سد القندس

يتراوح طول سدود القنادس عادةً من بضعة أمتار إلى حوالي 100 متر (328 قدمًا وبوصة واحدة) . ^{[ 8 ]} وقد يصل طول القنوات إلى أكثر من 500 متر (1640 قدمًا و5 بوصات) . ^{[ 9 ]} يقع أكبر سد قندس معروف في منتزه وود بافالو الوطني في ألبرتا ، كندا، ويبلغ طوله 775 مترًا (2542 قدمًا و8 بوصات) . ^{[ 10 ]} تُظهر صور الأقمار الصناعية التي وفرتها ناسا وورلد ويند أن السد لم يكن موجودًا في عام 1975، ولكنه ظهر في صور لاحقة. يحتوي السد على جحرين أو أكثر، وهو عبارة عن دمج سدين أصليين. تُظهر صور جوجل إيرث سدودًا جديدة قيد الإنشاء، والتي قد تتصل في نهاية المطاف بالسد الرئيسي، مما يزيد الطول الإجمالي بمقدار 50 إلى 100 متر (من 164 قدمًا وبوصة واحدة إلى 328 قدمًا وبوصة واحدة ) خلال العقد القادم. ^{[ 11 ]} الإحداثيات: 58°16′15″ شمالاً 112°15′6″ غرباً / 58.27083° شمالاً 112.25167° غرباً / 58.27083؛ -112.25167 .          

تم العثور على سد كبير آخر من صنع القندس يبلغ طوله 652 مترًا (2139 قدمًا) ، ^{[ 12 ]} وارتفاعه 4.3 مترًا (14 قدمًا) وسمكه 7.0 مترًا (23 قدمًا) عند القاعدة في ثري فوركس، مونتانا . ^{[ 3 ]}   

قد يكون لسد القندس ارتفاعٌ فوق مستوى الماء. عند هطول أمطار غزيرة، يمتلئ النهر أو البحيرة. بعد ذلك، يُطلق السد تدريجيًا المياه المخزنة الزائدة، مما يُقلل إلى حد ما من ارتفاع موجة الفيضان المتجهة أسفل النهر. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

يتقاطع سطح أي مجرى مائي مع مستوى المياه الجوفية المحيطة به. برفع مستوى المجرى، يقل انحدار سطح المياه الجوفية فوق سد القندس، فيتدفق الماء بالقرب من السد ببطء أكبر إلى المجرى. قد يُسهم ذلك أيضًا في الحد من موجات الفيضان، وزيادة تدفق المياه في حال انعدام الأمطار. بعبارة أخرى، تُسهّل سدود القندس تدفق المياه بزيادة المساحة التي يُبللها المجرى. يسمح هذا بتسرب المزيد من المياه إلى باطن الأرض حيث يتباطأ تدفقها، لتعود هذه المياه في النهاية إلى المجرى. تتميز الأنهار التي تقع سدود القندس في منابعها بانخفاض منسوب المياه عند المد العالي وارتفاع منسوب المياه عند الجزر.

من خلال رفع منسوب المياه الجوفية في الأراضي الرطبة، مثل الأراضي الخثية ، يمكن تثبيت منسوب المياه الجوفية المتذبذب، مما يؤثر على مستويات كل من الكربون والماء. في دراسة أجريت عام 2017 حول هيدرولوجيا سدود القنادس، وُجد أن سدود القنادس التي خضعت للمراقبة في أرض خثية بجبال روكي تزيد من تخزين المياه الجوفية والتوازن المائي الإقليمي ، وهو ما قد يكون مفيدًا للوقاية من الجفاف. كما أشارت الدراسة إلى إمكانية تحسين عزل الكربون . ^{[ 17 ]}

قد تتسبب برك القنادس في إزالة العناصر الغذائية من مجرى النهر. غالبًا ما تزيد الزراعة على ضفاف الأنهار من كميات الفوسفات والنترات وغيرها من العناصر الغذائية، مما قد يؤدي إلى التخثث وتلوث مياه الشرب. إلى جانب الطمي، يجمع سد القندس الأغصان والفروع الناتجة عن نشاط القنادس، بالإضافة إلى الأوراق، خاصةً في فصل الخريف . المكون الرئيسي لهذه المادة هو السليلوز ، وهو بوليمر من مونومرات بيتا-جلوكوز . (يُنتج هذا بنية أكثر تبلورًا من تلك الموجودة في النشا ، الذي يتكون من مونومرات ألفا-جلوكوز . السليلوز نوع من السكريات المتعددة ). تُنتج العديد من البكتيريا إنزيم السليولاز الذي يفصل الجلوكوز ويستخدمه كمصدر للطاقة. وكما تحصل الطحالب على الطاقة من ضوء الشمس، تستمد هذه البكتيريا الطاقة من السليلوز، وتشكل قاعدة سلسلة غذائية مشابهة جدًا.

بالإضافة إلى ذلك، تمتص التجمعات البكتيرية مركبات النيتروجين والفوسفور أثناء مرورها في مجرى الماء، وتحافظ على هذه العناصر الغذائية وغيرها في بركة القندس والبيئة المحيطة بها. ^{[ 18 ]}

تُدخل الزراعة مبيدات الأعشاب والمبيدات الحشرية إلى الجداول المائية. ويتم استقلاب بعض هذه المواد السامة وتحللها بواسطة البكتيريا الموجودة في قاع سد القندس الغني بالسليلوز.

يعتقد بعض العلماء أن سلسلة النيتروجين - أي إنتاج كميات من النيتروجين المثبت تفوق قدرة الدورات الطبيعية على تحويله إلى غاز النيتروجين - قد تُشكل مشكلة بيئية للأرض لا تقل خطورة عن إنتاج ثاني أكسيد الكربون. ^{[ 19 ]} وقد أظهرت الدراسات أن سدود القنادس على طول مجرى مائي تُساهم في عملية نزع النيتروجين (تحويل مركبات النيتروجين إلى نيتروجين). إذ تقوم البكتيريا الموجودة في التربة وبقايا النباتات المتراكمة عند السدود بتحويل النترات إلى غاز النيتروجين. ثم يتصاعد الغاز على شكل فقاعات إلى السطح ويختلط بالغلاف الجوي مرة أخرى. ^{[ 20 ]}

تُشكل سدود القنادس والبرك المرتبطة بها بيئة حاضنة لسمك السلمون المرقط . ^{[ 21 ]} وقد ظهرت بوادر ذلك بعد اتفاقية عام 1818 بين الحكومة البريطانية في كندا والحكومة الأمريكية، والتي سمحت للأمريكيين بالوصول إلى حوض نهر كولومبيا. فقد أصدرت شركة خليج هدسون ، في نوبة غضب ، تعليماتها لصياديها باستئصال الحيوانات ذات الفراء في المنطقة. وكان القندس أول حيوان ينقرض محليًا. وانخفضت أعداد سمك السلمون بشكل حاد في السنوات اللاحقة، على الرغم من أن أيًا من العوامل المرتبطة بانخفاض أعداد سمك السلمون لم تكن موجودة في ذلك الوقت. ^{[ 22 ]}

هناك عدة أسباب تجعل سدود القنادس تزيد من أعداد سمك السلمون. ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]} فهي تُنشئ بركًا عميقة بما يكفي لاختباء صغار السلمون من الطيور الخواضة المفترسة . كما أنها تحبس العناصر الغذائية في بيئتها، ولا سيما تدفق العناصر الغذائية الناتج عن هجرة سمك السلمون البالغ عكس التيار. وتساعد هذه العناصر الغذائية في تغذية الصغار بعد هضم كيس المح . وتوفر السدود مياهًا هادئة، مما يعني أن صغار السلمون يمكنهم استخدام الطاقة للنمو بدلًا من استخدامها في التنقل عبر التيارات؛ فالصغار الأكبر حجمًا التي تمتلك مخزونًا غذائيًا لديها معدل بقاء أفضل عند وصولها إلى البحر. وأخيرًا، تحافظ سدود القنادس على نقاء المياه، وهو ما يُفيد جميع أنواع السلمونيات .

أظهرت الدراسات أن سدود القنادس مفيدة لتجمعات الضفادع والعلاجيم ، ويرجع ذلك على الأرجح إلى أنها توفر مناطق محمية لليرقات لتنضج في مياه دافئة غنية بالأكسجين. ^{[ 26 ]} وأظهرت دراسة أجريت في ألبرتا، كندا، أن "الفخاخ الأرضية في برك القنادس اصطادت 5.7 أضعاف ضفادع الخشب حديثة التحول، و29 ضعفًا من العلاجيم الغربية، و24 ضعفًا من ضفادع الجوقة الشمالية، مقارنةً بالجداول المائية المجاورة ذات التدفق الحر." ^{[ 27 ]}

تُساعد سدود القنادس الطيور المغردة المهاجرة . فمن خلال تحفيز نمو أنواع النباتات الضرورية لأعداد الطيور المغردة المُهددة بالانقراض، تُساهم سدود القنادس في توفير الغذاء والموئل. وقد أظهرت الدراسات أن وجود سدود القنادس يرتبط بزيادة تنوع الطيور المغردة. ^{[ 28 ]} كما يُمكن أن يكون لها آثار إيجابية على الطيور المائية المحلية، مثل البط، التي تحتاج إلى موائل مائية راكدة. ^{[ 29 ]}

قد تُسبب سدود القنادس أضرارًا جسيمة؛ إذ يُمكن أن تُؤدي الفيضانات إلى أضرارٍ بالغة في الممتلكات، وعندما تحدث الفيضانات بجوار خط سكة حديد، يُمكن أن تُؤدي إلى خروج القطارات عن مسارها نتيجةً لجرف القضبان. وعندما ينهار سد القندس، قد يُؤدي الفيضان المفاجئ الناتج إلى إغراق قناة تصريف المياه .

تركز الحلول التقليدية لمشاكل القنادس على اصطيادها وإزالتها من المنطقة. ورغم أن هذا الحل ضروري أحيانًا، إلا أنه عادةً ما يكون قصير الأجل، إذ شهدت أعداد القنادس انتعاشًا ملحوظًا في الولايات المتحدة (بعد أن كادت تنقرض في القرن التاسع عشر)، ومن المرجح أن تعود باستمرار إلى استيطان الموائل المناسبة. ^{[ 30 ]} وتشمل الحلول الحديثة أجهزة تدفق المياه التي تتميز بفعاليتها من حيث التكلفة وقلة صيانتها .

عند إدخال القنادس إلى منطقة تفتقر إلى مفترساتها الطبيعية، كما هو الحال في تييرا ديل فويغو ، غمرت آلاف الأفدنة من الأراضي، وأصبحت تُعتبر آفة. ومن أبرز الاختلافات بين تييرا ديل فويغو ومعظم أمريكا الشمالية أن أشجارها لا يمكن تقليمها دوريًا كما هو الحال مع أشجار الصفصاف والحور والأسبن وغيرها من أشجار أمريكا الشمالية. ولذلك، يبدو الضرر الذي تُسببه القنادس أشدّ وطأة. ولا يقتصر تأثير القنادس على المناطق التي يسكنها الإنسان، بل يمكنها أيضًا تدمير موائل تعشيش الأنواع المهددة بالانقراض.

تُتيح درجات الحرارة المرتفعة في القطب الشمالي للقنادس توسيع نطاق موائلها شمالًا، حيث تُعيق سدودها حركة القوارب، وتؤثر على الوصول إلى الغذاء، وتُؤثر على جودة المياه، وتُهدد تجمعات الأسماك في المصب. ^{[ 31 ]} وتُخزن البرك التي تُشكلها السدود الحرارة، مما يُغير من خصائص المياه المحلية ويُسبب ذوبانًا موضعيًا للتربة الصقيعية، الأمر الذي يُساهم بدوره في ظاهرة الاحتباس الحراري. ^{[ 31 ]}

إذا ضاق حوض القندس بسبب تراكم الرواسب، أو نفدت الأشجار، فإن القنادس ستهجر الموقع، تاركةً وراءها أرضًا رطبة. وفي نهاية المطاف، سينهار السد وتجف المياه. وتُعدّ الطبقة السميكة الغنية بالطمي والأغصان والأوراق الميتة خلف السد القديم موطنًا مثاليًا لبعض أنواع الكائنات الحية في الأراضي الرطبة.

مع امتلاء الأراضي الرطبة ببقايا النباتات وجفافها، تستوطنها أنواع المراعي، وقد تتحول في نهاية المطاف إلى مرعى مناسب للرعي في منطقة كانت مغطاة بالغابات. يوفر هذا بيئة قيّمة للعديد من الحيوانات التي لولا ذلك لكانت محرومة من هذه البيئة. كما أن بناء سدود القنادس يزيد من تكاثر النباتات التي بُنيت منها السدود (مثل الصفصاف) عن طريق القطع ، مما يشجع نمو الجذور العرضية.

وأخيرًا، ستستوطن أشجار ضفاف الأنهار المرج، وعادةً ما تكون أشجار الحور والصفصاف وغيرها من الأنواع التي يفضلها القندس. ومن المرجح أن يعيد القندس استيطان المنطقة، وتبدأ الدورة من جديد.

في كل مرة تتكرر فيها دورة حياة مجرى النهر، تُضاف طبقة أخرى من التربة العضوية إلى قاع الوادي. يمتلئ الوادي تدريجيًا وتتسع المنطقة المسطحة في قاعه. الأبحاث قليلة، ولكن يبدو من المرجح أن أجزاءً من الأراضي المنخفضة في أمريكا الشمالية قد تشكلت، أو على الأقل ازدادت، بفعل جهود أجيال من القنادس التي عاشت هناك. ^{[ 32 ]}