Порог — это неглубокая форма рельефа в проточном русле. [1] В просторечии это мелкое место в реке, где вода быстро течет мимо камней. [2] Однако в геологии винтовка имеет специфические характеристики.
Почти всегда обнаруживается, что перекаты имеют очень низкий расход по сравнению с потоком, заполняющим русло [3] (около 10–20 %), в результате чего вода, движущаяся по перекату, оказывается мелкой и быстрой, с волнистым, взволнованным течением. Поверхность воды. Поверхность воды над перекатом при малом течении также имеет гораздо более крутой уклон, чем над другими внутрирусловыми формами рельефа. На участках русла со средним уклоном водной поверхности примерно от 0,1 до 0,5% наблюдаются перекаты, хотя они могут встречаться в более крутых или пологих руслах с более грубым или более тонким слоем материала соответственно. За исключением периода после паводка (когда на перекате откладывается свежий материал), осадки на русле реки в перекате обычно значительно крупнее, чем на любом другом внутрирусловом рельефе.
Наземные долины обычно состоят из каналов – геометрических впадин на дне долины, вырезанных текущей водой – и прибрежных областей, включающих поймы и террасы. Некоторые каналы имеют форму и размеры, которые почти не меняются по ходу реки ; у них нет рифлей. Однако во многих каналах обнаруживаются очевидные изменения ширины, высоты дна и уклона. В этих случаях ученые поняли, что русло реки часто имеет тенденцию подниматься и опускаться с расстоянием вниз по течению относительно средней высоты склона реки. Это побудило ученых нанести на карту высоту дна по самому глубокому пути канала, называемому тальвег , чтобы получить продольный профиль. Затем вычисляется и удаляется кусочно-линейный наклон реки, чтобы оставить только подъем и падение отметки относительно линии тренда русла. Согласно методу пересечения нуля, перекатами [4] [5] являются все места вдоль русла, остаточная высота которых больше нуля. Из-за распространенности этого метода идентификации и картирования перекатов, перекаты часто рассматриваются как часть парной последовательности, чередующейся с пулами (минимумами между перекатами). Однако современные топографические карты рек с метровым разрешением показывают, что реки демонстрируют разнообразие русловых форм рельефа. [6]
В течение долгого времени ученые наблюдали, что при прочих равных условиях перекаты имеют тенденцию быть существенно шире, чем другие внутрирусловые формы рельефа, [7] но лишь недавно появились карты рек достаточно высокого качества, чтобы подтвердить, что это правда. . [8] Физический механизм, объясняющий, почему это происходит, называется маршрутизацией конвергенции потока. [9] [10] Этот механизм может быть использован в речном строительстве для проектирования самодостаточных порогов, [11] [12] при условии подходящей подачи наносов и режима потока. Когда форма рельефа в русле неглубокая и узкая, а не мелкая и широкая, ее называют соплом.
Переливы очень важны для жизни в ручье, и многие водные виды так или иначе полагаются на них. Многие виды донных макробеспозвоночных зависят от сильно насыщенных кислородом и практически неосадочных вод, присутствующих в порогах. Многие виды рыб, в том числе редкие и находящиеся под угрозой исчезновения, используют перекаты для нереста. Рыба не только нерестится в перекатах и вокруг них, они также являются продуктивными местами кормления для рыб и, в свою очередь, для других хищников, питающихся рыбой. Рифли также служат для аэрации воды, увеличивая количество растворенного кислорода в водоёме. [13] Вода с высоким и относительно стабильным уровнем растворенного кислорода обычно считается здоровой экосистемой, поскольку она обычно может поддерживать большее биоразнообразие и общую биомассу .
Подстилка представляет собой скопление листьев, крупных твердых частиц органического вещества и небольших древесных стеблей, которые можно найти в перекатах. [14] В перекатах эти пятна образуются со скоростью от 13 до 89 см/сек, что позволяет определенным типам мусора быть более многочисленными в перекатах, поскольку они могут противостоять течению. [14] Листовой опад чаще всего встречается в перекатах и, таким образом, влияет на тип функциональной группы макробеспозвоночных, обнаруженной в перекатах, например, веснянки являются доминирующим видом измельчителей, встречающимся в перекатах. [14] Другими макробеспозвоночными, обитающими в перекатах, являются подёнки ( Ephemeroptera ). Хотя в целом плотность населения в перекатах выше, чем в водоемах, некоторые группы, такие как мухи Diptera, присутствуют в перекатах несколько реже, с низкой плотностью в перекатах по сравнению с водоемами. [15] Некусающие мошки ( Diptera , Chironomidae ) и водные черви (класс Oligochaeta ) также обитают в перекатах. [16]
Перекаты также создают безопасную среду обитания для макробеспозвоночных из-за различной глубины, скорости и типа субстрата, встречающихся в перекатах. [17] Плотность макробеспозвоночных варьируется от порога к порогу из-за сезонности или среды обитания, окружающей порог, но состав макробеспозвоночных довольно постоянен. [17] Хотя можно только предполагать, что в перекатах может быть более высокий уровень плотности из-за более высокого уровня растворенного кислорода, существует доказанная положительная связь между уровнями фосфатов и макробеспозвоночными в перекатах, что указывает на то, что фосфат является для них важным питательным веществом. [17] Сезонность важна для плотности макробеспозвоночных и характеризуется температурой, как лето и зима, или может характеризоваться влажностью, как влажные и засушливые сезоны. Макробеспозвоночные встречаются в меньшей численности в сезон дождей или дождей из-за высокого и постоянного количества воды в пороге, меняющего температуру системы, скорость воды и структуру водного сообщества. [16] Кроме того, пища, жилье и низкие расходы воды в засушливый сезон делают это время более пригодным для обитания для более высокой плотности макробеспозвоночных. [16]
Риффы обеспечивают важную среду обитания и производство пищи для различных водных организмов , но люди изменили водные экосистемы во всем мире посредством изменений в инфраструктуре и землепользовании . [18] Вмешательство человека в поток ручьев или рек уменьшает размер отложений, что приводит к уменьшению количества перекатов. [19]
В частности, плотины и другие плотины уменьшили количество существующих перекатов, выровняв русло меньшим количеством субстрата, что привело к фрагментации среды обитания . [19] [20] В последнее время усилилось удаление плотин, и его воздействие на перекаты варьируется и является сложным, но, как правило, перекаты могут развиваться заново. [18] Однако по мере развития этих порогов их биоразнообразие часто оказывается ниже, чем у экосистемы до плотины, но в долгосрочной перспективе они приносят пользу водному биоразнообразию. [18] После удаления плотины популяция рыб в перекатах увеличилась в разнообразии и плотности, и эти рыбы переместились вверх по течению, чтобы заселить новые перекаты, которые вновь развиваются после снятия плотины. [18] [21] Важность порогов в поддержке разнообразных скоплений водной биоты в ручьях и реках может способствовать растущей тенденции к снятию плотин.
Изменение землепользования человека , особенно освоение земель , может косвенно повлиять на перекаты и их качество. [22] Наземная растительность, такая как ветви деревьев и опавшие листья, способствуют образованию перекатов и стабилизации русла экосистемы, и по мере того, как развитие сокращает эту растительность, перекаты могут уменьшаться. [23] Видовое богатство и разнообразие в пределах порогов подвержены антропогенным изменениям в землепользовании, и варианты управления для восстановления этих порогов с целью увеличения водного биоразнообразия включают удаление песка и отложений, а также усиление стока воды, чтобы компенсировать воздействие изменений в землепользовании. [20]
В мире рыбоводства «рифленый аквариум» — это резервуар, специализирующийся на водной жизни, которая зарождается в местах с сильными течениями, таких как перекаты. Обычно их имитируют с помощью очень мощных насосов, неглубоких резервуаров «lowboy» и более крупного субстрата, такого как булыжник и крупный гравий. Обычными обитателями являются местные североамериканские рыбы, включая Etheostoma , тропические бычки, такие как Stiphodon , и так называемые «горные» гольцы, такие как Sewellia . Часто в этих резервуарах отсутствует подводная растительность, вместо этого используются растения, надводные растения или никакой растительный материал, кроме ауфвухов на субстрате. [24]
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )