2008年9月3
在半干旱的凤凰,游客可能会闪烁两次一看到帆船跨越地平线。坦佩镇湖的北部边缘亚利桑那州立大学(ASU)只是众多的湖泊之一,小池塘,运河和大坝结合防洪,供水,娱乐机会和美学,改变该地区水资源与经济的看法。
坦佩镇湖由< a href = " http://www.flickr.com/photos/cogdog/4180931/ " target = "平等" > Cogdogblog < / >
的后果是什么人造修补土地覆盖和水文等周边原生生态系统和生物多样性?这个问题形成了一个案例研究的背景下提出的ASU研究小组发表在《生物科学》杂志上,该发现,城市化的最深远的影响之一是“重构表面水文。”
作者约翰•罗奇现在Simbiotic软件在米苏拉,蒙特。ASU教授南希·格林和j·拉蒙·阿罗史密斯和其他前研究生映射水资源和连通性和跟踪印度弯曲流域土地利用变化(IBW)。相关的研究人员,与中央Arizona-Phoenix长期生态研究项目(CAP-LTER)和综合研究生教育和科研训练(IGERT)在城市生态学由美国国家科学基金会资助,发现人工湖泊和运河系统建设以及广泛的地下水有“意外对养分循环的影响。”
“凤凰成长从一个小解决大型城市中心今天,它建立了一个广泛的运河网络带来的水盐、佛得角、农田和城市龙头和科罗拉多河,”罗奇说。“虽然这些运河使农民在沙漠中种植作物,他们也跨越河道,破坏的流动水和沉积物从支流网络的主要通道。在原始流、沙洲和其他补丁创建这些沉淀物收集通常营养循环的理想地方。饥饿的流的历史材料的供应,运河意外改变溪流生态系统的养分循环的方式。”
人类改变了水系统在凤凰城地区早在公元前300年,霍霍坎人建造了一系列广泛的运河灌溉的地区(直到公元1450年)。1860年代一群新定居者抵达,并立即开始建造“沟渠”或简单的灌溉沟渠。一直持续到1900年建的大坝建设利用盐和佛得角的河流和运河系统扩展到带来更多的耕地。随着城市地区变得更加,防洪变得更重要的是,迫使印度弯曲洗绿地建设,第一个非结构性洪水管理结构在美国。这些活动改变表面水的可用性,显著增加流量的时间和空间分布。
“这些变化之前,通道系统类似的印度弯曲洗是短暂的,风暴precipitation-driven地下水系统只有有限的连接(通过损失从河床),”拉蒙·阿罗史密斯指出,教授地球与太空探索学院的亚利桑那州立大学的文学院和科学。“现在,表层和次表层的水文网络短路的水进入通道,运河来源,和水离开了重要的蒸发,渗流,和运河重定向”。
作者强调现代城市水系统粉碎任何限制地区的地形轮廓。中央亚利桑那工程削减一个蓝色的样本在索诺兰沙漠和将细分分水岭,交付报告1.7×109立方米/年(或150万英亩-英尺)的地表水。此外,地下水的抽取地下水位下降90米,连接表层和次表层流,“不仅增加了空间和时间可用性的水,但是有越来越多的意想不到的效果的通量通过城市水道从历史性的肥料应用程序通过返回氮淋溶到表面流。”
人们的一个担忧是河岸物种的潜在影响,在“原生生态系统的完整性和持续交付的商品和服务的生态系统。”
流在沙漠的重要性经常被忽视,因为他们转瞬即逝;然而,一般流已被证明对过剩的氮的去除至关重要的农田和浪费水从城市径流。bacterially-mediated过程脱氮,硝态氮转化为氮气,然后无害地释放到大气中。高氮负荷从城市地区可以淹没流的能力去除硝酸盐和由此产生的污染下游河流与沿海死亡区的扩散。
“我们惊讶频率表层海水中硝酸盐的浓度决定了把水龙头,”罗奇说。凤凰城生态系统”,因为下面的地下水含有大量硝酸盐、地下水井调谐时,硝酸的浓度的运河和河流收到这水上升。氮,反过来,可以作为肥料,刺激的增长和生产变化流的样子,是独立的决定提供更多的水城市草坪。”
本研究强调了理解的重要性自然流和干旱生态系统的结构和功能以及它们如何影响human-altered系统、配水和设计。作者指出,意想不到的后果“必须仔细评估,尤其是在干旱和半干旱的城市——如果经理有任何希望减轻他们。”
格林教授在生命科学学院和全球可持续性亚利桑那州立大学研究所的成员,总结他们的研究:“我们的研究结果有助于回答的更一般的问题基本生态系统服务——这些过程的生态系统提供了一个自然资源或调节资源的属性,例如,改变当人们做出巨大改变流在城市发展的进程。也许我们的案例研究将帮助定义如何最佳设计这样的生态系统来满足需要提供多个服务——在这种情况下,防止洪水、娱乐、和营养浓度达到调节下游系统。”