Light and hydrologic connectivity drive dissolved oxygen synchrony in stream networks
Light and hydrologic connectivity drive dissolved oxygen synchrony in stream networks
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光和水文连通性驱动河流网络中溶解氧的同步
DOI：
10.1002/lno.12271
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发表时间：
2022
影响因子：
4.5
通讯作者：
Moatar, Florentina
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Diamond, Jacob S.;Pinay, Gilles;Bernal, Susana;Cohen, Matthew J.;Lewis, David;Lupon, Anna;Zarnetske, Jay;Moatar, Florentina
河流溶解氧（DO）动态是代谢活动的结果，随后调节生态系统功能，例如河流内溶质和沉积物反应。河流网络中和跨流网络的 DO 信号同步既是这些功能的模式和时序的原因也是结果，但 DO 同步的网络模式的经验证据有限。我们在跨越 5 个流域和河流顺序的 42 个地点使用高频 DO 测量来评估 DO 信号同步性，以响应光（光合作用的驱动因素）和放电（对 DO 信号空间范围的控制）的变化。我们假设当区域控制占主导地位时，河流网络溶解氧同步会出现：当光输入同步且纵向水文连通性高时。通过补充，我们预测，随着光变得更加异步并且溪流减少或变得不连续，溶解氧信号同步性会降低。我们的结果支持了这一假设：随着光同步和流连通性的增加，溶解氧信号同步性也会增强。包含这两个控制的模型解释了 DO 同步性变化的 70%。我们得出的结论是，网络内和跨网络的溶解氧同步模式支持当前流代谢活动的放电和光控制范式。最后，我们提出 DO 同步模式可能是将次日代谢估计扩展到网络和区域尺度的有用先决条件。
Stream dissolved oxygen (DO) dynamics are an outcome of metabolic activity and subsequently regulate ecosystem functions such as in‐stream solute and sediment reactions. The synchronization of DO signals in and across stream networks is both a cause and effect of the mode and timing of these functions, but there is limited empirical evidence for network patterns of DO synchrony. We used high frequency DO measurements at 42 sites spanning five catchments and stream orders to evaluate DO signal synchrony in response to variation in light (a driver of photosynthesis) and discharge (a control on DO signal spatial extent). We hypothesized that stream network DO synchrony arises when regional controls dominate: when light inputs are synchronous and when longitudinal hydrologic connectivity is high. By complement, we predicted that DO signal synchrony decreases as light becomes more asynchronous and stream flows decline or become discontinuous. Our results supported this hypothesis: greater DO signal synchrony arose with increasing light synchrony and flow connectivity. A model including these two controls explained 70% of variation in DO synchrony. We conclude that DO synchrony patterns within‐ and across‐networks support the current paradigm of discharge and light control on stream metabolic activity. Finally, we propose that DO synchrony patterns are likely a useful prerequisite for scaling subdaily metabolism estimates to network and regional scales.
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