Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mối quan hệ giữa dòng chảy emergy lưu vực và cấu trúc, chức năng, và điều kiện của đầm lầy muối ven biển New England
Tóm tắt
Nghiên cứu này đánh giá mối liên hệ giữa các hoạt động trong lưu vực và cấu trúc, chức năng, và điều kiện của đầm lầy muối bằng cách sử dụng mật độ dòng chảy emergy không gian (mật độ năng lượng mặt trời theo diện tích) trong lưu vực và dữ liệu hiện trường từ 10 đầm lầy muối thủy triều tại Vịnh Narragansett, Rhode Island, Hoa Kỳ. Dữ liệu thu thập từ thực địa được thu thập trong nhiều năm qua thông qua công tác lấy mẫu thực vật, động vật không xương sống, đất, và chất lượng nước. Việc sử dụng emergy như là một cơ chế kế toán cho phép kết hợp các yếu tố khác nhau (ví dụ, lượng xây dựng và tiêu thụ điện năng) vào một chỉ số cảnh quan duy nhất trong khi vẫn giữ định nghĩa định lượng đồng nhất về cường độ phát triển cảnh quan. Điều này đã mở rộng các nghiên cứu tỷ lệ sử dụng đất thông thường bằng cách trọng số từng loại theo mức độ phát triển. Tại các địa điểm đầm lầy muối ở Rhode Island, một chỉ số tác động (dòng chảy emergy lưu vực chuẩn hóa cho diện tích đầm lầy) cho thấy sự tương quan đáng kể với độ phong phú về loài của sinh vật đáy ở bãi bùn, mật độ trai, độ phong phú về loài thực vật, độ mở rộng và mật độ của các loài thực vật chủ đạo, và khả năng khử nitrat trong đầm lầy muối cao. Trong suốt 4 năm khảo sát, một chỉ số tải (dòng chảy emergy lưu vực chuẩn hóa cho diện tích lưu vực) cho thấy sự tương quan đáng kể với nồng độ nitrit và nitrate, cũng như với tỷ lệ nitơ trên photpho trong dòng chảy ra suối vào đầm lầy. Cả hai chỉ số tác động emergy và tải đều có sự tương quan đáng kể với một chỉ số điều kiện đầm lầy muối được xây dựng từ các đánh giá thực địa chuyên sâu. Việc so sánh các chỉ số emergy với các ước tính tải nitơ tính toán cho mỗi lưu vực cũng cho thấy các mối quan hệ tích cực đáng kể. Những kết quả này cho thấy dòng chảy emergy lưu vực là một chỉ số đáng tin cậy về sự suy thoái do con người gây ra và là một công cụ tiềm năng để đánh giá nhanh tình trạng của đất ngập nước ven biển.
Từ khóa
#dòng chảy emergy #đầm lầy muối #điều kiện môi trường #Rhode Island #đánh giá nhanhTài liệu tham khảo
Addy, K., Gold, A., Nowicki, B., Mckenna, J., Stolt, M., & Groffman, P. (2005). Denitrification capacity in a subterranean estuary below a Rhode Island fringing salt marsh. Estuaries, 28, 896–908.
Alexander, C., & Wenner, E. (1995). Evaluating the historical record of nonpoint source pollution in the ACE Basin and Sapelo Island National Estuarine Research Reserves. Final report submitted to South Carolina Sea Grant Consortium. South Carolina Department of Natural Resources, Marine Resources Division, Charleston, SC and Skidaway Institute of Oceanography, Sapelo Island, GA.
Baker, A. (2006). Land use and water quality. Encyclopedia of hydrological sciences. Wiley. doi:10.1002/0470848944.hsa195.
Bedford, B., Walbridge, M., & Aldous, A. (1999). Patterns in nutrient availability and plant diversity of temperate North American wetlands. Ecology, 80(7), 2151–2169.
Bertness, M. D., Ewanchuk, P., & Silliman, B. R. (2002). Anthropogenic modification of New England salt marsh landscapes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 99, 1395–1398.
Bertness, M. D., Silliman, B. R., & Holdredge, C. (2009). Shoreline development and the future of New England salt marsh landscapes. In B. R. Silliman, E. D. Grosholz, & M. D. Bertness (Eds.), Human impacts on salt marshes, a global perspective (pp. 137–148). Los Angeles, CA: University of California Press.
Brabec, E., Schulte, S., & Richards, P. (2002). Impervious surfaces and water quality: a review of current literature and its implications for watershed planning. Journal of Planning Literature, 16(4), 499–514.
Brandt-Williams, S. (1999). Evaluation of watershed control of two central Florida lakes: Newnans Lake and Lake Weir. Ph.D. dissertation (Environmental Engineering Sciences), University of Florida, p 259.
Brandt-Williams, S. L., & Pillet, G. (2003). The real cost of agriculture: co-products as emternalities. In M. Brown (Ed.), Emergy synthesis II: theory and applications of the emergy methodology. Gainesville, Florida: Center for Environmental Policy.
Brown, M. T., & McClanahan, T. (1996). Emergy analysis perspectives for Thailand and Mekong River dam proposals. Ecological Modeling, 91, 105–130.
Brown, M. T., & Ulgiati, S. (1999). Emergy evaluation of natural capital and biosphere services. Ambio, 28(6), 486–493.
Brown, M. T., & Vivas, M. B. (2005). A landscape development intensity index. Environmental Monitoring and Assessment, 101, 289–309.
Calabretta, C. J., & Oviatt, C. A. (2008). The response of benthic macrofauna to anthropogenic stress in Naragensett Bay, Rhode Island: a review of human stressors and assessment of community conditions. Marine Pollution Bulletin, 56(10), 1680–1695.
Campbell, D. E. (2000). Using energy systems theory to define, measure, and interpret ecological integrity and ecosystem health. Ecosystem Health, 6(3), 192–204.
Campbell, D. E., Brandt-Williams, S., & Meisch, M. (2005). Environmental accounting using emergy: evaluation of the State of West Virginia. USEPA Report # EPA/600/R-05/006 AED-03-104.
Chintala, M., Wigand, C., & Thursby, G. (2006). Comparison of Geukensia demissa populations in Rhode Island fringe salt marshes with varying nitrogen loads. Marine Ecology Progress Series, 320, 101–108.
Crain, C. M. (2007). Shifting nutrient limitation and eutrophication effects in marsh vegetation across estuarine salinity gradients. Estuaries and Coasts, 30, 26–34.
Emery, N., Ewanchuk, P., & Bertness, M. (2001). Competition and salt marsh plant zonation: stress tolerators may be dominant competitors. Ecology, 82(9), 2471–2485.
Evgenidou, A., & Valiela, I. (2002). Response of growth and density of a population of Geukensia demissa to land-derived nitrogen loading, in Waquoit Bay, Massachusetts. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 55, 125–138.
Goldberg, D., & Miller, T. (1990). Effects of different resource additions on species diversity in an annual plant community. Ecology, 71, 213–225.
Halls, J., Dahlin, J., Hayes, M., & Michel, J. (1998). Unusually sensitive areas for drinking water resources, report for Rhode Island. Washington, DC: Research and Special Programs Administration, Office of Pipeline Safety, Department of Transportation.
Harper, H. (1994). Stormwater Loading Rate Parameters for Central and South Florida. Orlando: Environmental Research and Design, Inc.
Huber, W. C., Brezonik, P. L., & Heaney, J. P. (1982). A classification of Florida Lakes, report ENV-05-82-1. Tallahassee: Florida Department of Environmental Regulation.
Hurd, J. D. & Civco, D. L. (2004). Surface water quality and impervious surface quantity: a preliminary study. NOAA Grant NA16OC2673. http://nemo.uconn.edu/impervious_surfaces/pdfs/Hurd_Civco_2004b.pdf.
Levine, J., Brewer, S. J., & Bertness, M. D. (1998). Nutrients, competition and plant zonation in a New England salt marsh. Journal of Ecology, 86, 285–292.
McClelland, J. W., & Valiela, I. (1998). Linking nitrogen in estuarine producers to land-derived sources. Limnology and Oceanography, 43, 577–585.
McClelland, J. W., Valiela, I., & Michener, R. H. (1997). Nitrogen-stable isotope signatures in estuarine food webs: a record of increasing urbanization in coastal watersheds. Limnology and Oceanography, 42, 930–937.
McKinney, R., Nelson, W., Charpentier, M., & Wigand, C. (2001). Ribbed mussel nitrogen isotope signatures reflect nitrogen sources in coastal salt marshes. Ecological Applications, 11(1), 203–214.
Nixon, S., Buckley, B., Granger, S., Harris, L., Oczkowski, A., Cole, L., et al. (2005). Anthropogenic nutrient inputs to Narragansett Bay; a twenty-five year perspective. Report to the Narragansett Bay Commission and Rhode Island Sea Grant.
Odum, H.T. (1994). Ecological and general systems: an introduction to systems ecology. Univ. Press of Colorado, p 644.
Odum, H. T. (1996). Environmental accounting (p. 370). New York: Wiley.
Page, H., Petty, R., & Meade, D. (1995). Influence of watershed runoff on nutrient dynamics in a southern California salt marsh. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 41, 163–180.
Salvia-Castellvi, M., Iffly, J., Borght, P. & Hoffman, L. (2005). Dissolved and particulate nutrient export from rural catchments: a case study from Luxembourg. Science of the Total Environment, 344, 51–65.
Schaffner, L. C., Anderson, I. C., Stanhope, J. W., Gillet, D. J., Metcalfe, W. J. & Brylawski, A. M. Z. (2008). An integrated approach to understand relationships between shallow water benthic community structure and ecosystem function. Department of Defense Strategic Environmental Research and Development Program SERDP Project SI-1335.
Silliman, B. R., & Bertness, M. D. (2004). Shoreline development drives invasion of Phragmites australis and the loss of plant diversity on New England salt marshes. Conservation Biology, 18, 1424–1434.
Slomp, C., & Van Cappellen, P. (2004). Nutrient inputs to the coastal ocean through submarine discharge: controls and potential impact. Journal of Hydrology, 295, 64–86.
Smith, S., Swaney, D., Talaue-Mcmanus, L., Bartley, J., Sandhei, P., McLaughlin, C., et al. (2003). Humans, hydrology, and the distribution of inorganic nutrient loading to the ocean. BioScience, 53(3), 235–245.
Tilley, D. R., & Brown, M. T. (1998). Wetland networks for stormwater management in subtropical urban watersheds. Ecological Engineering, 10(2), 131–158.
Tilman, D. (1984). Plant dominance along an artificial nutrient gradient. Ecology, 65, 1445–1453.
Tiner, R. (2004). Remotely-sensed indicators for monitoring the general condition of “natural habitat” in watersheds: an application for Delaware’s Nanticoke River watershed. Ecological Indicators, 4, 227–243.
Tober, J., Fritz, C., LaBrecque, E., Behr, P. J., & Valiela, I. (1996). Abundance, biomass, and species richness of fish communities in relation to nitrogen-loading rates of Waquoit Bay estuaries. Biology Bulletin, 191, 321–322.
Tong, S. T., & Chen, W. (2002). Modeling the relationship between land use and surface water quality. Journal of Environmental Management, 66(4), 377–393.
Valiela, I., Collins, G., Kremer, J., Lajtha, K., Geist, M., Seely, B., et al. (1997). Nitrogen loading from coastal watersheds to receiving estuaries: new method and application. Ecological Applications, 7, 358–380.
Valiela, I., Tomasky, G., Hauxwell, J., Cole, M., Cebrian, J., & Kroeger, K. (2000a). Operationalizing sustainability: management and risk assessment of land-derived nitrogen loads to estuaries. Ecological Applications, 10(4), 1006–1023.
Valiela, I., Geist, M., McClelland, J., & Tomasky, G. (2000b). Nitrogen loading from watersheds to estuaries: verification of the Waquot bay nitrogen loading model. Biogeochemistry, 49, 277–293.
Wigand, C. (2008). Coastal salt marsh community change in Narragansett Bay in response to cultural eutrophication. In A. Desbonett & B. A. Costa-Pierce (Eds.), Science for ecosystem-based management (pp. 499–522). New York: Springer.
Wigand, C., Comeleo, R., McKinney, R., Thursby, G., Chintala, M., & Charpentier, M. (2001). Outline of a new approach to evaluate ecological integrity of salt marshes. Human and Ecological Risk Assessment, 7, 1541–1554.
Wigand, C., McKinney, R., Chintala, M., Charpentier, M., & Thursby, G. (2003). Relationships of nitrogen loadings, residential development, and physical characteristics with plant structure in New England salt marshes. Estuaries, 26(6), 1494–1504.
Wigand, C., McKinney, R., Chintala, M., Charpentier, M., & Groffman, P. (2004). Denitrification enzyme activity of fringe salt marshes in New England (USA). Journal of Environmental Quality, 33, 1144–1151.
Wigand, C., McKinney, R., Chintala, M., Lussier, S., & Heltshe, J. (2010). Development of a reference coastal wetland set in Southern New England (USA). Environmental Monitoring and Assessment, 161, 583–598.