Affiliation Eco-Logical Research Inc., Providence, Юта, Съединени американски щати

потока

Affiliations Eco-Logical Research Inc., Providence, Юта, Съединени американски щати, Департамент за науките на водосбора, Държавен университет в Юта, Логан, Юта, Съединени американски щати

Асоциация Северозападен научен център по рибарство, Сиатъл, Вашингтон, Съединени американски щати

Affiliation South Fork Research Inc., North Bend, Вашингтон, Съединени американски щати

Отделение за научни връзки на асоциирания държавен университет в Юта, Логан, Юта, Съединени американски щати

Affiliation Eco-Logical Research Inc., Providence, Юта, Съединени американски щати

Affiliation Eco-Logical Research Inc., Providence, Юта, Съединени американски щати

Асоциация Северозападен научен център по рибарство, Сиатъл, Вашингтон, Съединени американски щати

  • Николас Вебер,
  • Николаас Буус,
  • Майкъл М. Полок,
  • Карол Волк,
  • Джоузеф М. Уитън,
  • Гас Уатън,
  • Яков Виртц,
  • Крис Е. Джордан

Фигури

Резюме

Цитат: Weber N, Bouwes N, Pollock MM, Volk C, Wheaton JM, Wathen G, et al. (2017) Промяна на температурата на потока от естествени и изкуствени язовири от бобър. PLoS ONE 12 (5): e0176313. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0176313

Редактор: Ulrike Gertrud Munderloh, Университет на Минесота, САЩ

Получено: 2 януари 2017 г .; Прието: 7 април 2017 г .; Публикувано: 17 май 2017 г.

Това е статия с отворен достъп, без никакви авторски права, и може да бъде възпроизвеждана, разпространявана, предавана, модифицирана, надграждана или използвана по друг начин от всеки за каквато и да е законна цел. Произведението е предоставено на базата на Creative Commons CC0, посветена на публичното достояние.

Наличност на данни: Всички данни, използвани в подкрепа на този ръкопис, са публично достъпни и се хостват на URL на Open Science Framework: https://osf.io/6mmgz/ и под DOI: 10.17605/OSF.IO/6MMGZ.

Финансиране: Финансовата подкрепа за този проект беше предоставена от администрацията на енергетиката в Боневил (номер на проекта BPA: 2003–017) и Националната администрация за океаните и атмосферата като част от Интегрираната програма за мониторинг на състоянието и ефективността и от Западния регионален офис на NOAA. Финансистът осигури подкрепа под формата на заплати за автори, свързани с Eco-Logical Research и South Fork Research, но нямаше никаква допълнителна роля в дизайна на проучването, събирането и анализа на данни, решението за публикуване или подготовката на ръкописа. Конкретните роли на тези автори са формулирани в раздела „авторски приноси“.

Конкуриращи се интереси: Никълъс Уебър, Николаас Бууес, Джейкъб Виртц и Гас Уатън са свързани с Еко-логическо изследване, а Карол Волк е с Южна Форк Рисърч. Няма конкуриращи се интереси между Eco-Logical Research или South Fork Research, които биха променили придържането на авторите към всички политики PLOS ONE за споделяне на данни и материали.

Въведение

Температурата влияе върху биологичните, физичните и химичните процеси на потока и оказва силно влияние върху структурата и функцията на лотическите системи [1,2]. Физиологичните прагове и поведенческите реакции на температурата също управляват разпределението на поточните организми и събирането на поточните общности [3–5]. Температурните режими на потока се определят от взаимодействието между вътрешните характеристики на канала, крайречната зона, наносния водоносен хоризонт и външните фактори на околната среда, като климатичните условия и водосборните условия, които доставят вода и топлинна енергия [6]. Осъзнаването, че антропогенните дейности (напр. Отнемане на напояване, изправяне на канали, загуба на крайречна и горска растителност) водят до широко изменение на температурните режими на потока, заедно с неизбежните въздействия на глобалните климатични промени, засилиха необходимостта от разбиране на факторите, които влияят на потока температура и разработване на подходи за смекчаване на последиците от влошаване на температурата [6–8].

Бийвърът (Castor canadensis) отдавна е признат за екосистемни инженери [9,10], а поведението им при изграждане и хранене на язовири променя каналните, крайречните и хидрологичните процеси по начин, който може да повлияе на динамиката на температурата на потока [11,12]. Разчитайки на дървесната крайречна растителност като техен основен източник на храна и материал за изграждане на язовир [13], наличието на бобър може да доведе до острото изчерпване на сянката - осигурявайки растителност и добавяне на лъчиста топлина към повърхностните води [14,15]. В допълнение, разширяването на повърхността на водната повърхност и намалената скорост на потока във водоемите могат да увеличат податливостта на повърхностните води към лъчисто отопление и термичен обмен с температура на околния въздух чрез проводимост, конвекция и изпаряване [14,15]. Тези забележими въздействия (т.е. изчерпване на растителността, увеличаване на площта на езерото) подкрепят предположението, че язовирите на бобрите повишават температурата на водата и често се изтъкват като причини, поради които бобърът може да бъде вреден за чувствителни към температурата биоти, като например сьомги [16].

Изследванията обаче, фокусирани върху въздействието, което бобрите имат върху температурата на потока, подкрепят противоречиви заключения [17,18]. Например, няколко проучвания съобщават за повишаване на температурата на потока след язовирите на бобрите или язовирните комплекси [19,20], екстремен пример за това е докладван от Марголис [21], където повишаване на температурата със 7 ° C е документирано като потоци от главата преминали през големи (

5 ха) боброви язовирни комплекси. За разлика от това, изследванията също поддържат малко или никакво влияние на язовирите на бобър върху температурите на потока [22] или съобщават, че язовирите на бобрите водят до намаляване или буфериране на екстремните температури през лятото [12,23,24]. Увеличеното съхранение на вода, хидравличната глава и отлагането на наносен материал зад язовирите често водят до увеличаване на височината на наносните водоносни хоризонти и скоростта на обмен на подземни и повърхностни води [20]. По-широкото пространствено разпределение и увеличената скорост на проникване на хладно-подпочвените води има потенциал да увеличи хетерогенността на повърхностните води и до умерени екстремни температури по време на периоди на изтичане на базовия поток [25].

Методи

Учебна област

Това проучване е проведено на долните 34 км от Бридж Крийк (44 ° 39 'с.ш., 120 ° 15' з.д.), поток с висока пустиня, вливащ се в река Джон Дей в полусуха част на централен Орегон (Фигура 1) . Водосборният басейн на Бридж Крийк заема площ от 710 км 2 и варира между 2078 м надморска височина в пустинята Бридж Крийк до 499 м при вливането му в река Джон Дей. Континенталният климат в региона се характеризира със сезонно променлив температурен режим, като температурите на въздуха обикновено надвишават 30 ° C през лятото и рутинно падат под 0 ° C през зимата (Фигура 2, станция на Националния център за климатични данни 355638). Средните годишни валежи в басейна са около 30 cm, като през лятото се появяват само 3 cm (Таблица 1). Снежното топене и дъждът в края на зимата и началото на пролетта допринасят за пикови събития в Bridge Creek, които могат да надвишават 6 m 3/s, докато изпускането на базовия поток може да бъде толкова ниско, колкото 0,05 m 3/s през по-голямата част от сухия летен сезон (Фигура 2, USGS габарит 14046778).