Sürekli hidrolojik ve su kalitesi Vernal havuz izleme

Özet

Ekosistem hizmetleri ve vernal gölet ve bu hizmetleri sağlamak için onların yeteneği üzerinde antropojenik aktiviteler etkileri tarafından sağlanan süreçleri anlamak yoğun hidrolojik izlenmesi gerekir. İn-situ izleme donanımları bu örnekleme iletişim kuralı'nı antropojenik aktiviteler su seviyesi ve kalitesi üzerinde etkisini anlamak için geliştirilmiştir.

Özet

Vernal havuzlar, vernal havuzları da kritik ekosistem hizmetleri ve habitat için a değişiklik-in tehdit ve tehdit altındaki türler sağlar. Ancak, güvenlik açığı bulunan parçalar genellikle kötü anladım ve koreograf manzara bunlar. Arazi kullanımı ve yönetimi uygulamalarının yanı sıra iklim değişikliği küresel amfibi düşüş bir katkısı olduğu düşünülür. Ancak, daha fazla araştırma bu etkileri kapsamını anlamak için gereklidir. Burada, bir ilkbahar Pond 's cilt morfoloji ve ayrıntılı bir vernal Pond 's cilt hydroperiod süresi boyunca su miktarı ve kalitesi veri toplamak için kullanılan bir izleme istasyonu karakterize için metodoloji mevcut. Biz nasıl morfolojisi karakterize ve vernal bir gölet için sahne depolama eğrileri geliştirmek için alan araştırmalar yapmak için metodoloji sağlamak. Ayrıca, biz su seviyesi, sıcaklık, pH, korunmada gereken indirgeme potansiyelini potansiyel, çözünmüş oksijen ve su vernal bir havuzda elektrik iletkenlik izleme yanı sıra için yağış veri izleme yöntemi sağlar. Bu bilgileri daha iyi vernal gölet sağlamak ekosistem hizmetleri ve bu hizmetleri sağlamak için onların yeteneği üzerinde antropojenik aktiviteler etkileri ölçmek için kullanılabilir.

Giriş

Vernal gölet genellikle bahar düşüşün su içeren ve yaz aylarında kuru çoğu kez geçici, sığ sulak alanlar vardır. Su baskını/taşkın dönemi vernal göletler, genellikle hydroperiod anılacaktır öncelikle yağmur damlaları ve evapotranspirasyon¹tarafından kontrol edilir.

Vernal gölet vernal havuzları, kısa ömürlü gölet, geçici gölcükler, mevsimlik göletler ve coğrafi olarak izole sulak²da. Kuzeydoğu Amerika Birleşik Devletleri'nde, vernal havuzları en sık üreme alanları hizmet veren ve destek sağlayan erken yaşam evreleri (Yani, Kurbağa yavrularını) ve metamorfoz sırasında amfibiler için sağladıkları önemli habitat ile karakterizedir. California, vernal gölet benzersiz bitki örtüsü ve²destekledikleri nesli tükenmekte olan bitki türleri ile karakterizedir.

Bu yaşam alanları giderek nedeniyle arazi kullanımı ve İklim değişikliği tehdidi altındadır ve amfibi nüfus antropojenik aktiviteler^3,4büyük ölçüde nedeniyle önemli bir genel düşüş yaşıyorsunuz demektir. Su kalitesi endişeleri kirliliği nedeniyle de düşünce son amfibi faktörler katkısının olduğu genel olarak⁵azalma vardır. Ayrıca, son yıllarda yapılan çalışmalarda insan atıksu⁶tarafından etkilenen vernal göletler yaşayan kurbağa interseks özellikleri artan bir oluşumunu ortaya çıkardı. Bu nedenle küresel amfibi düşüş katkıda bulunanlar daha iyi anlamak için doğal ve etkilenen vernal göletler daha yoğun izleme yapmak için gerek yoktur.

Ölçülen ve takip yapmanız gerekir vernal göletler fiziksel parametrelerini gölet morfoloji ve su seviyesi içerir. Morfolojisi geometrisi gölet ve gölet üzerinde yükseklik değişiklikleri belirlemek için bir araştırma yürütmektedir tarafından geliştirilmiştir. Veri sonra tahmin edilecek havuzun hacmi sağlar bir sahne depolama eğrisi kurmak için kullanılan anket üzerinde su seviyesi ölçümler temel. Vernal bir havuzda su seviyesi yoğun yağış tarafından etkilenir, çünkü en iyi (Yani, dakika saat sırasını) kısa ve uzun süreli dalgalanmalar (Yani, anlamak için yüksek zamansal çözünürlükte ölçümler yapılmalıdır ay yıl) sırasına su seviyesi.

Vernal göletler işlevi etkiler bilinmektedir su kalite parametreleri ilgi sıcaklık, pH, elektriksel iletkenlik, çözünmüş oksijen düzeyleri ve korunmada gereken indirgeme potansiyelini potansiyeli içerir. Bu parametreler tüm nispeten ucuz teknolojiler ve algılayıcı ağlar ile ölçülen situ içinde olabilir. Biraz su kalite parametreleri (örneğin, toplam Kjeldahl azot) besin bazı türler ve diğer kirletici (Yani, ortaya çıkan kirleticiler) gibi ilgi toplanan ve işleme için bir laboratuvar getirdi örnekleri gerektirir ve analiz.

Üreme amfibiler ve Kurbağa yavrularını erken gelişim dönemleri için uygun yaşam alanı dahil olarak su özelliği vernal göletler etkileyen kritik parametreler, pH, düzey ve çözünmüş oksijen konsantrasyonu. Vernal gölet nispeten bozulmamış manzaralar bulunan karşılaştırıldığında, oksijen konsantrasyonları yüksek elektrik iletkenliği, yüksek pH, düşük seviyede çözünmüş ve yüksek besin konsantrasyonu vernal gölet antropojenik tarafından etkilenen kaydedildi faaliyetleri^2,7. Azaltılması veya anaerobik koşul bu habitatları, özellikle olanlar antropojenik aktiviteler tarafından etkilenen oluşabilir. Bu havuzun içinde Bisiklete binme ve potansiyel olarak endokrin dağıtmak bileşikler ve diğer kirletici^8,9bozulması azaltarak besin değiştirme Mikrobiyolojik Toplum içinde bir kayma neden olabilir.

Nasıl su miktarı ve vernal bir su birikintisi kalitesini izleme istasyonu kurmak bilgi sağlamak için bu kağıt hedefidir. Bu yöntem için vernal herhangi bir su birikintisi uygulanabilir ancak siteye erişim gerektirir (Yani, site halka açık olmalı veya donanımları yüklemek için arazi sahibi izin sahip olmalıdır).

Protokol

1. Vernal bir gölet Morfoloji bir araştırma yürütmektedir

ölçü olarak tayin ve küçük bir anket veya bayrak işaretleme ile işaretlemek bir konumu seç
1. .
   Not: Konum gölet daha yüksek bir ayrıcalık olmalı ve nişan hattı tüm konumları gölet üzerinde olan.
2. Bir başvuru ayrıcalık kriter atamak; sayısı önemli değil, sadece hangi için tüm yükselmeler karşılaştırılabilir bir başvuru sağlar.
3. Bir mezura kullanarak ve bayrakları işaretleme, yapmak 3 m x 3 m kılavuzunda kaynaklanan gölet alanı üzerinde bir 3 m aralıklarla transects (örneğe bakın şekil 1).
4. Belirleme 3 m gölette (Yani, yere) alt yükselmesine aralıkları boyunca her bir otomatik düzey'ni kullanarak bir seviyelendirme çubuk üzerinde yükseklik ölçerek transect. Profilleri gölet her tarafında en yüksek yükselmeler genişletmek sağlamak.
5. Her transect sonunda bir backsight için kıyaslama yapmak ve yükseklik rekor.
6. Kıyaslama arasındaki fark olarak anket hatayı belirlemek ' s atanan ayrıcalık (Yani, 1.2 adımda atanan referans değeri) ve profilindeki en uzak konumdan ölçülen yükseklik transect.
7. Kapatma AE olarak profili için izin verilen hata (AE) hesaplamak K = (2 * M) nerede K 0,001 ile 1 arasında bir sabittir ve M mesafe (mil içinde) kriter ve en uzak yer arasında üzerinde ^0,5, profil.
   Not: Bu durumda 0.1 ¹⁰ ' a kadar alınan anket gerekli doğruluğunu K değerini bağlıdır.
8. Anket hata adım 1.6 AE'te hesaplanan Karşılaştır 1.7 adımda hesaplanır. Anket hata AE büyükse, o zaman transect profil (Adım 1.3 ve 1.4) için seviyelendirme tekrar yapın. Anket hata AE, o zaman bunun için seviyelendirme profil daha az ise transect olduğunu tamamlamak, sonraki transect için seviyelendirme profil kuralları.
9. Adımları yapmak için 1,8 ile 1.4 profil bilinen yükselmeler (bkz: profil örneği şekil 1 ' de transects) oluşan bir kılavuz oluşturmak için diğer yönde gölet 3 m aralıklarla tesviye yineleyin.
10. Geliştirmek için su birikintisi bir sahne depolama eğrisi (benchmark) ile ilgili çizimleri gölet üzerinde ankete 3 m x 3 m kılavuz genelinde bilinen bir kez.
    Not: Daha büyük aralıklarla kullanılabilir ancak su seviyesi ve gölet birim ilişkisi belirlemede hata artırabilir.

2. Vernal gölet belirleme ' s sahne depolama eğrisi

Not: her vernal gölet gölde su seviyesi ve su hacmi arasında benzersiz bir ilişki olacak. Bu sahne depolama eğrisi adlandırılır.

1. Bölüm 1'de toplanan yükseklik verileri kullanarak belirlemek havuzda en yüksek ve en düşük yükseklikler.
2. En yüksek ve en düşük ayrıcalık arasındaki farkı belirlemek ve kendisi için kontur çizgiler; çizmek 0,1-0,2 m bir dağılım aralığı ¹¹ tavsiye edilir bir zaman aralığı seçin.
3. Her kontur (bir _ben) yüzey alanı hesaplayın. Bu da bir planimeter veya elektronik olarak coğrafi bilgi yazılım (CBS) kullanarak elle yapılabilir.
4. Birimin her kontur aralığı (V _ben) arasında hesaplamak için ortalama-sonu-alan yöntemi kullanın:
   
   E kontur yüksekliği . nerede
5. Birimin her kontur Aralık arasında toplamı olarak vernal gölet Toplam hacim (V _P) hesaplamak:
   
   Not: burada H gölün en derin olduğunu. Bir örnek Tablo 1 ' de verilen.
6. Toplu birimin göletin derinliği bir fonksiyonu olarak grafiklerini çizerek gölet için sahne depolama ilişkiyi belirlemek.
   1. Su seviyesi sensörü yükledikten sonra su seviyesi olarak kullanın " sahne " ve su hacmi veya Muhafazası, havuzda tahmin.
      Not: Bir örnek bir sahne depolama eğrisi Şekil 2 ' de gösterilmiştir. Su seviyesi sensörü vernal havuzda en düşük noktası yukarıda yüklüyse, bir uzaklık ölçülen su seviyesi sahne depolama eğrisi dönüştürmek için gerekli olacak (uzaklık adım 3.3 st belirlemek için su seviyesi sensörler tarafından kaydedilen su seviyesi ekleyin yaş).

3. Bir izleme istasyonu yükleme

Not: Parametreler ilgi için sensörler bu çalışmada (su seviyesi ve sıcaklık ölçer) bir basınç detektörler dahil için çözünmüş oksijen konsantrasyonu, korunmada gereken indirgeme potansiyelini potansiyel, elektrik iletkenlik, pH ve devrilme kovası yağmur ölçer. PH probu, çözünmüş oksijen sensörü ve korunmada gereken indirgeme potansiyelini sonda sensör başı dağıtmadan laboratuarında ayarlanması gerekir ' s kullanım kılavuzu. Burada, dağıtım sırasında bağlı tüm sensörler için bir merkez datalogger (15 dk aralıklarla veri için programlanmış) seçilir. Uygun bir alternatif senaryo her biri sensörler özerk ve yapmak değil lüzum bir merkez datalogger, ondan beri her sensör kendi verilerini kaydetmek olurdu.

1. Her (dışında yağmur ölçer) sensörleri kül blok veya tahta kazık ( şekil 3) eklemek. Hortum Kelepçeleri kullanın ya da sensörler vernal gölet (ya da faiz derinliği) alt yakınlarında kalmasını sağlamak için bağları fermuar.
   1. Ekleyin çözünmüş oksijen sensörü oksijen membran arasında yaygın izin vermek için belirli bir açıyla (başına üretici talimatlarına) olacak. Basınç detektörler dik olarak bu ölçer basınç üstündeki su sütunu ve su seviyesi dikey bir şekilde kaydedilmesi gereken yükleyin.
2. Bir yerde öğrenim süresince kuru olmak olası değildir göletin merkezine doğru takılı sensörler yükleyin.
3. Sensörler ve bir cetvel veya ölçme donanımları kullanarak havuzda en alçak noktası arasındaki dikey mesafe belirleyin. 2.6. adımda açıklandığı gibi sahne depolama eğrisi geliştirirken bu mesafe kullanmak için kayıt (Yani, derinliği ile ilgili toplam su derinliği için basınç güç çeviriciler gölette kullanarak kullanılarak ölçülen bir mahsup hesabı gerekli olabilir).
Suya sokulmasına, sensör teller fareler için savunmasızdır veya bunu önlemek için gölde su seviyesi azaldığında onları çiğnemek diğer hayvanlar apolyvinyl klorür kullanmak
4. boru sensörü teller korumak için (isteğe bağlı, ancak önerilir). Vernal havuzun kenarına kadar bir PVC boru (3 m uzunluğunda, 6,35 cm çapında), şekil 4 ' te gösterildiği gibi sensör kablo çalıştırın.
   Not: geçici yükleme için (örneğin, birkaç hafta birkaç ay için) PVC boru gereksiz kabul.
5. Kümesi bir tripod yukarı ve kazık her yolculuk içine ekleyerek yere monte edinOd bacaklar.
   Not: Bazı uzun sehpa çok kurulum gerektirir bir paratoner olabilir.
   1. Tripod vernal gölet gölet su dolu olsa bile erişilebilir olduğunu doğrulamak için kenar konumlandırın.
6. Datalogger ve pil (12 V) güneş paneli üzerinde muhafaza kutusu ( şekil 4) monte tripod yukarıda oda bırakarak tripod üzerine muhafaza kutusu eklemek.
7. Tripod tepesine bir 10 W güneş paneli eklemek ve güneşe doğru açı. Bir güneş açısı hesap makinesi ¹², istenirse, panel yüklemek için en uygun açıda belirlemek için kullanılabilir.
Oda ise
8. tripod yağmur ölçer ekleyin. Aksi takdirde, bir tahta kazık veya tripod ( şekil 4) ve havuz kenarına Tabelalı metal direğin için takın. (Eğer mümkünse) yağmur ölçer yaklaşık su birikintisi ağaç kapağında (varsa) temsil eden ağaç kapak olduğundan emin olun.
9. Muhafaza kutusu kutusunun altındaki delikten tüm sensör ve güneş paneli teller getirmek.
10. Bağlanmak tüm sensörler için datalogger ' s kablolama paneli sensörler uygun olarak ' yönergeleri veya datalogger ' s bağlantı şeması. şekil 5A örneğe bakın.
11. ( şekil 5B) şarj 12V pil güneş paneli telleri bağlamak.
    Not: Ayrıca bir voltaj regülatörü (pil çok fazla elektrik almaz emin olmak için önerilen) sahip bir güneş panelinden seçin.
12. Pil datalogger ve sensörleri için güç sağlamak için datalogger ( şekil 5B) güç Giriş Paneli'nde bağlanmak.
13. Nem alıcı bir paketi için datalogger nem hasarı olasılığını azaltmak için muhafaza kutusu içine yerleştirin.
14. Önerilen ama isteğe bağlı: sensör ağ düzgün çalıştığından emin olmak için seri kablo ( şekil 5B) kullanarak datalogger datalogger iletişim yazılımı ile bir alan laptop bağlamak.
15. Muhafaza kutusunu kapatmak ve teller böcekler ve su kutunun dışında tutmak için girmek nerede muhafaza kutusunun altındaki deliğin etrafında kil yerleştirin. Güvenlik ekipman bir sorun oluşturacaksa, muhafaza kutusu bir asma kilit ile güvenli.

Sonuçlar

Vernal gölet dışbükey içbükey için düz yamaç arasında değişen profilleri ile morfolojisi, geniş bir sergi. Örnek Morfoloji Merkezi Pennsylvania vernal havuz için şekil 1' de, bu gölet (Şekil 2, Tablo 1) için sahne depolama eğrisi sonuçlarla birlikte gösterilir. Hydroperiod gölet morfolojisi¹²sadece zayıf bir korelasyon olduğu gibi en büyük gölet derinliği yüze...

Tartışmalar

Mevcut yöntemler açısından önemi

Streams izleme köklü metodolojileri ABD jeolojik araştırma (USGS) tarafından geliştirilen olsa da, böyle bir yaygın izleme program anlama vernal gölet dynamics için bulunmaktadır. Bu iletişim kuralı için bir yaklaşım hidrolojik başlamak nasıl bir kılavuz sağlamak istiyor ve su kalitesi ne kadar fiziksel ve kimyasal faktörler anlama amacı ile bir vernal gölet sitesinde araştırma izleme belirli bir siteye zamanla de?...

Malzemeler

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