stringtranslate.com

Непрерывная река

Сезонная река в национальном парке долины Кидепо на северо-востоке Уганды.

Прерывистые , временные или сезонные реки или ручьи прекращают течь каждый год или, по крайней мере, дважды каждые пять лет. [1] Такие реки осушают большие засушливые и полузасушливые районы, покрывая примерно треть поверхности Земли. [2] Протяженность временных рек увеличивается, так как многие ранее постоянные реки становятся временными из-за растущего спроса на воду, особенно для орошения . [3] Несмотря на непостоянный поток воды, прерывистые реки считаются агентами формирования рельефа в засушливых регионах, поскольку они являются агентами значительного осаждения и эрозии во время наводнений. [ 4] Сочетание сухих почв с коркой и высокоразрушающей энергии дождя вызывает повторное взмучивание осадка и перенос его в прибрежные районы. [5] Они относятся к водным местообитаниям, наиболее измененным деятельностью человека. [6] Летом даже в условиях отсутствия потока точечные источники все еще активны, такие как сбросы сточных вод , [7] в результате чего питательные вещества и органические загрязнители накапливаются в осадке. Осадок выполняет функцию инвентаризации загрязнений , и загрязняющие вещества перемещаются в следующий бассейн с первым смывом. [8] Их уязвимость усиливается конфликтом между спросом на воду и сохранением водной экосистемы. [9] Разработаны усовершенствованные инструменты моделирования для лучшего описания динамических изменений прерывистого потока, такие как модель tempQsim. [5]

определение в США

Согласно определению Агентства по охране окружающей среды США , пересыхающая река или пересыхающий ручей — это любая река или ручей, который течет только в определенное время года и может не иметь поверхностного стока воды в сухой сезон. [10]

Различие: прерывистый и эфемерный поток

Пересыхающие реки не зависят от ливневых вод или другого стока из источников выше по течению, но могут быть дополнены ими. [10] Их русла четко определены, [11] по сравнению с эфемерными потоками, которые могут иметь или не иметь определенного русла и в основном зависят от ливневого стока, поскольку их водное ложе находится выше уровня грунтовых вод . [12] Эфемерный поток не имеет биологических, гидрологических и физических характеристик непрерывного или прерывистого потока. [12]

Правовая перспектива

Мнения Верховного суда по Закону о чистой воде (CWA) классифицировали прерывистые водотоки как не подпадающие под юрисдикцию и, таким образом, находящиеся вне правовой защиты. До 2001 года практически все водоемы в Соединенных Штатах считались подпадающими под юрисдикцию из-за их потенциальной возможности служить средой обитания перелетных птиц. После этого постановления Верховного суда 2001 года по водам США, Solid Waste Agency of Northern Cook County против US Army Corps of Engineers , суд продолжил рассмотрение двух дел в 2006 году, дополнительно затрагивающих этот вопрос. Rapanos против United States и Carabell против United States , после объединения в одно решение, добавили новые аналитические пороговые значения, которые должны быть соблюдены для защиты, но в конечном итоге оставили определение того, какие воды США должны быть защищены, на усмотрение Агентства по охране окружающей среды, Инженерного корпуса армии США и дальнейших судебных разбирательств. [13] Недавно генеральными прокурорами восемнадцати штатов было инициировано судебное разбирательство из-за изменения в толковании того, что Агентство по охране окружающей среды и Инженерный корпус армии должны считать «водами Соединенных Штатов» в мае 2020 года. [14]

Причины перебоев

Прерывистые ручьи содержат воду в периоды, когда уровень грунтовых вод находится выше или на уровне русла ручья, что обеспечивает поверхностный сток. [15] Механизмы, которые контролируют поверхностный сток прерывистых ручьев, специфичны с точки зрения климата и географии. [16] Например, прерывистые ручьи, питаемые талой водой снега и ледников, прекращают течь, когда они замерзают или когда недостаточно притока для поддержания поверхностной воды. [16] Ручьи в более засушливых регионах прекращают течь из-за истощения запасов воды в окружающем водоносном горизонте и берегах русла. [16] Отвод воды и ее запруживание для использования человеком, например, для борьбы с наводнениями и орошения, привели к прерывистости во многих реках, которые раньше были постоянными. Это имело место в случае нескольких крупных рек, таких как Нил, Инд, Хуанхэ, Амударья и Сырдарья, Рио-Гранде и Колорадо, которые стали прерывистыми в течение последних 50 лет из-за вмешательства человека. [17] В засушливых и полузасушливых регионах Северной Америки большинство ранее непересыхающих рек теперь пересыхают. Это является прямым следствием обширных сетей плотин и акведуков, которые были построены для забора воды человеком, которая раньше текла в водно-болотные угодья, дельты и внутренние стоки. [18] Это явление можно наблюдать в реке Колорадо, сток которой значительно уменьшился с 1905 года. В последние годы несколько штатов США и Мексика использовали значительные объемы воды для сельскохозяйственных и городских нужд, что привело к тому, что сток, достигающий дельты реки Колорадо, упал почти до нуля. [18] Прогнозируется, что последствия изменения климата, такие как более высокие температуры воздуха, ускорят высыхание и вызовут большую пересыхание рек. [19]

Распределение

Пересыхающие реки встречаются на каждом континенте и могут быть даже более распространены, чем постоянные реки. [20] По оценкам, более 30% от общей длины и расхода мировой речной сети составляют пересыхающие реки. [4] Однако из-за того, что некоторые потоки низшего порядка трудно классифицировать или отслеживать, это общее количество может превышать 50%, если принять их во внимание. [20] В условиях глобального изменения климата это общее количество еще больше увеличивается, поскольку многие реки мира, которые когда-то были постоянными, теперь пересыхают в регионах, страдающих от сильной климатической засухи или изъятия воды. [21]

Типы

Арройос

Фотография высохшего русла ручья Арройо недалеко от Палм-Дезерт, Калифорния.

Прерывистые ручьи можно найти во многих различных климатических регионах. Например, ручьи — это прерывистые ручьи, которые прорывают глубокие вертикальные каналы через мелкозернистый осадок в засушливых и полузасушливых регионах американского Юго-Запада во время выпадения осадков. [22] Многие изрезанные ручьи, которые разрушительны для русел ручьев и прилегающих искусственных сооружений, образовались в результате дренажных каналов и чрезмерного выпаса скота в конце девятнадцатого века вместе с притоком американских поселенцев на юго-запад Соединенных Штатов. [23]

Ледниковые потоки

Ледниковые потоки считаются прерывистыми потоками, поскольку прерывистость потока колеблется в зависимости от поступления солнечной энергии. [24] [25] Большинство ледниковых потоков являются альпийскими верховьями, которые получают воду из талой ледниковой воды. [26] Потоки пересыхают или замерзают, начиная с осени и до ранней весны; поток ледниковых потоков наиболее высок летом. [27] [28] [26] Прерывистость ледниковых потоков также колеблется в разное время суток. [26]

Борн

Бурн — это прерывистый поток , текущий из источника. Часто встречается в меловых и известняковых районах, где скала пропитывается зимним дождем, который медленно стекает, пока скала не высохнет, когда поток прекращается. [ 29] Слово происходит из англосаксонского языка Англии.

Винтерборн

Высохшее русло реки Эббл , на фото в августе.
Winterbourne — это ручей или река, которые пересыхают в летние месяцы, особый случай прерывистого ручья. Winterbourne — британский термин, произошедший от древнеанглийского winterburna («зимний ручей»). Winterbourne иногда называют просто bourne , от англосаксонского слова, обозначающего ручей, текущий из источника, хотя этот термин может также использоваться для круглогодичных водотоков. [30] Winterbourne обычно образуются в районах, где есть мел (или другая пористая порода) низин, граничащих с глинистыми долинами или долинами . Когда идет дождь, пористый мел удерживает воду в своем водоносном слое , выпуская воду с постоянной скоростью. В засушливые сезоны уровень грунтовых вод может опуститься ниже уровня русла ручья, что приводит к его высыханию.

Экология

Обитатели прерывистых рек могут меняться в зависимости от уровня воды. В результате контрастных условий в течение года, сообщества беспозвоночных одного и того же прерывистого потока могут заметно отличаться друг от друга. [31] То, как биоразнообразие этих местообитаний меняется в зависимости от условий, обсуждалось в литературе. Текущие результаты показывают, что в то время как проточное биоразнообразие обычно уменьшается с увеличением прерывистости потока, увеличение лентического и наземного биоразнообразия в эти периоды может компенсировать это. [21] Таким образом, когда проточные (текущая вода), лентические (озеро) и наземные сообщества рассматриваются вместе, прерывистые реки могут составлять большую долю регионального биоразнообразия. [20] Прибрежная зона прерывистых рек может предоставлять среду обитания и ресурсы для различных организмов, а также может быть важным источником питательных веществ для местообитаний ниже по течению. [ 11]

Фронт смачивания

Сухой период прерывистых потоков заканчивается тем, что называется «повторным увлажнением» или фронтом увлажнения. Повторное увлажнение определяется как возобновление потока воды через поток. [32] Это происходит, когда приток воды превышает ее потерю в поры субстрата/почвы, также известное как инфильтрация. [33] Повторное увлажнение вызывает изменения как в растворенных питательных веществах в потоке, [34] так и в видовом составе. [34]

Наземные животные

В периоды засухи пересыхающих рек наземные животные могут получить доступ к ресурсам и территориям, которые в противном случае были бы недоступны из-за естественных или искусственных препятствий. [35] Кроме того, при высыхании эти русла рек часто оставляют позади себя организмы, такие как рыба, которые не смогли переместиться в ответ на снижение уровня воды. [36] Эти организмы часто используются в качестве источника пищи для различных наземных животных, таких как птицы, млекопитающие и рептилии. [37]

Виды рыб

Различные виды рыб обитают в пресных реках. Медный гольян ( Hybognathus hankinsoni ) обитает в пресной реке Найобрара, штат Вайоминг. [38] Краснополосая форель ( Oncorhynchus mykiss gairdneri ) обитает в пресных пустынных ручьях юго-западного Айдахо. [39] Река Уэст-Форк-Смит является жизненно важной средой обитания для различных видов, включая кижуча, возвращающегося на нерест в Орегон. [40] Cobitis shikokuensis (Hina-ishi-dojo) в пресных реках перемещается в гипорейную зону, когда потоки воды низкие. Когда вода возвращается, C. shikokuensis выходит из гипорейной зоны, чтобы повторно заселить текущую речную систему. [41] Во время высыхания ручья Campostoma spadiceum ( Highland stoneroller ) перемещается в места обитания заводей, когда перекаты становятся слишком мелкими для выживания. [42]

Пищевая сеть

Пищевая сеть прерывистых потоков отличается от постоянных потоков тем, что количество видов и их численность резко меняются между фазами течения, сокращения/фрагментации и высыхания. Прерывистые потоки, как правило, имеют пищевую сеть, основанную в значительной степени на детрите, и следуют восходящей трофической модели. [43] Как соотношение хищников к добыче, так и количество трофических уровней зависят от размера прерывистого потока. [44]

Сохранение

Пересыхающие реки сталкиваются со многими угрозами. Отвод речной воды для крупномасштабного потребления, например, промышленного использования или для сельского хозяйства, может изменить экологию пересыхающих рек. [45] Нарушения, вызванные людьми, могут привести к краткосрочным (импульсным) и долгосрочным (прессовым) эффектам на местообитаниях пересыхающих рек. [46]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ (Цораки и др., 2007)
  2. ^ (Торнс, 1977)
  3. ^ (Де Джироламо, Калабрезе и др. 2012)
  4. ^ ab Tooth, Stephen (2000). «Процесс, форма и изменение в реках засушливых земель: обзор последних исследований». Earth-Science Reviews . 51 (1–4): 67–107. Bibcode : 2000ESRv...51...67T. doi : 10.1016/S0012-8252(00)00014-3.
  5. ^ ab (Цораки и др., 2009)
  6. ^ (Мойл 2013)
  7. ^ (Перрен и Турно 2009; Чаинян, Бэнкон-Монтиньи и др. 2013)
  8. ^ (Бернал, фон Шиллер и др. 2013)
  9. ^ (Уэбб, Николс и др., 2012)
  10. ^ ab "Streams | Rivers & Streams | US EPA". archive.epa.gov . Получено 2020-05-18 .
  11. ^ ab "2. ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ ПРЕРЫВАЮЩИХСЯ ВОДОТОКОВ". www.fs.fed.us . Получено 2020-05-18 .
  12. ^ ab "Метод идентификации потока и форма оценки: определения". Методы идентификации истоков прерывистых и постоянных потоков, версия 3.1 (PDF) . Департамент окружающей среды и природных ресурсов Северной Каролины, Отдел качества воды. 28 февраля 2005 г. стр. 2. Получено 28 февраля 2021 г.
  13. ^ Лейбовиц, Скотт (2008). «Несудоходные потоки и прилегающие водно-болотные угодья: удовлетворение научных потребностей после решения Верховного суда по делу Рапанос». Frontiers in Ecology and the Environment . 6 (7): 364–371. doi :10.1890/070068.
  14. ^ "Генеральный прокурор Розенблюм подает иск, оспаривающий Закон администрации Трампа о чистой воде". Министерство юстиции штата Орегон . 2020-05-04 . Получено 2021-05-21 .
  15. ^ "Streams under CWA Section 404". Раздел 404 Закона о чистой воде . Агентство по охране окружающей среды США. 28 октября 2015 г. Получено 15 мая 2021 г.
  16. ^ abc Larned, Scott T. (16 марта 2010 г.). «Развивающиеся концепции в экологии временных рек». Freshwater Biology . 55 (4): 717–738. doi : 10.1111/j.1365-2427.2009.02322.x . Получено 16 мая 2021 г.
  17. ^ Datry, Thibault; Larned, Scott T.; Tockner, Klement (2014). «Прерывистые реки: вызов для экологии пресной воды». BioScience . С. 229–235. doi :10.1093/biosci/bit027.
  18. ^ ab Brigham, ME; Krabbenhoft, DP; Olson, ML; Dewild, JF (2002). «Метилртуть в водохранилищах для контроля наводнений и природных водах северо-западной Миннесоты, 1997–99». Загрязнение воды, воздуха и почвы . 138 (1): 61–78. Bibcode : 2002WASP..138...61B. doi : 10.1023/A:1015573621474. S2CID  94632994.
  19. ^ Дёлль, Петра; Шмид, Ханнес Мюллер (2012). «Как воздействие изменения климата на режимы речного стока связано с воздействием на среднегодовой сток? Анализ в глобальном масштабе». Environmental Research Letters . 7 (1): 014037. Bibcode : 2012ERL.....7a4037D. doi : 10.1088/1748-9326/7/1/014037 . S2CID  153971863.
  20. ^ abc Datry, Thibault; Larned, Scott T.; Tockner, Klement (2014-03-01). «Прерывистые реки: вызов для экологии пресной воды». BioScience . 64 (3): 229–235. doi : 10.1093/biosci/bit027 . ISSN  1525-3244.
  21. ^ ab Larned, Scott T.; Datry, Thibault; Arscott, David B.; Tockner, Klement (апрель 2010 г.). «Развивающиеся концепции в экологии временных рек». Freshwater Biology . 55 (4): 717–738. doi : 10.1111/j.1365-2427.2009.02322.x .
  22. ^ «Проблема Арройо на юго-западе США». geochange.er.usgs.gov . Получено 2021-05-23 .
  23. ^ Эби, Скотт Б. (2017-06-01). «Дата вырубки арройо на американском Юго-Западе и влияние человеческой деятельности». Anthropocene . 18 : 76–88. Bibcode :2017Anthr..18...76A. doi :10.1016/j.ancene.2017.05.005. ISSN  2213-3054.
  24. ^ Ханна, Дэвид М.; Гурнелл, Анджела М .; МакГрегор, Гленн Р. (ноябрь 1999 г.). <2603::aid-hyp936>3.0.co;2-5 «Методология исследования сезонной эволюции в форме прогляциального гидрографа». Гидрологические процессы . 13 (16): 2603–2621. doi :10.1002/(sici)1099-1085(199911)13:16<2603::aid-hyp936>3.0.co;2-5. ISSN  0885-6087.
  25. ^ Браун, LE; Ханна, DM; Милнер, AM (август 2003 г.). «Классификация местообитаний альпийских ручьев: альтернативный подход, включающий роль динамических источников воды». Arctic, Antarctic, and Alpine Research . 35 (3): 313–322. doi :10.1657/1523-0430(2003)035[0313:ASHCAA]2.0.CO;2. ISSN  1523-0430. S2CID  130748467.
  26. ^ abc Robinson, CT; Tonolla, D.; Imhof, B.; Vukelic, R.; Uehlinger, U. (апрель 2016 г.). «Прерывистость потока, физико-химия и функция верхних ручьев в альпийском ледниковом водосборе». Aquatic Sciences . 78 (2): 327–341. doi :10.1007/s00027-015-0434-3. hdl : 11475/6685 . ISSN  1015-1621. S2CID  14194877.
  27. ^ Малард, Флориан; Токнер, Клемент; Уорд, Дж. В. (май 1999 г.). «Изменение доминирования источников воды и путей течения в ледниковой пойме, Валь Розег, Швейцария». Arctic, Antarctic, and Alpine Research . 31 (2): 135–150. doi : 10.1080/15230430.1999.12003291 . ISSN  1523-0430.
  28. ^ Tockner, Klement; Malard, Florian; Uehlinger, Urs; Ward, JV (январь 2002 г.). «Питательные вещества и органические вещества в системе ледниковой реки-поймы (Валь Розег, Швейцария)». Limnology and Oceanography . 47 (1): 266–277. Bibcode : 2002LimOc..47..266T. doi : 10.4319/lo.2002.47.1.0266. S2CID  85699189.
  29. ^   Одно или несколько из предыдущих предложений включают текст из публикации, которая сейчас находится в общественном достоянии :  Chisholm, Hugh , ed. (1911). "Bourne". Encyclopaedia Britannica . Vol. 4 (11th ed.). Cambridge University Press. pp. 332–333.
  30. ^ Кушинг, Колберт Э.; Камминс, Кеннет У.; Миншалл, Г. Уэйн (2006-02-06). Экосистемы рек и ручьев мира: с новым введением. Издательство Калифорнийского университета. ISBN 978-0-520-24567-9.
  31. ^ Beche, Leah A.; Mcelravy, Eric P.; Resh, Vincent H. (январь 2006 г.). «Долгосрочные сезонные изменения биологических признаков бентосных макробеспозвоночных в двух средиземноморских климатических потоках в Калифорнии, США». Freshwater Biology . 51 (1): 56–75. doi :10.1111/j.1365-2427.2005.01473.x. ISSN  0046-5070.
  32. ^ "Повторное смачивание - обзор | Темы ScienceDirect". www.sciencedirect.com . Получено 21.05.2021 .
  33. ^ "Инфильтрация почвы | Сеть агрономических культур". agcrops.osu.edu . Получено 21.05.2021 .
  34. ^ ab Шумилова, Александра; Зак, Доминик; Датри, Тибо; Шиллер, Даниэль фон; Корти, Роланд; Фулькье, Арно; Обрадор, Биль; Токнер, Клемент; Аллан, Даниэль К.; Альтерматт, Флориан; Арсе, Мария Изабель (2019). «Моделирование событий повторного заболачивания в прерывистых реках и эфемерных ручьях: глобальный анализ выщелоченных питательных веществ и органических веществ». Global Change Biology . 25 (5): 1591–1611. Bibcode :2019GCBio..25.1591S. doi :10.1111/gcb.14537. ISSN  1365-2486. PMC 6850495 . PMID  30628191. 
  35. ^ "Высохшие реки, полные культуры и жизни". ScienceDaily . Получено 21.05.2021 .
  36. ^ Леннокс, Роберт; Кук, Стивен Дж. «Как засуха влияет на пресноводных рыб». The Conversation . Получено 21.05.2021 .
  37. ^ Стюард, Алиша Луиза (2012). Когда река высыхает: экология сухих речных русел (диссертация Гриффита). Университет Гриффита. doi : 10.25904/1912/3847.
  38. ^ Бухер, Эван CJ; Уолтерс, Анника W. (2021). «Биотические и абиотические детерминанты распределения мелкочешуйчатого ельца на южном краю их ареала». Разнообразие и распространение . 27 (4): 696–709. doi : 10.1111/ddi.13227 . ISSN  1366-9516. JSTOR  26991459. S2CID  234073463.
  39. ^ Зеллик, Брюс В. (1999). «Температура рек и высотное распределение краснополосой форели в юго-западном Айдахо». The Great Basin Naturalist . 59 (2): 136–143. ISSN  0017-3614. JSTOR  41713097.
  40. ^ Wigington, PJ; Ebersole, JL; Colvin, ME; Leibowitz, SG; Miller, B.; Hansen, B.; Lavigne, HR; White, D.; Baker, JP; Church, MR; Brooks, JR (2006). «Зависимость лосося Coho от прерывистых ручьев». Frontiers in Ecology and the Environment . 4 (10): 513–518. doi :10.1890/1540-9295(2006)4[513:CSDOIS]2.0.CO;2. ISSN  1540-9295. JSTOR  3868899.
  41. ^ Каваниси, Р., Иноуэ, М., Дохи, Р., Фудзии, А. и Мияке, И (31 марта 2013 г.). «Роль гипорейной зоны для бентосной рыбы в пресной реке: убежище, а не кладбище». Водные науки: Исследования через границы,: 75(3), 425–431. Получено 21 мая 2021 г.
  42. ^ Hodges, SW, & Magoulick, DD (17 мая 2011 г.). «Убежища для рыб во время сезонного высыхания в прерывистом потоке: перемещение, выживание и численность трех видов пескарей» (PDF) (Aquatic Sciences): 73(4), 513–522. Получено 17 мая 2021 г.
  43. ^ Клосс, ГП; Лейк, П.С. (1994). «Пространственные и временные изменения в структуре прерывистой пищевой сети». Экологические монографии . 64 (1): 2–21. doi :10.2307/2937053. ISSN  1557-7015. JSTOR  2937053.
  44. ^ Макхью, Питер А.; Томпсон, Росс М.; Грейг, Хамиш С.; Уорбертон, Хелен Дж.; Макинтош, Ангус Р. (2015). «Размер среды обитания влияет на структуру пищевой сети в пересыхающих ручьях». Ecography . 38 (7): 700–712. doi : 10.1111/ecog.01193 . ISSN  1600-0587.
  45. ^ Лемма, Брук и Хаял Деста. «Обзор природных условий и антропогенных угроз рекам и озерам Эфиопской рифтовой долины». Озера и водохранилища: исследования и управление, т. 21, № 2, 2016, стр. 133–151., doi:10.1111/lre.12126.
  46. ^ Тиманн, Джереми С. «Краткосрочные эффекты вырубки леса и строительства мостов на среду обитания двух прерывистых ручьев Канзаса». Труды Канзасской академии наук, т. 107, № 3-4, 2004, стр. 136–142.
На Викискладе есть медиафайлы по теме «Пересыхающие реки» .