Ecosystem Engineering'in Restoring Degraded Dağ Akımları'ndaki kritik rolü

Dağ akışları soğuk, açık su bataklığı azaltılır, biyolojik çeşitliliğin dinamik motorlarıdır, bir dizi özel balık, amphibians, böcekler ve bitkiler, birçok başka yerde var olan, bu akış sistemleri milyonlarca, destek tarımı için içme suyu sağlar, su akışını düzenler ve doğal bir ekosistemin tüm sualtına doğrultucuna kadar uzanan bir sistemdir.

Ekosistem Mühendisliği Nedir?

Ekosistem mühendisliği, hangi organizmalar tarafından -veya restorasyon bağlamda, insan uygulayıcıları-refere, değişen veya habitatları yok etmek için ilk resmi olarak Clive Jones ve John Lawton tarafından, ve diğer organizmaların fiziksel olarak çevrelerini nasıl değiştirir, böylece dışsal kuvvetler (örneğin, ekosistem mühendisliği) bu durumu yeniden inşa eden veya geliştirir.

Dağ akışlarında, ekosistem mühendisliği özellikle değerlidir, çünkü bu sistemler yüksek enerji akışları tarafından tanımlanır, koarse substratları ve kaybedilen topraklar gibi dikmeler ve sel bozukluklar, sürekli olarak yeniden şekillendirilebilir ve birçok yerli türü bu süreçler tarafından yaratılan bir bahçeye bağımlı hale gelir.Bu karmaşıklıkların çoğu zaman kendini yeniden inşa etmek için tasarlanmış fiziksel heterojenliği yeniden başlatmak gerekir.

Dağ Akışları'nda Ekosistem Mühendisliği Yöntemleri

Dağ akışlarının etkili restorasyonu, belirli fiziksel bozulmalara hitap eden bir mühendislik tekniğini kullanmaktadır; Bunlar su dökmenin hidrolojisi, geomorphology ve ekolojiye dayanan entegre bir tasarım parçasıdır.

In-Stream Structures: Yeniden inşa Habitat Kompleksi

İn-akıl yapıların kurulumu, en doğrudan ekosistem mühendisliği eylemlerinden biridir. Büyük ahşap (LWD), boulder kümesleri ve mühendisleştirilmiş log jams, genellikle düzleştirilmiş kanallardan eksik olan doğal kabalıklara yerleştirilir.

  • [FONT:0)Flow defleksiyon ve enerji dağılımı: [Dönetici: 0,2] Suyı etrafta ve ahşap malzemeye zorlayarak, yüksek akışların enerjisi bozuldu, yatağı ve banka erozyonunu azaltmaktadır.Bu enerji dağılımı, yüksek ve konumların hızla kesebileceği dağ akışlarında önemlidir.
  • [FONT=0)Pool ve riffle formasyon: Giriş rektörlerinin etkisi derin, yavaş su havuzları yukarı ve hızlı, sığ riffles aşağı doğru ile kıyaslanmış olan türlerin yaşam döngüsü boyunca farklı akış derinliği ve ve ve konumları gerektiren türler için önemlidir. Araştırma, mühendisle yapılan salaklamalar ile önemli ölçüde daha yüksek oranda daha yüksek oranda daha yüksek orantısız ulaşır.
  • [FONT:0)Sediment sorting ve ulaşım yönetmeliği:) Mühendisli yapılar, retori'yi smothering redds (egg nests) geri yüklemeye yardımcı olur. Properly yer yapıları, yüksek akışlar sırasında doğal yatak taşımaya izin verir, böylece habitat için gerekli olan konarse materyali tutar.
  • [FONT:0)Yüksek akışlar sırasında Mülteci: [DÜDÜDÜDÜDÜDÜ:0) Büyük yapıların arkasındaki su bölgeleri balık ve invertebrates için kritik sığınaklar sağlar, ölüm ve yer değiştirmeleri azaltır.

Modern yapılar için modern tasarımlar eski "dig-and-stack" yaklaşımlarının ötesine geçtiler ve malzemeler su dökmesinin doğal ahşap veya kaya imzasını karşılamak için yerel olarak kaynaklandılar.

Riparian Zone Restorasyon: Edges ve Filtreleme Girişleri

Dalgalı koridor - bir akış bankaları boyunca bitki örtüsü - muhtemelen bir dağ akışının uzun vadeli sağlığı için en önemli bölge. Sağlıklı dalga alanlar soğuk su sıcaklıklarını korumak için gölge sağlar, balıkları besleyen çöp ve büyük ahşapları azaltır. Ekosystem mühendisliği, aktif olarak akış bankalarını ve filtreleri aktif bir şekilde pekiştirmenin bir şekilde yeniden kurulmasına odaklanır.

  • [FONT:0]Bank, temelleme yoluyla stabilizasyon: Deep-rooted yerli tür, tıpkı çimlerin olduğu gibi, köpek makineleri (Cornus spp.), ve pamuklular (Populus spp.) bir veya iki büyüyen mevsim içinde bankanın tam olarak akandığı bir ağ oluşturur.
  • [FONT:0) Direkt şeritler ve anketler:[Dönetici:0) Geri dönüşüm, en az 30 metre genişlikte bulunan bir retori, aşırı besinler ve pestisitler, yüzeyde bitişik arazi kullanımlarından taşınırlar. kökler ve yaprak yavaş yavaş su, kök bölgede mikroplar çözülmüş kirleticiler.
  • [FONT=0)Shade ve sıcaklık yönetmeliği: [Dönümüzdeki üst düzey kanopy kapaktan yanan ağaçlar birçok türün (örneğin, bull trout, brook trout) soğuk-adaptedilmiş türler ile yeniden dikilebilir. 5-10 yıl içinde ısı kapaklarını yeniden dikteleyebilir, yumurta ve fry'ye izin veren akış sıcaklık artışlarını engelleyebilir.
  • [FONT:0]Large ahşap işe alım:[Dönetici yapılar hemen yerleştirilebilirken, kendi kendini korumak sistemi, sonunda kanala doğal olarak düşer. Restorasyon tasarımları genellikle gelecekteki ahşap girişleri sağlayacak olgun ağaçlardan gelen tampon şeritler içerir.

Sediment Management: Erosion'un Mirasını Yeniden Keşfetin

Yüksek lisanslanmış dağ akışları genellikle aşırı derecede iyi bir sedisyondan muzdariptir - ve sil, ve kil - bu, yapısal ve yönetim yaklaşımlarının bir kombinasyonunu doldurur: Diğerler balık için baskıya değer verir ve bu sedisyon genellikle keşfedilmemiş yollardan gelir.

  • [FONT:0)Sediment basins and yerleşme havuzları: [Döntgenler, küçük kafa su akışlarında geçici bazinler, altta hareket etmeden önce sedisyon pullarını yakalamak için inşa edilebilir.Bu yapılar düzenli bakım gerektirir ancak restorasyon sırasında anastem kanalına girebilmeleri için büyük ölçüde azaltılabilir.
  • [FONT:0]Flushing akışları:[Dönetici sistemlerde, mühendisler, sabit sedisyonları ciddi bir şekilde harekete geçirmek ve taşımak için barajlardan kontrol edilebilirler.Bu "environmental akışlar" zamanlayıcı doğal karmel tepeleri ve bir mühendislik aracı olarak aktif akış örneği.
  • [FONT:0)Grade kontrol yapıları:[Dönetici: pdfD)Ermen veya ahşaptan yapılan kontroller, yüksek çözünürlükte ve yavaş akış ve konumları azaltmak için dikilir.Bu sempozyum, yük teslim edilen alanlarda yerleşmeye izin verir. Modern versiyonlar balık geçişine izin vermek için ek değildir ve doğal kanalla karıştırmak için tasarlanmıştır.

Akış Yönetmeliği: Doğal Hidrografı Yeniden Tanımlayın

Batı Birleşik Devletleri, Avrupa ve Asya'daki birçok dağ akışı, hidro güç, sulama veya sel kontrol için yetersizdir. Bu yapılar doğal akış rejimini büyük ölçüde değiştirir: üst akışlar yapay olarak düşük olabilir ve hidropeaking'den günlük dalgalanmalar, bu tür ortamlarda balıkları taşabilir.

  • [FONT:0)Baseflow augmentasyon: Sualtında depolanan su, su akışını desteklemek için yeterli miktarda kalır ve derinlik su ömrünü desteklemek için özellikle kritiktir.
  • [FONT:0)Pulse akışları:[Dönder: 1) Kısa, yüksek akış, mimik ilkbahar tazeleri ince sedi, cue balık göçleri ve ihtişamlı bitki örtüsünü mezar barlarından korumak için anahtardır.
  • [FONT:0]Ramping oranları:[Dönetici:[Dönlendirme:0) Hidropeaking riskini azaltmak için, güç operatörleri, hangi akışların azaldığını yavaşlatmayı kabul eder.
  • [FONT:0]Fish pasaj iyileştirmeler:[Dönem:[Dönem: 0) Nereden kaldırılamaz, balık merdivenleri, doğa benzeri balık yolları ve tuzak-ve-dönüşüm programları, migratory türlerine erişim için izin verilir.

Ekosistem Mühendisliğinin Faydaları: Sayılanabilir Çıktılar

Düzgün planlandığında ve idam edildiğinde, ekosistem mühendisliği, çoklu akış sağlığı boyutlarında ölçülebilir gelişmeler sunar. Bu avantajlar spekülatif değildir; hakemli çalışmalar ve uzun vadeli izleme programları içinde belgelenirler.

  • [FONT:0)Enhanced habitat çeşitliliği: Mühendisli in-stream yapıları, havuzların sayısını arttırır, riffles ve yan kanalları. Çalışmaları LWD kurulumundan sonra havuz yüzeyinde 50-20% artış kaydetti, ki doğrudan balık için aşırı derecede fazla aşırı derecede fazla aşırı derecede fazla büyüme. Makroinvertebratebrate - türlerinin işaretleyici artışları - substrat karmaşıklığı arttıkça -tipik olarak artışlar arttı.
  • [0]İyileştirilmiş su kalitesi:[Dönetici:[Dönetici:0) Riparian restorasyonu, sefilli ve eğime bağlı olarak% 30-80 oranındaki sefilli su tasarrufuna bağlı olarak, özellikle de sualtı arazileri ile ilgili olarak, sualtı türü için kritik bir marjın iklim değişikliği altında olması önemli olabilir.
  • [FONT:0) Doğal akış modellerinin Değerlendirilmesi: [Döneticileri yavaşlayarak ve artan kabalık, mühendis kanallar derinlik ve hızdaki daha doğal varlığı göstermektedir. Bu, enerjiyi erode bankalara ve daha düşük su dalgalarının zirvesine azaltır, bazı projelerde, 10 ila 25'in en yüksek seviyedeki akış, günlük regresyonda gözlemlenmiştir.
  • [FONT:0)İncreased ekosistem direnci: Farklı habitat ve sağlıklı hava kirliliği ile geri yükleme alanları, kuraklık, vahşi ateş ve aşırı sular gibi rahatsızlıklara karşı daha iyi dayanabilir. Derin havuzların varlığı ve gölgeli sığınakların varlığı, biyotanın hayatta kalma sürelerini daha sık ve şiddetli Hidrolojik aşırı derecede yüksek oranda göstermesine olanak sağlar.

Meydanlar ve düşünceler: Gerçek Dünya Kompleksi'ni Navigating Real-World Complexity

Ekosistem mühendisliği bir panacea değildir. Uygulama, önemli bir yatırım gerektirir ve işler ters gittiğinde uyum sağlama isteği. Çeşitli zorluklar projeler için başarılı olmalıdır.

  • [FONT:0]Ecological risk ve istenmeyen sonuçlar: Herhangi bir fiziksel müdahale mevcut habitat riskini taşır. Örneğin, kötü yerleştirilen bouldersler, bir akış bankasını zayıflatan veya log jams kanallarını zayıflatan siperler balık geçişi doğru tasarlayamaz. Kapsamlı bir site değerlendirme ve “herhangi bir zarar vermez” ethos yönetimi – devam eden ayarlamalar hakkında bilgi sağlar.
  • [FONT:0]Funding ve uzun vadeli bakım: İnşaatın ilk inşaat maliyetleri, on binlerce ila milyonlarca dolar arasında akış milleri arası bir miktara kadar genişleyebilir.Bu finansmanın çoğu zaman birden fazla ortak gerektirdiğini belirtmek - toprak kuruluşları, devlet balıkları ve vahşilikleri, kârsız toprak sahipleri bile inşaattan sonra inşaatın süresine ihtiyaç duyabilir ve yapılar ilk birkaç yıl içinde sınırsız bir takviye gerektirir.
  • [FONTD:0) İzleme ve değerlendirme:[Dönetici:[Dönlendirme projeleri, iki veya üç yıldan fazla fiziksel ve biyolojik yanıtları takip eden titiz izleme planları eksik.Mühendisler gerçekten hedeflerine ulaşırsa, gelecekteki tasarımları geliştirmek imkansız.
  • [FONT:0]İnsan ve ekolojik ihtiyaçları karşılamak: Dağ akışları genellikle su tedariki, rekreasyon ve hidro güç için kullanılabilir. Restorasyon bu kullanımlarla çatışma olarak algılanabilir - örneğin, yeniden-yaratıcı bir mezar barları beyaz su kanını azaltabilir veya sulama üssünün depolanması genellikle sulama için depolayıcı depolama alanıdır.
  • [FONT:0) İklim değişikliğini teşvik etmek: Yalnızca tarihsel akış rejimlerine dayanan tasarımlar, gelecekteki iklim senaryolarında eski haline gelebilir. Mühendisler artık daha geniş bir akış yelpazesini tasarlayabilecekleri yapılar kullanıyor ve daha sıcak ve drier koşullarına karşı dirençli olmaları bekleniyor.

Vaka Çalışmaları: Eylemde Ekosistem Mühendisliği

Gerçek dünya projeleri, çeşitli dağ manzaralarında ekosistem mühendisliğinin gücünü ve sınırlarını göstermektedir.

Pasifik Kuzeybatı, ABD: Salmonids için Log Jam Restorasyon

Pasifik Kuzeybatısı büyük ahşap restorasyon için kanıtlanmış bir zemindi. Washington'daki Elwha Nehri'nde 2014 yılında iki barajın kaldırılması, geniş bir LWD yerleştirme projesi tarafından takip edildi.800'den fazla mühendise giriş konulmuş log jams, üç yıl içinde, bir yüzyıl boyunca eksik olan karmaşık ahşap yapısına yeniden kuruldu.

Avrupa Alpleri: Braided Kanal Dinamikleri

Avusturya Alplerinin mezar nehirlerinde, kanalizasyon ve kontrol barajlar dinamik elzem sistemleri tek hazır kanallarda tek hazır kanallara dönüştürdüler. Lech Nehri'nde kullanılan hızlı makineler kanal ve öncü kuş topluluklarının ortak kumpiper gibi.

Yeni Zelanda: Willows ve Sediment Control

Yeni Zelanda'nın Güney Adası'nın dik papazları, egzotik çamlardan ve koyunlardan filizlenen erozyon, dağ akışlarına büyük bir sedi girdiler yol açtı. "Kolay Nehri'ni restore ederken, yükleri tahmin eden bir dizi küçük liman inşa edecek" projesi, kontrollü ve stratejik olarak kullanılan bir şekilde pozitif bir mühendislik rolü oynayabilecektir.

Future: Engineering for changing Times

Dağ akışları için ekosistem mühendisliği alanı hızla gelişmektedir. Çeşitli ortaya çıkan trendler restorasyonun etkinliğini ve ölçeklenebilirliğini geliştirmeye söz veriyor.

  • [FONT:0]Climate-smart tasarım: Mühendisler, akış sıcaklıklarının, sel büyüklüklerin ve temel akış zamanlamalarının daha büyük seliğe dayanmak için "over built" olacaklarını tahmin etmek için iklim modellerini bir araya getiriyorlar.
  • [FONT:0] Doğa temelli çözümler ve kendi kendine bakım sistemleri: [Dönetici:0)En az devam eden bakım gerektiren tasarımlara büyüme tercihi vardır. Örneğin, "kendi kendine özgü" yöntemler, akışların kendi enerjisini stabil yatak formlarına kullanırken, günlük reçeler kendini teşvik etmek ve yüksekten daha fazla odun almak için mühendislerdir.
  • [FONT:0]Community ve vatandaş bilim katılımı: Birçok başarılı proje artık yerel gönüllülere bitki, izleme ve bakım için güvenmektedir. Bu sadece maliyetleri azaltır, ancak restore edilen akışların kamu mülkiyetini inşa eder.
  • [FOC-RAS 2D ve Delft3D) artık herhangi bir kayanın taşınmasından önce mühendislere izin veriyor. Makine öğrenme algoritmalarının sulanmış özellikleri, tasarruf süresi ve para tasarrufuna dayalı olarak en büyük olasılıkla hangisinin başarılı olduğunu tahmin etmek için kullanılıyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Dağ akışları, gezegendeki en hassas ve değerli ekosistemler arasında, ancak aynı zamanda insan gelişimi tarafından en çok etkilenen ormanlar arasındadır. Ekosistem mühendisliği, bu tür avantajları tersine çevirmek için daha fazla bilimsel olarak yeniden inşa etmek için bu yüksek bir sistem sağlar. Yerel Hidroloji ve biyolojiye dayalı olarak, uzun vadeli bir izleme ve biyoçeşitlilik sağlamak için bir taahhütte bulunan, bu müdahaleler, iklim değişikliğinin daha fazla yatırımını mümkün kılar.