Collaborative Proposal: MSB-FRA: Scaling Climate, Connectivity, and Communities in Streams

合作提案:MSB-FRA:扩展流中的气候、连通性和社区

基本信息

  • 批准号:
    1802714
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25.24万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-01-01 至 2024-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Half of the Earth's streams are intermittent: they occasionally dry or stop flowing. Since the 1980s, researchers who study streams have developed theories about how stream ecosystems work. Each theory is different, but they all focus on a single physical aspect of streams that is thought to best explain how stream ecosystem structure and function vary from one place to another. Physical factors that have been considered include stream size, floods, and climate. However, the body of work informing the development of these theories, and the body of work supporting them, is based on research from streams that flow continuously, or "perennial streams." Given that half of the Earth's streams are intermittent, there is a need to develop a new theory for streams that explains how drying acts as a control on stream ecosystem structure and function, how intermittent and perennial streams are different, and how those differences vary from region to region. This project uses macrosystems ecology as a foundation to develop and test such a theory that can be applied to all the Earth's streams. A smartphone app will map wet and dry stream reaches in conjunction with international research partners (1000 Intermittent Rivers Project), and citizen science organizers, and educational partners to create new teaching tools. The research may help inform decisions on water use where streams and intermittent and human populations are increasing. Seven graduate student will be included on the diverse research team. This research project is comprised of three components. The first is a three-year field study of intermittent and continuously flowing streams in 10 different regions across the southern, central, and western US led by researchers at five different US universities that will collect streamflow and biological data. The field study will be focused on investigating how macroinvertebrate communities in intermittent and perennial streams differ in species composition and abundance, and how these differences vary according to climate. In 9 of the 10 regions, the researchers will use National Ecological Observatory Network (NEON) collected data, and sampling will follow NEON sampling protocols to generate NEON-compatible data. The second component will develop fine-scale hydrological models of the study watersheds using the Coupled Routing and Excess STorage (CREST) model. These models will predict where and when streams dry in these watersheds, and researchers will model streamflow patterns under different scenarios related to sea surface temperature oscillations and other changes. The third component of the project will generate spatial models that integrate the empirically collected ecological data in the field with the hydrological model outputs. This part of the project will investigate how large-scale climate oscillations (e.g. El Nino Southern Oscillation) influence regional drying patterns differently, and how shifts in spatial drying patterns influence stream ecosystems.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
地球上一半的溪流是间歇性的:它们偶尔会干涸或停止流动。自 20 世纪 80 年代以来,研究河流的研究人员已经开发出有关河流生态系统如何运作的理论。 每种理论各不相同,但它们都集中于河流的一个物理方面,这被认为最好地解释了河流生态系统结构和功能如何因地而异。考虑的物理因素包括溪流大小、洪水和气候。然而,为这些理论的发展提供信息的工作主体以及支持这些理论的工作主体是基于对持续流动的溪流或“常年溪流”的研究。鉴于地球上一半的溪流是间歇性的,因此需要开发一种新的溪流理论,解释干燥如何控制溪流生态系统的结构和功能,间歇性溪流和常年溪流有何不同,以及这些差异如何随季节变化而变化。区域到区域。该项目以宏观系统生态学为基础来开发和测试可应用于地球所有河流的理论。智能手机应用程序将与国际研究合作伙伴(1000 条间歇河流项目)、公民科学组织者和教育合作伙伴一起绘制干湿河段地图,以创建新的教学工具。 这项研究可能有助于为溪流、间歇性和人口不断增加的地区的用水决策提供信息。 七名研究生将被纳入多元化的研究团队。 该研究项目由三个部分组成。第一个项目是由美国五所不同大学的研究人员领导的对美国南部、中部和西部 10 个不同地区间歇性和连续流动的溪流进行为期三年的实地研究,收集溪流和生物数据。实地研究将重点调查间歇性溪流和常年溪流中的大型无脊椎动物群落在物种组成和丰度方面有何差异,以及这些差异如何根据气候而变化。在这10个地区中的9个地区,研究人员将使用国家生态观测站网络(NEON)收集的数据,采样将遵循NEON采样协议,生成与NEON兼容的数据。第二部分将使用耦合路由和超额存储(CREST)模型开发研究流域的精细水文模型。这些模型将预测这些流域中溪流干燥的地点和时间,研究人员将在与海面温度波动和其他变化相关的不同情景下模拟水流模式。该项目的第三个组成部分将生成空间模型,将现场收集的经验生态数据与水文模型输出相结合。该项目的这一部分将研究大规模气候振荡(例如厄尔尼诺南方涛动)如何以不同方式影响区域干燥模式,以及空间干燥模式的变化如何影响河流生态系统。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并被认为值得支持通过使用基金会的智力优点和更广泛的影响审查标准进行评估。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Drought effects on invertebrate metapopulation dynamics and quasi‐extinction risk in an intermittent river network
干旱对间歇性河网无脊椎动物种群动态和准灭绝风险的影响
  • DOI:
    10.1111/gcb.15720
  • 发表时间:
    2021-05-25
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.6
  • 作者:
    Romain Sarremejane;R. Stubbington;J. Engl;C. Sefton;Michael Eastman;S. Parry;A. Ruhí
  • 通讯作者:
    A. Ruhí
Dynamic, downstream‐propagating thermal vulnerability in a mountain stream network: Implications for biodiversity in the face of climate change
山间溪流网络中动态的下游传播热脆弱性:气候变化对生物多样性的影响
  • DOI:
    10.1002/lno.12264
  • 发表时间:
    2022-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Leathers, Kyle;Herbst, David;Safeeq, Mohammad;Ruhi, Albert
  • 通讯作者:
    Ruhi, Albert
Linkages between flow regime, biota, and ecosystem processes: Implications for river restoration
流态、生物群和生态系统过程之间的联系:对河流恢复的影响
  • DOI:
    10.1126/science.aaw2087
  • 发表时间:
    2019-09-19
  • 期刊:
  • 影响因子:
    56.9
  • 作者:
    M. Palmer;A. Ruhí
  • 通讯作者:
    A. Ruhí
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    $ 25.24万
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