Fissekis, A.D.1, R.G. Hersh-Burdick1, T.A. O’Rear2 și J.Q. White3
1Civil and Environmental Engineering Department, University of California, Davis
2Department of Wildlife, Fish, and Conservation Biology, University of California, Davis
3Department of Land, Air, and Water Resources, University of California, Davis
I.Introducere
Conceptul de continuitate a râurilor (RCC) descrie un gradient descendent de organisme care urmează un gradient descendent de caracteristici fizice. Este posibil ca afluenții să nu împărtășească aceleași caracteristici fizice ca și cursul principal, creând noduri de rețea în care anomaliile fizice și biologice perturbă tiparele longitudinale găsite de-a lungul cursului principal al râului. Această lucrare examinează mediul acvatic al râului Grande Ronde pentru a determina dacă afluenții au un efect de vârf sau de treaptă asupra tendințelor din aval în ceea ce privește caracteristicile fizice ale habitatului și organismele acvatice din cursul principal. Pentru a examina modificările acestor tendințe de-a lungul cursului principal al râului din cauza confluențelor afluenților, am măsurat debitul, am obținut măsurători ale calității apei și am prelevat probe de substrat, nevertebrate și pești, deasupra, dedesubt și la confluențele afluenților (tabelul 1) pe toată lungimea râului eșantionat.
II. Proiectare și metodologie experimentală
Debitul din afluenți și, acolo unde a fost posibil, din cursul principal al râului Grande Ronde, a fost determinat cu ajutorul metodologiilor standard de măsurare a vitezei în zonă, cu măsurători ale vitezei obținute cu un vitezometru Marsh-McBirney Flo-Mate. Temperaturile apei din apropierea albiei au fost obținute în fiecare loc de prelevare a probelor cu ajutorul unui hidrolab YSI Multimeter, iar datele suplimentare privind temperatura apei au fost colectate continuu la intervale de prelevare de 30 de minute cu ajutorul unui termistor atașat la o plută. Substratul canalului a fost eșantionat folosind metoda Wolman de numărare a pietricelelor de-a lungul transectelor de deasupra, dedesubt și la confluențele afluenților, împreună cu afluenții și alte situri de teren. Invertebratele au fost colectate cu un prelevator Surber și identificate în funcție de familie. Distribuția peștilor a fost observată prin metode de eșantionare cu snorkel și cu cârligul și linia. Sondajele cu snorkeling au fost efectuate numai în locurile de eșantionare identificate, în timp ce sondajele cu cârlige și undițe au fost efectuate de pescari individuali care pescuiau atât de pe plute, cât și de pe țărm în locurile noastre de eșantionare. Eșantionarea a început la izvoarele râului Grande Ronde la Spring Creek (confluența situată la kilometrul 173,4 al râului) și s-a încheiat la confluența Grande Ronde cu râul Snake. O listă a locurilor de prelevare a probelor și a datelor este prezentată în tabelul 1.
III. Rezultate
Deși afluenții au contribuit la creșterea debitului din Grande Ronde, numai râul Wallowa a adus o schimbare treptată la debitul total în Grande Ronde (tabelul 2). Râul Wallowa a triplat volumul transportat de cursul principal al râului; acest volum crescut a fost menținut până la confluența Grande Ronde cu Snake. În general, niciun alt afluent nu a fost suficient de mare pentru a crește debitul Grande Ronde cu mai mult de un procent, cu excepția râului Wenaha, care a crescut debitul principal cu peste 10 procente. Această schimbare izolată implică faptul că dimensiunea cursului de apă poate fi legată de capacitatea unui afluent de a avea un impact asupra unui râu din cursul principal.
În mod similar cu efectele sale asupra debitului, râul Wallowa a afectat, de asemenea, o schimbare în trepte a temperaturii râului Grande Ronde (Figura 1). Temperatura rece a râului Wallowa a redus temperatura apei din Grande Ronde; Grande Ronde nu și-a mai recăpătat niciodată nivelurile inițiale de temperatură de-a lungul restului gradientului său longitudinal descendent. Deși mai mulți alți afluenți au fost, de asemenea, semnificativ mai reci decât cursul principal al râului, numai Wallowa a avut un debit suficient pentru a reduce semnificativ temperatura râului Grande Ronde (figura 1): temperatura aerului înconjurător și ciclul diurn au avut un impact mai mare asupra schimbărilor de temperatură din cursul principal (figurile 2 și 3). Temperatura nu a crescut în mod continuu în partea inferioară a râului Grande Ronde, deoarece a fost afectată de un front rece care s-a deplasat pe 23 iunie (figura 2). Astfel, cu excepția râului Wallowa, afluenții nu au avut nici un efect în trepte, nici un efect de vârf asupra gradientului longitudinal de temperatură al râului Grande Ronde. Din nou, această schimbare izolată implică faptul că dimensiunea cursului de apă este legată de capacitatea unui afluent de a perturba caracteristicile fizice ale unui râu principal.
În mod invers față de schimbările anterioare în tendințele descendente ale caracteristicilor fizice, rezultatele analizei granulometrice arată că afluenții au contribuit cu vârfuri în ceea ce privește dimensiunea sedimentelor în direcția descendentă (Tabelul 3). Tulburările în ceea ce privește dimensiunea sedimentelor la confluențe sunt clar vizibile în figura 6. Dimensiunea sedimentelor a scăzut pe cursul principal chiar sub confluențele sale cu râul Wallowa, Wildcat Creek și Joseph Creek (figurile 7 și 10). Cauza afinării sedimentelor se datorează depunerii de sedimente fine la gura de vărsare a acestor afluenți și transportului ulterior al acestora în râul Grande Ronde. Reducerea localizată și de scurtă durată a dimensiunii sedimentelor a rezultat în urma acestei depuneri și, în cele din urmă, au apărut vârfuri negative ale dimensiunii sedimentelor în direcția aval.
Afluenții nu au părut să afecteze gradientul descendent al caracteristicilor biologice. Distribuția nevertebratelor a urmat, în general, tendințele prezise de CCR,majoritatea afluenților neavând niciun impact asupra faunei de nevertebrate din cursul principal (Figura 11 și 12). De exemplu, deși muște de piatră pteronarcide au fost prezente în Wildcat Creek, aceste insecte au fost absente din cursul principal mai jos de confluență (figura 11). Cu toate acestea, un afluent – Grossman Creek – a influențat local Grande Ronde, deoarece taxonii distinctivi (Lepidostomatidae și Perlidae) găsiți în acest pârâu erau, de asemenea, prezenți în aval, în cursul principal (Figura 11).
Abundanța și distribuția peștilor s-au schimbat în sens descendent de la izvoare până la gura de vărsare a Grande Ronde. Rezultatele noastre arată că partea superioară a cursului de apă a fost dominată de salmonide, în timp ce partea inferioară a cursului de apă a fost dominată de bibanul cu gură mică (figura 13). Non-salmonidele native au fost prezente în întregul sistem fluvial. Cotidele, ciprinidele și catosomidele au fost găsite în abundență mai mare în cursul superior al Grande Ronde; cu toate acestea, ele au fost găsite și în afluenți și în cursurile din aval. Tehnicile noastre de eșantionare nu au fost adecvate pentru a detecta orice tip de distribuție și abundență. Secțiunile eșantionate din afluenții Wallowa și Wenaha sub cursul superior al râului Grande Ronde au prezentat o abundență mai mare de salmonide în comparație cu cursul principal al cursurilor mijlocii și inferioare ale Grande Ronde (figura 14). Prin urmare, afluenții Wallowa și Wenaha au contribuit cu vârfuri de abundență a salmonidelor într-un declin continuu în aval al abundenței relative a salmonidelor. În cursurile superioare ale cursului principal al Grande Ronde au fost observate abundențe mai mari de salmonide decât în cursurile mijlocii și inferioare.
Peștii de apă rece (adică păstrăvul curcubeu Oncorhynchus mykiss și Cottus spp.) au dominat cursurile superioare, în timp ce în cursurile inferioare au fost înlocuiți treptat de pești de apă caldă (în principal bibanul cu gură mică Micropterus dolomieui, care nu este nativ)(figurile 13 și 14). Deși ciprinidele și catostomidele indigene nu au prezentat modele longitudinale (poate din cauza toleranței ecologice largi a acestor familii), acestea au reprezentat o proporție mai mare din fauna piscicolă în cursurile superioare (figura 13). Cu toate acestea, porțiuni ale râului Grande Ronde inferior în aval de afluenți (de exemplu, Wildcat Creek) au prezentat vârfuri în ceea ce privește prezența catostomidelor și ciprinidelor. În plus, au existat creșteri tranzitorii ale prezenței păstrăvului curcubeu și a somonului Chinook, Oncorhynchus tshawytscha, în cursul inferior al râului Grande Ronde în aval de doi afluenți mari și reci: râurile Wallowa și Wenaha.
IV. Concluzii
CCR afirmă că sistemele lotice prezintă gradienți fizici longitudinali netezi cu gradienți biologici longitudinali netezi concomitent; implicit în această idee este că ambii gradienți sunt complet lipsiți de discontinuități. În general, rezultatele noastre arată că afluenții perturbă continuumul introducând atât discontinuități în formă de vârfuri, cât și în trepte în gradienții din sistemul principal. De exemplu, râul Wallowa a provocat o creștere în trepte a debitului și o scădere în trepte a temperaturii râului Grande Ronde (tabelul 2 și, respectiv, figura 2). În plus, frontul rece din 23 iunie a scăzut probabil temperaturile râului Grande Ronde inferior, ceea ce a dus la un gradient de temperatură nul la scara bazinului (figura 2). Dimensiunea substratului nu a avut, de asemenea, un gradient din două motive: în primul rând, dimensiunea granulelor din Grande Ronde a fost relativ constantă datorită sursei comune de sedimente (pereții canionului de bazalt) pentru întregul râu; în al doilea rând, afluenții au cauzat scăderi locale ale dimensiunilor sedimentelor în aval de confluențe (tabelul 3 și figura 6). Din punct de vedere biologic, schimbarea proporțiilor grupurilor funcționale de hrănire a nevertebratelor a urmat CCR în majoritatea aspectelor, dar a fost întreruptă la confluența cu Grossman Creek (figura 11). Comunitățile de pești au prezentat, de asemenea, același model: abundența salmonidelor a scăzut în aval, doar pentru a fi întreruptă de vârfuri pozitive la confluențele Grande Ronde cu râurile Wenaha și Wallowa (figura 13).
Deși constatările noastre arată că caracteristicile acvatice ale râului Grande Ronde nu sunt în întregime în concordanță cu RCC, acest lucru poate reflecta abilitățile noastre limitate de a eșantiona râul, cât și problemele cu RCC. RCC ar trebui privit ca o fundație simplă și incompletă, care reprezintă o bază utilă pe care să se construiască o înțelegere mai complexă a modului în care funcționează sistemele lotice.
.