Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Environment

Sürekli hidrolojik ve su kalitesi Vernal havuz izleme

doi: 10.3791/56466 Published: November 13, 2017

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

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 aktiviteler3,4büyük 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 faaliyetleri2,7. 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 kirletici8,9bozulması 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).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

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:
    Equation 1
    E kontur yüksekliği . nerede
  5. Birimin her kontur Aralık arasında toplamı olarak vernal gölet Toplam hacim (V P) hesaplamak:
    Equation 2
    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).
  4. Suya sokulmasına, sensör teller fareler için savunmasızdır veya bunu önlemek için gölde su seviyesi azaldığında onları çiğnemek diğer hayvanlar apolyvinyl klorür kullanmak
  5. 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.
  6. 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.
  7. Datalogger ve pil (12 V) güneş paneli üzerinde muhafaza kutusu ( şekil 4) monte tripod yukarıda oda bırakarak tripod üzerine muhafaza kutusu eklemek.
  8. 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.
  9. Oda ise
  10. 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.
  11. Muhafaza kutusu kutusunun altındaki delikten tüm sensör ve güneş paneli teller getirmek.
  12. Bağlanmak tüm sensörler için datalogger ' s kablolama paneli sensörler uygun olarak ' yönergeleri veya datalogger ' s bağlantı şeması. şekil 5A örneğe bakın.
  13. ( 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.
  14. Pil datalogger ve sensörleri için güç sağlamak için datalogger ( şekil 5B) güç Giriş Paneli'nde bağlanmak.
  15. Nem alıcı bir paketi için datalogger nem hasarı olasılığını azaltmak için muhafaza kutusu içine yerleştirin.
  16. 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.
  17. 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.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

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 yüzey alanının güçlü bir göstergesi değildir. Bu nedenle, yağış katkılarıyla anlama, evapotranspirasyon ve yeraltı suyu akışı (içine veya dışına gölet) vernal göletler hidroloji belirlemede önemli faktörlerdir.

Vernal gölet önemi amfibi ıslahı için göz önüne alındığında, bu protokol için açıklanan izleme çalışma Nisan arasında orta-Haziran, ıslah ve ağaç kurbağaları (Rana sylvatica) döneminde metamorfoz sırasında kuzeydoğu Amerika yapılmıştır Birleşik. Analiz için seçilen üç vernal havuzları sprey-üniversitenin arıtılmış atık su ile sulanan bir ~2.4 km2 sitesi Pennsylvania State Üniversitesi yaşayan filtre bulunur. Yüklü izleme istasyonu ekipmanları şekil 4' te gösterilmiştir. Bu nedenle, su seviyesi değişiklikleri gölet artış nedeniyle doğal yağış ve atıksu Sulaması olaylar (şekil 6) ölçülür. Çoğu vernal Havuzlar için su seviyesi öncelikle yeraltı suyu akışı, evapotranspirasyon ve yağış bir fonksiyonu olarak daha az dalgalanma bekleniyor. Bu nedenle, şekil 6 ' da gösterilen sonuçları sitelerin antropojenik su girişleri sayesinde etkiledi daha az tipik olmayabilir.

Veri toplanan için sıcaklık, pH, çözünmüş oksijen konsantrasyonu, korunmada gereken indirgeme potansiyelini potansiyeli ve her üç çalışma siteleri için elektriksel iletkenlik gösterilmektedir Şekil 7. Çeşitli sensörler verileri doğru olduğundan emin olmak için haftalık kalibrasyon gerektiğini unutmamak gerekir. Kullanıcı kılavuzları sensörler için öneriler, pH ile takip edilmeli, çözünmüş oksijen ve genellikle haftalık bakım veya kalibrasyon ihtiyacı ORP. Genel olarak, genellikle atık sulama olaylarına yanıt olarak azalan sıcaklık ile çalışma dönemine (--dan mid-Nisan Haziran ortasında aracılığıyla), havuz sıcaklığını arttı. PH 6 ila 8, çalışma döneminin çoğunluğu için göreceli olarak tutarlı olan pH atık su sulama faaliyetleri13tarafından etkilenen hem doğal hem vernal havuz içinde benzer. Göletler elektriksel iletkenlik çalışma döneminin atıksu (yaklaşık 1 mS/cm) daha yüksek elektriksel iletkenlik nedeniyle büyük olasılıkla boyunca yağmur suyu14' e göre arttı.

Çözünmüş oksijen konsantrasyonları ve korunmada gereken indirgeme potansiyelini potansiyel genellikle takip benzer bir eğilim, çalışma süresinin başlangıcı ve göreceli olarak tutarlı düşük için erken Mayıs sonuna doğru azalan daha yüksek değerlerle beklendiği gibi çalışma süresi. Çözünmüş oksijen ters sýcaklýðýna ilgili olarak bilinir ve duckweed kalın paspaslar (erken yaz Bahar), çalışma süresi boyunca göletler yüzeyinde büyümeye gözlendi büyük olasılıkla atmosferden oksijen bölümleme sınırlama havuz. Ayrıca, ölçüleri gölün altına yapılmış ve bu nedenle koşulları gölet yüzey farklı olabilir. Bu çalışma için Kurbağa yavrularını maruz kalma koşullarına göletin alt ilgi oldu. Su birikintisi sensörler konumunu su kalitesi ölçümleri etkileyebilir ve bu nedenle sensörler gölet faiz koşulları temsil eder bir şekilde yüklenmiş olmalıdır.

Figure 1
Resim 1 : Örnek vernal gölet Morfoloji. Bir profil Merkezi Pennsylvania vernal bir su birikintisi anketin tesviye yaparak belirledi. Kontur satırları bir 0,1 m aralıklarla verilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 2
Resim 2 : Örnek sahne depolama eğrisi Merkezi Pennsylvania, ABD vernal havuz için. Gölet su seviyesi Orta Pennsylvania vernal bir havuzda su toplu hacmi tahmin etmek için kullanılır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 3
Şekil 3 : Sensörler dağıtımı için montaj. (A)görünümlerinde gösterilen sensörler ve (B(a) çözünmüş oksijen sensörü, (b) elektriksel iletkenlik sonda, (c) Basınç detektörler, (d) pH probu ve (e) korunmada gereken indirgeme potansiyelini sonda bulunur). Basınç detektörler-var olmak installed için doğru ölçü su seviyesi dik. Çözünmüş oksijen sensörü açılı uygun Difüzyon oksijen sensör membran arasında izin vermek ve sensör içinde baloncuklar önleyebilirsiniz için yüklenmesi gerekir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 4
Şekil 4 : Merkezi Pennsylvania, ABD vernal gölet, dağıtılan istasyonları izleme. (A) (a) yağmur ölçer, göle gidiş (b) datalogger muhafaza kutusu, (c) güneş paneli ve tripod (d) ve (e) sensör kablo gösterilen yan görünüm. (B) ön görünüm datalogger muhafaza kutusu açık, (f) datalogger bağlı (e) sensörleri gösterilen iç belgili tanımlık kutu ve (h) (g) pil ile gölet yakınındaki örnekleyici otomatik. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 5
Şekil 5 : (A) örnek bağlantı şeması ve (B) sensör teller bağlı datalogger için. Örnek kablolama şemada gösterilen sensörler: yağmur ölçer (a), (b) Basınç detektörler, (c) çözünmüş oksijen sensörü, (d) korunmada gereken indirgeme potansiyelini sonda, (e) pH probu, (f) elektriksel iletkenlik sensörü. Muhafaza kutusu içinde sensör teller (g) datalogger bağlı gösterilir. Güneş panelleri (s) voltaj regülatörü (i) üzerinde bağlı sonra pille (j) güç çıktısından için (k) güç girişi datalogger üzerinde kablolu pil. Bir bilgisayar (l) seri kablo aracılığıyla datalogger bağlanabilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 6
Şekil 6 : Hidrolojik veri toplanan üç vernal havuzları (A, B, C) Merkezi Pennsylvania, ABD de. Yağış ve atıksu Sulaması (giriş) tha toplamıHer vernal gölet her grafik (ikincil y ekseni) üst boyunca gösterilen t ulaşır. Su seviyesi karşılık gelen değişiklikleri birincil y ekseni üzerinde gösterilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Figure 7
Şekil 7 : Fiziksel ve kimyasal özellikleri üç vernal göletler (VP 1, VP 2 ve VP 3) ölçülen gerçek zamanlı olarak Merkezi Pennsylvania, ABD. Gerçek zamanlı olarak ölçülen parametreler sıcaklık, pH, elektriksel iletkenlik, çözünmüş oksijen konsantrasyonu ve korunmada gereken indirgeme potansiyelini potansiyeli vardı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Gölet derinliği (m) Alan (m2) Ortalama alan (m2) Kontur aralığı (m) Cilt (m3) değiştirmek Toplu cilt (m3)
0,00 0,00 0,00
6.10 0,10 0,61
0,10 12.19 0,61
24.91 0,10 2.49
0,20 37.62 3.10
58.60 0,10 5,86
0,30 79.58 8,96
72,39 0,10 7.24
0,40 65,20 16,20
75.65 0,10 7.57
0,50 86.11 23.76
118.91 0,10 11,89
0,60 151.71 35,65

Tablo 1: ortalama son alan yöntemi hesaplamalar sahne depolama eğrisi geliştirme için. Hesaplamalar 0.1 m kontur aralıkları için yapılmıştır. Morfolojisi şekil 1 ' de gösterilen ve sahne depolama eğrisi Şekil 2' de gösterilmiştir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

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 değişiyor olabilir.

Teknik sınırlamaları

Açıklandığı gibi izleme veri toplanan tüm gölet temsilcisi olmayabilir. Su kalite parametreleri, özellikle oksijen çözünmüş ve korunmada gereken indirgeme potansiyelini potansiyel su birikintisi içinde homojen olması olası. Gölet ve çeşitli derinliklerde dağıtılmış birden çok sensörler tam faiz derinlik bir fonksiyonu olarak değişebilir olasılığı fiziksel ve kimyasal parametrelerinin tanımlamak için gerekli olabilir.

Situ izleme verileri vernal havuz su kalite verilerde anlamak için yetersiz olması muhtemeldir. Kapmak örnekleri toplama ya da el ile veya otomatik örnekleme cihazlar ile geniş bir su kalitesi ile ilgili değerli bilgiler sağlayabilir. Bu örnekler için a maiyet-in su kalite parametreleri, besin, tarım ilaçları, ilaç ve diğer kirletici gelişmekte olan çevre endişe de dahil olmak üzere analiz edilecek bir analitik laboratuar geri getirilebilir. Su birikintisi ikinci tur yakındaki bir yol15alıyor vernal gölet konumuna bağlı olarak, tuzları ve deicing ajanlar bir endişe olabilir. Ancak, kapmak örnekleme yöntemi kullanılarak toplanan örnekleri veri için yalnızca belirli bir noktaya zamanında sağlamak ve konsantrasyonları zamanla, özellikle yüzey akış tetikler snowmelt veya yağış olaylara yanıt olarak değiştirme olasılığınız yüksektir. Bu nedenle, konsantrasyon değiştirilmesine neden muhtemeldir olayları yakalamak için tasarlanmış örnekleme daha iyice su kalite parametreleri zamansal değişimleri anlamak için yapılmalıdır.

Protokol yapılan değişiklikler

İstasyonları için hidroloji ve su kalitesi izleme tasarımı için çeşitli seçenekler mevcuttur. İletişim kuralı Bölüm 3'te açıklanan sensörler onlar için kaydedilen ve indirilen veri için bir dış datalogger bağlı gerekir anlamı özerk değildir. Çeşitli özerk sensörler, özellikle su seviyesi ve su sıcaklığı adlı biri yok. Bu uygulama için seçildi belirli su seviyesi sensörü hava basıncı için telafi etmek sensör sağlar bir havalandırma tüpü vardır ve bu nedenle, bu su dışında ek bir sensör gerektirmez. Bazı düşük maliyetli in situ sensörler de o burada, açıklanan çeşitli (örneğin, nitrat, nitrit, amonyak, sodyum) çözünmüş iyonların dahil ötesinde fiziksel ve kimyasal parametrelerin geniş için mevcuttur.

Ayrıca, gölet üzerinde ölçümler vernal su birikintisi içinde çeşitli derinliklerde veya çeşitli yerlerinde toplamak için istenebilir. Derinlik tarafından değişebilir olasılığı parametrelerden bazıları sıcaklık, çözünmüş oksijen ve korunmada gereken indirgeme potansiyelini potansiyeli vardır. Bu protokol Çoğalt sensörler değişkenliği karşısında kayma incelemek için izleme ağına transects (örneğin, su birikintisi genelinde her kaç metre) ekleyerek değiştirilmiş olabilir veya dikey olarak (örneğin, her birkaç yüz cm su sütunu içinde su profil içinde). Bu uygulamalar için tek bir datalogger kayıt tüm sahip tarihi sensör ağından-cekti var olmak arzu edilen her bireysel sensör yerine tek bir merkezi konumda vernal gölet İndiriyor gerektiren birçok özerk sensörler üzerinde.

Gelecek uygulamaları

Bu protokol için açıklanan Kur avantajı herhangi bir değişken faiz datalogger bir Otomatik Örnekleyici için (örneğin, ÇİFLEŞME) gidebilirsiniz bir iletişim kablosu bağlayarak bir Otomatik Örnekleyici tetiklemek için kullanılabilir olduğunu. Dataloggers bir programlama dili C-roman örnekleme teknikleri istihdam sağlayan benzer kullanın. Örneğin, safra vd. 16 , gerçek zamanlı fırtına hidrografları tahmin ve uygun şekilde yeterince küçük ve büyük üzerinde örnekleri aralıklı bir roman fırtına özgü örnekleme protokol sonuçlanan hidrograf arasında akış tempolu örnekleri uzay 17 kullanılan akış veri toplanan geri. Örnek verileri yararlanarak toplanan bu protokol için örnekleme su seviyesi ölçümleri önemli artış su seviyesi ya da diğer aşırı sonuçlandı, örnekleri sırasında tetiklenen bir yağmur olay aşağıdaki örnekleri toplamak için kullanıyor olabilir için bir kuraklık dönemi ne zaman vernal su birikintisi hızla su kaybedebilirsiniz.

Başka bir gelecek uygulama ilgi bir çalışma alanı içinde vernal göletler gerçek zamanlı bir izleme ağ geliştirme. Örneğin, bir insan etkisi degrade boyunca vernal gölet, aynı su miktarı ve kalitesi sensörleri ile Enstrümante her gölet ile seçilmiş olabilir. Bu istasyonlar yolu ile hücre modemler ya da radyo ağ, verilerin Uzaktan erişilebilir olmasını sağlayan ve araştırmacılar gerçek zamanlı verileri kullanılabilir duruma getirme sonra birbirleri ile iletişim kurulamadı.

Küresel amfibi düşüş ve yaşam alanı olarak vernal gölet önemini damızlık ve değişim için göz önüne alındığında, bu iletişim kuralı bir insan etkisi degrade boyunca sürekli izleme veri vernal havuzları için eksiklik adresi istiyor. Vernal bu gölet kullanmak amfibiler aynı sitede (veya nispeten küçük bir mesafe içinde) beslemeyi döndürmeleri anlamına gelen site sadakat18,19,20, sergilemek her yıl. Bu nedenle, bu kritik habitatları ıslahı ve ilke bilgilendirmek için bu bilgiyi kullanma dinamikleri için geçici sulak alanlar ile ilgili anlama onların yaşam için hayati önem taşımaktadır. Hidroloji ve daha iyi biyojeokimyasal vernal havuz Bisiklet bozulmuş habitat geri yükleme ve varolan habitat korumak politikalar geliştirmek anlamak için önemlidir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgments

Yazarlar Pennsylvania State Üniversitesi Office, fiziksel bitki (finansmanı için bu araştırmaları desteklemek için OPP) teşekkür etmek istiyorum. Ayrıca, Drs. Elizabeth W. Boyer, David A. Miller ve Tracy Langkilde Pennsylvania State Üniversitesi'nde bu proje onların işbirliğine dayalı destek için teşekkür etmek istiyorum.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Korfel, C. A., Mitsch, W. J., Hetherington, T. E., Mack, J. J. Hydrology physiochemistry, and amphibians in natural and created vernal pool wetlands. Restor. Ecol. 18, (6), 843-854 (2010).
  2. Colburn, E. A. Vernal Pools: Natural History and Conservation. The McDonald & Woodward Publishing Company. (2004).
  3. Collins, J. P. Amphibian decline and extinction: What we know and what we need to learn. Dis Aquat Org. 92, 93-99 (2013).
  4. Wake, D. B., Vredenburg, V. T. Are we in the midst of the sixth mass extinction? A view from the world of amphibians. Proc Nat Acad Sci USA. 105, 11466-11473 (2008).
  5. IUCN. Conservation International and Nature Conservancy. http://www.globalamphibians.org (2004).
  6. Smits, A. P., Skelly, D. K., Bolden, S. R. Amphibian intersex in suburban landscapes. Ecosphere. 5, (1), 11 (2014).
  7. Brooks, R. T., Miller, S. D., Newsted, J. The impact of urbanization on water and sediment chemistry of ephemeral forest pools. J. Freshwater Ecol. 17, (3), (2002).
  8. Czajka, C. P., Londry, K. L. Anaerobic transformation of estrogens. Environ. Sci. Technol. 367, 932-941 (2006).
  9. Dytczak, M. A., Londry, K. L., Oleszkiewicz, J. A. Biotransformation of estrogens in nitrifying activated sludge under aerobic and alternating anoxic/aerobic conditions. Water Environ. Res. 80, (1), 47-52 (2008).
  10. Field, H. L. Landscape Surveying. 2nd, Delmar Cengage Learning. (2012).
  11. Solar Angle Calculator. Solar Electricity Handbook. Greenstream Publishing. Available from: http://solarelectricityhandbook.com/solar-angle-calculator.html (2017).
  12. Brooks, R. T., Hayashi, M. Depth-area-volume and hydroperiod relationships of ephemeral (vernal) forest pools in southern New England. Wetlands. 22, (2), 247-255 (2002).
  13. Laposata, M. M., Dunson, W. A. Effects of spray-irrigated wastewater effluent on temporary pond-breeding amphibians. Ecotox. Environ. Safe. 46, (2), 192-201 (2000).
  14. Qian, Y. L., Mecham, B. Long-term effects of recycled wastewater irrigation on soil chemical properties on golf course fairways. Agron. J. 97, (3), 717-721 (2005).
  15. Karraker, N. E., Gibbs, J. P., Vonesh, J. R. Impacts of road deicing salt on the demography of vernal pool-breeding amphibians. Ecol. Appl. 18, (3), (2008).
  16. Gall, H. E., Jafvert, C. T., Jenkinson, B. Integrating hydrograph modeling with real-time monitoring to generate hydrograph-specific sampling schemes. J. Hydrol. 393, 331-340 (2010).
  17. Gall, H. E., Sassman, S. A., Lee, L. S., Jafvert, C. T. Hormone discharges from a Midwest tile-drained agroecosystem receiving animal wastes. Environ. Sci. Technol. 45, 8755-8764 (2011).
  18. Pittman, S. E., Jendrek, A. L., Price, S. J., Dorcas, M. E. Habitat selection and site fidelity of Cope's Gray Treefrog (Hyla chrysoscelis) at the aquatic-terrestrial ecotone. J. Hepatol. 42, (2), 378-385 (2008).
  19. Vandewege, M. W., Swannack, T. M., Greuter, K. L., Brown, D. J., Forstner, M. R. J. Breeding site fidelity and terrestrial movement of an endangered amphibian, the Houston Toad (Bufo Houstonensis). Herpet. Conserv. Bio. 8, (2), 435-446 (2013).
  20. Homan, R. N., Atwood, M. A., Dunkle, A. J., Karr, S. B. Movement orientation by adult and juvenile wood frogs (Rana Sylvatica) and american toads (Bufo Americanus) over Multiple Years. Herpet. Conserv. Bio. 5, (1), 64-72 (2010).
Sürekli hidrolojik ve su kalitesi Vernal havuz izleme
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter