• 文摘gydF4y2Ba
• 介绍gydF4y2Ba
• 多尺度策略和生态系统动力学建模方法gydF4y2Ba
• 关键子和比较模型的预测数据gydF4y2Ba
• 物理子模型gydF4y2Ba
  • 水文gydF4y2Ba
  • 沉积物的预算gydF4y2Ba
  • 海滩露营gydF4y2Ba
  • 温度gydF4y2Ba
  • 水生初级生产gydF4y2Ba
  • 水生昆虫生产gydF4y2Ba
  • 河岸植物群落和生产外来碎屑和昆虫投入到河边gydF4y2Ba
  • 脊椎动物物种指标gydF4y2Ba
  • 社会经济性能指标gydF4y2Ba
• 政策的预测和不确定性gydF4y2Ba
  • 政策的可持续性海滩/生境重建gydF4y2Ba
  • 风险假设物理栖息地修复将导致本地鱼类的生态系统恢复gydF4y2Ba
  • 回水栖息地的重要性gydF4y2Ba
  • 无法评估本地鱼的实验结果与现有的监控程序gydF4y2Ba
  • 相互冲突的目标,权衡:不确定修复的成本与效益gydF4y2Ba
• 结论:实验管理选项的大峡谷gydF4y2Ba
• 对这篇文章gydF4y2Ba
• 确认gydF4y2Ba
• 文献引用gydF4y2Ba
• 附录1gydF4y2Ba
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• 附件12gydF4y2Ba
• 附件13gydF4y2Ba
• 附录14gydF4y2Ba
• 附录15gydF4y2Ba
• 附录16gydF4y2Ba
• 勘误表(增加3 2003年4月)gydF4y2Ba

适应的环境评估和管理车间过程被用来协助大峡谷科学家和管理人员在发展中概念和仿真模型的科罗拉多生态系统受格伦峡谷大坝。这个模型研究生态系统变量和过程在时间和空间的多尺度,从脚和小时底栖藻应对日流量变化,达到和几十年沉淀的存储和动态长寿原生鱼类。其目的是帮助屏幕政策选择从每小时流量的变化的变化允许从格伦峡谷大坝,恢复更自然的主要结构性变化温度制度。看来我们可以相当准确的预测生态系统应对政策变化的一些组件(如原地初级生产、昆虫社区,河岸植被,虹鳟鱼人口),但我们是中度或严重不确定关于他人(如长期泥沙存储,响应本地和非本地的鱼类物理栖息地恢复)。进一步,我们不相信现有的监测项目是足以检测反应的本地鱼类或植被任何短总值的栖息地变化。一些实验操作(如控制洪水海滩/ habitat-building)应该继续,但大部分应该等待开发更好的监控程序和声音从这些项目时间基线信息。gydF4y2Ba

关键词:gydF4y2Ba自适应管理、水生初级生产力、科罗拉多河大坝,生态系统模型,大峡谷,栖息地恢复,水文、昆虫生产力,本地鱼类,河岸生态系统,沉积物的预算。gydF4y2Ba

发表:2000年7月24日gydF4y2Ba

科罗拉多河的生态系统之间的格伦峡谷大坝(GCD)和米德湖,亚利桑那州,美国提供了一个独特的机会来测试各种关于河流管理和使用自适应管理实验来帮助解决科学不确定性的最佳管理实践(垦务局1995年,阿德勒1996年,1996年NRC,科利尔et al . 1997年,施密特et al . 1998年)。格伦峡谷大坝上游河为界,那里的水调节水电生产导致的冷,清晰,相对稳定流入上峡谷(gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba)。河流生态系统结束250英里(402千米)顺流而下米德湖。自然流(1963年之前)是暴力季节性非常浑浊,高度可变的温度。监管流允许多产的水生群落的发展上峡谷,维持一个壮观的虹鳟鱼(gydF4y2Ba雄鱼myksissgydF4y2Ba)渔业和季节性鸟类种群密度,包括秃鹰(gydF4y2Ba卷leucocephalusgydF4y2Ba),其他水鸟,游隼(gydF4y2Ba法尔科peregrinus anatumgydF4y2Ba),濒危热带移民鸣禽。水穿过大峡谷,支流沉积物输入导致浊度逐渐增加,关闭主生产系统和导致更低密度的水生无脊椎动物,鱼类和鸟类。濒危物种如驼背白鲑(gydF4y2Ba毒蜥cyphagydF4y2Ba鱼)和抽油(gydF4y2BaCatostomus latipinnisgydF4y2Ba)现在主要使用温暖的支流和回水的栖息地,并假定已经大大下降的脸冷主流和异国情调的捕食者和竞争者的影响,包括彩虹和褐鳟鱼(gydF4y2Ba斑鳟属truttagydF4y2Ba),通道鲶鱼(gydF4y2BaIctalurus蜥gydF4y2Ba)、鲤鱼(gydF4y2Ba鲤属carpiogydF4y2Ba),傻瓜小鱼(gydF4y2BaPimephales promelasgydF4y2Ba),redside杰出人物(gydF4y2BaRichardsonius balteatusgydF4y2Ba),被引入到系统。gydF4y2Ba

图1所示。gydF4y2Ba大峡谷的科罗拉多河的生态系统是一个壮观的河流廊道从格伦峡谷大坝到米德湖。阴影部分的面积表示大峡谷国家公园的边界。关键支流沉积物的输入,产生强大的生产力的纵向梯度是在帕利亚河,小科罗拉多河(LCR), Kanab小溪。gydF4y2Ba

自1980年代初以来,美国垦务局(BOR)监督强化员工进行的科学研究,美国地质调查局(U.S. Geological Survey),美国国家公园管理局,美国鱼类和野生动物服务(FWS)和亚利桑那州的鱼和游戏部门文档空间和时间的变化科罗拉多河的生态系统。基于环境影响声明在1995年完成(GCD-EIS;BOR 1995)和记录(1996)的决定,管理机构采取了“适应性管理项目”寻求最佳策略平衡潜在用水矛盾的目标,娱乐,和保护本地物种(Schaefer 1997)。第一个测试这个项目,致力于一种适应性管理方法和示范,是广泛宣传“海滩/ habitat-building流”(BHBF)实验是在1996年。控制洪水的主要目标之一是确定砂可以从主要河道横向上存款用于野营,和反向连续性影响回水/ slough栖息地的生产力(1997年匿名,科利尔et al . 1997年,韦伯et al . 1999年)。虽然它不是广泛宣传作为一个实验,实际上有一个更大的政策变化在1991年基于科学发现的时间:“临时流动”的引入(如果)和GCD-EIS优先选择,“修改low-fluctuating流”(MLFF)。1991年之前,格伦峡谷大坝流被广泛的每小时变化特征,与夜间释放低至1000立方英尺每秒(1000 cfs = 28米gydF4y2Ba^3gydF4y2Bacfs / s)和白天释放> 31000(878米gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba/ s)调峰能源收入最大化。日低流动防止底栖生物群落的发展在河上的底部,和极其有限的繁殖成功率至少虹鳟鱼(暴露redd干燥,迫使青少年进入地区的高捕食风险)。水生生产力,或者至少河浅底的面积,可以支持藻类和底栖昆虫社区发展,做出了显著减少昼夜变化下如果和MLFF政策。如果和MLFF流动政策显然已经减少了运输沙子从高海拔的主要通道涡存款,导致净侵蚀沙滩露营珍贵白水椽子。高流动,如1996年实验洪水,被认为有必要在更高阶段沉积砂海拔和重建沙洲(BOR 1995)。gydF4y2Ba

到1997年,认识到发展明确的科罗拉多河的生态系统的动态仿真模型可能有助于未来的适应性管理规划。适应性管理的支持者一直强调这种建模的重要性(1986年1978年温和,沃尔特斯),不允许详细的定量预测的政策选择,而是为至少两个其他关键服务的目的。首先,我们认为,只是想建立一个明确的数值模型需要一个明确的声明的假定,这有助于使广泛的差距在数据中容易被忽视和理解口头和定性评估。当我们告诉参与者介绍自适应环境评估和管理(AEAM)车间,可以侥幸在纸上有一个肮脏的方式回来困扰你自己当你试图代表他们很清楚,一台计算机可以重现的步骤在你的推理。其次,模型可以帮助我们发现甚至原油“屏幕”的政策选项和消除那些规模太小是重要的,或者是有风险的,不确定性方向关键政策指标的响应。gydF4y2Ba

大多数应用程序的动态建模作为一种工具为自适应管理规划显然没有成功(沃尔特斯1997),但也有一些特殊的理由乐观的大峡谷的科罗拉多河生态系统:(1)承诺的历史和兴奋大规模管理实验的价值;(2)丰富的系统组件和流程数据反应强烈的时空梯度由过去的管理决策;和(3)挫折对未来的可能性,利益相关者之间管理政策可能基于近视关注特定的因素,如沙洲建筑或特定的濒危物种的保护,而不是冲突的理性分析和权衡。gydF4y2Ba

本文文档GCM的初步发展,生态系统模型,我们开发了1998年,用AEAM研讨会参与超过40岁的科学家和管理人员从科罗拉多河的生态系统。我们检查发现从模型对监测日期,未来管理的研究,筛选实验。模型发展产生了重要的见解研究和监测设计未来生态系统管理和生态系统管理策略主要是基于概念的危险的物理栖息地的恢复。GCM也可以有价值的教学工具,研究人员和学生感兴趣的河流生态系统管理;它可以下载从大峡谷监控和研究中心的网站gydF4y2Bahttp://130.118.161.89/gcmrc/conceptu.htmgydF4y2Ba。(gydF4y2Ba勘误表gydF4y2Ba:链接到大峡谷的监测和研究中心网站已经更改为:gydF4y2Bahttp://www.gcmrc.gov/CM/CM.htmgydF4y2Ba]gydF4y2Ba

GCM接着发展几个步骤。首先,一个“范围研讨会”大峡谷与关键利益相关者定义了一组基本的子,一个有用的生态系统模拟必须包含(gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba)。这些子的范围从“驾驶”子模型来指定替代格伦峡谷大坝(GCD)放电和温度释放场景,通过主要底栖生物和无脊椎动物生产的子,一个multispecies种群动态会计子模型相当大的一组指标脊椎动物物种,以及会计经济/休闲子模型指标从电力生产值白水漂流和钓鳟鱼。gydF4y2Ba

图2所示。gydF4y2Ba子模型结构和GCM模拟模型的关键联系。一系列的管理选项可以通过改变模拟组件椭圆内封闭。粗体斜体不是建模项目。gydF4y2Ba

关键一步范围研讨会是定义的类型和范围政策选择模型中的表示。这是非常重要的,不仅帮助我们设计一个模型能够有效地应对特定的政策问题,而且还帮助定义类型和时空分辨率的动态计算所需的状态变量。政策选择在这个步骤包括:定义gydF4y2Ba

1. 大坝的替代昼夜模式版本(例如,每日最大和最小流,每小时增加利率流极端之间,最大程度上的每日流量变化);gydF4y2Ba

2. 替代季节性大坝释放时间表,特别安排,更紧密地模仿自然的季节性水位图(例如,经季节性因素调整后的稳定流动);gydF4y2Ba

3. 海滩/ habitat-building脉冲流(管理洪水)的不同大小、持续时间、频率、时间和季节性;gydF4y2Ba

4. 恢复更自然热政权下面GCD建筑选择性撤军的释放结构在肾小球囊性肾病;gydF4y2Ba

5. 恢复更自然沉积物/浊度政权下面GCD的运输沉积物从上面鲍威尔湖;gydF4y2Ba

6. 直接控制选择的非本地植物和鱼类;gydF4y2Ba

7. 白水漂流变化不同用户组之间的访问和配置(例如,减少的总数河旅行,和增加分配私人海滩露营旅行减少需求)。gydF4y2Ba

除了这些潜在的政策变化,我们觉得它是重要的模型能够至少大致表示完全清除肾小球囊性肾病的影响(pre-impoundment(1963)河),作为一个测试模型参数值是否意味着合理的预处理与post-impoundment估计各种脊椎动物的丰度指标物种。gydF4y2Ba

基于范围车间规范,我们开发了一个初始模型的“稻草人”版本评论作为基础,在以后的进一步发展研讨会涉及更广泛的科学与系统的专业知识和经验。几个后续模型开发研讨会重点从非常狭窄,与几个参与者在特定的子模型和数据的关系(沉积物运输专家、基本的水产养殖生产,和鱼类专家),大型会议(40人),我们致力于发展子在一起。gydF4y2Ba

最后一个模型评估研讨会是用于评论和“博弈”,旨在政策筛选和识别关键的弱点和缺口模型和数据。这里给出的结果很大程度上是基于观察和合成车间参与者从最后的会话。gydF4y2Ba

很明显从范围讨论政策的有用和可信模型筛选必须代表大量的物理和生态的动态变量,使用空间和时间尺度从几英尺和小时(例如,日流量变化对底栖生物生境条件的影响和幼鱼行为)一带的系统几十年来(例如,河岸植被的发展,动态长寿物种,鉴于影响的年代际气候变化对水文)。beplay竞技然而,场景开发和政策是有用的游戏旨在发现有想象力的方式来处理冲突的目标(1994年Walters),必须计算效率的模型,即。,能够运行长期场景(40 - 50岁)在几分钟或更少的个人电脑。另外,使用的经理,我们使用英语测量系统,并报告我们的结果在这些条款。gydF4y2Ba

与效率的相互冲突的需求细节,我们的方法是使用不同的时域和spatial-aggregation假设为每个子模型。我们认识到,我们将无法减少计算和动态改变任何单个规则,基本时间和空间单元,可以重复“构造”全系统动态蛮力。因此,我们的每个子模型的开发方法是首先讨论和思考的过程,在细尺度上系统的一部分(例如,泥沙运动在一个碎片fan-eddy复杂,幼鱼摄食沿着岩石,每日不同的海岸线),然后问我们如何整合或平均这些精细动态生产相对简单的分析关系净变化或大尺度平均条件(例如,达到数万英里长的河流)。在某些情况下,我们依靠现有的详细模型,合成结果的一组函数,可以用GCM之内。gydF4y2Ba

计算测试、政策问题,和时空模式的讨论与有经验的科学家带领我们目标的输出模型预测在时间步长粗不超过一个月,和河流达到不超过约30英里(50公里)。我们知道无论多少计算的细节我们可以避免由明智的平均和集成,需要输出的基本预测模型在尺度不超过个月,数万英里。进一步,我们知道我们需要明确预测空间变化在某些因素更精细,特别是,横断面沉积物分布的变化,基质类型和植被从河道的中心到足够高的海拔高于最大河流阶段不直接受到河流动力学(例如,沙漠植物群落,悬崖,等等)。横截面数据和动态变化,我们决定把河在一组测量横截面(反和彭伯顿1987)为一组2英尺(0.6 m)“片”或轮廓(gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

图3所示。gydF4y2Ba空间淤积量的变化和初级生产变量(藻和河岸植被类型生物量中)表示深度的规模/阶段“片”(轮廓)在每个相对同质的河。模型中用户可以定义替代达到结构(粗与细);模式默认是14达到平均约15英里(24公里)长。默认的切片厚度(深度)2英尺(0.6米)。gydF4y2Ba

除了计算效率和缺乏详细的时空数据,我们有两个额外的详细原因,以避免不必要的计算尺度变化小于每月和横断面深度切片内到达(例如,通过计算在很细的栅格地图的栖息地变化)。首先,有一个趋势在最近生态建模练习来迷惑计算复杂度与现实主义(和长模型执行时间)模型的预测精度,假装一个模型是“更好”,如果需要更多的计算时间。在大多数情况下,计算复杂度不是来自功能复杂性的关系,而是不必要的重复简单的算术运算(即。最明显的“细节”的模型只是误导)。第二,减少计算复杂度分析方法的应用可以提供见解对精细动态变化,很容易错过了考试的结果蛮力计算。gydF4y2Ba

我们使用四个分析技术提高计算效率和提供见解的精细动态变化的影响。gydF4y2Ba

1. 变速分裂。变量如藻生物量迅速翻可能搬到附近,保持平衡,不同时空尺度长与浊度等影响因素。在这种情况下,一个简单的策略是只预测每月均衡,和治疗这个平衡的月平均的预测变量。从技术上讲,这涉及到写作动力学方程的快速变化,然后设置速度为零和解决由此产生的变量值作为有影响力的速率方程中变量的函数(例如,藻类生物量作为月平均浊度和放牧率的函数)。gydF4y2Ba

2. 分析集成快速方程。在某些情况下,分析快速变化导致线性或简单非线性速度方程。例如,幼鱼捕食风险的行为反应和食品供应预计将导致二次微分方程(线性密度制约的死亡率)青少年数量下降。积分方程在时间尺度的不到一个月允许变化影响因素(如食物和幼鱼捕食者密度)在规模超过一个月。gydF4y2Ba

3. 样品跟踪(拉格朗日追踪)的变量与快速时空运动。河流生态系统的最大计算问题之一是原材料和能源的收益与损失的代表悬浮在水柱,随着水迅速下游(碎屑沉积物,昆虫、漂流和温度)。我们使用拉格朗日“抽样”方法来处理这些变量(gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba):我们认为的一个代表性样本的水进入系统每个月,和在包裹由于浓度如何变化后收益(从大气、河流底部和支流)和损失(沉没、分解和热损失)下游移动。动态变化以及每个拉格朗日样品跟踪都要遵循相对简单的线性动力学(gydF4y2Badx / dtgydF4y2Ba=gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BabxgydF4y2Ba,在那里gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba输入率,gydF4y2BabgydF4y2Ba损失率,gydF4y2BaxgydF4y2Ba复位时在每个样品包裹通过每个支流输入点),我们可以获得下游浓度变化的解析解。gydF4y2Ba

4. 表示在极端条件下的快速变化为“事件”的变化。一些政策选择和自然现象在这个系统产生快速变化。例如,管理洪水事件积累足够的大小可以迅速冲刷植被从落后地区,高从支流沉积物输入事件可以冲刷或窒息大量底栖无脊椎动物,和一个低周末(即流动。,低版本发生在周末电力需求很低)可以变干大量藻类覆盖领域和相关的底栖无脊椎动物(Angradi Kulby 1993模拟金属et al . 1995年,史蒂文斯et al . 1997gydF4y2BabgydF4y2Ba)。对于植物和无脊椎动物的变量,我们检查每个模拟月等极端条件,并应用死亡率因素点或事件损失大量的成比例。因此,我们不要试图代表或跟踪所有的短期死亡率段发生瞬态变化。gydF4y2Ba

当然,这些技术是保证生产满意的精细表征动力学:每个必须小心从比较的结果数据,并从“款mini”测试计算,使更少的限制性假设(例如,藻类生物量的动态模型开发,不承担生物量仍接近平衡)。gydF4y2Ba

图4所示。gydF4y2Ba描述Eularian和拉格朗日方法捕捉动态变量,是由过程发生在小空间尺度上或时间段。在GCM中,我们使用的拉格朗日方法降低计算成本,鉴于允许年代际模拟。Eularian方法需要计算所有包裹的水的状态的变化(由网格细胞)在连续的时间。拉格朗日方法可用于减少计算成本通过计算改变随着时间的推移,代表空间包裹的水(灰色细胞)下游移动时通过时空领域(灰色的点代表Eularian电网)样本追踪(黑色箭头)。gydF4y2Ba

我们编程GCM在Visual Basic 5.0提供一个灵活和容易修改图形“壳”为程序员和用户交互的模型(gydF4y2Ba图5gydF4y2Ba)。这个外壳目前由四部分组成:(1)数据管理例程用于输入历史“驾驶”信息在水流和泥沙,生物和物理数据进行比较和参考模型的预测;(2)图形显示例程用于存储和显示仿真结果以各种格式(时间情节,空间地图,和下游和截面配置文件);(3)模拟控制系统(几个菜单和显示窗口)定义场景(政策变量选择,生物物理参数的选择)和控制仿真运行;和(4)的一组子动态变化的生态系统的关键部分。gydF4y2Ba

图5所示。gydF4y2BaGCM模拟接口允许用户改变政策措施(如流量和水温度)和模型参数。时间和空间趋势输出可以以多种方式(时间序列在特定的位置,地图,纵向趋势)和结果可以比作历史数据时间序列图(圈)。红色表示预测值和蓝色表示观测值。单位对悬浮泥沙mg / L,单位为支流悬移质是每月1000吨,藻类生物量和单位是克/英国《金融时报》gydF4y2Ba2gydF4y2Ba多年来衡量,(顶部和底部行)和河英里从格伦峡谷大坝(中间行)。gydF4y2Ba

基本的历史数据都存储在轻松编辑电子表格与GCM壳。这些数据包括:(1)每月1948 - 1997年历史的水流从肾小球囊性肾病和主要支流,即。,P一个r我一个R我ver,l我ttle Colorado River (LCR), and historical within-month statistics summarizing diurnal and weekday-weekend variation in flows; (2) historical suspended sediment concentrations in the mainstem and total inputs from major tributaries; (3) physical reach characteristics including cross-section profiles, stage-discharge relations, statistics on geomorphology (e.g., number of debris fans, return current channels), sand storage potential, and substrate and vegetation composition by depth slice; and (4) scattered samples, mainly since 1991, for upstream-downstream spatial profile information on ecological indicators such as temperature, secchi transparency, benthic algae density, benthic insect density, and counts/relative abundances of some animal species (e.g., birds, fish).

除了主要GCM壳,我们开发了一个电子表格的星座“款mini”检查特定的动态关系和详细数据。例如,我们开发了一个种群动态虹鳟鱼/股票评估模型,使用各种渔业评价方法与历史捕获率,钓鱼的努力,长度的频率,和储存数据,重建过去的青少年生存和发展模式。相似,但更简单、人口模型驼背白鲑和甜言蜜语者抽油帮助我们获得增长速度和寿命估计。mini-model鲤鱼喂养允许我们评估多少格伦峡谷中的鲤鱼人口达到从下面GCD利兹渡轮将不得不增加温水释放场景下能严重损害到清水状态的初级生产系统。精细的空间模型在0.5英里(0.8公里)河到达了检查变异昆虫密度达到和漂移测试替代假设个人昆虫漂流的平均时间。gydF4y2Ba

GCM是一个高分辨率linked-reach模型,驱动食物链底部的时空变异在非生物水流和浊度等参数。水生和陆地初级生产的子提供直接和间接(原地和外来碎屑)食品供应模拟水生昆虫和河岸社区。这些昆虫社区(代表模型中只有达到规模生物质密度)为食虫鱼和鸟类提供食物,由模拟掠夺捕食者种群如游隼,棕色鳟鱼,通道鲶鱼。事实上,选择动物的食物链计算涉及饮食组成评估,导致更多网络式结构(幼鱼捕食昆虫、小鱼成年人,混合陆生、水生昆虫饲养,等等),但是发展的关键组织概念模型来表示生产系统支持的脊椎动物社区是如何变化的各种容易受到影响大坝的操作。然而,GCM不是简单的食物链模型:在顶部(脊椎动物种群)链中的水平,我们也明确表示可能直接影响各种生境因素(温度、浊度、可用性的温暖支流和落后地区产卵和少年抚养)。这些因素可以适度(或夸大)营养的相互作用,在某些情况下,可以直接导致死亡率(例如,热冲击对少年鱼类进入冷主支流)。此外,GCM包含一个“概述”经济和娱乐价值的子模型来预测几个经济性能指标(收入)(漂流,钓鱼)和娱乐的好处。gydF4y2Ba

食物链模型的发展生产力的存在梯度分析政策影响需要仔细考虑的限制营养相互作用的因素,如“自下而上”与“自上而下”(营养级联)的影响(Oksanen et al . 1981年,硅等。1985年,麦昆et al . 1986, 1990, 1992gydF4y2Baa、bgydF4y2Ba1992年强,硅和伍斯特1994年,伍斯特1994年)。一般连续丰度之间的正相关性以及生产力梯度营养水平表明自底向上的控制(捕食者无法限制猎物丰富)。这种模式是在大峡谷的统治,因为藻类和水生无脊椎动物生物量是正相关的鱼类和鸟类生物量和多样性(史蒂文斯et al . 1997gydF4y2Baa、bgydF4y2Ba瓦尔迪兹和雷尔1997)。这并不奇怪,考虑到激流的生态系统的空间结构比较复杂,许多捐赠的机会控制材料,如碎屑和漂流/新兴昆虫、复杂的猎物保护区,和行为反应捕食风险的机会,等等)描述的子接下来,我们允许自顶向下的可能性影响(添加剂对死亡率的影响在每个营养级增加丰富的下一个营养级)。然而,丰度梯度预测观察到,我们通常不得不假设这些影响较弱。gydF4y2Ba

表1gydF4y2Ba总结了基本的子模型结构的主要状态变量考虑空间和时间分辨率的计算,和类型的动态方程用于预测。下面的内容将提供进一步的细节为每个子模型和假设,基本原理和基本模型比较模拟结果和观察到的状态变量,这些变量的值合理的历史数据。gydF4y2Ba

物理子模型包括四个主要部分(gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba)。一个业务组件模拟每月和每小时发布模式基于历史水流入鲍威尔湖,年度和月度运营规则,基于“河的法律”(如Nathonson 1980)所述,用户定义的流约束(例如,最小和最大流量,增加率,最大程度上的每日流量变化),和水力发电需求。河的“法律”,应用于科罗拉多河,是规则的集合(联邦和州法律,州际契约,法院的判决和法令,一个国际条约与墨西哥,和标准法规由内政部长)格伦峡谷大坝的影响操作。行蓄洪区组件移动的水达到达到,占支流输入和昼夜变化波速度和形状与放电距离大坝。沉积物预算路线沉积物来自支流低于GCD米德湖,基于存储潜在的漩涡内,通道边缘和主渠道池形态。模拟下游水质组件平均水温的变化。gydF4y2Ba

图6所示。gydF4y2Ba物理子的概述。文本包含在椭圆形状表示参数可以由用户操作来模拟流量和温度管理。gydF4y2Ba

为基础模拟,GCM使用历史月度大坝释放量(或卷过去利兹渡轮蓄水前1963年)的预测。这些月度卷之间的结果自然水文1948 and1997,结合规则驱动的年度和月度科罗拉多河上的水管理决策支持当前水政策。水的使用历史版本是理想的模型验证(模型的复制观察物理和生物资源的变化随着时间的推移?)和政策比较(会发生什么在过去有系统管理不同?)。然而,对于更健壮的政策分析、历史版本数据(1)不提供一个代表未来的水文序列(例如,由于气候变化);beplay竞技(2)不能反映未来upper-basin水需求的变化;和(3)不允许修改操作规定的年度和月度水释放在肾小球囊性肾病(即。、修改一些组件的河的“法律”)。RIVERWARE因此我们联系我们的模型,模拟程序使用的垦务局(BOR)年度和月度经营决策科罗拉多河(见gydF4y2Bawww.usbr.gov rsmg warsmp / riverware / index . htmlgydF4y2Ba),来评估这些长期的影响/宽频带示波器政策选择关键指标变量。gydF4y2Ba

我们使用现有的模型由BOR开发和环境保护基金(PEAKSHAVE Harpman和Rosekrans 1996)来预测每个月每小时发布模式从肾小球囊性肾病的模拟。PEAKSHAVE是一个计算机程序,确定最优模式的水释放最大化功率值在一个月内,考虑到流量限制,每月发行总额,每小时每个月总负荷曲线的一个典型。我们总结每小时放电释放每个月通过计算平均昼夜模式(立方英尺每秒每小时超过典型的24小时内)的供需(Monday-Saturday)和非高峰时间(周日)需求。供需和非高峰时期必须单独建模,因为潜在的有害生物效应低流量的周末时间。gydF4y2Ba

成因从肾小球囊性肾病和非高峰日流量路由下游使用reach-averaged米德湖昼夜放电波传播模型由美国地质调查局(Wiele和史密斯1996年Wiele和格里芬1997)。模型模拟波的变化速度与流量和下游过程中波形是如何改变的。这些特征对物理和生物环境至关重要,因为他们影响最大和最小的持续时间和程度在每个阶段,以及最大和最小流发生的时间(gydF4y2Ba附录1gydF4y2Ba)。在每个阶段建模,预测流量和水位量评级的函数曲线来源于恒星模型(Orvis 1987年反,反和彭伯顿1987),用于确定每个深度切片(多长时间gydF4y2Ba 图3)淹没,暴露了一个多月。gydF4y2Ba

科罗拉多河的沉积物预算需要生态系统评估的影响日流替代和海滩/栖息地建立流动(控制洪水):(1)创建和维护露营的海滩和河岸植被和鱼类的栖息地;(2)主悬浮泥沙浓度影响水生生产力(通过光衰减和冲刷);(3)维护古迹等文化资源。尽管沉积物中等待改进的模型存储功能,鉴于它模拟年代际模式存储在不同类型的砂沉积环境(涡流,渠道利润,主渠道池)和再现了历史月平均悬沙浓度的趋势。这些提供粗略的预测露营的海滩和水的变化清晰/冲刷影响水生大规模政策分析的工作效率。沉积物的粗分辨率子模型不足以解决精细沉积物管理问题(如实验洪水期间,对古迹的影响),但这些问题正在得到解决目前的研究和建模工作(s . Wiele美国地质调查局,莱克伍德,科罗拉多州,美国、gydF4y2Ba未发表的数据gydF4y2Ba)。测量误差在沉积物运输数据用于调优模型太高,解决河道砂储的长期趋势是否稳定或缓慢降解(超过et al . 2000gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)。沉积物在GCM预算和当前理解不允许改变沉积物的翻译存储对鱼类栖息地的变化(即。创建和维护落后)。即使回水变化可以预测,他们将有限的价值,因为他们影响本地鱼招聘还没有被证明。gydF4y2Ba

在GCM沉积物预算,沙子是追踪reach-by-reach在艾迪,主渠道池,和渠道利润形态环境。支流沉积物的输入帕利亚和小科罗拉多河(LCR)沉积物退出肾小球囊性肾病,平均日供需自记水位计每超过一个月的强迫驱动泥沙模型的预测变量。历史的月度支流输入微粒(淤泥和粘土< 0.0625毫米)和沙(0.0625 - -2.0毫米)是基于USGS-Paria模型(超过1997)或沉积物评价曲线(d .浇头,美国地质调查局,科罗拉多州的丹佛市,美国、gydF4y2Ba未发表的数据gydF4y2Ba)。的最大潜在涡流(j .淡褐色,m . Kaplinski和r·帕内尔北亚利桑那大学gydF4y2Ba未发表的数据gydF4y2Ba)、主渠道池(t .反、BOR莱克伍德,科罗拉多州,美国、gydF4y2Ba未发表的数据gydF4y2Ba),和渠道优势环境储存沙子预计通过一系列投资特定潜在储存水源放电的关系(gydF4y2Ba附录2gydF4y2Ba)。差异的潜在存储、当前存储和泥沙流入所建模的每个月用于确定有多少沙通量发生在每个环境中。侵蚀沙滩和流入之和达到这不是预测流出砂浓度和沉积形成了上游边界输入到达下游。gydF4y2Ba

主渠道池是为每个达到当作一个单独的单元,而涡流和渠道利润分成一系列的水平切片(gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba)来追踪每个水下环境的一部分,受到不同的腐蚀性部队。经验的水上(风成)和淹没(牵引)侵蚀率(j .淡褐色和m . Kaplinski北亚利桑那大学gydF4y2Ba未发表的数据gydF4y2Ba)改变砂存储在每一个环境。侵蚀率动态调整在模拟卷用于存储的基础上,从全空(没有存储容量)。这大致模拟晶粒尺寸演化的影响(粗化的粒子在床上),减少下游输沙率的高速流事件(鲁宾et al . 1998年,超过et al . 2000gydF4y2BabgydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

沉积物子模型再现了一些长期动态砂存储系统中记录(gydF4y2Ba附录3gydF4y2Ba)。蓄水前,涡流和主渠道池存储显示高年际和季节变化。高海拔地区的漩涡淹没在45 - 60 kcfs(成千上万的立方英尺每秒;1274 - 1699米gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba/ s)阶段定期补充大型春季洪水。然而,这些相同的洪水耗尽主渠道存储池和低海拔艾迪环境中,暴露在夏季低流动,增加存储潜力支流沉积物交付时高。蓄水和消除自然春季洪水后,这些upper-eddy存款不再淹没,开始侵蚀。年际变化在艾迪和主渠道池存储环境中减少由于弹簧的消除洪水和夏季低流动的损失,使存储主渠道的沉积物和lower-eddy存款。砂存储在20-45 kcfs (566 - 1274 mgydF4y2Ba^3gydF4y2Ba/ s)范围是由常规维护版本31.5 kcfs(892米高gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba/ s)肾小球囊性肾病,以满足电力需求被高度使用的时期。无计划的1983 - 1986年洪水的影响包括临时冲洗lower-eddy存款和主渠道池环境,和沙子的补给在高海拔(48 - 60 kcfs)。减少每日流量波动与临时流1990年之后下降导致贮砂20-45 kcfs范围,而不再是淹没,直到出现更高的每月发布(1990年代中期)和MLFF替代的实现(每日流动限于25 kcfs)在1996年。gydF4y2Ba

露营的海滩是一个重要的组件的可用性非常普遍的白水漂流经验大峡谷(Kearsley et al . 1994年)。泥沙模型允许我们提供粗统计时间变化的数量和大小的海滩露营。海滩的可用性需求相比,野营recreation-rafting估计的子模型来识别瓶颈在到达和随着时间的推移,以及它们如何在不同流量下的政权改变(昼夜变化和上升流动)。海滩的变化可用性是基于上面的模拟量的沙子的最大放电水平淹没在正常操作(海滩露营的排放水平不是一般淹没),现有海滩生境库存(如Kearsley和沃伦1992,基尔斯et al . 1994年),和实证露营海滩之间的关系可用性和获得广泛砂存储估计在艾迪的环境中(j .淡褐色和m . Kaplinski北亚利桑那大学gydF4y2Ba未发表的数据gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

月平均水温为每个达到使用描述的拉格朗日追踪法计算gydF4y2Ba附录4gydF4y2Ba。的关系计算收益和损失的热量随着水河。预测温度的下游边界是由释放温度从肾小球囊性肾病,平衡水温度、温度和卷的支流流入,以及换热系数。历史平均每月GCD流出的温度(b . Vernieu和j·科恩,大峡谷监测和研究中心,旗杆,亚利桑那州,gydF4y2Ba未发表的数据gydF4y2Ba)用于释放温度,用户可以修改这些值来模拟的影响选择性退出结构让温暖的版本从肾小球囊性肾病。为每个达到上游边界温度(gydF4y2BaCgydF4y2Ba_我gydF4y2BaEq。A4.1)是一种从上游flow-weighted预测的平均温度达到和任何支流流入。每个月的平衡温度(gydF4y2BaCgydF4y2Ba_{情商gydF4y2Ba}Eq。A4.1)温度,水最终会到达,如果没有流;它是一个复杂的空气温度的函数,直接日晒,风,和蒸发。我们只是描述了季节性变化的表12月值。换热系数(gydF4y2BavgydF4y2BaEq。A4.1)又是一个复杂的环境条件的函数和被调参数化模型的财富观察水温的时空梯度(gydF4y2Ba附录5gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

底栖藻类(主要是社区gydF4y2BaCladophoragydF4y2Ba和gydF4y2Ba颤藻属gydF4y2Ba)和ephiphytic diatioms支持显然是水生昆虫的食物的主要来源。昆虫生物量急剧下降下游区域的高初级生产下面的格伦峡谷大坝(史蒂文斯et al . 1997gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba),这表明其他碎屑来源不足以支持高昆虫(即生产。,the年代ystem does not change from autochthonously driven to allochthonously driven, maintaining high total food supplies for aquatic insects all along the river). That is, the whole downstream aquatic ecosystem appears to be driven by changes in aquatic primary productivity, particularly in the upper reaches.

两个主要因素似乎影响藻类生物量和生产:(1)浊度,大大季节性变化和年际时间尺度从帕利亚和小科罗拉多河下游;(2)日流量变化,主题藻社区在浅水域复杂的模式的变化的光渗透和潜在的死亡率由于干燥。更为复杂的日流量变化的影响是,昼夜阶段(深度)波格伦峡谷大坝向下移动通过系统快得多比水包裹,大约两天从肾小球囊性肾病搬到米德湖(史密斯1995年伯爵,Wiele和1996)。社区附近的大坝在白天受到更深的水(这往往会减少生产,由于减少了光穿透),然后夜间干燥。净效应是小藻开发日“varial区”和深度切片略低于该区域(gydF4y2Ba附录1gydF4y2Ba)。然而,社区约12 h波旅行时间下游受相反的模式:中午最低阶段允许一些初级生产即使浊度高,晚上和增加阶段保护这种深度切片干燥,这样可以有相对较高的初级生产的下缘varial区。gydF4y2Ba

来模拟这些复杂的关系,我们遵循结构由院子et al。(1993)基于无机沉积物水生生产力模型底栖生物光合成有效辐射干扰。模型计算每小时计算潜在的初级生产速度(深度和浊度的函数)和干燥时间为每个在每个达到深度切片,一个典型的24小时段每个模拟月日波动阶段。平衡生物切片然后从这些典型的生产预测和干燥速率。进一步的细节,请参阅gydF4y2Ba附录6gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

模拟和观测到的深度和下游的藻类生物量分配协议很好观察(gydF4y2Ba附录7gydF4y2Ba)。GCM实质性鉴于年际和年代际预测藻生物量的变化发展低河到达(特别是低于小科罗拉多河),由于年际变化从支流沉积物交货(gydF4y2Ba附录8gydF4y2Ba)。1994 - 1996年研究显示相当大的藻类和底栖生物昆虫生物质能发展下游,而在1991 - 1993和1997 - 1998年的研究显示低生物量。这种动态可能导致误解和争论生产力在下游,并强调需要长期监测程序在系统中。gydF4y2Ba

水生昆虫形成的主要食品供应大多数鱼类和一些河岸鸟类(如鸭,燕子)。在模型的发展过程中,有相当大的争论自然系统是否有生产昆虫社区(,因此,是否可以支持大量的鸟和鱼社区)。史蒂文斯et al . (1997gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)报道的轶事证据pre-dam水鸟从早期河跑步者和其他观察员的自然系统。目前,下游有一个戏剧性的下降昆虫密度低于水上格伦峡谷,表明没有明显的移置替代碎石峡谷内的陆地来源的食品供应。然而,观察白内障峡谷地区上游的大峡谷(Haden et al . 1997年)表明高等水生无脊椎动物多样性,但不是生物质(史蒂文斯et al . 1997gydF4y2BabgydF4y2Ba),显然是由科罗拉多河上游的碎屑来源。gydF4y2Ba

我们的建模方法是将昆虫生物量分成三个主要生物质类别:食草动物(主要是gydF4y2BaGammarusgydF4y2Ba和chironomids),腐食者(主要是gydF4y2BaSimuliumgydF4y2Ba),结合漂移。我们计算月平均生物量密度的食草动物和腐食者河到达(详情,请参阅gydF4y2Ba附录9gydF4y2Ba),然后使用拉格朗日抽样法(gydF4y2Ba 附录4)计算下游意味着漂移密度的变化。输入速率漂移是假定为生物量密度成正比,和损失率漂移被认为发生在一个恒定的瞬时速度(一个常数的漂移生物量损失每时间沉淀,出现,和捕食)。gydF4y2Ba

一般来说,我们可以复制测量空间格局随时间(平均)生物量密度和食草动物的组成和腐食者很好(附录7和8),但季节性监测数据太吵了正确确定模型代表细尺度时间模式。至于藻生产,一个关键的预测分析是鉴于年际和年代际变化生物量高,由水生初级生产的变化和损失带来的投入大量的泥沙冲刷和埋葬支流洪水。在格伦峡谷达到略低于格伦峡谷大坝,模拟生物质变化从1970年代末到现在(gydF4y2Ba附录8gydF4y2Ba)显示长期的年际变化也反映在身体条件和青少年生存虹鳟鱼:估计(下降在1980年代高流动、低生存在1987 - 1989年高度波动流,和增强的生存和招聘1991年之后)。gydF4y2Ba

这个子模型一个令人担忧的问题是它没有预测定性空间模式昆虫漂移测量密度。1994 - 1995年期间收集的数据(香农et al . 1996年)表明下游通过系统漂移密度增加,物种组成变化反映出当地的底栖生物群落的变化(即。昆虫,个人不漂流> 6 - 12英里,或10 - 20公里)。解释这一增长,考虑到可用的底栖生物昆虫生物量测量下游减少进入漂移,我们必须假定(1)漂移率显著增加(10 x)在下游,(2)有一个大型底栖无脊椎动物的无边无际的生物质组成部分下游,或(3)测量膨胀,可能通过外推。漂移密度测量了支流,可以更有效率比浑浊的主(香农et al . 1996),但这些输入并不足以解释下游增加的主。gydF4y2Ba

我们的目标在这个子模型代表广阔的海岸线的变化导致植被类型流动机制的变化,变化的贡献碎屑和昆虫从海岸线社区水生生态系统。我们模拟生物动力学为五个主要植被类型中的每个深度切片。有动态方程为年度growth-competition关系(gydF4y2Ba附件10gydF4y2Ba),每月死亡率由于洪水和干燥。每个植被类型被认为是能生长在一个子集的粒子大小和范围的海拔高于当前的高水(表示水位深度)。每月洪水和干旱影响由一个函数相关的死亡率持续时间x洪水深度(干燥和持续时间);这样的曲线可以“画”模型用户使用鼠标驱动输入接口(gydF4y2Ba附件11gydF4y2Ba),以及每一个植被类型的基质类型信息可以生长。gydF4y2Ba

growth-competition缺乏详细的数据参数,这些参数我们“调谐”提供大致时间尺度植被发展记录后消除自然植被清除影响后的洪水和洪水在1983 - 1984(安德森和Ruffner 1988年,史蒂文斯和华林1988,史蒂文斯et al . 1995;gydF4y2Ba附件12gydF4y2Ba)。因为对植被类型之间的巨大差异的假设在水位要求,竞争参数相对基线模拟影响不大;这是一个有争议的问题是否缓慢竞争动态最终可能允许一个或另一个社区类型占主导地位更广泛的海拔乐队在岸边。gydF4y2Ba

我们假设碎屑和陆生昆虫生产从河岸社区比例相对生物量和区域被每一个植被类型,植被类型之间的巨大差异(gydF4y2Ba附件11gydF4y2Ba)。一般来说,假定增长更快的植被产生更多碎片和昆虫。缺乏直接的昆虫种群动态和生产数据,我们认为昆虫种群保持接近平衡状态(即。,他们跟踪)植被生物量的变化。生产的陆生昆虫漂移到水生系统设置为了适合测量漂移浓度1994 - 1995年,大约10%的漂移的贡献从水生昆虫(香农et al . 1996年)。gydF4y2Ba

主要区别在动态植被群落类型被认为是以下几点:gydF4y2Ba

1. 沙漠灌木gydF4y2Ba-以上自然生长季节较高马克,现在在中等密度> 12英尺(3.6米)的年度平均高水位线;非常缓慢的生物量增长(每年10 - 20%)和低生产碎石、昆虫。gydF4y2Ba
2. mesquite-acaciagydF4y2Ba——生长在一个乐队在pre-dam 10年洪水阶段,并在一个显然病情稳定;非常缓慢的生物量增长和碎屑/昆虫生产(1976年史蒂文斯,安德森和Ruffner 1988)。gydF4y2Ba
3. 中间河岸区域gydF4y2Ba——本地占领了宽频带的各种草,草本植物、木本灌木高水位线以上,特别是在阴凉(通过峡谷墙壁和取向)老沙的地区非常大的存款历史洪水;快速增长,但相对较低的生物量和碎石生产。gydF4y2Ba
4. 盐cedar-willowgydF4y2Ba——主要是一个入侵者社区在沙洲消除季节性的洪水后,主要是1 - 9英尺(0.35 - -2.7米)高于平均水平高水位线;在当地非常密集的和富有成效的碎屑和昆虫(史蒂文斯1985)。gydF4y2Ba
5. Equisetum-Carex海岸线沼泽gydF4y2Ba——一个快速殖民社区低洼淤泥的土壤从目前的高水位线大约3英尺(0.9米)高,密集根垫有助于锚沉积物;也在当地非常密集,特别是在下游,和生产力的碎屑和昆虫(史蒂文斯et al . 1995年)。gydF4y2Ba

我们试图从河岸植被的粗略估计碎石生产发展对水生群落移置生产的贡献。虽然估计碎石生产单位面积从河岸植被不会出现大到足以维持大量的水生昆虫生产,有相当多的讨论两个问题。首先,移置输入可以进入河从一个更广泛的“排水”不仅仅是河岸区(例如,side-canyon盆地),使它无法预测总输入从任何简单的河岸植被面积评估。第二,有当地的“热点”(主要是漩涡和落后)碎屑交付和潜在的昆虫生产,在空间尺度上小于我们模拟。这类网站可以存储的低质量的脉冲(叶子,大型木质碎片)碎屑从支流洪水事件的时间足够长,碎石用于水生昆虫社区通过细菌和分解过程。gydF4y2Ba

我们试图开发一个相当灵活的种群动态模型表示达到规模的年际变化15脊椎动物物种指标中占大多数的掠夺性生态系统的生物量(基线15种)。模型可以应用于鸟类和鱼类,但在接下来的描述,我们主要使用的术语与鱼类数量有关。种群动态模型有两个主要部分(gydF4y2Ba见附件13gydF4y2Ba):(1)年龄结构和(可选)生物质会计系统丰富的动物至少1岁,我们可以“关掉”一些时间延迟效应(例如,年龄到期)和生物质会计会计只提供简单的数字(gydF4y2BaNgydF4y2Ba明年=幸存者加上新员工),物种与简单的生活历史和/或有限的生命历史数据;和(2)一个复杂的招聘模式有关1-yr-old新兵父母蛋/人工孵化生产、食品供应、捕食风险,和物理生境变量如温度和支流饲养区。这个派生的概念是最重要的人口动态事件和操作限制因素主要集中在青少年在生命的第一年,之前招募(即。变得足够大,使用各种各样的物理生境条件,避免高捕食风险)。物种包括在基线模型,以及一些基本的种群动态参数估计(增长和存活率)中列出gydF4y2Ba附录14gydF4y2Ba,它显示了模型接口输入和编辑这些信息。gydF4y2Ba

这个子模型的关键组件是招聘的关系,我们导出(沃尔特斯和科曼1999)考虑如何进化塑造了小幼鱼的行为来处理三个主要问题:(1)找到安全的栖息地免受捕食休息,(2)最终找到足够的食物来生产足够的成熟,和(3)导致高捕食风险而喂养(由于体型小,缺乏经验和捕食者,等等)。参数后沃尔特斯和Juanes(1993),我们假设未成年动物更喜欢安全避难所网站(浅海岸线,在岩石和植被保护,等等),因此,在相对较小的空间局限于觅食这些避难所附近觅食竞技场”网站。空间限制觅食反过来意味着可以有当地强烈的剥削争夺食物:整体粮食供应环境中可能是实质性的,但食物密度可能会大幅减少觅食领域当少年密度在这些领域是很高的。我们认为青少年调整自己觅食的时间(和分散找不到拥挤的网站),以保持一些基本的“目标”增长率(“优化”通过自然选择)。分析食品生产和汇率觅食竞技场然后暗示在觅食领域的时间,因此时间在捕食风险在这些领域,与当地青少年应该增加线性密度。因此,如果捕食风险觅食的时间成正比,那么青少年死亡率应该增加与少年密度线性。线性密度依赖瞬时青少年死亡率是经典的基础上,广泛使用Beverton-Holt(1957)的关系,为鱼类,预测普遍观察到的现象,最终招聘主要是鸡蛋沉积(也就是独立的。,它受到其他因素比鸡蛋沉积)大范围的父母富足。gydF4y2Ba

招聘关系源于这些参数有明确的条款(保护区)区域休息和觅食竞技场物理尺寸(本质上,改进措施有效的栖息地的大小);捕食风险每时间觅食,这可能,反过来,取决于生境变量如温度和浊度(或植被生物量的鸟);和明显的食物密度,也可能取决于栖息地浊度等因素。在仿真中,我们产生时变食品供应(主要是水生和陆生无脊椎动物的脊椎动物数量指标被认为是迄今为止),和捕食风险指数基于相对丰度的变化潜在的脊椎动物捕食者(包括其他物种的丰度指数的物种)的列表中。推导的一个方便特性是捕食风险和食品的影响仅出现比率gydF4y2BaPgydF4y2Ba/gydF4y2BaFgydF4y2Ba(捕食者数量/食物密度),所以我们可以结合生境影响招聘到两种生境的影响:(1)对风险率的影响通过对捕食者避免和喂养的影响效率,和(2)影响潜在的食物通过总卷访问觅食领域竞争。gydF4y2Ba

因为我们缺少微尺度少年鱼类觅食行为数据,我们无法解决一个潜在的严重的弱点在招聘配方。我们的推导是基于假设每个品种的幼鱼的行为导致了一个独特的觅食竞技场的物种,其中可能有强烈的种内竞争食物。种间竞争的影响只有通过大规模的影响包括在计算multispecies剥削达到规模密度无脊椎动物的食物类型。我们假设已经有强烈的选择微尺度行为差异物种(日喂食的时候,专业化的猎物物种的选择,等等),以避免强烈的剥削小觅食区域内竞争。然而,可能有重要的种间幼鱼物种之间的竞争在一些隐居,特别是本地和外来物种之间在温暖的回水和海岸线的网站。因此,模型可能低估影响外来鱼类的生态系统,虽然我们已经评估这些影响可能非常大的通过捕食少年原生鱼类。gydF4y2Ba

我们模拟一个时变(规模),月组物理栖息地容量/风险/食物可用性指标,包括:温度、浊度、区域/温暖的支流回水栖息地,昼夜变化阶段(小鱼海岸线保护区栖息地的减少可用性),和总湿地区。图形用户界面(gydF4y2Ba附录15gydF4y2Ba)允许用户“素描”假设栖息地招聘关系的因素和组件之间的关系(栖息地的大小可用青少年,风险比),和成年增长率。gydF4y2Ba

缺乏可靠的总丰度估计对于大多数脊椎动物,尤其是外来鱼类如鲤鱼和通道鲶鱼,我们内部规模人口承载力参数预测模型中,以便繁殖空间相对丰度指数的趋势来自字段数据。以1993为基础指标,我们计算招聘比例参数来预测随着时间的推移不断丰富(均衡丰富)如果捕食风险,食物密度,和物理生境因素仍在1993年的水平;可用数据表明大多数脊椎动物种群趋势,事实上,不迅速改变。对于每个青少年脊椎动物,我们指定1993年基线的估计青少年死亡率的比例由于每个建模食肉动物类型,和不同的食物类型的比例(底栖昆虫、藻类、陆生昆虫)在少年的饮食。那么风险率(捕食者/食品)计算扩展提供指定的最大少年存活率没有竞争的捕食者和食品相对丰度在1993年的水平,和给比例增加/减少比例相对丰度的变化从1993年基线水平。gydF4y2Ba

真正发展的阻碍因素种群动态子模型是专家研讨会参与者无法达成明确共识甚至基本的时间人口趋势的本地鱼类,特别是濒临灭绝的座头鲸白鲑(gydF4y2Ba毒蜥cyphagydF4y2Ba)和甜言蜜语者(gydF4y2BaCatostomus latipinnisgydF4y2Ba)和bluehead (gydF4y2Bac .掷铁饼者gydF4y2Ba)吸盘。有一般假设在大峡谷鱼研究人员,主要由客观数据,支持所有本地鱼类拒绝在丰富的冷水条件下由格伦峡谷大坝(瓦尔迪兹和雷尔1997);当然一些物种完全消失(例如,科罗拉多河派克小鱼gydF4y2BaPtychocheilus卢修斯,gydF4y2Ba和bonytail鲦鱼gydF4y2Ba毒蜥线虫gydF4y2Ba),尽管目前尚不清楚这些毁灭的结果冷水释放从肾小球囊性肾病或已经起步的时候因为之前其他障碍(即大坝建设。胡佛水坝在1935年完成,由外来鱼类入侵,特别是鲤鱼和通道鲶鱼)。最近的数据在一个主要的担忧,座头鲸鲦鱼,表明小科罗拉多河的支流产卵人口可能(和可能总是)特别适应使用主要支流(瓦尔迪兹和雷尔1997栖息地。这个群体可能自1963年以来增加了,因为良好的生长条件,年龄较大的青少年和成年人的主科罗拉多河,以及减少大量的温水捕食者和一些竞争对手。同样,甜言蜜语者和温暖现在bluehead吸盘使用主要支流产卵;他们的青少年广泛分布的下游,似乎成功地饲养在相对温暖的和富有成效的回水的栖息地。暴力季节性洪水,紧随其后的是非常低的冬季流,可能阻止发展生产力和可访问落后的自然系统,和冬季较低的时期,和相对稳定的流可能是太短和寒冷,允许多主底栖食物来源为这些物种的发展。gydF4y2Ba

模型开发研讨会的很多讨论后,我们无法决定变化的方向指示鱼类的生态系统。我们可以选择的栖息地连接功能仿真模型的三个关键本地物种(驼背白鲑、甜言蜜语者和bluehead吸盘),导致更高或更低的人群pre-dam模拟。独自营养变化导致的预测减少人口pre-impoundment模拟(基于无脊椎动物食品供应减少和增加竞争和捕食温水外来物种),但是我们很容易能够操纵的栖息地连接功能,尤其是对温度和浊度的影响风险比率和栖息地,提供合理、可靠的功能形式,导致相反的预测。大坝操作可能会强烈影响濒危鱼类种群,但历史鱼人口数据不允许我们评估这个假设。gydF4y2Ba

许多社会经济指标受格伦峡谷大坝的操作。在这个分析中,我们考虑备选流的直接经济成本制度对权力的“创收”。我们还模型的影响流变化对白水漂流在大峡谷和流/温度影响鳟鱼斜格伦峡谷达到立即低于大坝。我们漂流指数比较营地和可用性的需求,而我们的钓鱼指数跟踪的变化总捕获,捕获率,和努力。区域经济影响和经济价值的漂流和钓鱼每月基于先前发表的仿真计算模型(主教et al . 1987年,1989年,博伊尔et al . 1993年)。区域经济影响是基于估计的影响商业和私人旅行个人椽子和垂钓者(调整到1997美元)增长了旅行的数量模拟模型。区域经济影响每趟被认为是静态的,而经济价值取决于月平均流量和日常流量波动的程度。gydF4y2Ba

功率值gydF4y2Ba:电变化显著的经济价值随着时间的推移,这取决于电力需求。需求,因此,河流,在夏季和冬季较高时所需的冷却和加热,和高天的生意都是开放的,和更低的晚上和周末。这些模式在本质上有别于pre-dam的自记水位计。肾小球囊性肾病的每日和每月操作的变化与不同的版本替代年度发电(即没有影响。,the年代一个米e amount of water will be passed through the turbines over the course of a year), but will affect the schedule of electrical output and, hence, its value (National Resource Council 1996).

PEAKSHAVE模型(Harpman和Rosekrans 1996)是用于我们的模拟预测每小时发布模式从肾小球囊性肾病和功率值生成的每个月,给定一组操作的限制(最小和最大程度上的每日流量,最大程度上的每日upramp和downramp率,最大程度上的每日流量变化)和每月发行总额。每月的价值的估计是基于1996年现货市场价格数据代表当前区域电力市场的条件(Harpman 1999gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)。权力的经济价值估计超过长期模拟假设基础没有改变一代资源影响需求和价格(即。,短期经济分析)。gydF4y2Ba

各种缓和流动的成本约束(如MLFFA,修改后的low-fluctuating流替代)通过比较计算每月产生的电力与经济价值在任何行动选择,历史操作政权允许工厂操作时没有限制增加利率和其他限制旨在下游生态受益。代表水的一年(11.3 x 10gydF4y2Ba^6gydF4y2Ba英亩-英尺释放GCD)不采取行动的选择,模型估计,格伦峡谷大坝将产生大约美国价值7000万美元的能源(1996美元)。相比之下,在当前MLFFA政策,肾小球囊性肾病将产生6400万美元,相当于每年亏损600万美元,或8.6% (Harpman 1998)。注意,在一个经济分析导致1995年GCD环境影响报告书(BOR 1995),市场地区的受访者表示愿意支付超过建议的预知的力量收入改善大峡谷的科罗拉多河生态系统(威尔士et al . 1999年)。gydF4y2Ba

白水划船经济学gydF4y2Ba:沿着科罗拉多河沉积物沉积在大峡谷作为漂流露营旅行。自1963年完成肾小球囊性肾病,有明显的合适的营地,损失主要是由于侵蚀,缺乏与传入的沉积物沙洲替换,和营养。营地空间的逐渐丧失沿着河边走廊是强烈的关注,因为漂流。每年超过22000河跑步者使用该系统(Kearsley et al . 1994年),每年导致超过美国区域经济的影响2000万美元(主教et al . 1989年)。gydF4y2Ba

漂流的组件模型比较了需求和可用性营地reach-by-reach基础上为每个月的模拟。沉积物预算达成广泛变化的预测砂存储艾迪环境是用来计算的海滩和数量的变化的频率小,中型和大型的海滩,大小类。营地每个海滩大小类需求是由一定数量的控制参数,用户可以操作包括:(1)每年旅行的最大数量的每个四组类型(commercial-oar, commercial-motor、private-oar research-motor);(2)每天最大发射数量;(3)人的平均数量和长度的一个典型的旅行每组;和(4)相对偏好不同月来漂流。我们初始化模型使用的全套清点海滩(Kearsley et al . 1994),然后填充组根据参数,以及偏好因素,反映了每个海滩的“愿望”,占露营质量等因素,访问,和位置相对于感兴趣的景点。总数的小型、中型和大型海滩需要在每个达到计算并与海滩的获得广泛估计可用性预测的泥沙模型。gydF4y2Ba

Trout-angling经济学gydF4y2Ba:格伦峡谷虹鳟鱼渔业,位于第一个16英里GCD的下游,是仅有的两位第一流的流渔业在亚利桑那州和使用超过19000每年垂钓者(1996年NRC),导致区域经济影响超过美国300万美元(主教et al . 1989年)。许多流/温度放电制度被认为是海滩/栖息地建设和恢复的本地鱼类渔场被认为是有害的。大日常波动与最大经济功率值也最大限度的损失由于藻水生食物基地/水生昆虫干燥和redd脱水。温度较高的版本中,这可能是通过选择性撤军的建筑结构,有可能大大增加浮游食物资源对于年轻的鳟鱼,但也可能会增加人口规模的竞争对手和捕食者。尽管旋转疾病(gydF4y2Ba大脑性粘液丸虫属gydF4y2Ba)目前未发现在大峡谷鳟鱼,它可能已经存在,但是在检查由低水温。增加水的温度可能会增加旋转的疾病暴发的风险。gydF4y2Ba

格伦峡谷达到鳟鱼人口是模拟使用相同的框架应用于其他物种在GCM,但除此之外,我们显式模型长袜和钓鱼死亡率。trout-angling模型预测的变化总捕获,捕获率,随着时间的推移和努力。钓鱼死亡率计算通过指定一组每月catchability和精力利率反映历史统计数据。假定Catchability增加鱼的大小。努力可以保持不变在模拟或可以根据单位努力捕捉动态变化。当努力允许动态地变化,模型能够再现的广义相对鳟鱼丰度和利用率的变化自建设以来发生肾小球囊性肾病(gydF4y2Ba附录16gydF4y2Ba)。然而,有一些明显的错误事件的预测时间由于动态效果(GCM不模拟),如时变长袜利率,和垂钓者偏好改变,行为和管理(垂钓者现在释放最鱼,而直到1980年代末,极端剥削他们施加压力)。gydF4y2Ba

文化资源指标gydF4y2Ba:我们没有建模的影响大坝运行在大峡谷的文化资源。也许最重要的问题是阿罗约古迹的侵蚀切割简而言之,短暂的流排水河的梯田走廊(赫里福德et al . 1993年)。输沙量的减少和消除年度post-dam时期洪水可能沉积环境的高度降低,并假设加强阿罗约切割和加速的古迹。第二个问题可能加剧侵蚀银行(由于大坝输沙量减少操作),支持海拔的梯田(淹没在排放超过300 kcfs)考古遗址所在的地方。第三个问题涉及丰富的变化和分布都有本地和非本地民族植物学的重要植物物种造成的大坝操作。前两个问题需要高分辨率的预测基于多维水动力模型,数据密集型在我们的长期使用,全系统评估模型。民族植物学的资源的变化可能是粗模拟将来的努力将每一个植物物种与五个河岸社区类型之一,我们模型,然后计算一个ethnobotanical-weighted生物量指数基于每个社区类型的相对丰度。gydF4y2Ba

涉及广泛的政策选择的初步筛选与GCM定性评估的一般反应方向和时间尺度为一组广泛的性能指标(gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba)。获得这些评估,我们主要使用“历史参考”模拟:我们与历史水文迫使输入运行模型,但改变了这些输入在不同时期的管理。状态变量变化的比较场景涉及到问题的形式”之间会发生什么有不同的系统管理?”,而不是“未来将会发生什么如果是管理不同?”。我们认为这种方法提供了一个更可靠的方式比较政策选择比一般预测对未来充满了不可知的水文模式。gydF4y2Ba

在这个筛选一些广泛的结果很明显:gydF4y2Ba

1. 最有影响的预测是公然明显的和健壮的定量模型的细节(例如,恢复浊度低于GCD几乎摧毁原地初级生产系统),甚至严重不确定的方向响应(例如,变暖水将导致本地鱼类数量的增加或减少)。gydF4y2Ba

2. 从系统的角度来看,该模型一直令人失望,它迄今为止未能产生许多有趣的反直觉预测。gydF4y2Ba

3. 生产总值(gdp)的不确定性,我们甚至不能自信地预测指标反应的方向,主要与相对“慢”变量如沙子总系统存储和丰富的长寿原生鱼类。gydF4y2Ba

4. 没有发现“双赢”政策选择日期;因此,任何重大政策改变可能会涉及到大量的权衡(施密特et al . 1998年)。gydF4y2Ba

5. 更极端的政策选项(恢复季节性流动,增加了水温)可能强烈有害或高度不确定的影响,和毫无疑问的好处似乎没有采取任何这些选项。gydF4y2Ba

点(5)尤其重要的基本AEAM建模的目标政策选择的范围缩小为未来的分析和实验评估。除非真正创新的选项和恢复方法发现,看来未来政策探索最好集中在“修修补补”,在日流量变化相对较小的调整和人造洪水(计划海滩生境建筑流- BHBFs),以及使用不同管理工具,如直接控制措施等不受欢迎的外来物种鲤鱼和棕色鳟鱼。gydF4y2Ba

事后看来,最主要的政策的预测GCM可以用更简单的模型和分析历史响应数据,和一些反应预测文献中在这个生态系统。这是典型的环境管理的详细模型,但没有“供大于求”最初的模型,我们就会被剩下的质疑一些动态的小规模方面可能会产生巨大的“紧急”效应(沃尔特斯1986)。gydF4y2Ba

最宝贵的见解GCM的空白和不确定性信息的识别反应的方向。下面的内容将回顾一些发现GCM政策筛选尤为重要的未来规划科罗拉多河的管理。这些发现定性(反应方向)相关的不确定性gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba,特别是砂管理可持续发展的选择,和有效性的提高或恢复选项“自然”的生态价值观,如本地鱼类种群。在缺乏渴望恢复“自然”的生态价值,未来管理的辩论可能会关注相关问题放弃权力收入,维护海滩休闲,格伦峡谷鲑鱼渔业和维护。gydF4y2Ba

海滩/ 1996年habitat-building流实验表明,至少有一些海滩可以暂时恢复到更有用/生产状态控制洪水(榛子等。1999年,施密特et al . 1999gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)。虽然在1996年创建额外的小山村洪水,其中大部分规模迅速退化,和回水面积总体下降(l·e·史蒂文斯gydF4y2Ba未发表的数据gydF4y2Ba)。沙运动向upper-eddy存款主要是在系统存储(漩涡通道,降低部分)沉积从先前的支流洪水,洪水和大量沙子出口在每个事件。沙子存储潜力关键沉积物达到的程度(大理石峡谷,帕利亚河和LCR)之间的较低部分的涡流和主要通道仍然是不确定的。如果存储容量很小,人造洪水需要发生后不久支流洪水(通常在夏季末),特别是保护淤泥和粘土沉积物组件。如果存储容量很大,人造洪水可能会延迟几个月或几年从支流主要输入后,直到冬天春天时期,当前机构协议允许他们发生。与生物有关的风险与一些管理的选择(例如,更高的温度提高外来捕食者/竞争对手的本地鱼),潜在的主沉积物储备耗尽由于控制洪水似乎不太可能基于最新的研究有着持久的影响。据估计,10 - 20%的沙子和100%的淤泥和粘土材料输入在支流洪水(小一部分存入落后除外)出口大约2周内,剩下的沙子出口超过1 - 2年(d .一流的美国地质调查局,莱斯顿,弗吉尼亚州gydF4y2Ba个人沟通gydF4y2Ba)。这一分析表明,主砂供应必须由支流洪水或活力相对经常会有小沙的主要通道和涡流,如此短的保留时间。相比之下这个角度来看,1996年BHBF(海滩/ habitat-building流)新生沙洲系统(包括sediment-starved格伦峡谷和大理石峡谷到达),> 1年高(sediment-exporting)流(榛子等。1999年,施密特et al . 1999gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)。这表明通过控制洪水沉积物的GCD-EIS公式管理(每5 - 10年洪水)至少部分是合适的。最终,短期和长期的混合策略BHBFs可能最适合管理沉积物通量。gydF4y2Ba

大峡谷的监测和研究中心继续赞助研究和监测开发科罗拉多河的沉积物预算,关注大理石峡谷。最近的工作表明,相当多的悬浮泥沙浓度的测量误差在支流和主不允许鉴于预算来解决发展的年代际变化在砂存储(超过et al . 2000gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)。然而,随着时间的预算减少(年度、季节、每周)测量误差的影响在输入和输出之间的差异相对于可用的存储空间减少。这就增加了沉积物存储来自预算估计的准确性,使之成为一个有用的工具来评估特定的管理事件(例如,人造洪水发生在day-to-week时间尺度)。gydF4y2Ba

长期的预后预测的影响管理活动在大峡谷的泥沙通量是好的,基于自然科学的知识和工具被开发研究项目。从主要支流沉积物输入建模(帕利亚:超过1997),目前正在建模(电感电容电阻测量:d .配料、美国地质勘测局、科罗拉多州的丹佛市,工作进行中),和输入从ungaged支流被估算和验证(t .梅丽莎,大峡谷监测和研究中心,旗杆,亚利桑那州,gydF4y2Ba个人沟通gydF4y2Ba)。估计存储潜力涡流(j .淡褐色,m . Kaplinski和r·帕内尔北亚利桑那大学,旗杆,亚利桑那州),主渠道池(t .反博尔、莱克伍德、科罗拉多),和渠道优势环境(j·史密斯,美国地质调查局,科罗拉多州的丹佛市)正在和将用于修改存储函数用于GCM或其他模型。水动力建模(线索1997,Wiele 1998)涡流和主渠道环境将继续提供见解再悬浮和沉积速率是影响流量的变化,泥沙浓度和粒度。结果详细的建模可以概括和GCM等用于粗尺度系统范围的模型驱动的侵蚀和沉积率(s . Wiele地质调查局,莱克伍德,科罗拉多州,美国、gydF4y2Ba未发表的数据gydF4y2Ba)。历史分析沉积物的沉积模式(犹他州洛根j·施密特,犹他州立大学)已经完成和正在进行中,以提供一个长期的观点,并帮助验证模型预测。最近完成的同行评议评价物理监测项目将有助于确保监测泥沙资源足以发现变化造成肾小球囊性肾病操作的变化。gydF4y2Ba

极端的和昂贵的政策选项(主要流温度变化和修改)gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba建议改善或恢复良好的物理生境条件(即。、温度、浊度)原生鱼类。这些选项有可能很大负面影响对权力价值观、休闲漂流,和休闲钓鱼。gydF4y2Ba

也许从GCM迄今为止最重要的发现是,这将是非常危险的物理栖息地恢复等同于生态和人口修复,修复等已经通过的支持者(乃et al . 1995年)。GCM表明,主要有三个,但矛盾,从这些生理变化类型的影响:gydF4y2Ba

1. 直接带来积极效应增强的产卵和从热改性增加青少年的生存。gydF4y2Ba

2. 强烈的负面影响原地中小生产供应大多数土著鱼类的食物,没有更换这个食物链生产系统与基于移置来源(鲍威尔湖将继续切断下河源头碳源,历史和底栖生物数据显示,外来的来源是很少足以支持健康的主社区)。gydF4y2Ba

3. 潜在的大量增加大量的温水外来鱼类至少两组可以直接减少底栖生物初级生产,创造回水中的严重的竞争交互环境需要特别衰(鲤鱼,傻瓜小国),并施加严重分散捕食率少年本地物种(也可能通道鲶鱼,条纹鲈鱼,redside杰出人物,和几个Centrarchids)。gydF4y2Ba

因此,增强效应类型(1)将在某种程度上抵消主要负营养效应(2)- (3)。我们不能(基于现有的数据)来预测的定量净平衡这些影响导致的行问号(极端的不确定性)gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

可能会认为,我们之所以需要承认本地鱼的反应在GCM如此极端的不确定性是我们根本没有这些物种的生理和行为建模在足够的细节。紧急人口的影响可能会更清楚地展示了通过使用方法如基于单独的模型(李伯et al . 1993年,1996年,Castleberry et al . 1996年)来跟踪在更精细的时空尺度上累积的生理和营养作用。虽然我们怀疑,这些方法将会失败,主要是因为困难预测数值空间运动(扩散、迁移)等连接模式和运动捕食风险,我们当然不能拒绝他们。事实上,我们建议他们至少可以尝试,使用物理和营养时空GCM提供的“模板”。失败的代价为这样一个练习肯定是小而继续未来的潜在成本和赔偿政策变化的基础上不受支持的论点对提高物理生境因素。gydF4y2Ba

季节性热回水栖息地(由砂沉积在涡流)是GCD-EIS关注的中心,并被一些生态学家认为是营养和生物多样性“热点”沼泽植被,一些鸟类,甚至本地鱼类(史蒂文斯et al . 1995年,瓦尔迪兹1998年卡罗瑟斯,帕内尔et al . 1999年)。可能担任的海水生物否则贫瘠的科罗拉多河下游的绿洲帕利亚河,他们可能尤其重要本地抽油的物种,其青少年广泛分散在系统从支流和产卵区域采样主要在死水。然而,一些大峡谷鱼人员纠纷落后原生鱼招聘的重要性。密度高的一些土著鱼类已经测量在一些落后,但这些观察往往加上观测密度高的竞争对手和食肉动物物种。回水面积减少了通过自1983年振兴高流沉积(l·e·史蒂文斯gydF4y2Ba未发表的数据gydF4y2Ba),减少机会评估其重要性鱼托儿所的栖息地。目前,落后的物理范围是微不足道的相对于主或其他复杂的近岸栖息地off-channel来源(例如,阻塞支流口)。gydF4y2Ba

预测回水区域交替流动的变化和沉积物供给制度是有问题,因为他们通常与动态关联,有时不稳定,地貌特征变化的函数变化的砂存储和营养。大,持续落后通常击倒tributary-derived淤泥和粘土颗粒改变命运的回水复兴和植物演替期间和之后高流动(史蒂文斯et al . 1995年)。模拟这些复杂动力学是超出了GCM的范围,它专注于预测在整个生态系统。因此我们进入达到规模数据数量和大小的落后空气照片进入GCM;根据这些数据,我们认为广泛的死水区域和舞台/访问流之间的关系(通常访问和湿回水面积增加在第一阶段,然后在更高的阶段)急剧下降。这些关系可能适合预测反应温和政策变化的范围内最近的经验(日流量变化,温和的海滩/栖息地建设洪水)。然而,我们对网络动态效应严重不确定,从物理和生物的观点,更极端的政策变化,如经季节性因素调整后的稳定的流动,试图提供一种更自然的自记水位计。我们所做的不是模拟回水社区的具体时空动态变化响应的变化流(例如,洪水冲刷的影响事件),或回水地层的物理力学和维护。复杂精细的水文和泥沙运动过程创建落后和定义动态变化通道连接到主河的回报,我们无法找到这些动力学模型的实用的方法达到或系统规模。未来水动力/沉积物模型single-eddy复合物(1997年线索,Wiele 1998)可以提高理解物理变化与季节性流动政策有关。gydF4y2Ba

如前所述,我们甚至无法达成共识的方向响应一些濒临灭绝的本地鱼类建设的肾小球囊性肾病和最近的昼夜变化波动的政策。尽管专用渔业科学家们聚集大量的统计数据本地鱼类,少的这个信息的方式分析了解决管理问题。现有的采样项目出现无法检测完成招聘失败的人口变化更短。进一步,倾向于研究直接关注濒危物种,当至少等于努力应该指向理解动态变化在他们的一些非捕食者和竞争者,尤其是褐鳟鱼,通道鲶鱼和鲤鱼。gydF4y2Ba

这显然是一个不能接受的情况下,特别是考虑到一些最昂贵的建议改变水管理(选择性退出结构变暖水,经季节性因素调整后的流)被显式地和完全本地鱼类中获益。怎么会出现这种情况?通过发展GCM鱼组成部分,讨论问题与历史渔业抽样程序一般分为三个类别之一:gydF4y2Ba

1. 小,不规则地分布种群存在于一个大,交通不便,浑浊的河流。获得足够的样品粒径频率分析在“远征”抽样运行期间,生物学家们寻求鱼,而不是在足够数量的固定取样站描述至少相对丰度和分布的趋势。这就意味着没有办法扩大样本从网站实际采样密度发展达到或river-scale丰度指数的趋势。这种方法已经适应某种程度上在目前的监控程序,但它仍是一个问题。gydF4y2Ba

2. 个体发育的栖息地是戏剧性的变化(例如,青少年使用支流,闭塞,和海岸线地区,和成人使用主栖息地),需要不同的抽样方法对青少年和成年鱼。没有现有的方法似乎样品中间少年年龄(年龄1年到期)在大多数地方。这意味着鱼类年龄0时已发现青少年,然后才再次成年阶段,数据已经被解释为意味着严重的抽样偏差或缺乏成功的招聘(即。,青少年可能是死亡和成年人可能会慢慢衰减的非常古老的鱼)。最近,小环网的使用主表明,青少年生存高于之前的数据显示(o·戈尔曼,物,亚利桑那州的弗拉格斯塔夫,gydF4y2Ba个人沟通gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

3. 有管理的消极影响:(1)不同的机构抽样不同物种甚至不同大小的单一物种像驼背鲦鱼,很难比较结果;(2)不同机构使用不同的抽样方法和抽样位置随着时间的推移,很难重现历史趋势丰富;和(3)数据库的机构现在才被有效地集成股票评估。gydF4y2Ba

现有的标签和mark-recapture丰度估计项目最终可能会提供一个更良好的基础处理前两个问题,但是到目前为止,这些项目的结果不是很令人鼓舞。例如,座头鲸白鲑丰度估计小科罗拉多河在过去几年改变5倍,远远超过成人人口规模可能多种多样,考虑物种的寿命。gydF4y2Ba

大峡谷的监测和研究中心很快就会进行“协议评估”的渔业研究的目的创建一个监控程序来检测鱼类种群的变化随着时间的推移,避免行政问题困扰过去的努力。几个因素可能会改善这篇评论:gydF4y2Ba

1. 澄清和量化管理的目标,为本地鱼管理目标,和偏见。gydF4y2Ba例如,本地鱼类的数量和分布,以及应急计划需要如果河的热能管理未能增加本地鱼类产卵和招聘的主。gydF4y2Ba

2. 开发一个数据库渔业历史统计数据,gydF4y2Ba确定多少基准信息是可用的和帮助设计未来的抽样程序可以比作历史索引信息。gydF4y2Ba

3. 发展和实施一个协调良好的抽样计划使用标准化的方法和网站长期趋势分析,gydF4y2Ba包括并行使用历史和现在的方法/网站提供cross-calibration领域设计的变化。gydF4y2Ba

4. 发展创新的方法来扩展丰富的空间规模指数采样,gydF4y2Ba例如,评估声学方法,自动计数装置,和两阶段抽样设计。gydF4y2Ba

5. 前期投资长期抽样程序来确定鱼类丰度的方差分量估计gydF4y2Ba(站点可变性,颞可变性,测量误差)。这些估计可以被纳入统计分析定义适当的抽样设计。gydF4y2Ba

6. 标签计划的延续和可能的扩张gydF4y2Ba基于命题,每个鱼被科学家和返回到河应该携带信息,当,当最后一次看到多大。gydF4y2Ba

7. 识别的重要性好外来鱼类种群动态信息,gydF4y2Ba和承诺来获取这些信息。gydF4y2Ba

科罗拉多河生态系统管理中存在的斜视,一个有一只眼睛明显关注经济剥削和其他维护(或)的外观自然,旷野像条件。一些AEAM研讨会参与者表达了期望GCM可以帮助定义“最佳”的水资源管理政策平衡相互冲突的目标。平衡的目标包括放弃权力的成本收入,维护生产渔业和鸟类种群在峡谷上游,为休闲漂流,提供可用的海滩和流保护和增强本地鱼类,文化资源的保护。gydF4y2Ba

政策测试到目前为止支持这只期望与温和政策变化涉及容许昼夜变化流从肾小球囊性肾病,和偶尔的海滩/ habitat-building流动。等政策变化,我们可以提供合理的评估变化的收入,虹鳟鱼招聘和钓鱼的努力和积累/下游海滩栖息地的丧失。我们怀疑形式分析相关的权衡容许日流量变化最终会显示当前MLFF附近的最优(修改Low-Fluctuating流)选项,但需要说明的是,最小流量限制应该扩展到极限零星的低流在周末和假期。允许流动很低甚至每周有一天可能尽可能多的伤害水生无脊椎动物生产日干燥,考虑到这些生物生物量响应尺度月(Angradi和Kubly 1993)。gydF4y2Ba

然而,我们的信心更极端的政策选择的好处很低,特别是对于物理栖息地操作如提高水温,或重新创建一个自然年度流态(即。,经季节性因素调整后的稳定流动)。我们不仅看到总有不确定性的生态响应,但也深,显然是不可调和的,价值冲突:肾小球囊性肾病修改的“前端”资本成本高,电力生产成本将显著增加,休闲鲑鱼渔业和水鸟/游隼鸟社区可能会受到严重影响。gydF4y2Ba

严重的成本和冲突与广泛的物理生境修复措施,随着此类措施有效性的不确定性,可能使利益相关者寻求替代方案,创新的方法来提高本地鱼类种群。已经提出的方法包括直接控制外来鱼类的技术(例如,障碍在明亮的天使溪消除主要褐鲑鱼产卵来看,引诱剂诱捕/机械去除鲤鱼和通道鲶鱼)的方法,和移植项目建立额外的本地鱼类产卵的数量目前显然合适的地区不使用(例如,驼背白鲑支流除了LCR)。很可能可以找到其他方法如果总值达到共识,恢复选项风险太大。gydF4y2Ba

从纯粹的科学的角度来看,最有益的实验,可以在不久的将来在大峡谷是温暖的表层海水引入到系统从鲍威尔湖。然而,这样的一个实验就会大量前端成本(>美国1500万美元的初始建设;垦务局1999),造成负面影响的风险在本地物种通过刺激外来捕食者/竞争对手数量,和可能无法产生明确的响应数据的不足在目前鱼类监测项目和基线数据预处理和后处理比较。我们建议这样的一个实验是推迟到监控程序已经大幅修订,在足够长的时间提供一个基线比较好。gydF4y2Ba

我们也不愿推荐额外的实验日流量限制在这个时候,有两个原因。首先,至于热体制管理,它不太可能,即使是定性的影响这样的政权在本地鱼类可以测量。其次,我们考虑的证据很明显,MLFF虹鳟鱼渔业已大大改进招聘,和格伦峡谷主要/次要生产达到。这些变化的影响尚未充分重视;例如,虹鳟鱼招聘率现在可能高到足以从本质上影响一些组件trophy-size无脊椎动物食品基地,防止生产的鱼。MLFF至少应该持续足够长的时间鳟鱼生产稳定。可能会有一些“修修补补”,日流量增加率和流量最大值(我们怀疑,生物学家一直在要求比必要的保守相对缓慢的增加),如果大量的经济利益可以让这些修改。gydF4y2Ba

这使得两个主要类别的管理实验,需要认真考虑的格伦峡谷大坝适应性管理项目。首先,实验海滩/ habitat-building (BHBFs)应该继续流动,特别强调评估影响露营海滩,整个系统的存储、砂和细粒度的保留存款在沙洲上。第二,应该有共同支持外来鱼类实验测试控制技术作为提高土著鱼类的方法。不幸的是,当前的制度障碍和法律约束目前限制这些实验策略的成功实施的可能性,原因我们将概述。gydF4y2Ba

提出了BHBFs GCD-EIS建议的一部分(BOR 1995);然而,科罗拉多盆地州法律理由反对违反1968年科罗拉多河流域项目法案规定,这限制了泄漏。内政部和盆地国家达成协议,通过改变实验水库洪水从低存储的时间年年水库释放超过电厂所需的能力可能是大坝安全(加上一个相对完整的水库高流入;施密特et al . 1999gydF4y2BabgydF4y2Ba)。基于本协议,实验洪水超过电厂容量必须由“水文触发条件,”限制他们时候泄漏可能会发起操作/大坝安全原因(高流入年5月- 6月)。从科学的角度来看,这样的安排有很多问题。首先,最近在大峡谷的泥沙分析表明,细粒度沉积物从支流的停留时间相对较短(超过et al . 2000gydF4y2BabgydF4y2Ba),主洪水时间可能需要配合支流洪水最大化保留细粒度的存款。然而,在当前BHBF协议和物生物看来,实验洪水仅限于冬天春天时期,并禁止在夏季季风季节(7 - 9月),从支流沉积物交付时最高。第二,控制减少肾小球囊性肾病放电前和后一个实验性的洪水时,水库高,因为大坝安全考虑必须控制水释放。这增加了相当大的可避免的变异来源到BHBF系统响应,并监控反应的能力。第三,触发标准方法不为科学家提供足够的时间来部署设备和人员监控洪水的影响。最后,因为实验洪水只会发生在高流入年水库相对完整,这可能是几十年前的另一个实验洪水在未来高潮相对干燥的情况下进行的。gydF4y2Ba

实施控制外来物种的技术可能难以启动,因为这样的活动很明显冲突大峡谷国家公园的管理目标。西南柳树捕蝇器(gydF4y2BaEmpidonax trailiigydF4y2Ba)是一个新热带区的迁徙songbird濒临毁灭的大峡谷,只剩下一对繁殖的地方。有大量的科学证据表明这联邦濒危物种已经下降,因为Brown-headed孵育寄生的燕八哥,gydF4y2BaMolothrus水gydF4y2Ba(1988年布朗,1995年BOR Sogge et al . 1997年)。然而,燕八哥的捕获或杀死,本地物种的数量增加了牲畜数量增加,现在才开始,尽管一再建议忧思科学家在过去20年。努力控制非鱼同样会见了官僚主义惰性,虽然最近,国家公园管理局批准了一项提案,评估控制通道鲶鱼Colorado-LCR融合。还为时过早判断最近的公园服务举措表明一个更积极的态度,或只是“昙花一现”的长期趋势最大化非托管的样子,一个选区的旷野像条件很大程度上由白水事件作消遣的人商业河上旅行。其他机构扮演主要角色:最近的一些物生物意见禁止附加BHBFs直到附加种群濒危Kanab ambersnail (gydF4y2BaOxyloma haydeni kanabensisgydF4y2Ba)建立了,但成功建立标准没有定义。转变管理向更积极的策略可能会大幅提高保护一些濒危物种。gydF4y2Ba

成功实现制度性障碍构成最大威胁的大规模自适应管理实验,有助于当前困难在大峡谷适应性管理项目。格伦峡谷大坝运行的变化导致了从一组利益相关者利益的转移到另一个,并将继续这样做。限制每日流量波动、BHBFs和更昂贵的恢复选项(例如,经季节性因素调整后的稳定流动)导致利益的转移从水和权力利益代表生态和娱乐的担忧。这种转移发生的速度,通过改变操作,应该由社会价值观以及我们目前的理解(或通过实验理解)的系统响应。水和权力利益相信好处已经发生的一个重要转移通过减少每日流量波动从1990年开始(目前对美国600万美元/年MLFFA下失去权力收入;Harpman 1999gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba),1996年BHBF(失去权力收入250万美元加上150万美元的研究成本;Harpman 1999gydF4y2BabgydF4y2Ba),并通过支持当前的研究和监测活动和GCMRC(> 2000财政年度的960万美元)。利益相关者代表生态和休闲价值观认为利益转移的速度不够快。从他们的角度来看,大峡谷生态系统已经在补贴每年对美国的好处价值7000万美元的权力从格伦峡谷大坝(Harpman 1999gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba),除了得益于自1963年以来提供灌溉用水和城市发展。毫无疑问,所需的不同利益相关者的利益的转移速度取决于他们的个人价值系统。gydF4y2Ba

第二个因素,确定福利的转移率是我们理解该系统将如何应对管理措施,或者至少我们测量这个响应的能力通过实验管理和监控。如前所述,我们目前所了解的因素限制招聘的本地鱼类在大峡谷不足以开大坝操作的变化,和当前监控可能不会导致的种群数量变化检测实验管理。此外,这些修复措施有可能会适得其反,刺激外来鱼类的招聘,可能濒临灭绝的本地鱼的损害。水和权力利益非常清楚这些事实,因此认为实验的实现提出了恢复策略不恰当或为时过早。肾小球囊性肾病低成本管理选项,如微小的变化每天流波动(减少周末低流),或BHBFs,我们目前的理解和监测能力足以证明他们的实现科学可靠的实验的方式(至少对于大多数资源组件)。然而,自从1996年BHBF、水和权力利益和物已经对实现实验洪水月以外的决定虽然水文触发条件,尽管科学证据表明夏的洪水沉积物管理可能会更有效。此外,水和权力利益试图限制监测和研究的空间范围立即河走廊,鲍威尔湖水和拒绝研究和主要支流低于肾小球囊性肾病,尽管他们对肾小球囊性肾病的影响的解释明显影响操作。水的位置和权力利益在GCD操作微小的变化,因此研究/监测计划似乎不合逻辑,但容易理解考虑担心过早实施更极端的操作更改。当然,放缓或失败AEAM项目可能在经济上有利的水和权力利益,这一问题必须被视为一个项目的成功进一步制度障碍。gydF4y2Ba

可以做些什么来缓解的僵局开始环绕大峡谷适应性管理程序?gydF4y2Ba

1. 所有资源和建立有效的监控程序不会调用实验的实现更为极端的(成本和风险)修复选项,直到监控程序已牢固确立。gydF4y2Ba

2. 开发一个共同愿景的科罗拉多河和有一套清晰的恢复目标的涉众之间的大峡谷。大峡谷的监测和研究中心目前正在试图开发这些目标。gydF4y2Ba

3. 允许实现BHBFs科学可靠的,长期的方式,而不是基于水文触发条件。gydF4y2Ba

4. 继续研究讨论选项改变日常流波动限制,小心不允许这一研究混淆BHBF研究(研究一个治疗)。gydF4y2Ba

我们认为,实施这些建议应该接受大多数利益相关者。水和权力利益应该觉得利益转移的速度更符合当前的科学认识。,结合的可能性继续研究脉动流,可能放松目前的约束和态度BHBFs和研究和监测。有效实施BHBFs将立即提供了一些生态和娱乐的好处(韦伯et al . 1999年),并建立一个长期监测计划将允许科学可靠的评价更多的昂贵的恢复选项在可预见的未来。gydF4y2Ba

本文中描述的AEAM建模过程已被用于识别信息差距和优先级实验管理选项在大峡谷和监视需求。然而,制度性障碍之前需要解决这个练习的结果可以用来改善自适应管理程序。在当前的政权制度安排和态度,未来实验可能是由法律和政治约束的组合设计,加上主观和选择性地使用科学信息支持议程的各种利益相关者参与适应性管理过程。我们承认我们不理解原因和解决这些问题,和提供了许多解释之一。我们邀请读者提供他们的视角,用响应的特性gydF4y2Ba保护生态。gydF4y2Ba大规模的适应性管理实验的成功应用是具有挑战性的在最好的情况下(沃尔特斯1997)。我们敦促管理者考虑这些挑战和未来决策的思想提出了格伦峡谷大坝适应性管理项目。gydF4y2Ba

本文对被邀请。如果发表,你的反应将是超链接的文章。提交评论,跟进gydF4y2Ba这个链接gydF4y2Ba。阅读评论已经接受,跟进gydF4y2Ba这个链接gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

我们感激地承认许多科学家和管理人员共享他们的想法和意见,数据和模型在大峡谷概念模型的发展。特别感谢Ted梅丽莎,芭芭拉·拉斯顿在大峡谷监测和研究中心。我们感谢兰德尔·彼得森他深刻的评论制度面临的挑战大峡谷适应性管理项目。提供的赞助工作是通过GCMRC美国垦务局。下面列出因素概念模型。gydF4y2Ba

亚利桑那州渔猎部:蒂姆•Hoffnagle泰德·麦金尼比尔人,拉里•赖利戴夫说;美国垦务局:大卫Harpman布鲁斯·摩尔兰德尔•彼得森(Tim反;格伦峡谷娱乐区:诺曼·亨德森,约翰·斯宾塞;大峡谷的监测和研究中心:苏珊Huefftle,珍妮科恩,露丝兰伯特,泰德梅丽莎,芭芭拉•拉斯顿比尔Vernieu迈克院子里;国家公园服务:比尔•杰克逊(Robert Winfree;发明北亚利桑那大学:约瑟夫•黑兹尔马特•Kaplinski杆帕内尔,约瑟夫·香农;美国鱼类和野生动物服务:欧文戈尔曼,罗伯特•Bramblett Debra账单;美国地质调查局:马克·安德森,吉姆班尼特(David浇头,斯蒂芬Wiele;其他机构/独立:韦恩·库克,科罗拉多河上游佣金;迈克尔·道格拉斯,亚利桑那州立大学; David Foster, Marble Canyon Guides; Clayton Palmer, Western Area Power Authority; Andre Potochnik, Grand Canyon River Guides; Richard Valdez, SWCA Inc.; Micheal Yeats, Hopi Tribe.

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月平均昼夜成因三下达到排放任何行动和修改低脉动流(MLFFA)的替代品,基于肾小球囊性肾病释放成交量为100万英亩-英尺。实线表示平均日水位图生成的供需需求期间(Monday-Saturday)成因非高峰时期,虚线表示(周日)。每月的经济价值的权力来自肾小球囊性肾病(1996年数百万美元)在这些替代品。假设水电生产成本为1.80美元/千瓦时(Harpman 1998)导致生产成本为875000美元(1996美元)选择1月份和8月份的890000美元。河英里的位置从肾小球囊性肾病(下游)的成因(到达中点)括号旁边达到名称所示。gydF4y2Ba

潜在的存储关系在GCM沉积物的预算用于涡流,渠道利润,和主渠道池环境,达到形态统计来自空中照片分析。gydF4y2Ba

模拟放电,艾迪和主渠道(MC)池存储,在炉公寓和悬浮泥沙浓度达到LCR -幻影牧场(只有6月的数据绘制)。艾迪和MC池存储表示为最大的一部分存储在这些环境中潜在的。gydF4y2Ba

沉积物的细节预算计算和拉格朗日跟踪温度模型。gydF4y2Ba

沉积物预算计算gydF4y2Ba

对于每个到达,沙子运输组件模型的收益如下。gydF4y2Ba

1. 砂的质量在每个形态环境(艾迪,主渠道池、通道保证金)是初始化一些用户定义的相对水平“饱腹感”(0 - 1)。gydF4y2Ba

2. 月度总支流的输入量和砂级材料达到开始融合的帕利亚和电感电容电阻测量被添加到上游边界质量基于来自美国地质调查局的帕利亚的输出模型(超过1996)或电感电容电阻测量评定曲线(d .一流的美国地质调查局,博尔德科罗拉多州,美国、gydF4y2Ba未发表的数据gydF4y2Ba)。支流输入其他达到目前假定为零,直到ungaged支流估计变得可用。gydF4y2Ba

3. 基于供需的平均每小时的最大价值日排水为当前时间步,每个环境中潜在的存储计算基于潜在storage-discharge关系(附录1)。gydF4y2Ba

4. 经验大部分侵蚀率(质量百分比失去了超过一个月)应用于艾迪(的水上、水下),渠道利润,和主渠道池环境。所有的材料失去了通过这个过程被添加到从达到出口质量。gydF4y2Ba

5. 目前在各个形态的质量环境相比,放电制度下的潜在存储。如果潜在的存储小于现有的质量在一个环境中,大众的区别是删除和添加到出口质量。gydF4y2Ba

6. 泥沙流入达到可能用于沉积在每个环境中基于用户定义的比例。如果存在足够的存储,所有的材料沉积环境。如果潜在的沉积质量超过潜在的存储,不同的是增加了出口质量。gydF4y2Ba

7. 一些出口的质量可能保留在达到如果存储条件。例如,增加放电期间,潜在的主渠道池中存储的环境会减少潜在的存储在涡流会增加(附录3)。如果泥沙流入达到低,涡流环境不会填,但是额外的材料释放的主渠道环境将涡流的沉积环境在同一范围。gydF4y2Ba

8. 基于这些转移,砂的质量是更新的主要通道,并在每个片(图3)的涡流和保证金的环境。沉积物从到达出口的质量等于砂流入之和范围(从上游到达和支流)和侵蚀的主渠道池,涡流,和利润,更少的存储。从达到出口质量gydF4y2BaxgydF4y2Ba为达到成为流入质量gydF4y2BaxgydF4y2Ba+ 1。砂的质量在每个放电片的主要通道和涡流和利润率的步伐gydF4y2BaxgydF4y2Ba成为了初始条件的步伐gydF4y2BaxgydF4y2Ba+ 1。gydF4y2Ba
   

拉格朗日profiles-temperature下游浓度模型的估计gydF4y2Ba

河流生态系统最困难的计算问题之一是原材料和能源代表损益悬浮在水柱,随着水迅速下游(如碎石、漂流昆虫、温度)。我们使用拉格朗日“抽样”方法来处理这些变量(图4)。我们认为具有代表性的包裹的水进入系统每个月,和后浓度如何变化的包裹由于收益(从大气、河流底部、支流)和损失(沉没、分解、热损失)下游移动。动态变化以及每个拉格朗日样品跟踪都要遵循相对简单的线性动力学(gydF4y2BadxgydF4y2Ba/gydF4y2BadtgydF4y2Ba=gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba软,gydF4y2Ba在哪里gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba是输入率,gydF4y2BabgydF4y2Ba是损失率,gydF4y2BaxgydF4y2Ba复位时在每个样品包裹通过每个支流输入点)我们可以获得下游浓度变化的解析解。gydF4y2Ba

流程的最终结果影响损益的样品包裹水决定了输出(浓度或温度)的下游边界达到我们的模拟。下游浓度(gydF4y2BaCgydF4y2Ba_{我gydF4y2Ba+ 1gydF4y2Ba})计算方程gydF4y2Ba

Eq。A4.1由三部分组成:gydF4y2Ba

Eq。A4.2派生了最初制定质量的变化随时间内达到作为一个差分方程:gydF4y2Ba

也就是说,质量或温度随时间的变化率(ΔgydF4y2Ba米gydF4y2Ba/ΔgydF4y2BatgydF4y2Ba)在达到将收益之差的函数由于再悬浮(gydF4y2BaRW,gydF4y2Ba再悬浮率和表面的函数,它作用于湿宽度成正比)和沉没的损失(gydF4y2BasWC,gydF4y2Ba下沉率的函数,这个过程的表面时,浓度,gydF4y2BaCgydF4y2Ba)。请注意,gydF4y2BaCgydF4y2Ba是一个函数的质量除以体积的水,和Eq。A4.2因此微分方程。如果我们解决这个方程gydF4y2BatgydF4y2Ba它需要水,移动速度gydF4y2BavgydF4y2Ba通过的长度gydF4y2BalgydF4y2Ba(gydF4y2BatgydF4y2Ba=gydF4y2BalgydF4y2Ba/gydF4y2BavgydF4y2Ba)在情商和替换任何参考质量。A4.2当量浓度,gydF4y2BaCgydF4y2Ba/gydF4y2Ba一个,gydF4y2Ba在哪里gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba横截面积,等于体积为1英尺(0.3米)厚的部分水,我们得到的解决方案达到底部的浓度(gydF4y2BaCgydF4y2Ba_{我gydF4y2Ba+ 1gydF4y2Ba})由情商A4.1。gydF4y2Ba

比较预测和观察到的月平均水温在利兹渡轮(达到数量= 1),炉公寓(6)、(11)和较低的峡谷。鲍威尔湖被扣押在1963年3月,并于1982年完全填满。观测值和预测值之间的差异在前10年的水库填GCD流出温度过高造成的,并不在我们的仿真建模。gydF4y2Ba

方程用于藻类初级生产和生物质子模型。gydF4y2Ba

来表示复杂的时空模式的藻类生物量和产量可能导致从日生产/干燥/浊度的交互,我们预测每月平均藻生物量区域,gydF4y2BaBgydF4y2Ba(gydF4y2Bar dgydF4y2Ba),一组本意深度切片(轮廓),gydF4y2BadgydF4y2Ba(gydF4y2BadgydF4y2Ba= 1表示底部区域从最深处到2英尺深度海峡对岸,等等)在每个到达,gydF4y2Bar。gydF4y2Ba指的是生产单位面积gydF4y2BaPgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba被认为是成正比的面积加权平均生物量密度:gydF4y2BaPgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba=gydF4y2BakgydF4y2BaΣgydF4y2Ba_dgydF4y2BaBgydF4y2Ba(gydF4y2Bar dgydF4y2Ba)gydF4y2BaWgydF4y2Ba(gydF4y2Bar dgydF4y2Ba)/ΣgydF4y2Ba_dgydF4y2BaWgydF4y2Ba(gydF4y2Bar dgydF4y2Ba),gydF4y2BaWgydF4y2Ba(gydF4y2Bar dgydF4y2Ba)是横断面宽度深度切片gydF4y2BadgydF4y2Ba在达到一个典型的横截面gydF4y2Bar,gydF4y2Ba和gydF4y2BakgydF4y2Ba是一个生产/生物量比例参数。按月时间尺度,我们假设平均生物量将满足生产=死亡率的平衡关系,但我们认为(1)死亡率的时间比例负相关gydF4y2BaHgydF4y2Ba(gydF4y2Bar dgydF4y2Ba)网站gydF4y2Bar dgydF4y2Ba充斥(gydF4y2BaHgydF4y2Ba(gydF4y2Bar dgydF4y2Ba)是网站每天的小时gydF4y2Bar dgydF4y2Ba充斥/ 24),(2)生产可以通过生物质在低生物量中有限,根据饱和的形式之间的关系gydF4y2Ba

(A6.1)gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2BaPgydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}(gydF4y2Bar dgydF4y2Ba单位生物量)是最大的净产量每天在网站gydF4y2Bar d;gydF4y2BaPgydF4y2Ba_{一个gydF4y2Ba}是一个最大的初级生产单位面积在网站吗gydF4y2BaBgydF4y2Ba(gydF4y2Bar dgydF4y2Ba)是足够高,以便通过藻生物量产量并不局限。在生物量变化的速率gydF4y2Ba

(A6.2)gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2Ba米gydF4y2Ba是一个基地死亡率/生物质网站永久淹没了,每天我们可以预测的意思吗gydF4y2BaBgydF4y2Ba当gydF4y2BadBgydF4y2Ba/gydF4y2BadtgydF4y2Ba= 0通过设置gydF4y2BaPgydF4y2Ba(gydF4y2Bar dgydF4y2Ba)=gydF4y2Ba米gydF4y2Ba/gydF4y2BaHgydF4y2Ba(gydF4y2Bar dgydF4y2Ba):gydF4y2Ba

(A6.3)gydF4y2Ba

注意在这里gydF4y2Ba米gydF4y2Ba/gydF4y2BaHgydF4y2Ba死亡率假设导致死亡率为每双减半gydF4y2BaH,gydF4y2Ba例如,死亡率是2gydF4y2Ba米gydF4y2Ba如果发生干缩12 h / d, 4gydF4y2BaHgydF4y2Ba如果它发生了18 h / d,等低gydF4y2BaHgydF4y2Ba或gydF4y2BaP,gydF4y2BaEq。A6.3预测负平均生物量(每日死亡率超过每日生产gydF4y2BaBgydF4y2Ba);在这种情况下,我们设置gydF4y2BaBgydF4y2Ba(gydF4y2Bar dgydF4y2Ba)= 0。gydF4y2Ba

应用藻生物量预测模型(Eq A6.3),我们需要估计淹没比例的时间gydF4y2BaHgydF4y2Ba(gydF4y2Bar dgydF4y2Ba),最大程度上的每日生产/生物量gydF4y2BaPgydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}(gydF4y2Bar dgydF4y2Ba)。水文模型提供了每小时的阶段gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba(gydF4y2Bar hgydF4y2Ba为每个到达)gydF4y2BargydF4y2Ba和小时gydF4y2BahgydF4y2Ba天(gydF4y2BahgydF4y2Ba= 1…24),使用结果Wiele-Smith一维波传播模型,和沉积物运移模型提供24小时达到过滤过程,从中我们可以计算消光系数λgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba到达。为每个深度切片gydF4y2Bad,gydF4y2Ba我们估计gydF4y2BaHgydF4y2Ba(gydF4y2Bar dgydF4y2Ba)通过加法的小时gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba(gydF4y2Bar hgydF4y2Ba)>gydF4y2Bad。gydF4y2Ba每天最大的初级生产速度gydF4y2BaPgydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}是成比例的白天求和depth-corrected每小时率,包括之和只有那些时间的吗gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba(gydF4y2Bar hgydF4y2Ba)>gydF4y2Bad:gydF4y2Ba

(A6.4)gydF4y2Ba

注意,情商的生物量预测关系的基本形式。A6.3强劲替代假设关于生物质是有限的。例如,假设我们可以先假定gydF4y2BaPgydF4y2Ba/gydF4y2BaBgydF4y2Ba只取决于环境因素(Eq A6.4),没有生产/区域限制,但死亡率与生物量增加。然后我们将使用平衡的速率方程gydF4y2BadBgydF4y2Ba/gydF4y2BadtgydF4y2Ba=gydF4y2BaPgydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}BgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaMBgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba/gydF4y2BaHgydF4y2Ba提供一个近似死亡率的效果。这个模型的平衡,gydF4y2BaPgydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}BgydF4y2Ba=gydF4y2BaMBgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba/gydF4y2BaH,gydF4y2Ba这意味着gydF4y2BaBgydF4y2Ba=gydF4y2BaPgydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}HgydF4y2Ba/gydF4y2Ba米,gydF4y2Ba这是类似于情商。A6.3 (gydF4y2BaBgydF4y2Ba成正比gydF4y2BaPgydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}HgydF4y2Ba与成反比gydF4y2Ba米gydF4y2Ba),除了它不预测阈值最低gydF4y2BaP, HgydF4y2Ba低于这个gydF4y2BaBgydF4y2Ba将是零。gydF4y2Ba

与其他营养成分的模型中,一个关键问题是,初级生产产生自底向上的控制食草动物的生产,或者,相反,它可以通过自上而下的控制放牧的影响。我们假设持续的高生物量(垫)的形式gydF4y2BaCladophoragydF4y2Ba意味着自底向上的控制,即。,thebenthic algal mat must not be subject to very high grazing rates (perhaps because of chemical defenses of the algae, or because grazing insects are prevented from feeding on open surfaces by high predation risk from fish). Extensive direct grazing would be obvious, in the form of patchiness in algal biomass at the scale of a few centimeters ("worm trails" and other grazing impact signals). Without such signals, we assume that algal production moves through the food chain mainly via (1) consumption of epiphytic diatoms growing on the macroalgae, and (2) detritus production and consumption of this detritus by insects that spend most of their time in protected microhabitats (e.g., web spinners under rocks). Detritus production per unit area is assumed to be proportional to primary production, and "instantaneous" downstream profiles of detritus concentration are predicted each week, using an exponential profiling procedure based on Lagrange tracking of water masses downstream while accounting for additions from the bottom (and side terrestrial sources), decomposition, and grazing removal rates.

比较平均模拟光衰减,藻类和底栖生物生物量,达到使用的意思是观测值(1993 - 1996)。gydF4y2Ba

模拟长期藻类和底栖生物生物量的变化三个样品到达:格伦峡谷大坝下方,上方的小科罗拉多河(大理石峡谷),和附近的米德湖(低峡谷)。注意,夸张的年际变化在下游,由于从支流浊度的影响。gydF4y2Ba

方程用于底栖昆虫生产子模型。gydF4y2Ba

每月底栖昆虫生物量动态由差分方程在空间规模;没有尝试模拟微生物通过深度达到内片,因为运动过程的可能性(爬行、漂流等)在片足够快,以防止大量slice-scale变化随着时间的发展。同时,海底取样没有数据表明清楚趋势生物量与深度,除了大量生物量减少每日干varial区(我们假设零在这些区域生产)和较低的平均生物量在更深的网站因为更多的这些网站不稳定的砂基质。gydF4y2Ba

对于每个无脊椎动物类型gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba在每个达到(detritovore食草动物)gydF4y2Bar,gydF4y2Ba我们每月更新(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba)生物量密度(g / mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba无灰干质量)gydF4y2BaBgydF4y2Ba_老gydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba使用差分方程)gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2BaggydF4y2Ba_老gydF4y2Ba(gydF4y2BaFgydF4y2Ba_老gydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba)是一个生物量增长函数依赖食物密度gydF4y2BaFgydF4y2Ba_老gydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba);和gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_老gydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba)是一种死亡率取决于温度,食肉动物丰度,日干缩,浊度(在极端的情况下)。同时,几个月的上升意味着之间的阶段,gydF4y2BaBgydF4y2Ba“稀释”假设动物迅速蔓延在更广泛的河上可用宽度之间几个月的下降阶段,动物干河沿岸边缘被认为死亡(而不是有助于增加生物量密度gydF4y2BaBgydF4y2Ba通过移动剩余湿地区)。gydF4y2Ba

生物量增长函数gydF4y2BaggydF4y2Ba_老gydF4y2Ba(gydF4y2BaFgydF4y2Ba_老gydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba)派生的最初思考滤食动物(主要在大多数河到达),并假设本地动物竞争和有限的交货率的衬底内碎屑衬底。当地我们假设类似“交付”利率机制适用于生产的附生藻类(硅藻)似乎是食草动物的主要食物来源(macroalgae像gydF4y2BaCladophoragydF4y2Ba和gydF4y2Ba颤藻属gydF4y2Ba似乎并不是直接擦过,或者至少不足以造成明显影响套期保值或补缀的性质等)。在有限的“放牧竞技场”衬底,我们假设gydF4y2BaggydF4y2Ba产品形式gydF4y2Ba成立分公司,gydF4y2Ba在哪里gydF4y2BacgydF4y2Ba在舞台上是有效的食物浓度;gydF4y2BafgydF4y2Ba是过滤/报废率(体积或面积/时间);和gydF4y2BaegydF4y2Ba是食物转换效率。然后是预测的问题gydF4y2BacgydF4y2Ba作为一个整体食物浓度的函数gydF4y2BaFgydF4y2Ba_老gydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba)交换/生产/损失的环境和过程之间gydF4y2BacgydF4y2Ba和gydF4y2BaF。gydF4y2Ba我们假设导致混合过程gydF4y2Ba直流gydF4y2Ba/gydF4y2BadtgydF4y2Ba=gydF4y2Ba曼氏金融gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba说明了gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba神奇动物gydF4y2Ba/gydF4y2BaV,gydF4y2Ba即。,to have input rate proportional toFgydF4y2Ba与瞬时速度gydF4y2Ba米,gydF4y2Banongrazing亏损率成正比gydF4y2BaFgydF4y2Ba与速度gydF4y2BarMgydF4y2Ba(碎屑,gydF4y2BargydF4y2Ba代表了“再悬浮率相对于“沉没”gydF4y2Ba米gydF4y2Ba),喂养损失率gydF4y2Ba神奇动物gydF4y2Ba/gydF4y2BaV,gydF4y2Ba在哪里gydF4y2BafgydF4y2Ba单位体积/生物量/时间,gydF4y2BaVgydF4y2Ba的有效容积放牧。然后,我们假设gydF4y2BacgydF4y2Ba很快就达到平衡gydF4y2BaBgydF4y2Ba和gydF4y2BaFgydF4y2Ba(在时间尺度的几个小时到几天),这样我们就可以解决gydF4y2BacgydF4y2Ba通过设置gydF4y2Ba直流gydF4y2Ba/gydF4y2BadtgydF4y2Ba= 0。用这个变量speed-splitting解决方案gydF4y2BacgydF4y2Ba成率产品gydF4y2Ba成立分公司gydF4y2Ba最后的结果在整个关系:gydF4y2Ba

在这里,双曲递减gydF4y2Ba身上发生gydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba))/ (gydF4y2BarsgydF4y2Ba+gydF4y2BafBsrgydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba)/gydF4y2BaVgydF4y2Ba)代表了快变量的解决方案gydF4y2BacgydF4y2Ba(密度可用的本地食品动物立即在基质竞争)。注意的情况gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba=食草动物,我们认为gydF4y2BaFgydF4y2Ba_老gydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba)macroalgae生物量密度成正比,因此,它代表了藻浓度对大型植物增长网站无法访问放牧捕食风险或其他因素。gydF4y2Ba

简化的参数估计(A9.2),我们直接指定gydF4y2Bae、r、M,gydF4y2Ba基线平衡值gydF4y2BaFgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba,gydF4y2BaBgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba,死亡率gydF4y2Ba米,gydF4y2Ba和最大生物量增长率gydF4y2BargydF4y2Ba_0gydF4y2Ba在低密度(这增长率gydF4y2BargydF4y2Ba_0gydF4y2Ba=gydF4y2BaefFgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba/gydF4y2BargydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba米gydF4y2Ba)。用这些“已知”(A9.1)和(A9.2)gydF4y2BaBgydF4y2Ba(gydF4y2BatgydF4y2Ba+ 1)=gydF4y2BaBgydF4y2Ba(gydF4y2BatgydF4y2Ba)在有效的估计结果gydF4y2BafgydF4y2Ba和gydF4y2BaV。gydF4y2Ba事实上,这种方法允许我们任意的选择gydF4y2Ba米gydF4y2Ba(唯一的产品gydF4y2BaMVgydF4y2Ba出现在平衡,所以改变gydF4y2Ba米gydF4y2Ba只是重新调节体积估计的有效舞台gydF4y2BaVgydF4y2Ba),把“再悬浮”分数gydF4y2BargydF4y2Ba作为一种代表集中等机制支持一些昆虫生产即使在安静地区整体水体浓度的碎屑gydF4y2BaFgydF4y2Ba(或底部的藻类浓度)将支持任何生产过低。gydF4y2Ba

为什么假设相对复杂的竞争功能(A9.2)而不是假定增长率只是整体碎屑或藻类浓度成正比还是水柱下面?首先,所有可用的数据表明,食品供应确实是重要的底栖生物昆虫丰富(强大的下游梯度等)。然而,如果我们只是假定增长率总体食物密度成正比gydF4y2BaFgydF4y2Ba_老gydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba),我们最终预测gydF4y2BaggydF4y2Ba应该是足够大的总是预测吗gydF4y2BaBgydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba+ 1)>gydF4y2BaBgydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba),或者总是足够低,这样gydF4y2BaBgydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba+ 1)BgydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba),即。,weend up predicting either unlimited population growth or decline. In simple food limitation models, increase inBgydF4y2Ba结果在减少gydF4y2BaFgydF4y2Ba和。被教皇宣布为不自然因此,限制人口的反馈。特别是对gydF4y2BaFgydF4y2Ba=碎屑在一个大,水流湍急的河流,相对较低的底栖生物质能不能整体食物浓度产生显著影响,即使在大量下游距离。“放牧竞技场”密度效应(减少食物密度的直接环境,动物饲料)实际上是一个非常吝啬的方式引入food-mediated密度依赖(,因此,人口管理)到模型中。gydF4y2Ba

死亡率gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_老gydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba假定)由两个部分组成,gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_0gydF4y2Ba+gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_1gydF4y2Ba。我们假设基线的“自然”失业率gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_0gydF4y2Ba会发生在缺乏鱼类和鸟类捕食,由于各种生理问题和成熟/出现。捕食率gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_1gydF4y2Ba假定在年际时间尺度不同丰度的鱼,和被分配每个脊椎动物物种捕食者一个基线参数化比例贡献吗gydF4y2Ba米gydF4y2Ba(即。,一个component of米gydF4y2Ba_1gydF4y2Ba)当脊椎动物在基线(1993)丰富,这样gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_0gydF4y2Ba包括整体gydF4y2Ba米gydF4y2Ba乘以比例贡献不占建模的捕食者。然后gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_1gydF4y2Ba多种多样随着时间的比例比食肉动物丰度的基线捕食者数量。这种方法使我们能够轻松地研究各种自顶向下和自底向上的控制捕食的影响的假设(自底向上的控制效果,我们组的相对总捕食者的贡献gydF4y2Ba米gydF4y2Ba在低价值模型的捕食率几乎没有添加剂的影响gydF4y2Bam;gydF4y2Ba比例模型自上而下的控制,我们设置了这样的大部分gydF4y2Ba米gydF4y2Ba直接来自食肉动物)。gydF4y2Ba

子模型方程用于河岸植被生长和竞争。gydF4y2Ba

相对生物量密度的变化gydF4y2BaBgydF4y2Ba_{p, r, dgydF4y2Ba}(gydF4y2BatgydF4y2Ba)(0 - 1单位生物量比例合适的栖息地)的植物类型gydF4y2BapgydF4y2Ba在达到gydF4y2Bar,gydF4y2Ba和横截面深度切片(阶段)gydF4y2BadgydF4y2Ba模拟,使用下面的离散时间逻辑斯蒂方程的步骤gydF4y2BatgydF4y2Ba一年:gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_{珠江三角洲gydF4y2Ba}(gydF4y2BatgydF4y2Ba)是所有的产品每月由通过洪水事件和不适当的水位在去年水平gydF4y2Bat;年代gydF4y2Ba是一个播种的输入速率(生物质殖民率);和物流方向格的增长率gydF4y2BaGgydF4y2Ba_{珠江三角洲gydF4y2Ba}(gydF4y2BatgydF4y2Ba)是由:gydF4y2Ba

在这个生长函数,gydF4y2BargydF4y2Ba_pgydF4y2Ba是一种内在的生物量增加植物类型gydF4y2Bap,gydF4y2Ba和gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba_kpgydF4y2Ba代表竞争系数(单位生物量的影响的植物类型gydF4y2BakgydF4y2Ba植物的生长速度和承载能力类型gydF4y2Bap,gydF4y2Ba_页gydF4y2Ba= 1)。在实践中,对植物类型定义用于基线模拟、竞争系数几乎没有影响;植物类型是“隔离”使用强大的生存栖息地效果(gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_{珠江三角洲gydF4y2Ba})引起的假设不同的公差或偏好高地下水位以上。gydF4y2Ba

地下水位高gydF4y2BaWgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba每个月)gydF4y2Ba米gydF4y2Ba是设置为一个简单的上个月的平均水位高度和平均日河的阶段吗gydF4y2BaDgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba为每个达到每个月),gydF4y2Ba

假设,水位高度“跟踪”河阶段与适度的时间延迟的变化,更低于水位上升和腐烂的滞后约一个月期间下降的阶段。在实践中,这种假设几乎没有影响的预测对于大多数水管理场景。对自然系统“回放”,暴力季节性阶段变化引起更大的生存gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_{珠江三角洲gydF4y2Ba}效果比水位深度的变化,和大多数管理系统场景不涉及大意思的逐月变化阶段gydF4y2BaDgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

虽然这些方程似乎给生物质能发展和合理的预测,因此,完全达到规模相对生物量中基质类型稳定在几十年的时间尺度(岩石,古老的高架沙洲,博尔德和鹅卵石的区域),他们可能预测快速达到规模总生物量的变化对水管理场景导致突然大幅增加在沙洲附近地区当前的行(例如,“beach-building”更大的洪水比1996级实验洪水)。,因为模型不保持单独的帐户每个衬底区域的“年龄”原产地或沉积(一个非常复杂的数据采集和仿真问题),它会“突然”分配生物量中gydF4y2BaBgydF4y2Ba_{珠江三角洲gydF4y2Ba}(gydF4y2BatgydF4y2Ba),从过去的动力学预测已经建立了沙洲,新沉积的区域。幸运的是,这种影响相对较小,在多数情况下,特别是因为流动可以产生大,新沙也导致大量的“重置”gydF4y2BaBgydF4y2Ba_{珠江三角洲gydF4y2Ba}(gydF4y2BatgydF4y2Ba)影响深度切片(洪水生存效果)。gydF4y2Ba

用户界面用于指定河岸植被参数。粗糙的红色曲线为每种类型是user-sketched函数死亡率与深度和时间的洪水/干燥。棕绿色编码表允许用户定义基质类型对每个植被类型可以生长。gydF4y2Ba

模拟大量hydroriparian(沼泽和草地)和柽柳(盐雪松)主导社区上花岗岩。蓄水前自然系统参考点(1963)几乎没有植被低于季节性高流动阶段。The1982点显示了相当大的发展,海岸线沼泽和salt-cedar社区从1963年到前the1983 - 1984洪水和1990点显示几乎完全恢复后15年内这些社区的洪水。gydF4y2Ba

方程用于脊椎动物指标数量子模型。gydF4y2Ba

简化后的种群动态关系,我们为达到抑制下标,物种。要明白,所有年龄结构会计关系(对动物年龄1年及以上)完成system-year规模为每个物种(每年一次),和所有招聘关系(蛋/人工孵化的年龄1年)reach-month规模。gydF4y2Ba

年龄结构种群动态会计是基于代表(1980)-Schnute(1987)时滞差分方程的结构,这是广泛应用于渔业评估(见其推导Hilborn和沃尔特斯1992)。对动物年龄1岁年龄的成熟gydF4y2Bak,gydF4y2Ba数字在每个时代传播使用一个简单的生存关系gydF4y2BaNgydF4y2Ba(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba+ 1,gydF4y2BatgydF4y2Ba< + 1)=gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_jgydF4y2BaNgydF4y2Ba(gydF4y2Ba一个tgydF4y2Ba)gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_jgydF4y2Ba每年青少年存活率。年龄gydF4y2BakgydF4y2Ba年老的动物,我们传播总数gydF4y2BaNgydF4y2Ba(所有年龄段求和,无视年龄特异性生存率的差异)和成人生物量gydF4y2BaBgydF4y2Ba利用时滞差分关系:gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2BatgydF4y2Ba是时间在年;gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_{一个gydF4y2Ba}是成人年存活率(常数收获/控制效果除外);gydF4y2BaRgydF4y2Ba(gydF4y2BatgydF4y2Ba+ 1)时代gydF4y2BakgydF4y2Ba招聘的动物数量;gydF4y2Ba一个,gydF4y2Baρ是Ford-Brody身体增长模型参数;和gydF4y2BawgydF4y2Ba_kgydF4y2Ba是成熟意味着体重(质量)。gydF4y2Ba

没有必要传播这些方程达到空间规模,因为我们不承担投资特定年龄的差异1 +增长和存活率(除了时变收成的影响gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_{一个gydF4y2Ba}虹鳟鱼的格伦峡谷大坝下方,发现彩虹的人口)。时代1号进入少年时代会计(主要在每年的年龄gydF4y2BakgydF4y2Ba总新兵gydF4y2BaRgydF4y2Ba)计算总和,在到达,招聘达成率。gydF4y2Ba

成年人使用每个达到(的比例gydF4y2BaN, BgydF4y2Ba最初基于历史数据,然后更新与模拟招聘成功达到多年)被认为产生卵子/幼仔gydF4y2BaEgydF4y2Ba(gydF4y2BatgydF4y2Ba)生物量成正比,gydF4y2BaEgydF4y2Ba(gydF4y2BatgydF4y2Ba)=gydF4y2Ba海尔哥哥gydF4y2Ba(gydF4y2BatgydF4y2Ba),gydF4y2BaegydF4y2Ba=鸡蛋/成人生物量。派生沃尔特斯和科曼(1998)意味着我们可以预测造成1岁左右的员工的数量gydF4y2BaEgydF4y2Ba(gydF4y2BatgydF4y2Ba),而占每月捕食风险的变化与食品供应和增长,由Beverton-Holt(1957)的函数形式:gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_蛋gydF4y2Ba鸡蛋存活率,假定为常数;gydF4y2Ba米gydF4y2Ba月的年龄(孵化之后)gydF4y2Ba米gydF4y2Ba= 1…12;gydF4y2BavgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba是相对脆弱的gydF4y2Bam -gydF4y2Ba个月大的青少年捕食;gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_米gydF4y2Ba(gydF4y2BatgydF4y2Ba)是最大的(低密度)在月生存率;gydF4y2BaKgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba,gydF4y2BaKgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba是比例常数取决于单位的测量(见下图);gydF4y2BaPgydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba)是一个总捕食风险指数每时间觅食;gydF4y2BaFgydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba)是一个加权(通过饮食成分)的食物密度指数;gydF4y2BaHgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba)是一个函数定义相对(0 - 1)的变化风险率效应(gydF4y2BaPgydF4y2Ba/gydF4y2BaFgydF4y2Ba与物理栖息地的变化因素对生存的影响);和gydF4y2BaHgydF4y2Ba_fgydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba)是一个函数定义相对(0 - 1)的变化可用觅食生境(觅食舞台大小)与物理栖息地的变化因素。gydF4y2Ba

有两个关键组件(A13.3):营养连锁捕食风险通过风险率和食品供应gydF4y2BaPgydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba)/gydF4y2BaFgydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba),连接到物理生境因素影响捕食风险通过栖息地和食物竞争功能gydF4y2BaHgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba和gydF4y2BaHgydF4y2Ba_fgydF4y2Ba。gydF4y2Ba

的gydF4y2BaPgydF4y2Ba和gydF4y2BaFgydF4y2Ba函数加权和类型的捕食者的捕食者和食物,和food-specific相对风险/机遇。在初始化每个模拟基准年1993年,我们这些功能gydF4y2BaPgydF4y2Ba= 1,gydF4y2BaFgydF4y2Ba= 1如果捕食者和食品丰度与1993年重新出现在其他模拟值。因此,举例来说,如果我们假定一个特定的捕食者占20%的青少年死亡率在1993年基线情况下,我们把它的贡献gydF4y2BaPgydF4y2Ba0.2在其他年份gydF4y2BaBgydF4y2Ba(gydF4y2BatgydF4y2Ba)/gydF4y2BaBgydF4y2Ba(1993),gydF4y2BaBgydF4y2Ba(gydF4y2BatgydF4y2Ba年)是食肉动物生物量gydF4y2Bat。gydF4y2Ba贡献gydF4y2BaFgydF4y2Ba以同样的方式计算。我们尝试电子表格营养建模练习,看看我们是否可以取代相对捕食和摄食率等的计算基于绝对空间死亡率参数估计的食肉动物丰度,摄食率,和饮食的组成部分。这个练习揭示了基本的丰度和喂养真的令人沮丧的空白数据,特别是对外来物种的关键。相对gydF4y2BaPgydF4y2Ba和gydF4y2BaFgydF4y2Ba计算允许我们至少定义明确的替代假设可能的捕食和食物的影响,没有假装我们可以量化每个组件的计算需要证明任何特定的假设。gydF4y2Ba

1993年第(基线)模拟每个场景,我们A13.3计算方程gydF4y2BaH PgydF4y2Ba和gydF4y2BaFgydF4y2Ba每月物种因素对每一个指标,然后使用这些计算gydF4y2BaKgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba和gydF4y2BaKgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba这gydF4y2BaNgydF4y2Ba(12)(年龄1新兵)只会平衡认为年老的动物的自然死亡率,提供栖息地,捕食和食物条件保持不变。gydF4y2BaKgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba估计在达到作为一个单一的,非空间因素,用观察到的相对含量,达到空间不同的重量gydF4y2BaH PgydF4y2Ba和gydF4y2BaFgydF4y2Ba的因素。但是,gydF4y2BaKgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba“校准”是默认情况下reach-by-reach基础上完成的,所以gydF4y2BaKgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba参数可以表示栖息地能力影响除了这些显式地建模gydF4y2BaHgydF4y2Ba_fgydF4y2Ba。gydF4y2Ba用户可以关闭这个默认计算模型(初始化计算单abundance-weighted平均水平gydF4y2BaKgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba到达),是否明确公认的栖息地关系包括在计算中gydF4y2BaHgydF4y2Ba_fgydF4y2Ba可以解释观察到的空间分布模式(这两级可选计算是必要的,尤其是在早期模型发展,以便我们可以为特定物种“驱动”的子空间合理的相对丰度估计捕食者/竞争对手物种,通过栖息地连杆的参数化和工作在某些系统的方式跨物种)。gydF4y2Ba

事实上,gydF4y2BaKgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba代表了一种“补偿参数”,在某种意义上,该产品gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_米gydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba)个月代表最大年龄1年存活率的鸡蛋。模型直接用户可以指定这个最大的存活率,或可以假设最大的存活率gydF4y2BaKgydF4y2Ba* (gydF4y2BaRgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba/gydF4y2BaEgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba),gydF4y2BaRgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba/gydF4y2BaEgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba代表了存活率需要产生一个人口均衡基线(1993)鸡蛋产量gydF4y2BaEgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba。在第二个方法中,gydF4y2BaKgydF4y2Ba*代表的比例最大成活率非常低的人口密度为平衡人口成活率。没有经验数据gydF4y2BaKgydF4y2Ba*为大峡谷脊椎动物(没有stock-recruitment数据);基于比较研究鱼招聘关系(1996年迈尔斯和叫卖小贩),我们建议用户承担gydF4y2BaKgydF4y2Ba* 3 - 10的值。gydF4y2Ba

每个“栖息地连接函数”gydF4y2BaHgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba),gydF4y2BaHgydF4y2Ba_fgydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba)计算作为一个产品的影响在生境因子值gydF4y2Bam。gydF4y2Ba(生境因子值在每个达到仿真,和月包括温度、浊度、最小不等式阶段,湿区,和温暖的支流+死水区)。使用接口附录8所示,模型的用户可以草图功能形式gydF4y2BahgydF4y2Ba(gydF4y2BaVgydF4y2Ba_kgydF4y2Ba),0 hgydF4y2Ba< 1,gydF4y2BaVgydF4y2Ba_kgydF4y2Ba的价值吗gydF4y2BakgydF4y2Ba生境因子在月gydF4y2Ba米gydF4y2Ba(例如,gydF4y2BaVgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba不等式性质的阶段,gydF4y2BaVgydF4y2Ba_5gydF4y2Ba浊度);gydF4y2BaVgydF4y2Ba尺度是相对于1993年基线值。每一个gydF4y2BaHgydF4y2Ba然后是产品吗gydF4y2BahgydF4y2Ba(gydF4y2BaVgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba)gydF4y2BahgydF4y2Ba(gydF4y2BaVgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在这些因素)…gydF4y2BaVgydF4y2Ba用户已经勾勒出了一些关系的模型(gydF4y2BahgydF4y2Ba= 1为“不活跃”gydF4y2BaVgydF4y2Ba的)。通过定义gydF4y2BaHgydF4y2Ba作为一个产品的gydF4y2BahgydF4y2Ba(gydF4y2BaVgydF4y2Ba)的影响(而不是影响的总和),我们假设每个生境因子都有很强的影响独立于其他因素(高gydF4y2BafgydF4y2Ba值一个生境变量不能“补偿”,另一个变量的低价值,例如,有一个大的栖息地面积无法弥补恶劣的热条件)。在同一模型接口,用户可以素描gydF4y2BavgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba函数(0 - 1相关值)定义灵敏度如何gydF4y2BaHgydF4y2Ba和gydF4y2BaPgydF4y2Ba/gydF4y2BaRgydF4y2Ba随年龄在生命的第一年;我们最初允许一个单独的定义gydF4y2BavgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba为每个生境因子函数,但我们发现这大大复杂功能规范没有大幅度提高我们的能力来表示替代假设各种生境因素的重要性。gydF4y2Ba

模型的用户界面草图假设物理生境因素之间的关系(图形显示矩阵的行)和生存/脊椎动物种群的增长组件子模型。显示矩阵的第一列允许用户定义的生境因子和物理尺寸之间的关系所使用的“觅食竞技场”青少年脊椎动物(素描一个积极的关系意味着生境因子有积极影响对青少年的“承载能力”)。第二列定义如何生境因素温和/夸大青少年生存风险率的影响(食肉动物)/(食物);在这种情况下,积极的人际关系意味着增加捕食风险和/或降低食品供应(导致较低的生存)作为生境因子增加。第三列定义了生境因素对身体的影响增长率的老年人(年龄1年+)动物;主要用于模型温度和浊度的影响身体生长的物种如彩虹鳟鱼。gydF4y2Ba

模拟的比较和观察到的趋势在虹鳟鱼相对丰度(每努力运动钓鱼抓),努力赶上,钓鱼。模拟丰度下降的模拟由于肾小球囊性肾病“删除”,然后从1949年to1997重现生理变化的历史。请注意,没有数据收集在1966年之前或在1972年和1979年之间。gydF4y2Ba