Винтовка
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 особенности.
Топографические, осадочные и гидравлические индикаторы
[ редактировать ]Почти всегда обнаруживается, что пороги имеют очень низкий расход по сравнению с потоком, заполняющим канал. [3] (около 10–20%), в результате чего вода, движущаяся по перекату, оказывается мелкой и быстрой, с волнистой, взволнованной водной поверхностью. 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, которые включают 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 уклон реки, чтобы оставить только подъем и падение отметки относительно линии тренда русла. Согласно методу перехода через нуль, [4] [5] перекаты – это 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 пороги, как правило, значительно шире, чем другие внутрирусловые формы рельефа. [7] но только 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 создания самостоятельных рифлей. [11] [12] при условии подходящей подачи осадков и режима потока. Когда форма рельефа в русле неглубокая и узкая, а не мелкая и широкая, ее называют соплом.
Важность для окружающей среды
[ редактировать ]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 водоеме. [13] Вода с высоким и относительно стабильным уровнем растворенного кислорода обычно считается здоровой экосистемой, поскольку она обычно может поддерживать большее биоразнообразие и общую биомассу .
Макробеспозвоночные в перекатах
[ редактировать ]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 некоторым типам подстилки 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 меньше, с низкой плотностью в перекатах по сравнению с водоемами. [15] негрызущие мошки ( Diptera , Chironomidae ) и водные черви (класс Oligochaeta ). В перекатах также располагаются [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 скорости течения в засушливый сезон делают это время более пригодным для обитания более высокой плотности макробеспозвоночных. [16]
Антропогенные угрозы
[ редактировать ]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] Удаление плотин в последнее время активизировалось, 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 разнообразие и плотность популяций перекатных рыб увеличились, и эти рыбы переместились вверх по течению, чтобы заселить новые перекаты, которые вновь развиваются после снятия плотины. [18] [21] Важность порогов в поддержании разнообразных сообществ водной биоты в ручьях и реках может способствовать растущей тенденции к снятию плотин.
человека Изменение землепользования , 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, а по мере того, как развитие сокращает эту растительность, перекаты могут уменьшаться. [23] Видовое богатство и разнообразие в пределах порогов подвержено 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]
Аквариум
[ редактировать ]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 «низких» резервуаров и более крупного субстрата, такого как булыжник и крупный гравий. Обычными обитателями являются местные североамериканские рыбы, в том числе 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]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Леопольд, Луна; Вулман, М. Гордон (1957). «Узоры русла реки: плетеные, извилистые и прямые» . Профессиональная бумага 282-Б. Геологическая служба США: 50.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ «LakeSuperiorStreams — перекаты, ручьи и лужи» . www.lakesuperiorstreams.org . Проверено 22 февраля 2022 г.
- ^ Уайрик, младший; Сентер, А.Э.; Пастернак, Великобритания (01 апреля 2014 г.). «Выявление естественной сложности речной морфологии посредством 2D гидродинамического разграничения форм речного рельефа» . Геоморфология . 210 : 14–22. Бибкод : 2014Geomo.210...14W . дои : 10.1016/j.geomorph.2013.12.013 . S2CID 129784282 .
- ^ Милн, Дж.А. (1 апреля 1982 г.). «Размер пластового материала и последовательность рифлей и бассейнов». Седиментология . 29 (2): 267–278. Бибкод : 1982Седим..29..267М . дои : 10.1111/j.1365-3091.1982.tb01723.x . ISSN 1365-3091 .
- ^ Карлинг, Пол А.; Орр, Харриет Г. (1 апреля 2000 г.). «Морфология последовательностей рифлей и луж на реке Северн, Англия». Процессы на поверхности Земли и формы рельефа . 25 (4): 369–384. doi : 10.1002/(SICI)1096-9837(200004)25:4<353::AID-ESP59>3.0.CO;2-5 . ISSN 1096-9837 .
- ^ Уайрик, младший; Пастернак, Великобритания (15 мая 2014 г.). «Геопространственная организация речных форм рельефа в гравийно-булыжной реке: за пределами дуплекса перекат-бассейн» . Геоморфология . 213 : 48–65. Бибкод : 2014Geomo.213...48W . дои : 10.1016/j.geomorph.2013.12.040 . S2CID 67792218 .
- ^ Ричардс, Канзас (1 июня 1976 г.). «Ширина канала и последовательность рифлей». Бюллетень ГСА . 87 (6): 883–890. Бибкод : 1976GSAB...87..883R . doi : 10.1130/0016-7606(1976)87<883:CWATRS>2.0.CO;2 . ISSN 0016-7606 .
- ^ Браун, Роко А.; Пастернак, Грегори Б. (11 января 2017 г.). «Колебания русла и ширины образуют последовательные закономерности в частично замкнутой, регулируемой реке с гравийно-булыжным слоем, приспосабливающейся к антропогенным нарушениям» . Динамика земной поверхности . 5 (1): 1–20. Бибкод : 2017ЕСуД....5....1Б . дои : 10.5194/esurf-5-1-2017 . ISSN 2196-6311 .
- ^ МакВильямс, Майкл Л.; Уитон, Джозеф М.; Пастернак, Грегори Б.; Стрит, Роберт Л.; Китанидис, Питер К. (1 октября 2006 г.). «Гипотеза маршрутизации конвергенции потоков для обслуживания русел в аллювиальных реках» (PDF) . Исследования водных ресурсов . 42 (10): W10427. Бибкод : 2006WRR....4210427M . дои : 10.1029/2005WR004391 . ISSN 1944-7973 .
- ^ Сойер, Эйприл М.; Пастернак, Грегори Б.; Мойр, Хэмиш Дж.; Фултон, Аарон А. (15 января 2010 г.). «Уход за перекатным бассейном и маршрут схождения потоков на большой реке с гравийным руслом» . Геоморфология . 114 (3): 143–160. Бибкод : 2010Geomo.114..143S . дои : 10.1016/j.geomorph.2009.06.021 .
- ^ Уитон, Джозеф М.; Брасингтон, Джеймс; Дарби, Стивен Э.; Мерц, Джозеф; Пастернак, Грегори Б.; Сир, Дэвид; Верикат, Дамиа (01 мая 2010 г.). «Связь геоморфических изменений со средой обитания лососевых в масштабе, соответствующем рыбе». Речные исследования и приложения . 26 (4): 469–486. Бибкод : 2010RivRA..26..469W . дои : 10.1002/rra.1305 . ISSN 1535-1467 . S2CID 130259860 .
- ^ Браун, Роко А.; Пастернак, Грегори Б.; Лин, Тин (01 апреля 2016 г.). «Топографическое проектирование речных русел для связи формы и процесса» . Экологический менеджмент . 57 (4): 929–942. Бибкод : 2016EnMan..57..929B . дои : 10.1007/s00267-015-0648-0 . ISSN 0364-152X . ПМИД 26707499 . S2CID 206946036 .
- ^ Гэри Чепмен (1986). Критерии качества окружающей водной воды для содержания растворенного кислорода . Агентство по охране окружающей среды США, Управление водных правил и стандартов. п. 3.
- ^ Jump up to: а б с Кобаяши, С.; Кагая, Т. (1 апреля 2002 г.). «Различия в характеристиках подстилки и скоплениях макробеспозвоночных между подстилками в лужах и перекатах в верховьях ручья». Лимнология . 3 (1): 37–42. Бибкод : 2002Лимно...3...37К . дои : 10.1007/s102010200004 . ISSN 1439-8621 . S2CID 23951148 .
- ^ Логан, П.; Брукер, член парламента (1 января 1983 г.). «Фауна макробеспозвоночных перекатов и заводей». Исследования воды . 17 (3): 263–270. Бибкод : 1983WatRe..17..263L . дои : 10.1016/0043-1354(83)90179-3 . ISSN 0043-1354 .
- ^ Jump up to: а б с Риги-Кавалларо, Карина Окампо; Рош, Кеннеди Фрэнсис; Фрелих, Отавио; Кавалларо, Марсель Родриго (сентябрь 2010 г.). «Структура сообществ макробеспозвоночных в перекатах Неотропического карстового ручья во влажный и засушливый сезоны» . Acta Limnologica Brasiliensia . 22 (3): 306–316. дои : 10.4322/actalb.02203007 . ISSN 2179-975X .
- ^ Jump up to: а б с Кук, Даниэль Р.; Салливан, С. Мажейка П. (2018). «Связь между развитием порогов и водной биотой после снятия низконапорной плотины» . Экологический мониторинг и оценка . 190 (6): 339. Бибкод : 2018EMnAs.190..339C . дои : 10.1007/s10661-018-6716-1 . ISSN 0167-6369 . ПМЦ 5945803 . ПМИД 29748723 .
- ^ Jump up to: а б с д Кук, Даниэль Р.; Салливан, С. Мажейка П. (2018). «Связь между развитием порогов и водной биотой после снятия низконапорной плотины» . Экологический мониторинг и оценка . 190 (6): 339. Бибкод : 2018EMnAs.190..339C . дои : 10.1007/s10661-018-6716-1 . ISSN 0167-6369 . ПМЦ 5945803 . ПМИД 29748723 .
- ^ Jump up to: а б Салант, Нира Л.; Шмидт, Джон К.; Буди, Федра; Уилкок, Питер Р. (2012). «Непредвиденные последствия восстановления: потеря желобов и гравийного основания после установки плотины». Журнал экологического менеджмента . 109 : 154–163. дои : 10.1016/j.jenvman.2012.05.013 . ISSN 0301-4797 . ПМИД 22728828 .
- ^ Jump up to: а б Фолкс, Лиэнн К.; Гиллиган, Дин М.; Бехерегарай, Лучано Б. (2011). «Роль антропогенных и естественных структур в течении в определении связности и генетического разнообразия у находящейся под угрозой исчезновения пресноводной рыбы, окуня Маккуори (Macquaria australasica): антропогенные и естественные структуры в ручье у M. australasica» . Эволюционные приложения . 4 (4): 589–601. дои : 10.1111/j.1752-4571.2011.00183.x . ПМЦ 3352423 . ПМИД 25568007 .
- ^ Бушоу-Ньютон, Карен Л.; Харт, Дэвид Д.; Пиццуто, Джеймс Э.; Томсон, Джеймс Р.; Иган, Дженнифер; Эшли, Джеффри Т.; Джонсон, Томас Э.; Хорвиц, Ричард Дж.; Кили, Мелисса; Лоуренс, Джой; Чарльз, Дон (2002). «Интегративный подход к пониманию экологической реакции на снос плотины: исследование Манатауни-Крик». Журнал Американской ассоциации водных ресурсов . 38 (6): 1581–1599. Бибкод : 2002JAWRA..38.1581B . дои : 10.1111/j.1752-1688.2002.tb04366.x . ISSN 1093-474X . S2CID 129641512 .
- ^ МЭЛОНИ, КЕЛЛИ О.; ВЕЛЛЕР, ДОНАЛЬД Э. (2010). «Антропогенное нарушение и ручьи: землепользование и изменения в землепользовании влияют на речные экосистемы множеством путей». Пресноводная биология . 56 (3): 611–626. дои : 10.1111/j.1365-2427.2010.02522.x . ISSN 0046-5070 .
- ^ Амарал, ПХМ д.; Сильвейра, LS д.; Роза, BFJV; Оливейра, ВК д.; Алвес, Р.д. Г. (2015). «Влияние среды обитания и землепользования на сообщества Ephemeroptera, Plecoptera и Trichoptera в неотропических ручьях» . Журнал науки о насекомых . 15 (1): 60. дои : 10.1093/jisesa/iev042 . ISSN 1536-2442 . ПМЦ 4535583 . ПМИД 25989807 .
- ^ Настройка винтовочного танка , автор Клифф Золлер.
