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Environment

सतत Hydrologic और पानी की गुणवत्ता की निगरानी वसंत तालाबों

doi: 10.3791/56466 Published: November 13, 2017

Summary

पारिस्थितिकी तंत्र सेवाओं और वसंत तालाबों और उनके इन सेवाओं को उपलब्ध कराने की क्षमता पर anthropogenic गतिविधियों के प्रभावों के द्वारा प्रदान की प्रक्रियाओं को समझना गहन hydrologic निगरानी की आवश्यकता है । पानी के स्तर और गुणवत्ता पर anthropogenic गतिविधियों के प्रभाव को समझने के लिए विकसित किया गया था -सीटू निगरानी उपकरणों का उपयोग कर इस नमूना प्रोटोकॉल ।

Abstract

वसंत तालाबों, भी वसंत पूल के रूप में भेजा, धमकी दी और लुप्तप्राय प्रजातियों की एक किस्म के लिए महत्वपूर्ण पारिस्थितिकी तंत्र सेवाओं और आवास प्रदान करते हैं । हालांकि, वे परिदृश्य है कि अक्सर खराब समझ रहे है और अध्ययन के भागों कमजोर कर रहे हैं । भूमि उपयोग और प्रबंधन प्रथाओं, साथ ही जलवायु परिवर्तन के लिए वैश्विक amphibian गिरावट के लिए एक योगदान माना जाता है । हालांकि, और अधिक शोध के लिए इन प्रभावों की सीमा को समझने की जरूरत है । यहां, हम एक वसंत तालाब आकृति विज्ञान और विस्तार एक निगरानी स्टेशन है कि एक वसंत है तालाब hydroperiod की अवधि में पानी की मात्रा और गुणवत्ता डेटा इकट्ठा किया जा सकता है निस्र्पक के लिए वर्तमान पद्धति । हम कैसे क्षेत्र सर्वेक्षण के संचालन के लिए आकृति विज्ञान की विशेषता और एक वसंत तालाब के लिए मंच भंडारण curves विकसित करने के लिए पद्धति प्रदान करते हैं । इसके अतिरिक्त, हम जल स्तर, तापमान, पीएच, ऑक्सीकरण-कमी क्षमता, भंग ऑक्सीजन, और एक वसंत तालाब में पानी की विद्युत चालकता की निगरानी के लिए कार्यप्रणाली प्रदान करते हैं, साथ ही साथ वर्षा डेटा की निगरानी । इस जानकारी के लिए बेहतर पारिस्थितिकी तंत्र सेवाओं कि वसंत तालाबों प्रदान और उनके इन सेवाओं को उपलब्ध कराने की क्षमता पर anthropogenic गतिविधियों के प्रभावों को यों तो इस्तेमाल किया जा सकता है ।

Introduction

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वसंत तालाबों अस्थाई, उथले झीलों कि आम तौर पर गिरावट से वसंत को पानी होते है और अक्सर गर्मियों के महीनों के दौरान सूख रहे हैं । वसंत तालाबों की बाढ़ अवधि, आम तौर पर hydroperiod के रूप में संदर्भित, मुख्य रूप से वर्षण और evapotranspiration1द्वारा नियंत्रित है ।

वसंत तालाबों भी वसंत पूल, अल्पकालिक तालाबों, अस्थाई तालाबों, मौसमी तालाबों, और भौगोलिक दृष्टि से पृथक झीलों2के रूप में भेजा जा सकता है । पूर्वोत्तर संयुक्त राज्य अमेरिका में, वसंत तालाबों सबसे अक्सर महत्वपूर्ण निवास स्थान वे उभयचर के लिए प्रदान की विशेषता है, प्रजनन आधार के रूप में सेवारत और प्रारंभिक जीवन चरणों के दौरान सहायता प्रदान (यानी, tadpoles) और कायापलट । कैलिफोर्निया में, वसंत तालाबों अद्वितीय वनस्पति और लुप्तप्राय संयंत्र प्रजातियों के द्वारा विशेषता है कि वे2का समर्थन कर रहे हैं ।

इन आवासों तेजी से भूमि का उपयोग करें और जलवायु परिवर्तन के कारण की धमकी दी है, और amphibian आबादी एक महत्वपूर्ण वैश्विक गिरावट का सामना कर रहे है मोटे तौर पर anthropogenic गतिविधियों के कारण3,4। जल गुणवत्ता प्रदूषण के कारण चिंताओं को भी हाल ही में amphibian गिरावट आती है विश्व स्तर पर5में योगदान कारक माना जाता है । इसके अलावा, हाल के अध्ययनों से पता चला है वसंत मानव अपशिष्ट जल से प्रभावित मेंढकों में intersex विशेषताओं के एक वृद्धि की घटना6। इसलिए एक के लिए दोनों प्राकृतिक और प्रभावित वसंत तालाबों के और अधिक गहन निगरानी का संचालन करने के लिए बेहतर वैश्विक amphibian गिरावट को योगदानकर्ताओं समझ की जरूरत है ।

वसंत तालाबों कि मापा और निगरानी की जरूरत के भौतिक मापदंडों तालाब आकृति विज्ञान और जल स्तर शामिल हैं । आकृति विज्ञान तालाब की ज्यामिति है, और तालाब के पार तरक्की में परिवर्तन का निर्धारण करने के लिए एक सर्वेक्षण आयोजित करने के द्वारा विकसित की है । सर्वेक्षण डेटा तो एक मंच भंडारण वक्र, जो तालाब की मात्रा में सक्षम बनाता है पानी के स्तर के माप के आधार पर अनुमान स्थापित करने के लिए उपयोग किया जाता है । क्योंकि एक वसंत तालाब में जल स्तर भारी वर्षा से प्रभावित है, माप एक उच्च लौकिक संकल्प में बनाया जाना चाहिए सबसे अच्छा दोनों (यानीकम समझने के लिए, घंटे के लिए मिनट के आदेश पर) और दीर्घकालिक उतार चढ़ाव (यानी, जल स्तर में महीनों से वर्षों के आदेश पर) ।

ब्याज कि वसंत तालाबों के समारोह को प्रभावित करने के लिए जाना जाता है के पानी की गुणवत्ता मानकों तापमान, पीएच, विद्युत चालकता, भंग ऑक्सीजन का स्तर, और ऑक्सीकरण क्षमता में कमी शामिल हैं । इन मापदंडों सभी अपेक्षाकृत सस्ते प्रौद्योगिकियों और सेंसर नेटवर्क के साथ सीटू में मापा जा सकता है । कुछ पोषक तत्वों की प्रजातियों (यानी, कुल Kjeldahl नाइट्रोजन) और अंय प्रदूषक (यानी, उभरते हुए पदार्थों) के रूप में ब्याज की कुछ पानी की गुणवत्ता मानकों के नमूने की आवश्यकता होतीहैऔर प्रसंस्करण के लिए एक प्रयोगशाला के लिए लाया और विश्लेषण.

महत्वपूर्ण मापदंडों है कि वसंत तालाबों की क्षमता को प्रभावित प्रजनन उभयचर और tadpoles के प्रारंभिक विकास के चरणों के लिए उपयुक्त निवास के रूप में कार्य करने के लिए जल स्तर, पीएच शामिल हैं, और ऑक्सीजन एकाग्रता भंग । वसंत अपेक्षाकृत प्राचीन परिदृश्य में स्थित तालाबों की तुलना में, विद्युत चालकता के स्तर ऊंचा, उच्च पीएच, भंग ऑक्सीजन सांद्रता कम है, और उच्च पोषक तत्वों की सांद्रता वसंत तालाबों में दर्ज किया गया है anthropogenic द्वारा प्रभावित क्रियाएं2,7। कम करने या anaerobic शर्तों इन निवास में हो सकता है, विशेष रूप से लोगों कि anthropogenic गतिविधियों से प्रभावित कर रहे हैं । यह सूक्ष्मजीवविज्ञानी समुदाय में बदलाव का कारण बन सकता है, तालाब के भीतर पोषक साइकिल चालन में फेरबदल और संभावित अंत में बाधित यौगिकों और अंय प्रदूषकों8,9के क्षरण को कम करने ।

इस समाचार पत्र का लक्ष्य पानी की मात्रा और एक वसंत तालाब की गुणवत्ता की निगरानी के लिए एक स्टेशन स्थापित करने के लिए कैसे के लिए जानकारी प्रदान करना है । इस विधि किसी भी वसंत तालाब के लिए लागू किया जा सकता है, लेकिन साइट के लिए उपयोग की आवश्यकता है (यानी, साइट सार्वजनिक संपत्ति पर होना चाहिए या भूमि मालिक को उपकरण स्थापित करने की अनुमति है) ।

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Protocol

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< p class = "jove_title" > 1. एक वसंत तालाब के एक सर्वेक्षण आयोजित आकृति विज्ञान

  1. बेंचमार्क के रूप में निर्दिष्ट करने के लिए किसी स्थान का चयन करें और इसे एक छोटे सर्वेक्षण या अंकन ध्वज के साथ चिह्नित.
    नोट: स्थान तालाब की तुलना में अधिक उन्नयन होना चाहिए और तालाब के पार सभी स्थानों से रेखा की दृष्टि है.
  2. एक संदर्भ उंनयन बेंचमार्क असाइन करें; सही संख्या बात नहीं है, यह सिर्फ एक संदर्भ है जो अंय सभी उंनयन की तुलना में किया जा सकता है प्रदान करता है ।
  3. एक टेप उपाय का उपयोग कर और झंडे अंकन, तालाब क्षेत्र पर एक 3 मीटर अंतराल पर transects बनाने, एक 3 एम एक्स 3 मीटर ग्रिड में जिसके परिणामस्वरूप ( में उदाहरण देखें < सशक्त वर्ग = "xfig" > चित्रा १ ).
  4. तालाब के नीचे की ऊंचाई का निर्धारण ( यानी , जमीन) एक स्तर पर एक स्वचालित स्तर का उपयोग कर रॉड पर ऊंचाई को मापने के द्वारा प्रत्येक transect साथ 3 मीटर अंतराल पर । सुनिश्चित करें कि प्रोफाइल तालाब के हर तरफ सबसे अधिक उंनयन के लिए विस्तार ।
  5. प्रत्येक transect के अंत में, एक backsight करने के लिए मानक और उंनयन का रिकॉर्ड है ।
  6. मानक & #39 के बीच अंतर के रूप में सर्वेक्षण त्रुटि का निर्धारण; s असाइन किया गया उन्नयन ( यानी , चरण १.२ में असाइन किया गया संदर्भ मान) और उन्नयन प्रोफ़ाइल transect.
  7. पर सबसे दूर के स्थान से मापा
  8. के रूप में प्रोफ़ाइल के लिए बंद करने की अनुमत त्रुटि (ae) की गणना करें ae = K (2 * M ) ०.५ , जहां K ०.००१ और 1 के बीच एक स्थिरांक है और M की दूरी (मील) में बेंचमार्क और सबसे दूर के स्थान के बीच है प्रोफ़ाइल.
    नोट: K का मान सर्व की आवश्यक सटीकता पर निर्भर करता है, जो इस मामले में 0.1 < सुप वर्ग के रूप में लिया जा सकता है = "xref" > 10 .
  9. चरण १.७ में एई की गणना करने के लिए १.६ में परिकलित सर्वेक्षण त्रुटि की तुलना करें । यदि सर्वेक्षण त्रुटि AE से अधिक है, तो फिर प्रोफ़ाइल leveling (चरण १.३ और १.४) उस transect के लिए फिर से करें । यदि सर्वेक्षण त्रुटि एई से कम है, तो उस transect के लिए प्रोफ़ाइल leveling पूरा हो गया है, अगले transect के लिए प्रोफ़ाइल leveling आचरण ।
  10. कदम १.४ के माध्यम से १.८ के माध्यम से 3 मीटर अंतराल पर एक अंय दिशा में तालाब भर में ज्ञात उंनयन का एक ग्रिड बनाने के लिए और (प्रोफ़ाइल transects का एक उदाहरण देखें < सशक्त वर्ग = "xfig" > चित्रा 1 ) का संचालन करने के लिए दोहराएँ ।
  11. तालाब के लिए एक चरण भंडारण वक्र विकसित एक बार (मानक के संबंध में) ऊंचाई 3 एम एक्स 3 एम ग्रिड भर में जाना जाता है तालाब के पार सर्वेक्षण किया ।
    नोट: बड़ा अंतराल इस्तेमाल किया जा सकता है, लेकिन जल स्तर और तालाब की मात्रा के बीच संबंध का निर्धारण करने में त्रुटि बढ़ सकता है ।
< p class = "jove_title" > 2. वसंत तालाब का निर्धारण & #39; s स्टेज-स्टोरेज वक्र

< p class = "jove_content" > नोट: प्रत्येक वसंत तालाब तालाब में जल स्तर और पानी की मात्रा के बीच एक अनूठा रिश्ता होगा । इस संबंध को स्टेज-स्टोरेज वक्र कहा जाता है ।

  1. खंड 1 में इकट्ठे हुए उन्नयन डेटा का उपयोग कर, तालाब में सबसे अधिक और सबसे कम उन्नयन का निर्धारण.
  2. उच्चतम और निंनतम उंनयन के बीच अंतर का निर्धारण करते है और एक अंतराल का चयन करते है जिसके लिए समोच्च रेखाएं आरेखित करना; ०.१ से ०.२ m तक समोच्च अंतराल अनुशंसित है < सुप वर्ग = "xref" > 11 .
  3. प्रत्येक समोच्च की सतह क्षेत्र की गणना ( एक मैं ) । यह या तो हाथ से एक planimeter का उपयोग कर या इलेक्ट्रॉनिक भौगोलिक सूचना सॉफ्टवेयर (जीआईएस) का उपयोग कर किया जा सकता है ।
  4. प्रत्येक समोच्च अंतराल के बीच वॉल्यूम की गणना करने के लिए औसत-एंड-क्षेत्र पद्धति का उपयोग करें ( V i ):
    < img alt = "समीकरण 1" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56466/56466eq1.jpg"/>
    जहां E समोच्च उंनयन है ।
  5. कुल मात्रा ( वी पी ) की गणना प्रत्येक समोच्च अंतराल के बीच मात्रा के योग के रूप में वसंत तालाब के:
    < img alt = "समीकरण 2" src = "//cloudfront.jove.com/files/ftp_upload/56466/56466eq2.jpg"/>
    नोट: यहाँ H तालाब की अधिकतम गहराई है । एक उदाहरण तालिका 1 .
  6. में दिया गया है
  7. मंच-गहराई के एक समारोह के रूप में तालाब की संचई मात्रा ग्राफिंग द्वारा तालाब के लिए भंडारण संबंध निर्धारित करते हैं ।
    1. जल स्तर संवेदक स्थापित करने के बाद, जल स्तर का उपयोग कर के रूप में & #34; स्टेज & #34; और पानी की मात्रा का अनुमान, या भंडारण, तालाब में.
      नोट: चरण-संग्रहण वक्र का एक उदाहरण < सशक्त वर्ग = "xfig" > आरेख 2 में दिखाया गया है. यदि जल स्तर संवेदक वसंत तालाब में सबसे कम बिंदु से ऊपर स्थापित है, एक ऑफसेट चरण में मापा जल स्तर को बदलने की जरूरत होगी भंडारण वक्र (जल स्तर सेंसरों द्वारा दर्ज जल स्तर को ३.३ कदम में ऑफसेट जोड़ने के लिए अनुसूचित जनजाति निर्धारित age).
< p class = "jove_title" > 3. एक निगरानी स्टेशन स्थापित करना

< p class = "jove_content" > नोट: इस अध्ययन के लिए ब्याज के मापदंडों के लिए सेंसर एक दबाव transducer शामिल (उपाय दोनों जल स्तर और तापमान), भंग ऑक्सीजन एकाग्रता, ऑक्सीकरण-कमी संभावित, विद्युत चालकता, पीएच, और एक tipping बाल्टी बारिश गेज । पीएच जांच, भंग ऑक्सीजन सेंसर, और ऑक्सीकरण-कमी जांच लैब में सेंसर & #39; s उपयोगकर्ता मैनुअल के अनुसार तैनाती से पहले नपेed होना चाहिए । यहां, एक केंद्रीय लकड़हारा (15 मिनट अंतराल पर डेटा रिकॉर्ड करने के लिए क्रमादेशित) चयनित है, जो सभी सेंसर तैनाती के दौरान जुड़े रहे हैं । एक व्यवहार्य वैकल्पिक परिदृश्य होगा कि प्रत्येक सेंसर स्वायत्त है और एक केंद्रीय लकड़हारा की जरूरत नहीं है, क्योंकि प्रत्येक संवेदक अपने स्वयं के डेटा रिकॉर्ड होगा.

  1. प्रत्येक सेंसर (रेन गेज के अपवाद के साथ) को एक राख ब्लॉक या एक लकड़ी के दांव के साथ संलग्न करें (< सुदृढ वर्ग = "xfig" > चित्रा ३ ). नली clamps या ज़िप संबंधों का उपयोग करने के लिए सुनिश्चित करें कि सेंसर वसंत तालाब के नीचे के पास रहते है (या ब्याज की गहराई) ।
    1. इस तरह है कि यह एक कोण (प्रति निर्माता निर्देश) पर है भंग ऑक्सीजन सेंसर देते हैं, ऑक्सीजन झिल्ली भर में फैलाना करने के लिए अनुमति देने के लिए । दबाव transducer ईमानदार स्थापित करें, दबाव है कि यह उपाय करेगा के रूप में यह ऊपर पानी स्तंभ है, और जल स्तर एक ऊर्ध्वाधर तरीके से दर्ज किया जाना चाहिए ।
  2. अध्ययन अवधि के दौरान शुष्क बनने की संभावना नहीं है कि तालाब के केंद्र की ओर एक स्थान पर घुड़सवार सेंसर स्थापित करें ।
  3. सेंसर और एक शासक या सर्वेक्षण उपकरण का उपयोग कर तालाब में सबसे कम बिंदु के बीच खड़ी दूरी निर्धारित करते हैं । चरण २.६ ( यानी , एक ऑफसेट की जरूरत हो सकती है जब गहराई से संबंधित के रूप में वर्णित चरण-भंडारण वक्र के विकास में उपयोग के लिए इस दूरी रिकॉर्ड तालाब में कुल पानी की गहराई के लिए दबाव ट्रांसड्यूसर का उपयोग कर मापा) ।
  4. जब वे पानी में जलमग्न हो सकते हैं, सेंसर तारों चूहों या अन्य जानवरों है कि उन पर जुगल हो सकता है जब पानी का स्तर तालाब में कम है, इस प्रयोग को रोकने के लिए सेंसर तारों की रक्षा के लिए apolyvinyl क्लोराइड पाइप की चपेट में हैं (वैकल्पिक, लेकिन अनुशंसित). भागो एक पीवीसी पाइप के माध्यम से वसंत तालाब के किनारे तक सेंसर तारों (3 मीटर लंबे, ६.३५ cm व्यास), के रूप में दिखाया < मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा 4 .
    नोट: अस्थायी अधिष्ठापन के लिए (जैसे , कुछ महीनों के लिए कुछ हफ्तों) पीवीसी पाइप अनावश्यक समझा जा सकता है.
  5. एक तिपाई सेट और यात्रा के प्रत्येक में दांव डालने से जमीन के लिए यह माउंटओडी पैर.
    नोट: कुछ लंबा तिपाई एक बिजली की छड़ कि स्थापना की आवश्यकता है, भी हो सकता है ।
    1. वसंत तालाब के किनारे के पास तिपाई स्थिति सुनिश्चित करने के लिए कि यह सुलभ है, जब भी तालाब पानी से भरा है ।
  6. तिपाई पर लकड़हारा और बैटरी (12 वी) के लिए बाड़े बॉक्स देते हैं, सौर पैनल के लिए तिपाई के ऊपर कमरे छोड़ने के लिए बाड़े बॉक्स के ऊपर घुड़सवार (< मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा 4 ).
  7. तिपाई के शीर्ष करने के लिए एक 10 डब्ल्यू सौर पैनल देते है और यह सूर्य की ओर कोण । एक सौर कोण कैलकुलेटर < सुप वर्ग = "xref" > 12 उपयोग किया जा सकता है, यदि वांछित, इष्टतम कोण निर्धारित करने के लिए जिस पर पैनल स्थापित करने के लिए.
  8. तिपाई के लिए वर्षा गेज संलग्न अगर वहां कमरा है । अंयथा, यह तालाब और तिपाई के किनारे के पास एक लकड़ी के दांव या धातु ध्रुव को देते है (< मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा 4 ) । सुनिश्चित करें (यदि संभव हो तो) कि वर्षा गेज पेड़ कवर है कि लगभग तालाब के पेड़ के कवर का प्रतिनिधित्व करता है (यदि कोई हो).
  9. बॉक्स के तल पर छेद के माध्यम से बाड़े बॉक्स में सभी सेंसर और सौर पैनल तारों लाओ ।
  10. सभी सेंसरों को
  11. से कनेक्ट करें लकड़हारा & #39; s तारों के पैनल के अनुसार सेंसर & #39; निर्देश या लकड़हारा & #39; s तारों आरेख. < सशक्त वर्ग में उदाहरण देखें = "xfig" > चित्र 5 .
  12. बैटरी रिचार्ज करने के लिए 12v बैटरी के लिए सौर पैनल तारों कनेक्ट (< मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा 5B ).
    नोट: बैटरी भी सौर पैनल से बहुत अधिक बिजली प्राप्त नहीं है यह सुनिश्चित करने के लिए एक वोल्टेज नियामक (अनुशंसित) है कि एक बैटरी का चयन करें.
  13. बैटरी को पावर इनपुट पेनल पर लकड़हारा (< मज़बूत वर्ग = "xfig" > figure 5B ) को लकड़हारा और सेंसर्स को पावर प्रदान करने के लिए कनेक्ट करें ।
  14. जगह एक जलशुष्कक पैक बाड़े बॉक्स के अंदर लकड़हारा को नमी की क्षति की संभावना को कम करने के लिए ।
  15. अनुशंसित लेकिन वैकल्पिक: किसी फ़ील्ड लैपटॉप लकड़हारा संचार सॉफ़्टवेयर के साथ एक सीरियल केबल का उपयोग कर लकड़हारा करने के लिए कनेक्ट करें (< सशक्त वर्ग = "xfig" > आरेख 5B ) यह सुनिश्चित करने के लिए कि सेंसर नेटवर्क ठीक से काम कर रहा है.
  16. बाड़े बॉक्स के नीचे, जहां तार बक्से से बाहर कीड़ों और पानी रखने के लिए प्रवेश बाड़े बॉक्स के तल पर छेद के आसपास और जगह क्ले । यदि उपकरणों की सुरक्षा एक चिंता का विषय है, एक ताला के साथ बाड़े बॉक्स सुरक्षित ।

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Representative Results

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वसंत तालाबों उत्तल से सीधे ढलान के लिए गुफा से लेकर प्रोफाइल के साथ, आकृति विज्ञान की एक विस्तृत श्रृंखला का प्रदर्शन कर सकते हैं । केंद्रीय पेंसिल्वेनिया में एक वसंत तालाब के लिए उदाहरण आकृति विज्ञान चित्रा 1में दिखाया गया है, मंच के परिणामों के साथ-इस तालाब के लिए भंडारण वक्र (चित्रा 2, 1 टेबल) । hydroperiod तालाब आकृति विज्ञान12के साथ केवल एक कमजोर संबंध है के रूप में अधिकतम तालाब गहराई, सतह क्षेत्र के एक मजबूत संकेतक नहीं है । इसलिए, वर्षण के योगदान को समझना, evapotranspiration, और भूजल प्रवाह (तालाब के अंदर या बाहर) वसंत तालाबों के जर का निर्धारण करने में महत्वपूर्ण कारक हैं ।

amphibian प्रजनन के लिए वसंत तालाबों के महत्व को देखते हुए, इस प्रोटोकॉल में वर्णित निगरानी अध्ययन मध्य अप्रैल से मध्य जून तक आयोजित किया गया था, लकड़ी मेंढ़कों (राणा sylvatica) के पूर्वोत्तर संयुक्त में प्रजनन और कायापलट अवधि के दौरान राज्यों. तीन वसंत विश्लेषण के लिए चयनित तालाबों पेंसिल्वेनिया राज्य विश्वविद्यालय के रहने वाले फिल्टर है, जो एक ~ २.४ km2 साइट है कि स्प्रे है विश्वविद्यालय के इलाज अपशिष्ट जल के साथ सिंचित में स्थित हैं । स्थापित निगरानी स्टेशन उपकरण चित्रा 4में दिखाया गया है । इसलिए, प्राकृतिक वर्षा और अपशिष्ट सिंचाई की घटनाओं (चित्रा 6) के कारण तालाब वृद्धि में जल स्तर में परिवर्तन मापा गया । सबसे वसंत तालाबों के लिए, जल स्तर में कम उतार चढ़ाव की उंमीद है, एक समारोह के रूप में मुख्य रूप से भूजल प्रवाह, evapotranspiration, और वर्षा । इसलिए, चित्रा 6 में दिखाया परिणाम कम anthropogenic जल आदानों से प्रभावित साइटों की विशिष्ट नहीं हो सकता है ।

डेटा तापमान के लिए एकत्र, पीएच, भंग ऑक्सीजन एकाग्रता, ऑक्सीकरण कमी क्षमता, और तीन अध्ययन साइटों में से प्रत्येक के लिए विद्युत चालकता चित्रा 7 में दिखाया गया है । यह नोट करना महत्वपूर्ण है कि विभिन्न सेंसर साप्ताहिक अंशांकन की आवश्यकता के लिए सुनिश्चित करें कि डेटा सही हैं. सेंसर के लिए उपयोगकर्ता नियमावली में सिफारिशें, पीएच के साथ पालन किया जाना चाहिए, ऑक्सीजन भंग, और ORP आम तौर पर साप्ताहिक रखरखाव या अंशांकन की जरूरत है. सामांय में, तालाबों का तापमान अध्ययन अवधि (मध्य अप्रैल से मध्य जून के माध्यम से) पर वृद्धि हुई, तापमान आम तौर पर प्रवाह सिंचाई की घटनाओं के जवाब में कम के साथ । पीएच अध्ययन अवधि के बहुमत के लिए अपेक्षाकृत सुसंगत था, 6 और 8, जो दोनों प्राकृतिक और वसंत अपशिष्ट जल सिंचाई गतिविधियों से प्रभावित तालाबों में पीएच के समान है के बीच13। तालाबों की विद्युत चालकता अध्ययन अवधि के दौरान वृद्धि हुई है, की संभावना अपशिष्ट जल के उच्च विद्युत चालकता के कारण (लगभग 1 mS/मुख्यमंत्री) वर्षा जल की तुलना में14

भंग ऑक्सीजन सांद्रता और ऑक्सीकरण-कमी क्षमता आम तौर पर एक ऐसी ही प्रवृत्ति का पालन, के रूप में की उंमीद, अध्ययन अवधि की शुरुआत में उच्च मूल्यों के साथ और के अंत के माध्यम से जल्दी मई से अपेक्षाकृत लगातार कम मूल्यों को कम अध्ययन अवधि । भंग ऑक्सीजन व्युत्क्रम तापमान से संबंधित होने के लिए जाना जाता है, और duckweed की मोटी मैट अध्ययन अवधि के पाठ्यक्रम पर तालाबों की सतह पर विकसित करने के लिए मनाया गया (वसंत जल्दी गर्मियों के लिए), की संभावना वातावरण से ऑक्सीजन का विभाजन सीमित तालाबों में । इसके अतिरिक्त, माप तालाब के नीचे के पास किए गए थे, और इसलिए शर्तों तालाब की सतह के पास अलग किया गया हो सकता है । इस अध्ययन के लिए, तालाब के नीचे के पास शर्तों को tadpoles के जोखिम ब्याज की थी । तालाब में सेंसर के स्थान पर पानी की गुणवत्ता माप प्रभावित हो सकता है, और इसलिए सेंसर एक तरह से है कि ब्याज की शर्तों का प्रतिनिधित्व करता है में तालाब में स्थापित किया जाना चाहिए ।

Figure 1
चित्र 1 : उदाहरण वसंत तालाब आकृति विज्ञान । केंद्रीय पेंसिल्वेनिया में एक वसंत तालाब के एक प्रोफ़ाइल leveling सर्वेक्षण आयोजित करके निर्धारित किया है । समोच्च रेखाएं ०.१-m अंतराल पर दी जाती हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्र 2 : उदाहरण के चरण-मध्य पेंसिल्वेनिया, संयुक्त राज्य अमेरिका में एक वसंत तालाब के लिए भंडारण वक्र । तालाब जल स्तर के लिए केंद्रीय पेंसिल्वेनिया में एक वसंत तालाब में पानी की संचई मात्रा का अनुमान किया जाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्र 3 : तैनाती के लिए बढ़ते सेंसर । दृश्य (a) और (b) में दिखाए गए सेंसर शामिल (a) ऑक्सीजन सेंसर भंग, (ख) विद्युत चालकता जांच, (ग) दबाव transducer, (घ) पीएच जांच, और (ई) ऑक्सीकरण-कमी जांच । दबाव transducer सही पानी के स्तर को मापने के लिए ईमानदार स्थापित किया जाना चाहिए । भंग ऑक्सीजन संवेदक एक कोण पर स्थापित किया जाना चाहिए सेंसर की झिल्ली भर में ऑक्सीजन के समुचित प्रसार की अनुमति और सेंसर के अंदर बनाने से बुलबुले को रोकने के लिए. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्र 4 : निगरानी स्टेशनों केंद्रीय पेंसिल्वेनिया, संयुक्त राज्य अमेरिका में वसंत तालाबों में तैनात । (क) ओर देखें, दिखा (क) वर्षा नापने का यंत्र, (ख) लकड़हारा बाड़ी बॉक्स, (ग) सौर पैनल, और (घ) तिपाई, और (ङ) संवेदक तारों को तालाब में जा रहा है. (ख) लकड़हारा संलग्नक बॉक्स खुला के साथ सामने देखने के लिए, (ई) (च) लकड़हारा से जुड़े सेंसर, बॉक्स के अंदर (जी) बैटरी के साथ और एक (एच) तालाब के पास स्वचालित नमूना दिखा । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 5
चित्र 5 : (क) उदाहरण तारों आरेख और (ख) लकड़हारा से जुड़े संवेदक तारों. उदाहरण तारों आरेख में दिखाया सेंसर कर रहे हैं: (क) वर्षा गेज, (ख) दबाव transducer, (ग) ऑक्सीजन संवेदक भंग, (घ) ऑक्सीकरण-कमी जांच, (ई) पीएच जांच, (च) विद्युत चालकता संवेदक. बाड़े बॉक्स के अंदर, सेंसर तारों (जी) लकड़हारा से जुड़े दिखाए जाते हैं । सौर पैनलों पर (एच) वोल्टेज नियामक से जुड़े हैं (i) बैटरी, जो तो (जे) बिजली उत्पादन से (कश्मीर) लकड़हारा पर बिजली इनपुट करने के लिए बैटरी पर तार है. एक कंप्यूटर एक (एल) सीरियल केबल का उपयोग कर लकड़हारा से कनेक्ट किया जा सकता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 6
चित्र 6 : Hydrologic तीन वसंत तालाबों में एकत्र डेटा (ए, बी, सी) केंद्रीय पेंसिल्वेनिया, संयुक्त राज्य अमेरिका में । वर्षा और अपशिष्ट जल सिंचाई (इनपुट) tha का योगटी प्रत्येक वसंत तालाब तक पहुंच प्रत्येक ग्राफ के शीर्ष (y-अक्ष माध्यमिक) में दिखाया गया है । जल स्तर में संगत परिवर्तन प्राथमिक y-अक्ष पर दिखाए जाते हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 7
चित्र 7 : तीन वसंत तालाबों के शारीरिक और रासायनिक गुण (उपाध्यक्ष 1, 2 उपाध्यक्ष, और उपाध्यक्ष 3) मध्य पेंसिल्वेनिया, संयुक्त राज्य अमेरिका में वास्तविक समय में मापा । वास्तविक समय में मापा मापदंडों तापमान, पीएच, विद्युत चालकता थे, ऑक्सीजन एकाग्रता भंग, और ऑक्सीकरण-कमी की क्षमता । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

तालाब गहराई (एम) क्षेत्रफल (m2) औसत क्षेत्र (एम2) समोच्च अंतराल (m) वॉल्यूम में परिवर्तन (m3) संचई वॉल्यूम (m3)
०.०० ०.०० ०.००
६.१० ०.१० ०.६१
०.१० १२.१९ ०.६१
२४.९१ ०.१० २.४९
०.२० ३७.६२ ३.१०
५८.६० ०.१० ५.८६
०.३० ७९.५८ ८.९६
७२.३९ ०.१० ७.२४
०.४० ६५.२० १६.२०
७५.६५ ०.१० ७.५७
०.५० ८६.११ २३.७६
११८.९१ ०.१० ११.८९
०.६० १५१.७१ ३५.६५

तालिका 1: चरण-संग्रहण वक्र विकास के लिए औसत समाप्ति क्षेत्र विधि परिकलन. ०.१ मीटर के समोच्च अंतराल के लिए गणना की गई । आकृति विज्ञान आरेख 1 में दिखाया गया है और चरण-संग्रहण वक्र चित्रा 2में दिखाया गया है ।

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Discussion

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मौजूदा तरीकों के संबंध में महत्व

जबकि नदियों की निगरानी अच्छी तरह से स्थापित संयुक्त राज्य अमेरिका भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण (USGS) द्वारा विकसित के तरीके है, कोई ऐसी व्यापक निगरानी कार्यक्रम वसंत तालाब गतिशीलता को समझने के लिए मौजूद है । इस प्रोटोकॉल के लिए कैसे एक वसंत तालाब साइट पर hydrologic और पानी की गुणवत्ता निगरानी अनुसंधान दृष्टिकोण शुरू करने के लिए मार्गदर्शन प्रदान करना चाहता है, कैसे शारीरिक और रासायनिक कारकों को समझने के लक्ष्य के साथ समय पर एक दिया साइट पर बदल सकता है ।

तकनीक की सीमाएं

जैसा कि बताया गया है, एकत्र किए गए निगरानी आंकड़ों से पूरे तालाब का प्रतिनिधि नहीं हो सकता है । पानी की गुणवत्ता के मापदंडों, विशेष रूप से ऑक्सीजन भंग, और ऑक्सीकरण-कमी क्षमता के लिए तालाब के भीतर समरूप होने की संभावना नहीं है । एकाधिक सेंसरों तालाब भर में वितरित और विभिंन गहराई में पूरी तरह से भौतिक और गहराई के एक समारोह के रूप में भिंन होने की संभावना है कि ब्याज की रासायनिक मापदंडों को चिह्नित करने की जरूरत हो सकती है ।

सीटू में निगरानी के आंकड़ों में वसंत तालाबों में पानी की गुणवत्ता के आंकड़ों को समझने के लिए अपर्याप्त होने की संभावना है । हाथ से या स्वचालित नमूना उपकरणों के साथ या तो हड़पने के नमूनों का संग्रह पानी की गुणवत्ता की एक व्यापक रेंज के बारे में मूल्यवान अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं । इन नमूनों को वापस एक विश्लेषणात्मक प्रयोगशाला में लाया जा सकता है, जिसमें पोषक तत्वों, कीटनाशकों, दवाइयों, और उभरते पर्यावरणीय चिंता के अन्य दूषित पदार्थों सहित पानी की गुणवत्ता के मापदंडों के लिए विश्लेषण किया जाएगा । वसंत तालाब, लवण और टुकड़े एजेंटों के स्थान पर निर्भर करता है एक चिंता का विषय हो सकता है अगर तालाब पास के एक सड़क15से अपवाह प्राप्त कर रहा है । हालांकि, नमूने हड़पने नमूना पद्धति का उपयोग कर एकत्र समय में केवल एक विशिष्ट बिंदु के लिए डेटा प्रदान करते हैं, और सांद्रता समय के साथ बदलने की संभावना है, विशेष रूप से snowmelt या वर्षा की घटनाओं है कि सतह अपवाह ट्रिगर के जवाब में । इसलिए, नमूने की घटनाओं है कि एकाग्रता में परिवर्तन में परिणाम होने की संभावना है पर कब्जा करने के लिए और अधिक अच्छी तरह से पानी की गुणवत्ता के मापदंडों के लौकिक विविधताओं को समझने के लिए आयोजित किया जाना चाहिए ।

प्रोटोकॉल में संशोधन

विभिन्न विकल्प जर और पानी की गुणवत्ता के लिए निगरानी स्टेशनों को डिजाइन करने के लिए मौजूद हैं । प्रोटोकॉल की धारा 3 में वर्णित सेंसर स्वायत्त नहीं हैं, जिसका अर्थ है कि वे डेटा दर्ज करने और डाउनलोड करने के लिए एक बाहरी लकड़हारा से जुड़ा होना चाहिए. विभिंन स्वायत्त सेंसरों, विशेष रूप से जल स्तर और पानी के तापमान के लिए मौजूद हैं । इस आवेदन के लिए चुना गया था कि विशिष्ट जल स्तर संवेदक हवा के दबाव के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए सेंसर सक्षम बनाता है कि एक वेंट ट्यूब है, और इसलिए, यह पानी के बाहर एक अतिरिक्त संवेदक की आवश्यकता नहीं है. सीटू सेंसरों में कुछ कम लागत भी यहां वर्णित से परे शारीरिक और रासायनिक मापदंडों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपलब्ध हैं, भंग आयनों की एक किस्म (उदा, नाइट्रेट, नाइट्राइट, अमोनिया, सोडियम) सहित.

इसके अतिरिक्त, यह वसंत तालाब के भीतर या तालाब के पार विभिंन स्थानों पर विभिंन गहराई पर माप इकट्ठा करने के लिए वांछनीय हो सकता है । मानकों के कुछ है कि गहराई से भिंन होने की संभावना है तापमान रहे हैं, ऑक्सीजन भंग, और ऑक्सीकरण-कमी क्षमता । इस प्रोटोकॉल की निगरानी नेटवर्क के लिए विशेष transects भर में परिवर्तनशीलता की जांच करने के लिए (उदा., तालाब के पार हर कुछ मीटर) या पानी के कॉलम के भीतर खड़ी (उदा., हर कुछ सौ सेमी की नकल सेंसर को जोड़कर संशोधित किया जा सकता है पानी प्रोफ़ाइल के भीतर) । इन अनुप्रयोगों के लिए, सेंसर नेटवर्क से सभी की तारीख एक लकड़हारा रिकॉर्डिंग होने कई स्वायत्त सेंसरों है कि प्रत्येक व्यक्ति संवेदक से डाउनलोड करने की आवश्यकता के बजाय एक केंद्रीय स्थान से वसंत तालाब में पर वांछनीय होगा ।

भविष्य अनुप्रयोगों

इस प्रोटोकॉल में वर्णित सेटअप का लाभ यह है कि ब्याज के किसी भी चर के लिए एक संचार केबल कि लकड़हारा से एक स्वचालित नमूना (जैसे, ISCO) के लिए जा सकते है जोड़ने के द्वारा एक स्वचालित नमूना ट्रिगर किया जा सकता है । dataloggers एक प्रोग्रामिंग सी के समान भाषा का उपयोग करें कि सक्षम बनाता है उपंयास नमूना तकनीकों के लिए कार्यरत है । उदाहरण के लिए, पित्त एट अल । 16 , 17 इस्तेमाल प्रवाह डेटा वास्तविक समय में एकत्र तूफान hydrographs और उचित अंतरिक्ष hydrograph भर में प्रवाह की गति के नमूनों की भविष्यवाणी करने के लिए, एक उपंयास तूफान विशिष्ट नमूना प्रोटोकॉल है कि दोनों छोटे और बड़े दोनों पर पर्याप्त स्थान नमूने में जिसके परिणामस्वरूप hydrographs । नमूने के लिए इस प्रोटोकॉल में एकत्र डेटा का लाभ उठाने के उदाहरण जल स्तर माप एक बारिश घटना है कि पानी के स्तर में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है, या अंय चरम पर, एक के दौरान ट्रिगर नमूनों के बाद नमूनों को इकट्ठा करने के लिए उपयोग किया जा सकता है सूखे की अवधि जब वसंत तालाब तेजी से पानी खो सकता है ।

एक और भविष्य के आवेदन एक वास्तविक समय ब्याज की एक अध्ययन क्षेत्र के भीतर वसंत तालाबों के नेटवर्क की निगरानी विकासशील हो सकता है । उदाहरण के लिए, एक मानव प्रभाव ढाल भर में वसंत तालाबों का चयन किया जा सकता है, प्रत्येक एक ही पानी की मात्रा और गुणवत्ता सेंसर के साथ साधन तालाब के साथ । इन स्टेशनों तो सेल मोडेम या रेडियो नेटवर्क के माध्यम से एक दूसरे के साथ संवाद सकता है, डेटा को सक्षम करने के लिए दूर से सुलभ हो और वास्तविक समय में शोधकर्ताओं के लिए उपलब्ध डेटा बना ।

वैश्विक amphibian गिरावट और प्रजनन और कायापलट के लिए आवास के रूप में वसंत तालाबों के महत्व को देखते हुए, इस प्रोटोकॉल के लिए एक मानव प्रभाव ढाल भर में वसंत तालाबों के लिए सतत निगरानी डेटा की कमी का पता चाहता है । उभयचर कि इन वसंत तालाबों का उपयोग साइट निष्ठा18,19,20का प्रदर्शन, जिसका अर्थ है कि वे एक ही साइट पर नस्ल को वापस (या एक अपेक्षाकृत छोटी दूरी के भीतर) हर साल कर सकते हैं । इसलिए, इन महत्वपूर्ण प्रजनन निवास की गतिशीलता को समझने और इस ज्ञान का उपयोग करने के लिए अल्पकालिक झीलों से संबंधित नीति को सूचित अपने अस्तित्व के लिए महत्वपूर्ण है । यह महत्वपूर्ण है के लिए जर और वसंत तालाबों के biogeochemical सायक्लिंग समझ में बेहतर नीतियों कि नीचा आवास बहाल करने और मौजूदा निवास स्थान की रक्षा का विकास ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

लेखक को इस शोध का समर्थन करने के लिए धन के लिए पेंसिल्वेनिया राज्य विश्वविद्यालय के भौतिक संयंत्र (समोर) के कार्यालय का शुक्रिया अदा करना चाहूंगा । इसके अतिरिक्त, हम डीआरएस का शुक्रिया अदा करना चाहेंगे । एलिजाबेथ डब्ल्यू बोयर, डेविड ए मिलर, और ट्रेसी Langkilde पेंसिल्वेनिया राज्य विश्वविद्यालय में इस परियोजना के अपने सहयोगी के सहयोग के लिए ।

Materials

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

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References

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सतत Hydrologic और पानी की गुणवत्ता की निगरानी वसंत तालाबों
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Mina, O., Gall, H. E., Chandler, J. W., Harper, J., Taylor, M. Continuous Hydrologic and Water Quality Monitoring of Vernal Ponds. J. Vis. Exp. (129), e56466, doi:10.3791/56466 (2017).More

Mina, O., Gall, H. E., Chandler, J. W., Harper, J., Taylor, M. Continuous Hydrologic and Water Quality Monitoring of Vernal Ponds. J. Vis. Exp. (129), e56466, doi:10.3791/56466 (2017).

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