• 文摘
• 介绍
• 在北方湖泊和溪流自然变异
• 互动与他们的集雨的湖泊和溪流
• 自然生物多样性在北方河流和湖泊
• 气候变化对北方水生物种的影响
• 土著居民的影响
• 现代北方管理和生态变化
• 渔业管理
• 生态入侵
• 水库建设
• 改变土著社区:Nonsustainable活动的明确证据
• 污染物排放
• 人类活动在集雨
• 人类改变影响北方地区的大气
• 在北方地区建设一个可持续发展的经济
• 对这篇文章
• 确认
• 文献引用

一些北方水域以可持续的方式进行管理,因为累积效应不考虑各种各样的人类活动。渔业和多数大型水体水质下降的南方北方区。一些直接的原因,包括过度开采的渔业、蚀变流模式,介绍非本地物种,放电营养正常的营养和持久性污染物。然而,水域和空气域的管理不当也会造成水生生态系统退化。明确的日志记录、气候变暖、酸性降水和平流层臭氧损耗这些间接的更重要的压力。有重要的相互作用在这些压力中,要求他们不能孤立地对待。北方水域生态可持续性要求开发的所有部分北方风景要比目前低得多。不幸的是,管理可持续发展滞后于科学认识在大多数国家。

关键词:大气压力、水生生态系统、生物多样性的溪流和湖泊,北方生态系统,砍伐,累积效应,生态入侵,渔业、原住民,地面水达到交互,可持续发展,流域管理。

底部Softwater北方湖泊,古老的火成岩,是最地球上众多的湖泊类型。例如,加拿大东部Manitoba-Ontario边境地区和南部的52^o北纬包含超过600000个湖泊> 4公顷面积(明尼苏达州et al . 1992年)。北部马尼托巴省,萨斯喀彻温省,阿尔伯塔省和西北地区的大部分包含相似的密度的湖泊。明尼苏达州北部,威斯康辛州和密歇根州也包含北方湖泊。在欧亚大陆,俄罗斯和斯堪的纳维亚北部的大部分包含大量的北方湖泊。完全有可能至少有200万人,从规模小的池塘苏必利尔湖,温尼伯湖大奴,大熊湖Nipigon,贝加尔湖。总之,softwater北方湖泊可能包含世界上80%或更多的解冻淡水。

世界上许多伟大的北方河流也流,完全或部分,通过北方地区。在北美,大部分Peace-Athabasca-Mackenzie和Saskatchewan-Winnipeg-Nelson水系流经北方区,携带水北冰洋和大西洋海洋,安排。有几个北方河流相似或更大尺寸的苏联。此外,还有许多其他几百公里的河流长度。较短的河流和溪流段互连湖泊和湿地排水集雨包含或森林。此外,北方地区包含世界上大多数的淡水湿地,如果亚北极,地衣林地包括(Gorham 1991)。

因为许多河道,暴露火成岩,寒冷的气候,和巨大的规模,开发前的20世纪中叶还仅限于最南端的北方在北美地区。然而,随着木材、渔业和其他地区的矿产资源被耗尽,交通改善,眼睛转向广阔的北方地区。过去40年中迅速,控制不好,差计划发展。没有试图评估该地区的人类活动的累积效应,或采取一个集成的方法来管理北方资源。

接下来,我试图文档流失的更多的原始部分北方地区利用,一些主要的压力是什么,以及它们如何交互。虽然我的经验和例子是主要局限于北美,类似的剥削和交互发生在苏联。斯堪的纳维亚和美国的北方已经被利用。森林和水都是集约化管理,但邻近区域仍在原始状态。

北方水域特性可预测的各种时间尺度。大多数北方湖泊发生在大陆气候,春季和秋季转换迅速,但有些变量和不可预测的。在小湖泊,冰可以离开和热分层可以设置在同一天,导致不完整的春天营业额,增加铵的最终赤字和增加氧气,甲烷,有限公司₂在深水层和其他化学物质。同样的,不可预知的初秋暴风雪大雪可以酷湖泊迅速,经常与冰盖形成后不久。因此,半混合或小near-meromixis是很常见的,深的湖泊。Near-headwater河流通常有最大流动在春天,相应的融雪。最大的流动发生在较大的河流,需要几周积累最大融水从支流。最低流动通常发生在深秋和冬天。

早在几年,北方湖泊可以降温,destratifying但不冻结,导致几周的混合完全消除赤字,残留的氧气和甲烷集结、铵等。这是在秋天比春天更常见,而在更大、更深的湖泊(与大热能力)比小湖泊,这天气更直接的回应。

大小可能是更重要的预测变量比其他类型的北方湖泊生态系统。热力学上获取的重要性是众所周知的,与平流属性,内波和其他流程变得越来越重要在较大的湖泊(1992年费和Hecky, Imberger 1994)。结果,尽管一般大型和小型湖泊的生物和化学特性类似(但有较大的湖泊倾向于有更高的多样性;辛德勒1990年一个),许多湖泊属性要求size-scaling准确推断从小型到大型系统,如图所示的nols(安大略省北部湖泊大小)研究(费用和Hecky 1992;看到加拿大渔业和水产科学》期刊上卷49 (12),50 (5),51 (12))。

北方生态系统显示相当大的长期变化,即使没有现代的人类活动。paleoecological研究(1973年赖特和Heinselman,里奇和Yarranton 1978帕耶特et al . 1989年)和长期的研究北方湖泊和溪流在偏远地区(辛德勒et al . 1990, 1996a、b1997年)表明,北方强烈影响陆地生态系统的自然现象如火、风倒,和昆虫爆发,进而强烈受气候和天气的影响。湖泊和溪流受到这些陆地灾害的影响,以及直接由气候和天气(赖特1976年,辛德勒et al . 1980年,1990年,贝利et al . 1992a、b辛德勒1998)。

作为一个经验法则,火灾发生在大约80 - 100年的平均间隔midcontinental北方系统(Heinselman 1973,求爱者1973),尽管实际火灾频率在给定网站的范围可以从几年到200年或更多。同时,火灾多发生在温暖的天气和干旱时期,哪能影响湖泊甚至比火(辛德勒et al . 1996一个)。结果,几十年来,可以有相当大的和重要的变化在物理、化学和生物学性质的湖泊和溪流(辛德勒et al . 1996一个)。理解这些系统间的联系是重要的,因为我将在后面讨论,许多湖泊和河流的可持续性威胁可以追溯到集雨的人类活动。

没有典型的北方森林“衰老”阶段发展影响的化学成分集雨的溪流和湖泊。相反,森林系统似乎积累生物量和养分不断直到打断了火或其他干扰。火后,增加化学和水文输出从排水系统燃烧地区去年从几几年,根据严重程度和火的季节,气候和天气(辛德勒et al . 1980, 1996一个,贝利et al . 1992a、b)。

不足为奇的是,火也改变的季节性动态水和化学物质,特别是在溪流和小湖泊。燃烧集雨有更高的流速及流水量和水和养分浓度火灾后好几年了,最大的变化后最严重烧伤(赖特1976年,贝利et al . 1992一个)。收益率的基础阳离子(钙、镁、钠、K)增加火之后,但在强酸阴离子(因此增加₄,没有₃净,Cl)更大,导致酸化影响流(贝利et al . 1992b)。

反之,燃烧地区湖泊磷的浓度下降。基阳离子,尤其是钙和强酸离子,特别是硫酸,增加,但由于湖泊沉积物中硫酸盐还原和删除,变得更加碱性湖泊,甚至在集雨火灾造成流入溪流变成酸性更强。几乎所有的观察增加缓冲能力可以归因于硫酸浓度和钙之间的差异(辛德勒et al . 1996一个)。

一般而言,流域和浅湖越大,越大的流域水质的影响。许多北方湖泊的平均属性相当可预测盆地面积湖面积之比的函数,或盆地面积湖体积(辛德勒1971年,1987年,拉斯穆森et al . 1989年,柯蒂斯和辛德勒1997)。作为一个经验法则,排水:湖面积比例10:1的湖泊水质的平均水平,尽管有相当大的变化。在这样一个比例,降水供应约50%的总氮和磷湖泊、集雨提供另外的50%。尽管流域的大,去除这些营养素的森林和湿地植被通常水降低收益率90%左右(辛德勒et al . 1976年)。通常,氮、磷释放溶解集雨湖泊是> 80%,有机形式。这些都是粗略估计;排水:湖面积比率1:1到100:1不等。大的湖泊流域:体积比率也有水更新时间短,这样他们更快速地响应不断变化的输入的化学物质,无论是自然起源或污染物。作为一个经验法则,在化学输入或水流变化之后,三次水更新需要接近一个新的稳定状态,水只是更新时间在年湖体积除以年度流出体积。

北方森林植物群落适应定期消防(赖特和Heinselman 1973)。自然火灾通常遵循其他灾害风倒或昆虫等疫情,导致阻塞死了,干燃料增加。这些通常是由闪电引发的,在温暖,干燥的天气(Heinselman 1973)。然而,有积极的反馈:温暖、干燥的条件是已知的促进或加强在北方森林昆虫爆发(Kurz et al . 1995年)。在大多数情况下,火在溪流和湖泊的影响很小,因为低地形起伏、浅覆盖层,和weathering-resistant基岩限制损失的淤泥和溶解的化学物质(贝利et al . 1992a、b摇摆的1994)。

湿地的作用特别值得一提,因为他们以不同的方式影响性能的溪流和湖泊比陆地系统。大部分的医生(溶解有机碳)进入湖泊和溪流,稍后我将讨论,对身体有着非常重要的影响,化学,和生物属性,起源于湿地而不是高地(1987,城市et al . 1989年)。同时,湿地拦截和隔离的硫酸盐和硝酸盐进入流域降水、是否自然或人为的起源。减少了硫酸和隐藏在有机形式(贝利et al . 1986年,罗什福尔et al . 1990年)。这种机制提供部分保护下游水域在沉淀硫酸。然而,如果干旱导致湿地的水位下降,一些硫reoxidized硫酸,导致下游水域酸脉冲后突然暴雨(贝利et al . 1992b,Lazerte 1993)。湿地似乎也有效的下沉进入硝酸。在自然条件下,< 1%的硝酸进入逃下游水域(S.E.贝利,未发表的数据)。硝酸的沉积增加观察到整个西方世界(1996年豪沃思,Vitousek et al . 1997年),湿地还可以保护下游水硝酸的全面影响。小的氮进入北方湿地脱氮,与大多数的促进增长泥炭藓和其他湿地物种(S.E.贝利,未发表的数据)。

火干扰这些保护机制,导致硫酸和硝酸的浓度增加流从北方集雨几倍,多年后,火(贝利et al . 1992b)。收益率的离子也可以增加超过基阳离子的产量增加,导致酸化效应(贝利et al . 1992b。)。然而,长期干旱导致流速及流水量可以减少足以导致产量降低,即使浓度高(辛德勒et al . 1996一个)。

因此,生物地球化学过程的集雨湖泊可以保护或扩大关键营养物质的输入和其他离子在自然扰动下的相似性。我将讨论,这些相同的流程可以修改人类扰动的影响。

温带或热带湖泊相比,特别是在丰富的地质环境和unglaciated地区,北方淡水河包含几个物种(辛德勒1990一个)。简单的社区让他们很容易受到干扰。小湖泊通常有一个食肉鱼类,没有鱼的天敌,甚至没有鱼。湖泊是徒劳的,所以,鱼的数量可以非常小,与动物捕食者通常只出现在0.01 - 1 / 1000米²湖的面积。招聘在许多物种发生零星,通常只与一个好年头类每7或8年(1978年希利,1980)。鱼往往长得向一个渐近大小不同于湖湖,湖生产力取决于一些未知的组合,大量的猎物和捕食者的数量。通常,食肉物种的生殖大小达到4 - 6年,只有鱼年龄额外增长缓慢,经常到二三十+年。鱼成年后,今年的大部分能量摄入用于繁殖。只有最大的湖泊包含一个或两个以上食肉鱼类物种。增长非常缓慢,直到最近,很难年龄鱼。年龄一致的低估了使用传统scale-ageing技术导致渔业科学家大大高估这些湖泊的鱼产量在20世纪初,导致频繁的北方鱼类资源过度开采(磨坊和Chalanchuk 1988)。

北方其他地区水生社区也同样可怜的物种。只有少数物种的大型底栖生物的甲壳类动物。在实验湖区(ELA),西北安大略湖小湖泊通常只有一个小龙虾的物种,Orconectes virilis Hyalella,和糠虾幼体。如果这些物种被淘汰,没有替代通过与类似的食物或其他物种栖息地的需求,即。,他们有较低的功能冗余(辛德勒1988一个,霜等。1995年,辛德勒et al . 1996一个)。总的来说,大多数北方水生社区可能包含不超过几百容易识别物种的在任何一个日期(辛德勒et al . 1989年)。然而,总物种组合在一个湖,可以适应不断变化的条件是很难估计的,因为许多物种太罕见样本。别人休息阶段沉积物,是一个连续变化的入侵者从上游或其他附近的湖泊。并不少见为新物种出现在浮游生物和底栖生物没有警告,即使他们没有检测到十年的集中监控。这些提供可能对人类造成的扰动,扰动后,恢复被删除(Malley et al . 1982年。芬德雷Kasian 1986年,1987年,1990年,1996年,Bilyj 1989年戴维斯,辛德勒et al . 1991年)。

因为它们含有这么小数量的物种,北方生态系统已经在很大程度上忽视了那些关心生物多样性下降。我之前认为(辛德勒1996一个),从生态系统的角度来看这毫无意义。一些物种出现在北方系统执行相同的基本生物地球化学功能(光合作用、呼吸作用、生物地球化学循环,加剧了食物链,导致人类或价值的物种在更高营养级)作为更复杂的热带和亚热带的。使用埃利希的“铆钉”类比,把几个物种从北方生态系统只包含数百种似乎更容易妥协至关重要的社会和生态系统功能比删除相同数量的物种从一个热带生态系统包含成千上万的类群。只有少数物种的消失,从而影响食物链和生物地球化学功能的正常运转在北方湖泊濒危语言联盟(辛德勒et al . 1985一个,1991年,陆克文et al . 1988年,辛德勒1988年b,1990年b)。简单地说,生物多样性的丧失从贫穷的北方生态系统自然更值得关注。

许多北方水生物种是众所周知的贫困宽容温暖的温度或低氧。高比例的鱼类和无脊椎动物物种已知“冷stenotherms,可能是因为他们的冰川历史已经很少接触他们水温超过高的青少年。著名的例子包括湖鳟鱼,湖白鱼,opposum虾,Diporeia(见1974年Dadswell更详细的信息)。在更南方北方湖泊,这样的生物生存,温跃层以下湖泊在夏季。让全球气候变暖威胁的人群在较小的湖泊减少他们的夏天冷水栖息地温跃层深度增加的结果。这种变化的结果减少浓度在水中溶解有机碳(DOC),它允许增加太阳能渗透(辛德勒et al . 1990, 1996一个)。hypolimnetic氧气消耗增加,是否造成较小的深水层,分层时间长,或增加的比率分解,可能会进一步消耗夏天冷stenotherms栖息地,因为大多数物种也不能容忍低氧(辛德勒et al . 1996一个)。质量会导致鱼类的死亡率。例如,思科(Coregonus artedii)将搬出深水层与低氧变温层,即使他们致命的温度24^oC是超过结果(科尔比和布鲁克1969年Rudstam和Magnuson 1985)。在1998年的夏天,有记录以来最热的十年,巨大的湖白鱼死亡率Coregonus clupeaformis阿尔伯塔大北方湖泊中央是由深水层的低氧湖泊(阿尔伯塔省的政府渔业和野生动物管理部门新闻发布会上,1998年8月27日)。239年未开发的湖在实验湖区(ELA),近30年的记录显示在缓慢下降湖鳟鱼和增加派克北部冷水栖息地的减少。(辛德勒et al . 1996一个;K.H.米尔斯,个人沟通)。

在较大的湖泊、温跃层深度深的获取和表面风,所以透明度的变化有什么影响(费用et al . 1996年)。对冷水等湖泊渔业是不同的。许多北美最多产的冷水湖只是弱分层,所以没有subthermocline夏天避难所。冷水物种能够茁壮成长在这样的湖泊因为表面水温很少超过高中档青少年。即使很小的气候变暖会导致这些湖泊的温度超过热冷stenotherms公差。

直到几年前,我们分配,而热公差缩小到湖鳟鱼,基于几个实验室研究;然而现在,我们知道有宽lake-to-lake变化湖红点鲑种群的热耐受性和偏好,至少在小湖泊(卖家et al . 1998年)。这表明,一些气候变暖的负面影响可能改善的袜子temperature-tolerant株品种,原产于该地区进入水体,本土股票不太宽容。这种可能性并没有被广泛研究。作为防范注意,许多湖泊在北美放养非本地物种或基因股票在本世纪早些时候为了“改善”本地股票以这样或那样的方式。在很多情况下,“改进”是伴随着对社区或生态系统的负面影响,由于变化的栖息地和食物需求介绍了股票。我因此不愿认可广泛的袜子是气候变暖的负面影响的灵丹妙药。

虽然我们不能肯定地说,这些观察结果增加温室气体排放,或他们是否自然气候周期的一部分,中西部北方的气候变暖趋势已经持续了近30年。平均气温的增加预计的一半已经翻倍的大气有限公司₂。因此,这个联盟的研究提供了一个有趣的预览完整的温室效应可能会带来什么。然而,即使温室效应小于预期,很明显,自然气候的变化会引起变化,极端的足以被认为是在规划人力资源的管理,无论是伐木、渔业、或水使用。

原住民占据了北方地区几千年来。通常找到营地,岩石画,和其他的证据pre-European人类活动沿着北方湖泊和河流,担任自然迁徙路线和重要的食物来源。显然,原住民也用火作为一个“管理和增强”工具,改善放牧,浏览,栖息地,或狩猎条件优先的野生动物物种振兴初级连续性的物种,就像他们在其他地区(刘易斯1977年,刘易斯和弗格森1988年,凯1994)。虽然没有详细记录,据我所知,似乎合乎逻辑的原住民,以及现代人类,还意外火灾。有越来越多的意识到原住民有更多影响景观和野生动物比我们承认甚至几十年前。我们有理由期待,原住民燃烧影响湖泊和溪流一样那些只是记录;事实上,他们的活动必须考虑的一部分“自然的变化”。Even today, elders from indigenous communities can recount past uses of the landscape, with areas of several hundreds of square kilometers around settlements providing fish, berries, meat, or fur (Flett et al. 1996). Even when the resources harvested were terrestrial, access and transportation in boreal regions was typically via lakes or streams. The importance of these waterways is documented by Robinson (1879), Hopwood (1971), and Newman (1987).

欧洲人的到来改变了土著人民的习惯的方式影响了北方工业发展之前发生。在北方地区的很多人转向诱捕小furbearers,以前不高对其经济的重要性。这些都是哈得孙湾公司和其他毛皮交易公司和私人交易商以换取欧洲商品,包括钢铁陷阱和步枪,增加了他们对野生动物的影响。这些转变生活方式详细记录了早期探险家如塞缪尔·赫恩,约翰·理查森和大卫·汤普森,他四处游历的北方地区原住民在18世纪(草木计谋是1897年,1971)。他们的期刊描述钢的更大的对野生动物的影响比传统的武器枪支和陷阱,陷阱,树丛之前使用。草木汤普森(1971)与1793年引进的快速效应钢陷阱的海狸和本地人口东部北方地区:“几年来这些印度人非常丰富;妇女和儿童,以及男人,满是银铰刀、耳环、金钱、珠子等小饰品。护身的朱红色布,所有服饰和服装。四年后(1797),几乎整个这些广泛的国家是海狸的剥蚀,当地人成为穷人,和困难获得第一个生活必需品,在这种状态下,他们依然存在,而且可能永远。”Even in the 20th century, these effects could be documented, with reduced beaver populations causing dramatic reductions in the number of ponds on stream courses (Naiman et al. 1988). The paucity of beaver probably also caused an explosion of aspen growth. My observations, over >30 years, of the same ecosystems in northwestern Ontario suggest that the cropping of aspen by beaver after fire is a key factor allowing the eventual dominance of spruce and pine in boreal landscapes, at least within 50 m or so of lakes and streams. In brief, the changing habits of indigenous peoples affected aquatic habitats and had important effects on the terrestrial communities in catchments.

直到20世纪晚期,一些土著群体继续生长在北方的风景,不仅生活在很大程度上鱼类和野生动物,但同时也提高了大家庭的现代设施。例如,我个人听几个克里族的账户和Chipewyan长老现在住在Chipewyan堡,阿尔伯塔省,一个社区边界阿萨巴斯卡湖和Peace-Athabasca三角洲。他们提出了12 - 18的孩子的家庭在三角洲地区的偏远地区在1950年代和1960年代,通常只有很少接触“外”。They subsisted on fish, waterfowl, and mammals from the delta, with cash for boats, outboard motors, European clothing, and food supplied by trapping, chiefly for muskrat. Below, I will describe why I have written this in the past tense. It was a healthy lifestyle: many of these people are still active in their mid-80s.

原住民是适应自然变化:一个简单的事实:他们通过米莱尼亚作为一个物种生存和繁荣,而极端的气候条件和生态后果没有现代科技的证明。大多数部落也摧毁欧洲疾病如天花、流感、麻疹、猩红热、肺结核在18、19、20世纪早期(例如,大卫·汤普森的期刊1971年霍普伍德,和莱特et al . 1996年)。他们幸存下来的这些流行,尽管从西方医学援助,直到20世纪中叶。无论是通过缺乏技术工具或缺乏文化傲慢,原住民在世纪早些时候不适用极端,多强调北方风景,我们今天所做的。

现代人的北方生态系统管理已经可悲的,尤其是当一个人认为,只有不到2000万人生活在地球的北方地区。森林,保持自己对许多年没有实质性的改变,由原住民占领之前和期间,摧毁了现代人在50年多一点的时间。这主要是由于人的膨胀的意见,他理解的程度或可以管理这些系统。尝试重新切割后的物种常常失败,也许是因为很少有人注意到连续性阶段的重要性。大面积的单一物种允许害虫生长和扩散。现代管理计划很少考虑自然的反复无常,而不是假设他们可以控制或改善。特别是,改编的切割政权火灾频率已经很少了。罗(1997)称为陆地导致北方区为“林业混乱。”These impacts, in turn, have affected the freshwaters of the region. The effects often resemble those following fire, with elevated flows, silt loads, and chemical concentrations (Nicolson 1975, Harr and Fredriksen 1988). Together with direct insults to aquatic ecosystems, these indirect effects are causing a "freshwater mayhem" equal to that described by Rowe for boreal forests. In what follows, I briefly outline several of the major threats to "sustainability" of boreal freshwaters, either directly or via modifications of their catchments.

渔业“管理”并没有阻止大多数食肉鱼类的减少在北方地区。长袜与非本地物种,这被认为是好的“管理”或“增强”在第一个70年的20世纪,受损的生态完整性许多湖泊和溪流在北方的南部地区。由于零星的招聘和增长缓慢的在北方海域鱼类,鱼类种群的恢复人类严重的扰动可以几年(希利1978年,1980年,辛德勒et al . 1993年)。

坊间证据表明,鱼减少访问地区的北方地区。在明尼苏达州北部的湖泊,我经验丰富的优秀的一个男孩在钓鱼40年前现在几乎没有鱼,据朋友捕捞这些系统,一些50年或以上。渔民从南方地区曾频繁钓鱼营地在明尼苏达州现在来加拿大,加拿大度假的快乐的主人。但剥削也消耗加拿大的鱼类资源。每日限制湖鳟鱼安大略省西北部下降了30年12鱼1 - 2的,我在那里工作过。甚至远程湖泊很少访问的1960年代和1970年代现在钓鱼,结果迅速增加访问的ATV,雪上汽车,四轮驱动汽车和飞机。一些湖泊,而脆弱的鱼类数量,甚至会损坏光钓鱼压力:例如,湖鳟鱼湖泊< 50公顷的面积通常包含< 300湖红点鲑(k·米尔斯,淡水研究所个人沟通)。最受欢迎的单位努力赶上食肉物种在阿尔伯塔省(角膜白斑、公牛鳟鱼、鲑鱼湖,北派克)据报道下降。类似的问题报告的溯河产卵种群产卵在不列颠哥伦比亚省的北方地区。不幸的是,很少有病例下降在科学文献中记录(但看到瑞尔森和沙利文1998)。在一些地区,渔业持续由孵化场袜,或介绍非本地物种到previously-fishless水域或水域,成为本地物种也污染了。然而,如果基因库被认为是可持续渔业似乎下降除了最偏远的北方水域。在许多情况下,渔业不恢复原状的,由于从其他人类活动破坏鱼的栖息地。

剩余的鱼类资源污染,常常高浓度,多氯联苯,农药、二恶英和汞。安大略捕鱼指南包含建议污染物和体育的可食性鱼类大部分更大的湖的南部省份。北方大多数州的美国州际消费报告鱼,使用的汞含量很高并在不断增加。欧亚大陆北方地区也是如此。通常,污染物起源于nonboreal地区和大气中由远程运输。例如,Hakanson et al。(1990)估计,大部分的派克湖泊在瑞典已经上市的“黑”,因为高汞已经成为这样因为燃煤电厂汞排放,在瑞典和欧洲中部。湖鳟鱼Laberge湖的北部边缘在育空地区,北方区包含毒杀芬浓度足够高的要求建议限制供人类食用。多氯联苯、二氯二苯三氯乙烷,水星也很高,由于异常长的食物链的生物放大(基德et al . 1995a、b)。原住民在加拿大北部包含高浓度的汞温和,很大程度上是由于吃大量的鱼(惠特利和- 1995)。

也导致渔业的衰落对栖息地的破坏。许多访问北方湖泊已经布满了夏季别墅。通常,富勒姆清除杂草、日志和其他“结构”的海滩地区,没有意识到这些是至关重要的许多鱼类的栖息地。最近,科学家联盟表明,切除大型植物床导致减少小的一批派克,黄色,和南瓜籽。克里斯腾森et al。(1996)发现日志之间的线性关系在威斯康星州北部沿海地区湖泊和鱼类丰富。在许多情况下,水位由水坝或堰湖控制网点,防止自然波动。

袜子的非鱼类钓鱼已经损害了许多北方海域的社区。惠蒂尔et al。(1997)文档极端损失的鲤科的物种从美国东北部的湖泊后引入非天敌,酸性降水和土地利用变化。在加拿大中部,小鱼的感染和传播商业诱饵渔民也导致许多未入帐的北方水域的多样性变化。许多小湖泊严重困为诱饵,消除鲤科的几种类型。这些物种也搬到fishless湖泊的诱饵渔民急于提高他们的生产力“饵块。”New species are introduced to habitats where they were not present naturally. Dumping of bait buckets into lakes after fishing trips was an accepted practice until recently, with no thought given as to whether new species were being introduced.

糠虾,小龙虾,水蛭也受到栖息地之间的移动。小龙虾的物种Orconectes rusticus和o . propinquus慢慢地入侵北方栖息地一旦占领了本地Orconectes virilis作为人类活动的结果(DiDonato 1993年提出,希尔et al . 1993年)。不幸的是,大多数这些活动都是没有记录的,可能是没有办法确定是否在给定的水生生物系统已经被人类改变了篡改。

已经有其他重要影响北方淡水河非入侵的无脊椎动物。最明显的是斑马贻贝Dreissena polymorpha和水蚤类的Bythotrephes cederstroemi,这两个被认为是最初带到北美胀的外国船只进入五大湖。他们随后缓慢向北和向西迁移,由船、饵料桶,和其他水生设备用于各种水域(赫伯特et al . 1991,燕等。1992年,里恰尔迪et al.1997)。这些生物有完全重组在鱼类赖以生存的社区,取代及切除许多本地物种的无脊椎动物从北方南部海域(燕和Pawson 1997)。此外,进水管道的污染斑马贻贝增加了数百万美元的成本维护市政和工业水供应。很难预测他们可能传播多远,和方法的消除是未知的。

在淡水湿地,紫色的珍珠菜Lythrum salicaria,介绍了欧洲人在19世纪晚期,是入侵北方东部和中部地区。最初引入作为一种观赏植物,它迅速扑灭了原生植被和木屐flowpaths水。

多数加拿大水电站水库建成在北方地区。威利斯顿湖和平河,印度南部湖泊,河流和扣押詹姆士湾东面的大北方水库在北美。在一起,水库在北方加拿大安大略湖相等面积(约20000公里²)。另一个11000公里²计划(陆克文et al . 1993年)。的一些水库在哥伦比亚和弗雷泽河在不列颠哥伦比亚省,摧毁了主要鲑鱼渔业躺在北方风景,不是在沿海热带雨林,因为人们普遍认为。

多数大型水库建成水力发电,一度被认为是“好,清洁能源”(布拉沙1985)。但一些调查表明,北方水库洪水后会排放大量的温室气体的泥炭沉积(陆克文et al . 1993年,罗莎·斯1994年,饲料等。1995年,凯利et al . 1997年)。

产卵栖息地破坏的海滩和海岸线,由北方水库渔业有据可查(博达et al . 1984a、b纽伯里et al . 1984年)。在几乎所有情况下,提高水位造成鱼类成为高度受汞污染,经常超过限制商业营销(罗森博格等人。1995年,博达et al . 1997年)。我们现在知道,淹没了湿地的主要来源是水银,周围有缺氧的区域的甲基化增加了腐烂的植被被动员的机制(圣路易斯et al . 1994年,1996年,凯利et al . 1997年)。

北方地区南部的许多其他流中断都很小,但许多。Innocent-appearing道路和铁路扣押湿地破坏流渠道,阻碍鱼到产卵栖息地。小结构调节水位和流洪水控制的目的,或者,在早些年,允许日志是米尔斯提出。许多湿地干涸,泥炭的收获,为牧场或农业。在大多数地区,很少有法规来控制这些活动。

大型水库、砍伐,石油和矿产勘查加速了灭亡的本地生活方式在许多地区的北方区。上述贝内特大坝和平河减少春天不再流动的冰堵塞发生在较低的和平。因此,春季洪水没有复原的主要连续性区域Peace-Athabasca三角洲毗邻阿萨巴斯卡湖,导致巨大的人口下降的鱼,水鸟,furbearers(绿色1992;见表1)。因此,克里族,人口Chipewyan,梅蒂斯人剥夺了生活不再生活在三角洲作为家庭单位。相反,他们住在Chipewyan堡,失业和贫困是常见的。幸运的是,还没有道路到达社区,白人文明的全面影响已被推迟。

直到1970年代初,印度南部沼泽克里族共同体北部马尼托巴湖靠一个有利可图的商业渔业白鱼和角膜白斑。湖水流出的堵塞,提高几米的水位。原来的社区正在水。商业渔业已被低了,鱼质量差和高汞含量(博达et al . 1993年)。社区是搬到一个新的位置,完成与现代房屋和一个休闲复杂包括壁球场。不知何故,南瓜似乎并没有取代钓鱼、捕获和狩猎作为核心对这些人的生活。贫困、抑郁症和酗酒了。类似的故事可以告诉詹姆斯克里族的海湾,那里的土著社区仍与水电发展的新阶段(罗森博格et al . 1995年)。

增加访问通过伐木道路和地震的影响线允许machine-borne城市猎人入侵传统狩猎、诱捕,渔场的原住民是几个世纪。竞争游戏,破坏、盗窃的陷阱,船,和其他设备,破坏轨迹和排水模式是抱怨我经常听到许多土著朋友在加拿大中部和西部。

也有本地食品污染的问题。水星在大多数北部原住民在北高。很大一部分的人口有血液和头发的汞浓度接近的范围会出现神经系统症状,虽然没有这种效应还没有被记录下来(惠特利和- 1995)。没有对胎儿或新生儿的研究报道。结果通过食用被污染的鱼类的高值。数据显示,大多数北方湖泊含有背景的2 - 5倍汞值,由于机载人类学排放,大气中的长途旅行。

类似地,多氯联苯,滴滴涕,毒杀芬等有机氯污染物从远程数据源污染北极的食物。像水银一样,这些化合物进入小微量,但biomagnified成千上万倍他们通过食物链食肉鱼(辛德勒et al . 1995年)。多氯联苯在人类母乳从一些土著社区的方法水平的健康影响是可能的(Dewailly et al . 1989年)。

也许最糟糕的是,一旦本地人们学习他们的传统食品含有外国污染物,他们停止进食。没有准备好备选方案在最偏远的地区,这样有营养和文化问题以及毒性方面的考虑。

尽管许多北方的偏远地区,行业产生了影响。纸浆,整个北方地区常见的物种,一旦排放废水BOD和足够的二恶英,呋喃和其他含氯化合物严重污染渔业对于许多公里下游流域北部(例如,研究1996)。许多工厂相关氯碱植物,产生巨大elecrolysis漂白剂和氢氧化钠,同时数百吨的水银泄漏到北方湖泊和河流(例如,陆克文et al . 1983年)。树皮和芯片也倾入河流中,埋葬产卵和喂养的栖息地。幸运的是,这些问题最近承认,强化技术现在可以防止高BOD或者有毒化学物质的排放。然而,问题仍然存在,由于持久性的毒素。一些废水仍有毒,或导致下游水域和渔业味道和气味问题。在许多情况下,这些化学物质导致的问题尚未确定。

此外,纸浆的降低BOD通常是有代价的:营养排放增加。增加肥料处理泻湖纸浆已成为惯例,这些营养限制纤维素的分解和其他富含碳的物质。因此,许多纸浆释放尽可能多的磷和氮水生系统的一个小城市(1996年流域北部研究)。这种营养素加入,从日益增长的城镇和城市的污水,可能引起富营养化的北方水域(博思韦尔1992年,北方流域研究1996)。更紧密的监管这些废水将是必要的,因为人类在北方扩张。

其他大的污染物来源地区。例如,现在阿尔伯塔省北部油砂生产>加拿大40%的石油。盛产石油的“水手”在露天矿开采毗邻阿萨巴斯卡河。一个意外放电从这些活动在1980年代关闭商业渔业造成的阿萨巴斯卡湖下游约250公里,三年了。

由于常规石油储量的快速消耗,油砂迅速扩张,预计支出> 250亿美元(加拿大)在未来十年左右的时间!目前,只有两个大型矿业项目,但到了2007年,9或10项目预计将在操作。

最近,在加拿大东部发现潜鸟包含高汞含量因食用受污染的鱼。浓度高达10倍大于北方加拿大西部。行为异常指出新斯科舍省的嵌套双(n .伯吉斯加拿大野生动物服务,未发表的数据)。其他吃鸟类和哺乳动物也含有高汞。空气排放的汞污染的主要来源,在该地区和美国中西部。

人类活动在集雨改变季节性和长期变化在湖泊和河流水文、化学,以及平均流和化学条件。除了广泛的明确的日志和洪水,灭火,开大火,清理土地用于农业或休闲住房在北方地区很常见。

我们的一些过去的“理解”在今天看来是疯了。例如,在1970年代早期,极大关切人类灭火效果十分明显,如jackpine fire-dependent物种受到威胁(见,例如,报纸第四纪研究,卷3,1973)。略有然而,自那以来,气候变暖,足以大大增加火在北方地区。尽管持续的技术改进,年度区域燃烧自1970年代初以来几乎翻了一番(Kurz et al . 1995年)。今天,一个很少听到科学家担心北方物种灭火的毁灭,除了国家公园。

明确的日志似乎影响流化学的方式在很多方面类似于火。一般两到三倍增加水流、泥沙、和化学输入观察切割后,大多数效果消失在2 - 3年内(Nicolson 1975)。然而,在阿尔伯塔省和明尼苏达州北部奉承等领域,砍伐会导致更高的湿地的水位,将很大程度上减少了土壤水分蒸发蒸腾损失总量(Verry 1986)。

破坏的沿岸地区,可以导致营养输入,增加流温度,增加流生物紫外线辐射的暴露(Ryan和格兰特1991;d·凯利和j·克莱尔,阿尔伯塔大学,未发表的数据)。

一个日志对北方水生系统的影响,更重要的是伐木道路建设。除了描述的访问问题之前,这样的道路扣押湿地,打断流速及流水量,防止鱼通道和海狸活动,导致侵蚀和淤积(Mattice 1977)。

其他的活动也会影响湿地。在加拿大,总共20 x 10⁶公顷已被改变为其他用途。超过900000公顷淹没了水电站水库或退化的水力发电项目的结果。提出水库项目可以使用一个额外的1 x10⁶公顷(Urquiizo et al . 1998年)。市场园艺、园艺泥炭的收获,转换为森林生产、能源和收割的泥炭影响50000公顷。收获的泥炭是出口。Urquizo et al。(1998)提供更多的细节。

气候变暖的一般问题,酸性降水,并增加紫外线辐射造成平流层臭氧损耗已经广为人知,但详细的影响没有被广泛研究。北方地区是最敏感的所有三个扰动。

在北方海域酸性降水的影响是众所周知的。大面积的北方区被发现在前寒武纪盾或其他硬岩地质、天气缓慢。因此,许多北方水域低碱度,使他们很容易酸化。

影响敏感的物种和化学周期开始被称为pH值下降低于6.0(辛德勒et al . 1985一个,1991)。湖泊酸化pH值5,主要减少生物多样性发生,几乎完全消除鱼类,软体动物,甲壳类动物,严重枯竭的物种组合在其他分类群(辛德勒et al . 1985一个,1989)。在加拿大东部,数以千计的湖泊已经适度影响,取消了成千上万的湖泊数量(1992年明尼苏达州et al . 1990年)。大北方地区湖泊的挪威、瑞典、苏联和美国的小区域遭受某种程度上从酸化。

在欧洲,从酸化新威胁现在增加的排放造成的大气氮和铵的氧化物(亨利1988年布拉克,Schuurkes和Mosello 1988)。氮曾经认为在酸化发挥一个无关紧要的角色,因为它认为陆地生态系统会删除多余的氮。然而,我们现在知道,森林可以成为与氮饱和,导致硝酸下游水域的逃避。尽管反硝化作用可以消除一些硝酸盐进入水生生态系统,硝酸可以用几乎相同的效率硫酸酸化(陆克文et al . 1988年)。铵酸化,当植物吸收氨,留下氢离子(辛德勒et al . 1985b,Schuurkes和Mosello 1988)。尽管这些问题尚未普遍在北美,他们已经出现在一些地区(1995年凯利et al . 1990年,Jeffries),我们必须迅速行动,阻止他们。

在北美,尽管破坏记录从北方东部地区,西部大开发威胁增加酸性降水。硫酸沉积在前面提到的加拿大阿尔伯塔油砂地区已经接近临界荷载对北方地区的欧洲和东方(辛德勒1996b)。尽管在该地区的扩张计划项目,硫排放将保持不变,氮氧化物的排放将大幅增加的结果大大增加使用的大型卡车和其他设备在采矿作业。在一起,公司扩大在该地区预计发出> 200毫克的没有_x加拿大合成原油公司/ d (1998)。

气候变暖导致减少化学和水文输入湖泊和溪流;除非有大量增加降水,土壤水分蒸发蒸腾损失总量的增加将主导水文周期(辛德勒1997)。

湖泊增加透明度低的结果输入的溶解有机碳(DOC),导致透光区深度的增加,温跃层深度增加,可能增加成功sight-dependent捕食者(辛德勒et al . 1996一个)。此外,更深层次的温跃层导致栖息地减少冷在夏天狭温生物深水层。通常,这类生物也不能容忍低氧(辛德勒et al . 1996一个)。更新的湖泊增加,导致化学物质的浓度增加,增加的重要性湖过程(例如,硫酸盐还原,从沉积物营养和基阳离子扩散),并增加富营养化(1976年Vollenweider狄龙和Rigler 1975,辛德勒et al . 1978年)。

气候变暖还会加剧酸化或延误的恢复湖泊和溪流酸化后排放降低。一般来说,再氧化减少硫的湿地,潮湿的土壤,湖泊和沿海地区负责酸化(贝利et al . 1992a、b1993年Lazerte辛德勒et al . 1996b燕et al . 1996年)。

也有间接影响。例如,森林火灾增加曝光的湖风,导致影响热分层现象(辛德勒et al . 1990年)。喜欢明确的记录,增加紫外线照射和温度预计在流。沉降也会增加(摇摆的1994)。

平流层臭氧被耗尽了大部分的北方区。因此,uv - b辐射增加了几个百分点每年在1980年代末和1990年代初(麦克尔罗伊克尔,1993)。然而,其他人类活动可能会增加紫外线照射比臭氧损耗。

例如,有色溶解有机物进入北方湖泊和溪流从湿地和湿土壤(通常称为医生,或溶解有机碳,是司空见惯的量化它的碳含量)是主要的衰减器的所有波长的太阳辐射在大多数北方湖泊。它有效地提供了紫外线对水生生态系统“盾牌”。医生减少气候变暖和酸化共同作用的结果。在气候变暖的情况下,土壤水分蒸发蒸腾损失总量的增加导致流速及流水量减少,因此减少颜色的医生把湖泊(辛德勒et al . 1996一个)。在湖泊、温暖的温度,再无冰的季节,和清晰的水域造成的漂白和退化率的增加彩色文档(狄龙Molot 1997年,辛德勒et al . 1997年)。酸化导致迅速消失,医生的降水和增强光降解(琼斯等人。1986年,Molot和狄龙1996)。作为结果,紫外线直射进淡水河受到气候变暖的影响和酸化。是负指数关系,所以在湖泊尤其严重,影响医生很低。一般来说,北方湖泊与< 300 micromol / L医生很容易受到紫外线的医生减少(辛德勒et al . 1996b,燕et al . 1996年)。大约20%的湖泊在安大略省将落入这个文档范围。这种综合效应的气候变暖,酸化,并增加紫外线被称为一次“三角进攻”在北方湖泊Gorham (1996)。

显然,长期可持续性的北方生态系统需要较低的开发和管理策略,都是足够灵活,能够适应自然变化。例如,可增加渔业开发强大的年类和减少疲弱的经济体。同样,森林收获战略必须改变的发生率占火,这通常是可预测的(旧的或损坏森林更容易火;干燥条件促进火),但不是短期精度(年火灾的关键结合天气和足够的燃料可事先无法预测)。目前,我们的管理策略试图适应这种变化。

为了生存,人类在北方区必须保持低,甚至低于现在。北方系统的生产率低,人类和生态可持续发展的职业的多样性是有限的。特别是,维护传统的土著居民的生活方式和文化取决于保护访问北方的大片景观,邻近保存在原始的条件。这一定是给高优先级不久的将来:开发,破坏了文化,由于其本身的定义,不可持续的。

即使在小型社区,促进经济活动的多样性是很重要的。一个行业的城镇仍在北方地区常见。依赖一个林业公司,一个我,或者旅游(通常是渔民和猎人)把流行抒情真理“我欠我的灵魂的公司商店。”Repeatedly, such towns have been made, and then broken, based on the fortunes of single industries, whether the fortunes be driven by fire weather or the stock market. A diversity of human enterprise seems to me to be fundamental to a sustainable human economy, for all industries are unlikely to either peak or "crash" simultaneously. As electronic communications improve, human populations in boreal areas and the wealth of communities may increase without the need for local, resource-exploiting jobs, similar to the changes already underway in attractive regions of the American West. However, such populations still require space for recreation, housing, and other infrastructure. So far, no equivalent wave of immigration has hit the Boreal, probably because of the cold climate in much of the region. I predict that it will begin early in the new millenium, as people seek to escape the crowding, pollution, and crime of large urban areas. As in the West, these new immigrants will change the entire character of small, human communities in the boreal region.

而不是依靠一个超大项目,一个健康和可持续的北方小镇可能取决于一系列更小、更多样的活动,也许小锯木厂,舾装打猎,钓鱼,划船,划独木舟,和其他户外活动,和一些计算机就业作为经济的基础,可能偶尔小纸浆厂或我的。这样一个多样化的组合是非常罕见的。一个只有穿越安大略省北部通过一连串的轧机下降或矿业城镇,一个公司城镇,认识到,大多数目前可持续。

加剧了问题在一个行业城镇是林业的快速趋势和矿业公司扩大和机械化,消除工作而降低森林在增加利率。混乱比北方居民在几十年内增加了几倍。当然,失业是政客们的关注,所以解决方案一直是扩大林业、矿业、和其他资源的提取。在加拿大,最近扩张已经非常大,走读生,跨国公司几乎没有真正的兴趣维持北方或其居民的。有时是令人费解为什么公司投资的机器而不是人类。我看到机器人在纸浆和造纸厂移动卷纸或包浆,一个人用一个简单的购物车或者杆可以有效地移动,以较低的成本。一个可持续性的关键似乎是说服或要求公司投资于人民,而不是机械化和大学和产业关注设计机器,使个人更容易做有意义的工作,而不是机器来取代它们。不幸的是,这不是现代的方式。

一些必要的改变使北方水域可持续可以在本地。这些包括:

1)立即捕获和释放的渔业政策的实施。

2)更多的限制通过公路和铁路排水模式的破坏。

3)气馁的额外小屋的发展。

4)严重限制访问。

5)更严格的减少硫氧化物和氮氧化物的排放。

6)大大减少森林采伐。

7)终止活的钓饵渔业。

8)进一步改善纸浆厂废水,没有排放河道的长期目标。

9)限制人类在北方。

10)没有破坏自然流动模式。

11)消除当地汞和其他污染物的来源。

12)保护沿岸地区。

13)养分输入的严格的管理。

然而,许多北方地区需要保护的变化必须在别处。例如,酸雨,平流层臭氧损耗、气候变暖、汞、和有机氯先前描述的问题在很大程度上是人类活动的结果,在很远的地方。显然,重要的是将国际关注的问题,这些活动是导致北方生态系统和两国人民。

总之,我很抱歉提出这样一个令人沮丧的北方森林景观的未来,与北方湖泊和溪流产生变化。但视图只是我个人看到的扩展发生在过去30年里,和政策在加拿大,美国,和其他北方国家正在加速,而不是防止进一步的破坏。除非这是改变迅速,50年内,除了最偏远的北部地区的北方区会跟着长草的草原:剩下的将几个小公园,可能的大小不足以维持广泛的北方物种如林地驯鹿、猞猁、费舍尔和金刚狼。美洲狮和灰熊,总是罕见,在北方地区将会灭绝。没有钓鲑鱼湖将被允许,污染物的负担和人口下降的结果来自栖息地的破坏和过度开采。潜鸟的叫,翠鸟的喋喋不休,迁徙的鸣鸟的悠扬的音符会少得多。直接从北方湖泊和溪流喝,我为我一生所做的,将会是一个过去的事情。

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我感激长老玛丽Waquan,玛德琳烫发,约瑟芬Mercrede,维多利亚Mercrede Chipewyan堡和丹尼尔·马塞尔的“第一民族”为他们的生活在陆地上的描述Peace-Athabasca三角洲前关闭贝内特大坝。约翰牧师和一个匿名裁判提供较早的一份草案的很好的评论。约翰•甘恩肯•米尔斯布莱恩·帕克和丹尼尔·辛德勒为一些渔业问题提供了参考。

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