Fissekis, A.D.1, R.G. Hersh-Burdick1, T.A. O’Rear2 ja J.Q. White3
1Sivistys- ja ympäristötekniikan laitos, Kalifornian yliopisto, Davis
2Villieläinten, kalojen ja luonnonsuojelubiologian laitos, Kalifornian yliopisto, Davis
3Dima-, ilma- ja vesivarojen laitos, Kalifornian yliopisto, Davis
I.Johdanto
Jokijatkumon käsite (RCC) kuvaa alajuoksulla sijaitsevien eliöiden gradienttia, joka seuraa alajuoksulla sijaitsevien fyysisten ominaisuuksien gradienttia. Sivujokien fyysiset ominaisuudet eivät välttämättä ole samat kuin pääuoman, mikä luo verkostosolmuja, joissa fyysiset ja biologiset poikkeavuudet häiritsevät pääuoman pituussuuntaisia kuvioita. Tässä asiakirjassa tarkastellaan Grande Ronde -joen vesiympäristöä sen määrittämiseksi, onko sivujoilla piikki- vai asteittainen vaikutus alajuoksulla tapahtuvaan kehitykseen pääuoman fyysisten elinympäristön ominaisuuksien ja vesieliöiden osalta. Tutkiaksemme sivujokien yhtymäkohdista johtuvia muutoksia näissä suuntauksissa pääuomassa, mittasimme virtaamaa, teimme vedenlaatumittauksia ja otimme näytteitä pohjamaasta, selkärangattomista eläimistä ja kaloista sivujokien yhtymäkohtien ylä- ja alapuolelta sekä niiden yhtymäkohdista (taulukko 1) näytteenottokohteena olleen joen pituudelta.
II. Koejärjestelyt ja -menetelmät
Sivujokien ja mahdollisuuksien mukaan Grande Ronde -joen pääuoman valuma määritettiin käyttäen tavanomaisia nopeusaluemenetelmiä, ja nopeusmittaukset tehtiin Marsh-McBirney Flo-Mate -nopeusmittarilla. Pohjanläheinen veden lämpötila mitattiin jokaisesta näytteenottopaikasta YSI Multimeter hydrolab -mittarilla, ja lisäksi veden lämpötilaa koskevia tietoja kerättiin jatkuvasti 30 minuutin näytteenottovälein lautalle kiinnitetyllä termistorilla. Uoman pohjamateriaalista otettiin näytteet Wolmanin kivilaskentamenetelmällä jokien ylä- ja alapuolella sekä sivujokien yhtymäkohdissa sekä sivujokien ja muiden kenttäkohteiden ylä- ja alapuolella olevilta poikkileikkauksilta. Selkärangattomat kerättiin Surber-näytteenottimella ja tunnistettiin suvun mukaan. Kalojen levinneisyyttä havainnoitiin snorkkelilla ja koukkunäytteenottomenetelmillä. Snorklaustutkimuksia tehtiin vain tunnistetuilla näytteenottopaikoilla, kun taas koukku- ja siimatutkimuksia tekivät yksittäiset kalastajat, jotka kalastivat näytteenottopaikoilla sekä lautoilta että rannalta käsin. Näytteenotto alkoi Grande Ronde-joen alkulähteiltä Spring Creekistä (jokimailin 173,4 kohdalla sijaitseva yhtymäkohta) ja päättyi Grande Ronde-joen ja Snake-joen yhtymäkohtaan. Taulukossa 1 on luettelo näytteenottopaikoista ja näytteenottopäivistä.
III. Tulokset
Vaikka sivujoet vaikuttivat osaltaan Grande Ronden purkuvirtaaman kasvuun, ainoastaan Wallowa-joki vaikutti asteittain Grande Ronden kokonaispurkaumaan (taulukko 2). Wallowa-joki kolminkertaisti pääuoman kuljettaman määrän; tämä lisääntynyt määrä säilyi Grande Ronden ja Snake-joen yhtymäkohtaan asti. Yleisesti ottaen mikään muu sivujoki ei ollut niin suuri, että se olisi lisännyt Grande Ronde -joen purkautumista yli yhdellä prosentilla, lukuun ottamatta Wenaha-jokea, joka lisäsi pääuoman purkautumista yli 10 prosentilla. Tämä yksittäinen muutos viittaa siihen, että virran koko voi olla yhteydessä sivujokien kykyyn vaikuttaa pääuomaan.
Samoin kuin Wallowa-joki vaikutti purkautumiseen, myös Wallowa-joki vaikutti asteittaiseen muutokseen Grande Ronde -joen lämpötilassa (kuva 1). Wallowa-joen kylmä lämpötila laski Grande Ronden veden lämpötilaa; Grande Ronde ei koskaan palautunut alkuperäiselle lämpötilatasolleen sen pituussuuntaisen alavirtaan suuntautuvan gradientin loppuosalla. Vaikka useat muut sivujoet olivat myös huomattavasti kylmempiä kuin pääuoma, vain Wallowan virtaama oli niin suuri, että se alensi merkittävästi Grande Ronde -joen lämpötilaa (kuva 1): ympäröivän ilman lämpötilalla ja vuorokausivaihtelulla oli suurempi vaikutus pääuoman lämpötilan muutoksiin (kuvat 2 ja 3). Lämpötila ei jatkuvasti noussut Grande Ronde -joen alaosassa, koska siihen vaikutti 23. kesäkuuta saapunut kylmä rintama (kuva 2). Wallowajokea lukuun ottamatta sivujoet eivät siis vaikuttaneet Grande Ronde -joen pituussuuntaiseen lämpötilagradienttiin asteittain eivätkä piikkimäisesti. Jälleen kerran tämä yksittäinen muutos viittaa siihen, että virran koko liittyy sivujokien kykyyn häiritä pääuoman fyysisiä ominaisuuksia.
Kontrastina aiempiin muutoksiin fyysisten ominaisuuksien suuntauksissa alajuoksulla, raekokoanalyysin tulokset osoittavat, että sivujokien vaikutus sedimenttikokoon oli piikkimäinen alajuoksun suunnassa (taulukko 3). Sedimenttikokohäiriöt yhtymäkohdissa näkyvät selvästi kuvassa 6. Sedimentin koko pieneni pääuomassa heti sen ja Wallowa Riverin, Wildcat Creekin ja Joseph Creekin yhtymäkohtien alapuolella (kuvat 7 ja 10). Syynä sedimentin hienojakoisuuteen on hienojakoisen sedimentin laskeutuminen näiden sivujokien suulle ja sen myöhempi kulkeutuminen Grande Ronde -jokeen. Paikallinen, lyhytkestoinen sedimentin koon pieneneminen johtui tästä laskeutumisesta, ja lopulta sedimentin koon negatiiviset piikit esiintyivät alavirran suuntaan.
Purot eivät näyttäneet vaikuttavan biologisten ominaisuuksien alavirran puoleiseen gradienttiin. Selkärangattomien jakautuminen noudatti yleensä RCC:n ennustamia suuntauksia, eikä useimmilla sivujoilla ollut vaikutusta pääuoman selkärangattomien eläimistöön (kuvat 11 ja 12). Vaikka esimerkiksi Wildcat Creekissä esiintyi pteronarcid-kivikärpäsiä, näitä hyönteisiä ei ollut pääuomassa yhtymäkohdan alapuolella (kuva 11). Yksi sivujoki – Grossman Creek – vaikutti kuitenkin paikallisesti Grande Rondeen, sillä tässä purossa tavatut erityiset taksonit (Lepidostomatidae ja Perlidae) esiintyivät myös alajuoksulla pääuomassa (kuva 11).
Kalojen runsaudet ja levinneisyydet muuttuivat alajuoksun suuntaan latvavesistä Grande Ronden suulle. Tuloksemme osoittavat, että yläjuoksua hallitsivat lohikalat, kun taas alajuoksua hallitsivat pikkuturskat (kuva 13). Alkuperäisiä muita kuin lohikaloja esiintyi koko jokijärjestelmässä. Pohjaeläimiä, särkikaloja ja katosomideja esiintyi runsaammin Grande Ronden yläjuoksulla, mutta niitä esiintyi myös sivujoissa ja alajuoksulla. Näytteenottotekniikkamme eivät olleet riittäviä havaitsemaan mahdollisia levinneisyys- ja runsausmalleja. Grande Ronde-joen latvavesien alapuolella sijaitsevien Wallowan ja Wenahan sivujokien näytteenottoalueilla lohikalojen määrä oli suurempi kuin Grande Ronde-joen keski- ja alajuoksun pääuomassa (kuva 14). Näin ollen Wallowan ja Wenahan sivujoet vaikuttivat lohikalojen runsauden piikkeihin, kun lohikalojen suhteellinen runsaus muuten väheni jatkuvasti alajuoksulla. Grande Ronden pääuoman yläjuoksulla lohikalojen runsaus oli suurempi kuin keski- ja alajuoksulla.
Kylmän veden kalat (eli kirjolohi Oncorhynchus mykiss ja Cottus spp.) hallitsivat yläjuoksua, kun taas alajuoksulla ne korvautuivat vähitellen lämpimän veden kaloilla (pääasiassa muulla kuin kotoperäisellä pikkulohella Micropterus dolomieui) (kuvat 13 ja 14). Vaikka kotoperäiset särkikalat ja katostomidat eivät osoittaneet pituussuuntaisia malleja (ehkä johtuen näiden sukujen laajasta ekologisesta sietokyvystä), ne muodostivat suuremman osuuden kalafaunasta yläjuoksulla (kuva 13). Sivujokien (esim. Wildcat Creek) alapuolisissa Grande Ronde-joen uomissa esiintyi kuitenkin piikkejä katostomidien ja särkikalojen esiintymisessä. Lisäksi kirjolohen ja kirjolohen (Oncorhynchus tshawytscha) esiintyminen lisääntyi ohimenevästi Lower Grande Ronde -joen alajuoksulla, joka laskee kahden suuren kylmän sivujoen, Wallowa- ja Wenaha-joen, alapuolella.
IV. Johtopäätökset
RCC:ssä todetaan, että lotisissa järjestelmissä on tasaisia pituussuuntaisia fysikaalisia gradientteja ja samanaikaisesti tasaisia pituussuuntaisia biologisia gradientteja; tähän ajatukseen sisältyy epäsuorasti se, että molemmista gradienteista puuttuu kokonaan epäjatkuvuus. Tuloksemme osoittavat yleisesti, että sivujoet häiritsevät jatkumoa ja aiheuttavat sekä piikki- että porrasmaisia epäjatkuvuuskohtia pääuoman gradientteihin. Esimerkiksi Wallowa-joki aiheutti Grande Ronde-joen virtaaman asteittaisen kasvun ja lämpötilan asteittaisen laskun (taulukko 2 ja kuva 2). Lisäksi kesäkuun 23. päivän kylmä rintama alensi todennäköisesti Grande Ronde -joen alaosan lämpötiloja, mikä ei aiheuttanut lämpötilagradienttia altaan mittakaavassa (kuva 2). Myöskään substraatin koossa ei ollut gradienttia kahdesta syystä: ensinnäkin Grande Ronden raekoko oli suhteellisen vakio koko joen yhteisen sedimenttilähteen (basalttikanjonin seinämät) vuoksi, ja toiseksi sivujokien aiheuttamat paikalliset sedimenttikokojen pienenemiset yhtymäkohtien alapuolella (taulukko 3 ja kuva 6). Biologisesti selkärangattomien funktionaalisten ravintoryhmien osuuksien muutos seurasi RCC:tä suurimmalta osin, mutta häiriintyi Grossman Creekin yhtymäkohdassa (kuva 11). Myös kalayhteisöt noudattivat samaa kaavaa: lohikalojen runsaus väheni alajuoksulla, mutta katkesi positiivisiin piikkeihin Grande Ronde-joen ja Wenaha- ja Wallowajoen yhtymäkohdissa (kuva 13).
Vaikka havaintomme osoittavat, että Grande Ronde -joen vesiominaisuudet eivät ole täysin yhdenmukaisia RCC:n kanssa, tämä saattaa heijastaa rajallisia kykyjämme ottaa näytteitä joesta yhtä paljon kuin RCC:n ongelmia. RCC:tä olisi pidettävä yksinkertaisena, epätäydellisenä perustana, joka on hyödyllinen perusta, jonka varaan voidaan rakentaa monimutkaisempi ymmärrys siitä, miten lotiset järjestelmät toimivat.