Зміна температури потоку природними та штучними дамбами бобра

Ніколас Вебер

1 Eco-Logical Research Inc., Провіденс, штат Юта, Сполучені Штати Америки

потоку

Ніколаас Бууес

1 Eco-Logical Research Inc., Провіденс, штат Юта, Сполучені Штати Америки

2 Відділ наук про вододіли, Університет штату Юта, Логан, штат Юта, Сполучені Штати Америки

Майкл М. Поллок

3 Північно-західний науковий центр рибальства, Сіетл, штат Вашингтон, Сполучені Штати Америки

Керол Фолк

4 South Fork Research Inc., Норт-Бенд, штат Вашингтон, Сполучені Штати Америки

Джозеф М. Уітон

2 Відділ наук про вододіли, Університет штату Юта, Логан, штат Юта, Сполучені Штати Америки

Гас Ватен

1 Eco-Logical Research Inc., Провіденс, штат Юта, Сполучені Штати Америки

Яків Віртц

1 Eco-Logical Research Inc., Провіденс, штат Юта, Сполучені Штати Америки

Кріс Е. Джордан

3 Північно-західний науковий центр рибальства, Сіетл, штат Вашингтон, Сполучені Штати Америки

Концептуалізація: NW NB MMP CEJ.

Курація даних: NW GW JW CV.

Формальний аналіз: Пн.З.

Придбання фінансування: CEJ.

Написання - оригінальний проект: NW.

Написання - огляд та редагування: NW NB MMP CV JMW GW JW CEJ.

Пов’язані дані

Усі дані, що використовуються для підтримки цього рукопису, є загальнодоступними та розміщуються за URL-адресою Open Science Framework: https://osf.io/6mmgz/ та під DOI: 10.17605/OSF.IO/6MMGZ.

Анотація

Вступ

Температура впливає на біологічні, фізичні та хімічні потокові процеси та має глибокий вплив на структуру та функції лотичних систем [1,2]. Фізіологічні пороги та поведінкові реакції на температуру також регулюють розподіл потокових організмів та скупчення потокових спільнот [3–5]. Температурні режими потоку визначаються взаємодією між внутрішніми характеристиками русла, прибережною зоною, алювіальним водоносним шаром та зовнішніми екологічними чинниками, такими як кліматичні та водозбірні умови, що забезпечують воду та теплову енергію [6]. Усвідомлення того, що антропогенна діяльність (наприклад, вилучення зрошення, випрямлення русел, втрата рослинності прибережної та нагірної рослинності) призводить до широкомасштабних змін температурних режимів потоку в поєднанні з неминучими наслідками глобальних кліматичних змін, посилила потребу в розумінні факторів, що впливають на потік температури та розробити підходи для пом’якшення наслідків деградації температури [6–8].

Бобер (Castor canadensis) вже давно визнаний інженером екосистем [9,10], а їх поведінка щодо побудови дамби та видобутку їжі змінює способи каналу, прибережних та гідрологічних процесів, які можуть впливати на динаміку температури потоку [11,12]. Спираючись на деревну прибережну рослинність як основне джерело їжі та матеріалу для будівництва дамб [13], присутність бобра може призвести до різкого виснаження тіні - забезпечуючи рослинність та додаючи сяюче тепло до поверхневих вод [14,15]. Крім того, розширення площі поверхні води та зменшення швидкості потоку у ставках може збільшити сприйнятливість поверхневих вод до променевого нагрівання та теплообміну із температурою навколишнього повітря через провідність, конвекцію та випаровування [14,15]. Ці помітні наслідки (тобто виснаження рослинності, збільшення площі ставку) підтверджують припущення, що дамби бобрів підвищують температуру води, і на них часто посилаються як на причини, чому бобер може бути згубним для чутливих до температури біоти, таких як лососі [16].

Однак дослідження, зосереджені на впливі, які дамби дамб мають на температуру потоку, підтверджують суперечливі висновки [17,18]. Наприклад, кілька досліджень повідомляли про підвищення температури потоку за течією бобрових дамб або комплексів дамб [19,20], надзвичайний приклад якого повідомив Марголіс [21], де підвищення температури на 7 ° C було зафіксовано як потоки верхнього стоку пройшов через великі (

5 га) комплекси бобрової дамби. На відміну від цього, дослідження також майже не підтримують впливу бобрових дамб на температуру потоку [22], або повідомляють, що боброві дамби призводять до зменшення або буферизації літніх екстремальних температур [12,23,24]. Збільшення накопичення води, гідравлічного напору та осадження алювіального матеріалу за дамбами часто призводить до збільшення висоти алювіальних водоносних горизонтів та швидкості обміну підземних та поверхневих вод [20]. Ширший просторовий розподіл і підвищена швидкість прохолоду - проникнення підземних вод може збільшити неоднорідність температури поверхневої води та до помірних екстремальних температур у періоди скидання базового потоку [25].

Методи

Навчальний район

Це дослідження було проведено на нижньому 34 км Бридж-Крік (44 ° 39 'пн.ш., 120 ° 15' з.д.), високопустельний потік, що впадає в річку Джон Дей у напівзасушливій частині центральної частини Орегону (рис. 1) . Вододіл Брідж-Крік займає площу 710 км 2 і коливається від 2078 м висоти в пустелі Брідж-Крік до 499 м у місці його впадання в річку Джон Дей. Континентальний клімат регіону характеризується сезонно змінним температурним режимом, температура повітря зазвичай перевищує 30 ° C влітку і регулярно опускається нижче 0 ° C взимку (рис. 2, станція Національного центру кліматичних даних 355638). Середньорічна кількість опадів у басейні становить приблизно 30 см, лише 3 см припадає на літо (табл. 1). Танення снігу та дощ протягом пізньої зими та ранньої весни сприяють піковим подіям потоку на Бридж-Крику, які можуть перевищувати 6 м 3/с, тоді як розряд базового потоку може становити 0,05 м 3/с протягом більшої частини сухого літнього сезону (рис. 2, Датчик USGS 14046778).