Features of Distribution and Morphometric Characteristics of Beaver Dams and Ponds in Small Rivers of the Uplands of the Steppe Zone of the Volga Region, European Russia

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Beavers, as mammals that have a unique ability to transform watercourses and their floodplain-channel complexes by building dams and associated ponds, intensively develop streams and, especially, small rivers, as well as small branches of larger rivers in Eastern Europe. During a geodetic survey using GNSS equipment and a field survey of four small rivers in the uplands of the steppe zone of the Volga region, the features of the distribution of beaver dams and associated ponds were identified, and some of their morphometric characteristics (height and length of dams and their ratio; length of ponds) were determined. An analysis of the longitudinal profiles of these rivers showed the significant role of slopes (gradients) in the distribution of these beaver structures: about 90% of them are located on riverbed slopes of less than 2%, including 56% of less than 1%. A weak and statistically insignificant trend of increasing height of beaver dams, as well as a statistically significant trend of decreasing length of beaver dams and associated ponds as riverbed slopes increase, was identified. The highest average heights of beaver dams are confined to those small rivers whose basin soils are comparatively heavily plowed (mainly clayey-loamy Chernozems).

Full Text

Restricted Access

About the authors

Aidar G. Sharifullin

Kazan Federal University

Author for correspondence.
Email: AGSharifullin@kpfu.ru

Candidate of Geographical Sciences, Associate Professor of the Department of Landscape Ecology of the Institute of Environmental Sciences

Russian Federation, Kazan

Artyom V. Gusarov

Kazan Federal University

Email: avgusarov@mail.ru

Candidate of Geographical Sciences, Associate Professor, Senior researcher, Scientific research center “Digital Earth” of the Institute of Geology and Petroleum Technologies

Russian Federation, Kazan

References

  1. Geograficheskij atlas Orenburgskoj oblasti. Geoportal Russkogo geograficheskogo obshhestva. 2020. URL: https://geoportal.rgo.ru/catalog/sobranie-kart-i-planov-iz-izdaniy-rgo/sovremennye-izdaniya-vypolnennye-po-grantam-i-0. (data obrashheniya: 24.08.2024).
  2. Vodogreckij V. E. Antropogennye izmenenie stoka malyx rek. L.: Gidrometeoizdat. 1990. 175 s.
  3. Zharkov I. V. Itogi rasseleniya rechnyx bobrov v SSSR // Trudy Voronezhskogo gosudarstvennogo zapovednika. Vosstanovlenie i racional’noe ispol’zovanie zapasov rechnogo bobrov v SSSR. 1969. Vyp. XVI. S.10–51.
  4. Zav’yalov N. A. Vliyanie rechnogo bobra na e’kosistemy malyx rek. M.: Izd-vo Nauka, 2005. 186 s.
  5. Ivanova N. N., Golosov V. N., Koval’chuk I. P. Issledovaniya malyx rek Vostochnoj Evropy: podxody, rezul’taty, problemy, perspektivy // E’rozionnye i ruslovye processy. 2005. № 4. S. 153–174.
  6. Kuvalkin A. A., Bondarenko V. L. E’kologicheski ustojchivoe upravlenie prirodno-texnicheskimi sistemami bassejnov malyx rek // Melioraciya i gidrotexnika. 2012. № 3. S. 166–174.
  7. Osipov V. V., Bashinsky I. V., Podshivalina V. N. On the Castor fiber (Castoridae, Mammalia) activity influence on the ecosystem biodiversity of small rivers in the forest-steppe zone // Povolzhskiy Journal of Ecology. 2017. № 1. P. 69–83.
  8. Uchebno-kraevedcheskij atlas Saratovskoj oblasti. Geoportal Russkogo geograficheskogo obshhestva. 2013. URL: https://geoportal.rgo.ru/catalog/sobranie-kart-i-planov-iz-izdaniy-rgo/sovremennye-izdaniya-vypolnennye-po-grantam-i-10 (data obrashheniya: 24.08.2024).
  9. Chislennosti osnovnyx vidov oxotnich’ix zverej. Portal Mlekopitayushhie Rossii. 2022. URL: https://rusmam.ru/news/view?id=68 (data obrashheniya: 24.08.2024).
  10. Baker B. W., Hill E. P. Beaver (Castor canadensis). In Wild mammals of North America: biology, management, and conservation. G. A. Feldhamer, B. C. Thompson, J. A. Chapman (Eds). Baltimore: Johns Hopkins University Press. 2003. P. 288–310.
  11. Bradbury G., Puttock A., Coxon G., Clarke S., Brazier R. E. Testing a novel sonar-based approach for measuring water depth and monitoring sediment storage in beaver ponds // River Res. Appl. 2023. V. 39. № 2. P. 266–273.
  12. Burchsted D., Daniels M. D. Classification of the alterations of beaver dams to headwater streams in northeastern Connecticut, USA // Geomorphology. 2014. V.205. P. 36–50.
  13. Butler D. R., Malanson G. P. The geomorphic influences of beaver dams and failures of beaver dams // Geomorphology. 2005. V. 71. № . 1–2. P. 48–60.
  14. Catalán N., Herrero Ortega S., Gröntoft H., Hilmarsson T. G., Bertilsson S., Wu P., Levanoni O., Bishop K., Bravo, A. G. Effects of beaver impoundments on dissolved organic matter quality and biodegradability in boreal riverine systems // Hydrobiologia. 2017. V. 793. P. 135–148.
  15. Čiuldienė D., Vigricas E., Belova O., Aleinikovas M., Armolaitis K. The effect of beaver dams on organic carbon, nutrients and methyl mercury distribution in impounded waterbodies // Wildlife Biology. 2020. № 3. P. 1–8.
  16. Demmer R., Beschta R. L. Recent history (1988–2004) of beaver dams along Bridge Creek in central Oregon // Northwest Science. 2008. V. 82. № . 4. P. 309–318.
  17. Green K. C., Westbrook C. J. Changes in riparian area structure, channel hydraulics, and sediment yield following loss of beaver dams // BC Journal of Ecosystems and Management. 2009. № 10. P. 68–79.
  18. Graham H. A., Puttock A., Chant J., Elliott M., Campbell-Palmer R., Anderson K., Brazier R. E. Monitoring, modelling and managing beaver (Castor fiber) populations in the River Otter catchment, Great Britain // Ecological Solutions and Evidence. 2022. V. 3, № 3. e12168.
  19. Gusarov A. V., Sharifullin A. G., Beylich A. A., Lisetskii F. N. Features of the Distribution of Beaver Dams and Ponds along Small Rivers: The Volga-Kama Region, European Russia // Hydrology. 2024. № 11. 53. https://doi.org/10.3390/hydrology11040053
  20. Hartman G.; Törnlöv S. Influence of Watercourse Depth and Width on Dam-Building Behaviour by Eurasian Beaver (Castor Fiber) // J Zool. 2006. V. 268. P. 127–131.
  21. Janiszewski P., Gugołek A., Łobanowska A. Use of shoreline vegetation by the European beaver (Castor fiber L.) //Acta Scientiarum Polonorum. 2006. V. 5. № . 2. P. 63–70.
  22. Levine R., Meyer G. A. Beaver dams and channel sediment dynamics on Odell Creek, Centennial Valley, Montana, USA // Geomorphology. 2014. V. 205. P. 51–64.
  23. Mccomb W. C., Sedell J. R., Buchholz T. D. Dam-site selection by beavers in an eastern Oregon basin // Great Basin Nat. 1990. V. 50. P. 273–281.
  24. McCullough M.C.; Harper J. L.; Eisenhauer D. E.; Dosskey M. G. Channel Aggradation by Beaver Dams on a Small Agricultural Stream in Eastern Nebraska. In Self-Sustaining Solutions for Streams, Wetlands, and Watersheds, 12–15 September 2004. American Society of Agricultural and Biological Engineers: St. Joseph, MI, USA, 2005. P. 364–369.
  25. Müller G., Watling. J. The engineering in beaver dams. In Constantinescu, G., M. Garcia & D. Hanes (eds), A Balkema book, River flow 2016: Proceedings of the International Conference on Fluvial Hydraulics (River Flow 2016). St. Louis, USA. 11–14 July 2016 (P. 2094–2099). CRC Press, Boca Raton. https://doi.org/10.1201/9781315644479-326
  26. Naiman R. J.; Melillo J. M.; Hobbie J. E. Ecosystem alteration of boreal forest streams by beaver (Castor canadensis) // Ecology. 1986. V. 67, P. 1254–1269.
  27. Pollock M. M., Beechie T. J., Jordan C. E. Geomorphic changes upstream of beaver dams in Bridge Creek, an incised stream channel in the interior Columbia River basin, eastern Oregon // Earth Surf. Process. Landf. 2007. V. 32. № 8. P. 1174–1185.
  28. Pollock M.M., Beechie T.J., Wheaton J.M., Jordan C.E., Bouwes N., Weber N., Volk C. Using Beaver Dams to Restore Incised Stream Ecosystems // Bioscience. 2014. V. 64. P. 279–290.
  29. Sharifullin A. G., Gusarov A. V., Lavrova O. A., Beylich A. A. Channel gradient as a factor in the distribution of beaver dams and ponds on small rivers: A case study in the northern extremity of the Volga Upland, the East European Plain // Water. 2023. V. 15. № 13. 2491.
  30. Thompson I. D. Habitat Needs of Furbearers in Relation to Logging in Boreal Ontario // For. Chron. 1988, № 64, P. 251–261.
  31. Westbrook C. J., Cooper D. J., Baker B. W. Beaver assisted river valley formation // River Res. Appl. 2011. V. 27. № . 2. P. 247–256.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Location of the studied small rivers. I – borders of administrative regions of the Russian Federation; II – administrative centers; III – location of the mouths of the studied small rivers: 1 – Yagodnaya River, 2 – Zhiloy Klyuch River, 3 – Malaya Yoga River, and 4 – Pyanka River (the coordinates of the mouths of the rivers are given in Table 1); IV – medium–size and large rivers; V – reservoirs and lakes.

Download (489KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Longitudinal profiles of the studied small rivers (Ĺ – horizontal distance, H – absolute elevation, П and Л – right and left tributaries respectively, п and в – permanent and temporary watercourses respectively, α – the average slope of the riverbed, AП – anthropogenic pond; the triangle is the position of the river source during low-water flow in the period of fieldwork).

Download (302KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Changes in some morphometric parameters of beaver dams and ponds in the studied small rivers depending on the slopes of their channels. h and D – height and length of beaver dam respectively, D/h – their ratio, L – length of beaver pond, α – riverbed slope in the sector with beaver dam and associated pond. hср, Dср, (D/h)ср, Lср — average values of the corresponding parameters by riverbed slope intervals; N — total number of beaver dams and associated ponds by riverbed slope intervals; Kр is the critical value of the slopes of small riverbeds (in %), according to the Pettitt test (Table 5); R2 is the approximation coefficient of the logarithmic trend (dashed line); r is the coefficient of linear correlation between the corresponding parameters.

Download (307KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Examples of beaver dams and associated ponds in the studied small rivers in: A – the middle reaches of the Yagodnaya River, Б – the lower reaches of the Zhiloy Klyuch River, В – the middle reaches of the Malaya Yoga River, and Г – the upper reaches of the Pyanka River.

Download (1MB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Erosion benches (steps) in previously formed deposits of beaver ponds in the floodplain–channel complex of the Pyanka River valley.

Download (515KB)
Indexing metadata


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».