stringtranslate.com

Перерывистая река

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

Периодические , временные или сезонные реки или ручьи перестают течь каждый год или, по крайней мере, дважды в пять лет. [1] Такие реки дренируют большие засушливые и полузасушливые территории, покрывая примерно треть поверхности Земли. [2] Протяженность временных рек увеличивается, поскольку многие из ранее многолетних рек становятся временными из-за увеличения спроса на воду, особенно для орошения . [3] Несмотря на непостоянный поток воды, непостоянные реки считаются агентами землеустройства в засушливых регионах, поскольку они являются агентами значительных отложений и эрозии во время наводнений. [4] Сочетание сухих покрытых коркой почв и сильной эрозионной энергии дождя вызывает повторное взвешивание и перенос отложений в прибрежные районы. [5] Они относятся к числу водных сред обитания, наиболее измененных в результате деятельности человека. [6] Летом даже при отсутствии стока точечные источники все еще активны, такие как сточные воды , [7] что приводит к накоплению питательных веществ и органических загрязнителей в отложениях. Отложения действуют как хранилище загрязнений , и загрязняющие вещества перемещаются в следующий бассейн при первом сливе. [8] Их уязвимость усиливается конфликтом между спросом на водопользование и сохранением водных экосистем. [9] Для лучшего описания динамических изменений прерывистого потока были разработаны усовершенствованные инструменты моделирования, такие как модель tempQsim. [5]

Определение США

Согласно определению Агентства по охране окружающей среды США , прерывистая река или прерывистый ручей — это любая река или ручей, который течет только в определенное время года и может не иметь проточных поверхностных вод в засушливый сезон. [10]

Различие: прерывистый и эфемерный поток.

Реки с перемежающимся течением не зависят от ливневых вод или других стоков из источников, расположенных выше по течению, но могут дополняться ими. [10] Их русла четко определены, [11] по сравнению с эфемерными ручьями, которые могут иметь или не иметь определенного русла и полагаются в основном на ливневые стоки, поскольку их водное русло находится выше уровня грунтовых вод . [12] Эфемерный поток не имеет биологических, гидрологических и физических характеристик непрерывного или прерывистого потока. [12]

Юридическая перспектива

В заключениях Верховного суда по Закону о чистой воде (CWA) прерывистые потоки классифицированы как неюрисдикционные и, следовательно, находящиеся вне правовой защиты. До 2001 года практически все водоемы в Соединенных Штатах считались юрисдикционными из-за их потенциала служить средой обитания для перелетных птиц. После решения Верховного суда 2001 года по водам США, Агентство по твердым отходам округа Северный Кук против Инженерного корпуса армии США , в 2006 году суд рассмотрел два дела, в дальнейшем связанные с этим вопросом. Рапанос против Соединенных Штатов и Карабелл против Соединенных Штатов , после объединения в одно решение, добавили новые аналитические пороговые значения, которые должны быть соблюдены для защиты, но в конечном итоге оставили определение того, что должно быть защищено в водах США, на усмотрение Агентства по охране окружающей среды, Армейского корпуса США. инженеров и дальнейшие судебные дела. [13] Недавний судебный процесс был инициирован генеральными прокурорами восемнадцати штатов из-за изменения в интерпретации того, что EPA 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 рек, зависят от климата и географического положения. [16] Например, периодические потоки, питаемые талыми снегами и талыми ледниковыми водами, перестают течь, когда они либо замерзают, либо когда недостаточно ресурсов для поддержания поверхностных вод. [16] Ручьи в более засушливых регионах перестают течь из-за истощения запасов воды в окружающих водоносных горизонтах и ​​берегах каналов. [16] Отвод воды и водохранилища для использования человеком, например, для борьбы с наводнениями и хранения ирригационных систем, вызвали перебои во многих реках, которые раньше были многолетними. Так произошло с несколькими крупными реками, такими как Нил, Инд, Желтая, Аму и Сырдарья, Рио-Гранде и Колорадо, которые за последние 50 лет стали прерывистыми из-за вмешательства человека. [17] В засушливых и полузасушливых регионах Северной Америки большинство ранее многолетних рек теперь имеют прерывистый характер. Это прямое следствие обширной сети плотин и акведуков, построенных для забора человеком воды, которая раньше текла в водно-болотные угодья, дельты и внутренние водоемы. [18] Это явление можно наблюдать в реке Колорадо, сток которой значительно снизился с 1905 года. В последние годы несколько штатов США и Мексика использовали значительные объемы воды для сельскохозяйственных и городских целей, что привело к тому, что потоки достигли дельты реки Колорадо. упасть почти до нуля. [18] Прогнозируется, что последствия изменения климата, такие как повышение температуры воздуха, ускорят высыхание и вызовут усиление перебоев в реках. [19]

Распределение

Перерывные реки встречаются на всех континентах и ​​могут быть даже более распространены, чем многолетние реки. [20] По оценкам, более 30% общей протяженности и расхода глобальной речной сети составляют реки с перебоями. [4] Однако из-за того, что некоторые потоки низкого порядка трудно классифицировать или отслеживать, эта общая сумма может превысить 50%, если принять их во внимание. [20] В условиях глобального изменения климата это общее количество еще больше увеличивается, поскольку многие из рек мира, которые когда-то были многолетними, теперь в регионах, страдающих от резкого климатического засыхания или присвоения воды, работают с перебоями. [21]

Типы

Арройос

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

Прерывистые потоки можно встретить во многих различных климатических регионах. Например, арройо представляют собой прерывистые потоки, которые разрушают глубокие вертикальные каналы через мелкие отложения в засушливых и полузасушливых регионах юго-запада Америки во время осадков. [22] Многие врезанные ручьи, разрушительные 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-западе Соединенных Штатов. [23]

Ледниковые потоки

Ледниковые потоки считаются прерывистыми потоками, поскольку прерывистость потока колеблется в зависимости от поступления солнечной энергии. [24] [25] Большинство ледниковых ручьев представляют собой альпийские истоки, которые получают воду из талой ледниковой воды. [26] Ручьи пересыхают или замерзают, начиная с осени, и продолжаются до ранней весны; поток ледниковых потоков самый высокий летом. [27] [28] [26] Прерывистость ледниковых потоков также колеблется в разное время суток. [26]

Борн

Борн — прерывистый ручей , вытекающий из родника. Часто встречается в меловых и известняковых районах, где скалы пропитываются зимними дождями, которые медленно стекают, пока скалы не высохнут, а затем поток не прекратится. [29] Это слово происходит из англосаксонского языка Англии.

Уинтерборн

Уинтерборн — это ручей или река , пересыхающая в летние месяцы, особый случай прерывистого потока. Winterbourne — британский термин, происходящий от древнеанглийского Winterburna («зимний ручей»). Зимнюю бурну иногда называют просто борном , от англосаксонского слова, обозначающего ручей, вытекающий из источника, хотя этот термин также может использоваться для круглогодичных водотоков. [30] Уинтерборны обычно образуются в районах, где есть мел (или другая пористая порода) внизу, граничащие с глинистыми долинами или долинами . Когда идет дождь, пористый мел удерживает воду в водоносном горизонте , выпуская воду с постоянной скоростью. В засушливые сезоны уровень грунтовых вод может опускаться ниже уровня русла ручья, что приводит к его высыханию.

Экология

Обитатели пересыхающих рек могут меняться в зависимости от уровня воды. В результате контрастных условий в течение года скопления беспозвоночных одного и того же прерывистого водотока могут заметно отличаться друг от друга. [31] В литературе обсуждается вопрос о том, как биоразнообразие этих мест обитания меняется в зависимости от условий. Текущие результаты показывают, что, хотя лотическое биоразнообразие обычно уменьшается с увеличением прерывистости стока, увеличение лентического и наземного биоразнообразия в эти периоды может компенсировать это. [21] Таким образом, если рассматривать лотические (проточные воды), постные (озерные) и наземные сообщества вместе, перемежающиеся реки могут составлять значительную долю регионального биоразнообразия. [20] Прибрежная зона перемежающихся рек может обеспечивать среду обитания и ресурсы для различных организмов, а также может быть важным источником питательных веществ для мест обитания ниже по течению. [11]

Смачивающий фронт

Засушливый период прерывистых потоков заканчивается так называемым «повторным увлажнением» или фронтом смачивания. Повторное увлажнение определяется как возобновление стока воды через ручей. [32] Это происходит, когда приток воды превышает ее потерю в поры субстрата/почвы, что также называется инфильтрацией. [33] Повторное увлажнение вызывает изменения в растворенных питательных веществах в ручье, [34] и видовом составе. [34]

Наземные животные

В засушливые периоды пересыхания 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 после себя такие организмы, как рыба, которые не смогли переехать в ответ на понижение уровня воды. [36] Эти организмы часто используются в качестве источника пищи для различных наземных животных, таких как птицы, млекопитающие и рептилии. [37]

Виды рыбы

В переливных реках обитают разные виды рыб. Медный гольян ( Hybognathus hankinsoni ) обитает в прерывистой реке Ниобрара, штат Вайоминг. [38] Краснополосая форель ( Oncorhynchus mykiss gairdneri ) обитает в периодических пустынных ручьях на юго-западе Айдахо. [39] Река Вест-Форк-Смит обеспечивает жизненно важную среду обитания для различных видов, в том числе кижуча, возвращающегося на нерест в Орегон. [40] Cobitis shikokuensis (Hina-ishi-dojo) в перемежающихся реках перемещается в гипорейную зону при малом расходе воды. Когда вода возвращается, C. shikokuensis выходит из гипорейной зоны, чтобы повторно заселить проточную речную систему. [41] Во время высыхания ручьев Campostoma spadiceum ( горный камнекат ) перемещается в места обитания водоемов, когда перекатные участки становятся слишком мелкими для выживания. [42]

Пищевая сеть

Пищевая сеть прерывистых ручьев отличается от многолетних ручьев тем, что количество и численность видов резко изменяются в зависимости от фаз течения, сжатия/фрагментации и засухи. Прерывистые потоки, как правило, имеют пищевую сеть, основанную в основном на детрите, и следуют восходящей трофической модели. [43] Как соотношение хищника и жертвы, 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, для промышленного использования или для сельского хозяйства, может изменить экологию пересыхающих рек. [45] Нарушения, вызванные деятельностью человека, могут привести к краткосрочному (импульсному) и долгосрочному (прессовому) воздействию на места обитания прерывистых ручьев. [46]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ (Цораки и др., 2007)
  2. ^ (Торнс, 1977)
  3. ^ (Де Джироламо, Калабрезе и др. 2012)
  4. ^ ab Зуб, Стивен (2000). «Процесс, форма и изменения в засушливых реках: обзор недавних исследований». Обзоры наук о Земле . 51 (1–4): 67–107. Бибкод : 2000ESRv...51...67T. дои : 10.1016/S0012-8252(00)00014-3.
  5. ^ ab (Цораки и др., 2009)
  6. ^ (Мойл, 2013)
  7. ^ (Перрен и Турно, 2009; Шахинян, Банкон-Монтиньи и др., 2013)
  8. ^ (Бернал, фон Шиллер и др. 2013)
  9. ^ (Уэбб, Николс и др. 2012)
  10. ^ ab «Ручьи | Реки и ручьи | Агентство по охране окружающей среды США» . archive.epa.gov . Проверено 18 мая 2020 г.
  11. ^ ab «2. ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЗНАЧИМОСТИ ПРЕРЫВНЫХ ПОТОКОВ». www.fs.fed.us. ​Проверено 18 мая 2020 г.
  12. ^ ab «Метод идентификации потока и форма оценки: определения». Методы идентификации источников прерывистых и постоянных потоков, версия 3.1 (PDF) . Департамент окружающей среды и природных ресурсов Северной Каролины, Отдел качества воды. 28 февраля 2005 г. с. 2 . Проверено 28 февраля 2021 г.
  13. ^ Лейбовиц, Скотт (2008). «Несудоходные ручьи и прилегающие к ним водно-болотные угодья: удовлетворение научных потребностей после решения Верховного суда по Рапаносу». Границы в экологии и окружающей среде . 6 (7): 364–371. дои : 10.1890/070068.
  14. ^ «Генеральный прокурор Розенблюм подает иск, оспаривающий Закон администрации Трампа о чистой воде» . Министерство юстиции штата Орегон . 04 мая 2020 г. Проверено 21 мая 2021 г.
  15. ^ «Потоки в соответствии с разделом 404 CWA» . Раздел 404 Закона о чистой воде . Агентство по охране окружающей среды США. 28 октября 2015 года . Проверено 15 мая 2021 г.
  16. ^ abc Ларнед, Скотт Т. (16 марта 2010 г.). «Новые концепции временной речной экологии». Пресноводная биология . 55 (4): 717–738. дои : 10.1111/j.1365-2427.2009.02322.x . Проверено 16 мая 2021 г.
  17. ^ Датри, Тибо; Ларнед, Скотт Т.; Токнер, Клемент (2014). «Перемежающиеся реки: вызов экологии пресной воды». Бионаука . стр. 229–235. doi : 10.1093/biosci/bit027.
  18. ^ аб Бригам, Мэн; Краббенхофт, ДП; Олсон, ML; Девайлд, Дж. Ф. (2002). «Метилртуть в водохранилищах для борьбы с наводнениями и природных водах северо-западной Миннесоты, 1997–99». Загрязнение воды, воздуха и почвы . 138 (1): 61–78. Бибкод : 2002WASP..138...61B. дои : 10.1023/А: 1015573621474. S2CID  94632994.
  19. ^ Долл, Петра; Шмид, Ханнес Мюллер (2012). «Как влияние изменения климата на режим речного стока связано с влиянием на среднегодовой сток? Анализ в глобальном масштабе». Письма об экологических исследованиях . 7 (1): 014037. Бибкод : 2012ERL.....7a4037D. дои : 10.1088/1748-9326/7/1/014037 . S2CID  153971863.
  20. ^ abc Датри, Тибо; Ларнед, Скотт Т.; Токнер, Клемент (01 марта 2014 г.). «Перемежающиеся реки: вызов экологии пресной воды». Бионаука . 64 (3): 229–235. дои : 10.1093/biosci/bit027 . ISSN  1525-3244.
  21. ^ аб Ларнед, Скотт Т.; Датри, Тибо; Арскотт, Дэвид Б.; Токнер, Клемент (апрель 2010 г.). «Новые концепции временной речной экологии». Пресноводная биология . 55 (4): 717–738. дои : 10.1111/j.1365-2427.2009.02322.x .
  22. ^ «Проблема Арройо на юго-западе США». geochange.er.usgs.gov . Проверено 23 мая 2021 г.
  23. ^ Эби, Скотт Б. (01.06.2017). «Дата вырубки арройо на юго-западе Америки и влияние деятельности человека». Антропоцен . 18 : 76–88. Бибкод : 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, Ле; Ханна, DM; Милнер, AM (август 2003 г.). «Классификация мест обитания альпийских ручьев: альтернативный подход, учитывающий роль динамических источников воды». Арктические, антарктические и альпийские исследования . 35 (3): 313–322. doi :10.1657/1523-0430(2003)035[0313:ASHCAA]2.0.CO;2. ISSN  1523-0430. S2CID  130748467.
  26. ^ abc Робинсон, Коннектикут; Тонолла, Д.; Имхоф, Б.; Вукелич Р.; Юлингер, У. (апрель 2016 г.). «Периодичность стока, физико-химия и функции верховьев вод в альпийском ледниковом водосборе». Водные науки . 78 (2): 327–341. дои : 10.1007/s00027-015-0434-3. hdl : 11475/6685 . ISSN  1015-1621. S2CID  14194877.
  27. ^ Малард, Флориан; Токнер, Клемент; Уорд, СП (май 1999 г.). «Смещение доминирования источников воды подбассейна и путей стока в ледниковой пойме, Валь Розег, Швейцария». Арктические, антарктические и альпийские исследования . 31 (2): 135–150. дои : 10.1080/15230430.1999.12003291 . ISSN  1523-0430.
  28. ^ Токнер, Клемент; Малард, Флориан; Юлингер, Урс; Уорд, СП (январь 2002 г.). «Питательные вещества и органические вещества в ледниковой речно-пойменной системе (Валь Розег, Швейцария)». Лимнология и океанография . 47 (1): 266–277. Бибкод : 2002LimOc..47..266T. дои : 10.4319/lo.2002.47.1.0266. S2CID  85699189.
  29. ^   Одно или несколько предыдущих предложений включают текст из публикации, которая сейчас находится в свободном доступе :  Чисхолм, Хью , изд. (1911). «Борн». Британская энциклопедия . Том. 4 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 332–333.
  30. ^ Кушинг, Кольбер Э.; Камминс, Кеннет В.; Миншалл, Дж. Уэйн (6 февраля 2006 г.). Речные и речные экосистемы мира: с новым введением. Издательство Калифорнийского университета. ISBN 978-0-520-24567-9.
  31. ^ Бече, Лия А.; Макселрави, Эрик П.; Реш, Винсент Х. (январь 2006 г.). «Долгосрочные сезонные изменения биологических особенностей донных макробеспозвоночных в двух ручьях со средиземноморским климатом в Калифорнии, США». Пресноводная биология . 51 (1): 56–75. дои : 10.1111/j.1365-2427.2005.01473.x. ISSN  0046-5070.
  32. ^ «Повторное увлажнение - обзор | Темы ScienceDirect» . www.sciencedirect.com . Проверено 21 мая 2021 г.
  33. ^ «Проникновение в почву | Сеть агрономических культур» . agcrops.osu.edu . Проверено 21 мая 2021 г.
  34. ^ аб Шумилова, Александра; Зак, Доминик; Датри, Тибо; Шиллер, Даниэль фон; Корти, Роланд; Фулкье, Арно; Обрадор, Биль; Токнер, Клемент; Аллан, Дэниел С.; Альтерматт, Флориан; Арсе, Мария Исабель (2019). «Моделирование повторного затопления в периодических реках и эфемерных ручьях: глобальный анализ выщелоченных питательных веществ и органических веществ». Биология глобальных изменений . 25 (5): 1591–1611. Бибкод : 2019GCBio..25.1591S. дои : 10.1111/gcb.14537. ISSN  1365-2486. ПМК 6850495 . ПМИД  30628191. 
  35. ^ «Сухие реки, полные культуры и жизни» . ScienceDaily . Проверено 21 мая 2021 г.
  36. ^ Леннокс, Роберт; Кук, Стивен Дж. «Как засуха влияет на пресноводную рыбу». Разговор . Проверено 21 мая 2021 г.
  37. ^ Стюард, Алиша Луиза (2012). Когда река высыхает: экология русл высохших рек (диссертация Гриффита). Университет Гриффита. дои : 10.25904/1912/3847.
  38. ^ Бухер, Эван CJ; Уолтерс, Анника В. (2021). «Биотические и абиотические детерминанты мелкомасштабного распространения ельца на южной окраине их ареала». Разнообразие и распространение . 27 (4): 696–709. дои : 10.1111/ddi.13227 . ISSN  1366-9516. JSTOR  26991459. S2CID  234073463.
  39. ^ Зеллик, Брюс В. (1999). «Температура потока и высотное распределение краснополосой форели на юго-западе Айдахо». Натуралист Великого Бассейна . 59 (2): 136–143. ISSN  0017-3614. JSTOR  41713097.
  40. ^ Вигингтон, П.Дж.; Эберсол, Дж.Л.; Колвин, Мэн; Лейбовиц, С.Г.; Миллер, Б.; Хансен, Б.; Лавин, HR; Уайт, Д.; Бейкер, JP; Церковь, MR; Брукс, младший (2006). «Зависимость кижуча от прерывистых потоков». Границы в экологии и окружающей среде . 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., Фуджи А. и Мияке Ю (31 марта 2013 г.). «Роль гипорейной зоны для донной рыбы в перемежающейся реке: убежище, а не кладбище». Водные науки: исследования через границы: 75 (3), 425–431. Проверено 21 мая 2021 г.
  42. ↑ Ходжес, SW, и Магулик, DD (17 мая 2011 г.). «Места-убежища для рыб во время сезонного высыхания в прерывистом потоке: перемещение, выживание и численность трех видов гольянов» (PDF) (Aquatic Sciences): 73 (4), 513–522. Проверено 17 мая 2021 г.
  43. ^ Клосс, врач общей практики; Озеро, PS (1994). «Пространственные и временные изменения в структуре пищевой сети с прерывистым потоком». Экологические монографии . 64 (1): 2–21. дои : 10.2307/2937053. ISSN  1557-7015. JSTOR  2937053.
  44. ^ Макхью, Питер А.; Томпсон, Росс М.; Грейг, Хэмиш С.; Уорбертон, Хелен Дж.; Макинтош, Ангус Р. (2015). «Размер среды обитания влияет на структуру пищевой сети в пересыхающих ручьях». Экография . 38 (7): 700–712. дои : 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, том. 21, нет. 2, 2016, стр. 133–151., doi:10.1111/lre.12126.
  46. ^ Тиманн, Джереми С. «Краткосрочное влияние лесозаготовок и строительства мостов на среду обитания двух прерывистых ручьев Канзаса». Труды Канзасской академии наук, том. 107, нет. 3–4, 2004, стр. 136–142.
Викискладе есть медиафайлы по теме перемежающихся рек .