我们怎么知道什么时候自然是口渴吗?

你感觉如何当你不喝足够的水吗?口腔变得粘稠,你觉得热,还有独特的干燥的感觉。口渴,饥饿,是一个必须满足的需要。每一个植物和动物可以渴,无论他们在哪里,有多大、多小,或者多大了。在你的房子你可以告诉如果一个工厂是口渴或枯萎的叶子下垂。在国家公园,公园管理者如何告诉如果一个森林或草原沙漠口渴吗?什么时候流或湿地成为口渴吗?

多种形式的水,保持平衡

之前我们可以了解大自然的渴望,我们必须考虑水和它存在的地方。想象一下你徒步旅行穿过你最喜欢的国家公园。你顺着足迹在一个角落里发现一个美丽的场景。你看到了什么?一座山湖吗?波浪在海洋吗?好了!现在穿上你的侦探的帽子和看一遍。你能找到更多的水吗?我们会给你一个提示:水无处不在,藏在眼皮底下! Water can be frozen in snow or ice. There is water running up the trunk of the tree beside you, as sap, and pulsing in the blood of a squirrel in the tree’s branches. There is invisible water in the air around you. There is even water in the soil under your feet. With water in so many forms and places, how can a scientist possibly keep track of it all? We use a concept called水平衡来帮助我们。水平衡意味着的水成一个系统等于水的到来的这个系统。它是平衡的,就像一个数学方程!

让我们先从一个系统你知道:自己的身体。的水,你的身体是你喝的水。一些水是储存在你的细胞以供身体使用。你可能想到的一个方法,水离开你的身体撒尿!其他水离开你的身体当你呼吸和出汗。如果你可以测量它,你就会知道身体需要多少水,让你活着,健康。但是一些水是很难衡量的,对吧?你如何衡量无形的水在你的呼吸,或让你的汗水酷通过蒸发吗?

这就是一些数学方便。如果你把容易测量的输入(你喝水量),减去容易测量的输出(你小便的量),还有一些水。剩下的部分是一切:存储、汗水和呼吸。所以,水你喝等于离开你的身体,但有一些水,保持在你让你活着。所有的水进入,通过和你的身体是你个人的水平衡。

水在自然界中呢?

水在自然界的作品就像在你的身体。水进入公园雨或雪。看看你是否能按照路径水可能需要在黄石公园,图1。一些水填满河流、溪流和湿地野生动物可以冷饮。其他水存储在土壤植物可以使用的。这水就像藏在你的细胞,让你活着。喜欢你的汗水,从土壤中水分蒸发,通过植物叶片制造食物。通过植物叶片水蒸发蒸腾作用,它实际上是干燥的空气将水通过植物,像你一样喝酒时从稻草。科学家粉碎成一个,两个词来描述的过程自然的水回到空气通过蒸发和蒸腾作用:土壤水分蒸发蒸腾损失总量。一旦水在空气中,它不再是用于植物和动物使用。

理解的渴望在自然界中,科学家需要知道多少水在不同池(流、湿地、土壤和植物)和在哪里离开公园。科学家研究植物和动物随着时间的推移,在干、湿年检查他们的条件。他们一次又一次地发现,植物和动物生存的地方合适的水(冷冻、液体或气体)正确的数量和适当的时候以满足他们的需求。一只青蛙和一个仙人掌既能生活在沙漠中,如果他们有权利池的水在适当的时间(图2)。我们说这些植物和动物改编他们的环境。但这并不意味着条件是完美的。几年比其他年有更多的雨雪。是有意义的,自然会口渴时比平常少雨和雪,因为有更少的水。但另一个重要因素有助于确定渴:热!

当温度升高的时候会发生什么?

你一天喝多少水?是不同的如果你在外面跑来跑去,如果你是在室内看书吗?当你锻炼时,你的呼吸努力和汗水,失去水。这水可以加起来损失!满足你的身体需要在夏天骑自行车,你需要喝一杯再填满。就像你一样,植物和动物有水可以改变的需求。当它是热的,阳光明媚的,干燥,植物和动物的水快因为蒸散得更快。

记住水平衡:水=水出门。如果更多的水进入空气通过蒸散,那么更少的水在流,河流和湿地。土壤开始变干。植物和动物变得更难获得他们所需要的水。但和你不同的是,植物不能拿一杯水,甚至大多数动物不能移动找到水。除非下雨或下雪,大自然的池(流、湿地、河流、湖泊、土壤水分、水在植物和动物)得到更干净的街道。加热水平衡数学的一个重要组成部分,因为它决定了如何快速从池里的水植物和动物可以使用到空中,无法访问。

当植物和动物口渴的时候会发生什么?

当植物和动物可以没有所有他们所需要的水,他们口渴。在自然界中,这种渴望干旱。每一个植物和动物可以经历干旱。使用水平衡,我们已经发现,在炎热的天气里,沙漠温泉在拱门国家公园保护野生动物有更少的水喝(1]。暖冬带来少雪,改变蝾螈在黄石国家公园可以住的地方(2]。干旱也使植物更难生长和森林更容易着火和燃烧(3,4]。有多少差异可以发现当我们加热黄石图3吗?植物类型变化和一些动物,如鼠兔和狼獾,搬到新的地方5]。水平衡的变化可以改变个人的栖息地,甚至整个景色。

我们如何帮助自然处理热?

我们知道,全球气温上升。随着世界变得越来越热,很多地方我们关心会经历更多的干旱,即使相同数量的雨和雪。理解水平衡可以帮助公园经理准备这未来,帮助他们了解植物和动物可能有困难,哪些可能很好,哪些地方植物和动物可以茁壮成长。

公园管理者不仅可以添加水以防止干旱。公园太大。相反,他们可以帮助植物和动物以不同的方式。通过计算自然的水平衡,公园管理者知道当篝火可以成为森林火灾。他们可以告诉当流需要更多的水,当鱼必须努力生存。在这种情况下,他们可能会张贴告示,说,“没有篝火允许,”或“不钓鱼。“当环境改善,他们记下这些迹象。

做好准备的变化可以帮助减少干旱和热量的影响。公园管理人员可以准备一个温暖的未来通过种植松树在黄石冷却器的斜坡上。他们可以选择草野生动物喜欢吃适应干旱的沙漠。他们可以使用控制火灾清理灌木丛和保护巨型水杉林从严重的森林大火。他们可以预测哪些池塘将持续青蛙和确保删除非鱼吃青蛙从池塘,青蛙有助于保护建筑物的安全。公园经理甚至可以饮用水源的计划,可能会干,所以未来的游客有足够喝!了解热量和水在自然环境中相互作用的水平衡,公园管理人员准备将来炎热干燥的日子。但仍有许多我们需要学习。你能帮助科学家找到解决方案自然?

术语表

水平衡:↑水流入系统,喜欢雨和雪,等于水储存在一个系统+系统的水流出。

蒸发:↑水从液体变成气体的过程。

蒸腾作用:↑水通过植物的过程和它的叶子。

土壤水分蒸发蒸腾损失总量:↑的和水进入空气通过蒸发和蒸腾。

改编:↑有品质,更容易生活和生存在一个特定的地方。

干旱:↑水资源短缺的时间和数量。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

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引用

[1]↑Weissinger, R。,腓立比,T。,and Thoma, D. 2016. Linking climate to changing discharge at springs in Arches National Park, Utah, USA.生态球7:e01491。doi: 10.1002 / ecs2.1491

[2]↑雷,a . M。,Sepulveda, A. J., Irvine, K. M., Wilmoth, S. K. C., Thoma, D. P., Patla, D. A., 2019. Wetland drying linked to variations in snowmelt runoff across Grand Teton and Yellowstone national parks.科学。总环境。666:1188 - 97。doi: 10.1016 / j.scitotenv.2019.02.296

[3]↑托马,d . P。,Tercek, M. T., Schweiger, E. W., Munson, S. M., Gross, J. E., and Olliff, S. T., 2020. Water balance as an indicator of natural resource condition: case studies from Great Sand Dunes National Park and Preserve.水珠。生态。Conserv。24:e01300。doi: 10.1016 / j.gecco.2020.e01300

[4]↑艾伦,c, D。,Breshears, D. D., and McDowell, N. G. 2015. ESA Centennial Paper on underestimation of global vulnerability to tree mortality and forest die-off from hotter drought in the Anthropocene.生态球6:1-55。doi: 10.1890 / es15 - 00203.1

[5]↑阿什顿,i . 2010。观察和预测生态应对气候变化在落基山脉和哥伦比亚盆地上,自然资源报告NPS / ROMN NRR−2010/220。柯林斯堡有限公司