Прерывистые, временные или сезонные реки и ручьи перестают течь каждый год или, по крайней мере, дважды каждые пять лет. [1] Такие реки истощают большие засушливые и полузасушливые районы, покрывая примерно треть поверхности земли. [2] Протяженность временных рек увеличивается, так как многие бывшие многолетние реки становятся временными из-за увеличения потребности в воде, особенно для орошения . [3] Несмотря на непостоянный сток воды, периодически возникающие реки считаются агентами формирования почвы в засушливых регионах, так как они вызывают значительные отложения и эрозию 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 водной среде обитания, наиболее измененной в результате деятельности человека. [6] В течение лета даже при каких условиях потока точечные источники все еще активны , такие как стоки сточных вод , [7] в результате питательных веществ и органических загрязнителей , накапливающихся в осадке. Осадки действуют как инвентарь загрязнения, и загрязняющие вещества перемещаются в следующий бассейн с первым смывом. [8] Их уязвимость усугубляется конфликтом между спросом на водопользование и сохранением водных экосистем . [9] Для лучшего описания динамических изменений прерывистого потока были разработаны расширенные инструменты моделирования, такие как модель tempQsim . [5]
Определение США
Согласно определению Агентства по охране окружающей среды США , прерывистая река или прерывистый поток - это любая река или ручей, который течет только в определенное время года и может не иметь проточных поверхностных вод в сухой сезон. [10]
Различие: прерывистый и эфемерный поток
Прерывистые реки не зависят от ливневых вод или других стоков из источников, расположенных выше по течению, но могут дополняться ими. [10] Их каналы четко обозначены, [11] по сравнению с эфемерными потоками, которые могут иметь или не иметь определенный канал, и полагаются в основном на ливневые стоки, поскольку их водное дно находится выше уровня грунтовых вод . [12] Кратковременный поток не имеет биологических, гидрологических и физических характеристик непрерывного или прерывистого потока. [12]
Правовая перспектива
Заключения Верховного суда по Закону о чистой воде (CWA) классифицировали прерывистые водотоки как не относящиеся к юрисдикции и, следовательно, не подлежащие правовой защите. До 2001 г. практически все водоемы в Соединенных Штатах считались юрисдикционными из-за их способности функционировать в качестве среды обитания для перелетных птиц. После решения Верховного суда 2001 года по водным ресурсам США, Агентство по твердым отходам округа Северный Кук против Инженерного корпуса армии США , в 2006 году суд рассмотрел два дела по этому вопросу. Рапанос против Соединенных Штатов и Карабелл против Соединенных Штатов , после объединения в одно решение, добавили новые аналитические пороги, которые должны быть соблюдены для защиты, но в конечном итоге оставили определение того, какие воды должны быть защищены в США, на усмотрение EPA, армейского корпуса, и дальнейшие судебные дела. [13] Недавний судебный процесс был подан генеральными прокурорами восемнадцати штатов из-за изменения толкования того, что должно рассматриваться EPA и армейским инженерным корпусом в отношении «вод Соединенных Штатов» в мае 2020 года. [14]
Причины перерыва
Прерывистые потоки содержат воду в периоды, когда уровень грунтовых вод находится выше или на уровне русла ручья, что позволяет иметь поверхностный сток. [15] Механизмы, которые контролируют поверхностный сток прерывистых водотоков, зависят от климата и географического положения [16] Например, прерывистые потоки, питаемые таянием снега и ледниковой водой, перестают течь, когда они замерзают или не хватает воды для поддержания поверхностных вод. [16] Ручьи в более засушливых регионах перестают течь из-за истощения запасов воды в окружающем водоносном горизонте и берегах в результате передачи. [16]
Распределение
Прерывистые реки встречаются на всех континентах и могут быть даже более обычными, чем реки с постоянными водоемами. [17] По оценкам, более 30% общей протяженности и стока глобальной речной сети составляют реки с перебоями. [4] Однако из-за того, что некоторые потоки более низкого порядка трудно классифицировать или отслеживать, с их учетом общая сумма может превышать 50%. [17] Перед лицом глобального изменения климата эта общая сумма продолжает расти, так как многие реки мира, которые когда-то были многолетними, в настоящее время перемежаются в регионах, страдающих от сильного высыхания климата или водозабора. [18]
Типы
Арройос
Прерывистые потоки встречаются во многих климатических регионах. Например, арройо - это прерывистые потоки, которые размывают глубокие вертикальные каналы через мелкие отложения в засушливых и полузасушливых регионах на юго-западе Америки во время выпадения осадков. [19] Многие надрезанные арройо, разрушающие русло ручьев и прилегающие искусственные сооружения, образовались в результате создания дренажных каналов и чрезмерного выпаса скота в конце девятнадцатого века вместе с притоком американских поселенцев в юго-западные США. [20]
Ледниковые ручьи
Ледниковые потоки считаются прерывистыми потоками, поскольку прерывистость потока колеблется в зависимости от поступления солнечной энергии. [21] [22] Большинство ледниковых водотоков - это высокогорные ручьи, которые получают воду из талой ледниковой воды. [23] Ручьи пересыхают или замерзают с осени и длятся до ранней весны; поток ледниковых ручьев самый высокий летом. [24] [25] [23] Перемежаемость ледниковых потоков также колеблется в разное время дня. [23]
Экология
Обитатели кратковременных рек могут меняться с уровнем воды. В результате контрастных условий в течение года скопления беспозвоночных одного и того же прерывистого ручья могут заметно отличаться друг от друга. [26] Как биоразнообразие этих местообитаний меняется в зависимости от условий, обсуждается в литературе. Текущие результаты показывают, что, хотя биоразнообразие лотоса в целом уменьшается с увеличением прерывистости стока, увеличение непроточного и наземного биоразнообразия в эти периоды может компенсировать это. [18] Таким образом, если рассматривать вместе лоточные (проточная вода), непроточную (озеро) и наземные сообщества , то непостоянные реки могут составлять значительную долю регионального биоразнообразия. [17] прибрежная зона прерывистых рек может обеспечить среду обитания и ресурсы для различных организмов, а также может быть важным источником питательных веществ для обитания ниже по течению. [11]
Смачивающий фронт
Сухой период прерывистых потоков заканчивается так называемым «повторным увлажнением» или фронтом увлажнения. Повторное увлажнение определяется как возобновление потока воды через ручей. [27] Это происходит, когда увеличение количества воды превышает ее потерю в порах субстрата / почвы, что также называется инфильтрацией. [28] Повторное увлажнение вызывает изменения растворенных питательных веществ в потоке [29] и видового состава. [29]
Наземные животные
Во время засушливых периодов непостоянства рек наземные животные могут получить доступ к ресурсам и территориям, которые в противном случае были бы недоступны из-за естественных или искусственных препятствий. [30] Кроме того, при высыхании в руслах этих рек часто остаются организмы, такие как рыба, которые не могли перемещаться в ответ на понижение уровня воды. [31] Эти организмы часто используются в качестве источника пищи для различных наземных животных, таких как птицы, млекопитающие и рептилии. [32]
Виды рыб
Во многих непостоянных реках можно встретить разные виды рыб. Медные гольяны - местные рыбы, обитающие в прерывистой реке Ниобрара в Вайоминге. [33] Краснополосая форель - местные рыбы, обитающие в прерывистых потоках пустыни, контролируемые таянием снега, в Айдахо. [34] Река Вест-Форк-Смит обеспечивает жизненно важную среду обитания для различных видов, в том числе для кижуча, возвращающегося на Спаун в Орегоне. [35]
Пищевая сеть
Пищевая сеть прерывистых водотоков отличается от многолетних водотоков тем, что количество и численность видов резко меняются между фазами предварительного, основного и последующего потока. Прерывистые потоки, как правило, имеют пищевую сеть, в значительной степени основанную на детрите, и следуют восходящей трофической модели. [36] И соотношение хищника к добыче, и количество трофических уровней зависят от размера прерывистого потока. [37]
Рекомендации
- ^ (Цораки и др., 2007)
- ^ (Торнс, 1977)
- ^ (Де Джироламо, Калабрезе и др. 2012)
- ^ a b Зуб, Стивен (2000). «Процесс, форма и изменения в реках засушливых земель: обзор последних исследований». Обзоры наук о Земле . 51 (1–4): 67–107. DOI : 10.1016 / S0012-8252 (00) 00014-3 .
- ^ a b (Цораки и др., 2009)
- ^ (Мойл 2013)
- ^ (Перрен и Турно, 2009; Чахинян, Банкон-Монтиньи и др., 2013)
- ^ (Берналь, фон Шиллер и др., 2013)
- ^ (Уэбб, Николс и др. 2012)
- ^ а б "Ручьи | Реки и ручьи | Агентство по охране окружающей среды США" . archive.epa.gov . Проверено 18 мая 2020 .
- ^ а б «2. ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ ПРЕРЫВНЫХ ПОТОКОВ» . www.fs.fed.us . Проверено 18 мая 2020 .
- ^ а б «Метод идентификации потока и форма рейтинга: определения». Методы идентификации происхождения прерывистых и многолетних водотоков, 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 года .
- ^ Лейбовиц, Скотт (2008). «Несудоходные ручьи и прилегающие водно-болотные угодья: решение научных задач после решения Верховного суда по Рапаносу» . Границы экологии и окружающей среды . 6 (7): 364–371. DOI : 10.1890 / 070068 .
- ^ «Генеральный прокурор Розенблюм подает иск, оспаривая закон о чистой воде администрации Трампа» . Министерство юстиции штата Орегон . 2020-05-04 . Проверено 21 мая 20 .
- ^ «Потоки в соответствии с разделом 404 CWA» . Раздел 404 Закона о чистой воде . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 15 мая 2021 года .
- ^ а б в Ларнед, Скотт Т. (16 марта 2010 г.). «Новые концепции в экологии временных рек» . Пресноводная биология . 55 (4): 717–738. DOI : 10.1111 / j.1365-2427.2009.02322.x . Дата обращения 16 мая 2021 .
- ^ а б в Датри, Тибо; Ларнед, Скотт Т .; Токнер, Клемент (01.03.2014). «Прерывистые реки: вызов пресноводной экологии» . Биология . 64 (3): 229–235. DOI : 10.1093 / Biosci / bit027 . ISSN 1525-3244 .
- ^ а б Ларнед, Скотт Т .; Датри, Тибо; Арскотт, Дэвид Б.; Токнер, Клемент (апрель 2010 г.). «Новые концепции в экологии временных рек» . Пресноводная биология . 55 (4): 717–738. DOI : 10.1111 / j.1365-2427.2009.02322.x .
- ^ «Проблема Арройо на юго-западе Соединенных Штатов» . geochange.er.usgs.gov . Проверено 23 мая 2021 .
- ^ Эби, Скотт Б. (2017-06-01). «Дата вырубки арройо на юго-западе Америки и влияние деятельности человека» . Антропоцен . 18 : 76–88. DOI : 10.1016 / j.ancene.2017.05.005 . ISSN 2213-3054 .
- ^ 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 :: help-hyp936> 3.0.co; 2-5 . ISSN 0885-6087 .
- ^ Браун, LE; Ханна, DM; Милнер, AM (август 2003 г.). «Классификация местообитаний альпийских ручьев: альтернативный подход, включающий роль динамических источников воды» . Исследования Арктики, Антарктики и Альп . 35 (3): 313–322. DOI : 10,1657 / 1523-0430 (2003) 035 [0313: ASHCAA] 2.0.CO; 2 . ISSN 1523-0430 .
- ^ а б в Робинсон, Коннектикут; Tonolla, D .; Imhof, B .; Vukelic, R .; Uehlinger, U. (апрель 2016 г.). «Перемежаемость потока, физико-химический состав и функция верхних водотоков в водосборе альпийских ледников» . Водные науки . 78 (2): 327–341. DOI : 10.1007 / s00027-015-0434-3 . ISSN 1015-1621 .
- ^ Малард, Флориан; Токнер, Клемент; Уорд, СП (май 1999 г.). «Сдвиг доминирования подотливных источников воды и путей течения в ледниковой пойме, Вал Розег, Швейцария» . Исследования Арктики, Антарктики и Альп . 31 (2): 135–150. DOI : 10.1080 / 15230430.1999.12003291 . ISSN 1523-0430 .
- ^ Токнер, Клемент; Малард, Флориан; Uehlinger, Urs; Уорд, СП (январь 2002 г.). «Питательные вещества и органические вещества в ледниковой системе река-пойма (Валь Розег, Швейцария)» . Лимнология и океанография . 47 (1): 266–277. DOI : 10,4319 / lo.2002.47.1.0266 .
- ^ Beche, Leah A .; Mcelravy, Eric P .; Реш, Винсент Х. (январь 2006 г.). «Долгосрочные сезонные колебания биологических характеристик бентосных макробеспозвоночных в двух средиземноморских потоках в Калифорнии, США». Пресноводная биология . 51 (1): 56–75. DOI : 10.1111 / j.1365-2427.2005.01473.x . ISSN 0046-5070 .
- ^ «Реттинг - обзор | Темы ScienceDirect» . www.sciencedirect.com . Проверено 21 мая 20 .
- ^ "Инфильтрация почвы | Сеть агрономических культур" . agcrops.osu.edu . Проверено 21 мая 20 .
- ^ а б Шумилова Александра; Зак, Доминик; Датри, Тибо; Шиллер, Даниэль фон; Корти, Роланд; Фулькье, Арно; Обрадор, Биль; Токнер, Клемент; Allan, Daniel C .; Альтерматт, Флориан; Арсе, Мария Изабель (2019). «Моделирование событий повторного заболачивания в прерывистых реках и эфемерных ручьях: глобальный анализ вымытых питательных веществ и органических веществ» . Биология глобальных изменений . 25 (5): 1591–1611. DOI : 10.1111 / gcb.14537 . ISSN 1365-2486 . PMC 6850495 . PMID 30628191 .
- ^ «Сухие реки, полные жизни и культуры» . ScienceDaily . Проверено 21 мая 20 .
- ^ Леннокс, Роберт; Кук, Стивен Дж. «Как засуха влияет на пресноводных рыб» . Разговор . Проверено 21 мая 20 .
- ^ Стюард, Алиша Луиза (2012). Когда река высыхает: экология высыхающих русел рек (диссертация Гриффита). Университет Гриффита. DOI : 10.25904 / 1912/3847 .
- ^ Бухер, Эван СиДжей; Уолтерс, Анника В. (2021). «Биотические и абиотические детерминанты распространения мелкомасштабных ельцов на южной окраине их ареала» . Разнообразие и распределения . 27 (4): 696–709. DOI : 10.1111 / ddi.13227 . ISSN 1366-9516 . JSTOR 26991459 .
- ^ Зеллик, Брюс В. (1999). «Температура в ручьях и высотное распределение краснополосой форели в юго-западном Айдахо» . Великий бассейновый естествоиспытатель . 59 (2): 136–143. ISSN 0017-3614 . JSTOR 41713097 .
- ^ Wigington, PJ; Ebersole, JL; Colvin, ME; Leibowitz, SG; Miller, B .; Hansen, B .; Лавин, HR; Белый, Д .; Бейкер, JP; Церковь, MR; Брукс, младший (2006). «Зависимость кижуча от непостоянных водотоков» . Границы экологии и окружающей среды . 4 (10): 513–518. DOI : 10.1890 / 1540-9295 (2006) 4 [513]: CSDOIS 2.0.CO; 2 . ISSN 1540-9295 . JSTOR 3868899 .
- ^ Closs, GP; Озеро, PS (1994). «Пространственные и временные изменения в структуре пищевой сети прерывистого потока» . Экологические монографии . 64 (1): 2–21. DOI : 10.2307 / 2937053 . ISSN 1557-7015 . JSTOR 2937053 .
- ^ МакХью, Питер А .; Томпсон, Росс М .; Greig, Hamish S .; Warburton, Хелен Дж .; Макинтош, Ангус Р. (2015). «Размер среды обитания влияет на структуру пищевой сети в сушильных потоках» . Экография . 38 (7): 700–712. DOI : 10.1111 / ecog.01193 . ISSN 1600-0587 .
- Бернал, С., Д. фон Шиллер и др. (2013). «Экстремальные гидрологические явления влияют на динамику биогенных веществ в средиземноморских климатических потоках в различных пространственных масштабах». Hydrobiologia 719 (1): 31-42.
- Чахинян, Н., К. Бэнкон-Монтиньи и др. (2013). «Временная и пространственная изменчивость оловоорганических соединений в прерывистой средиземноморской реке». Журнал экологического менеджмента 128: 173-181.
- Де Джироламо, AM, A. Calabrese, et al. (2012). «Воздействие антропогенной деятельности на временную реку». Бюллетень по окружающей среде Fresenius 21 (11): 3278-3286.
- Мойл, ПБ (2013). «НОВЫЕ ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ: НОВАЯ РЕАЛЬНОСТЬ ДЛЯ ПОТОКОВ В КАЛИФОРНИИ И ДРУГИХ КЛИМАТИЧЕСКИХ РЕГИОНАХ СРЕДИЗЕМНОМОРЯ». Речные исследования и приложения.
- Перрен, Дж. Л. и М. Г. Турно (2009). «Гидрологические процессы, контролирующие формирование стока в небольшом водосборе Средиземного моря под карстовым влиянием» Processus hydrologiques contrôlant la génération des débits dans un petit bassin versant Méditerranéen sous impact karstique 54 (6): 1125-1140.
- Цораки О. и Н. П. Николаидис (2007). «Обобщенная структура для моделирования гидрологической и биогеохимической реакции средиземноморского временного речного бассейна». Журнал гидрологии 346 (3-4): 112-121.
- Цораки О., Николаидис Н.П. и др. (2009). «Биогеохимическая модель для временных рек». Гидрологические процессы 23 (2): 272-283.
- Уэбб, Дж. А., С. Дж. Николс и др. (2012). «Экологические реакции на изменение стока: оценка причинно-следственных связей с экологическими доказательствами». Водно-болотные угодья 32 (2): 203-213.