지속적인 문학적 품질 모니터링 Vernal 연못의 물

요약

생태계 서비스 및 vernal 연못과 이러한 서비스를 제공 하는 그들의 능력에 anthropogenic 활동에의 영향에 의해 제공 하는 프로세스를 이해 집중 문학적 모니터링 필요 합니다. 현장 모니터링 장비를 사용 하 여이 샘플링 프로토콜 anthropogenic 활동 물 수준 및 품질에 미치는 영향을 이해 하기 개발 되었다.

초록

봄 연못, 봄 수영장, 라고도 중요 한 생태계 서비스 및 위협 및 멸종 위기의 동물의 다양 한 서식 지를 제공 합니다. 그러나, 그들은 종종 제대로 이해 하 고 understudied 풍경의 취약 한 부분입니다. 기후 변화 뿐 아니라 토지 이용 및 관리 사례, 글로벌 양서류 감소에 기여 생각 된다. 그러나,이 미치는 영향의 정도 이해 하기 더 많은 연구가 필요 합니다. 여기, 우리 봄 연못의 형태 및 세부 vernal 연못 hydroperiod의 기간 동안 물 수량 및 품질 데이터를 수집 하는 데 사용할 수 있는 모니터링 역 특성화를 위한 방법론을 제시. 우리는 필드 조사 형태를 특성화 하 고 vernal 연못에 대 한 단계-저장 곡선 개발을 수행 하는 방법에 대 한 방법론을 제공 합니다. 또한, 우리는 수 위, 온도, pH, oxidation-reduction 잠재적인, 용 존 산소 및 vernal 연못에 있는 물의 전기 전도도 모니터링으로 강수량 데이터 모니터링에 대 한 방법론을 제공 합니다. 이 정보는 더 나은 vernal 연못 제공 하는 생태계 서비스 및 이러한 서비스를 제공 하는 그들의 능력에 anthropogenic 활동에의 영향 척도를 사용할 수 있습니다.

서문

봄 연못은 일반적으로 봄가 물을 포함 하 고 종종 건조 여름 개월 동안 임시, 얕은 습지. 일반적으로 hydroperiod 라고 봄 연못의 범람 기간 강수량 및 evapotranspiration¹주로 제어 됩니다.

봄 연못 봄 수영장, 임시 연못, 임시 연못, 계절 연못, 그리고 지리적으로 고립 된 습지²를 참조할 수 있습니다. 미국 북동부에서 vernal 연못 가장 자주 그들은 양서류, 번 식 지로 봉사 하 고 초기 생활 단계 (즉, tadpoles)와 변 태 하는 동안 지원 제공에 대 한 제공 하는 중요 한 서식 지에 의해 특징. 캘리포니아, vernal 연못 독특한 식물과 멸종 위기 식물 종의²지원 특징입니다.

이 서식 지는 점점 위협 인해 토지 사용과 기후 변화, 그리고 수 륙 양용 인구 anthropogenic 활동^3,4때문에 크게 중요 한 글로벌 감소 발생. 오염으로 인해 수 질 문제는 또한 최근 양서류에 요인 수를 생각 거부 전세계⁵. 또한, 최근 연구 결과 인간의 폐수⁶에 의해 영향을 vernal 연못에 서식 하는 개구리에서 intersex 특성의 증가 한 발생을 계시 했다. 따라서 글로벌 양서류 쇠퇴에 참여자를 더 잘 이해 하 자연적이 고 영향을 vernal 연못의 집중적인 모니터링을 실시 하는 필요가 있다.

측정 하 고 모니터링 하는 데 필요한 vernal 연못의 물리적 매개 변수 연못 형태 및 수를 포함 합니다. 형태는 연못의 형상을 이며 연못에서 고 각에 있는 변화를 확인 하려면 설문 조사를 실시 하 여 개발 된다. 수 위 측정을 기반으로 설문 조사 데이터는 예상할 수 연못의 볼륨 있는 단계 저장 곡선을 설정 하는 데 사용 합니다. 알아야 가장 짧은 (즉, 시간 분 순서) 및 장기 변동 (즉, 높은 시간 해상도에서 측정 하 여야 한다 vernal 연못의 수 위는 강 수에 의해 크게 영향을, 때문에 달에 년) 순서 물 수준에.

수 질 매개 변수 관심의 봄 연못의 기능에 영향을 미칠 것으로 알려진 온도, pH, 전기 전도도, 용 존된 산소 수준, 및 oxidation-reduction 잠재력 포함 됩니다. 이 매개 변수는 모든 측정 현장에서 상대적으로 저렴 한 기술 및 센서 네트워크 수 있습니다. 일부 물 영양 종 (즉, 총 킬달 질소) 및 기타 오염 물질 (즉, 신흥 오염 물질) 등의 품질 파라미터를 수집 하 고 처리를 위해 실험실에 샘플을 요구 및 분석입니다.

사육 양서류와 tadpoles의 초기 발달 단계에 대 한 적절 한 서식 지는 물으로 봄 연못의 능력에 영향을 주는 중요 한 매개 변수 레벨, pH, 용 존 산소 농도 전기 전도도, 높은 pH, 감소의 높은 수준의 산소 농도, 녹이 고 높은 영양소 농도 영향 anthropogenic vernal 연못에 기록 되어 비교적 깨끗 한 풍경에 위치한 vernal 연못에 비해, 활동^2,7. 줄이는 또는 혐 기성 조건 특히 anthropogenic 활동에 의해 영향을 하는 것 들이 서식 지에서 발생할 수 있습니다. 이 영양소는 연못 내에서 순환 하 고 잠재적으로 내 분 비 혼란 시키는 화합물 및 다른 오염 물질^8,9의 저하를 감소 변경 미생물 지역 사회에 변화를 일으킬 수 있습니다.

이 문서의 목표 물 수량 및 vernal 연못의 품질을 모니터링 하기 위한 역을 설정 하는 방법에 대 한 정보를 제공 하는입니다. 이 방법은 어떤 봄 연못에 적용할 수 있지만 사이트에 액세스 해야 (즉, 사이트 해야 합니다 공공 재산에 또는 토지 소유자 권한이 장비 설치).

프로토콜

1. 봄 연못 형태학의 설문 조사를 실시

1. 선택 위치를 기준으로 지정 하는 작은 조사 또는 플래그를 표시와 함께 표시.
   참고: 위치 한다 연못 보다 더 높은 상승 되며, 연못에 걸쳐 모든 위치에서 시력의 라인을가지고.
2. 할당 기준을 참조 입 면도, 정확한 숫자는 중요 하지 않습니다, 단순히 모든 다른 고도 비교 될 수 있는 대 한 참조를 제공 합니다.
3. 만들어 연못 영역, 3 m x 3 m 그리드 결과 3m 간격 transects 줄 자를 사용 하 고 플래그를 표시, (에서 예를 참조 하십시오 그림 1).
4. 결정 3 m에서 (즉, 지상) 연못의 바닥의 해발 고도 간격으로 각각 transect 자동 레벨을 사용 하 여 수평 막대에 높이 측정 하 여. 프로필 연못의 모든 측면에서 가장 높은 고도를 확장 하는 확인 하십시오.
5. 각 transect 끝를 내보내도 벤치 마크를 만들고 상승 기록.
6. 벤치 마크 간의 차이 조사 오류 확인 ' s 할당 된 고도 (즉, 1.2 단계에서 할당 된 참조 값)와 프로필에서 가장 먼 위치에서 측정 높이 transect.
7. AE로 프로 파일에 대 한 폐쇄의 허용 가능한 오류 (AE) 계산 K = (2 * M) ^0.5, 어디 K 0.001과 1 사이의 상수 이며 M 거리 (마일) 벤치 마크 사이의 가장 먼 위치에 프로필.
   참고: K의 가치 조사,이 경우 0.1 ¹⁰로 반입할 수 있습니다이 필요한 정확도에 따라 달라 집니다.
8. 비교 조사 오류는 ae 1.6 단계에서 계산 단계 1.7에서에서 계산. 설문 조사 오류는 애 보다 큰 경우, 다음 transect (1.3과 1.4 단계)에 대 한 평준화 프로 파일을 다시 실행 합니다. 설문 조사 오류 AE, 그 수평 프로필 보다 작으면 transect 완료, 프로필 다음 transect에 대 한 평준화 실시.
9. 알려진된 고 (프로 파일의 예는 그림 1에서 transects 참조)도의 격자를 만들 다른 방향에서 연못 3 m 간격 조절 단계 1.8 통해 1.4 프로필 반복.
10. 개발 연못에 대 한 단계-저장 곡선 (벤치 마크)에 관하여 고도 연못에 걸쳐 조사 3 m x 3 m 그리드에 걸쳐 알려져 있습니다 일단.
    참고: 큰 간격으로 사용할 수 있습니다, 하지만 수 위 및 연못 볼륨 사이의 관계를 결정 오류 증가 시킬 수 있습니다.

2. 봄 연못 결정 ' s 단계-저장 곡선

참고: 각 봄 연못 연못에서 물 수준과 물 볼륨 사이의 독특한 관계를 있을 것 이다. 이 관계 단계 저장 곡선 이라고.

1. 연못에서 최고 및 최저 고도 결정 제 1에서 수집 하는 고도 데이터를 사용 하 여.
2. 최고 및 최저 고도 차이 확인 하 고 그릴 등고선;를 0.1 0.2 m의 등고선 간격 ¹¹ 권장 간격을 선택 합니다.
3. 각 윤곽선 (한 _나)의 면적을 계산합니다. 이 손으로 되를 사용 하 여 또는 전자 지리 정보 소프트웨어 (GIS)을 사용 하 여 수행할 수 있습니다.
4. 계산 볼륨 (V _내가) 각 등고선 간격 사이 평균-끝-지역 메서드를 사용 하 여:
   
   E은 컨투어 상승 .
5. 각 등고선 간격 사이의 볼륨의 합으로 봄 연못의 총 볼륨 (V _P) 계산:
   
   참고: 여기 H는 연못의 최대 깊이. 예를 들어 표 1에 주어진.
6. 깊이의 기능으로는 연못의 누적 거래량 그래프 여 연못에 대 한 단계-저장 관계를 결정 합니다.
   1. 수 위 센서를 설치 후 사용으로 수 위는 " 단계 " 물 볼륨, 또는 연못에서 스토리지를 추정.
      참고: 단계-저장 곡선의 예는 그림 2에 표시 됩니다. 봄 연못에서 가장 낮은 지점 위에 물 레벨 센서를 설치 하는 경우 오프셋 필요가 있을 것입니다 단계 저장 곡선 측정된 물 레벨 변환 (오프셋에에서 추가 단계 3.3 st를 결정 하기 위해 수 위 센서에 의해 기록 된 수 위 나이).

3. 설치 모니터링 역

참고: 관심의 매개 변수에 대 한 센서가이 연구 포함 압력 변환기 (수 위 및 온도 측정), 대 한 용 존 산소 농도, oxidation-reduction 잠재적인, 전기 전도도, pH, 그리고 팁 물통 우량 계. PH 프로브, 용 존된 산소 센서 및 oxidation-reduction 프로브는 센서 당 배포 전에 실험실에서 보정 해야 합니다 ' s 사용 설명서. 여기, 중앙 데이터로 거 (15 분 간격으로 기록 데이터 프로그램) 선택 되어, 배포 중 모든 센서가 연결 되어 있습니다. 가능한 대체 시나리오는 센서의 각 자치 이며 이후 각 센서 자체 데이터 기록 하지 필요 1 중앙 datalogger를 할 것.

연결 각 콘크리트 블록 또는 목조 스테이크 ( 그림 3)를 (우량 계)를 제외 하 고 센서의

. 호스 클램프를 사용 하 여 또는 센서 vernal 연못 (또는 관심의 깊이)의 아래쪽 유지 되도록 관계를 우편.
는 그것 (당 제조업체 지침), 각 막에 걸쳐 확산 산소 수 있도록
1. 녹은 산소 센서를 연결. 설치 압력 트랜스듀서 직 압력을 측정할 것 이다 위에, 물 열 이며 수직 방식으로 수 위를 기록 합니다.
1. 연구 기간 동안 건조 하 게 될 것입니다 연못의 중앙으로 위치에 탑재 된 센서 설치.
2. 센서와 통치자 또는 측량 장비를 사용 하 여 연못에서 가장 낮은 지점 사이의 수직 거리를 결정 합니다. 2.6 단계에 설명 된 대로 단계 저장 곡선을 개발에 사용 하기 위해이 거리를 기록 (즉, 오프셋은 연못에 있는 총 물 깊이에 압력 변환기를 사용 하 여 측정 깊이 관련 된 필요할 수 있습니다).
3. 동안 그들은 물에 잠긴 수, 센서 전선은 쥐에 취약 또는 그들에 이것을 방지 하기 위해 연못에 수위가 낮을 때 씹는 수 있습니다 다른 동물 사용 apolyvinyl 염화 파이프 센서 전선 보호 하기 (선택 사항 이지만 권장). 그림 4와 같이 PVC 파이프 (3 m 긴, 6.35 cm 직경)를 통해 센서 전선 vernal 연못의 가장자리 실행.
   참고: 임시 설치에 대 한 (예:, 몇 개월에 몇 주) PVC 파이프 불필요 한 간주 될 수 있습니다.
4. 세트 삼각대 고 여행의 각 말뚝을 삽입 하 여 땅에 탑재세 다리.
   참고: 일부 키가 삼각대도 설치를 요구 하는 피 뢰 할 수 있습니다.
   1. 삼각대 그것을 액세스할 수 심지어 때 연못 물이 가득 봄 연못의 가장자리 근처에 위치.
5. Datalogger 및 배터리 (12v) 인클로저 상자 ( 그림 4) 위에 탑재 될 태양 전지 패널에 대 한 삼각대 위에 공간을 떠나, 삼각대에 대 한 인클로저 상자 첨부.
6. 는 삼각대의 상단에 10 W 태양 전지 패널을 첨부 하 고 태양을 향해 각도. 태양 각도 계산기 ¹² 사용할 수 있습니다, 필요한 경우 패널을 설치 하는 최적의 각도 결정 하.
7. 경우 실 비 게이지 삼각대에 연결 합니다. 그렇지 않으면, 나무 말뚝 또는 금속 극 연못 및 삼각대 ( 그림 4)의 가장자리 근처에 그것을 연결 합니다. 비 계기 나무 커버를 나타내는 약 연못의 나무 덮개 (있을 경우)에 (가능한 경우) 확인.
8. 상자 아래쪽에 있는 구멍을 통해 인클로저 상자에 모든 센서 및 태양 전지 패널 와이어를가지고.
9. Datalogger에 모든 센서를 연결 '는 센서에 따라 s 배선 패널 ' 지침 또는 datalogger ' s 배선 다이어그램. 그림 5A에서 예를 참조 하십시오.
10. 12V 배터리를 충전 배터리 ( 그림 5B) 태양 전지 패널 전선을 연결.
    참고: 태양 전지 패널에서 (권장) 배터리 너무 많은 전기에는 영향을 받지 않습니다 있도록 전압 레 귤 레이 터는 배터리 선택.
11. 데이터로 거 ( 그림 5B)는 데이터로 거 및 센서에 전원을 공급 하는 전원 입력된 패널에 배터리를 연결.
12. Datalogger를 습기 손상의 가능성을 줄이기 위해 인클로저 상자 안에 건조 팩 장소.
13. 권장 하지만 선택 사항: 센서 네트워크 제대로 작동 하는지 확인 하는 직렬 케이블 ( 그림 5B)를 사용 하 여 데이터로 거에 datalogger 통신 소프트웨어와 함께 필드 노트북 연결.
14. 는 인클로저 상자 닫고 와이어 상자 곤충과 물 계속 입력 인클로저 상자 아래쪽에 있는 구멍 주위 점토를 놓습니다. 필요한 경우 보안 장비, 보안 자물쇠와 인클로저 상자.

결과

봄 연못 프로필에서 볼록 오목을 직선 슬로프에 이르기까지 다양 한 형태, 전시 수 있습니다. Vernal 연못 중앙 펜실베니아에 대 한 예제 형태학이이 연못 ( 표 1,그림 2)에 대 한 단계-저장 곡선의 결과 함께 그림 1에 표시 됩니다. 최대 연못 깊이 아니다 표면적, 강력 하 게 나타내는 hydroperiod 연못 형태¹²

토론

기존의 방법에 관하여 의미

스트림 모니터링 잘 설립 방법론 미국 지질 조사 (USGS)에 의해 개발 된 반면, 아니 같은 광범위 한 모니터링 프로그램 이해 봄 연못 역학에 대 한 존재 합니다. 문학적 접근을 시작 하는 방법에 대 한 지침을 제공 하고자 하는이 프로토콜 그리고 수 질 모니터링 연구 어떻게 물리적, 화학적 요인 이해의 목표와 함께 봄 연못 사이트에서 특...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
CR1000	Campbell Scientific	16130-23	Measurement and Control Datalogger
ENC12/14-SC-MM	Campbell Scientific	30707-88	Weatherproof Enclosure Box (12" x 14")
CS451-L	Campbell Scientific	28790-82	Pressure Transducer
CM305-PS	Campbell Scientific	20570-3	47" Mounting Pole (Tripod)
TE525-L	Texas Electronics	7085-111	Tipping Bucket Rain Gauage (0.01 inch)
CS511-L	Campbell Scientific	26995-41	Dissolved Oxygen Sensor
SP10	Campbell Scientific	5278	10 W Solar Panel
PS150-SW	Campbell Scientific	29293-1	12 V Power Supply with Voltage Regulator & 7 Ah Rechargeable Battery
CSIM11-ORP	Wedgewood Analytical	22120-72	Oxidation-reduction potential probe
CSIM11-L	Wedgewood Analytical	22119-151	pH probe
CS547A-L	Campbell Scientific	16725-229	Water conductivity probe
A547	Campbell Scientific	12323	CS547(A) Conductivity Interface
CST/berger SAL 'N' Series Automatic Level Package	CST/berger	55-SLVP32D	Automatic Survey Level, Tripod, and 8' survey rod