Глубина воды: Какой должна быть глубина при бурении скважин на питьевую воду?

Содержание

Какой должна быть глубина при бурении скважин на питьевую воду?

Проживая в частных домах и на дачах, их владельцы стремятся обеспечить себе максимальный комфорт, неотъемлемой частью которого является наличие питьевой воды. Самый логичный способ обеспечить себя питьевой водой в неограниченных количествах – это бурение глубоких скважин. Скважины представляют собой колодцы в виде трубы с небольшим диаметром и большой глубиной. Чем меньше глубина скважины, тем грязнее будет вода, которую с ее помощью можно получить. Это связано с высокой вероятностью проникновения стоков и грунтовых вод в верхний водоносный слой. По этой причине бурение скважин на питьевую воду всегда выполняется на значительную глубину.

Как выбрать место для скважины на питьевую воду?

При выборе места для бурения учитывается особенность рельефа и строения грунта. Водоносные слои могут располагаться неравномерно в пределах одного участка, на разной глубине. Именно поэтому желательно привлекать для исследования участка опытных специалистов. Обычно для определения расположения водоносного слоя и качества воды проводят пробное бурение. Эти работы требуют лицензирования, поэтому к выбору организации для их выполнения следует подходить особенно ответственно. Важно помнить, что качество воды определяется составом грунтов на прилежащих участках. Например, не рекомендуется бурить скважины на питьевую воду вблизи полей, обрабатываемых химикатами, или кладбищ. Полученную при пробном бурении воду отправляют в лабораторию на анализ. К питьевой воде предъявляются особенно высокие требования, так как она может нанести серьезный вред здоровью при ненадлежащем качестве.

Водоносные слои

Всего в процессе бурения встречается 3 водоносных слоя:

  1. На глубине 4-6 метров, обычно это грязная вода, пригодная только для полива.
  2. На глубине 10-17 метров, вода может быть пригодна для питья, но часто имеет вредные примеси, поэтому требует обязательного лабораторного исследования.
  3. На глубине 25-45 метров находятся самые чистые артезианские воды.

Виды скважин

В зависимости от глубины выделяют песчаные и артезианские скважины. И те, и другие могут быть использованы для получения питьевой воды, но предпочтение обычно отдается артезианским, которые еще называют «на известняк». Глубина песчаных скважин – до 20 метров, артезианских – до 100. Верхние водоносные слои изолируются трубой, чтобы вода из них не попадала в скважину.

Бурение скважин на питьевую воду от компании «Вода-Ст»

Компания «Вода-Ст» проведет исследование участка, определит оптимальное расположение скважины для питьевой воды, выполнит пробное бурение. Наши специалисты помогут получить заключение о качестве воды в лаборатории, оформить разрешение на бурение. Если планируется коммерческое использование скважины, то есть продажа полученной воды, потребуется лицензирование, в котором компания «Вода-Ст» также может оказать помощь.

Мы разрабатываем проект скважины, реализуем его, подбирая и устанавливая оптимальное оборудование. Это обеспечивает необходимый напор, достойное качество воды и долгий срок службы скважины. Все виды работ выполняются в соответствии с существующими нормами, на них предоставляется гарантия.

Компания «Вода-Ст» – это бурение глубоких скважин по доступным ценам. Мы выезжаем на объекты, расположенные в Москве, Подмосковье и близлежащих городах. Все вопросы по сотрудничеству можно задать нашим специалистам по телефону или через форму обратной связи.

Другие статьи

На какую глубину необходимо бурить скважину?

Бурение скважины на воду – это очень серьезный вопрос, который требует ответственного подхода. Прежде чем переходить к процессу бурения, исполнителю необходимо понять, для каких целей вам нужна вода. 

Для каких целей нужна вода?

1. Вода с примесями. 

Первый водоносный слой может залегать на глубине до 5 метров. В простонародье его называют «верховодкой». 

Здесь вода богата примесями и не всегда имеет качество, необходимое для питья. Однако ее можно использовать для других бытовых нужд, в поливке растений на участке и т. д. Именно на этой глубине часто устанавливают колодцы на дачах, которые не отличаются стабильностью объема воды.

2. Питьевая вода

Для надежного водоснабжения необходимо обратить внимание на следующий водоносный горизонт. Он располагается на глубине от 20 до 30 метров. На этом уровне вода отличается гораздо лучшим качеством. Это связано с ее прохождением через несколько пластов земли, выполняющими роль естественных фильтров. 

Как правило, большинство пользователей, которые хотят получить питьевую воду из скважины, останавливает свой выбор именно на этом слое.

3. Артезианская вода

Если же качество и стабильность объема воды играет первостепенную роль, то следует остановить выбор на артезианской скважине. Артезианская вода может располагаться на глубине от 40 до 300-400 метров. Такие скважины чаще всего используют для коллективного водоснабжения. 

Выбор глубины залегания водоносного слоя в дальнейшем скажется на стоимости получения питьевой воды. При минимальных первоначальных вложениях и бурении скважины на малую глубину обязательно придется устанавливать дорогостоящие системы очистки. 

Как искать воду?

Можно более точно определить глубину залегания водоносных слоев на вашем участке.

Как правило, расположенные неподалеку скважины имеют одинаковую глубину, поскольку питаются из одного водоносного горизонта. 

Соответственно, для того, чтобы узнать, где предположительно стоит искать воду у вас, можно расспросить соседей о параметрах скважин, расположенных на их участках. 

Однако водоносный горизонт может изменять свою конфигурацию и глубину залегания. И только компании, имеющие опыт бурения в данном регионе, могут предоставить точную информацию о том, на какой глубине находится вода.

Остались вопросы? Звоните по телефону +7 3452 930-317

Глубина бурения скважины на воду — карта глубин

При желании обеспечить автономную подачу воды из скважины на своем участке возникает вопрос о глубине бурения. Он является вполне актуальным, поскольку от этого зависит цена на проведение работ. Чем ближе залегает водоносный слой к поверхности, тем дешевле смета. Глубина бурения скважины зависит от нескольких факторов, которые необходимо учесть, чтобы спрогнозировать предполагаемый объем выполнения работ.

В первую очередь, глубина будущей скважины зависит от ее предназначения. К примеру, небольшие источники, которые применяются только для технических нужд, значительно мельче. Такие скважины имеют минимальное углубление и обеспечивают подачу низкокачественной воды, которую не следует пить. При этом она полностью пригодна для выполнения различных задач, таких как мойка автомобиля, полив садовых и огородных растений. Ее можно использовать для стирки и для прочих хозяйственных нуждах. В том случае, если требуется питьевая высококачественная вода, которая полностью соответствует всем нормам потребления, скважина должна быть значительно глубже. Таким образом, если к источнику предъявляются минимальные требования, то и стоимость на его обустройство будет не столь высокой.

Следующим немаловажным фактором является геологическая особенность территории, на которой производится бурение. Источник может залегать как в 5-10 метрах под землей, так и в несколько раз глубже.

Даже на соседних скважинах, которые находятся на расстоянии несколько десятков метров друг от друга, ситуация может существенно отличаться. Чем ниже территория, на которой располагается участок, тем меньше придется бурить. Если требуется строительство скважины на холме, для того чтобы добраться до водоносного бассейна, потребуется бурить значительно дольше. Также стоит отметить, что чем ближе к участку, на котором необходимо провести бурение, находится природный водоем (река или озеро), тем выше к поверхности находится водоносный слой.

Определить на глаз, какая глубина бурения скважины понадобится, чтобы добраться до воды, довольно сложно. Сделать это самостоятельно с предельной точностью практически невозможно. Спрогнозировать объем будущих работ может специалист, который обладает большим опытом и специализированными навыками.

Бурение скважин на воду карта глубин или проведение разведочного бурения

В том случае если требуется точно определить, стоит ли начинать бурение, или это обойдется слишком дорого, можно провести разведку. Наиболее эффективный способ, позволяющий, узнать, на какой глубине залегает водоносный слой – это помощь профессионального геодезиста. Он проводит сложный анализ грунта, а также оценивает прочие данные, на основе которых можно узнать, как глубоко нужно бурить, чтобы добраться до качественной питьевой воды.

Более надежным способом, но довольно затратным, является разведочное бурение. Для этого применяются специализированные тонкие буровые установки, которые позволяют быстро сделать глубокое отверстие в земле, чтобы добраться до залежей водоносного горизонта. Благодаря этому можно получить подтвержденные данные. Особенность разведочного бурения заключается в том, что участок получает минимальное повреждения ландшафта. Даже если окажется, что вода залегает слишком далеко от поверхности, и полноценное бурение для строительства источника – слишком дорогостоящее мероприятие, последствия от разведочных работ будут минимальными.

Разрешение на скважину

От глубины бурения скважины зависят не только затраты на ее непосредственное строительство, но и размер оплачиваемого налога за использование природных недр. В Московской области любая скважина глубже песчаной требует регистрации. Чем она глубже, тем больше устанавливается государственный налог. В нормативной базе существует такое понятие, как разрешенная глубина. Под нее попадают колодцы и некоторые неглубокие скважины, которые не обеспечивают забор воды из уникальных недр. Разрешенная глубина может быть различной, поскольку все зависит от ландшафта территории, на которой производится бурение. В большинстве случаев это значение составляет от 5 до 20 м. На отдельных территориях Московской области этот показатель доходит до 40 м.

Глубина бурения зависит от вида скважины:

  • для верховодки – 6 м;
  • на песок – 10 м;
  • на гравий – 17 м;
  • известняк – 15-45 м;
  • артезианские – 50-80 м.

Разновидности скважин по глубине

Стоит помнить о главном правиле – чем глубже скважина, тем выше качество воды. Если нужна техническая вода для полива, заполнения бассейна или искусственного пруда, бурение на несколько метров для взятия верхнего водоносного слоя, так называемой верховодки, является вполне экономически оправданным решением.

В том случае, если нужно получить более качественные питьевые запасы, то проводится бурение в песок, который выступает естественным фильтром, останавливающим проникновение в находящийся в нем водоносный слой тяжелых металлов и грязи. Тем не менее, установка специального фильтра для дополнительной очистки скважин на песок становится вполне обоснованным решением, которое в отдельных случаях является обязательным.

Скважины на гравий обеспечивают участок более качественной питьевой водой. Такие источники – редкость, поскольку встречаются далеко не на каждой местности. При этом существует опасность того, что при наличии даже мелких ошибок во время бурения имеющийся запас воды будет уходить вглубь ниже скважины, поэтому дебит источника будет недостаточным.

Безусловным лидером по качеству питьевой воды являются скважины на известняк. Они дают вкусную чистую питьевую воду, которая часто даже не нуждается в дополнительной фильтрации. Дебит таких источников довольно высокий. Его с лихвой хватает на бытовые и хозяйственные нужды. Нередко одна скважина вполне может обеспечить водой даже несколько домов. Недостаток таких источников заключается в том, что для проведения их бурения необходимо получить соответствующее разрешение в регистрирующих органах. Установленный налог на забор воды не столь высокий, чтобы из-за обязательных выплат отказывать себе в строительстве именно такого источника.

Самостоятельное определение приблизительной глубины бурения

Для того чтобы приблизительно оценить будущие затраты на проведение бурения скважины, необходимо провести расчеты. При этом требуется, в первую очередь, обратить внимание на геологические условия. Если известно, что на соседнем участке глубина залегания воды находится, к примеру, на 30 м, то можно ожидать подобный результат и у себя. При этом стоит оценить, насколько выше или ниже расположена данная территория по сравнению с тем местом, где планируется бурение скважины.

Нужно заранее определить, какое качество воды будет необходимо, и ее количество. Если дебит источника, который обустроен у соседей, недостаточный для ваших нужд, то понадобится более глубокое бурение до следующего производительного водоносного слоя, чтобы ваша скважина такого недостатка не имела.

Если вы хотите узнать приблизительную стоимость выполнения работ, звоните или оставляйте заявку на нашем сайте! Мы проконсультируем вас по любым вопросам. Специалисты нашей компании работают быстро и аккуратно, поэтому с какой бы задачей вы ни обратились, мы сможем решить её гарантированно качественно!

Как определить глубину бурения скважины?

Оборудование на приусадебном участке скважины для воды – непростая задача. Поэтому недопустимо приступать к ней без привлечения квалифицированных специалистов.

Бурение скважины — подготовительный этап

Даже на территории одного земельного участка не исключается неравномерное расположение водоносных слоев. Поэтому выбор места для бурения скважины – достаточно сложный, многоступенчатый процесс, требующий участия высококвалифицированных специалистов. И до того, как определить глубину бурения скважины в окончательном варианте, следует провести специальные подготовительные работы, включающие, в том числе, изучение специфики рельефа и структуры грунта, пробное бурение, химический анализ воды, полученной при пробном бурении.

Уровень водоносного слоя при бурении скважины

Уровень глубины будущей скважины  (артезианской или песчаной) определяется и глубиной залегания слоев подземных вод, и исходя из задач, которое будет выполнять планируемое гидротехническое сооружение (полив, технические цели, употребление в пищу). Имеет значение и факт размещения рядом с планируемой скважиной болот, промышленных предприятий, мест захоронения, сельхозугодий, часто обрабатываемых ядохимикатами и пестицидами. Сформированный на основе осадочной и талой воды, ближайший к поверхности водоносный слой называется верховодкой. Глубина его залегания составляет не более 5 метров. Его традиционно относят к категории нестабильных источников, поскольку в результате продолжительной засухи или низких зимних температур, такая вода может «уходить». Что касается качества воды верховодки, то оно весьма низкое, с содержанием значительного числа нежелательных примесей и микроорганизмов, попадающих в воду с поверхности почвы. Тем не менее, при необходимости, и данный водоносный слой может быть использован для оборудования неглубоких колодцев для технических целей (полив, уборка и проч.). На глубине от 10 м от поверхности, на верхнем водоупорном пласте грунта расположен следующий водоносный слой – грунтовые воды. Это результат фильтрации сточных и талых вод, а так проникновения в почву же влаги из находящихся поблизости водоемов. Такая вода может использоваться в хозяйственных целях, однако не всегда пригодна для питья и приготовления пищи. Поскольку талые и сточные воды, проникая на данную глубину, недостаточно отфильтрованы и могут содержать вредные примеси. В результате, вода из колодца глубиной не более 10 метров может оказаться мутной, иметь неприятный цвет и запах. Чаще всего это происходит, если колодец находится рядом с болотом или промышленной зоной. Ниже, между двумя водоупорными пластами, на глубине до 100 м расположен следующий, третий водоносный уровень – межпластовые воды. Такая вода полностью пригодна для питья и приготовления еды. При этом ее качество тем выше, чем значительнее глубина залегания слоя. Оптимальным вариантом считаются колодцы глубиной не более 50 м. Подобная глубина гарантирует отменное качество воды и долговечность скважины (свыше 40-45 лет). Важно помнить, что ПРИ бурении скважин глубиной от 10-20 и более метров верхние водоносные слои принято изолировать при помощи трубы или специальных конструкций, препятствующих попаданию в скважину воды из них.

О полезных качествах артезианской воды

Наиболее качественной признана артезианская вода. Этот мощный слой находится на глубине от 100 м. При этом известны артезианские скважины глубиной более 300 м. Для бурения артезианских скважин применяется специальное оборудование. Вода в них отличается не только исключительной чистотой и высокими вкусовыми свойствами, но и, часто, содержанием полезных минеральных солей. Тем не менее, вне зависимости от глубины скважины, и используемого водоносного слоя, перед использованием воды для хозяйственных нужд или приготовления еды, необходимо проведение ее лабораторного исследования для исключения содержания в ней болезнетворных бактерий и вредных примесей. БУРЕНИЕ СКВАЖИН НА ВОДУ

Какая глубина артезианской скважины для эффективного обеспечения водоснабжением?

Лучший способ обеспечить дом вкусной, чистой водой бурение артезианской скважины. На вопрос, сколько метров глубины артезианские скважины можно ответить только после исследования грунта на месте бурения. Каждый проект индивидуален, поскольку вода залегает на разных горизонтах. Обычно до водоносного слоя требуется пробурить 200-300 метров породы. Вода, залегающая на такой глубине, максимально отвечает санитарным нормативам, полностью пригодна для использования людьми.

Технологические нормы артезианских скважин

Находясь между двумя водоупорными слоями, в водоносных пластах создается высокое давление, помогающее быстро поднять жидкость по пробуренной скважине. По нормативам одна артезианская скважина способна обеспечить водой несколько коттеджей, частных домов или дач. Поднимаемая с глубины вода подходит для приготовления пищи, поливки огорода или бытовых нужд. Технические нормы артезианской скважины следующие:

  • Производительность. Средние показатели производительности 2,5-3 м³ в час. При благоприятных условиях они могут достигать 10 м³ в час.
  • Сроки эксплуатации не менее 40 лет. При правильно проведенном бурении, точном соблюдении технологических условий, использовать скважину можно 100 лет.
  • Качество воды максимально высокое. Органолептические показатели во многом зависят от того сколько глубина залегания артезианской скважины. Чем больше слой грунта до водоносного слоя, тем чище поступающая вода.

Перед началом эксплуатации скважины необходимо получить сертификат подтверждающий качество воды. Большое количество минералов не всегда говорит о пользе для организма. Потребуется получение специального паспорта от санитарно эпидемиологической службы. Качество воды со временем может меняться, поэтому необходимо не реже одного раза в год проводить тестирование.

Сколько метров артезианская скважина бурится для домашних нужд

Никто не способен дать точный ответ без специальных исследований, с какой глубины начнет поступать пригодная для использования вода. Средняя глубина залегания водоносных пластов колеблется в пределах 40-250 метров. Многое зависит от величины вложенных средств для оборудования водозабора. Разведывательное бурение помогает точно определить, сколько метров артезианская скважина полностью обеспечит водоснабжением жилого или промышленного объекта. Небольшой диаметр разведывательного бура минимизирует возможное повреждение почвы и загрязнение водоносных слоев.

Где, когда и на какую глубину бурить скважину под воду

Автономный источник воды на земельном участке — это все равно, что работающая печка зимой в автомобиле. То есть без нее вроде бы как можно, но с ней комфортнее. Ведь с помощью воды можно помыть посуду, постирать одежду, приготовить обед и многое многое другое. В случае отсутствия своей скважины даже баню строить нет смысла. По этой причине большинство из тех, кто купил участок земли, начинают в первую очередь не строить дом, а искать эту жизненно важную жидкость.

Процесс поиска воды для русского человека очень увлекательный и парой занимает не мало времени. Ведь многие из нас сначала пробуют, а потом читают инструкцию. Вот и здесь, бывает так, что владелец участка пригласит большую компанию. Дружно и ударными темпами выроет с ней огромную яму или забьет многие метры металлических труб в землю. Потом, не добившись результата, все заканчивается праздником по окончанию работ. В итоге цель не достигнута.

А хозяин после этого остаются с вопросом: «Как это, у моего соседа есть вода, а я так и не смог ее найти?» И правда, что сложного в том, чтобы найти воду, который обязательно должен залегать под некоторой толщей грунта. Так-то, оно так, только земная кора представлена множеством пород грунта, между которыми может находиться не один водоносный слой. Кроме того, эти слои (в том числе водоносный) залегают под углом и имеют разную мощность (толщину). Поэтому не редки случаи, когда на одном участке питьевая вода залегает на глубине 3 м, а на другом участке, например, через 50 м, на этой глубине ее нет или она непригодна для питья.

В поиске воды специалисты советуют не полагаться на везение, а подойти к решению проблемы серьезно. Другими словами, перед тем как начать работы по поиску водоносного горизонта, нужно четко знать, где, когда и на какую глубину бурить скважину под воду. Ведь это поможет в будущем избежать много проблем, одной из которой помимо перечисленных может быть внезапное осушение источника.

На какую глубину бурить скважину

Прежде, чем начать бурить скважину на воду, нужно определиться с тем, какое именно качество воды требуется. Так, в зависимости от глубины заложения подземные воды делятся на:

  • Грунтовые — это самый верхний слой воды, залегающий между поверхностью земли и водоупорным слоем (например, глиной). Чаще всего такая вода обладает повышенным содержанием железа и других примесей, что делает ее непригодной для питья. В среднем такие воды находятся на глубине от 1,5 до 5 м.
  • Межпластовые — слой воды, который залегает между двумя водоупорами. Отличается повышенной жесткостью, поэтому для использования в бытовых нуждах, желательно применять смягчители воды. Обычно это бесцветная вода без запаха, пригодная для питья. Глубина залегания таких вод в большинстве случаев 3-15 м.
  • Артезианские — слой воды, находящийся под водонепроницаемыми породами (например, известняком). Чаще всего такая вода сильно минерализирована. Что касается ее вкуса и жесткости, то они зависят от характера растворимых солей. Залегает такая вода обычно на глубине от 50 до 1000 м.

Где бурить скважину на участке

Для того, чтобы не получилось так, что купленных труб не хватает или их приобретено избыточное количество, желательно раздобыть карту водоносных слоев. На этой карте нанесены количество, мощность и глубина заложения водоносных слоев в том или ином районе области или города. Попробовать получить такую карту можно в организациях, занимающихся бурением скважин на воду, или в органах Госгеологии. Также данную информацию можно узнать на сайтах компаний, которые оказывают услуги по гидроразведке.

В случае отсутствия данных на определенной местности, можно, либо ориентироваться на близлежащие районы, либо на платной основе обратиться в специальные организации. Они смогут не только найти воду, но и подсказать, где на участке лучше пробурить скважину.

Но в наше время организации могут обладать разной компетенцией. Поэтому не лишним будет знать о некоторых правилах расположения скважины на участке:

  • Скважина должна быть расположена как можно ближе к дому. Рекомендуется это делать с целью экономии на прокладке трубопровода. Оптимальным расстояние считается 3 м, так как оно способствует не только избежанию лишних трат, но и нежелательного подмыва фундамента в случае нестандартной ситуации.
  • Скважина, предназначенная для сбора грунтовых вод, должна быть как можно дальше удалена от источников загрязнения (выгребная яма, свалка и т.д.).
  • При наличье заметного уклона на участке, скважину желательно располагать в средней части. В противном случае придется, либо больше бурить, либо преодолевать лужи при необходимости подойти к источнику воды.
  • Для бурильной установки рекомендуется отводить площадку размером 4х9 м. Кроме этого, не нужно забывать, что буровая мачта имеет высоту не менее 10 м. Поэтому деревья и электрические провода для нее могут служить помехой.

Когда бурить скважину

Как известно, уровень подземных вод меняется в зависимости от сезона. Но в большей степени этому подвержены самые верхние водоносные слои, т.е. поверхностные и грунтовые воды. На межпластовых водах это слабо сказывается. Поэтому для поиска технической воды необходимо определиться с временем года:

  • Весна — не самое лучшее время для бурения скважины. Во-первых, бурильная машина может развести весть грунт на участке. А во-вторых, весна является временем, когда уровень грунтовых вод сильно повышен. Поэтому может случиться так, что к середине лета вода в скважине закончится, так как основные водоносные пласты залегали ниже.
  • Лето — это комфортная температура, сухая земля под ногами и устоявшийся уровень грунтовых вод. Все эти плюсы в это время могут обернуться двумя существенными минусами: очереди на бурение и некачественное выполнение работ по причине спешки.
  • Осень — время, когда сложность бурения скважины зависит от месяца. Так, например, в сентябре уровень воды приближен к летнему, а грунт сухой. Кроме этого, к этому времени спадает ажиотаж. Следующие же два месяца отличаются некоторым повышением уровня грунтовых вод и слякотью.
  • Зима — холод, промерзлый грунт и сугробы, затрудняющие доступ к месту бурения. Это основные причины, по которым многие люди не хотят бурить скважину в это время года. Но они забывают о том, что зима является временем, когда можно существенно сэкономить на данных работах.

Главный вывод, который можно сделать в заключение статьи — при желании воду на участке можно найти всегда. Вопрос лишь в ее качестве и затратах на проведение работ.


 

Поделиться статьей с друзьями:

Глубина бурения скважины на воду – На какую глубину бурить скважину

Всех без исключения заказчиков интересует стоимость бурения скважины на воду, а ее глубина является главным ценообразующим фактором. Перед началом работ специалисты в обязательном порядке проводят исследование местности, анализируя потенциальные сложности и фронт работ. Расположение продуктивного водоносного слоя во многом зависит от рельефа местности и находящихся поблизости крупных водоемов (озер и рек), однако инструментов для определения глубины артезианской скважины почти не существует.

Проблемы прогнозирования глубины скважины на воду

Распространено мнение, что скважины возле реки долго бурить не приходится, т.к. вода находится близко к поверхности земли. На самом деле это далеко не так — любой водоем сохраняется за счет водоупорного дна, которое выстилает глиняная подушка. Поэтому для бурения вблизи озер и рек необходимо рассчитывать на большую глубину до водоносного пласта.

К слову, собственно рельеф также не гарантирует точность предварительной оценки: нередко скважины на возвышенностях оказываются менее глубокими, чем во впадинах.

Сколько нужно бурить до появления воды

В процессе бурения скважин необходимо вскрыть первый глиняный пласт и углубиться до второго водоупорного слоя — как правило, именно на этом уровне есть достаточный объем пластовой воды, который обеспечит бесперебойную работу бытовой скважины.

По мере углубления специалисты берут пробы грунта на каждых 2–3 метрах проходки, пока не обнаружат песок. Наличие только глины говорит о прохождении глиняного пласта и о необходимости продолжать бурение. Как только появляется песок (оптимально — крупной фракции), частота замеров увеличивается, а специалисты начинают оценивать параметры водоносного горизонта — чем больше его толщина, тем большего дебета можно ожидать от скважины.

Недостаточное вскрытие песчаника может негативно сказаться на работе водозаборного объекта: жидкость скапливается внизу слоя, и говорить о бесперебойной подаче ресурса на поверхность в таком случае не приходится.

Давление воды на глубинах океана

Давление воды на глубине — одно из многих явлений, которые должны исследовать исследователи. довольствоваться при изучении глубоководных участков. Океан глубокий. Если бы мы побрились со всех континентов и засыпал траншеи в океанах землей от континентов весь земной шар был бы покрыт водой примерно на 2 миль в глубину. Средняя глубина океана составляет 12 566 футов около 3800 метров. Наибольшая глубина океана составляет 36 200 футов на 11 000 метров! Какой эффект эта огромная глубина воды сказывается на обитателях океана? Ответ зависит от того, где в океане он живет.Рыба или растение у поверхности мало ощущает эффекта с большой глубины. Неважно, если их шесть футов или шести тысяч футов под плывущей рыбой. Животное, живущее в Однако глубина 10000 футов сильно зависит от глубины воды. над ним.

Мы часто говорим о давлении в атмосфере. Одна атмосфера равна к весу земной атмосферы на уровне моря, около 14,6 фунтов на квадратный дюйм. Если вы находитесь на уровне моря, каждый квадратный дюйм вашей поверхности равен подвергается силе 14.6 фунтов.

Давление увеличивается примерно на одну атмосферу на каждые 10 метров воды. глубина. На глубине 5000 метров давление будет примерно 500. атмосфер или в 500 раз больше, чем давление на уровне моря. Это много давления.

Исследовательское оборудование должно быть спроектировано так, чтобы справляться с огромным давлением. встречается в глубине. Подводные лодки должны иметь усиленные стены, чтобы выдерживать давление. Инструменты, которые хорошо работают на поверхности, могут сложиться. или стал бесполезным из-за давления.

Подсчитайте, какое давление (фунтов на квадратный дюйм) используется на оборудовании. Круиз NeMO должен выдержать.

Глубина Осевая кальдера — 1540 метров
(Давление в одну атмосферу на один квадратный дюйм поверхности подвергается усилие 14,6 дюйма. Давление увеличивается примерно на одну атмосферу на каждые 10 метров глубины воды)

Сколько фунтов давления на квадратный дюйм будет Опыт круизного оборудования NeMO ???

ДокторУильям Биб был пионером в глубоководных исследованиях. При поддержке Национальное географическое общество и Нью-Йоркское зоологическое общество, Биби построил батисферу (банный = глубокий). В этой стальной сфере он был бы опускается на глубину более 2500 футов. Толстостенная сфера была спроектирована чтобы противостоять огромному давлению океана. Сфера имела два толстых кварцевые окна для просмотра. Чтобы проверить окна батисферы, незанятые был понижен до 3000 футов.Когда подняли большой стальной шар, Биби написал.

    «Было очевидно, что что-то было не так, и поскольку батисфера качнулся я увидел иглу воды, стреляющую по лицу порта окно. Она весила намного больше, чем следовало, и перешла через борт. опускается на палубу. Глядя в одно из хороших окон, я мог видеть что она была почти полна воды. Сверху была любопытная рябь. вода, и я знал, что пространство наверху заполнено воздухом, но такой воздух как ни один человек не мог вынести ни минуты.Неустанно тонкий ручей воды и воздуха косо скользили по внешней поверхности кварца. я начал откручивать гигантский барашковый болт в центре двери и после первые несколько оборотов раздалось странное высокое пение, затем легкий туман, пар -подобные по консистенции, выстрелил, игла пара, затем еще и еще. Это предупредило меня, что я должен был почувствовать, когда смотрел в окно что содержимое батисферы находится под огромным давлением. Я очистил палуба перед дверью всех, персонала и экипажа.Одно движение фотоаппарат был размещен на верхней палубе, а второй — близко, но хорошо в одну сторону от батисферы. Осторожно, мало-помалу, двое из нас повернул латунные ручки, пропитанные спреем, и я слушал, как высокий, музыкальный тон нетерпеливых ограниченных элементов постепенно спускался по шкале, четверть тона или меньше при каждом небольшом повороте. Осознавая, что может случиться; мы откинулся как можно дальше от линии огня. Вдруг без малейшего предупреждения болт вырвался у нас из рук и масса тяжелого металла разлетелась по палубе, как снаряд из ружья.Траектория была почти прямой, и латунный болт врезался в сталь. лебедкой тридцать футов поперек палубы и срезал полдюймовой выемки, выдолбленной более твердым металлом. Затем последовал твердый цилиндр с водой, который через некоторое время ослабла до катаракты, хлынувшей из дыры в двери, немного воздуха смешалось с водой, похожей на горячий пар. Вместо стрельба сжатым воздухом через ледяную воду. Если бы я был на пути, я был бы обезглавлен.»

Давление действительно велико.

Источник: Half Mile Down Уильяма Биба, опубликовано Duell Sloan Pearch (нов. Йорк) 1951.

Существа, обитающие на больших глубинах, не имеют воздуха в теле, таких как плавательные пузыри у рыб, обитающих на мелководье. Без воздух в их телах, проблема давления решена. Рыба, краб, осьминог, черви, блюдца и моллюски — вот лишь некоторые из существ, обитающих в глубинах океанов.

Когда человек попадает в мир воды, он сталкивается с рядом проблем. В средний аквалангист становится недееспособным на глубине 250 футов. Это далеко от глубины 11 500 футов, на которой были обнаружены глубоководные рыбы.

Аквалангистам для выживания нужен кислород. Кислород составляет 21% воздуха, который мы дышать. Около 78% воздуха, которым мы дышим, составляет газообразный азот. Азот относительно инертный; он более или менее химически неактивен. Кислород и азот переносится с кровотоком.На уровне моря азот представляет не проблема для человека. Но что происходит с этими газами, когда мы спускаемся в океанские глубины.

Повышенное давление позволяет большему количеству кислорода и большему количеству азота растворяться в кровь. На высоте около 100 футов давление вызовет достаточное количество азота. растворяются в крови, и азот становится опасным. Азотный наркоз возникает из-за того, что слишком много азота попадает в кровоток. Так и будет в конечном итоге приведет к ступору и сну, а не в хорошем состоянии на 100 футов ниже поверхность.Перед стадией ступора у дайверов кружится голова, их способность принимать даже простые мысленные решения (например, время сказать) сокращается. Иногда они решают, что им больше не нужно дышать через мундштук. В точные симптомы и глубина проявления симптомов различаются в зависимости от индивидуально и с каждым погружением. Дайвинг ниже 100 футов требует особых навыков. и это опасно. Возвращение на поверхность снижает содержание азота и уменьшает симптомы.

Если одна атмосфера равна примерно 14.Давление 6 фунтов на квадратный дюйм, и давление увеличивается на 1 атмосферу на каждые 10 метров глубины. Как из-за множества атмосфер азот попадает в кровоток на расстоянии 30 метров. (около 100 футов) и 75 метров (около 250 футов)?

Дайверы, ограничивающие время и глубину погружений, могут избегать азота. наркоз. Выход на поверхность поэтапно с паузой на каждом этапе позволяет азот диффундировать из крови.

Давление адаптировано из «Проекта моря» Джима Колба.

Назад к учебным материалам NeMO

Как измерить глубину воды с берега

* Как партнер Amazon я зарабатываю на соответствующих покупках.

Есть 2 основных способа измерить глубину воды без лодки . Во-первых, вы можете сделать это вручную или использовать забрасываемый эхолот. Два наиболее эффективных ручных варианта — это установка маркерного поплавка или установка скользящего поплавка установка .В качестве альтернативы вы можете использовать литейное электронное устройство , которое взаимодействует с вашим смартфоном, например Deeper Start Smart Fish Finder

.

Давайте обсудим эти варианты ниже.

1. Используйте поплавок-маркер для определения глубины воды на берегу

Настройка поплавка маркера

Маркерный поплавок, или «маркерный дротик», представляет собой аэродинамический поплавок в форме дротика, разработанный специально для измерения глубины воды. С учетом сказанного, для выполнения этой задачи вам на самом деле не нужен «дротик».Это деньги, которые необязательно тратить. Вместо этого подойдет любой большой поплавок с проушиной на одном конце , где вы можете завязать шнур. Подробнее о различных вариантах поплавков ниже.

Чтобы использовать метод маркерного поплавка для определения глубины воды , вам понадобятся удочка и катушка, тяжелое свинцовое грузило и что-то, что может служить вашим «маркером поплавком» .

Компоненты установки маркерного поплавка

  • Удочка и катушка
  • Поплавок
  • Тяжелый грузило
  • Слайд грузила (опция)
  • Пластиковая планка (опция)
Поплавок

Для этой цели продаются специальные «маркерные поплавки», но все, что вам действительно нужно, это большой ярко окрашенный поплавок с петелькой для привязки лески. Пробки для выталкивания , например, имеют люверсы на каждом конце, поэтому я предпочитаю их использовать. Еще один хороший вариант — пустая бутылка для дробленой воды с плотно завинченной крышкой . Вы можете завязать леску вокруг горлышка бутылки.

Грузило

В качестве поводка я использую свои грузила пирамидальной рыбалки для серфинга, так как они хорошо врезаются в дно. Вам нужен достаточный вес, чтобы он не тянулся к вам, когда вы пытаетесь намотать поплавок на дно.

Направляющая грузила
Направляющие грузила

являются необязательной частью установки. Вместо использования спускного грузила вы можете просто надеть грузило на основную леску. Само ушко грузила должно хорошо скользить вверх и вниз по леске. Если вы исключаете направляющую грузила из своей установки, лучше всего включить пластиковую бусину, чтобы грузило не зависло на вашем узле.

Бусина

Пластиковая бусина не обязательна, но я считаю, что она помогает обеспечить плавное скольжение, не отвлекаясь.

Как собрать маркерный поплавок.

  • Наденьте на основную леску тяжелый поводок — я предпочитаю грузила пирамиды
  • Поводок должен быть достаточно тяжелым, чтобы удерживать поплавок на дне
  • Наденьте пластиковую бусину за поводком
  • Наконец, привяжите поплавок к концу ваша линия
Ниже мой действительно грубый рисунок того, как работает маркер-поплавок.
Маркер-поплавок в действии

Как использовать маркер-поплавок

После того, как вы собрали поплавок для маркера, ниже приведены шаги по его использованию.

  1. Отбросьте поплавок и поплавок и позвольте весу опуститься на дно, удерживая вашу леску натянутой, пока она опускается.
  2. Медленно натягивайте леску на грузило, не волоча грузило за дно. Намотайте поплавок до самого грузила.
  3. После того, как поплавок плотно прижат к грузику на дне, медленно снимайте леску с катушки, пока не увидите поплавок на поверхности. Расстояние лески, которое вам нужно было кормить с катушки до того, как вы увидели поплавок, — это глубина воды у грузила.
  4. Помимо определения глубины воды с помощью маркерных поплавков, вы также можете почувствовать состав дна, когда снова наматываете тяжелый грифель. Использование плетеной лески с этой настройкой также даст вам еще лучшее ощущение состава дна.

Посмотрите мое короткое видео на YouTube ниже, показывающее настройку поплавка маркера в действии.

2.

Метательные палки для определения глубины воды

Я немного шучу здесь, но буквально так я определял глубину воды много раз на протяжении многих лет.Обычно я использую только грубый метод метания клюшки, когда решаю, следует ли мне пытаться пересечь водоем на квадроцикле или пешком.

Возьмите тяжелую прямую палку и подбросьте ее так, чтобы она упала в воду вертикально. Очень неточно и сложно освоить, это, очевидно, последнее средство. Если вы хотите ловить рыбу, вам придется подождать некоторое время, пока рыба вернется, после того как вы бросите в воду связку бревен.

3. Использование скользящего поплавка

Еще один ручной метод, который я часто использую, — это простая установка со скользящим поплавком .Фактически, я обычно использую этот метод, даже когда нахожусь в лодке.

Скользящий поплавок позволяет вам перемещать поплавок вверх и вниз по леске при многократном забросе. Если поплавок стоит вертикально, это означает, что глубина воды больше, чем там, где находится поплавок на вашей леске. Если поплавок ложится в воду боком, это означает, что вода более мелкая, чем в том месте, где вы плаваете. Вы можете перемещать поплавок вверх и вниз, пока не определите реальную глубину.

Я часто использую для ловли краппи с удилищем на дне.С такой настройкой вы можете очень быстро зондировать область, чтобы найти желаемую глубину воды. Вам нужно будет использовать поплавок, который предназначен для горизонтального лежания без напряжения . Вы хотите, чтобы он стоял вертикально, когда вес тянет его вниз.

Допустим, вы знаете, что краппи или другая рыба нерестятся на определенной глубине воды. Вы можете установить скользящий поплавок на минимальную глубину, на которую хотите ловить рыбу. Если поплавок перевернулся набок, вы знаете, что нужно пропустить этот участок воды, поскольку он слишком мелкий.

Ниже приведено короткое видео о том, как связать поплавочную установку. При желании просто замените кондуктор на свинцовый грузило.

4. Проверьте глубину с помощью забрасываемого эхолота

* Щелкните изображение выше, чтобы просмотреть цены на Amazon

Забрасываемые эхолоты — действительно хорошее дополнение к вашему арсеналу рыбной ловли на берегу, и они действительно довольно доступны в наши дни (2020 г.). На рынке представлено несколько марок забрасываемых эхолотов , но марка «Deeper» , ссылка на которую приведена выше, кажется лучшей из имеющихся, а ReelSonar iBobber является приемлемой альтернативой.

Как работает забрасываемый эхолот

Вы будете использовать приложение на своем телефоне для удаленной связи с электронным «поплавком» по Bluetooth. Синхронизируйте устройство с телефоном, затем откройте приложение. Выбери свой электронный поплавок и вуаля! — у вас есть изящный эхолот, которым можно пользоваться на берегу.

Что показывает забрасываемый эхолот

Помимо глубины воды, забрасываемый эхолот в значительной степени показывает вам все то же самое, что и обычный эхолот.Температура воды, наличие рыбы, структура, контур дна и состав дна — все это отображается в приложении на вашем телефоне.

Заключение

Для некоторых водоемов у вас может быть приличная карта глубины озера. Если вам подходит такой вариант, лучше всего начать с карты. По крайней мере, хорошая карта озера поможет вам попасть в нужное место. В любом случае, вы все равно захотите использовать один из вышеперечисленных методов, чтобы отточить лучшее место в пределах одного места, что может иметь большое значение в мире.

Удачи!
Август Клей

Если вам понравилась эта статья, возможно, вам понравится моя статья о том, зачем раздавливать зазубрины на крючках.

Минимальная глубина воды для различных типов лодок

Незнание осадки вашей лодки может иметь катастрофические последствия. В этой статье перечислены проекты различных типов лодок. Прочтите это, чтобы не застрять в грязи.

Вот средняя осадка для обычных типов лодок:

  • Парусные крейсеры — от 4 до 7 футов
  • Daysailers — от 3 до 5 футов
  • Катамараны — от 2 до 4 футов
  • Крейсеры с моторными яхтами — от 1 до 4 футов
  • Лодка — несколько дюймов
  • Траулеры — 8 футов и более

Я должен отметить, что это относительные цифры.Так что позвольте мне рассказать вам о них немного больше — вы можете изучить пару трюков, которые помогут вам остаться на плаву.

В этой статье:

  1. Что такое черновик и почему он так важен?
  2. Парусные крейсеры — осадка от 4 до 7 футов
  3. Daysailers — Осадка от 3 до 5 футов
  4. Катамараны — осадка от 2 до 4 футов
  5. Крейсеры с моторными яхтами — от 1 до 4 футов
  6. Шлюпка — всего несколько дюймов осадки
  7. Траулеры много-много футов
  8. Итак, что делать со всей этой информацией?

Что такое черновик и почему он так важен?

Для тех, кто раньше не сталкивался с этим термином — осадка (или осадка) — это расстояние между поверхностью воды и самой глубокой точкой лодки под водой. Таким образом, практически говоря, величина осадки равна минимальной глубине воды, необходимой для плавного плавания. Если пойти на более мелкую глубину, вы соскребете дно лодки.

Вы обязательно должны знать осадку любой лодки, которой вы управляете. Если соскрести краску с вашего автомобиля, когда вы неверно оцениваете расстояние между вами и фонарным столбом, это в основном будет стоить вам лишь платы за ремонт, «соприкосновение» с морским дном может стоить вам гораздо дороже.

Даже твоей жизни.

Хорошо, это могло быть слишком драматично.

Но в зависимости от того, состоит ли морское дно из песка, водорослей или камней, вы можете либо выбраться на берег и стать неподвижным, либо ваши гребные винты могут запутаться во всем, что там внизу, либо вы можете пробить дыру в своей лодке.

Ремонт лодки стоит дорого, даже если вам повезло и вы просто поскребли поверхность. Буксировка на безопасную глубину также может быть дорогостоящей и опасной для вашей лодки. Проще говоря, неуважение к проекту может оставить вмятину в вашем кармане и превратить хороший круиз в логистический кошмар.

Поэтому, на какую бы лодку вы ни сели, знайте свою осадку! Вы можете часто встретить этот номер в кабине. В противном случае обратитесь к руководству по эксплуатации лодки или по крайней мере в Интернете. Я обычно удваиваю это значение и никогда не захожу в места, где плоттер показывает меньшее значение. Если у меня случайно нет прибора для измерения глубины и я работаю только по карте, я буду еще более осторожен.

Сказать по правде, я начинаю нервно потеть, когда глубина переходит в однозначные числа.

А теперь вернемся к упомянутым выше категориям.

Парусные круизеры — осадка от 4 до 7 футов

Это та лодка, на которой вы, скорее всего, окажетесь, если отправитесь в свой обычный круиз. Классическая парусная лодка длиной от 30 до 50 футов. Его осадка, вероятно, будет от 4 до 7 футов. Причина, по которой эта категория имеет довольно глубокую осадку, киля. Хотя киль является необходимым элементом парусной лодки и делает вашу жизнь намного проще, а лодку — более устойчивой, цена, которую вы платите, состоит в том, что под брюхом лодки находится длинный кусок стали.Кусок стали, о котором нужно помнить, когда вы приближаетесь к берегу.

Приведу конкретный пример: Beneteau Oceanis 281 длиной 28,5 футов и осадкой 4 фута. Придерживаясь той же линии, но увеличивая размер, Beneteau Oceanis 45 имеет осадку 5,9 фута. Плюс-минус несколько дюймов, в зависимости от модели конкретного года.

Но ни в коем случае не принимайте эти числа как должное. Считайте это приблизительным руководством и проверьте конкретную осадку лодки, на которой вы находитесь.

Daysailers — Осадка от 3 до 5 футов Осадка

Daysailer обычно меньше, чем у круизеров, потому что они меньше, обычно от 14 до 20 футов в длину.

Hunter 140 длиной 14 футов имеет осадку 3 фута, Ultimate 20 — 5 футов. Эти небольшие лодки хороши тем, что у них часто бывает убирающийся киль. Таким образом, во время плавания вы наслаждаетесь всеми преимуществами стабилизации киля, а когда приходит время стыковаться, вы поднимаете киль вверх, и осадка уменьшается с нескольких футов до нескольких дюймов.

Катамараны — осадка от 2 до 4 футов

Чтобы сравнить яблоки с яблоками, мы говорим о кошках того же размера, что и вышеупомянутые круизеры. Причина, по которой осадка меньше, чем у круизеров, заключается в том, что, поскольку кошки более устойчивы по своей природе, а также из-за того, что у них два киля, они могут позволить себе иметь их меньшего размера. Кроме того, из-за их двух корпусов и последующей более высокой плавучести они меньше врезаются в воду.

Это обычно позволяет плавать с ними на мелководье, чем с однокорпусным судном того же размера.Но, как упоминалось ранее, убедитесь, что вы знаете конкретную осадку вашей лодки, прежде чем развязывать веревки, которые прикрепляют вашу лодку к причалу. Извиняюсь за то, что повторяюсь, но я просто не могу этого подчеркнуть. Тем более, что у кошки вы будете царапать две попки, а не одну.

Крейсерские моторные яхты — от 1 до 4 футов

Причина, по которой вы видите здесь еще меньшее число, заключается в том, что у моторных яхт нет килей. Технически они им не нужны. Если бы я был на вашем месте, я был бы с ними особенно осторожен.Соскребать краску с киля безопаснее, чем пробивать дыру прямо в корпусе.

Да, да, я знаю, что я слишком драматичен. Но лучше перестраховаться, чем сожалеть.

В качестве примера, Jeanneau Prestige 46, лодка длиной почти 48 футов имеет осадку чуть более 3 футов. Напомним, что Beneteau Oceanis 45 аналогичного размера имеет осадку 5,9 фута

.

Лодка — всего несколько дюймов осадки

Лодка — ваш лучший друг, когда дело касается мелководья.Вот почему, когда вы бросаете якорь в красивой бухте на ночь, вы бросаете лодку на воду и используете ее, чтобы добраться до берега. Мало того, что их осадка всего несколько дюймов, они легкие, а их нижняя часть сделана так, чтобы выдерживать все виды злоупотреблений. Так что вождение лодки по пляжу на полной скорости по-прежнему относительно безопасно.

Приводить здесь конкретную цифру не имеет смысла. Поскольку шлюпки маленькие, их осадка зависит от того, плотно ли вы завтракали перед тем, как сесть на одну, или маленький.

Траулеры — много-много футов

Причина, по которой я упоминаю это, не в том, что я ожидаю, что когда-нибудь вы станете капитаном огромного рыболовного траулера. Но эти лодки обычно служат хорошим указателем того, куда вы можете отправиться со своей обычной лодкой, даже не глядя на приборы. Поскольку даже небольшие траулеры обычно имеют осадку около 8 футов, вы можете быть уверены, что если вы пойдете туда, где они есть, вы окажетесь в безопасной зоне. В нескольких случаях они обеспечивали душевное спокойствие, когда я обнаруживал, что хочу плыть между двумя мелкими точками, или если я не был уверен, достаточно ли глубины в такой-то бухте.

В случае траулера вы имеете в виду прогулочную лодку нормального размера, которая похожа на классическую моторную яхту, но не борется с самолетом (и, следовательно, медленнее), и имеет большую осадку по сравнению с моторной яхтой аналогичного размера. аналоги. Обычно не такой большой, как парусник такого же размера, хотя такое тоже бывает. Это потому, что они созданы не для скорости, а, скорее, для комфортного проживания на борту, что видно по дизайну.

Например, 42-футовый траулер Treworgy Trawler имеет осадку 4 фута и 9 дюймов — сравните это с вышеупомянутыми примерами.

Итак, что делать со всей этой информацией?

Это довольно просто. Как уже упоминалось, перед тем, как отправиться в плавание, убедитесь, что вы знаете свою осадку. Значение обычно записывают в таком месте, где вы можете видеть номер, стоя за рулем, но если нет, узнайте, где оно (или что это такое).

Добавьте удобное для вас значение, чтобы обеспечить некоторую подушку безопасности, а затем сравните его с тем, что вам показывает ваш глубиномер. Знайте, что глубина обычно измеряется от нижней части корпуса, а не от самой глубокой точки киля.Так что, если вы путешествуете на парусной лодке, добавьте также размер киля.

Если у вас нет измерителя глубины, обратитесь к своим картам. Скорее всего, они не будут такими подробными, но предоставят вам необходимую информацию.

И когда вы все это сложите и сравните, будьте осторожны. Постарайтесь быть разумными при принятии решения о том, куда идти. Я видел слишком много поврежденных лодок, чтобы сказать иначе. Не рискуйте задеть лодкой морское дно. Это очень редко стоит потенциального ущерба.

Попутный ветер!


Вы нашли ответ на свой конкретный вопрос?
👍 1 👎 0

Зависящие от глубины залегания морских бактерий на мелководном и динамичном Южном побережье, Корея

Параметры окружающей среды и состав сообществ фитопланктона

Глубина воды в исследуемой зоне варьировалась от 30 м до 65 м, в зависимости от места отбора проб .Пробы морской воды были отобраны с трех разных глубин (поверхностный, средний и нижний слои) на шести разных участках (дополнительный рисунок S1). Средняя вода собиралась на половине глубины каждого участка, а придонная вода — на глубине 1 м выше наносов. Температура морской воды, соленость, концентрации питательных веществ и концентрации хлорофилла- a (Chl- a ) приведены на дополнительном рисунке S2. Температура и соленость колебались от 14,1 ° C до 29,7 ° C и от 29,0 psu до 34.4 пс соответственно. Как правило, температура поверхности (средняя: 21,8 ± 4,5 ° C) была выше температуры нижнего слоя (средняя: 18,2 ± 3,4 ° C), а соленость поверхности (средняя: 32,1 ± 1,4 psu) была ниже, чем соленость придонного слоя. (в среднем: 33,4 ± 1,0 psu). В августе обычно регистрировались более высокая температура поверхности и меньшая соленость (до 29,7 ° C и всего 29,0 psu). Относительно стабильные температура и соленость наблюдались в сентябре и декабре. Концентрации нитритов и нитратного азота (NOx), фосфатов и силикатов в нижнем слое, как правило, были выше, чем в поверхностном слое, в то время как растворенный кислород (DO) и pH демонстрировали противоположные закономерности.Концентрации NOx в нижнем слое колебались от 0,17 мкМ до 12,04 мкМ, как правило, выше, чем на поверхности (от 0,02 мкМ до 6,77 мкМ). Станция NT26, самая мелководная станция в этом исследовании, показала относительно низкие вариации физико-химических факторов на разной глубине отбора проб по сравнению с другими станциями. Плотность клеток фитопланктона, а также состав их сообществ значительно варьировались от месяца к месяцу и от поверхности к придонному слою (дополнительный рисунок S3). Поверхностный и средний слои обычно содержат более высокую плотность клеток фитопланктона по сравнению с нижним слоем. Pseudo-nitzschia и Chaetoceros цветения, которые составляли более 80% всего фитопланктона, наблюдались на средней глубине станции NT20 в июле (6,8 × 10 5 клеток L −1 ) ( Дополнительный рис. S3b) и из поверхностных вод NT20 в октябре (8,5 × 10 5 клеток L -1 ) (дополнительный рис. S3a), соответственно.

Бактериальные вариации по разнообразию, богатству и равномерности

Альфа-разнообразие (измеряемое индексом разнообразия Шеннона) в связанном с наночастицами (NP) (4.51 ± 0,54) и связанных с микрочастицами (MP) (4,45 ± 0,64) фракций было выше, чем во фракции FL (4,00 ± 0,45) из общих фракций (дополнительный рис. S4a) (односторонний дисперсионный анализ ANOVA и критерий Тьюки: P <0,05). Наибольшее видовое богатство (оценка богатства Chao1) наблюдалось во фракции NP (324,97 ± 136,47) из фракций общего размера (дополнительный рис. S4e), в то время как фракции большего размера показали значительно более высокую однородность (индекс равномерности Симпсона) (дополнительный рис.S4i) (односторонний дисперсионный анализ и тест Тьюки: P <0,05). Идентичные образцы сохранялись для каждой размерной фракции (дополнительный рис. S4b – d, f – h и j – l). Эти три индекса также показали зависимость от глубины воды: нижний слой показал более высокое видовое богатство и альфа-разнообразие во всех размерных фракциях. На видовую выровненность, по-видимому, меньше влияла глубина воды: только фракция МП нижнего слоя показала значительно более высокую выравненность по сравнению с двумя другими фракциями.Важно отметить, что показатели альфа-разнообразия и богатства положительно коррелировали с концентрациями питательных веществ (например, NOx, фосфатов и силикатов), но отрицательно с DO (%) и pH (дополнительная таблица S1).

Структура бактериального сообщества в зависимости от фракции размера

После удаления низкокачественных последовательностей, химер и синглетонов / дублетов / триптонов / контаминантов всего из 267 образцов было получено 5 891 450 последовательностей. Двумерные графики NMDS, основанные на метрике несходства между образцами, показали, что ОЦК варьировалась в основном в зависимости от фракции размера (тест perMANOVA: псевдо F = 40.90, P <0,001) (дополнительная таблица S2): образцы из фракции одного размера сгруппированы вместе, но образцы бактерий FL сгруппированы более тесно (дополнительная таблица S5). В пределах фракции того же размера BCC показала структуру, показывающую временную последовательность по образцам (дополнительный рисунок S6). ОЦК показала относительно небольшие изменения в сентябре и декабре, тогда как в июле и августе, когда наблюдался термоклин в толще воды, он значительно варьировал. Кроме того, образцы из нижнего слоя имели тенденцию поддерживать одинаковые ОЦК, особенно во фракциях NP и MP, но более значительные вариации наблюдались в образцах поверхности.

Примерно 80% полученных последовательностей были аффилированы с Alphaproteobacteria , Gammaproteobacteria , Deltaproteobacteria , Flavobacteriia и Sphingobacteriia (дополнительный рисунок S7). Средняя относительная численность Alphaproteobacteria , SAR406 и Acidimicrobiia в образцах FL (43 ± 11%, 5 ± 3% и 4 ± 2% соответственно) снизилась примерно в 2–5 раз во фракциях NP и MP.Однако Deltaproteobacteria и Planctomycetacia увеличивались примерно в 4-5 раз с фракциями большего размера (фракция MP: 9 ± 5% и 5 ± 4%, соответственно). Gammaproteobacteria и Flavobacteriia преобладали во всех размерных фракциях. BCC также сильно варьировалась от месяца к месяцу. Например, значительно более высокие доли Sphingobacteriia и Verrucomicrobiae были обнаружены во фракциях ПА только в августе (до 45% и 25% соответственно).Более высокие доли Cyanobacteria были обнаружены во фракциях ПА летом и в начале осени (до 22%), в то время как Planctomycetacia была более обогащена фракциями ПА в сентябре (примерно 5–10%).

На уровне семейства субклад I / субклад II / субклад IIIa SAR11, Rhodospirillaceae и SAR116 были более обогащены фракцией FL (22 ± 13%, 6 ± 3%, 3 ± 1% соответственно) и снизились. с более крупными фракциями: в среднем <1% по фракции ТС (рис.1). SAR86 (11 ± 5%), ZD0405 ( Oceanospirillales , 6 ± 4%), SAR406 (5 ± 3%) и OM1 ( Acidimicrobiia , 3 ± 2%) также показали аналогичные закономерности. Более разнообразные таксоны с более низкой дисперсией наблюдались во фракциях большего размера по сравнению с фракцией FL. Cryomorphaceae , Planctomycetaceae и Verrucomycetaceae , вместе со многими семействами, отнесенными к Gammaproteobacteria и Deltaproteobacteria (например, Bdellovibrionaceae , Halieomonaceae ,), были более обогащены фракциями ПА, особенно фракцией МП (в среднем 3–7%). Rhodobacteraceae и Flavobacteriaceae преобладали во всех фракциях. ОЦК также варьировалась в зависимости от глубины воды. SAR11 субклад II / субклад IIIa, SAR 116, Halieaceae во фракции FL и Cyanobacteria и Planctomycetaceae во фракциях PA были обнаружены в основном в поверхностном слое, а ZD0405 ( Oceanospirillales ), SAR406 и e Salinispharace во фракции FL и JTB255 ( Xanthomonadales ), Desulfobulbaceae и Desulfobacteraceae во фракциях NP или MP были более обогащены в нижнем слое (однофакторный ANOVA с последующим тестом Тьюки: P <0.05).

Рис. 1

Тепловая карта 10 наиболее богатых семейств в каждой выборке. Перечислены средние значения семейств внутри каждой фракции с разной глубины. Прибой, поверхность; Средняя, ​​средняя глубина; Бот, глубина дна.

Потенциальные движущие силы BCC

Анализ избыточности на основе расстояний (db-RDA) был проведен для оценки влияния биотических и абиотических параметров окружающей среды на структуру бактериального сообщества в каждой размерной фракции (рис. 2). Результаты db-RDA показали, что соленость и температура были наиболее влиятельными параметрами во всех фракциях размера.Относительный вклад концентраций NOx, фосфатов и силикатов увеличился во фракциях NP и MP. Объяснимые пропорции в db-RDA уменьшались с увеличением фракции размера (FL, 51%; NP, 33%; MP, 20%), что указывает на то, что другие факторы, которые не были измерены, могут быть более важными в изменении формы BCC во фракциях большего размера. Колебания фитопланктонного сообщества, по-видимому, меньше влияли на ОЦК по сравнению с абиотическими параметрами окружающей среды. Серьезного цветения фитопланктона в прибрежной зоне Тонгён-Кодже в 2016 году не произошло.Сравнительно более высокие концентрации Pseudo — nitzschia и Chaetoceros наблюдались только на одном участке (NT20) в июле и октябре соответственно (дополнительный рис. S3). Однако паттерны BCC не так сильно различались в пределах одной и той же фракции из всех участков отбора проб, даже включая участок NT20, каждый месяц (дополнительный рисунок S7). Кроме того, корреляции ОЦК и фитопланктона редко обнаруживались в сетях совместного присутствия (рис. 3). Несмотря на то, что db-RDA визуально показала, что между фитопланктоном и ОЦК могут быть существенные связи (рис.2), основанный на корреляции сетевой анализ статистически показал, что фитопланктон и BCC не были так тесно связаны, по сравнению с бактериями-бактериями и бактериями-окружающей средой (рис. 3). Подводя итог, можно сказать, что изменения сообщества фитопланктона могут иметь гораздо меньшее влияние на ОЦК, чем абиотические условия окружающей среды, по крайней мере, когда не происходит большого цветения фитопланктона.

Рисунок 2

Анализ избыточности на основе расстояния (db-RDA) во фракциях FL ( a ), NP ( b ) и MP ( c ).Все три включенных db-RDA и параметры окружающей среды были статистически значимыми ( P <0,001).

Рисунок 3

Сети совместной встречаемости на основе корреляции для каждого месяца. Размер каждого узла пропорционален количеству соединений (то есть степени). Разные цвета обозначают разные модули в каждом месяце.

Сети совместной встречаемости и их топологические и таксономические особенности

Ежемесячная сеть была построена 1) для изучения паттернов совместной встречаемости бактерий как между / внутри-связями между фракциями разного размера и 2) для оценки индивидуальной восприимчивости бактерий к факторы окружающей среды (рис.3). После фильтрации ( Q <0,01 и ρ ≥ 0,7, но Q <0,05 и ρ ≥ 0,7 для октября) в общей сложности 8554 из 218199 (примерно 4%) корреляций были статистически значимыми среди 1303 переменных ( комбинированные значения ежемесячных сетей). В целом, количество значимых корреляций между бактериями FL (6,5 ± 2,8%) и между бактериями FL и факторами окружающей среды (8,1 ± 3,4%) превышало количество корреляций в других размерных фракциях (дополнительная таблица S3). Эти результаты отражают большее количество случаев совместной встречаемости у бактерий FL (отношение край / узел = 10 ± 3) по сравнению с NP (отношение край / узел = 5 ± 3) и MP (отношение край / узел = 3 ± 3). и указали на более высокую восприимчивость бактерий FL к условиям окружающей среды.

Топологические особенности ежемесячных сетей совместной встречаемости приведены в таблице 1. Для всех месяцев прибрежные микробные сети показали более высокие значения модульности (0,24–0,78), коэффициента кластеризации (CC) (0.52–0,73) и средней длины пути (APL) (2,93–6,58), чем в соответствующих случайных сетях Эрдеша – Реньи, что указывает на то, что прибрежные микробные сети обладают свойствами небольшого мира (то есть микробы более взаимосвязаны, чем случайная сеть с аналогичного размера) и модульные конструкции. Следовательно, если высокосвязанные микробы концентраторов будут потеряны в «маленьком мире», это может нанести катастрофический ущерб всей сети. Некоторые модули состояли из OTU, относительно равномерно распределенных по всей глубине воды (определяемых как W-модули), но некоторые из модулей отражали модели, зависящие от глубины воды, т.е.е., имеющий тенденцию быть более многочисленным на определенной глубине воды (поверхность: S-модули; средний и придонный слои воды: MB-модули) (рис. 3 и 4). OTU, присвоенные Cyanobacteria , Phycisphaerae , Planctomycetacia , Cytophagia , Sphingobacteriia и Opitutae , предпочтительны для совместного присутствия в S-модулях, в то время как OTUs, относящиеся к 2 Actaprotec, , Actaprotec, clade, SAR406 clade и Verrucomicrobia предпочитали совместно встречаться в MB-модулях.В течение полугодия наблюдалось больше MB-модулей по сравнению с S-модулями, в основном из-за вызванного тайфуном перемешивания водяного столба с лета к осени, которое повлияло на поверхностные воды более глубоко по сравнению с придонными водами, несмотря на мелкую глубину. зона отбора проб (от 30 м до 65 м).

Таблица 1 Сравнение топологических свойств ежемесячных ассоциативных сетей бактериальных сообществ со случайными сетями Эрдеша – Реньи одинакового размера. Рис. 4

Тройные графики бактериальных ОТЕ в разных модулях со ссылкой на глубину воды ( a ) и бактериальный состав (уровень класса) основных модулей на разных глубинах воды ( b ).Разные цвета обозначают разные модули. Модули, состоящие из доминирующих на поверхности ОТЕ, заштрихованы розовыми овалами, середина и нижняя глубина — серыми овалами. Surf., Глубина поверхности; Средняя и нижняя, средняя и нижняя глубина; Все, все глубины.

Распределение степени узлов сетей совместного возникновения показало распределение степенного закона без масштабирования ( R 2 = 0,35–0,84). Следовательно, верхние 10% наиболее тесно связанных OTU занимали 68 ± 14% всех наблюдаемых корреляций, даже несмотря на то, что большинство из них занимали низкую относительную численность среди всех бактерий (прибл.От 0,05% до 1,5% в среднем). Наблюдалось большое разнообразие таксономических групп, в основном включая Flavobacteriales (17%), Oceanospirillales (10%) и кладу SAR406 (9%). Анализ совместной встречаемости показал, что OTU из одного и того же типа имели тенденцию встречаться вместе чаще (в диапазоне от 6,0 ± 2,6% до 43,8 ± 35,8%), чем из разных типов, за исключением Proteobacteria (дополнительная таблица S4). Примечательно, что все типы, кроме Bacteroidetes , показали высокие межфиловые корреляции с кладой SAR406.Доли Proteobacteria — Proteobacteria (6,0 ± 2,6%) были относительно ниже, чем межфиловые корреляции с Actinobacteria (8,1 ± 4,4%), Planctomycetes (7,1 ± 7,8%) и кладой SAR406 ( 10,9 ± 7,2%), несмотря на то, что в прибрежных водах много и повсеместно. Больше корреляций было обнаружено между факторами окружающей среды и кладой SAR406, Actinobacteria и Planctomycetes , что указывает на высокую чувствительность этих бактерий к колебаниям окружающей среды.

Корреляции, которые появлялись более 3 раз между двумя идентичными переменными в ежемесячных сетях совместной встречаемости, были собраны для построения сети совместной встречаемости на основе повторяемости (рис. 5). Следовательно, 95 корреляций (примерно 1% в общих корреляциях) между 65 OTU и 4 абиотическими параметрами окружающей среды (температура, NOx, фосфат, силикат) соответствовали критериям. OTU, присвоенные Oceanospirillales , Flavobacteriales и Rickettsiales , неоднократно встречались совместно с OTU в том же порядке.OTU, отнесенные к кладе SAR406, Oceanospirillales , Rhodospirillales и Salinisphaerales , показали повторяющуюся корреляцию с факторами окружающей среды, включая соленость, концентрации фосфатов, силикатов и NOx. Одна ОТЕ, отнесенная к Cyanobacteria ( Synechococcus ), также показала повторяемую корреляцию с температурой. Не наблюдалось повторяемой корреляции в OTU фракций MP, в основном из-за уникальности BCC в каждой частице (будет обсуждаться позже).

Рисунок 5

Сеть на основе повторяемости, построенная с использованием корреляций, наблюдаемых более 3 раз в ежемесячных сетях (цвет края: 3 раза, синие линии; 4 раза, зеленые линии; 5 раз, красные линии). Имя заказа OTU указывается в узле. Размер каждого узла пропорционален средней степени за пять месяцев (ежемесячные сети). OTU окрашены по уровню филума. Хабы модулей отмечены толстыми черными контурами.

Сетевые роли OTU и их таксономические свойства

В экологической сети роли отдельных узлов отражают потенциальную важность OTU в микробном сообществе.Степень внутри модуля ( Z ) и связь между модулями ( C ) могут описывать взаимосвязь узла с другими узлами в том же модуле и с другими узлами в других модулях, соответственно. Более высокая оценка узла Z указывает на важную роль в его собственном модуле по сравнению с другими узлами. Если узел имеет все свои связи в собственном модуле, тогда C = 0; если связи узла равномерно распределены между модулями, то C → 1. Следовательно, роли узла могут определяться его положением в пространстве параметров ZC (рис.6). Всего было обнаружено 52 концентратора модулей (примерно 4% от общего числа OTU) (дополнительная таблица S5). Поскольку более 80% концентраторов модулей были либо некультивированными, либо неклассифицированными на уровне родов, в этом исследовании мы проанализировали концентраторы модулей на уровне порядка. Таксономическое положение большинства узловых модулей (например, Flavobacteriales и Rhodobacterales ), по-видимому, меньше зависело от параметров, связанных с глубиной воды. Однако клады Desulfobacterales , SAR406, Salinisphaerales и OM190 наблюдались только как концентраторы модулей в MB-модулях.Соединения внутри концентраторов модулей, а также между концентраторами модулей и OTU, не являющимися модулями-концентраторами, показали повторяющиеся модели совместного возникновения в течение полугода (рис. 5). Чтобы назвать несколько, OTU, отнесенные к кладе SAR406, возникли одновременно с OTU, отнесенными к Oceanospirillales , SAR11 кладе или Xanthomonadales ; два модуля-концентратора OTU, присвоенные Salinisphaerales и Desulfobacterales , встречались совместно. Кроме того, концентраторы модулей (ОТЕ, присвоенные кладе SAR406, Oceanospirillales и Salinisphaerales ) сильно коррелировали с факторами окружающей среды, такими как соленость, концентрация фосфатов, силикатов и NOx.

Рисунок 6

График степени внутри модуля ( Z ) и связи между модулями ( C ). Пороговые значения Z и C для категоризации OTU составляли 1,5 и 0,62. Разные цвета указывают на то, что OTU были более многочисленны на определенных глубинах воды: красный — глубина поверхности; синий, средняя и нижняя глубина; зеленый, на всю глубину. Размер символа пропорционален степени узла.

Метагеномно-функциональные прогнозы

Предполагаемые функции микробов на основе BCC были проанализированы с помощью функциональной аннотации прокариотических таксонов (FAPROTAX) для оценки потенциальных функциональных различий между фракциями разного размера.В среднем 37 ± 9% полученных последовательностей были отнесены к функциональным группам базы данных FAPROTAX. Аэробная хемогетеротрофия была наиболее распространенной функцией во фракциях всех размеров (ответственная за в среднем от 34% до 37% общих функций во фракциях разного размера). Предполагаемые функции BCC менялись ежемесячно в разных долях размера (тесты perMANOVA: псевдо F = 14,51, P <0,001) (дополнительный рисунок S8). Более многочисленные предполагаемые функции наблюдались во фракциях большего размера по сравнению с фракцией FL.Функции разложения ароматических соединений и превращения серы и азота были намного более многочисленными во фракциях NP и MP по сравнению с фракцией FL. Предполагается, что бактерии, принадлежащие к Pseudomonadales и Oceanospirillales , вносят вклад в первую функцию, а бактерии, принадлежащие к Desulfobacterales , Planctomycetales , Xanthomonadales и Burkholderiales к последней функции. Окисление метанола, которое можно отнести к Methylococcales , было более выраженным во фракции FL.

SPEAR Относительная глубина воды

SPEAR Relative Water Depth

Инструмент «Относительная глубина воды» позволяет быстро создать продукт, отображающий относительную глубину воды для интересующей области. Этот инструмент использует алгоритм батиметрии, не зависящий от альбедо дна, разработанный Штумпфом и Холдеридом (2003). Независимый от альбедо дна характер алгоритма означает, что морское дно, покрытое темной морской травой или ярким песком, оказывается на одной и той же глубине, когда они находятся на одной глубине.

Результаты измерения глубины воды относительны, поскольку они не отображают абсолютные глубины (результаты масштабируются от нуля до единицы). Цель этих результатов — дать общее представление о батиметрии; они не должны использоваться в целях навигации.

Номер ссылки

Р.П. Штумпф, К. Холдерид, 2003 г., Определение глубины воды с помощью спутниковых изображений высокого разрешения над изменяющимся типом дна, Лимнология и океанография, 48 (1): 547-556.

  1. На панели инструментов выберите SPEAR> SPEAR Relative Water Depth . Мастер относительной глубины воды ENVI отображает панель выбора файлов.
  2. Щелкните Выберите входной файл , выберите файл, затем щелкните ОК . Входной файл должен быть мультиспектральным, по крайней мере, с синим, зеленым и ближним инфракрасным диапазонами.
  3. Если длины волн не встроены в заголовок изображения, появится серия диалоговых окон Select Band.Выберите синюю полосу, зеленую полосу, красную полосу и полосу NIR, затем нажмите OK после каждого выбора.
  4. Чтобы дополнительно обработать только часть сцены, щелкните Выбрать подмножество . Появится небольшое диалоговое окно «Выбрать пространственное подмножество».
  5. Щелкните Пространственное подмножество . Появится стандартный диалог выбора пространственного подмножества. Когда закончите, нажмите OK , чтобы вернуться на панель выбора файла.
  6. По умолчанию выходные файлы сохраняются в том же каталоге и используют то же корневое имя, что и входной файл, за вычетом любого расширения.К выходным файлам добавляется уникальный суффикс. Чтобы изменить каталог и / или корневое имя файла, щелкните Выберите имя корневого каталога вывода .
  7. Щелкните Далее . Появится панель «Коррекция атмосферы».
  8. При необходимости выполните атмосферную коррекцию. Для расчета относительной глубины воды обычно лучше не выполнять атмосферную коррекцию. Атмосферная коррекция прибрежных или морских районов часто изменяет данные, так что расчет глубины воды может давать аномальные и неудовлетворительные результаты.Если нет особой необходимости в выполнении атмосферной коррекции и не понятны последствия, лучше пропустить этот шаг.
  9. Щелкните Далее . Появится панель выбора метода.
  10. Выберите желаемый метод батиметрии:
  • Преобразование логарифмического отношения
  • Основной компонент

  • Независимые компоненты

    Log Ratio Transform обычно дает лучшие результаты.Если вы используете Основные компоненты , вам необходимо изучить каждое полученное изображение основного компонента, чтобы найти то, которое соответствует глубине воды. Даже в этом случае глубина воды не может быть полностью коррелирована с альбедо дна или другими источниками ошибок.

  • Если вы выбрали Log Ratio Transform , нажмите Show Advanced Options , чтобы увидеть дополнительные настройки параметров. Доступны:
    • Медианный фильтр: Значение по умолчанию — 3×3, чтобы удалить высокочастотный шум, который часто возникает в результатах измерения глубины воды.При желании выберите другой размер ядра для фильтра или отключите фильтрацию из раскрывающегося списка. Установка медианного фильтра на большие размеры дает более гладкие результаты, но может сглаживать небольшие подводные объекты.

    • Откалибровать до абсолютной глубины: Установите этот флажок, чтобы откалибровать относительные глубины до абсолютных глубин с использованием достоверной информации о земле. Откроется группа отображения, и на панели «Выбор метода» появится таблица точек калибровки для наземных точек.Вам нужно добавить как минимум три точки достоверности.

      Чтобы ввести точки истинности земли вручную, переместите курсор в пиксель с известной глубиной. На панели выбора метода щелкните Добавить текущее местоположение как новую точку . В таблицу точек калибровки добавляется новая строка с расположением столбца и строки выбранного пикселя. Выберите значение в столбце Глубина и введите значение глубины в метрах. Повторите этот процесс для каждой наземной точки достоверности.

      Вы также можете импортировать наземные контрольные точки из файлов ASCII. Файл ASCII должен содержать три столбца: координату x, координату y и глубину. Координаты x и y должны находиться в той же проекции карты, что и входное изображение, а столбцы могут располагаться в любом порядке. Чтобы импортировать файл, щелкните Импорт ASCII на панели «Выбор метода». Выберите текстовый файл, содержащий достоверные данные. Появится диалоговое окно с просьбой указать три столбца и выбрать проекцию карты для координат x и y.По завершении все точки в файле ASCII, попадающие в границы изображения, заносятся в таблицу.

      Ниже показан пример глубины воды с использованием различных средних размеров ядра, слева = нет, в центре = 5×5, справа = 13×13 (изображение любезно предоставлено DigitalGlobe)

  • Нажмите Далее . ENVI обрабатывает изображения.
  • Если вы не выбрали Калибровать по абсолютной глубине , появится диалоговое окно «Проверить результаты».

  • Если вы выбрали Калибровать по абсолютной глубине , появится график калибровки абсолютной глубины. Используйте этот график, чтобы выбрать модель, которая соответствует достоверной информации.

    В большинстве случаев наземные контрольные точки следуют шаблону. Мелкие пиксели показывают широкий диапазон значений преобразования логарифмического отношения. По мере того, как вода становится глубже, она становится равномерно темной, поэтому диапазон значений преобразования логарифмического отношения становится узким. Пиксель с преобразованием логарифмического отношения 1 может иметь глубину 20, 100 или даже 1000 метров.Лучше выбрать модель, которая лучше подходит для мелких пикселей, чем для глубоких пикселей, поскольку глубокие пиксели подвержены ошибкам (из-за того, что свет не отражается обратно на датчик). При выборе значения Ошибки измерения , отличного от Равно (1.0) на графике калибровки абсолютной глубины, модель фокусируется на мелких пикселях при подборе модели. Нажмите Обновить на графике калибровки абсолютной глубины при изменении значения Тип подгонки или Ошибки измерения .Мера того, насколько хорошо модель соответствует данным, отображается в виде значения R-Squared в области под графиком.

    График калибровки абсолютной глубины

    Экспоненциальные модели, использующие SQRT (Y) (слева) и Equal (1.0) (справа) Ошибки измерения

  • Нажмите ОК в диалоговом окне «Калибровка абсолютной глубины».Появится панель «Результаты проверки».

    • Исследование результатов относительной глубины воды

    Появится группа отображения с естественной цветовой композицией. Это эталонное изображение .

    1. Чтобы изменить эталонное изображение на композит искусственного цвета или на отражение воды, выберите соответствующий вариант в раскрывающемся списке Эталонное изображение , затем щелкните Загрузить .
    2. Чтобы изменить источник данных батиметрии, используемый для отображения глубины воды, выберите элемент в раскрывающемся списке Источник батиметрии .Этот список содержит один или оба результата преобразования логарифмического отношения и диапазоны основных компонентов в зависимости от того, что было обработано.
    3. Чтобы загрузить изображение глубины воды с примененной таблицей цветов, выберите вкладку Таблица цветов .
    4. Чтобы загрузить срезанное по плотности изображение с параметрами по умолчанию, выберите вкладку Density Slice . Откроется новая группа дисплеев с нарезанным по плотности изображением. Новая группа отображения динамически связана с группой отображения эталонного изображения.
    5. Используйте Auto-Flicker для проверки результатов (для получения подробной информации об использовании этого инструмента.
    6. Когда вы закончите изучение результатов, щелкните Далее на панели результатов исследования, затем щелкните Завершить , чтобы выйти из мастера.

    Таблица цветов

    1. Выберите таблицу цветов из списка Таблицы цветов , затем щелкните Применить таблицу цветов . Откроется новая группа отображения с раскрашенным изображением.Новая группа отображения динамически связана с группой отображения эталонного изображения.
    2. Для предварительного просмотра новых таблиц цветов выберите нужную таблицу цветов в списке, затем щелкните Применить таблицу цветов .

    3. Используйте ползунки Stretch Bottom и Stretch Top , чтобы изменить способ применения таблицы цветов. См. Пример на следующем рисунке. При необходимости переместите ползунок, чтобы изменить порядок таблицы цветов.

      Изменение внешнего вида таблицы цветов с помощью ползунков (изображение любезно предоставлено DigitalGlobe)

    4. Чтобы сохранить отображаемое изображение таблицы цветов в графический файл, подходящий для использования в брифинге или отчете, щелкните Сохранить в файл . Появится диалоговое окно «Вывод отображения в файл изображения».
    5. Чтобы создать выходной файл, показывающий примененную таблицу цветов, наложенную на эталонное изображение, щелкните Create Overlay Mosaic .Пиксели, не относящиеся к воде (черные на изображении таблицы цветов), прозрачны, что позволяет просвечивать нижележащее эталонное изображение. ENVI предложит вам выбрать имя выходного файла, а затем добавит мозаику в диспетчер слоев.
    6. Чтобы экспортировать наложенную мозаику в графический файл, подходящий для использования в отчете или брифинге, загрузите изображение в группу отображения, затем выберите Файл> Сохранить изображение как> Файл изображения . Появится диалоговое окно «Вывод отображения в файл изображения».

    7. Чтобы экспортировать мозаику наложения в базу геоданных ArcGIS, щелкните Экспорт мозаики в базу геоданных ArcGIS .Эта кнопка появляется под списком таблицы цветов. Появится диалоговое окно «Выбор выходной базы геоданных».

      Наложенная мозаика (изображения любезно предоставлены DigitalGlobe)

    Density Slice

    1. Выберите базовое изображение для использования из раскрывающегося списка, затем щелкните Загрузить изображение . Откроется новая группа отображения со срезом плотности, динамически связанная с выбранным вами базовым типом изображения.
    2. Для использования доступны четыре диапазона отображения. Диапазоны глубины по умолчанию — это общие практические правила, которые применяются во многих, но не во всех случаях. Отрегулируйте диапазоны в соответствии с вашими конкретными данными, введя новые значения или используя стрелки вверх / вниз. Диапазоны следующие:
    • Очень мелкое
    • мелкий
    • Умеренная
    • глубокий

    Цифры, показанные для каждого диапазона, указывают пороговое значение глубины дна.Например, значение по умолчанию для Shallow — это пиксели с глубиной от 3,0 до 10,0 метров, когда выполняется калибровка по абсолютной глубине.

    Диапазоны по умолчанию различаются в зависимости от того, была ли батиметрия откалибрована на абсолютные глубины. Если глубины являются относительными, результаты варьируются от 0 до 1. В противном случае результаты варьируются между любыми калиброванными глубинами.

    Отрегулируйте цвет для каждого диапазона, щелкнув правой кнопкой мыши поле цвета и выбрав новый цвет.

    Чтобы отключить диапазон, чтобы под ним отображалось базовое изображение , снимите флажок Вкл. / Выкл. для этого конкретного диапазона. Ниже показано эталонное изображение естественного цвета (слева), изображение с разделением по плотности (в центре) с соответствующими параметрами (справа) (изображение любезно предоставлено DigitalGlobe)

  • Чтобы восстановить параметры среза плотности в исходное состояние, щелкните Восстановить значения по умолчанию на панели «Результаты исследования».
  • Чтобы сохранить изображение среза плотности в графический файл, пригодный для использования в брифинге или отчете, щелкните Сохранить в файл на панели результатов исследования. Появится диалоговое окно «Вывод отображения в файл изображения». Срезы плотности могут быть экспортированы в шейп-файлы или области интереса (ROI), щелкая соответствующие кнопки.

    • Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

    Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

    Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

    Оптимальные диапазоны глубины воды для преобладающих погруженных макрофитов в естественном пресноводном озере

    Abstract

    Макрофиты демонстрируют зональное распределение вдоль литоральной зоны озера из-за их специфических предпочтительных глубин воды, в то время как оптимальные глубины роста воды для преобладающих погруженных макрофитов в естественных озерах не очень хорошо известны.Мы изучили сезонную биомассу и частотные паттерны доминирующих и сопутствующих погруженных макрофитов вдоль градиента глубины воды в озере Эрхай в 2013 году. Результаты показали, что видовое богатство и биомасса сообществ показали горбатые паттерны вдоль градиента глубины воды как в полидоминантном, так и в полидоминантном состоянии. монодоминантные сообщества. Процент биомассы Potamogenton maackianus показал горбатый рисунок, в то время как процент биомассы Ceratophyllum demersum и Vallisneria natans оказался U-образным по градиенту глубины воды в полидоминантных сообществах, тогда как процент биомассы V . natans увеличивались с глубиной воды в монодоминантных сообществах. Доминирующие виды продемонстрировали более широкий диапазон распространения по глубине воды, чем виды-компаньоны. Частота и биомасса видов-компаньонов резко снизились с увеличением глубины воды, тогда как у доминирующих видов наблюдались нелинейные закономерности по градиенту глубины воды. А именно по градиенту глубины воды биомасса P . maackianus и V . natans продемонстрировали горбатые узоры и биомассу C . demersum демонстрирует U-образную структуру в полидоминантных сообществах, но биомасса составляет V . natans продемонстрировали «горбатый» паттерн в монодоминантных сообществах; частота P . maackianus показал узор горбатой спины, а C . demersum и V . natans поддерживали высокие частоты в двух типах сообществ. Мы можем предположить, что в озере Эрхай оптимальная глубина роста воды составляет P . maackianus и C . demersum в полидоминантных сообществах составляют 2,5–4,5 м и 1–2 или 5–6 м соответственно, а V . natans составляет 3–5 м в полидоминантных сообществах и 2,5–5 м в монодоминантных сообществах. Это первый отчет, в котором были определены оптимальные диапазоны глубины воды в горизонтальном направлении для трех доминирующих погруженных макрофитов в естественном пресноводном озере.

    Образец цитирования: Ye B, Chu Z, Wu A, Hou Z, Wang S (2018) Оптимальные диапазоны глубины воды для доминирующих погруженных макрофитов в естественном пресноводном озере.PLoS ONE 13 (3): e0193176. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0193176

    Редактор: Цзянь Лю, Шаньдунский университет, КИТАЙ

    Поступила: 27 августа 2017 г .; Принята к печати: 6 февраля 2018 г .; Опубликован: 7 марта 2018 г.

    Авторские права: © 2018 Ye et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

    Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в документе и его файлах с вспомогательной информацией.

    Финансирование: Это исследование финансируется Крупной научно-технической программой по контролю и очистке воды (2012ZX07105-002), Государственным стипендиальным фондом Китайского стипендиального совета (CSC) (№: 2016-3035) и Национальным фондом стипендий. Фонд естественных наук Китая (№ 31301725). Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

    Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

    Введение

    Наблюдательные и экспериментальные исследования показывают, что макрофиты распространяются зонально по прибрежным зонам озера из-за их предпочтительной глубины воды [1], а их распространение определяется множеством факторов [2–5]. Среди этих факторов глубина воды является одним из наиболее важных факторов, влияющих на распространение макрофитов [6–7], которые очень чувствительны к колебаниям уровня воды [7–8].Подводные виды приспосабливаются к разным уровням воды за счет своих особых морфологических и физиологических приспособлений, в результате чего подводные растения распространяются в разных диапазонах глубины воды [9]. Например, Ceratophyllum demersum обитает в широком диапазоне глубин воды, тогда как Potamogeton lucens растет в ограниченном диапазоне глубин [7, 10]. Для подводных растений достаточно света, но конкуренция, беспокойство и затенение могут быть значительными на мелководье, тогда как сильной конкуренции, беспокойства и затенения можно избежать, но слабый световой стресс неизбежен на глубокой воде [11–12].Следовательно, подводные виды должны выбирать свои собственные оптимальные диапазоны глубины воды для роста и размножения, сочетая эти преимущества и недостатки. В целях восстановления погруженных в воду макрофитов оптимальная глубина воды для многих погруженных растений была установлена ​​во многих контролируемых полевых и лабораторных экспериментах, которые обычно не имеют конкуренции с другими погруженными растениями из-за ограниченного количества исследуемых видов или из-за того, что оптимальные глубины воды анализируются только в вертикальное направление [7, 9, 13–15].Фактически, погруженные водные растения должны конкурировать за свет с надводными, плавающими и другими погруженными макрофитами в естественной среде [11]. Кроме того, стратификация по глубине воды у погруженных видов происходит как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях из-за фильтрации среды обитания и дифференциации ниш [1, 7, 9]. Однако очень мало исследований посвящено этой стратификации в горизонтальном направлении [7, 9]. Соответственно, оптимальный диапазон глубины воды для данного подводного вида, особенно в естественных водоемах, далеко не ясен, и мы не можем предполагать его по его морфологическим и физиологическим реакциям на глубину воды, как указано в большинстве предыдущих работ [7, 9, 13–15].

    Исследование присутствия / отсутствия — один из хороших методов изучения экологической регуляции распространения растений, поскольку он может количественно определить экологические пределы данного вида [16]. Точно так же измерение биомассы легко распознает количественные различия в численности растений, поскольку биомасса растения чувствительна к его росту [16]. Следовательно, отбор проб биомассы — еще один хороший метод изучения экологического регулирования распространения растений. В этом исследовании мы выбрали частоту и биомассу для изучения оптимального диапазона глубины воды для данного подводного вида в естественном пресноводном озере с относительно высоким видовым богатством.

    В естественных сообществах один или несколько видов могут доминировать в одном сообществе. Первое — это момодоминантное сообщество, а второе — полидоминантное сообщество. Распределение и сборка видов будет различаться в монодоминантных и полидоминантных сообществах, поскольку доминирующие виды оказывают значительное влияние на видовое богатство [17]. Например, некоторые доминирующие макрофиты превосходят другие виды за свет, быстро производя надземные фотосинтетические ткани [17]. Что касается подводных видов, то виды, формирующие полог, и прямостоячие, как правило, теневыносливые, предпочитают мелководье, в то время как донные обитатели и розеточные виды, обычно теневыносливые, обитают в глубокой воде, чтобы избежать жесткой конкуренции [14, 18].Мы можем предположить, что распределение и сборка видов будет различаться между видами, не переносящими тень, и видами, устойчивыми к тени, по градиенту глубины воды.

    В этом исследовании мы выбрали озеро Эрхай в качестве исследуемого озера, потому что оно богато подводными макрофитами, хотя количество подводных растений сокращается в последние годы из-за быстрой экономики и роста населения [19–20]. Целью проекта было определение оптимальных диапазонов глубины воды для доминирующих водных видов путем сравнения повторяемости и биомассы погруженных видов вдоль градиента глубины воды в озере Эрхай.Перед анализом мы разделили исследуемые сообщества на монодоминантные и полидоминантные из-за значительного разницы в количестве доминирующих погруженных макрофитов.

    Материалы и методы

    Область исследования

    Озеро Эрхай (25 ° 36’-25 ° 58 ’с.ш., 100 ° 06’-100 ° 18’ в.д.) находится в провинции Юньнань на юго-западе Китая. Это плато, длина 42,58 км, ширина 8,0 км, площадь водной поверхности 251,0 км 2 и водораздел 2,656 км 2 .Средняя глубина и максимальная глубина озера Эрхай составляют 10,8 м и 21,3 м соответственно, что соответствует 2,96 × 10 9 м 3 водному объему (рис. 1). Это озеро расположено в теплом климате плато, и в сезон дождей ежегодно выпадает 1024 мм осадков, в основном летом. Среднегодовая температура, продолжительность солнечного сияния и безморозный период составляют 15,6 ° C, 2345 часов и 228 дней соответственно.

    Полевой отбор

    В озере Эрхай мы выбрали тринадцать (1–10 на пологом склоне и 11–13 на крутом склоне) трансект (исключая недавнюю деятельность человека, такую ​​как скашивание и рыбная ловля) для изучения картины распространения погруженных макрофитов (рис. 1). , а длина каждой трансекты составляла около 60–100 м.На каждой трансекте было случайно обследовано шесть участков размером 0,2 м 2 вдоль градиента расстояния от берега с интервалами 3 м и 1 м по горизонтали параллельно поверхности воды на лодке в зоне пологого склона и зоне крутого склона, соответственно, до тех пор, пока вода глубина достигла 7,0 м, что является максимальной глубиной распространения макрофитов [21]. На каждом участке все виды были идентифицированы и зарегистрированы в марте (весна), июнь (лето), сентябрь (осень) и декабрь (зима) 2013 года. Зарегистрированные уровни воды для четырех сезонов были 1973 года.62, 1973.18, 1974.16 и 1974.08 метра над средним уровнем моря соответственно. Мы использовали вращающийся крюк для жатки (диаметр = 0,5 м, площадь = 0,2 м 2 ) для отбора проб макрофитов в лодке. Почти все макрофиты на участке были выкорчеваны, и биомасса каждого вида была взвешена после смывания всего осадка и удаления лишней воды. Кроме того, одновременно проводились качественные измерения самой мелкой и самой глубокой глубины каждого погруженного растения. Мы четко заявляем, что никаких специальных разрешений не требовалось, и полевые исследования не включали какие-либо исчезающие или охраняемые виды.Более того, в данном исследовании не изучались позвоночные животные.

    Мы разделили виды макрофитов на три категории на основе процентного содержания биомассы отдельных видов в сообществе трансекты: доминирующие виды с процентным содержанием биомассы более 20%, сопутствующие виды с процентным содержанием биомассы от 1% до 20% и редкие виды. с процентным содержанием биомассы менее 1%. Основываясь на количестве доминирующих видов, мы разделили тринадцать трансект-сообществ на два типа: полидоминантное сообщество (S1-S10) и монодоминантное сообщество (S11-S13).В полидоминантном сообществе преобладающими видами были Ceratophyllum demersum , Potamogeton maackianus и Vallisneria natans ; Сопутствующими видами были Myriophyllum spicatum , Hydrilla verticillata , Potamogenton lucens и Potamogeton malaianus , а остальные семь видов — редкие виды. В монодоминантном сообществе V . natans был доминирующим видом; С . demersum , P . maackianus и M . spicatum , H . verticillata были сопутствующими видами, а остальные восемь видов — редкими видами. Из-за ограниченности данных по редким видам в данном исследовании анализировались только доминирующие и сопутствующие виды. Биомасса видов и сообществ на каждой глубине воды рассчитывалась как средняя биомасса каждого вида и всего вида, соответственно.

    Для анализа мы устанавливаем каждые 50 см диапазона глубины воды как глубину воды, например, глубины воды от 1 см до 50 см рассматривались как глубина воды 50 см, а глубины воды от 51 см до 100 см считались глубиной воды. глубина воды 100 см и так далее.Сезонная биомасса каждого вида на каждой глубине воды была Ln-преобразована, чтобы сделать распределение биомассы видов более заметным по градиенту глубины воды. Чтобы проанализировать конкурентоспособность доминирующих видов на каждой глубине воды, процент биомассы каждого доминирующего вида на каждой глубине воды был рассчитан как биомасса отдельных видов, деленная на общую биомассу. Аналогичным образом, частота встречаемости каждого вида на каждой глубине воды рассчитывалась как количество раз, когда виды присутствовали на участках, деленное на общее количество пробных участков.Диапазон распределения глубины воды для каждого вида был рассчитан как максимальная глубина воды для отдельных видов за вычетом минимальной глубины воды для отдельных видов после стандартизации всех значений как летнего уровня воды.

    Статистический анализ

    Двухвыборочный t-критерий Велча использовался для определения различий минимальной, максимальной и диапазонов глубины воды отдельных видов между полидоминантными и монодоминантными сообществами. Различия между процентными показателями биомассы трех доминирующих видов в полидоминантных сообществах проверяли с помощью дисперсионного анализа (ANOVA) с использованием критерия честной значимой разницы Тьюки.Все ANOVA измеряли с уровнем достоверности 95% (SPSS 17.0, SPSS Inc., Чикаго), а однородность дисперсий проверяли с помощью теста Левена. Независимость и нормальность были проверены на основе следующей модели: где Y i, j — j-е наблюдение переменной ответа в группе i, μ — общее среднее значение, α i — влияние группы i, а ϵ i, j — случайная статистическая ошибка. в наблюдении Y i, j , предполагается, что они независимы и нормально распределены со средним значением 0 и дисперсией σ 2 > 0 для всех i и j.

    Взаимосвязи между биомассой сообщества и видовым богатством по градиенту глубины воды были определены с помощью следующей бинарной модели линейной регрессии после стандартизации всех глубин воды как зимнего уровня воды: где Y j — j-е наблюдение переменной отклика, x j — j-е наблюдаемое значение переменной-предиктора (глубина), β j — коэффициенты регрессии, а ξ j — случайная статистическая ошибка в наблюдении Y j , предполагаемая независимой и нормально распределенной со средним значением 0 и дисперсией σ 2 > 0 для всех j.Потенциальная проблема нашей статистики состоит в том, что наши графики выборки могут быть пространственно автокоррелированными, потому что наши данные взяты с разных участков на одном разрезе.

    Результаты

    Ответы на биомассу и видовое богатство

    Всего в нашем исследовании было зарегистрировано восемнадцать погруженных видов (принадлежащих к семи семействам и девяти родам) (таблица S1): Potamogetonaceae (10), Hydrocharitaceae (3), Najadaceae (1), Ceratophyllaceae (1), Haloragaceae (1). , Lentibulariaceae (1), Characeae (1).Все восемнадцать погруженных макрофитов были зарегистрированы в полидоминантных сообществах, и только тринадцать погруженных макрофитов были зарегистрированы в монодоминантных сообществах. Биомасса сообществ и видовое богатство как полидоминантных, так и монодоминантных сообществ показали обратную связь с глубиной воды (рис. 2). В полидоминантных сообществах биомасса P . maackianus и V . natans продемонстрировал паттерны горбатой реакции через градиент глубины воды, тогда как биомасса C . demersum продемонстрировал U-образную структуру ответа, а биомассы других видов продемонстрировали линейную структуру вдоль градиента (рис. 3). В монодоминантных сообществах биомасса V . natans и C . demersum демонстрирует паттерны горбатой реакции через градиент глубины воды, тогда как биомассы других видов демонстрируют линейный паттерн вдоль градиента (рис. 3).

    Как правило, процентная доля биомассы доминирующего P . maackianus показал характер горбатой реакции через градиент глубины воды, тогда как процент биомассы составил C . demersum и V . natans продемонстрировал U-образные паттерны ответа вдоль градиента в полидоминантных сообществах (рис. 4). Кроме того, процент биомассы доминирующего P . maackianus был выше [F (2, 141) = 13,303, p = 0,000], чем у C . demersum и V . natans (рис. 4). Однако процент биомассы доминирует V . natans резко увеличилось с увеличением глубины воды в четыре сезона в монодоминантных сообществах (рис. 4).

    Минимальная, максимальная и диапазон глубины воды

    В целом максимальная, минимальная и диапазон глубины воды P . lucens и P . malaianus были ниже, выше (кроме C . demersum и M . spicatum ) и более узкие, чем у других видов, а самый низкий минимум, самый высокий максимум и самый широкий диапазон глубины воды наблюдались на V . натанов , C . demersum и C . demersum соответственно в полидоминантных сообществах (рис. 5). Однако V . natans вырос в более высоком максимуме, более низком минимуме (кроме M . spicatum ) и более широком диапазоне глубины воды, чем другие виды, а самый низкий минимум, самый высокий максимум и самый широкий диапазон глубины воды имели место на M . spicatum , V . natans и V . natans соответственно в монодоминантных сообществах (рис. 5). Минимальная глубина воды для всех видов была ниже в полидоминантных сообществах, чем в монодоминантных сообществах, тогда как максимальная глубина и диапазон глубины воды для всех видов были выше и шире в полидоминантных сообществах, чем в монодоминантных сообществах (рис. t, p <0,05).

    Рис. 5. Минимум, максимум и диапазон глубины погруженных макрофитов в полидоминантные и монодоминантные сообщества.

    CD: Ceratophyllum demersum ; PM: Potamogeton maackianus ; VN: Vallisneria natans , MS: Myriophyllum spicatum ; HV: Hydrilla verticillata ; PL: Potamogeton lucens ; PA: Potamogeton malaianus ; значения отображаются в верхней части каждой полосы.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0193176.g005

    Амплитудно-частотная характеристика

    В полидоминантных сообществах частота P . maackianus показал характер горбатой реакции через градиент глубины воды, тогда как частота C . demersum и V . natans оставались относительно стабильными, а частота встречаемости других видов снижалась по градиенту (рис. 6). Однако в монодоминантных сообществах частота V . natans сохранял относительную стабильность с градиентом глубины воды, тогда как частота других видов снижалась с градиентом (рис. 6).

    Обсуждение

    Полевое исследование явно показало горбовидные корреляции между биомассой сообщества, видовым богатством и градиентом глубины воды как в полидоминантных, так и в монодоминантных сообществах. Однако диапазон распределения по глубине воды, биомассе и повторяемости доминирующих видов отличался от таковых у сопутствующих видов; кроме того, диапазон распределения глубины воды, биомассы и встречаемости отдельных видов также различается между полидоминантными и монодоминантными сообществами.Мы обсудили реакцию сообщества и видов на градиент глубины воды в следующих двух частях, соответственно.

    Ответы сообщества

    Мы обнаружили значительную горбовидную корреляцию между биомассой сообщества, видовым богатством и глубиной воды, что указывает на то, что как видовое богатство, так и продуктивность являются самыми высокими на средней глубине воды в озере Эрхай [22–23]. Согласно предыдущим исследованиям, наибольшее видовое богатство было обнаружено при промежуточной продуктивности по градиенту глубины воды как в полидоминантных, так и в монодоминантных сообществах [23–25].Однако наибольшее видовое богатство и продуктивность наблюдались на большей глубине в нашем исследовании, чем в исследовании Fu et al [7]. Причина может заключаться в том, что мы принимали во внимание только погруженные макрофиты, а Fu et al [7] включили плавающие макрофиты при анализе корреляций.

    Ответы видов

    Реакция видов на градиент глубины воды сложнее, чем реакция сообщества. Доминирующий вид, Stuckenia pectinata , Najas marina , Ottelia acuminate и H . verticillata , растущие с низким содержанием питательных веществ, постепенно заменяются видами, растущими с высоким уровнем питательных веществ, такими как C . demersum , P . maackianus и V . natans с продолжающейся эвтрофикацией озера, наблюдаемой в нашем исследовании [26–27], согласуется с возрастающей эвтрофикацией, на которую указывает присутствие C . demersum [28–29]. Эта замена хорошо согласуется с нашим наблюдением, что доминирующие виды (кроме P . maackianus в полидоминантных сообществах) показал более высокий максимум, более низкий минимум и более широкий диапазон глубины воды, чем сопутствующие виды и биомасса, а частота доминирующих видов была выше, чем у сопутствующих видов (рис. 5).

    Биомасса и частота сопутствующих видов (кроме C . demersum в монодоминантных сообществах) резко снизились с увеличением глубины воды, тогда как у доминирующих видов наблюдалась нелинейная картина по градиенту глубины воды.Наши результаты аналогичны выводам Fu et al [7], когда глубина воды ниже 3 метров. Тем не менее, фактическая биомасса и частота погруженных видов вдоль градиента глубины воды не могут быть отображены в их исследовании из-за ограниченного диапазона исследований глубины воды в озере Эрхай [7]. Более того, в нашем исследовании можно различить разные реакции на глубину воды между доминирующими и сопутствующими видами, а также разные реакции в полидоминантных и монодоминантных сообществах. Эти разные реакции между доминирующими и сопутствующими видами могут быть результатом их разной конкуренции за свет в текущем состоянии питательных веществ в озере Эрхай [26–27].На разные реакции между полидоминантными и монодоминантными сообществами обязательно влияет разное количество и / или виды доминирующих видов [17]. На мелководье виды-компаньоны, бывшие навесом, могут поднимать большую часть своих листьев над поверхностью воды и расти на самом высоком месте в толще воды [7]. Однако потенциальный рост этих видов к водной поверхности ограничен их ограниченными ресурсами [30]. В конечном итоге они могут страдать от слабого светового стресса с увеличением глубины воды, поскольку количество доступного света заметно уменьшается вдоль градиента глубины воды [12].Следовательно, продуктивность и встречаемость видов-компаньонов резко снижались с увеличением глубины воды.

    Для трех доминирующих видов свет на средней глубине воды может быть относительно достаточным, потому что затенение плавучими и появляющимися растениями и деревьями на мелководье очень сильное [11], а световая прозрачность на большой глубине очень низкая [12]. Как теневынослив В . natans и C . demersum может превзойти прямостоячие виды P . maackianus как на мелководье, так и на большой глубине из-за их более низкой точки световой компенсации фотосинтеза и более низких уровней метаболизма C / N [10, 15]. Однако на промежуточной глубине P . maackianus конкурирует с V . natans и C . demersum за счет образования более длинных побегов и большего количества ответвлений к поверхности воды [14]. Эта несбалансированная конкуренция между тремя доминирующими видами в градиенте глубины воды приводит к более высокой биомассе, составляющей P . maackianus на средней глубине с относительно высокой освещенностью и более низкой биомассой P . maackianus на мелководье и большой глубине при относительной низкой освещенности [14]. Следовательно, процент биомассы P . У maackianus была горбатая форма и процент биомассы V . natans и C . demersum появились U-образные узоры на глубине воды в полидоминантном сообществе (рис. 4).Тем не менее, отсутствие сильной конкуренции со стороны других погруженных макрофитов может объяснить увеличение процента биомассы V . natans с глубиной воды в монодоминантных сообществах (рис. 4). И гораздо более высокий процент биомассы P . maackianus благодаря своим моноспецифическим матам во многих китайских водоемах [31]. Аналогично биомасса P . maackianus и V . natans показал горбатые узоры на градиенте глубины воды (рис. 3).Однако U-образный образец биомассы C . demersum по всей глубине воды в полидоминантном сообществе может быть связано с его более низкой конкурентоспособностью на средней глубине воды с относительно высокой световой средой по сравнению с другими доминирующими видами [7, 14–15].

    Для полидоминантных сообществ, горбатая частота P . maackianus по всей глубине воды хорошо согласуется с его более высокой конкурентоспособностью в условиях относительно высокой освещенности и более узким диапазоном распределения по глубине, тогда как устойчивые высокие частоты V . natans и C . demersum по глубине воды соответствуют более широкому диапазону распространения по глубине воды и теневыносливым признакам [7, 14–15, 32]. Основываясь на приведенных выше выводах, мы можем сделать вывод, что P . maackianus и V . natans предпочитают среднюю глубину воды и C . demersum предпочитают мелководье и глубокую воду в озере Эрхай из-за фильтрации среды обитания и дифференциации ниш среди водных растений [7].На самом деле, в озере Эрхай оптимальная глубина воды составляет P . maackianus и C . demersum в полидоминантных сообществах составляют 2,5–4,5 м и 1–2 или 5–6 м соответственно, а V . natans составляет 3–5 м в полидоминантных сообществах и 2,5–5 м в монодоминантных сообществах. Сначала мы сообщили об оптимальных диапазонах глубины воды в горизонтальном направлении для трех доминирующих погруженных макрофитов в естественном пресноводном озере.

    И последнее, но не менее важное: только V . natans преобладали на трансектах S11-S13 с крутым уклоном в восточном озере. Причина может заключаться в том, что V . natans имеет глубокие и устойчивые корни, гарантирующие глубину корней в жесткой глине [33]. С . demersum и P . maackianus доминировали на трансектах S1-S10 с пологим уклоном из-за их ризоидности или неглубоких корней в иловых отложениях [7, 34]. Морфология бассейна озера, сила ветрового волнения, травоядность животных и другие факторы также могут вносить вклад в различное распределение и сборку погруженных макрофитов в полидоминантных и монодоминантных сообществах [2–5], что выходит за рамки нашего исследования. .

    Заключение

    Таким образом, видовое богатство и биомасса сообществ показали горбатые узоры вдоль градиента глубины воды в полидоминантных и монодоминантных сообществах. Доминирующие виды продемонстрировали более широкий диапазон распространения по глубине воды, чем виды-компаньоны. Частота и биомасса видов-компаньонов уменьшались с увеличением глубины воды, тогда как у доминирующих видов наблюдались нелинейные закономерности по градиенту глубины воды. Можно предположить, что доминант P . maackianus и V . natans предпочитают среднюю глубину воды и C . demersum предпочитают мелкую и большую глубину воды при текущем состоянии питательных веществ в озере Эрхай.

    Вспомогательная информация

    S2 Таблица. Коэффициенты регрессии и соответствующие им 95% доверительные интервалы полиномиальных регрессий второй степени между видовым богатством и биомассой сообщества и глубиной воды трех доминирующих погруженных макрофитов в полидоминантных и монодоминантных сообществах.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0193176.s002

    (DOCX)

    Благодарности

    Это исследование финансируется Крупной научно-технической программой по контролю и очистке воды (2012ZX07105-002), Государственным стипендиальным фондом Китайского совета по стипендиям (CSC) (№: 2016–3035) и Национальным фондом естественных наук Китая. (№ 31301725).

    Ссылки

    1. 1. Джефф Р., Смит Б., Брок М. А. (2007) Взлеты и падения жизни на краю: влияние колебаний уровня воды на распределение биомассы в двух контрастирующих водных растениях.Plant Ecol 188: 103–116
    2. 2. Jones JI, Young JO, Eaton JW, Moss B (2002) Влияние нагрузки питательными веществами, растворенного неорганического углерода и более высоких трофических уровней на взаимодействие между погруженными растениями и перифитоном. J Ecol 90: 12–24
    3. 3. Schutten J, Dainty J, Davy AJ (2004) Гидравлические силы, вызванные волнами, на затопленные водные растения в мелководных озерах. Энн Бот 93: 333–341 pmid: 14988098
    4. 4. Иштванович В., Хонти М., Ковач А. (2008) Распределение погруженных макрофитов по градиентам окружающей среды в большом мелководном озере Балатон (Венгрия).Aquat bot 88: 317–330
    5. 5. Лю В., Чжан Кью, Лю Джи (2010) Эвтрофикация озера, связанная с географическим положением, морфологией озера и климатом в Китае. Hydrobiologia 644: 289–299
    6. 6. Май Л., Карвалью Л. (2010) Максимальная глубина роста макрофитов в Лох-Левен, Шотландия, Соединенное Королевство, в связи с историческими изменениями в оценочной загрузке фосфора. Hydrobiologia 646: 123–131
    7. 7. Fu H, Zhong J, Yuan G, Xie P, Guo L, Zhang X и др.2014. Сборка сообществ водных макрофитов, основанная на признаках, вдоль градиента глубины воды в пресноводном озере. Пресноводный биол 59: 2462–2471
    8. 8. Sousa WTZ, Thomaz SM, Murphy KJ (2010) Ответ аборигенов Egeria najas Planch. и инвазивная Hydrilla verticillata (L.f.) Royle — к измененному гидроэкологическому режиму в субтропической реке. Aquat Bot 92: 40–48
    9. 9. Донг Б., Цинь Б., Гао Г., Цай Х (2014) Затопленные сообщества макрофитов и контролирующие факторы в большом мелководном озере Тайху (Китай): распределение наносов и глубина воды.J. Great Lakes Res 40: 646–655
    10. 10. Gross EM, Erhard D, Iványi E (2003) Аллелопатическая активность Ceratophyllum demersum L. и Najas marina ssp. intermedia (Вольфганг) Каспер. Hydrobiologia 506–509: 583–589
    11. 11. Тимони К. (2006) Ивы, водный режим и недавнее изменение покрова в дельте Мир-Атабаска. Ecosience 13: 308–317
    12. 12. Версал Р., Мэдсен Дж., Макмиллан Б., Джерард П. (2006) Факторы окружающей среды, влияющие на биомассу и распространение Stuckenia pectinata в системе озера Херон, Миннесота, США.Водно-болотные угодья 26: 313–321
    13. 13. Cao T, Ni LY, Xie P, Xu J, Zhang M (2011) Влияние умеренного обогащения аммонием на три погруженных макрофита при контрастной доступности света. Биол пресной воды 56: 1620–1629
    14. 14. Chen JF, Cao T, Zhang XL, Xi YL, Ni LY, Jeppesen E (2016) Дифференциальная фотосинтетическая и морфологическая адаптация к слабому освещению влияет на распределение по глубине двух погруженных макрофитов в озерах. Sci Rep 6: 34028 pmid: 27694880
    15. 15.Yuan GX, Fu H, Zhong J, Lou Q, Ni L, Cao T (2016) Рост и метаболизм C / N трех погруженных макрофитов в ответ на глубину воды. Environ Exp Bot 122: 94–99
    16. 16. Мэдсен Д. Д., Адамс С. М. (1989) Распределение подводной биомассы водных макрофитов в эвтрофном потоке, Бадфиш-Крик: влияние окружающей среды. Hydrobiologia 171: 111–119
    17. 17. Эрвин Г. Н., Ветцель Р. Г. (2002) Влияние доминирующего макрофита, Juncus effusus , на видовое богатство, разнообразие и состав сообществ водно-болотных угодий.Oecologia 130: 626–636 pmid: 28547266
    18. 18. Chambers PA (1987) Свет и питательные вещества в управлении структурой сообщества водных растений. II. Наблюдения на месте. Дж. Экол 75: 621–628
    19. 19. Лю В.З., Ли С.Ю., Бу Х.М., Чжан К.Ф., Лю Г.Х. (2012) Эвтрофикация в озерах плато Юньнань: влияние морфологии озера, землепользования водосбора и социально-экономических факторов. Environ Sci Pollut Res 19: 858–870 (на китайском языке)
    20. 20. Чжан Л., Ван С.Р., Ли Ю.П., Чжао Х.К., Цянь В.Б. (2015) Пространственное и временное распределение микроорганизмов и их роль в эволюции эвтрофикации озера Эрхай.Environ Earth Sci 74: 3887–3896
    21. 21. Chu ZS, Ye BB, Tian GP (2014) Характеристики пространственного распределения и оценка биомассы подводных растений в озере Эрхай. Res Environ Sci 27: 1–5
    22. 22. Huston MA (1999) Местные процессы и региональные закономерности: подходящие шкалы для понимания различий в разнообразии растений и животных. Ойкос 86: 3393–3401
    23. 23. Чу CJ, Weiner J, Maestre FT, Xiao S, Wang YS, Li Q и др. (2008) Баланс между содействием и конкуренцией за ресурсы определяет соотношение плотности биомассы в популяциях растений.Ecol Lett 11: 1189–1197 pmid: 18684118
    24. 24. Кахмен А., Пернер Дж., Аудорфф Дж., Вайссер В., Бухманн Н. (2005) Влияние разнообразия растений, состава сообществ и параметров окружающей среды на продуктивность полуестественных горных европейских пастбищ. Oecologia 142: 606–615 pmid: 15538634
    25. 25. Маттиссен Б., Хиллебранд Х. (2006) Влияние расселения и местного разнообразия на местную продуктивность в метасообществах Ecol Lett 9: 652–62
    26. 26. Ли Э. Х., Ван Х. Л., Цай Х. Б., Ван Х. Ю. Чжао С. Т. (2011) Особенности водной растительности и факторы влияния на заболоченных территориях на берегу озера Эрхай.J Lake Sci 23: 738–46 (на китайском языке)
    27. 27. Fu H, Yuan GX, Cao T, Zhong JY, Zhang XL, Guo LG и др. (2013) Последовательность подводных сообществ макрофитов в связи с изменением окружающей среды в озере Эрхай за последние 50 лет. J Lake Sci 25: 854–861 (на китайском языке)
    28. 28. Wells RDS, De Winton MD, Clayton JS (1997) Последовательные вторжения макрофитов в затопленную флору озера Таравера, центральный северный остров Новой Зеландии. N Z J Mar Freshwater Res 31: 449–459
    29. 29.Мяэметс Х., Фрейберг Л. (2005) Долгосрочные и краткосрочные изменения растительности макрофитов в сильно стратифицированном гипертрофическом озере Вереви. Hydrobiologia 547: 175–184
    30. 30. Schultz JC, Appel HM, Ferrieri A, Arnold TM (2013) Гибкое распределение ресурсов во время ответных мер защиты растений. Front Plant Sci 4: 324 pmid: 23986767
    31. 31. Ni L (2001) Рост Potamogeton maackianus при слабом световом стрессе в эвтрофной воде. J Freshwat Ecol 16: 249–256
    32. 32.Pełechata A, Pełechaty M (2010) Влияние in situ Ceratophyllum demersum на комплекс фитопланктона. Oceanol Hydrobiol Stud 39: 95–101
    33. 33. Xu AL, Zhao XH, Fu ZJ (2011) Сравнение метеорологических элементов над поверхностью воды и суши в бассейне озера Эрхай. Transact Atmosph Sci 34: 225–231
    34. 34. Li W, He L, Zhu TS, Cao T, Zhang XL, Ni LY (2014) Распространение и стехиометрия листьев C, N, P Vallisneria natans в ответ на различную глубину воды в большом мезотрофном озере, озеро Эрхай, Китай .

    No related posts.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    ➤