Концепция импульса наводнения
Концепция пульсации паводков объясняет, как периодические наводнения и засухи (пульс паводков) контролируют боковой обмен воды, питательных веществ и организмов между основным речным руслом (или озером) и прилегающей поймой. [1] Годовая пульсация паводков является наиболее важным аспектом и наиболее биологически продуктивной речной экосистемы особенностью . [2] [3] описывающее движение, распределение и качество воды в речных экосистемах и динамическое взаимодействие в переходной зоне между водой и сушей (водные/наземные переходные зоны - ATTZ). Это контрастирует с предыдущими экологическими теориями , которые считали наводнения катастрофическими явлениями.
Фон
[ редактировать ]Речные пойменные системы состоят из территории, окружающей реку, которая периодически затопляется из-за разлива реки, а также из-за осадков, называемой переходной зоной вода/суша (ATTZ). АТТЗ — это территория, покрытая водой только во время наводнения. [4] Это наводнение, в свою очередь, создает уникальную среду обитания, необходимую для выживания многих различных видов. [5] Концепция пульсации паводков уникальна, поскольку она включает в себя отдаленные реки и ручьи, которые добавляют боковой аспект предыдущим концепциям, например, концепции речного континуума (RCC), которая не смогла объяснить процессы, происходящие в больших реках и их поймах. С этой боковой точки зрения реки можно рассматривать как совокупность водных систем, основанных на ширине. [2]
Затопление состоит из нескольких стадий. Во-первых, в начале наводнения питательные вещества устремляются из района, где начинается наводнение. В периоды паводков наиболее важным элементом является движущаяся литораль . С началом наводнения и повышением уровня воды питательные вещества, минерализованные в засушливой фазе, взвешиваются с отложениями в паводковых водах и основной реке. Движущаяся литораль состоит из воды от береговой линии до глубины реки в несколько метров. Этот пульс воды является основным фактором высокой продуктивности и скорости разложения, поскольку он перемещает питательные вещества в систему и из нее и является хорошей питательной средой для многих видов устьевых организмов. [5] На данный момент темпы производства превышают темпы разложения. По мере стабилизации уровня воды скорость разложения превышает скорость производства, что часто способствует дефициту растворенного кислорода . [6] Когда вода начинает отступать, движущаяся литораль меняет направление, концентрируя питательные вещества и способствуя росту фитопланктона .
Живые сообщества и типы наводнений
[ редактировать ]Пульс паводка помогает поддерживать генетическое и видовое разнообразие в экосистеме поймы, а также приносит кислород, который помогает фауне и разложению. Паводковый импульс также увеличивает урожайность за счет увеличения площади водной поверхности и орошает землю речной биотой. Системы пойм также служат путями миграции, местами спячки и нереста для многих видов. [5] Для краснобрюхих пираний два ежегодных репродуктивных сезона зависят от пульса паводков. Однако импульс паводка может подавить некоторые виды; когда паводки происходят в необычное время или длятся слишком долго, наземная растительность может быть подавлена. [4] Кроме того, отступление паводка в конце паводкового импульса может привести к дефициту кислорода.
Человеческое воздействие
[ редактировать ]Пойменные системы рек могут быть как естественными, так и искусственными; последние возникают, когда плотины и дамбы создают пойму. [4] Люди оказали несколько воздействий на пульсацию наводнений. Посредством изменений экосистем, таких как плотины, удаление мусора, создание каналов, дамбы, навигация, ирригация, загрязнение, вырубка леса, тушение пожаров, интродукция видов и сельскохозяйственный сток, люди внесли свой вклад в разрушение водно-болотных угодий и исчезновение видов. Биота зависит от поймы реки как источника пищи, нереста и укрытия, а слишком быстрые или медленные наводнения мешают этому. Это может иметь разрушительные последствия для прибрежных экосистем . [4] [5]
Критика и альтернативные концепции
[ редактировать ]Концепция пульсации паводков является одной из трех основных моделей, описывающих крупные речные экосистемы . [7] Другие включают концепцию речного континуума (RCC) и концепцию серийного разрыва . [2] Связанные теории включают концепцию спирали питательных веществ . [8] [9] Многие теоретики раскритиковали концепцию пульсации паводков и полагают, что другие концепции могут помочь объяснить явления, происходящие в крупных реках. Некоторые говорят, что концепция пульсации паводков неадекватна, поскольку она применима только к умеренным и тропическим системам. [5] Концепция импульса паводка включает в себя множество предположений; многие теоретики возражают против этой концепции на основе этих предположений. Концепция импульсов паводка предполагает, что все системы либо иерархичны, либо линейны, что физические особенности контролируют биологические структуры и что существует динамическое равновесие между биологическими и физическими ритмами. [4] Из-за критики концепции пульсации паводков некоторые теоретики отдают предпочтение концепции речного континуума. Однако Джанк и др. утверждают, что концепция речного континуума недостаточна, поскольку она основана на исследованиях, проведенных на небольших реках умеренного пояса, и ошибочно применялась ко всем водным системам; более того, концепция речного континуума не объясняет среды обитания, которые колеблются между лотическим и лентическим состояниями, тогда как концепция пульсации паводков адекватно охватывает эти системы. [5]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ https://www.nrem.iastate.edu/class/assets/aecl518/Discussion%20Readings/Junk_et_al._1989.pdf. Архивировано 24 августа 2015 г. в Wayback Machine (Junk et al., 1989).
- ^ Jump up to: а б с Торп, Дж. Х., и Делонг, доктор медицинских наук (1994). Модель речной продуктивности: эвристический взгляд на источники углерода и органическую переработку в крупных речных экосистемах. Ойкос, 305-308
- ^ Бенке, AC, Чаубей, И., Уорд, GM, и Данн, EL (2000). Динамика импульсов паводков в нерегулируемой пойме реки на юго-востоке прибрежной равнины США. Экология, 2730-2741.
- ^ Jump up to: а б с д и Джонсон, Барри Л., Уильям Б. Ричардсон и Тереза Дж. Наймо. 1995. Концепции прошлого, настоящего и будущего в экологии крупных рек. п. 134-141. В BioScience, Vol. 45.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Джанк, У.Дж., П.Б. Бэйли и Р.Э. Спаркс. 1989. Концепция пульсации паводков в речно-пойменных системах. п. 110-127. В DP Dodge [ред.] Материалы Международного симпозиума по крупным рекам. Может. Спец. Опубл. Рыба. Акват. наук. 106.
- ^ Бэйли, Питер Б. 1995. Понимание большой реки: пойменные экосистемы. п. 153-158. В BioScience, Vol. 45.
- ^ Токнер К., Малард Ф. и Уорд Дж. (2000). Расширение концепции импульса паводка. Гидрологический процесс, 2861-2883 гг.
- ^ Вебстер, Джексон Р.; Паттен, Бернард К. (1979). «Влияние возмущения водораздела на динамику потока калия и кальция» . Экологические монографии . 49 (1): 51–72. дои : 10.2307/1942572 . ISSN 0012-9615 .
- ^ Ньюболд, Дж. Денис; Элвуд, Джерри В.; О'Нил, Роберт В.; Винкль, Вебстер Ван (10 апреля 2011 г.). «Измерение спирали питательных веществ в ручьях» . Канадский журнал рыболовства и водных наук . дои : 10.1139/f81-114 .