Fissekis, A.D.1, R.G. Hersh-Burdick1, T.A. O’Rear2, e J.Q. White3
1Dipartimento di ingegneria civile e ambientale, Università della California, Davis
2Dipartimento di biologia della fauna selvatica, dei pesci e della conservazione, Università della California, Davis
3Dipartimento di risorse di terra, aria e acqua, Università della California, Davis
I.Introduzione
Il River Continuum Concept (RCC) descrive un gradiente a valle di organismi che segue un gradiente a valle di caratteristiche fisiche. I tributari possono non condividere le stesse caratteristiche fisiche del mainstem, creando nodi di rete in cui le anomalie fisiche e biologiche interrompono i modelli longitudinali trovati lungo il fiume mainstem. Questo documento esamina l’ambiente acquatico del fiume Grande Ronde per determinare se gli affluenti hanno un effetto a picco o a gradino sulle tendenze a valle delle caratteristiche fisiche dell’habitat e degli organismi acquatici all’interno del mainstem. Per esaminare i cambiamenti di queste tendenze lungo il fiume principale a causa delle confluenze degli affluenti, abbiamo misurato la portata, ottenuto misure della qualità dell’acqua e campionato il substrato, gli invertebrati e i pesci, sopra, sotto e alle confluenze degli affluenti (Tabella 1) per tutta la lunghezza del fiume campionato.
II. Disegno sperimentale e metodologia
La portata degli affluenti e, dove possibile, del fiume Grande Ronde, è stata determinata utilizzando metodologie standard di velocità dell’area, con misure di velocità ottenute con un misuratore di velocità Marsh-McBirney Flo-Mate. Le temperature dell’acqua in prossimità del letto sono state ottenute in ogni sito di campionamento utilizzando un idrolab YSI Multimeter, con ulteriori dati sulla temperatura dell’acqua raccolti continuamente a intervalli di 30 minuti utilizzando un termistore collegato a una zattera. Il substrato del canale è stato campionato utilizzando il metodo Wolman Pebble count lungo i transetti sopra, sotto e alle confluenze degli affluenti insieme agli affluenti e ad altri siti del campo. Gli invertebrati sono stati raccolti con un campionatore Surber e identificati per famiglia. Le distribuzioni dei pesci sono state osservate con metodi di campionamento snorkeling e hook-and-line. Le indagini di snorkeling sono state condotte solo nei siti di campionamento identificati, mentre le indagini con la lenza sono state effettuate da singoli pescatori che pescavano sia dalle zattere che dalla riva nei nostri siti di campionamento. Il campionamento è iniziato alle sorgenti della Grande Ronde a Spring Creek (confluenza situata al miglio 173.4 del fiume) e si è concluso alla confluenza della Grande Ronde con il fiume Snake. Un elenco dei siti e delle date di campionamento è presentato nella tabella 1.
III. Risultati
Anche se gli affluenti hanno contribuito all’aumento della portata della Grande Ronde, solo il fiume Wallowa ha apportato un cambiamento graduale alla portata complessiva della Grande Ronde (Tabella 2). Il Wallowa ha triplicato il volume trasportato dal fiume mainstem; questo volume aumentato è stato mantenuto fino alla confluenza del Grande Ronde con lo Snake. In generale, nessun altro affluente era abbastanza grande da aumentare lo scarico della Grande Ronde di più dell’uno per cento con l’eccezione del fiume Wenaha, che ha aumentato lo scarico del mainstem di più del 10 per cento. Questo spostamento isolato implica che la dimensione della corrente può essere correlata alla capacità di un affluente di influenzare un fiume del mainstem.
Similmente ai suoi effetti sulla scarica, il fiume Wallowa ha anche influenzato un cambiamento di passo nella temperatura del fiume Grande Ronde (Figura 1). La temperatura fredda del Wallowa ha ridotto la temperatura dell’acqua nel Grande Ronde; il Grande Ronde non ha mai recuperato i suoi livelli di temperatura originali lungo il resto del suo gradiente longitudinale a valle. Anche se diversi altri affluenti erano significativamente più freddi del fiume principale, solo il Wallowa aveva abbastanza portata per abbassare significativamente la temperatura del fiume Grande Ronde (Figura 1): la temperatura dell’aria ambiente e il ciclo diurno hanno avuto un impatto maggiore sugli spostamenti della temperatura del mainstem (Figure 2 e 3). La temperatura non è aumentata continuamente nel fiume Grande Ronde inferiore perché è stata influenzata da un fronte freddo che è arrivato il 23 giugno (Figura 2). Così, eccetto il Wallowa, gli affluenti non hanno avuto né un effetto a gradino né a picco sul gradiente di temperatura longitudinale del Grande Ronde River. Ancora una volta, questo spostamento isolato implica che la dimensione della corrente è legata alla capacità di un affluente di perturbare le caratteristiche fisiche di un fiume del mainstem.
Conversamente ai precedenti cambiamenti nelle tendenze a valle delle caratteristiche fisiche, i risultati dell’analisi della granulometria mostrano che gli affluenti hanno contribuito ai picchi nella dimensione dei sedimenti nella direzione a valle (Tabella 3). Le interruzioni delle dimensioni dei sedimenti alle confluenze sono chiaramente visibili nella Figura 6. La dimensione dei sedimenti è diminuita sul mainstem appena sotto le confluenze con il Wallowa River, Wildcat Creek e Joseph Creek (Figure 7 e 10). La causa della finezza dei sedimenti è dovuta alla deposizione di sedimenti fini alla foce di questi affluenti e al loro successivo trasporto nel fiume Grande Ronde. Una riduzione localizzata e di breve durata delle dimensioni dei sedimenti è risultata da questa deposizione e alla fine si sono verificati dei picchi negativi nelle dimensioni dei sedimenti in direzione di valle.
Gli affluenti non sembrano influenzare il gradiente a valle delle caratteristiche biologiche. La distribuzione degli invertebrati ha generalmente seguito le tendenze previste dall’RCC, con la maggior parte degli affluenti che non hanno alcun impatto sulla fauna invertebrata del mainstem (Figura 11 e 12). Per esempio, anche se i stoneflies pteronarcidi erano presenti nel Wildcat Creek, questi insetti erano assenti dal mainstem sotto la confluenza (Figura 11). Tuttavia, un affluente – Grossman Creek – ha influenzato localmente il Grande Ronde, come taxa distintivi (Lepidostomatidae e Perlidae) trovati in questo torrente erano presenti anche a valle del mainstem (Figura 11).
Le abbondanze e le distribuzioni dei pesci sono cambiate in una direzione a valle dalle sorgenti alla bocca del Grande Ronde. I nostri risultati mostrano che le portate superiori sono state dominate dai salmonidi mentre le portate inferiori sono state dominate dalla spigola (Figura 13). I non salmonidi nativi si sono verificati in tutto il sistema fluviale. Cottidi, ciprinidi e catosomidi sono stati trovati in maggiore abbondanza nel corso superiore della Grande Ronde; tuttavia, sono stati trovati anche negli affluenti e nel corso inferiore. Le nostre tecniche di campionamento non erano adeguate per rilevare qualsiasi modello di distribuzione e abbondanza esistesse. Le sezioni campionate degli affluenti Wallowa e Wenaha sotto le sorgenti del fiume Grande Ronde hanno mostrato una maggiore abbondanza di salmonidi rispetto al mainstem del medio e basso corso del Grande Ronde (Figura 14). Pertanto, gli affluenti Wallowa e Wenaha hanno contribuito a picchi di abbondanza di salmonidi in un altrimenti continuo declino a valle dell’abbondanza relativa di salmonidi. I tratti superiori del Grande Ronde hanno mostrato abbondanze di salmonidi più elevate rispetto ai tratti medi e inferiori.
I pesci d’acqua fredda (cioè, la trota iridea Oncorhynchus mykiss e Cottus spp.) hanno dominato i tratti superiori, mentre sono stati gradualmente sostituiti da pesci d’acqua calda (principalmente smallmouth bass non nativo Micropterus dolomieui) nei tratti inferiori (Figure 13 e 14). Anche se i ciprinidi e i catostomidi nativi non hanno mostrato modelli longitudinali (forse a causa delle ampie tolleranze ecologiche di queste famiglie), essi costituiscono una proporzione maggiore della fauna ittica nei corsi d’acqua superiori (Figura 13). Tuttavia, i tratti del fiume Grande Ronde inferiore a valle degli affluenti (ad esempio, Wildcat Creek) hanno mostrato picchi nelle presenze di catostomidi e ciprinidi. Inoltre, ci sono stati aumenti transitori di trote iridee e salmoni Chinook, Oncorhynchus tshawytscha, nel fiume Grande Ronde inferiore a valle di due grandi affluenti freddi: i fiumi Wallowa e Wenaha.
IV. Conclusioni
Il RCC afferma che i sistemi lotici mostrano gradienti fisici longitudinali lisci con gradienti biologici longitudinali concomitanti lisci; implicito in questa idea è che entrambi i gradienti mancano completamente di discontinuità. In generale, i nostri risultati mostrano che gli affluenti interrompono il continuum introducendo discontinuità sia a picco che a gradino nei gradienti del mainstem. Per esempio, il fiume Wallowa ha causato un aumento a gradini della portata e una diminuzione a gradini della temperatura del fiume Grande Ronde (Tabella 2 e Figura 2, rispettivamente). Inoltre, il fronte freddo del 23 giugno ha probabilmente diminuito le temperature del Grande Ronde inferiore, con conseguente assenza di gradiente di temperatura su scala del bacino (Figura 2). Anche la dimensione del substrato mancava di un gradiente per due ragioni: in primo luogo, la granulometria della Grande Ronde era relativamente costante a causa della fonte comune di sedimenti (pareti di canyon di basalto) per l’intero fiume; in secondo luogo, gli affluenti hanno causato diminuzioni locali nelle dimensioni dei sedimenti a valle delle confluenze (Tabella 3 e Figura 6). Biologicamente, il cambiamento nelle proporzioni del gruppo di alimentazione funzionale degli invertebrati ha seguito l’RCC nella maggior parte degli aspetti, ma è stato interrotto alla confluenza di Grossman Creek (Figura 11). Anche le comunità di pesci hanno mostrato questo stesso modello: l’abbondanza di salmonidi è diminuita a valle, solo per essere interrotta da picchi positivi alle confluenze della Grande Ronde con i fiumi Wenaha e Wallowa (Figura 13).
Anche se i nostri risultati mostrano che le caratteristiche acquatiche del fiume Grande Ronde non sono completamente coerenti con l’RCC, questo può riflettere le nostre limitate capacità di campionare il fiume tanto quanto i problemi con l’RCC. L’RCC dovrebbe essere visto come un fondamento semplice e incompleto che è una base utile su cui costruire una comprensione più complessa di come funzionano i sistemi lotici.
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