlingshaften Teichen befindet sich in relativ unberührten Landschaften, erhöhte Werte der elektrischen Leitfähigkeit, höheren pH-Wert reduziert gelöste Sauerstoffkonzentrationen und hohe Nährstoffkonzentrationen in vernal Teichen beeinflusst durch anthropogene erfaßt wurden Aktivitäten-2,–7. Verringerung oder anaerobe Bedingungen auftreten in diesen Lebensräumen, insbesondere solche, die durch anthropogene Aktivitäten betroffen sind. Dadurch kann eine Verschiebung in der mikrobiologischen Gemeinschaft, Änderung des Nährstoffs Radfahren in den Teich und potenziell reduzieren Abbau von endokrinen hormonhemmende Verbindungen und andere Schadstoffe8,9.
Das Ziel dieses Papiers ist es, Informationen wie man eine Station zur Überwachung der Wassermenge und die Qualität von einem frühlingshaften Teich zu etablieren. Diese Methode kann auf jedem vernal Teich angewendet werden, sondern erfordert Zugriff auf die Website (d. h.die Website muss auf öffentlichem Grund oder Grundstückseigentümer Berechtigung zum Installieren von Geräten).
Protocol
Representative Results
Discussion
Bedeutung im Hinblick auf bestehende Methoden
Überwachung der Ströme etablierte Methoden, die von der United States Geological Survey (USGS) entwickelt hat, gibt es keine solche weit verbreiteten monitoring-Programm für Verständnis vernal Teich Dynamik. Dieses Protokoll soll Leitlinien für die hydrologischen Ansatz beginnen und Wasserqualität Überwachung Forschung an einem frühlingshaften Teich-Standort, mit dem Ziel zu verstehen, wie physikalische und chemische Faktor…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren möchte der Pennsylvania State Universität Büro von körperliche Pflanze (OPP) für die Finanzierung, diese Forschung zu unterstützen. Darüber hinaus möchten wir DRS. Elizabeth W. Boyer, David A. Miller und Tracy Langkilde an der Pennsylvania State University für die kooperative Unterstützung dieses Projektes danken.
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).
