# D R A F T U s e o f B i o l o g i c a l I n f o r m a t i o n t o B e t t e r D e f i n e D e s i g n a t e d A q u a t i c L i f e U s e s i n S t a t e a n d T r i b a l W a t e r Q u a l i t y S t a n d a r d s : T i e r e d A q u a t i c L i f e U s e s

## D I S C L A I M E R T h e d i s c u s s i o n i n th i s dr a f t d o c u me n t i s i n t e n d e d s o l e l y t o p r o v i d e i n f o r m a t i o n o n a d v a n c e me n t s i n th e f i e l d o f b i o a s s e s s me n t s a n d o n c u r r e n t S t a t e a n d T r i b a l p r a c t i c e s u s i n g b i o a s s e s s m e n t s t o d e f i n e th e i r d e s i g n a t e d a q u at i c l i f e u s e s . T h e s t a tu t o ry p r o v i s i o n s a n d U
. S
. E P A r e g u l a ti o n s d e s c ri b e d i n th i s d o c u me n t c o n t ai n l e g a l l y b i n d i n g r e q u i re me n t s . T h i s d o c u me n t i s n o t a r e g u l a ti o n i t s e l f, n o r d o e s n o t i t c h a n g e o r s u b s t i tu t e f o r th o s e p r o v i s i o n s a n d r e g u l ati o n s . T h u s , i t d o e s n o t i m p o s e l e g a l l y b i n di n g r e q u i r e me n t s o n U
. S
. E P A , S t a t e s , o r th e re g u l a t e d c o mm u n i t y . T h i s d o c u me n t d o e s n o t c o n f er l e g a l r i g h t s o r i m p o s e l e g a l o b l i g a t i o n s u p o n a n y me m b e r o f th e p ub l i c . W h i l e U
. S
. E P A h a s m a d e e v e ry e f f o rt t o e n s u re th e a c c u r a c y o f th e di s c u s s i o n i n th i s d o c u me n t , th e o b l i g a ti o n s o f th e r e g u l at e d c o mm u n i t y ar e d e t er mi n e d b y s t a tu t e s , r e g u l a ti o n s , o r o th er l e g a l l y b i n di n g r e q u i r e me n t s . In th e e v e n t o f a c o n f l i c t b e t w e e n th e di s c u s s i o n i n th i s d o c u me n t an d a n y s t atu t e o r r e g u l a ti o n , th i s d o c u me n t w o u l d n o t b e c o n tr o l l i n g . T h e g e n e r al d e s c ri p t i o n p r o v i d e d h e re m a y n o t ap p l y t o a p a rti c u l ar s i tu at i o n b a s e d u p o n th e c i rc u m s t a n c e s . In t e r e s t e d p arti e s are f r e e t o r a i s e qu e s ti o n s a n d o b j e c ti o n s ab o u t th e s u b s t an c e o f th i s d o c u me n t a n d th e ap p r o p ri a t e n e s s o f th e a p p l i c ati o n o f th e i n f o r m a ti o n p r e s e n t e d t o a p art i c u l a r s i tu a ti o n . U
. S
. E P A a n d o th e r d e c i s i o n - m a ke r s r e t a i n th e d i s c re ti o n t o a d o p t ap p r o a c h e s o n a c a s e - b y - c a s e b a s i s th at d i f f e r f r o m th o s e d e s c r i b e d i n th i s d o c u me n t w h er e a p p r o p ri at e . M e n ti o n o f tr a d e n a me s o r c o mme r c i a l p r o du c t s d o e s n o t c o n s ti tu t e e n d o r s e me n t o r r e c o mme n d a t i o n f o r th e i r u s e . T h i s i s a l i v i n g d o c u me n t an d m a y b e r e v i s e d p er i o di c a l l y . U
. S
. E P A w e l c o me s p u b l i c i n p u t o n th i s d o c u me n t a t a n y t i me .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5

## P**r e**  **f a**  **c e** 
O u r N a ti o n ’ s w at e r s are a v a l u ab l e e c o l o g i c al r e s o ur c e . P r o t e c ti n g th e m b e g i n s w i th S t a t e a n d au th o ri z e d T ri b al a d o p ti o n o f w at e r q u a l i t y s t a n d ar d s . T h i s dr af t d o c u me n t , th e U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a t e d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S ta te a n d T r i b a l W a t e r Q u a l i t y S ta n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i

f

e U s e s , p r o v i d e s u p - t o - d a t e i n f o r m a t i o n o n p r a c t i c a l , d e f e n s i b l e ap p r o a c h e s t o h e l p S t a t e s an d T ri b e s mo r e p r e c i s e l y d e f i n e d e s i g n a t e d a q u ati c l i f e u s e s i n th e i r w a t er q u a l i t y s t a n d a r d s . B i o l o g i c a l l y - b a s e d t i er e d a q u at i c l i f e u s e s , b a s e d o n th e s c i e n ti f i c mo d e l p r e s e n t e d i n th i s d o c u me n t , c a n h e l p S t at e s a n d T ri b e s d e v e l o p a q u ati c l i f e u s e s th at mo r e p r e c i s e l y d e s c ri b e th e e x i s ti n g a n d p o t e n t i a l u s e s o f a w a t e r b o d y a n d th e n u s e b i o a s s e s s me n t s t o h e l p me a s u r e att ai n me n t o f th e u s e s . B i o l o g i c a l l y - b a s e d ti e re d a q u a ti c l i f e u s e s c o u p l e d w i th n u me r i c b i o l o g i c a l c ri t e ri a p r o v i d e a di r e c t me a s u r e o f th e a q u at i c re s o u r c e th at i s b e i n g p r o t e c t e d
. T h e c o n d i t i o n o f th e b i o t a r e f l e c t s th e c u m u l a ti v e r e s p o n s e o f th e a q u at i c c o mm u n i t y t o i n d i v i du a l o r m u l t i p l e s o u rc e s o f s tre s s – a n e n v i r o n me n t al o u t c o me me a s u r e . T h e t e c h n i c a l ap p r o a c h e s d e s c r i b e d i n th i s d o c u me n t s u p p o rt U
. S
. E P A ’ s E n v i r o n me n t a l In d i c a t o r s In i t i at i v e t o mo v e th e A g e n c y c l o s er t o a p erf o r m a n c e - b a s e d r ath e r th a n p r o c e s s - b a s e d e n v i r o n me n t al p r o t e c ti o n s y s t e m ( h ttp : / /w w w . e p a . g o v/i n di c a t o r s )
. L au n c h e d i n N o v e m b e r 2 0 0 1 , th e E n v i r o n me n t a l I n d i c at o r s I n i ti at i v e r e s p o n d s t o th e P re s i d e n t ’ s c a l l t o h a v e a g e n c i e s a n d d e p a rt me n t s m a n a g e f o r r e s u l t s b y me a s u r i n g e n v i r o n me n t a l o u t c o me s . T h i s d o c u me n t i s a c o m p i l at i o n o f th e t o o l s , p r a c t i c e s , a n d e x p e ri e n c e s o f S t at e a n d T r i b a l s c i e n t i s t s w h o h a v e u s e d b i o l o g i c a l i n f o rm at i o n t o mo r e p r e c i s e l y d e f i n e th e i r a q u a ti c l i f e u s e s . T h e p re s e n t e d mo d e l b r i n g s b i o l o g i c a l c o n di ti o n a n d s tr e s s o r i n f o r m at i o n t o g e th e r t o i n f o r m d e c i s i o n s o n u s e d e s i g n at i o n . T h e d o c u me n t f u l f i l l s a c o mmi tme n t i n th e U
. S
. E P A W at er Q u a l i t y S t a n d a r d s S tr at e g y t o p r o v i d e t e c h n i c a l s u p p o rt , o u tre a c h , t r ai n i n g , a n d w o rk s h o p s t o a s s i s t S t at e s a n d T ri b e s w i th d e s i g n at e d u s e s , i n c l u di n g u s e a t t a i n ab i l i t y a n al y s e s a n d ti e r e d a q u at i c l i f e u s e s ( E P A

- 8 2 3

- R

- 0 3

- 0 1 0 , S tr a t e g i c A c t i o n # 7 , M i l e s t o n e # 2 )
. U
. S
. E P A e n c o ur a g e s S t a t e s a n d T r i b e s t o i n c o r p o r at e b i o l o g i c a l i n f o r m a t i o n i n t o th e i r d e c i s i o n s . U
. S
. E P A b e l i e v e s th e u s e o f b i o a s s e s s me n t s w i l l h e l p i m p r o v e w a t e r qu a l i t y p r o t e c ti o n . T h e i n f o r m a t i o n i n th i s d o c u me n t c a n h e l p S t at e s a n d T r i b e s u s e b i o a s s e s s me n t s t o mo r e p re c i s e l y d e f i n e th e i r a q u at i c l i f e u s e s a n d c o mm u n i c a t e th i s i n f o r m a t i o n t o th e p ub l i c . U
. S
. E P A i s m aki n g th i s d o c u me n t a v a i l a b l e s o S t a t e s an d T ri b e s c a n p i l o t a b i o a s s e s s me n t
- b a s e d ti er e d ap p r o a c h t o d e f i n i n g th e i r d e s i g n at e d a q u at i c l i f e u s e s . I f y o u c h o o s e t o u n d ert ake a p i l o t , U
. S
. E P A w o u l d ap p r e c i a t e h e a r i n g ab o u t y o u r e x p e ri e n c e . W e ar e i n t e r e s t e d i n f e e db a c k o n th e f o l l o w i n g q u e s ti o n s : • I s th i s d o c u me n t h e l p f u l i n a d dr e s s i n g c u rre n t i s s u e s i n y o u r p r o g r a m ? • D o e s th i s d o c u me n t a d dr e s s th e t e c h n i c al c h a l l e n g e s i n y o u r R e g i o n , S t at e , o r T r i b e ? • H o w c a n th i s d o c u me n t b e i m p r o v e d t o h e l p y o u d e v e l o p t i e re d a q u a ti c l i f e u s e s i n y o u r p r o g r a m ? • W h a t a d di ti o n al i n f o r m a t i o n w o u l d b e h e l p f u l t o y o u ? S h o u l d y o u h a v e a n y q u e s ti o n s o r w i s h t o p r o v i d e f e e db a c k , p l e a s e c o n t a c t S u s an K
. J a c k s o n v i a e m a i l at J a c k s o n . S u s a n k @ e p a . g o v o r a t th e f o l l o w i n g a d dre s s : T i e re d A q u at i c L i f e U s e s D o c u me n t A tt n : S u s a n K
. J a c k s o n H e a l th a n d E c o l o g i c a l C r i t er i a D i v i s i o n ( 4 3 0 4 T ) O f f i c e o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y U
. S
. E P A , O f f i c e o f W a t er 1 2 0 0 P e n n s y l v a n i a A v e n u e

W a s h i n g t o n , D C 2 0 4 6 0
DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 iDR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 i i

## E **x e**  **c u**  **t i**  **v**

**e S**  **u m**  **m a**  **r y** 
T h i s d o c u me n t p r o v i d e s u p - t o - d a t e i n f o r m a t i o n o n h o w S t a t e s a n d T r i b e s c a n u s e b i o l o g i c a l i n f o r m a ti o n t o mo r e p r e c i s e l y d e f i n e d e s i g n a t e d a q u a ti c l i f e u s e s f o r th e i r w a t e r s . T h i rty y e ar s a g o , u n d e r th e C l e a n W a t e r A c t ( C W A ) , S t at e s a n d T r i b e s w e r e r e q u i r e d t o a d o p t i n th e i r w a t e r q u a l i t y s t a n d ar d s , w h e r e a tt a i n ab l e , d e s i g n a t e d u s e s th a t i n c l u d e d th e p r o t e c ti o n a n d p r o p a g a ti o n o f f i s h , s h e l l f i s h , a n d w i l d l i f e . D u r i n g t h e 1 9 7 0 s , th e b i o l o g i c a l g o a l s a d o p t e d i n t o S t at e o r T r ib a l w a t e r q u a l i t y s t a n d ar d s a s d e s i g n a t e d a q u a ti c l i f e u s e s m a y h a v e b e e n ap p r o p r i a t e l y g e n e r a l ( e . g . , “ a q u a ti c l i f e a s n a tu r a l l y o c c u r s ” ) g i v e n th e l i m i t e d d a t a a v a i l ab l e a n d th e s t a t e o f th e s c i e n c e . H o w e v e r , w h i l e s u c h g e n e r a l u s e c l a s s i f i c a ti o n s m e e t t h e r e q u i r e me n t s o f th e C l e a n W a t e r A c t a n d th e i m p l e me n ti n g f e d e r a l r e g u l a ti o n s , t h e y m a y c o n s ti t u t e t h e b e g i n n i n g , r a th e r th a n t h e e n d , o f ap p r o p r i at e u s e d e s i g n a ti o n s . I m p r o v e d p r e c i s i o n m a y r e s u l t i n mo r e e f f i c i e n t a n d e f f e c ti v e e v a l u a t i o n o f a tt a i n m e n t o f c o n d i ti o n a n d u ti l i z a ti o n o f r e s t o r a ti o n r e s o u r c e s . F i n a l l y , i m p r o v e d p r e c i s i o n i n u s e s c a n e n h a n c e d e mo n s tr a ti n g p r o g r e s s t o w ar d s m a n a g e m e n t g o a l s . I n t h e y e ar s s i n c e t h e C W A w a s p a s s e d , c o n s i d e r ab l e a d v a n c e m e n t s h a v e b e e n m a d e i n th e s c i e n c e o f a q u a ti c e c o l o g y a n d i n b i o l o g i c a l mo n i t o r i n g a n d a s s e s s m e n t me t h o d s . T h i s d o c u me n t s u m m ar i z e s th e s e a d v a n c e m e n t s a n d p r o v i d e s a s c i e n ti f i c mo d e l t h a t S t at e s a n d T r i b e s c a n u s e t o r e f i n e th e i r d e s i g n a t e d u s e s i n a m a n n e r th a t c a n i m p r o v e th e i r w a t e r q u a l i t y a s s e s s m e n t a n d m a n a g e m e n t
. T h i s d o c u me n t w a s d e v e l o p e d b a s e d o n th e t e c h n i c a l e x p e rti s e a n d p r a c ti c a l e x p e r i e n c e o f S t a t e a n d T r i b a l s c i e n t i s t s . I n 2 0 0 0 , th e U
. S
. E P A c o n v e n e d a t e c h n i c a l e x p e rt w o rk g r o u p , i n c l u d i n g S t a t e a n d T r i b a l s c i e n ti s t s , t o i d e n ti f y s c i e n t i f i c a l l y s o u n d a n d p r a c ti c a l ap p r o a c h e s t o h e l p S t a t e s a n d T r i b e s p r o v i d e m o r e s p e c i f i c i t y i n t h e i r d e s i g n a t e d a q u a ti c l i f e u s e s . T h e w o r k g r o u p d e v e l o p e d a s c i e n ti f i c mo d e l , t h e B i o l o g i c a l C o n d i ti o n G r a d i e n t ( B C G ) , w h i c h d e s c r i b e s b i o l o g i c a l r e s p o n s e t o i n c r e a s i n g l e v e l s o f s tr e s s o r s . T h e mo d e l d e s c r i b e s h o w t e n a ttr i b u t e s o f a q u a ti c e c o s y s t e m s c h a n g e i n r e s p o n s e t o i n c r e a s i n g l e v e l s o f s tr e s s o r s . T h e a ttr i b u t e s i n c l u d e s e v e r a l a s p e c t s o f c o mmu n i t y s tru c tu r e , o r g a n i s m c o n d i ti o n , e c o s y s t e m f u n c t i o n , a n d s p a ti a l a n d t e m p o r a l a t tr i b u t e s o f s tr e a m s i z e a n d c o n n e c ti v i t y . T h e g r a d i e n t c a n b e c o n s i d e r e d a n a l o g o u s t o a f i e l d

- b a s e d d o s e - r e s p o n s e c u r v e w h e r e d o s e ( x - a x i s ) = i n c r e a s i n g l e v e l s o f s tr e s s o r s a n d r e s p o n s e ( y - a x i s ) = b i o l o g i c a l c o n d i ti o n . T h e B C G d i f f e r s f r o m t h e s t a n d ar d d o s e r e s p o n s e c u r v e , i n t h a t th e B C G d o e s n o t r e p r e s e n t th e l ab o r a t o ry r e s p o n s e o f a s i n g l e s p e c i e s t o a s p e c i f i e d d o s e o f a kn o w n c h e mi c a l , b u t r a t h e r t h e i n s i t u r e s p o n s e o f t h e b i o t a t o th e s u m o f s tr e s s e s i t i s e x p o s e d t o . T h e B C G i s d i v i d e d i n t o s i x ti e r s o f b i o l o g i c a l c o n d i ti o n a l o n g t h e s tr e s s o r - r e s p o n s e c u r v e , r a n g i n g f r o m o b s e r v ab l e b i o l o g i c a l c o n d i ti o n s f o u n d a t n o o r l o w l e v e l s o f s tr e s s t o th o s e f o u n d a t h i g h l e v e l s o f s tr e s s o r s . T h e mo d e l p r o v i d e s a c o mm o n f r a m e w o rk f o r i n t e rp r e ti n g b i o l o g i c a l i n f o r m a ti o n r e g ar d l e s s o f m e t h o d o l o g y o r g e o g r ap h y . W h e n c a l i b r a t e d t o a r e g i o n a l o r s t at e s c a l e , S t at e s a n d T r i b e s c a n u s e t h i s m o d e l t o mo r e p r e c i s e l y e v a l u a t e t h e c u rr e n t a n d p o t e n ti a l b i o l o g i c a l c o n d i ti o n o f th e i r w a t e r s a n d u s e t h a t i n f o r m a t i o n t o i n f o r m t h e i r d e c i s i o n s o n a q u a ti c l i f e d e s i g n a ti o n s . A d d i ti o n a l l y , S t a t e s a n d T r i b e s c a n u s e t h i s i n t e rp r e t a ti v e mo d e l t o mo r e c l e ar l y a n d c o n s i s t e n t l y c o mmu n i c a t e t h e s e d e c i s i o n s t o th e p u b l i c . M a i n e a n d O h i o h a v e a d o p t e d b i o l o g i c a l l y - b a s e d ti e r e d a q u a ti c l i f e u s e s i n t h e i r W Q S a n d h a v e o v e r t w e n t y y e ar s e x p e r i e n c e i m p l e me n ti n g th i s t yp e o f u s e d e s i g n a ti o n ap p r o a c h
. B o th M a i n e a n d O h i o d e v e l o p e d a n d a d o p t e d ti e r e d a q u a ti c l i f e u s e s f o r s i mi l ar r e a s o n s : 1 ) t o i n c o rp o r a t e e c o l o g i c a l l y r e l e v a n t e n d p o i n t s i n t o d e c i s i o n s ; 2 ) t o i n f o r m w a t e r q u a l i t y m a n a g e m e n t d e c i s i o n s ; 3 ) t o q u a n ti f y w a t e r q u a l i t y i mp r o v e m e n t s ; a n d 4 ) t o m e r g e t h e d e s i g n a n d p r a c ti c e o f mo n i t o r i n g a n d a s s e s s m e n t w i th t h e d e v e l o p m e n t a n d i m p l e m e n t a ti o n o f t h e i r w a t e r q u a l i t y s t a n d ar d s . M a i n e a n d O h i o s c i e n ti s t s h a v e i d e n ti f i e d a s e q u e n c e o f s t e p s a n d mi l e s t o n e s t h a t U
. S
. E P A h a s c o m p i l e d a s a t e m p l at e t h a t o th e r S t a t e s a n d T r ib e s m a y u s e t o d e v e l o p b i o l o g i c a l l y - b a s e d ti e r e d u s e s . E x a m p l e s f r o m M a i n e a n d O h i o ar e i n c l u d e d i n th i s d o c u m e n t t o i l l u s tr a t e h o w t h e y u s e d b i o l o g i c a l d a t a t o e s t ab l i s h ti e r e d u s e s a n d th e p r o g r a mm a ti c g a i n s f r o m h a v i n g d o n e s o . T h e U
. S
. E P A e n c o u r a g e s S t at e s a n d T r i b e s t o i n c o rp o r a t e b i o l o g i c a l i n f o r m a ti o n i n t o th e i r d e c i s i o n s . T h e U
. S
. E P A b e l i e v e s t h a t t h e u s e o f b i o l o g i c a l i n f o r m a t i o n c a n h e l p i m p r o v e w a t e r q u a l i t y p r o t e c ti o n . C u rr e n t l y , S t a t e s a n d T r ib e s th a t u s e b i o l o g i c a l d a t a a s p art o f th e i r a s s e s s m e n t p r o g r a m ap p l y s o m e t yp e o f ti e r e d a q u a ti c l i f e u s e t o g u i d e th e i r i n t e rp r e t a ti o n o f th e i r b i o l o g i c a l d a t a . S t a t e s a n d T r i b e s h a v e e i t h e r e x p l i c i t l y a d o p t e d ti e r s d i r e c t l y i n t o th e i r w a t e r q u a l i t y s t a n d ar d s a s d e s i g n a t e d u s e s , o r u s e d ti e r s i n m o n i t o r i n g a n d a s s e s s m e n t o f t h e i r s u r f a c e w a t e r s . T h i s d o c u me n t p r o v i d e s e x a m p l e s o f p r a c ti c a l a n d s c i e n t i f i c a l l y s o u n d ap p r o a c h e s t o u s i n g b i o l o g i c a l i n f o r m a t i o n t o ti e r d e s i g n a t e d a q u a ti c l i f e u s e s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 i i iDR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 i v

# F **O R**  **E W**  **O R**  **D W**  **h y**  **i s**  **U .**  **S .**  **E P**  **A p**  **u b**  **l i**  **s h**  **i n**  **g t**  **h i**  **s d**  **o c**  **u m**  **e n**  **t ?** 

I n th e m o re th a n 3 0 y e a r s s i n c e th e Cl e a n W a te r A c t ( C W A ) w a s p a s s e d , th e re h a s b e e n c o n s i de r a b l e p ro g re s s i n th e s c i e n c e o f a q u a t i c e c o l o gy a n d i n th e de v e l o p m e n t o f b i o l o g i c a l m o n i to r i n g a n d a s s e s s m e n t te c h n i q u e s . D u r i n g th e 1 9 70 s, th e b i o l o g i c a l g o a ls a d o

p te d i n to S t a te o r T r i b a l w a te r q u a l i t y s t a n d a r

d

s a s de s i g n a te d a q u a t i c l i f

e u s e s m ay h a v e b e e n a p

p ro p r i a te l y g e n e r a l ( e . g . , “ a q u a t i c l i f

e a s n a tu r a l l y o c c u r s ” ) g i v e n th e l i m i te d d a t

a a v a i la b l e a n d th e s t

a te o f th e s c i e n c e . H o w e v e r , w h i l e s u c h g e n e r a l u s e c la s s i f

i c a t i o n s m e e t th e re q u i re m e n t s o

f th e Cl e a n W a te r A c t a n d th e i m p l e m e n t i n g f e de r a l re g u la t i o n s, th ey m ay c o n s t i t u te th e b e g i n n i n g , r a th e r th a n t h e e n d , o

f a p

p ro p r i a te u s e de s i g n a t i o n s . I m

p ro v e d p re c i s i o n m ay re s u l t i n m o re e f f

i c i e n t a n d e f f

e c t i v e e v a l u a t i o n o f a t t a i n m e n t o f c o n d i t i o n a n d u t i l iz a t i o n o f re s to r a t i o n re s o u rc e s . F i n a l l y , i m p ro v e d p re c i s i o n i n u s e s c a n e n h a n c e d e m o n s t r a t i n g p ro g re s s to w a r d

s m a n a g e m e n t g o a ls . T i e re d a q u a t i c l i f

e u s e s , b a s e d o n th e b i o l o g i c a l c o n d i t i o n g r a d i e n t m o de l p re s e n te d i n th i s do c u m e n t , c a n h e l p S t a te s a n d T r i b e s to b e t te r de f

i n e a n d de v e l o p m o re p re c i s e , s c i e n t i f

i c a l l y de f

e n s i b l e a q u a t i c l i f

e u s e s th a t a c c o u n t f o r th e n a t u r a l d i f f

e re n c e s b e t w e e n w a te r b o d i e s a n d s h o u ld re s u l t i n m o re a p

p ro p r i a te l e v e ls o f p ro te c t i o n f o r s p e c i f

i c w a te r b o d i e s . S t at e s a n d T r i b e s h a v e c r e a t e d d i f f e r e n t u s e c l a s s i f i c a ti o n s y s t e m s r a n g i n g f r o m a s tr a i g h t f o r w ar d r e p l i c a ti o n o f th e g e n e r a l u s e s i d e n ti f i e d i n t h e C W A ( e . g . , p r o t e c ti o n a n d p r o p a g a ti o n o f f i s h , s h e l l f i s h , a n d w i l d l i f e ; r e c r e a ti o n ; a g r i c u l tu r e ; i n d u s tr i a l a n d o th e r p u rp o s e s , i n c l u d i n g n a v i g a t i o n ) t o mo r e c o m p l e x s y s t e m s th a t e x p r e s s d e s i g n a t e d u s e s i n m o r e s p e c i f i c t e r m s o r e s t ab l i s h c l a s s i f i c a ti o n s w h i c h i d e n ti f y d i f f e r e n t l e v e l s o f p r o t e c ti o n . F o r e x a m p l e , s o me S t at e s d e s i g n a t e g e n e r a l “ a q u a t i c l i f e ” u s e s , w h i l e o th e r s s u b c a t e g o r i z e w a t e r s b a s e d o n th e e x p e c t e d b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e . S o m e h a v e e s t ab l i s h e d ti e r s r e p r e s e n ti n g d i f f e r e n t l e v e l s o f b i o l o g i c a l c o n d i ti o n ( e . g . , e x c e l l e n t , g o o d , f a i r )
. A l t h o u g h a v ar i e t y o f d e f e n s i b l e ap p r o a c h e s h a v e e v o l v e d a n d b e c o m e e s t ab l i s h e d i n S t at e a n d T r i b a l p r o g r a m s , c u rr e n t U
. S
. E P A r e g u l a ti o n s ar e n o t s p e c i f i c ab o u t th e l e v e l o f p r e c i s i o n S t a t e s o r T r ib e s mu s t a c h i e v e i n d e s i g n a ti n g u s e s . T h i s d o c u m e n t i s d e s i g n e d t o h e l p i n f o r m S t at e s a n d T r i b e s h o w t o b e tt e r d e f i n e a n d i m p r o v e th e p r e c i s i o n o f t h e i r d e s i g n a t e d u s e s . O v e r th e p a s t t h i rt y y e ar s , b o t h th e s t at e o f a q u a t i c s c i e n c e a n d th e ap p l i c a ti o n o f t h e s c i e n c e i n S t a t e a n d T r i b a l w a t e r p r o g r a m s h a v e a d v a n c e d
. M a j o r a r e a s o f u n c e rt a i n t y i n w a t e r m a n a g e m e n t , s u c h a s d i s ti n g u i s h i n g b e t w e e n n a tu r a l v ar i ab i l i t y a n d e f f e c t s o f s tr e s s o r s o n a q u a ti c s y s t e m s a s w e l l a s d e t e r mi n i n g th e ap p r o p r i a t e l e v e l o f p r o t e c ti o n f o r i n d i v i d u a l w a t e r b o d i e s , ar e b e i n g a d d r e s s e d
. M a n y S t a t e s a n d T r i b e s n o w u s e b i o l o g i c a l i n f o r m a ti o n t o d i r e c t l y a s s e s s th e b i o l o g i c a l c o n d i ti o n o f t h e i r a q u a ti c r e s o u r c e s ( U
. S
. E P A 2 0 0 2 a )
. T hr e e S t a t e s h a v e f o r m a l l y a d o p t e d b i o l o g i c a l l y - b a s e d ti e r e d a q u a ti c l i f e u s e s i n th e i r w a t e r q u a l i t y s t a n d ar d s . “ L e s s o n s l e ar n e d ” f r o m t w o o f th e s e S t at e s i n d i c a t e th a t i m p l e me n t ati o n o f ti e r e d a q u a ti c l i f e u s e s s u p p o rt s mo r e ap p r o p ri a t e l e v e l s o f p r o t e c ti o n f o r i n d i v i d u a l w a t e r s b y p r o m o ti n g u s e s a n d c r i t e r i a th a t ar e n e i t h e r o v e r - n o r u n d e r - p r o t e c ti v e . U
. S
. E P A n o w r e c o g n i z e s t h a t t h e S t at e s h a v i n g i mp l e m e n t e d ti e r e d a q u a ti c l i f e u s e s h a v e s i g n i f i c a n t l y b e n e f i t e d f r o m t h e ap p r o a c h
. T h e u s e d e s i g n a ti o n p r o c e s s n e e d s t o c l e ar l y arti c u l a t e a n d d i f f e r e n ti a t e i n t e n d e d l e v e l s o f p r o t e c ti o n w i t h e n o u g h s p e c i f i c i t y s o th a t 1 ) d e c i s i o n m ake r s c a n ap p r o p r i a te l y d e v e l o p a n d i m p l e m e n t t h e i r w a t e r q u a l i t y s t a n d ar d s o n a s i t e , r e a c h , o r w a t e r s h e d s p e c i f i c b a s i s a n d 2 ) th e p u b l i c c a n u n d e r s t a n d , i d e n t i f y w i t h , a n d i n f l u e n c e t h e g o a l s s e t f o r w a t e r s . I n 2 0 0 1 , th e N a ti o n a l R e s e ar c h C o u n c i l ( N R C ) p u b l i s h e d i t s r e p o rt o n A s s e s s i n g th e T M

DL A p

p ro a c h to W a te r Q u a l i t y M a n a g e m e n t ( N R C 2 0 0 1 )
. I n th e r e p o rt , th e N R C r e c o mm e n d e d ti e r i n g d e s i g n a t e d u s e s a s a n e s s e n ti a l s t e p i n s e tt i n g w a t e r q u a l i t y s t a n d a r d s a n d i m p r o v i n g d e c i s i o n - m aki n g . T h e N R C , f i n d i n g th a t th e C l e a n W a t e r A c t ’ s g o a l s ( i
. e . , “ f i s h ab l e , ” “ s w i m m ab l e ” ) ar e t o o b r o a d t o s e r v e a s o p e r a ti o n a l s t a t e me n t s o f d e s i g n a t e d u s e , r e c o mm e n d e d g r e a t e r s p e c i f i c i t y i n d e f i n i n g s u c h u s e s . F o r e x a m p l e , r a t h e r th a n s t ati n g th a t a w a t e rb o d y n e e d s t o b e “ f i s h ab l e , ” t h e d e s i g n a t e d u s e w o u l d i d e a l l y d e s c r i b e th e e x p e c t e d f i s h a s s e m b l a g e o r p o p u l a ti o n ( e . g . , c o l d w a t e r f i s h e r y , w ar m w a t e r f i s h e r y , o r s a l mo n , tr o u t , b a s s , e t c . ) a s w e l l a s th e o t h e r b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e s n e c e s s ar y t o s u p p o rt th a t f i s h p o p u l a ti o n . A d d i ti o n a l l y , t h e N R C r e c o mm e n d e d th a t b i o l o g i c a l c r i t e r i a s h o u l d b e u s e d i n c o n j u n c ti o n w i t h p h y s i c a l a n d c h e mi c a l c r i t e r i a t o d e t e r mi n e w h e t h e r a w a t e rb o d y i s m e e ti n g i t s d e s i g n a t e d u s e . T h e N R C d e s c r i b e d a “ p o s i ti o n o f th e c r i t e r i o n ” f r a me w o rk , w h i c h r e f l e c t s h o w r e p r e s e n t at i v e a c r i t e r i o n i s o f a d e s i g n a t e d u s e a c c o r d i n g t o i t s p o s i ti o n a l o n g a c o n c e p tu a l c a u s a l p a t h w a y ( F i g u r e F

- 1 )
. T h i s a l i g n m e n t i s c o m p ar ab l e t o th a t o f p e r f o r m a n c e DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 v( i n d i c a t o r s o f p o i n t s o u r c e q u a l i t y ) v e r s u s i m p a c t s t a n d ar d s ( i n d i c a t o r s o f r e s o u r c e c o n d i ti o n ) ( C o u rt e m a n c h e t a l
. 1 9 8 9 ) , o r o f s tr e s s o r a n d e x p o s u r e ( e f f l u e n t , c h e mi c a l , a n d p h y s i c a l p ar a me t e r s ) i n c o n tr a s t t o r e s p o n s e i n d i c a t o r s ( b i o l o g i c a l ) ( Y o d e r a n d R a n ki n 1 9 9 8 )
. I n F i g u r e F

- 1 , s tr e s s o r i n d i c a t o r s c o rr e s p o n d t o b o x 1 a n d w e r e t e r m e d e f

f l u e n t s t a n d ar d s b y t h e N R C
. P o l l u t a n t
- s p e c i f i c i n d i c a t o r s th a t f u n c ti o n a s i n d i c a t o r s o f e x p o s u r e a n d s tr e s s c o rr e s p o n d t o b o x 2
. B i o l o g i c a l i n d i c a t o r s s h o w r e s p o n s e s t o s tr e s s a n d e x p o s u r e a n d c o rr e s p o n d t o b o x 3
. B e c au s e d e s i g n a t e d u s e s ar e wr i t t e n i n q u a l i t ati v e , n arr a ti v e t e r mi n o l o g y , t h e c h a l l e n g e i s t o r e l at e a c r i t e r i o n t o th e d e s i g n a t e d u s e . E s t ab l i s h i n g t h i s r e l ati o n s h i p i s e a s i e r a s t h e c r i t e r i o n i s p o s i ti o n e d c l o s e r t o th e d e s i g n a t e d u s e , t h u s th e N R C r e c o mm e n d a ti o n o n t h e u s e o f b i o l o g i c a l i n f o r m a ti o n t o h e l p d e t e r mi n e m o r e ap p r o p r i a t e a q u a ti c l i f e u s e s a n d t o c o u p l e th e n arr a ti v e u s e s t at e me n t s w i t h q u a n ti t a ti v e m e t h o d s . T h e “ p o s i ti o n o f c r i t e r i o n ” c o n c e p t p r o v i d e s a u s e f u l c o n s tr u c t f o r c o n s i d e r i n g th e r e l a ti o n s h i p o f w a t e r q u a l i t y c r i t e r i a ( b i o l o g i c a l , c h e mi c a l , a n d p h y s i c a l ) t o th e d e s i g n a t e d u s e s th e y ar e i n t e n d e d t o p r o t e c t
.

1

. P o l l u t a n t l o a d f r o m e a c h s o u r c e

2

. A m b i e n t p o l l u t a n t c o n c e n t r a t i o n i n w a t e r b o d y

3

. H u m a n h e a l t h a n d b i o l o g i c a l c o n d i t i o n

A p p r o p r i a t e d e s i g n a t e d u s e f o r t h e w a t e r b o d y 4

. L a n d u s e , c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e c h a n n e l a n d r i p a r i a n z o n e , f l o w r e g i m e , s p e c i e s h a r v e s t c o n d i t i o n ( p o l l u t i o n ) F I G U R E F - 1 . T y p e s o f w a t e r q u a l i t y c r i t e r i a a n d t h e i r p o s i t i o n r e l a t i v e t o d e s i g n a t e d u s e s ( a f t e r N R C 2 0 0 1 ) .

T o h e l p S t at e s a n d T r i b e s mo r e p r e c i s e l y d e f i n e u s e d e s c r i p ti o n s , th e r e i s a n e e d t o i n c o rp o r a t e c u rr e n t s c i e n ti f i c u n d e r s t a n d i n g o f a q u a ti c e c o l o g y a n d th e ap p r o p r i a t e u s e o f mo n i t o r i n g d a t a . T o th i s e n d , th e U
. S
. E P A c o n v e n e d a t e c h n i c a l e x p e rt w o rk g r o u p t o i d e n ti f y s c i e n t i f i c a l l y s o u n d a n d p r a c ti c a l ap p r o a c h e s th a t w o u l d h e l p S t a t e s a n d T r ib e s p r o v i d e mo r e s p e c i f i c i t y i n t h e i r d e s i g n a t e d a q u a t i c l i f e u s e s . T h e w o rk g r o u p me t f o u r ti me s b e t w e e n 2 0 0 0 a n d 2 0 0 3
. T h e w o rk g r o u p , c o m p o s e d p r i m ar i l y o f U
. S
. E P A , S t a t e , a n d T r i b a l s c i e n ti s t s , a l s o i n c l u d e d r e s e ar c h s c i e n t i s t s f r o m t h e U
. S G e o l o g i c a l S u r v e y ( U S G S ) , th e a c a d e mi c c o mmu n i t y , a n d t h e p r i v a t e s e c t o r . T h e w o rk g r o u p w a s a s ke d t o b a s e th e i r r e c o mm e n d a ti o n s o n “ l e s s o n s l e ar n e d ” f r o m S t a t e a n d T r ib a l w a t e r p r o g r a m s i n th e d e v e l o p me n t a n d th e ap p l i c a ti o n o f b i o l o g i c a l l y - b a s e d a q u a ti c l i f e u s e s , b i o a s s e s s m e n t s , a n d b i o c r i t e r i a . T h e w o rk g r o u p d e v e l o p e d a s c i e n t i f i c mo d e l , t h e B i o l o g i c a l C o n d i ti o n G r a d i e n t ( B C G ) , w h i c h d e s c r i b e s g r a d u a t e d ti e r s o f b i o l o g i c a l r e s p o n s e t o i n c r e a s i n g l e v e l s o f s tr e s s o r s . T h i s mo d e l w a s d e v e l o p e d a n d t e s t e d thr o u g h a s e r i e s o f d a t a e x e r c i s e s u s i n g a d i v e r s e arr a y o f d a t a s e t s . S t a t e s a n d T r ib e s c a n u s e t h e B C G t o mo r e p r e c i s e l y d e f i n e a n d s e t ap p r o p r i at e d e s i g n a t e d a q u a ti c l i f e u s e s f o r th e i r w a t e r s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 v iD u r i n g t h e f i n a l w o rk g r o u p m e e ti n g i n 2 0 0 3 , S t a t e a n d T r i b a l me m b e r s d i s c u s s e d th e i r c u rr e n t th i nk i n g o n h o w u s i n g b i o l o g i c a l i n f o r m a ti o n t o ti e r d e s i g n a t e d a q u a ti c l i f e u s e s c o u l d b e n e f i t t h e i r w a t e r q u a l i t y m a n a g e m e n t p r o g r a m s . T h e m a i n r e a s o n s d i s c u s s e d i n c l u d e d b i o l o g i c a l l y - b a s e d ti e r e d u s e s c o u l d h e l p :

• s e t e c o l o g i c a l l y - b a s e d a q u a ti c l i f e g o a l s f o r w a t e rb o d i e s ;

• e s t ab l i s h a c o n s i s t e n t ap p r o a c h f o r i d e n ti f y i n g a tt a i n ab l e , i n c r e me n t a l r e s t o r a ti o n g o a l s t h a t ar e g r o u n d e d i n t h e c o n c e p t o f b i o l o g i c a l i n t e g r i t y ;

• p r o v i d e a f r a me w o r k th a t b e tt e r r e l a t e s tr a d i ti o n a l w a t e r q u a l i t y c r i t e r i a ( s tr e s s o r a n d e x p o s u r e v ar i ab l e s ) a n d b i o l o g i c a l c r i t e r i a ( r e s p o n s e v ar i ab l e s ) i n d e t e r mi n i n g u s e a tt a i n m e n t , th u s s tr e n g t h e n i n g s tr e s s o r / r e s p o n s e m o d e l s i m p l i c i t i n d e s i g n a t e d u s e s a n d c r i t e r i a i n w a t e r q u a l i t y s t a n d ar d s ;

• b e tt e r l i nk m o n i t o r i n g a n d a s s e s s m e n t w i th w a t e r q u a l i t y s t a n d ar d s ; a n d

• p r i o r i ti z e m a n a g e m e n t a c ti o n s th a t r e s u l t i n t h e mo r e e f f e c ti v e u s e o f r e s o u r c e s . W h e n a s ke d ab o u t th e s i g n i f i c a n t v a l u e - a d d e d o u t c o me s o f t h e s e b e n e f i t s t o th e i r w a t e r p r o g r a m s , S t a t e s a n d T r i b e s w o rk g r o u p me mb e r s a n ti c i p a t e d b e i n g ab l e t o m ake m o r e s c i e n ti f i c a l l y d e f e n s i b l e l i s ti n g s o f i m p a i r e d w a t e r s a s w e l l a s e n h a n c e i d e n ti f y i n g a n d p r o t e c ti n g h i g h q u a l i t y w a t e r s . F o r s e v e r a l S t a t e s , b i o l o g i c a l l y - b a s e d ti e r e d u s e s m a y h e l p i n t h e tr a n s i ti o n f r o m r e l i a n c e o n c u rr e n t c o n d i ti o n s i n d e v e l o p i n g d e s i g n a t e d u s e s t o b e i n g ab l e t o b e tt e r c o n s i d e r th e p o t e n ti a l f o r i m p r o v e me n t
. A n o t h e r i m p o rt a n t a d d e d v a l u e a n ti c i p a t e d b y a l l S t a t e a n d T r i b a l r e p r e s e n t ati v e s w a s t h e ab i l i t y t o c o mmu n i c a t e m o r e e f f e c ti v e l y w i t h p r o g r a m m a n a g e r s , t h e p u b l i c , a n d ke y s t ake h o l d e r s . W o rk g r o u p me m b e r s e x p r e s s e d t h e o p i n i o n t h a t b i o l o g i c a l l y - b a s e d a q u a ti c l i f e u s e s c o u l d h e l p m a x i mi z e th e r e t u r n o n t h e i r mo n i t o r i n g a n d a s s e s s m e n t e f f o rt s b y e l i mi n a ti n g a m a j o r s o u r c e o f u n c e rt a i n t y i n w a t e r q u a l i t y m a n a g e m e n t b y 1 ) a c c o u n ti n g f o r n a tu r a l v ar i a b i l i t y i n a q u a ti c s y s t e m s a n d 2 ) h e l p i n g t o s p e c i f y a n ap p r o p r i at e l e v e l o f p r o t e c ti o n f o r a w a t e rb o d y t h a t i n c l u d e s c o n s i d e r a ti o n o f t h e s y s t e m ’ s p o t e n ti a l f o r i m p r o v e m e n t
. B i o l o g i c a l l y - b a s e d a q u a ti c l i f e u s e s , a s d e s c r i b e d i n t h i s d o c u me n t , ar e a n a t u r a l e v o l u ti o n th a t r e f l e c t s a n i m p r o v e d u n d e r s t a n d i n g o f s u r f a c e w a t e r s r e s u l ti n g f r o m m o r e th a n 2 0 y e ar s o f a s s e s s m e n t d a t a . T h e p r o p o s e d ap p r o a c h w i l l h e l p b e tt e r i n t e g r a t e th e s c i e n c e o f a q u a ti c e c o l o g y i n t o W a t e r Q u a l i t y S t a n d ar d s . T h i s d o c u me n t r e p r e s e n t s t h e c u l mi n a ti o n o f f o u r y e ar s o f w o rk g r o u p d e l i b e r a ti o n s , i n c l u d i n g f o u r w o rk g r o u p me e ti n g s a n d t w o w o rk s h o p s t o “ r o a d t e s t ” th e B C G m o d e l
. B a s e d o n th e c o l l e c ti v e e x p e r i e n c e o f t h e w o r k g r o u p m e m b e r s , th e s c i e n c e a n d m e t h o d s i n t h e f i e l d s o f b i o l o g i c a l a s s e s s m e n t s a n d c r i t e r i a h a v e p r o g r e s s e d s u f f i c i e n t l y o v e r th e p a s t th i rt y - f i v e y e ar s t o s u p p o rt th e u s e o f b i o l o g i c a l i n f o r m a ti o n t o ti e r d e s i g n a t e d a q u a t i c l i f e u s e s i n S t a t e a n d T r ib a l w a t e r q u a l i t y s t a n d ar d s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 v i iDR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 v i i i

# A **c k**  **n o**  **w l**  **e d**  **g m**  **e n**  **t s** 

U . S . E P A P R O J E C T L E A D S u s a n J a c k s o n , U
. S
. E P A O f f i c e o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y W R I T I N G & E D I T I N G T E A M D a v i d A l l a n , U n i v e r s i t y o f M i c h i g a n ; M ar g o A n d r e w s , T e tr a T e c h , I n c . ; M i c h a e l B arb o u r , T e t r a T e c h , I n c . ; J a n C i b r o w s ki , U n i v e r s i t y o f W i n d s o r ; M a g g i e C r a i g , T e tr a T e c h , I n c . ; S u s a n D a v i e s , M a i n e D e p art me n t o f E n v i r o n m e n t a l P r o t e c ti o n ; T o m G ar d n e r , U
. S
. E P A ; J e r o e n G e rr i t s e n , T e tr a T e c h , I n c . ; C h ar l e s H a w k i n s , U t a h S t at e U n i v e r s i t y ; R o b e rt H u g h e s , O r e g o n S t a t e U n i v e r s i t y ; S u s a n J a c k s o n , U
. S
. E P A ; L u c i n d a J o h n s o n , N a tu r a l R e s o u r c e s R e s e ar c h I n s ti t u t e , U n i v e r s i t y o f M i n n e s o t a – D u l u th ; P h i l L ar s e n , U
. S
. E P A ; J o A n n a L e s s ar d , T e tr a T e c h , I n c . ; Ab b y M ark o w i t z , T e tr a T e c h , I n c . ; D e n n i s M c I n t yr e , G r e a t L a ke s E n v i r o n m e n t a l C e n t e r ; J e rr y N i e mi , N a tu r a l R e s o u r c e s R e s e ar c h I n s ti tu t e , U n i v e r s i t y o f M i n n e s o t a – D u l u t h ; D a v e P f e i f e r , U
. S
. E P A ; E d R a n ki n , C e n t e r f o r Ap p l i e d B i o a s s e s s m e n t a n d B i o c r i t e r i a ; T o m W i l t o n , I o w a D e p art me n t o f N a t u r a l R e s o u r c e s ; C hr i s Y o d e r , M i d w e s t B i o d i v e r s i t y I n s ti tu t e T I E R E D A Q U A T I C L I F E U S E S W O R K G R O U P U
. S
. E P A C h a i r : S u s a n J a c k s o n , U
. S
. E P A O f f i c e o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y S t at e C h a i r : S u s a n D a v i e s , M a i n e D e p art me n t o f E n v i r o n me n t a l P r o t e c ti o n S T A T E A N D T R I B A L W O R K G R O U P M E M B E R S Ar i z o n a D e p art m e n t o f E n v i r o n me n t a l Q u a l i t y – P a tti S p i n d l e r C a l i f o r n i a D e p art me n t o f F i s h a n d G a me – J i m H arr i n g t o n C o l o r a d o D e p artme n t o f P u b l i c H e a l th a n d E n v i r o n m e n t – R o b e rt M c C o n n e l l , P au l W e l s h F l o r i d a D e p artme n t o f E n v i r o n me n t a l P r o t e c ti o n – L e s k a F o r e , Ru s s Fr y d e nb o r g , E l l e n M c C arr o n , N a n c y R o s s I d ah o D e p artme n t o f E n v i r o n m e n t a l Q u a l i t y – M i ke E d mo n d s o n , C y n d i G r a f e * K a n s a s D e p art me n t o f H e a l t h a n d E n v i r o n me n t – B o b A n g e l o , S t e v e H a s l o u e r , B r e tt H o l m a n K e n t u c ky D e p art me n t f o r E n v i r o n me n t a l P r o t e c ti o n – G r e g P o n d * , T o m V a n Ar s d a l l M a i n e D e p art me n t o f E n v i r o n m e n t a l P r o t e c ti o n – D a v i d C o u rt e m a n c h , S u s a n D a v i e s M ar y l a n d D e p art me n t o f t h e E n v i r o n me n t – J o s e p h B e a m a n , R i c h ar d E s k i n , G e o r g e H ar m o n M i n n e s o t a P o l l u ti o n C o n tr o l A g e n c y – G r e g G r o s s M i s s i s s i p p i D e p art me n t o f E n v i r o n m e n t a l Q u a l i t y – L e s l i e B arkl e y , N a t a l i e G u e d o n M o n t a n a D e p art m e n t o f E n v i r o n me n t a l Q u a l i t y – R a n d y Ap f e l b e c k , R o s i e S a d a N e v a d a D i v i s i o n o f E n v i r o n m e n t a l P r o t e c ti o n – K ar e n V ar g a s N o rth C ar o l i n a D e p art m e n t o f E n v i r o n m e n t a n d N a t u r a l R e s o u r c e s – D a v i d L e n a t , T r i s h M a c P h e r s o n O h i o E n v i r o n m e n t a l P r o t e c ti o n A g e n c y – J e f f D e S h o n , D a n D u d l e y O h i o R i v e r V a l l e y W a t e r S a n i t ati o n C o m mi s s i o n – E r i c h E m e r y O r e g o n D e p art me n t o f E n v i r o n me n t a l Q u a l i t y – D o u g D r ak e , R i c k H a f e l e P yr a mi d L a ke P a i u t e T r i b e – D a n M o s l e y T e x a s C o mmi s s i o n o n E n v i r o n me n t a l Q u a l i t y – C h ar l e s B a y e r V e r mo n t D e p art m e n t o f E n v i r o n me n t a l C o n s e r v a ti o n – D o u g B u r n h a m , S t e v e F i s ke V i r g i n i a D e p art me n t o f E n v i r o n me n t a l Q u a l i t y – A l e x a n d e r B arr o n , L arry W i l l i s W a s h i n g t o n S t at e D e p art m e n t o f E c o l o g y – R o b e rt P l o tn i k o f f W i s c o n s i n D e p art me n t o f N a t u r a l R e s o u r c e s – J o e B a l l , E d E mmo n s , R o b e rt M a s n a d o , G r e g S e ar l e , M i c h a e l T a l b o t , L i z h u W a n g * *

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 i xU . S . E P A O f f i c e o f W a t e r : C hr i s F a u l k n e r , T h o m a s G ar d n e r , S u s a n H o l d s w o rt h , S u s a n J a c k s o n , K e l l i e Ku b e n a , D o u g l a s N o rt o n , C hr i s ti n e Ru f f , R o b e rt S h i p p e n , T r e d a S mi t h , W i l l i a m S w i e t l i k R e g i o n a l O f f i c e s : R e g i o n 1 : P e t e r N o l a n R e g i o n 2 : J i m Ku rt e nb a c h R e g i o n 3 : M a g g i e P a s s mo r e R e g i o n 4 : E d D e c ke r , J i m H ar r i s o n , E v e Z i mm e r m a n R e g i o n 5 : E d H a mme r , D a v i d P f e i f e r R e g i o n 6 : P h i l i p C r o c ke r , C h a r l i e H o w e l l R e g i o n 7 : G ar y W e l ke r R e g i o n 8 : T i n a L a i d l a w , J i l l M i n t e r R e g i o n 9 : G ar y W o l i n s ky R e g i o n 1 0 : G r e t c h e n H a y s l i p O f f i c e o f E n v i r o n m e n t a l I n f o r m a ti o n : W a y n e D a v i s O f f i c e o f R e s e ar c h a n d D e v e l o p me n t : K ar e n B l o c k s o m , S u s a n C o r mi e r , P h i l L ar s e n , Fr a nk M c C o r mi c k , S u s a n N o rt o n , D a n i e l l e T i l l m a n , L e s t e r Y u a n U S G S E v a n H o r n i g * , K e n L u b i n s k i S C I E N T I F I C C O M M U N I T Y D a v i d A l l a n , U n i v e r s i t y o f M i c h i g a n M i c h a e l B arb o u r , T e t r a T e c h , I n c . D a v i d B r au n , T h e N a tu r e C o n s e r v a n c y J e r o e n G e rr i t s e n , T e tr a T e c h , I n c . R i c h ar d H au e r , U n i v e r s i t y o f M o n t a n a C h ar l e s H a w k i n s , U t ah S t a t e U n i v e r s i t y R o b e rt H u g h e s , O r e g o n S t a t e U n i v e r s i t y J a me s K arr , U n i v e r s i t y o f W a s h i n g t o n D e n n i s M c I n t yr e , G r e a t L ake s E n v i r o n m e n t a l C e n t e r E d R a n ki n , C e n t e r f o r Ap p l i e d B i o a s s e s s me n t a n d B i o c r i t e ri a J a n S t e v e n s o n , M i c h i g a n S t at e U n i v e r s i t y D e n i c e W ar d r o p , P e n n s y l v a n i a S t at e U n i v e r s i t y C hr i s Y o d e r , M i d w e s t B i o d i v e r s i t y I n s ti t u t e B C G S T E E R I N G C O M M I T T E E M i c h a e l B arb o u r , S u s a n D a v i e s , R o b e rt H u g h e s , S u s a n J a c k s o n , P h i l L ar s e n , D e n n i s M c I n t yr e , S u s a n N o rt o n , M a g g i e P a s s mo r e , J a n S t e v e n s o n , C hr i s Y o d e r , L e s t e r Y u a n S T R E S S O R G RA D I E N T S T E E R I N G C O M M I T T E E D a v i d A l l a n , M i c h a e l B arb o u r , J a n C i b i r o w s ki , J i m H arr i s o n , R o b e rt H u g h e s , Lu c i n d a J o h n s o n , J o A n n a L e s s ar d , J e rry N i e mi , D o u g N o rt o n , E d R a n ki n , T o m W i l t o n
* N o w w i t h U
. S
. E P A * * N o w w i th M i c h i g a n D e p artm e n t o f N a t u r a l R e s o u r c e s

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 x

## U **s e**  **o f**  **B i**  **o l**  **o g**  **i c** **a l**  **I n**  **f o**  **r m**  **a t**  **i o**  **n t**  **o B**  **e t**  **t e**  **r D**  **e f**  **i n**  **e D**  **e s**  **i g**  **n a**  **t e**  **d A**  **q u**  **a t**  **i c**  **L i**  **f e**  **U s**  **e s**  **i n**  **S t**  **a t**  **e a**  **n d**  **T r** **i b**  **a l**  **W a**  **t e**  **r Q** **u a**  **l i**  **t y**  **S t**  **a n**  **d a**  **r d**  **s :**  **T i**  **e r**  **e d**  **A q**  **u a**  **t i**  **c L**  **i f**  **e U**  **s e**  **s** 

## T

**A B**  **L E**  **O F**  **C O**  **N T**  **E N**  **T S**  P r e f a c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i E x e c u t i v e S u m m ar y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i i i F o r e w o r d
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v A c kn o w l e d g m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i x T ab l e o f C o n t e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x i T ab l e s , F i g u r e s , an d C a s e E x amp l e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x i i i 

## I **N T**  **R O**  **D U**  **C T**  **I O**  **N** . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 C H A P T E R 1 : W h at ar e T i e r e d A q u at i c Li f e U s e s ?
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1
. 1 T h e C W A g o a l s a n d o b j e c ti v e s f o r a q u at i c l i f e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1
. 2 W Q S s t a tu t o ry a n d r e g u l at o r y b a c kg r o u n d
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1
. 3 T h e r o l e o f d e s i g n a t e d a qu at i c l i f e u s e s i n W at e r Q u a l i ty S t a n d ar d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1
. 4 S t a t e a n d T ri b al e x p e ri e n c e s w i th ti e r e d a qu ati c l i f e u s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1
. 5 T h e B i o l o g i c al C o n di ti o n Gr a d i e n t : A t o o l f o r b e tt er d e f i n i n g a n d d e v e l o p i n g m o r e p r e c i s e a q u a ti c l i f e u s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1
. 6 C o n c e p tu a l b a s i s f o r th e B i o l o g i c al C o n di ti o n Gr a d i e n t
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 1
. 7 K e y p o i n t s f r o m C h ap t e r 1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 1
. 8 O r g a n i z at i o n o f th e d o c u me n t
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 

### T **H E**  **B I**  **O L**  **O G**  **I C**  **A L**  **C O**  **N D**  **I T**  **I O**  **N G**  **R A**  **D I**  **E N**  **T** . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 C H A P T E R 2 : W h at i s th e s c i e n t i f i c b a s i s o f th e B i o l o g i c a l C o n d i t i o n G r a d i e n t ?
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 2
. 1 W h a t th e B C G mo d e l l o o k s l i ke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 2
. 2 H o w th e B C G w a s d e v e l o p e d , t e s t e d , a n d e v a l u at e d
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 2
. 3 T h e r e l a ti o n s h i p b e t w e e n th e B C G a n d d e s i g n at e d u s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 2
. 4 K e y p o i n t s f r o m C h ap t e r 2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 

### C H A P T E R 3 : H o w d o y o u d e v e l o p an d c a l i b r at e a B i o l o g i c a l C o n d i t i o n Gr a d i e n t ?
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9

3
. 1 C o n c e p tu a l f o u n d a ti o n o f a r e g i o n al B C G mo d e l
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 3
. 2 D a t a n e e d s : A s s e s s an d mo d i f y t e c h n i c al p r o g r a m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5 3
. 3 C a l i b r a t e a r e g i o n al B C G mo d e l
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 6 3
. 4 K e y p o i n t s f r o m C h ap t e r 3
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 x i

### C H A P T E R 4 : T h e x - ax i s : A G e n e r a l i z e d S tr e s s o r Gr a d i e n t 

### . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1 4
. 1 T h e s c i e n ti f i c f o u n d ati o n f o r th e s t r e s s o r g r a di e n t
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1 4
. 2 T h e c o n c e p tu a l mo d e l f o r a G e n er al i z e d S t r e s s o r Gr a d i e n t
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 4
. 3 H o w th e B C G mo d e l a n d m a n a g e me n t a c t i o n s a r e l i n ke d
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 6 4
. 4 H o w a G S G c a n b e d e v e l o p e d a n d c al i b r at e d
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 5 4
. 5 K e y p o i n t s f r o m C h ap t e r 4
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 9


### I **N C**  **O R**  **P O**  **R A** 

**T I**  **N G**  **T I**  **E R**  **E D**  **A Q**  **U**

**A**

**T I**  **C L**  **I F**  **E U**  **S E**  **S I**  **N T**  **O S**  **T A** 

**T E**  **A N**  **D T**  **R I**  **B A**  **L W**  **Q S**  **: C**  **A S**  **E E**  **X**

**A M**  **P L**  **E S**  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1 C H A P T E R 5 : K e y c o n c e p t s an d m i l e s t o n e s i n th e d e v e l o p m e n t o f T i e r e d A q u at i c Li f e U s e s . . . 9 3 5

. 1 K e y c o n c e p t s f o r d e v e l o p i n g t i er e d a q u ati c l i f e u s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3 5

. 2 K e y mi l e s t o n e s f o r d e v e l o p i n g t i e r e d a q u ati c l i f e u s e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4 5

. 3 U s i n g T A L U s t o s u p p o rt w at er q u al i t y m a n a g e m e n t
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 7 5

. 4 K e y p o i n t s f r o m C h ap t e r 5

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 8 

### C H A P T E R 6 : H o w h a v e S t at e s an d T ri b e s u s e d T A L U s i n W at e r Q u a l i t y S t an d ar d s an d m an a g e m e n t ?
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 9
R e f e r e n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u r c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 5 G l o s s ar y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 5 A c r o n y m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 1
A p p e n d i x A : M ai n e T A L U Imp l e m e n t at i o n C a s e H i s t o r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 3 A p p e n d i x B : O h i o T A L U Imp l e m e n t at i o n C a s e H i s t o r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 5 A p p e n d i x C : T e c h n i c a l G u i d e l i n e s : T e c h n i c a l E l e m e n t s o f a B i o a s s e s s m e n t P r o g r am ( S u m m ar y o f D r a f t D o c u m e n t )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 1 A p p e n d i x D : T h e R o l e o f R e f e r e n c e C o n d i t i o n i n B i o l o g i c a l A s s e s s m e n t a n d C ri t e ri a ( I n tr o d u c t i o n t o D r a f t D o c u m e n t )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 5 A p p e n d i x E : S t at i s t i c a l G u i d an c e f o r D e v e l o p i n g In d i c at o r s f o r R i v e r s an d S tr e am s : A G u i d e f

o r C o n s tru c t i n g M u l t i m e tri c an d M u l t i v ari at e P r e d i c t i v e B i o a s s e s s m e n t M o d e l s ( S u m m ar y o f D r a f t D o c u m e n t )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 7

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 x i i

# T **a b**  **l e**  **s ,**  **F i**  **g u**  **r e**  **s ,**  **a n**  **d C**  **a s**  **e E**  **x a**  **m p**  **l e**  **s** T a b l e s
T ab l e 1

- 1
. A q u a t i c Li f e S ub c a t e g o r i e s i n T e x a s W Q S
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

T ab l e 3

- 4
. D e f i n i t i o n s o f s i x b i o l o g i c al g r a d e s , d e v e l o p e d b y r e g i o n al b i o l o g i s t s o f th e E n v i r o n me n t T ab l e 3

- 5

. M a i n e w at er q u al i t y c l a s s i f i c ati o n s y s t e m f o r ri v e r s a n d s t r e a m s , w i th a s s o c i a t e d b i o l o g i c a l

T ab l e 4

- 1
. E x a m p l e s c e n a r i o s f o r h u mi d

- t e m p e r at e ( A ) a n d a r i d ( B ) r e g i o n s o f th e U S u n d e r th re e l e v e l s T ab l e 4

- 2
. F u n d a me n t a l e n v i r o n me n t a l p r o c e s s e s t y p i c a l l y a l t er e d b y d i s turb an c e s th at u l t i m a t e l y T ab l e 4

- 3
. P e r c e n t v ar i an c e i n b i o l o g i c a l r e s p o n s e ( R 2 ) e x p l a i n e d b y c at c h me n t a n d r i p ari a n l a n d u s e , a n d

T ab l e 6

- 2
. N u me r i c t ar g e t s f o r b i o l o g i c al , h ab i t a t , a n d w at e r q u al i t y p ar a me t er s f o r th e S ti l l w a t e r Ri v e r T ab l e 6

- 3
. A m a tr i x o f s tr e s s o r , e x p o s ur e , a n d r e s p o n s e i n d i c at o r s f o r th e O tt a w a Ri v e r m a i n s t e m b a s e d

T ab l e A

- 4
. E x a m p l e s o f h o w n u me r i c b i o c ri t e ri a re s u l t s d e t e r mi n e w h e th er o r n o t a w a t erb o d y att ai n s

T ab l e B

- 1
. B i o l o g i c a l c ri t eri a ( f i s h ) f o r d e t e r mi n i n g a qu ati c l i f e u s e d e s i g n a ti o n s an d a tt ai n me n t o f C l e a n T ab l e B

- 2
. B i o l o g i c a l c ri t eri a ( m a c r o i n v e rt e b r at e s ) f o r d e t er mi n i n g a q u at i c l i f e u s e d e s i g n at i o n s a n d T ab l e B

- 3
. E x a m p l e o f i n d i v i d u a l s tre a m a n d/ o r s e g me n t u s e d e s i g n a ti o n s i n th e O h i o w at e r q u al i t y T ab l e 1

- 2
. T h e b e n e f i t s a n d W Q S r e g u l at i o n c o n t e x t f o r T A L U s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 T ab l e 2

- 1
. B i o l o g i c a l C o n di ti o n Gr a d i e n t m a tri x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 T ab l e 2

- 2
. E v i d e n c e i n s u p p o rt o f th e d e p i c t e d c h a n g e s i n e c o l o g i c al a ttri b u t e s i n th e B C G
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 T ab l e 2

- 3
. B i o l o g i c a l C o n di ti o n Gr a d i e n t : M a i n e e x a mp l e s c e n ari o f o r a c o l d

- w a t er s t r e a m c at c h me n t
. . 3 2 T ab l e 3

- 1
. K a n s a s s tr e a m b i o l o g i c a l i n t e g r i t y c at e g o ri e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6 T ab l e 3

- 2
. S u mm ary a ttr i b u t e m a tr i x f o r N e w J e r s e y h i g h g r a d i e n t s tr e a m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 8 T ab l e 3

- 3
. R e l a t i v e f i n di n g s c h a rt
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 0 A g e n c y i n E n g l a n d a n d W al e s ( H e l m s l e y - F l i n t 2 0 0 0 )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 5

s t a n d ar d s ( D a v i e s e t al
. 1 9 9 5 )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 6 T ab l e 3

- 6
. P r o p o s e d d e c i s i o n ru l e s f o r N e w J e r s e y h i g h g r a d i e n t s tr e a m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 8

o f s tr e s s o r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4 g e n e r a t e s tr e s s o r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 9 p e r c e n t l a n d u s e p r o du c i n g p o o r I B I s c o r e s ( mo d i f i e d f r o m H u g h e s e t a l
. u n p u b l i s h e d m a n u s c ri p t )
. . . . . . . . 8 6 T ab l e 5

- 1
. E x p e rti s e a n d t a s k s f o r ke y T A L U mi l e s t o n e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 6 T ab l e 6

- 1
. S t a t e w i d e t o t al p h o s p h o ru s t ar g e t s ( mg/L ) f o r O h i o r i v e r s a n d s t r e a m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 1 i n w e s t er n O h i o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 2

o n d a t a c o l l e c t e d i n 1 9 9 6 ( af t e r O h i o E P A 1 9 9 8 )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 9 T ab l e A

- 1
. M a i n e ' s n arr at i v e a q u at i c l i f e a n d h ab i t at s t a n d ar d s f o r r i v e r s a n d s t r e am s ( M
. R
. S
. A T i tl e 3 8 A rt i c l e 4

- A § 4 6 4

- 4 6 5 )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 6 T ab l e A

- 2
. D e f i n i ti o n s o f t er m s u s e d i n M ai n e ’ s w at e r c l a s s i f i c ati o n l a w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 6 T ab l e A

- 3
. M a i n e ti e r e d u s e s b a s e d o n me a s ur ab l e e c o l o g i c al v a l u e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 7 d e s i g n a t e d a q u at i c l i f e u s e s i n M a i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 2 T ab l e A

- 5

. C h r o n o l o g y o f M a i n e ’ s b i o c ri t e ri a d e v e l o p me n t
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 4 W a t e r A c t g o a l s ( N o v e m b e r , 1 9 8 0 ; af t e r O h i o E P A 1 9 8 1 )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 0

a t t a i n me n t o f C l e a n W a t e r A c t g o a l s ( N o v e m b e r , 1 9 8 0 ; a f t er O h i o E P A 1 9 8 1 )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 0

s t a n d ar d s s h o w i n g a q u at i c l i f e , w a t e r s up p l y , a n d r e c r e a t i o n al u s e d e s i g n ati o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 2

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 x i i iT ab l e B

- 4
. K e y f e atur e s a s s o c i at e d w i th ti e re d a qu a ti c l i f e u s e s i n th e O h i o W Q S ( O A C 3 7 4 5

- 1

- 0 7 )
. . . 1 6 6 T ab l e B

- 5

. I mp o rt a n t ti me l i n e s a n d mi l e s t o n e s i n th e p l a n n i n g a n d e x e c u ti o n o f th e r o t ati n g b a s i n ap p r o a c h c o n d u c t e d a n n u a l l y a n d s i n c e 1 9 9 0 b y O h i o E P A
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 0 T ab l e B

- 6
. S u mm ary o f r e c o mme n d a t i o n s f o r u s e d e s i g n a t i o n s i n th e B i g D arb y C r e e k w at er s h e d b a s e d o n a b i o l o g i c al a n d w a t e r q u al i t y a s s e s s me n t c o m p l e t e d i n 2 0 0 0
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 2 T ab l e B

- 7
. T h e t an g i b l e p r o d u c t s th a t a r e s y m p t o m at i c o f a q u a ti c e c o s y s t e m h e a l th a n d th e me a s u r a b l e b i o l o g i c a l , c h e mi c al , a n d p h y s i c a l i n di c at o r s o f h e al thy a n d d e g r a d e d a q u at i c s y s t e m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 8 T ab l e B

- 8
. K e y e v e n t s a n d mi l e s t o n e s th at o c c u rre d i n th e e v o l u t i o n a ry d e v e l o p me n t , a d o p ti o n , a n d i m p l e me n t a t i o n o f b i o l o g i c a l a s s e s s me n t s , n u me r i c b i o c r i t er i a , a n d t i e re d a q u a ti c l i f e u s e s i n O h i o b e t w e e n 1 9 7 4 a n d th e p r e s e n t
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 9 

## F i g u r e s
F i g u r e F

- 1
. T y p e s o f w at er q u a l i t y c ri t e ri a a n d th e i r p o s i ti o n r e l a ti v e t o d e s i g n a t e d u s e s ( af t er N R C 2 0 0 1 )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v i F i g u r e 1

- 1
. C o n c e p tu a l mo d e l o f th e B i o l o g i c al C o n di t i o n Gr a di e n t
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 F i g u r e 1

- 2
. T h e c au s a l s e q u e n c e f r o m s tre s s o r s a n d th e i r s o ur c e s thr o u g h th e f i v e m a j o r w at er re s o ur c e f e atu r e s t o th e b i o l o g i c a l r e s p o n s e s , i
. e . , th e b i o l o g i c al e n dp o i n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 F i g u r e 1

- 3
. T h e f i v e m a j o r f a c t o r s th at d e t e r mi n e th e b i o l o g i c a l c o n di ti o n o f a q u ati c re s o ur c e s ( mo d i f i e d f r o m K ar r e t al
. 1 9 8 6 )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 F i g u r e 1

- 4
. M o d i f i c a ti o n o f th e N R C “ p o s i t i o n o f th e c r i t e ri o n ” c o n c e p t ( Fi g . F

- 1 ) s h o w i n g th e c au s a l s e q u e n c e f r o m i n d i c a to r s o f s t r e s s , e xp o s ur e , a n d re s p o n s e i n r e l ati o n t o p o i n t a n d n o n p o i n t s o u rc e i m p a c t s , s p e c i f i c t y p e s o f c r i t e ri a , a n d d e s i g n at e d u s e s th at d e f i n e th e e n dp o i n t s o f i n t e r e s t t o s o c i e t y ( a f t er K ar r a n d Y o d e r 2 0 0 4 )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 F i g u r e 1

- 5

. R o a d m ap t o th e d o c u me n t
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 F i g u r e 2

- 1
. C o n c e p tu a l mo d e l o f th e B i o l o g i c al C o n di t i o n Gr a di e n t
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 F i g u r e 2

- 2
. R e s p o n s e o f m a y f l y d e n s i t y t o e n ri c h me n t i n M ai n e s tre a m s a s i n d i c at e d b y a g r a d i e n t o f i n c r e a s i n g c o n d u c ti v i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6
F i g u r e 3

- 2
. C o n c e p tu a l mo d e l o f th e re s p o n s e o f f i s h an d m a c r o i n v e rt e b r at e a s s e m b l a g e s t o a g r a d i e n t o f i m p a c t s i n w ar mw a t e r r i v e r s a n d s tre a m s th r o u g h o u t O h i o ( mo d i f i e d f r o m O h i o E P A 1 9 8 7 a n d Y o d e r a n d F i g u r e 3

- 1
. T e c h n i c a l c o m p o n e n t s o f th e B i o l o g i c al C o n d i ti o n Gr a di e n t
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9

R a n ki n 1 9 9 5 b )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 F i g u r e 3

- 3
. O h i o B C G t i er s a n d c o p p e r c o n c e n t r at i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 0 F i g u r e 3

- 4
. H y p o th e t i c a l e x a m p l e o f b i o ti c i n d e x s c o r e s o f s i t e s a s s i g n e d t o B C G ti e r s , w h er e th e i n d e x i s ab l e t o di s c r i mi n at e t i e r s mo s t o f th e ti me . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 F i g u r e 3

- 5

. H y p o th e t i c a l e x a m p l e o f b i o ti c i n d e x s c o r e s o f s i t e s a s s i g n e d t o B C G ti e r s , w h er e th e i n d e x i s n o t ab l e t o di s c r i mi n at e t i e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 F i g u r e 3

- 6
. D e c l i n e i n g e o g r ap h i c al di s t r i b u ti o n o f b l a c k s a n d s h e l l m u s s e l i n K an s a s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 7 F i g u r e 3

- 7
. C u m u l a t i v e f r e q u e n c y d i s tri b u t i o n f o r K a n s a s s tre a m s w i th mi n i m u m th r e e - y e ar p er i o d

- o f ­ r e c o r d a n d f i v e o r mo r e s p e c i e s h i s t o r i c a l l y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 7 F i g u r e 3

- 8
. V e r mo n t ’ s d e s i g n a t e d a q u ati c l i f e u s e s a s d i f f e re n ti at e d b y b i o l o g i c a l th r e s h o l d c r i t er i a . . . . . . . 6 2 F i g u r e 3

- 9
. S e r i e s o f f o ur l i n e ar d i s c ri mi n a n t mo d e l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 7 F i g u r e 4

- 1
. C o n c e p tu a l mo d e l i l l u s tr ati n g th e l i n k a g e s b e t w e e n p re s s ur e a n d b i o l o g i c a l c o n d i t i o n . . . . . . . . . . 7 2 F i g u r e 4

- 2
. R e l a ti o n s h i p b e t w e e n p r e s s u re , s tre s s o r s , an d b i o l o g i c al re s p o n s e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 7
DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 x i vF i g u r e 4

- 3
. P e r s p e c ti v e o f s c a l e f o r p re s s ur e - s tr e s s o r - r e s p o n s e v ar i ab l e s ( mo d i f i e d f r o m R i c h a r d s , C
. a n d L
. B
. J o h n s o n . 1 9 9 8 )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4 F i g u r e 4

- 4
. T h e f i r s t p ri n c i p a l c o m p o n e n t o f th e a g r i c u l tur al v ar i ab l e s f o r th e U
. S
. Gr e at L ake s b a s i n . . . . 8 7 F i g u r e 4

- 5

. F l o w d i a g r a m d e t ai l i n g th e s t ep s u s e d b y G L E I r e s e a r c h e r s i n qu a n t i f y i n g th e i r s tre s s o r g r a d i e n t ( mo d i f i e d f r o m D a n z e t a l
. 2 0 0 5 )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 8 F i g u r e 5

- 1
. U
. S
. E P A W at e r Q u a l i t y B a s e d A p p r o a c h t o P o l l u ti o n C o n tr o l b a s e d o n C h ap t e r 7 , W at e r Q u a l i t y S t a n d ar d s H a n db o o k
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1 F i g u r e 5

- 2
. T A L U a n d b i o c r i t e ri a p r o g r a m d e v e l o p me n t t a s k s : T i me l i n e an d ke y mi l e s t o n e s F i g u r e 6

- 1
. D i s s o l v e d o x y g e n c o n c e n tr at i o n s ( i n di v i d u a l g r ab s a m p l e s ) v s . In d e x o f B i o t i c I n t e g r i t y ( I B I ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 7

v a l u e s i n th e H E L P a n d E C B P e c o re g i o n s o f O h i o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 0 F i g u r e 6

- 2
. B o x p l o t s o f mi n i m u m d i s s o l v e d o x y g e n c o n c e n tr at i o n s b y I B I r a n g e s f o r c o n ti n u o u s mo n i t o r i n g d at a at al l l o c ati o n s mo n i t o re d i n 1 9 9 8 a n d 1 9 9 4
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 0 F i g u r e 6

- 3
. 1 9 8 6 p h o t o g r ap h o f H u rf o r d Ru n n e ar C a n t o n , O h i o l o o ki n g u p s t r e a m a t th e re a c h th a t i s c l a s s i f i e d a s a Li mi t e d R e s o u r c e W at er . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 3 F i g u r e 6

- 4
. M ap o f H ur f o r d Ru n n e a r C a n t o n , O h i o s h o w i n g O h i o E P A I B I ( s o l i d c i r c l e s ) a n d h ab i t at ( Q H E I , tr i a n g l e s ) s a m p l i n g s t at i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 3 F i g u r e 6

- 5

. B o x a n d w h i s ker p l o t s o f I B I ( l e f t ) a n d Q H E I ( r i g h t ) b y s tr e a m s e g me n t i n H u r f o r d Ru n n e a r C a n t o n , O h i o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 4 F i g u r e 6

- 6
. S c a tt e r p l o t s s h o w i n g v a l u e s f o r t w o b i o l o g i c a l c o mm u n i t y v ar i ab l e s , g e n e r i c r i c h n e s s ( l e f t ) a n d g e n e ri c di v e r s i t y ( ri g h t ) , f r o m S t a . 1 2 9 , th e P e n o b s c o t Ri v e r b e l o w L i n c o l n Pu l p a n d P ap er , b e t w e e n 1 9 7 4 a n d 1 9 9 6
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 5 F i g u r e 6

- 7
. M ap o f th e O tt aw a R i v e r w i th m a g n i f i c at i o n o f t w o r e a c h e s i n th e L i m a , O h i o ar e a ( af t e r O h i o E P A 1 9 9 8 )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 8 F i g u r e 6

- 8
. R e s u l t s f o r t w o ke y f i s h a s s e m b l a g e me a s u r e s ( % D E L T an o m a l i e s , u p p e r l e f t p an e l a n d I B I , l o w e r l e f t p a n e l ) s h o w i n g th e thr e s h o l d s f o r t o x i c re s p o n s e s i n th e O tt a w a R i v e r s tu d y ar e a b e t w e e n 1 9 8 5 a n d 1 9 9 6
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 0 F i g u r e 6

- 9
. S i x l e a d i n g c au s e s o f a q u a ti c l i f e i m p a i r me n t i n O h i o up t o th e y e ar 2 0 0 0 ( f r o m O h i o E P A 2 0 0 0 )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 1 F i g u r e 6

- 1 0
. E x a m p l e s o f h ab i t at s t r e s s o r g r a d i e n t s v s . I B I f o r O h i o w a d e ab l e s tr e am s i n th e E C B P a n d H E L P e c o r e g i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2 F i g u r e A

- 1
. D i f f e re n c e s i n n u m b e r s a n d t y p e s o f o r g a n i s m s th a t ar e a s s o c i at e d w i th d i f f er e n t l e v e l s o f d i s tu rb a n c e c a n b e e v i d e n t e v e n t o th e u n tr a i n e d e y e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 4 F i g u r e A

- 2 a . S u b s i d y - s tr e s s g r a d i e n t : T h e e c o l o g i c a l th e o ry b a s i s f o r M ai n e ’ s a qu a t i c l i f e u s e d e s c r i p t i o n s ( O d u m e t a l
. 1 9 7 9 )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 4 F i g u r e A

- 2 b
. E m p i r i c a l l y o b s e r v e d s ub s i d y - s tr e s s g r a di e n t i n M ai n e s t r e a m s , d o c u me n t e d b y c h a n g e s i n b e n th i c m a c r o i n v e rt eb r at e d e n s i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 5 F i g u r e A

- 3
. R e l a t i o n b e t w e e n M ai n e T A L U s a n d o th er w a t er q u al i t y s t a n d ar d s a n d c ri t er i a . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 7 F i g u r e A

- 4
. M a i n e T A L U s i n re l at i o n t o th e B C G t i e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 8 F i g u r e A

- 5

. M a c r o i n v e rt e b r at e s a m p l i n g s t at i o n s i n M ai n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 0 F i g u r e A

- 6
. M a i n e f i v e - y e ar r o t at i n g b a s i n s a m p l i n g s c h e d u l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 1 F i g u r e A

- 7
. I n c r e a s e d d e s i g n a ti o n o f C l a s s A A a n d C l a s s A u s e s o n m a j o r M ai n e ri v e r s ( a s s h o w n b y r i v e r mi l e s ) b e t w e e n 1 9 7 0 an d 2 0 0 4 , a s a r e s u l t o f w at er q u al i t y i m p r o v e me n t s a n d p u b l i c s u p p o rt f o r th e C l a s s A A/A g o a l i n th e T ri e n n i al R e v i e w Pr o c e s s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 3 F i g u r e A

- 8
. P e r c e n t o f l i n e ar mi l e s o f al l ri v e r s a n d s t r e a m s i n e a c h o f M ai n e ’ s d e s i g n a t e d u s e c l a s s e s ( y e ar 2 0 0 0 )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 4
DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 x vF i g u r e B

- 1
. E v o l u t i o n a r y d e v e l o p me n t o f T A L U a n d al l i e d t o o l s , c r i t er i a a n d a s s e s s me n t s f r o m th e b a s e l i n e o f th e 1 9 7 4 W Q S b a s e d o n g e n e r al u s e s a n d f e w s p e c i f i c w at er q u al i t y c ri t er i a t o r e f i n e d T A L U s a n d s p e c i f i c c h e mi c a l , p h y s i c al , a n d b i o l o g i c al c ri t e ri a i m p l e me n t e d v i a an i n t e g r a t e d mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t f r a me w o rk
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 7 F i g u r e B

- 2
. N u me r i c b i o l o g i c a l c r i t er i a a d o p t e d b y O h i o E P A i n 1 9 9 0 , s h o w i n g s t r a ti f i c ati o n o f b i o c r i t e ri a b y b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e , i n d e x , s i t e t y p e , e c o r e g i o n f o r th e w ar mw a t e r h ab i t at ( W W H ) F i g u r e B

- 3
. T h e re l ati o n s h i p o f O h i o ’ s ti e re d d e s i g n at e d u s e s a n d n u me r i c al b i o l o g i c a l c r i t er i a t o th e F i g u r e B

- 4
. F i v e - y e ar b a s i n ap p r o a c h f o r d e t e r mi n i n g an n u a l w a t er s h e d mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t F i g u r e B

- 5

. S tr at e g i c s u p p o rt p r o v i d e d o v e r ti me b y s y s t e m a t i c mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t ; f u n c ti o n s F i g u r e B

- 6
. T h e n u m b e r o f i n d i v i d u a l s t r e a m a n d ri v e r s e g me n t s i n w h i c h a q u a ti c l i f e u s e d e s i g n a t i o n s F i g u r e B

- 7
. T h e m a j o r s t e p s o f th e O h i o E P A n u me r i c b i o l o g i c a l c ri t e ri a c a l i b r a ti o n a n d d er i v a ti o n p r o c e s s l e a di n g t o th e i r ap p l i c a ti o n i n b i o l o g i c a l a n d w at er q u al i t y a s s e s s me n t s ; th i s e x a m p l e i s f o r th e F i g u r e B

- 8
. B o x - a n d

- w h i s k e r p l o t s o f I n v e rt e b r a t e C o mm u n i t y I n d e x ( I C I ) r e s u l t s i n th e m a i n s t e m o f F i g u r e C

- 1
. C o n c e p tu al i l l u s tr a ti o n o f c o n f i d e n c e i n d e t e c t i n g d i f f e r e n t s tre s s l e v e l s a s a f u n c ti o n o f F i g u r e C

- 2
. C o n c e p tu al i l l u s tr a ti o n o f th e c ap ab i l i t y o f i n c re a s i n g l y c o m p r e h e n s i v e b i o a s s e s s me n t s a n d e x c e p t i o n a l w a r mw a t e r h ab i t at ( EW H ) u s e d e s i g n at i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 3 B i o l o g i c a l C o n d i t i o n Gr a di e n t
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 6

a c ti v i t i e s an d c o rre s p o n d e n c e t o s u p p o rt m a j o r w a t e r qu a l i t y m a n a g e me n t p r o g r am s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 0

r e l a t e d t o th e i m p l e me n t ati o n o f T A L U s a r e i t a l i c i z e d a n d u n d e rl i n e d
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 1

w e r e r e v i s e d du ri n g 1 9 7 8

- 1 9 9 2 a n d 1 9 9 2

- 2 0 0 1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 4

In d e x o f B i o ti c In t e g r i t y ( I B I ) f o r w a di n g s i t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 7
th e C u y ah o g a R i v e r b e t w e e n A k r o n a n d C l e v e l a n d b e tw e e n 1 9 8 4 a n d 2 0 0 0
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 0

a s s e s s me n t ri g o r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 2
t o d e t e c t a n d d i s c r i mi n a t e al o n g th e b i o l o g i c al c o n di t i o n g r a d i e n t
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 3 

## C a s e E x a m p l e s C a s e E x a m p l e 3

- 1
. U s i n g H i s t o r i c a l I n f o r m at i o n t o I d e n ti f y R e f er e n c e S t r e a m s i n K a n s a s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6 C a s e E x a m p l e 3

- 2
. N e w J e r s e y T i e r D e s c ri p t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 8 C a s e E x a m p l e 3

- 3
. M a i n e B i o l o g i s t s ’ A s s i g n me n t o f S i t e s t o C l a s s e s ( T i e r s )
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 0 C a s e E x a m p l e 3

- 4
. V e r mo n t ’ s U s e o f E x i s ti n g B i o l o g i c a l In f o r m a t i o n f o r th e B C G
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 C a s e E x a m p l e 3

- 5

. D e v e l o p i n g B i o l o g i c a l C o n d i t i o n T i e r s i n Gr e at B ri t a i n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4 C a s e E x a m p l e 3

- 6
. M a i n e ’ s U s e o f Li n e ar D i s c r i mi n a n t M o d e l s t o A s s e s s A q u at i c L i f e U s e T i e r s . . . . . . . . . 6 6 C a s e E x a m p l e 3

- 7
. N e w J e r s e y Q u a n t i t at i v e Ru l e D e v e l o p me n t
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 8 C a s e E x a m p l e 6

- 1
. R e f i n i n g W at e r Q u a l i t y C r i t er i a i n O h i o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 9 C a s e E x a m p l e 6

- 2
. D e v e l o p me n t o f M o r e Pr e c i s e T ar g e t s f o r R e s t o r a ti o n i n O h i o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 1 C a s e E x a m p l e 6

- 3
. D e t e r mi n i n g A p p r o p ri at e L e v e l s o f P r o t e c ti o n i n O h i o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 2 C a s e E x a m p l e 6

- 4
. L o n g - t e r m M o n i t o r i n g a n d U s e R e - e s t a b l i s h me n t i n M a i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 5 C a s e E x a m p l e 6

- 5

. D e v e l o p me n t o f L i mi t s f o r N P D E S P e r mi t s i n M a i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 6 C a s e E x a m p l e 6

- 6
. N P D E S P e r mi tti n g a n d U s e At t ai n a b i l i t y A n a l y s i s i n O h i o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 7 C a s e E x a m p l e 6

- 7
. S u p p o rt f o r D r e d g e a n d Fi l l P er mi tti n g i n O h i o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 1

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 x v i

# I n t ro d u c t i o n

T h i s c h ap t e r p r o v i d e s th e b a c kg r o u n d a n d r ati o n al e f o r u s i n g b i o l o g i c al i n f o r m at i o n t o t i er d e s i g n at e d a q u a ti c l i f e u s e s a n d b e tt e r d e f i n e th e m i n S t at e a n d T ri b al w a t e r q u a l i t y s t a n d a r d s . I d e a l l y , th e u s e d e s i g n a ti o n p r o c e s s c l e a r l y arti c u l at e s a n d di f f er e n t i at e s i n t e n d e d l e v e l s o f p r o t e c ti o n w i th e n o u g h s p e c i f i c i t y s o th at 1 ) d e c i s i o n m ake r s c a n ap p r o p r i at e l y d e v e l o p a n d i m p l e me n t th e i r w a t er q u a l i t y s t a n d ar d s o n a r e a c h o r w at e r s h e d s p e c i f i c b a s i s ; an d 2 ) th e p u b l i c c a n u n d er s t a n d , i d e n t i f y w i th , a n d i n f l u e n c e th e g o a l s s e t f o r w a t e r s . I n 2 0 0 0 , th e U
. S
. E P A c o n v e n e d a t e c h n i c a l e xp e rt w o rkg r o u p , i n c l u d i n g S t at e a n d T r i b a l s c i e n t i s t s , t o i d e n ti f y e x i s ti n g s c i e n ti f i c a l l y s o u n d a n d p r a c t i c a l ap p r o a c h e s u s i n g b i o l o g i c al i n f o r m a t i o n t o b e tt e r d e f i n e a q u at i c l i f e u s e s . T h e w o rkg r o u p p r o d u c e d a s c i e n t i f i c mo d e l , th e B i o l o g i c a l C o n di ti o n Gr a d i e n t ( B C G ) , f o r i n t e r p r e t i n g b i o l o g i c a l r e s p o n s e t o i n c r e a s i n g l e v e l s o f s tr e s s o r s . T h e w o rkg r o u p ’ s f i n di n g s are c o n s i s t e n t w i th T h e N a ti o n al R e s e a r c h C o u n c i l ’ s c al l f o r g r e a t er s p e c i f i c i t y i n w a t e r q u a l i t y s t a n d a r d s th at c a n r e s u l t i n i m p r o v e d d e c i s i o n - m a ki n g ( N R C 2 0 0 1 )
. T h e B C G i s i n t e n d e d t o h e l p S t at e s a n d T r i b e s d e v e l o p mo r e p r e c i s e a q u at i c l i f e u s e s th at s h o u l d r e s u l t i n mo r e ap p r o p r i at e l e v e l s o f p r o t e c ti o n f o r th e i r s ur f a c e w at e r s . 

# C H A P T E R 

# 1 . W H A T A R E 

## T I E R E D 

## A Q U A T I C 

## L I F E 

## U S E S 

## ? D e s i g n a t e d a q u ati c l i f e u s e s ar e S t at e o r T r i b a l d e s c r i p t i o n s o f th e b i o l o g i c al g o a l s f o r th e i r w at erb o di e s . T i e r e d a qu a ti c l i f e u s e s ( T A L U s ) u s e b i o l o g i c al i n f o rm a t i o n t o mo r e p r e c i s e l y d e f i n e th e s e g o a l s re l ati v e t o n atu r a l c o n di ti o n s . B i o a s s e s s me n t s c a n th e n b e u s e d t o me a s u re att ai n me n t o f th e g o a l s . U
. S
. E P A ’ s c u rr e n t th i n ki n g i s th a t a s y s t e m o f ti e re d u s e s c o u l d :

• a c c o mmo d a t e o b s e r v ab l e di f f er e n c e s i n e xp e c t e d b i o l o g i c a l c o n d i t i o n i n w at erb o di e s i n di f f e re n t e c o l o g i c a l r e g i o n s ; • p r o v i d e an o b j e c t i v e me a n s o f d e s c ri b i n g th e b i o l o g i c al p o t e n ti al f o r a s p e c i f i c w at e rb o d y ; • r e c o g n i z e a n d a c c o mmo d a t e o b s er v ab l e d i f f er e n c e s i n b i o l o g i c a l p o t e n ti al a mo n g w a t e r s w i th d i f f e re n t t y p e s an d l e v e l s o f s tre s s o r s ; • r e f l e c t a n u n d e r s t a n di n g o f th e r e l ati o n s h i p b e t w e e n s tre s s o r s a n d b i o l o g i c a l c o mmu n i t y r e s p o n s e ; • g u i d e s e l e c t i o n o f e n v i r o n me n t a l i n di c a t o r s f o r mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t a n d m a ke f u l l u s e o f a v a i l ab l e b i o l o g i c al d at a ; an d • arti c u l at e a s t r e s s o r - r e s p o n s e mo d e l th at m a x i mi z e s th e l i ke l i h o o d o f s u c c e s s o f w at e r q u al i t y m a n a g e me n t a c t i o n s b a s e d o n w at er q u a l i t y s t a n d a r d s ( a s s e s s me n t , 3 0 3 ( d ) l i s ti n g s /T M D L S , N P D E S p e r mi t s )
. T i e r e d a qu a ti c l i f e u s e s ar e b a s e d o n g e n e r al o b s er v at i o n s ab o u t a qu ati c c o mm u n i t i e s th at h a v e b e c o me c e n t r al t o a q u at i c e c o l o g y a n d c o n s i s t e n t w i th 3 0 y e a r s o f e m p i r i c al o b s e r v ati o n s . T h e s e ar e :

• s u r f a c e w a t er s a n d th e b i o l o g i c a l c o mm u n i t i e s th e y s u p p o rt are p re d i c t ab l y a n d c o n s i s t e n tl y d i f f e re n t i n di f f er e n t p a rt s o f th e c o u n try ( c l a s s i f

i c a t i o n a l o n g a n a t u r a l g r a d i e n t , e c o l o g i c a l re g i o n c o n c e p t) ; • w i th i n th e s a me e c o l o g i c al r e g i o n s , di f f er e n t t y p e s o f w a t e r b o d i e s ( e . g . , h e a d w at er s , s tre a m s , r i v e r s , w e tl a n d s ) s u p p o rt p re d i c t ab l y a n d c o n s i s t e n tl y d i f f e re n t b i o l o g i c al c o mm u n i ti e s ( w a t e rb o d y c la s s i f

i c a t i o n ) ; • w i th i n a g i v e n c l a s s o f w at erb o d i e s , o b s er v e d b i o l o g i c al c o n di ti o n i n a s p e c i f i c w a t e rb o d y i s a f u n c t i o n o f th e l e v e l o f s tre s s ( n a tur al a n d a n th r o p o g e n i c ) th at th e w at erb o d y h a s e x p e ri e n c e d ( th e b i o l o g i c a l c o n di t i o n g r a d i e n t d i s c u s s e d i n th i s do c u m e n t) ;

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 1 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1• s i mi l ar s t r e s s o r s at s i mi l ar i n t e n s i t i e s p r o d u c e p re d i c t a b l e an d c o n s i s t e n t b i o l o g i c al r e s p o n s e s i n w a t e r s w i th i n a c l a s s , a n d th o s e r e s p o n s e s c a n b e d e t e c t e d an d q u an ti f i e d i n t e r m s o f d e v i at i o n f r o m a n e x p e c t e d c o n d i t i o n ( re f

e re n c e c o n di t i o n ) ; a n d • w a t e r b o d i e s e x p o s e d t o h i g h e r l e v e l s o f s tre s s o r s w i l l h a v e l o w e r b i o l o g i c al p er f o r m a n c e c o m p ar e d t o th e r e f e r e n c e c o n d i t i o n th an th o s e w at er s e x p e ri e n c i n g l o w er l e v e l s o f s t r e s s ( th e b i o l o g i c a l c o n di t i o n a n d s t r e s s o r g r a di e n ts di s c u s s e d i n th i s do c u m e n t)
. T h e f i r s t th r e e s e c ti o n s o f th i s c h ap t e r p r o v i d e th e s t a tu t o ry a n d r e g u l at o ry b a c kg r o u n d o f w at er q u a l i t y s t a n d ar d s , e m p h a s i z i n g th e r o l e o f d e s i g n a t e d a q u at i c l i f e u s e s . S e c ti o n 1
. 4 e x p l o re s h o w ti er e d b i o l o g i c a l l y - b a s e d d e f i n i t i o n s c a n h e l p s e t mo r e ap p r o p r i at e a n d p r e c i s e d e s i g n at e d a q u at i c l i f e u s e s i n S t a t e a n d T ri b al w at e r q u a l i t y s t a n d ar d s . T h e n e x t t w o s e c ti o n s d i s c u s s th e p r i m ary p r o d u c t s o f th e t e c h n i c a l w o rkg r o u p c h ar g e d w i th i d e n ti f y i n g e x i s ti n g s c i e n ti f i c al l y s o u n d a n d p r a c t i c al ap p r o a c h e s t o h e l p S t at e s a n d T r i b e s t o b e tt er d e f i n e a n d p r o v i d e mo r e p r e c i s i o n i n th e i r d e s i g n at e d a q u ati c l i f e u s e s . C h ap t e r 1 c o n c l u d e s w i th a s u mm ar y o f ke y p o i n t s , o r g a n i z ati o n o f th e d o c u me n t , a n d re l at e d t e c h n i c al s u p p o rt d o c u me n t s . 

### 1 . 1 T h e C W A g o a l s a n d o b j e c ti v e s f o r a q u a ti c l i f e O n e o b j e c ti v e o f th e 1 9 7 2 C l e a n W at e r A c t ( C W A ) i s t o re s t o r e a n d m a i n t a i n th e c h e mi c a l , p h y s i c al , a n d b i o l o g i c a l i n t e g r i t y o f th e N a t i o n ’ s w a t e r s ( C W A s e c 1 0 1 a )
. In th e s c i e n ti f i c l i t er atu r e , a n a q u at i c s y s t e m w i th c h e mi c a l , p h y s i c al , an d b i o l o g i c al i n t e g r i t y h a s b e e n d e s c ri b e d a s b e i n g c ap ab l e o f “ s u p p o rti n g a n d m a i n t a i n i n g a b al a n c e d , i n t e g r a t e d , a d ap t i v e c o mm u n i t y o f o r g a n i s m s h a v i n g a c o m p o s i t i o n a n d di v e r s i t y c o m p ar ab l e t o th at o f th e n atu r a l h ab i t at s o f th e r e g i o n ” ( Fre y 1 9 7 7 )
. O v e r th e i n t e r v e n i n g y e ar s , o ur u n d e r s t an d i n g o f h o w t o d e f i n e a n d me a s ur e th e i n t e g r i t y o f a q u at i c s y s t e m s h a s a d v a n c e d
. T h e t er m i n te g r i t y h a s b e e n f u rth e r r e f i n e d i n th e l i t er atu r e t o me a n a b al a n c e d , i n t e g r at e d , a d ap ti v e s y s t e m h a v i n g a f u l l r a n g e o f e c o s y s t e m e l e me n t s ( g e n e s , s p e c i e s , a s s e m b l a g e s ) a n d p r o c e s s e s ( m u t at i o n , d e mo g r ap h i c s , b i o ti c i n t e r a c ti o n s , n u tri e n t a n d e n e r g y d y n a mi c s , me t ap o p u l ati o n d y n a mi c s ) e x p e c t e d i n a r e a s w i th n o o r mi n i m a l h u m a n i n f l u e n c e ( K a rr 2 0 0 0 )
. T h e a q u at i c b i o t a r e s i d i n g i n a w at e r b o d y ar e th e r e s u l t o f c o m p l e x a n d i n t e r r e l a t e d c h e mi c a l , p h y s i c a l , a n d b i o l o g i c a l p r o c e s s e s th a t a c t o v e r ti me a n d o n m u l t i p l e s c a l e s ( e . g . , i n s tre a m , r i p a r i a n , l an d s c ap e ) ( K a rr e t a l
. l 9 8 6 , Y o d er l 9 9 5 )
. B y d i r e c t l y me a s u r i n g th e c o n d i t i o n o f th e a q u a ti c b i o t a , w e ar e ab l e t o mo r e a c c u r at e l y d e f i n e th e a q u ati c c o mm u n i t y th a t i s th e o u t c o me o f al l th e s e f a c t o r s . T o h e l p a c h i e v e th e i n t e g r i ty o b j e c ti v e , th e C W A al s o e s t a b l i s h e d a n i n t e ri m g o a l f o r th e p r o t e c t i o n a n d p r o p a g a ti o n o f f i s h , s h e l l f i s h , a n d w i l d l i f e a n d r e c r e ati o n i n an d o n th e w at er . T h e p r o t e c t i o n a n d p r o p a g a ti o n i n t e ri m g o a l f o r a q u a ti c l i f e h a s b e e n i n t er p r e t e d b y U
. S
. E P A t o i n c l u d e th e p r o t e c ti o n o f th e f u l l c o m p l e me n t o f a q u at i c o r g a n i s m s r e s i di n g i n o r mi g r a t i n g thr o u g h a w a t e rb o dy . A s e x p l ai n e d i n U
. S
. E P A ’ s Q u e s t i o n s a n d A n s w e r s o n A n t i de g r a d a t i o n , th e p r o t e c t i o n a f f o r d e d b y w at e r q u a l i t y s t a n d a r d s i n c l u d e s th e r e p r e s e n t at i v e a q u a ti c c o mm u n i t y ( e . g . , f i s h , b e n th i c m a c r o i n v e rt e b r at e s , a n d p e ri p h y t o n ) :

“ T h e f a c t th at s p o rt o r c o mme r c i a l f i s h a r e n o t p r e s e n t d o e s n o t me a n th a t th e w at er m a y n o t b e s u p p o rti n g a n a q u at i c l i f e p r o t e c ti o n f u n c t i o n . A n e x i s t i n g a q u at i c c o mm u n i t y c o m p o s e d e n t i r e l y o f i n v e rt e b r at e s a n d p l a n t s , s u c h a s m a y b e f o u n d i n a p r i s t i n e t r i b u t ary a l p i n e s t r e am , s h o u l d b e p r o t e c t e d w h e th er o r n o t s u c h a s tre a m s u p p o rt s a f i s h ery . E v e n th o u g h th e s h o rth an d e x p r e s s i o n ‘ f

i s h ab l e/ s w i mm ab l e ’ i s o f t e n u s e d , th e a c tu al o b j e c ti v e o f th e A c t i s t o r e s t o r e th e c h e mi c a l , p h y s i c a l a n d b i o l o g i c al i n t e g r i t y o f o u r N a ti o n ' s w a t e r s ( S e c t i o n 1 0 1 ( a ) )
. T h e t e r m ‘ a q u a ti c l i f e ’ w o u l d mo r e a c c u r at e l y r e f l e c t th e p r o t e c t i o n o f th e a qu a ti c c o mm u n i t y th a t w a s i n t e n d e d i n S e c ti o n 1 0 1 ( a ) ( 2 ) o f th e A c t
. ” ( A p p e n di x G , E P A

- 8 2 3

- B

- 9 4

- 0 0 5 ) T h e r ep r e s e n t a ti v e c o mm u n i t y o f a qu a ti c o r g a n i s m s r e s i d i n g i n , o r mi g r a t i n g th r o u g h , a w a t e rb o d y w i l l v ar y d e p e n d i n g o n th e w at erb o d y t y p e . F o r e x a m p l e , f i s h , b e n th i c m a c r o i n v e rt e b r at e s , a n d , i n c r e a s i n g l y , DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 1 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 2p e r i p h y t o n a r e a q u at i c a s s e m b l a g e s t y p i c a l l y me a s u r e d b y S t a t e s a n d T r i b e s w h e n a s s e s s i n g s tr e a m s a n d r i v e r s . In h e a d w a t er s tr e a m s a n d m a n y w e t l a n d s , a m p h i b i a n s a r e a n i m p o rt a n t c o m p o n e n t o f th e b i o t i c c o mm u n i t y a n d f i s h m a y b e ab s e n t
. 

### 1 . 2 W Q S s t a tu t o r y a n d r e g u l a t o r y b a c k g r o u n d S e c ti o n 1 0 1 ( a ) o f th e C W A e s t ab l i s h e s b r o a d n a ti o n a l g o a l s a n d o b j e c ti v e s s u c h a s th e c h e mi c al , p h y s i c a l , a n d b i o l o g i c a l i n t e g r i t y o b j e c ti v e . O th e r s e c ti o n s o f th e C W A e s t ab l i s h th e p r o g r am s a n d au th o r i t i e s f o r i m p l e me n t a t i o n o f th o s e g o a l s a n d o b j e c ti v e s . S e c t i o n 3 0 3 ( c ) s e t s u p th e b a s i s o f th e c urr e n t w at e r q u al i t y s t a n d ar d s p r o g r a m . W a t e r qu a l i t y s ta n d a r

d

s ( W Q S ) a r e p art s o f S t at e ( o r , i n c ert ai n i n s t a n c e s , f e d e r al ) l a w th a t d e f i n e th e w a t e r q u a l i t y g o a l s o f a w at e rb o d y , o r p a rt s o f a w a t e rb o d y , b y d e s i g n a ti n g th e u s e o r u s e s o f th e w at e r b o d y a n d b y s e tti n g c r i t e r i a n e c e s s ary t o p r o t e c t th e u s e s . T h e s t an d ar d s al s o i n c l u d e a n a n ti d e g r a d at i o n p o l i c y c o n s i s t e n t w i th 4 0 C F R P a rt 1 3 1
. 1 2
. A l th o u g h th e C W A g i v e s th e U
. S
. E P A a n i m p o rt a n t r o l e i n d e t er mi n i n g ap p r o p r i at e mi n i m u m l e v e l s o f p r o t e c ti o n a n d p r o v i d i n g n at i o n a l o v e r s i g h t , i t a l s o g i v e s c o n s i d er ab l e f l e x i b i l i t y a n d d i s c r e t i o n t o S t at e s a n d T ri b e s t o d e s i g n th e i r o w n p r o g r a m s a n d e s t ab l i s h l e v e l s o f p r o t e c ti o n b e y o n d th e n ati o n al mi n i m u m s . S e c t i o n 3 0 3 d i re c t s S t at e s a n d au th o ri z e d T ri b e s t o a d o p t w at e r q u al i ty s t a n d a r d s t o p r o t e c t p u b l i c h e a l th o r w e l f a

r e , e nh a n c e th e q u al i t y o f w at e r , a n d s er v e th e p u rp o s e s o f th e C l e a n W at er A c t
. “ S e r v e th e p urp o s e s o f th e A c t ” ( a s d e f i n e d i n S e c ti o n s 1 0 1 ( a ) , 1 0 1 ( a ) ( 2 ) , a n d 3 0 3 ( c ) o f th e C W A ) me a n s th at w a t e r q u a l i t y s t a n d a r d s s h o u l d 1 ) i n c l u d e p r o v i s i o n s f o r re s t o ri n g a n d m a i n t ai n i n g c h e mi c a l , p h y s i c al , a n d b i o l o g i c a l i n t e g r i t y o f S t a t e a n d T ri b al w at e r s , 2 ) p r o v i d e , w h er e v e r a tt a i n ab l e , w a t er q u a l i t y f o r th e p r o t e c ti o n a n d p r o p a g a ti o n o f f i s h , s h e l l f i s h , a n d w i l d l i f e a n d r e c r e a ti o n i n a n d o n th e w at er ( i
. e . , “ f

i s h ab l e/ s w i mm ab l e ” ) , a n d 3 ) c o n s i d e r th e u s e a n d v al u e o f S t a t e a n d T r i b a l w at er s f o r p ub l i c w at e r s u p p l i e s , p r o p a g a t i o n o f f i s h a n d w i l d l i f e , re c r e at i o n , a g r i c u l tu r a l a n d i n d u s tri al p urp o s e s , a n d n a v i g a t i o n . F u rth e r r e q u i re me n t s f o r w a t e r q u al i t y s t an d ar d s a r e a t 4 0 C F R P art 1 3 1
. S t a t e W Q S p r o v i d e th e f o u n d a ti o n f o r w at er q u al i t y - b a s e d p o l l u ti o n c o n t r o l p r o g r a m s . W i th th e p u b l i c p arti c i p at i n g i n th e i r a d o p ti o n ( s e e 4 0 C F R 1 3 1
. 2 0 ) , s u c h s t a n d a r d s s er v e th e d u a l p u rp o s e s o f e s t a b l i s h i n g th e w at e r q u al i t y g o a l s f o r a s p e c i f i c w at e r b o d y , a n d s er v i n g a s th e r e g u l a t o ry b a s i s f o r th e e s t a b l i s h me n t o f w at e r qu a l i t y - b a s e d tr e at me n t c o n t r o l s a n d s tr at e g i e s b e y o n d th e t e c h n o l o g y - b a s e d l e v e l s o f t r e at me n t r e q u i r e d b y S e c t i o n s 3 0 1 ( b ) a n d 3 0 6 o f th e C W A
. A w a t e rb o d y ’ s de s i g n a t e d u s e ( s ) ar e th o s e u s e s s p e c i f i e d i n w at er q u al i t y s t an d a r d s , w h e th e r o r n o t th e y ar e b e i n g a tt ai n e d ( 4 0 C F R 1 3 1
. 3 ( f ) )
. T h e “ u s e ” o f a w a t erb o d y i s th e mo s t f u n d ame n t a l d e s c ri p ti o n o f i t s r o l e i n th e a q u at i c a n d h u m a n e n v i r o n me n t s . A l l o f th e w a t er q u a l i t y p r o t e c t i o n s e s t a b l i s h e d b y th e C W A f o l l o w f r o m th e w a t e rb o d y ’ s d e s i g n a t e d u s e . A s d e s i g n a t e d u s e s a r e c r i t i c a l i n d e t e r mi n i n g th e w at er q u a l i t y c ri t e ri a th at ap p l y t o a g i v e n w a t e rb o d y , d e t er mi n i n g th e ap p r o p r i at e d e s i g n a t e d u s e i s o f p ar a mo u n t i m p o rt a n c e i n e s t ab l i s h i n g c ri t e ri a th at are a p p r o p r i at e l y p r o t e c t i v e o f th a t d e s i g n at e d u s e . S e c ti o n 1 3 1
. 1 0 o f th e re g u l at i o n d e s c ri b e s S t at e s ’ a n d au th o r i z e d T r i b e s ’ r e s p o n s i b i l i ti e s f o r d e s i g n a ti n g a n d p r o t e c ti n g u s e s . T h e re g u l a t i o n : • r e q u i r e s th at S t at e s a n d T r i b e s s p e c i f y th e w at er u s e s t o b e a c h i e v e d an d p r o t e c t e d , • r e q u i r e s p r o t e c ti o n o f d o w n s tre a m u s e s , • a l l o w s f o r s ub

- c at e g o r y a n d s e a s o n al u s e s , • s e t s o u t mi n i m u m a tt a i n ab i l i t y c ri t er i a , • l i s t s s i x f a c t o r s o f, w h i c h at l e a s t o n e m u s t b e s ati s f i e d t o j u s ti f y r e mo v a l o f d e s i g n a t e d u s e s th a t ar e n o t e x i s ti n g u s e s , • p r o h i b i t s r e mo v a l o f e x i s ti n g u s e s , • r e q u i r e s u p g r a di n g o f u s e s th a t a r e p r e s e n t l y b e i n g att ai n e d b u t n o t d e s i g n a t e d , a n d • e s t a b l i s h e s c o n d i t i o n s a n d re q u i r e me n t s f o r c o n d u c ti n g u s e att a i n ab i l i t y a n a l y s e s . DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 1 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 3In a d d i t i o n , th e r e g u l ati o n s e f f e c ti v e l y e s t ab l i s h a “ r e b u tt ab l e p re s u m p t i o n ” th a t th e u s e s o f p r o t e c t i o n a n d p r o p a g a ti o n o f f i s h , s h e l l f i s h , a n d w i l d l i f e a n d r e c re ati o n i n an d o n th e w at er a r e at t ai n a b l e a n d s h o u l d ap p l y t o a w a t e rb o d y , u n l e s s i t h a s b e e n a f f i r m a t i v e l y d e mo n s tr a t e d th at s u c h u s e s ar e n o t at t a i n ab l e . 4 0 C F R 1 3 1
. 1 0 ( a ) r e qu i r e s th at S t at e s s p e c i f y ap p r o p ri a t e w at er u s e s t o b e a c h i e v e d a n d p r o t e c t e d
. T h e c l a s s i f i c a ti o n o f th e w at er s o f th e S t a t e m u s t t ake i n t o c o n s i d e r at i o n th e u s e a n d v a l u e o f w at er f o r p u b l i c w a t e r s u p p l i e s , p r o t e c t i o n an d p r o p a g a t i o n o f f i s h , s h e l l f i s h , an d w i l d l i f e , re c re at i o n i n a n d o n th e w at e r , a n d a g r i c u l tu r a l , i n d u s t r i a l , a n d o th e r p u rp o s e s , i n c l u d i n g n a v i g a t i o n . C h a n g i n g d e s i g n a t e d u s e s f o r a s p e c i f i c w at e r b o d y r e q u i re s a c h a n g e i n th e w a t e r q u al i t y s t a n d ar d s . L i ke al l n e w a n d re v i s e d S t at e a n d T ri b al w at er q u al i t y s t a n d ar d s , th e s e c h a n g e s ar e s u b j e c t t o U
. S
. E P A r e v i e w a n d ap p r o v a l ( s e e 4 0 C F R 1 3 1
. 2 1 )
. W h e r e ap p r o p r i a t e , a S t at e m a y s u b c at e g o ri z e o r r e f i n e th e a q u at i c l i f e u s e d e s i g n at i o n s f o r th e r e c e i v i n g w a t e r . S t a t e s m a y a d o p t s ub c a t e g o r i e s o f a u s e a n d s e t th e a p p r o p ri at e c r i t e ri a t o re f l e c t v ar y i n g n e e d s o f s u c h s u b c at e g o r i e s o f u s e s , f o r i n s t a n c e , t o d i f f e r e n ti at e b e t w e e n c o l d w at e r a n d w a r mw at e r f i s h er i e s ( s e e 4 0 C F R 1 3 1
. 1 0 ( c ) )
. S t a t e s m a y a l s o a d o p t s e a s o n al u s e s ( 4 0 C F R 1 3 1
. 1 0 ( f ) )
. I f s e a s o n a l u s e s ar e a d o p t e d , w at e r q u al i t y c r i t e r i a s h o u l d re f l e c t th e s e a s o n a l u s e s ; h o w e v e r , s u c h c ri t er i a s h al l n o t p r e c l u d e th e at t a i n me n t a n d m a i n t e n a n c e o f a mo r e p r o t e c ti v e u s e i n a n o th er s e a s o n . W a t e r qu a l i t y c r i te r i a a r e e l e me n t s o f S t at e W Q S e x p re s s e d a s c o n s ti tu e n t c o n c e n tr a t i o n s , l e v e l s , o r n arr a ti v e s t a t e me n t s r e p r e s e n t i n g a q u a l i t y o f w at er th a t s u p p o rt s a p a rti c u l a r u s e . W h e n c ri t er i a a r e me t , w a t e r q u al i t y w i l l g e n er al l y p r o t e c t th e d e s i g n a t e d u s e ( 4 0 C F R 1 3 1
. 3 )
. W h i l e s o me S t a t e s h a v e a d o p t e d a v ar i e t y o f c ri t e ri a e x p re s s e d a s c o n s t i tu e n t c o n c e n tr a ti o n l e v e l s ( o r n u m e r i c c r i t eri a ) f o r v ar i o u s p o l l u t an t s f o r th e p r o t e c ti o n o f a q u a ti c l i f e , a l l S t a t e s h av e a d o p t e d c ri t e ri a e xp r e s s e d a s n a rr a ti v e s t at e me n t s ( o r n a r r a t i v e c ri t e ri a )
. O n c e a d o p t e d i n t o s t a n d ar d s , c r i t er i a c a n s er v e a s th e b a s i s f o r 1 ) r e g u l a t o r y c o n tr o l s o n p o i n t s o u rc e s , 2 ) me a s u ri n g a tt a i n me n t o f s t a n d a r d s a n d th e e f f e c ti v e n e s s o r p r o g r a m s , a n d 3 ) w at er s h e d p l a n n i n g . S e c t i o n 3 04 ( a ) c r i t e r i a a r e d e v e l o p e d b y th e U
. S
. E P A u n d e r au th o ri t y o f s e c t i o n 3 0 4 ( a ) o f th e C W A b a s e d o n th e l a t e s t s c i e n t i f i c i n f o r m a t i o n o n th e r e l a ti o n s h i p th at a c o n s t i tu e n t c o n c e n t r at i o n , l e v e l , o r me a s u r e h a s o n a p art i c u l ar a q u at i c s p e c i e s a n d / o r h u m a n h e al th
. T h i s i n f o r m at i o n i s i s s u e d p er i o d i c a l l y t o th e S t a t e s a s g u i d a n c e f o r u s e i n d e v e l o p i n g c r i t er i a . I n a d o p t i n g c r i t er i a t o p r o t e c t th e i r d e s i g n at e d u s e s , S t at e s m a y e s t ab l i s h c r i t e ri a b a s e d o n 1 ) s e c ti o n 3 0 4 ( a ) g u i d a n c e , 2 ) s e c ti o n 3 0 4 ( a ) g u i d a n c e mo d i f i e d t o re f l e c t s i t e - s p e c i f i c c o n di ti o n s , o r 3 ) o th er s c i e n ti f i c al l y d e f e n s i b l e me th o d s . 

### 1 . 3 T h e r o l e o f d e s i g n a t e d a q u a ti c l i f e u s e s i n W a t e r Q u a l i ty S t a n d a r d s It i s i n d e s i g n a ti n g u s e s th at S t at e s an d T ri b e s e s t ab l i s h th e e n v i r o n me n t al g o a l s f o r th e i r w at er r e s o ur c e s a n d th e n me a s u re a tt ai n me n t o f th e s e g o a l s . I n d e s i g n at i n g u s e s , a S t at e o r T ri b e w e i g h s th e e n v i r o n me n t al , s o c i al , a n d e c o n o mi c c o n s e q u e n c e s o f i t s d e c i s i o n s . T h e r e g u l at i o n a l l o w s th e S t at e o r T ri b e , w i th p u b l i c p a rti c i p at i o n , s o me f l e x i b i l i t y i n w e i g h i n g th e s e c o n s i d e r ati o n s a n d a d j u s t i n g th e s e g o a l s o v e r ti me . H o w e v e r , r e a c h i n g a c o n c l u s i o n o n th e u s e s th a t ap p r o p ri a t e l y r e f l e c t th e c urre n t a n d p o t e n t i a l f u tu r e u s e s f o r a w a t e r b o d y , d e t e r mi n i n g th e at t a i n ab i l i t y o f th o s e g o a l s , a n d ap p r o p r i at e l y e v a l u a ti n g th e c o n s e q u e n c e s o f a d e s i g n a ti o n c a n b e a d i f f i c u l t a n d c o n tr o v e r s i al t a s k
. A p r i n c i p a l f u n c t i o n o f d e s i g n a t e d u s e s i n w at e r qu a l i t y s t a n d ar d s i s t o c o mm u n i c at e th e d e s i re d s t at e o f s u r f a c e w a t e r s t o w at e r q u al i t y m a n a g e r s , th e re g u l a t e d c o mm u n i t y , a n d th e i n t e r e s t e d p ub l i c . A n e f

f e c ti v e d e s i g n a t e d u s e s y s t e m i s o n e th at t r a n s l a t e s re a d i l y i n t o i n di c at o r s ( e . g . , n u me r i c w a t e r q u a l i t y c r i t er i a , b i o l o g i c al i n d e x e s ) th at r e s p o n d i n p r e di c t ab l e w a y s t o s t r e s s a n d c a n b e e v a l u a t e d u s i n g d at a c o l l e c t e d f r o m th e w at e rb o d y . E x p e r i e n c e w i th i m p l e me n t a t i o n o f v ari o u s S t at e d e s i g n a t e d u s e s y s t e m s DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 1 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 4s u g g e s t s th at , r e g ar d l e s s o f th e s y s t e m s e l e c t e d , S t at e s th a t u s e b i o l o g i c a l d at a a s p art o f th e i r a s s e s s me n t p r o g r a m ap p l y s o me t y p e o f r e f i n e d , o r ti er e d , a q u at i c l i f e u s e ap p r o a c h t o g u i d e i n t e r p r e t at i o n o f th e i r b i o l o g i c a l d at a . S t at e s h a v e e i th e r m a d e th i s e x

p l i c i t b y a d o p t i n g th e ti e r s di r e c tl y i n t o th e i r w a t e r q u a l i t y s t a n d ar d s a s d e s i g n a t e d u s e s o r i m p l i c i t b y u s i n g t i er s i n th e i r mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t p r o t o c o l s . A l th o u g h th e b e n e f i t s o f mo r e s p e c i f i c i t y m a y ap p l y t o a n y o f th e d e s i g n a t e d u s e s d e s c r i b e d i n C W A s e c ti o n 3 0 3 , i t m a y b e mo s t r e l e v a n t f o r a q u at i c l i f e u s e s . A q u at i c c o mm u n i t i e s c a n v ary s i g n i f i c a n t l y f r o m w a t e rb o d y t o w a t e rb o d y . O n e m a j o r c h a l l e n g e i n a s s i g n i n g d e s i g n a t e d u s e s f o r a q u a ti c l i f e t o s u r f a c e w a t er s i s s e p a r at i n g th e n a tur al v ar i ab i l i t y th at i s a f u n c ti o n o f s tre a m t y p e ( e . g . , n a tur al l y c o l d w at e r v s . w ar mw at e r s t r e a m) a n d l o c at i o n ( e c o r e g i o n ) f r o m th e v ar i ab i l i t y th at r e s u l t s f r o m e x p o s u re t o s tr e s s o r s . B y a c c o u n ti n g f o r n a tur al v ar i ab i l i t y i n a qu a ti c s y s t e m s , b i o l o g i c a l l y - b a s e d t i e re d a q u a ti c l i f e u s e s e l i mi n a t e a m a j o r s o urc e o f u n c ert a i n t y a n d err o r i n w at er q u al i t y m a n a g e me n t e f f o rt s . 

### 1 . 4 S t a t e a n d T r i b a l e x p e r i e n c e s w i th ti e r e d a q u a ti c l i f e u s e s O v e r th e y e ar s , S t a t e s a n d T ri b e s h a v e c r e at e d m a n y d i f f e re n t u s e c l a s s i f i c at i o n s y s t e m s r a n g i n g f r o m a s tr a i g h t f o r w a r d re p l i c a ti o n o f th e u s e s s p e c i f i c al l y l i s t e d i n s e c ti o n 3 0 3 o f th e C W A , t o mo r e c o m p l e x s y s t e m s th a t e x p re s s d e s i g n a t e d u s e s i n v e ry s p e c i f i c t er m s o r th at e s t a b l i s h s u b c l a s s i f i c a ti o n s i d e n ti f y i n g d i f f e r e n t l e v e l s o f p r o t e c t i o n . S o me S t a t e s d e s i g n at e g e n e r a l “ a q u at i c l i f e ” u s e s w h i l e o th e r s l i s t a v ari e t y o f s u b c at e g o r i e s b a s e d o n a r a n g e o f a q u at i c c o mm u n i t y t y p e s , i n c l u d i n g d e s c ri p t i o n s o f c o re a q u ati c s p e c i e s r e p r e s e n t a ti v e o f e a c h s u b c at e g o ry ( e . g . , c o l d w at er a n d w ar mw a t e r f i s h e ri e s )
. M a n y S t at e s al s o h a v e n arr a ti v e b i o l o g i c al c ri t e r i a , w h i c h i s o f t e n a g e n er a l s t a t e me n t s u c h a s “ a q u ati c l i f e c o mm u n i t i e s s h a l l b e m a i n t ai n e d s i mi l a r t o a q u a ti c l i f e a s n atu r a l l y o c c u r s . ” S i n g l e th r e s h o l d s f o r att ai n me n t o f th e s e g e n e r a l u s e s a n d n ar r at i v e b i o l o g i c a l c ri t e r i a a r e e s t ab l i s h e d w i th n u me r i c b i o l o g i c a l c r i t er i a . F o r e x a m p l e , m a n y S t at e w at e r q u a l i t y a g e n c i e s i n t e rp r e t n arr ati v e g e n e r a l u s e s t at e me n t s u s i n g a n i n d e x ( e . g . , I n d e x o f B i o ti c I n t e g r i t y ( I B I ) ) ( K a rr e t al
. 1 9 8 7 , K a rr 1 9 9 0 , G i b s o n e t al
. 1 9 9 6 , U
. S
. E P A 2 0 0 2 a )
. T h e i n d e x i s s t a n d ar di z e d t o r e g i o n al re f e r e n c e c o n di ti o n s , a n d th e b i o l o g i c al c r i t er i a thr e s h o l d i s o f t e n e s t a b l i s h e d a s a p e r c e n ti l e o f th e d i s t r i b u ti o n o f r e f er e n c e s i t e s c o r e s . T h e i n d e x i s th e b a s i s f o r n u me r i c b i o l o g i c a l c ri t e ri a i n m a n y S t at e s an d T ri b e s ( U
. S
. E P A 2 0 0 2 a )
. T h e a l t er n at i v e t o a s i n g l e b r o a d u s e i s t o d i v i d e th e c o n t i nu u m o f b i o l o g i c al c o n di t i o n ( th e B C G ) i n t o s e v e r a l ti e r s f o r mo r e p re c i s e m a n a g e me n t
. A s me n t i o n e d e a r l i er , ti er e d a q u at i c l i f e u s e s c o u p l e n a rr a ti v e d e s c r i p t i o n s o f th e u s e w i th c r i t e r i a f o r me a s u ri n g att a i n me n t o f th e u s e . I d e a l l y , th e n a rr at i v e d e s c r i p t i o n s s h o u l d i n c o rp o r at e b i o l o g i c a l l y me a n i n g f u l d i f f e r e n c e s a mo n g t i e r s . T h e B C G p r o v i d e s a n i n t e rp r e t a ti v e f r a me w o rk f o r d e f i n i n g r e f e r e n c e c o n di ti o n s a n d art i c u l a ti n g th e b i o l o g i c a l c o n d i t i o n th a t i s b e i n g p r o t e c t e d o r r e s t o re d i n th e w a t e r o f i n t e r e s t
. S e v e r a l S t at e s a n d T ri b e s h a v e a d o p t e d ti er e d a q u at i c l i f e u s e s t at e me n t s i n th e i r w a t e r q u al i t y s t a n d ar d s a n d s o me ar e d e v e l o p i n g th e t e c h n i c al p r o g r a m a n d f u rth e r ti g h t e n i n g th e l i n k a g e b e t w e e n th e i r n a rr ati v e u s e s t at e me n t s a n d n u me r i c b i o l o g i c a l c ri t e ri a ( U
. S
. E P A 2 0 0 2 a )
. F o r e x a m p l e , T e x a s h a s h a d ti e re d a q u a ti c l i f e u s e s i d e n ti f i e d i n th e i r w at e r q u al i t y s t an d a r d s f o r s u rf a c e w a t e r s s i n c e 1 9 8 4 ( T ab l e 1

- 1 )
. T e x a s ’ c urr e n t W Q S i d e n ti f y n u me r i c di s s o l v e d o x y g e n c ri t er i a a n d i n c l u d e n a rr ati v e a q u at i c l i f e a t t r i b u t e s . N u me r i c b i o l o g i c a l c ri t e r i a h a v e b e e n d e v e l o p e d f o r a s s e s s i n g b o th f i s h a n d b e n th i c m a c r o i n v e rt eb r at e c o mm u n i ti e s i n w a d e ab l e s tre a m s . I f s i t e - s p e c i f i c c o n d i t i o n s d o n o t me e t c r i t er i a f o r “ H i g h ” u s e c at e g o ry a s d e t e r mi n e d b y r e c e i v i n g w at e r a s s e s s me n t , a u s e at t a i n ab i l i t y a n al y s i s w i l l b e c o n d u c t e d
. T e x a s c o n t i n u e s t o e v a l u a t e th e ap p l i c at i o n o f b i o l o g i c a l c ri t er i a f o r o th e r a q u at i c s y s t e m s , b u t at th i s p o i n t d o e s n o t h av e a s p e c i f i c a c ti o n p l a n t o a d o p t n u me r i c b i o l o g i c al c ri t er i a f o r th o s e s y s t e m s . O th e r S t at e s c i t e d e l s e w h ere i n th i s d o c u me n t , e . g . , M ai n e , N e w J e r s e y , O h i o , an d V er mo n t , h a v e e i th e r d e v e l o p e d o r a r e c o n s i d e r i n g d e v e l o p i n g t i er e d a q u at i c l i f e u s e s . T h o u g h th e s e ap p r o a c h e s f o r t i e ri n g a q u a ti c l i f e u s e s m a y d i f f e r i n d e t ai l a n d a s s e s s me n t me th o d s , th e i r u s e s s h ar e th e s a me c o r e e l e me n t s :

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 1 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 5• B i o l o g i c a l i n f o r m a t i o n i s th e b a s i s f o r th e u s e d e s i g n a t i o n s . • N u me r i c b i o l o g i c al i n d i c at o r s o r b i o c ri t e ri a a r e d e v e l o p e d f o r e a c h u s e . • D e v e l o p me n t o f ti e r s b a s e d o n d at a f r o m c o m p r e h e n s i v e , r o b u s t mo n i t o ri n g p r o g r a m . T A B L E 1 - 1 . A q u a t i c L i f e S u b c a t e g o r i e s i n T e x a s W Q S ( F i g u r e : 3 0 T A C § 3 0 7 . 7 ( b ) ( 3 ) ( A ) ( i ) ) . A q u at i c L i f e U s e S u b c at e g o ry D i s s o l v e d O x y g e n C ri t e ri a , mg/ L A q u at i c L i f e Attri b u t e s F r e s h w at e r

m e an/ mi n i m u m F r e s h w at e r i n S p ri n g

m e an/ mi n i m u m S a l t w at e r m e an/ mi n i m u m H ab i t at C h ar a c t e r i s t i c s S p e c i e s A s s e m b l a g e S e n s i t i v e s p e c i e s D i v e r s i t y S p e c i e s R i c h n e s s Tr o p h i c S tru c tu r e

E x c e p t i o n a l 6
. 0 / 4
. 0 6
. 0 /5

. 0 5

. 0 / 4
. 0 O u t s t an d i n g n atu r a l v ari ab i l i ty E x c e p t i o n a l o r u n u s u a l Ab u n d an t E x c e p t i o n a l l y h i g h E x c e p t i o n a l l y h i g h B a l an c e d

H i g h 5

. 0 / 3
. 0 5

. 5 / 4
. 5 4
. 0 / 3
. 0 H i g h l y d i v e r s e U s u a l a s s o c i at i o n o f r e g i o n a l l y e x p e c t e d s p e c i e s P r e s e n t H i g h H i g h B a l an c e d t o s l i g h t l y i m

b a l an c e d

I n t e rme d i at e 4
. 0 / 3
. 0 5

. 0 / 4
. 0 3
. 0 /2
. 0 M o d e r at e l y d i v e r s e S o me e x p e c t e d s p e c i e s V e ry l o w i n ab u n d an c e M o d e r at e M o d e r at e M o d e r at e l y i m

b a l an c e d L i mi t e d 3
. 0 /2
. 0 4
. 0 / 3
. 0 U n i f o rm M o s t r e g i o n a l l y e x p e c t e d s p e c i e s ab s e n t Ab s e n t L o w L o w S e v e r e l y i m

b a l an c e d

- D i s s o l v e d o x y g e n m e a n s ar e a p p l i e d a s a m i n i m u m a v er a g e o v er a 2 4

- h o u r p eri o d
.

- D a i l y m i n i m a ar e n o t t o e x t e n d b e y o n d 8 h o u r s p er 2 4

- h o u r d a y . L o w e r d i s s o l v e d o x y g e n m i n i m a m a y ap p l y o n a s i t e - s p e c i f i c b a s i s , w h e n n atu ra l d a i l y f l u c tu a ti o n s b e l o w th e m e a n ar e g r e a t er th an th e d i f f er e n c e b e t w e e n th e m e a n a n d m i n i m a o f t h e a p p r o p ri at e c ri t eri a .

- S p ri n g c ri t eri a t o p r o t e c t f i s h s p a w n i n g p eri o d s ar e a p p l i e d d u r i n g th a t p o rti o n o f t h e f i r s t h a l f o f t h e y e ar w h e n w a t er t e mp er a t u r e s ar e 6 3
. 0 ° F t o 7 3
. 0 ° F
.

- Q u an ti t at i v e c ri t eri a t o s u p p o rt a qu at i c l i f e a ttri b u t e s ar e d e s c ri b e d i n t h e s t a n d ard s i mp l e m e n t at i o n p r o c e d u r e s .

- D i s s o l v e d o x y g e n a n a l y s e s a n d c o mp u t er m o d e l s t o e s t a b l i s h e f f l u e n t l i m i t s f o r p erm i t t e d d i s c h ar g e s w i l l n o rm a l l y b e ap p l i e d t o m e a n c ri t eri a at s t e a dy s t a t e , c ri t i c a l c o n d i ti o n s .

- D e t erm i n a ti o n o f s t an d ar d s a tt ai n m e n t f o r d i s s o l v e d o x y g e n c ri t eri a i s s p e c i f i e d i n § 3 0 7
. 9 ( d ) ( 6 ) ( r e l a t i n g t o D e t erm i n a ti o n o f S t an d ar d s At t a i n m e n t )
. T h e i n s i g h t s a n d e x p er i e n c e s f r o m S t a t e s a n d T r i b e s th a t h a v e a d o p t e d t i er e d a q u at i c l i f e u s e s a n d n u me r i c b i o c ri t e ri a i n th e i r w at e r q u al i t y s t a n d ar d s , a s w e l l a s f r o m th o s e c u r r e n t l y d e v e l o p i n g b i o l o g i c a l a s s e s s me n t a n d c ri t e ri a p r o g r a m s , r e v e a l th e v a l u e s o f t i er e d a q u at i c l i f e u s e s i m p l e me n t e d i n S t at e an d T ri b al W Q S ( T ab l e 1

- 2 )
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 1 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 6T A B L E 1 - 2 . T h e b e n e f i t s a n d W Q S r e g u l a t i o n c o n t e x t f o r T A L U s . V a l u e - a d d e d E x p l a n a t i o n S u p p o r t i n g W Q S R e g u l a t i o n S e t mo r e ap p r o p r i at e d e s i g n a t e d A L U s D e f i n e A L U s i n a mo r e p r e c i s e w a y t h a t i s n e i t h e r u n d e r p r o t e c ti v e o f e x i s ti n g h i g h

- q u a l i t y r e s o u r c e s n o r o v e rp r o t e c ti v e f o r w a t e r s th a t h a v e b e e n e x t e n s i v e l y a n d i rr e tr i e v ab l y a l t e r e d 4 0 C F R 1 3 1
. 1 0 4 0 C F R 1 3 1
. 1 2 ( P r o t e c t H i g h Q u a l i t y W a t e r s ) 4 0 C F R 1 3 0
. 2 3 ( S u p p o rt a tt a i n m e n t d e c i s i o n s a n d d i a g n o s e c a u s e s ) S tr e n g th e n t h e l i nk a g e b e t w e e n d e s i g n a t e d A L U s a n d h o w a tt a i n m e n t i s a s s e s s e d T A L U s h e l p t o c l ar i f y a n d r e f i n e w a t e r q u a l i t y g o a l s t a t e m e n t s s o n u m e r i c b i o l o g i c a l , c h e mi c a l a n d p h y s i c a l c r i t e r i a c a n b e a d o p t e d t o p r o t e c t th e u s e 4 0 C F R 1 3 1
. 1 0 ( c ) 4 0 C F R 1 3 1
. 1 2 ( P r o t e c t H i g h Q u a l i t y W a t e r s ) 4 0 C F R 1 3 0
. 2 3 ( S u p p o rt a tt a i n m e n t d e c i s i o n s a n d d i a g n o s e c a u s e s ) E n h a n c e p u b l i c u n d e r s t a n d i n g a n d p arti c i p a ti o n i n s e t ti n g w a t e r q u a l i t y g o a l s T A L U s p r o v i d e a c o mm o n f r a m e o f r e f e r e n c e o r g e n e r i c y ar d s ti c k t o mo r e c l e ar l y r e c o g n i z e c o mm o n g r o u n d a n d d i f f e r e n c e s i n d e s i r e d e n v i r o n m e n t a l g o a l s o f v ar i o u s s t ake h o l d e r s a s d e s i g n a t e d u s e s ar e a d o p t e d 4 0 C F R 1 3 1
. 2 0 ( a ) ( b )

B u i l di n g o n th e s e “ l e s s o n s l e a r n e d , ” th e U
. S
. E P A c o n v e n e d a t e c h n i c al w o rkg r o u p i n 2 0 0 0 t o i d e n ti f y e x i s t i n g s c i e n t i f i c al l y s o u n d a n d p r a c t i c a l ap p r o a c h e s th at w o u l d h e l p S t at e s a n d T r i b e s p r o v i d e mo r e p r e c i s i o n , o r s p e c i f i c i t y , i n th e i r d e s i g n at e d a q u at i c l i f e u s e s . T h e w o rkg r o u p i n c l u d e d b i o l o g i s t s a n d a q u a ti c e c o l o g i s t s f r o m S t a t e s , T ri b e s , U
. S
. E P A , U S G S , th e a c a d e mi c r e s e arc h c o mm u n i t y , a n d th e p r i v a t e s e c t o r . T h e w o rkg r o u p w a s a s ke d t o a d dr e s s th e f o l l o w i n g q u e s ti o n s :

• W h a t are e f f e c ti v e t e c h n i c al ap p r o a c h e s u s i n g b i o l o g i c a l i n f o r m at i o n t o p r o v i d e mo r e s p e c i f i c i t y i n th e i r d e s i g n a t e d a qu a ti c l i f e u s e s ?

• W h a t are th e “ l e s s o n s l e ar n e d ” th at c a n b e c ap i t al i z e d o n a n d s h are d w i th o th er S t at e s a n d T r i b e s ? T h e w o rkg r o u p w a s c h ar g e d w i th d e v e l o p i n g a s c i e n t i f i c f r a me w o rk u s i n g b i o l o g i c a l i n f o r m at i o n t o b e tt e r d e f i n e d e s i g n at e d a qu a ti c l i f e u s e s , e n ab l i n g mo r e p re c i s e u s e d e s c r i p ti o n s . T h e i r p r o d u c t i s a n arr a ti v e mo d e l d e s c r i b i n g g r a d u a t e d ti e r s o f b i o l o g i c al r e s p o n s e t o i n c r e a s i n g l e v e l s o f s tre s s o r s , th e B i o l o g i c a l Co n d i t i o n G r a d i e n t (B C G)
. T h e mo d e l i s f o u n d e d o n p e er - r e v i e w e d w o rk i n th e f i e l d o f b i o a s s e s s me n t s o v e r th e p a s t th i rt y y e ar s ( F au s c h e t al
. 1 9 8 4 , K ar r e t al
. 1 9 8 6 , C a i r n s an d P r att 1 9 9 3 , B arb o ur e t a l
. 1 9 9 9 ) a n d o n th e e x p e r i e n c e s a n d e m p i r i c a l o b s er v a t i o n s o f S t at e s an d T r i b e s th at h a v e d e v e l o p e d t i e re d a q u a ti c l i f e u s e s a n d b i o l o g i c al c r i t e ri a f o r u s e i n th e i r w at er p r o g r a m s ( C o u rt e m a n c h e t a l
. 1 9 8 9 , C o u rt e m a n c h 1 9 9 5 , Y o d e r 1 9 9 5 , Y o d e r an d R a n ki n 1 9 9 5 b )
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 1 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 7E x t

r e me c h an g e s i n s t ru c t u

r e; w h ol e s a l e c h a

n g

e s i n t ax

o n o mic c o m p o s i t ion ; e x t

r e me a l te

r a ti

o n s f r o m n or ma l d e n si t i e s; org an i s m co n d i t

io n i s o f te

n p o or ; 

### 3 2

5 4



## 6 S

e ns i t iv

e t

a x

a m ar k e d

l y d i mi

n is h e d ; co n s pic uo u s l

y u n b

a l

a n c

e d d i s t

r i

b u t io n o f m a j or g r o u p

s f

r o m t ha t e x

pe c t e d

; org a n i s m 

### 1 1 . 5 T h e B i o l o g i c a l C o n d i ti o n G r a d i e n t : A t o o l f o r b e t t e r d e f i n i n g a n d d e v e l o p i n g m o r e p r e c i s e a q u a ti c l i f e u s e s T h e B i o l o g i c al C o n di ti o n Gr a d i e n t ( B C G ) i s a s c i e n ti f i c mo d e l f o r i n t erp r e ti n g b i o l o g i c al re s p o n s e t o i n c r e a s i n g e f f e c t s o f s tre s s o r s o n a q u at i c e c o s y s t e m s ( Fi g u r e 1

- 1 )
. T h e mo d e l d e s c r i b e s h o w t e n a t t r i b u t e s o f a q u a ti c e c o s y s t e m s c h a n g e i n r e s p o n s e t o th e i n c r e a s i n g l e v e l s o f s tre s s o r s . T h e att r i b u t e s i n c l u d e s e v e r al a s p e c t s o f c o mm u n i t y s tru c tu r e , o r g a n i s m c o n d i t i o n , e c o s y s t e m f u n c ti o n , a n d s p a ti a l a n d t e m p o r a l a ttri b u t e s o f s tre am s i z e a n d c o n n e c ti v i t y . T h e g r a d i e n t c a n b e c o n s i d e re d a n al o g o u s t o a f i e l d

b a s e d d o s e - r e s p o n s e c u r v e w h e r e d o s e ( x - a x i s ) = i n c r e a s i n g l e v e l s o f s t r e s s o r s a n d r e s p o n s e ( y - a x i s ) = b i o l o g i c a l c o n di ti o n ( s e e f i g u r e b e l o w )
. T h e B C G di f f e r s f r o m th e s t a n d ar d d o s e - r e s p o n s e c u r v e , i n th a t th e B C G d o e s n o t r e p r e s e n t th e l ab o r at o ry r e s p o n s e o f a s i n g l e s p e c i e s t o a s p e c i f i e d d o s e o f a kn o w n c h e mi c a l , b u t r ath er th e i n - s i t u r e s p o n s e o f th e b i o t a t o th e s u m o f s tre s s e s i t i s e xp o s e d t o . T h e B C G i s d i v i d e d i n t o s i x ti er s o f b i o l o g i c a l c o n d i t i o n al o n g th e s tr e s s o r - r e s p o n s e c u r v e , r a n g i n g f r o m o b s e r v ab l e b i o l o g i c a l c o n di ti o n s f o u n d a t n o o r l o w l e v e l s ( T i er 1 ) t o th o s e f o u n d at h i g h l e v e l s o f s tre s s o r s ( T i e r 6 )
. T h e B C G mo d e l w a s d e v e l o p e d t o p r o v i d e a c o mmo n f r a me w o rk f o r i n t e rp r e t i n g b i o l o g i c a l i n f o r m a t i o n r e g ar d l e s s o f me th o d o l o g y a n d g e o g r ap h y . W h e n c a l i b r at e d t o a r e g i o n al o r s t a t e s c a l e , S t at e s an d T ri b e s c a n u s e th e mo d e l t o mo r e p r e c i s e l y e v a l u at e th e c urre n t a n d p o t e n ti al b i o l o g i c a l c o n d i t i o n o f th e i r w at e r s a n d u s e th a t i n f o r m a t i o n t o b e tt e r d e f i n e th e i r a q u ati c l i f e u s e s . A d di ti o n a l l y , S t a t e s a n d T r i b e s c a n u s e th i s i n t erp r e t at i v e mo d e l t o mo r e c l e a r l y c o mm u n i c at e th e c o n d i t i o n o f th e i r a q u ati c r e s o u rc e s t o th e p u b l i c .ConditionoftheBioticCommunityLOW[SpecifictoEcotype]HIGH

L e v e l o f S t re s s o r s L O W H I G H N

a t

u

r al s t r u

c t u r a l

, f

u

n ction a l , an d t a x on o mic i n t

eg

r i t

y i

s p r e s e r ve d . St

r u

c t

u

r e a n d f u n c t i o n s i m i

l ar t o na t u

r a l c o mm u n i t

y w i t h s o me a d d

i tion a l t a x

a & b i o ma s s; n o or i n c id e n t

a l a

n o m a l

i e s ; se ns i tiv e n o n- n a ti v e t

a x

a m a y b e p

r e

s e n t ; e co s y s t

e m l e v

e l f u n c t i o ns ar e f

u l

l y m a i

n t

ai

ne d Ev

id

e n t c h an g e s i n s t r u c t u

r e d u e t o l o s

s o f s o me r ar e n a ti v e t ax

a ; sh if t s i

n r

e l

a ti v e ab u n d

a n c e ; ec o s y

s te m l e ve l f u

n c tion s f u l

l y m

a i

n t

a in e d t hro u gh r e d

u n d a n t a t t r i b u te s o f t h e s y s t

e m . Mo d e r a t

e c ha n g e s i

n s t r u

c tu r e d u

e t

o r

e pl

a c e m e n t o f s e n s i ti v e u bi q u i t o u

s t

a x

a b y m or e tole r a n t t a x

a; o v e r a l

l b

a l

a n c e d d i s t

r i

b u tion o f al l e

x

pe cte d t a x

a ; e c o s y

s te m f u n c ti o ns l a rg

e l

y m ai

n t

a i

ne d . c o n d i t

ion sh o w s s i g

n s o f p h y

s i o l

o g

ic al s t

r e

s s; e co s y

s te m f u

n c tion s h o w s r

e d

u

c e d c o m pl

e x

i t

y a n d r e d u

n d

a n cy ; i

n c

r e

a se d b u i ld u

p o r e x

p or t o f u n u

s e d m a t

e r i a l

s . an o ma l ie

s m a y b e f r e qu e n t ; ec os y s te m f u n c ti o ns a r e e x t

r e me l y a l t e r e d

. 

### 1

F I G U R E 1 - 1 . C o n c e p t u a l m o d e l o f t h e B i o l o g i c a l C o n d i t i o n G r a d i e n t . T h e B C G mo d e l w a s d e v e l o p e d b a s e d o n c o mmo n p a tt e r n s o f b i o l o g i c al r e s p o n s e t o s tr e s s o r s o b s er v e d e m p i r i c al l y b y a q u at i c b i o l o g i s t s an d e c o l o g i s t s f r o m d i f f e re n t g e o g r ap h i c ar e a s o f th e U
. S
. O n c e a dr a f t mo d e l w a s c o n s tru c t e d , i t w a s t e s t e d at a w o rkg r o u p me e t i n g a n d th e n at t w o r e g i o n al w o rk s h o p s . T h e mo d e l w a s t e s t e d b y d e t e r mi n i n g h o w c o n s i s t e n tl y th e s c i e n ti s t s a s s i g n e d s a m p l e s o f m a c r o i n v e rt e b r at e s o r f i s h t o th e di f f er e n t ti e r s o f b i o l o g i c a l c o n di ti o n . W o rkg r o u p me m b e r s i d e n t i f i e d s i mi l a r s e q u e n c e s o f b i o l o g i c a l r e s p o n s e t o i n c r e a s i n g l e v e l s o f s t r e s s o r s r e g ar d l e s s o f g e o g r ap h i c a r e a . T h e s e r e s u l t s s up p o rt th e u s e o f th e B C G a s a n ati o n al l y ap p l i c ab l e mo d e l f o r i n t erp re ti n g th e b i o l o g i c a l c o n d i t i o n o f a q u a ti c DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 1 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 8s y s t e m s . C h ap t e r 2 di s c u s s e s th e d e v e l o p me n t a n d m ake u p o f th e c o n c e p tu al B C G a n d C h ap t e r 3 e x p l o r e s s t r at e g i e s f o r r e g i o n a l l y mo d i f y i n g , o r c al i b r ati n g , th e c o n c ep tu a l mo d e l
. C h ap t er 4 d e s c r i b e s h o w th e x - a x i s o f th e B C G mo d e l , th e s tre s s o r g r a di e n t , c a n b e c h a r a c t er i z e d an d e x p l ai n s h o w th e e f f e c t s o f s tr e s s o r s o n b i o l o g i c al c o n d i t i o n p l a y a r o l e i n c o n s tru c ti n g a n d u s i n g a B C G
. C h ap t er 5 di s c u s s e s th e u n d e rl y i n g p r i n c i p l e s a n d p r o c e s s e s S t at e s h a v e l e arn e d i n u s i n g b i o l o g i c al i n f o rm at i o n t o d e v e l o p t i e r e d a q u a ti c l i f e u s e s , a n d e x a m p l e s o f h o w S t at e s h a v e ap p l i e d ti e re d u s e s i n w at e r q u a l i t y m a n a g e me n t ar e p r e s e n t e d i n C h ap t e r 6
. In t e g r a l t o th e d e v e l o p me n t o f th e B C G i s c h a r a c t er i z i n g th e mo d e l ’ s x - a x i s , th e s tr e s s o r g r a d i e n t ( F i g u re 1

- 1 )
. S t r e s s o r s ar e p h y s i c a l , c h e mi c a l o r b i o l o g i c a l f a c t o r s th at i n d u c e a n a d v e r s e r e s p o n s e f r o m a q u a ti c b i o t a ( U
. S
. E P A 2 0 0 0 b ; E P A/ 8 2 2 /B

- 0 0 / 0 2 5 )
. F o r e x am p l e , h i g h c o n c e n tr a ti o n s o f c ert ai n me t al s , n u tri e n t s , o r s e d i me n t c a n a d v e r s e l y i m p a c t a q u at i c b i o t a . L o s s o f a q u a ti c h ab i t at o r p re s e n c e o f a qu ati c i n v a s i v e s p e c i e s c a n al s o a d v e r s e l y i m p a c t , o r s tr e s s , th e a q u at i c b i o t a e x p e c t e d f o r a s p e c i f i c w a t erb o d y . T h e s e s t r e s s o r s c a n c au s e a q u a ti c e c o s y s t e m s t o c h a n g e f r o m n atur al c o n d i t i o n s , e x h i b i ti n g a l t e r e d c o m p o s i t i o n al , s tru c tur al , an d f u n c ti o n al c h ar a c t e ri s ti c s . T h e d e g r e e t o w h i c h s tr e s s o r s a f f e c t th e b i o t a d e p e n d s o n th e m a g n i tu d e , f r e qu e n c y , a n d d u r a ti o n o f th e e x p o s u re o f th e b i o t a t o th e s t r e s s o r s . D e v e l o p i n g a B C G f o r a g i v e n s y s t e m c h ar a c t e ri z e s th e g e n e r al re l at i o n s h i p b e t w e e n i t s s t r e s s o r s i n t o t a l ( th e mo d e l ’ s x - a x i s ) a n d i t s o v e r a l l b i o l o g i c a l c o n d i ti o n ( th e y - a x i s )
. M u l ti p l e s tr e s s o r s are u s u a l l y p r e s e n t , a n d th u s th e s t r e s s o r x - a x i s o f th e B C G s e e k s t o re p re s e n t th e i r c u m u l at i v e i n f l u e n c e a s a G e n e r a l i z e d S t r e s s o r G r a d i e n t ( G S G ) , m u c h a s th e y - a x i s g e n e r a l i z e s b i o l o g i c a l c o n d i t i o n . U n d e r s t a n di n g th e l i n k s b e tw e e n s tr e s s o r s a n d th e i r s o u r c e s a n d th e r e s p o n s e o f th e a q u at i c b i o t a w i l l h e l p t o mo r e a c c u r at e l y d e t er mi n e th e e x i s ti n g a n d p o t e n ti al c o n di ti o n o f th e a q u at i c b i o t a ( F i g u r e 1

- 2 )
. T h e r e ar e di f f er e n t ap p r o a c h e s a n d e me r g i n g s c i e n c e t o d e f i n e a n d q u a n ti f y th e c au s al s e q u e n c e b e t w e e n s tr e s s o r s a n d th e i r s o u rc e s an d b i o l o g i c al re s p o n s e s . B u i l di n g o n c urr e n t S t at e a n d T ri b al a p p r o a c h e s , a f r a me w o rk f o r c h ar a c t e ri z i n g s tr e s s o r s , th e p r o c e s s e s a n d me c h a n i s m s th at g e n er a t e th e m , a n d th e r e s u l ti n g b i o l o g i c al re s p o n s e i s p r e s e n t e d
. T h i s f r a me w o rk m a y n o t o n l y h e l p S t at e a n d T ri b al m a n a g e r s mo r e p r e c i s e l y d e f i n e d e s i g n a t e d u s e s , i n c l u d i n g p o t e n ti a l f u tu re u s e s , b u t m a y s u p p o rt d i a g n o s i s o f u s e i m p a i r me n t a n d h e l p p ri o ri ti z e m a n a g e me n t d e c i s i o n m aki n g .

F I G U R E 1 - 2 . T h e c a u s a l s e q u e n c e f r o m s t r e s s o r s a n d t h e i r s o u r c e s t h r o u g h t h e f i v e m a j o r w a t e r r e s o u r c e f e a t u r e s t o t h e b i o l o g i c a l r e s p o n s e s , i . e . , t h e b i o l o g i c a l e n d p o i n t s . T h i s m o d e l i l l u s t r a t e s t h e m u l t i p l e p a t h w a y s t h a t s t r e s s o r s a n d t h e i r s o u r c e s c a n a f f e c t a q u a t i c b i o t a . I n s e r t i l l u s t r a t e s t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s t r e s s o r d o s e a n d t h e g r a d i e n t o f b i o l o g i c a l r e s p o n s e s ( a f t e r K a r r a n d Y o d e r 2 0 0 4 ; u s e d b y p e r m i s s i o n o f J . D . A l l a n , o r i g i n a l l y p r e s e n t e d a t t h e 2 0 0 2 T A L U W o r k g r o u p M e e t i n g ) .Condition S t r e s s o r s H a b i t a t s t r u ct u r e

B i o l o g i c a l r e s p o n s e s F l o w r e g i m e

E n e rg y s o u r c e B i o t i c i n t e r a c t i o n s W at e r q u a l i t y

a n d t o x i c i t y

S t r e s s o r ( s ) P r o c e s s e s a n d m e c h a n i s m s t h at A l t e r e d w at e r B i o l o g i c a l g e n e r a t e s t r e s s o r s r e s o u r c e f e at u r e s e n d p o i n t

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 1 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 9C O N D I T I O N O F T H E W

A

T E R R E S O U R C E

P r i n c i p a l G o a l o f t h e C l e a n W at e r Act

W

A

T E R R E S O U R C E

P r i n c i p a l G o a l o f t h e C l e a n W at e r Act 

### 1 . 6 C o n c e p tu a l b a s i s f o r th e B i o l o g i c a l C o n d i ti o n G r a d i e n t T h e f i v e f a c t o r s th a t d e t e r mi n e th e i n t e g r i t y o f a w a t e r re s o u rc e , w h i c h w er e o r i g i n a l l y d e s c ri b e d b y K ar r a n d D u d l e y ( 1 9 8 1 ; F i g u r e 1

- 3 ) , h a v e b e e n c o n s i s t e n t l y u s e d a s th e c o n c e p tu al b a s i s f o r b i o l o g i c al a s s e s s me n t a n d t i e re d a q u a ti c l i f e u s e s . I n th e c o n t e x t o f th e T A L U ap p r o a c h , c o n s i d er at i o n o f th e f i v e f a c t o r s i n Fi g u r e 1

- 3 ar e c o m p o n e n t s o f th e s t r e s s o r a x i s o f th e B C G mo d e l , w h i l e th e c o n d i ti o n o f th e w a t e r r e s o u r c e i s a c c o u n t e d f o r b y th e re s p o n s e o f th e b i o l o g i c a l c o mm u n i t y t o th e s t r e s s o r s , th e B i o l o g i c a l C o n d i t i o n Gr a di e n t ( B C G )
. T h e h e al th a n d w e l l

- b e i n g o f th e a q u a ti c b i o t a i s a n i m p o rt an t b ar o me t e r t o me a s ur e p r o g r e s s t o w ar d s a c h i e v i n g C l e an W at e r A c t g o a l s . B i o l o g i c a l i n t e g r i t y h a s b e e n d e f i n e d a s th e c o m b i n e d r e s u l t o f c h e mi c a l , p h y s i c al , an d b i o l o g i c al p r o c e s s e s i n th e a q u a ti c e n v i r o n me n t ( K ar r a n d D u d l e y 1 9 8 1 , K a rr e t al
. 1 9 8 6 )
. B i o l o g i c a l c r i t e ri a h e l p r e c o n c i l e th e m o s a i c o f f a c t o r s an d i n t e r a c ti o n s th at e x i s t , p art s o f w h i c h m a y b e c h ar a c t er i z e d a n d me a s u r e d u s i n g c h e mi c a l a n d p h y s i c al i n d i c at o r s .

P r e c i p i t at i o n & C h e m i c a l Va r i a b l e s H a r d n e s s T u r b i d i t y p H D

. O

. T e m p e r at u r e A l ka l i n i t y S o l u b i l i t i e s A

d s o r pt i o n N u t r i e n t s O r g a n i c s C h e m i c a l Va r i a b l e s H a r d n e s s T u r b i d i t y p H D

. O

. T e m p e r at u r e A l ka l i n i t y S o l u b i l i t i e s A

d s o r pt i o n N u t r i e n t s O r g a n i c s F l ow R e g i m e H i g h / Lo w E x

t r e m e s

R u n o f f Ve l o c i t y D i v e r s i o n s
G r o u n d W a

t e r F l ow R e g i m e E x t r e m e s

R u n o f f Ve l o c i t y

G r o u n d W a

t e r

R e p r o d u ct i o n B i ot i c Fa ct o r s D i s e a s e P a r a s i t i s m

F e e d i n g P r e d a t i o n C o m p e t i t i o n R e p r o d u ct i o n B i ot i c Fa ct o r s D i s e a s e P a r a s i t i s m

F e e d i n g P r e d a t i o n C o m p e t i t i o n

E n e r g y S o u r c e N u t r i e n t s S u n l i g h t
O r g a n i c M at t e r I n p u t s 1 a n d 2 P r o d u ct i o n

o o S e a s o n a l

C y c l e s E n e r g y S o u r c e N u t r i e n t s S u n l i g h t
O r g a n i c M at t e r I n p u t s 1 a n d 2 P r o d u ct i o n

o o S e a s o n a l

C y c l e s H a b i t a t St r u c t u r e R i p a r i a n Ve g e t at i o n S i l t at i o n
C u r r e n t S u b s t r at e S i n u o s i t y I n s t r e a m C o v e r

G r ad i e n t C h a n n e l M o r p h o l o g y B a n k St a b i l i t y W i d t h / D e pt h H u r e R i p a r i a n Ve g e t at i o n S i l t at i o n
C u r r e n t S u b s t r at e S i n u o s i t y I n s t r e a m C o v e r

G r ad i e n t C h a n n e l M o r p h o l o g y B a n k St a b i l i t y W i d t h / D e pt h P r e c i p i t at i o n & C h e m i c a l Va r i a b l e s H a r d n e s s T u r b i d i t y p H D

. O

. T e m p e r at u r e A l ka l i n i t y S o l u b i l i t
C h e m i c a l Va r i a b l e s H a r d n e s s T u r b i d i t y p H D

.

a b i t a t St r u c t “ i e s A

d s o r pt i o n N u t r i e n t s O r g a n i c s O

. T e m p e r at u r e A l ka l i n i t y S o l u b i l i t i e s A

d s o r pt i o n N u t r i e n t s O r g a n i c s F l ow R e g i m e H i g h / Lo w E x

t r e m e s

R u n o f f Ve l o c i t y D i v e r s i o n s
G r o u n d W a

t e r F l ow R e g i m e E x t r e m e s

R u n o f f Ve l o c i t y

G r o u n d W a

t e r

R e p r o d u ct i o n B i ot i c Fa ct o r s D i s e a s e P a r a s i t i s m

F e e d i n g P r e d a t i o n C o m p e t i t i o n R e p r o d u ct i o n B i ot i c Fa ct o r s D i s e a s e P a r a s i t i s m

F e e d i n g P r e d a t i o n C o m p e t i t i o n

E n e r g y S o u r c e N u t r i e n t s S u n l i g h t
O r g a n i c M at t e r I n p u t s 1 a n d 2 P r o d u ct i o n

o o S e a s o n a l

C y c l e s E n e r g y S o u r c e N u t r i e n t s S u n l i g h t
O r g a n i c M at t e r I n p u t s 1 a n d 2 P r o d u ct i o n

o o S e a s o n a l

C y c l e s H a b i t a t St r u c t u r e R i p a r i a n Ve g e t at i o n S i l t at i o n
C u r r e n t S u b s t r at e S i n u o s i t y I n s t r e a m C o v e r

G r ad i e n t C h a n n e l M o r p h o l o g y B a n k St a b i l i t y W i d t h / D e pt h H a b i t a t St r u c t u r e R i p a r i a n Ve g e t at i o n S i l t at i o n
C u r r e n t S u b s t r at e S i n u o s i t y I n s t r e a m C o v e r

G r ad i e n t C h a n n e l M o r p h o l o g y B a n k St a b i l i t y W i d t h / D e pt h B I O L OG I C A L C O N D I T I O N O F

T H E W A T E R R E S O U R C E

C a n o p y

(Modi f i e d f rom K ar r et a l . 1 9 8 6 ) . F I G U R E 1 - 3 . T h e f i v e m a j o r f a c t o r s t h a t d e t e r mi n e t h e b i o l o g i c a l c o n d i t i o n o f a q u a t i c r e s o u r c e s ( m o d i f i e d f r o m K a r r e t a l . 1 9 8 6 ) . A n i m p o rt a n t c o n c e p tu al f o u n d a ti o n o f t i er e d a q u at i c l i f e u s e s i s th e “ p o s i ti o n o f th e s t a n d a r d ” th at w a s d e s c r i b e d b y th e N at i o n al R e s e a r c h C o u n c i l C o mmi tt e e o n S c i e n c e i n T M D L s ( N R C 2 0 0 1 ; Fi g u r e F

- 1 )
. T h i s c o n c e p t d e s c r i b e s th e “ p o s i ti o n ” o f di f f e re n t t y p e s o f c r i t er i a w i th re s p e c t t o th e i r p o s i t i o n al o n g a c au s al c h a i n o f i n di c at o r s b e g i n n i n g w i th s o u rc e s ( s tre s s o r i n di c at o r s ) , t o c h a n g e s i n p o l l u t a n t c o n t r i b u ti o n s o r att r i b u t e s o f l an d s c ap e a n d/o r h y dr o l o g y th at e m a n a t e f r o m th o s e s o u r c e s ( e x p o s u r e i n d i c at o r s ) , t o i n s t r e a m e x p o s u r e s ( p o l l u t a n t s , att r i b u t e s o f h ab i t at ) , t o i n d i c at o r s o f b i o l o g i c al c o n d i t i o n ( r e s p o n s e i n d i c at o r s ) th at d i r e c t l y a s s e s s th e d e s i g n a t e d u s e . B e c au s e d e s i g n at e d u s e s a r e w ri tt e n i n q u a l i t a ti v e , n ar r a ti v e t er mi n o l o g y , th e c h al l e n g e i s t o re l a t e a c r i t er i o n t o th e d e s i g n a t e d u s e . I n g e n e r a l , e s t a b l i s h i n g th i s re l at i o n s h i p b e c o me s e a s i er a s th e c r i t e r i o n i s p o s i ti o n e d c l o s er t o th e d e s i g n at e d u s e , h e n c e th e N R C re c o mme n d at i o n o n th e u s e o f b i o l o g i c a l i n f o r m a t i o n t o h e l p d e t e rmi n e mo r e ap p r o p ri at e a q u a ti c l i f e u s e s a n d t o c o up l e th e n ar r a ti v e u s e s t a t e me n t s w i th q u a n t i t at i v e me th o d s . T h u s b i o l o g i c a l c r i t er i a c a n f i l l a g ap al o n g th i s p o s i ti o n s p e c tru m a n d s e r v e a u s e f u l r o l e i n th e e xp r e s s i o n a n d i m p l e me n t a t i o n o f w at er q u a l i t y s t a n d ar d s .
DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 1 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 0K a rr an d Y o d e r ( 2 0 0 4 ) f urth e r e l ab o r at e d u p o n th i s c o n c e p t b y a d d i n g th e i n t er a c ti v e r e l a ti o n s h i p s b e t w e e n p o l l u t i o n a n d p o l l u t a n t s f r o m b o th p o i n t a n d n o n p o i n t s o u rc e s ( F i g u r e 1

- 4 )
. It a l s o r e l at e s d i f f e r e n t t y p e s o f i n d i c at o r s i n th e c au s al s e q u e n c e o f e v e n t s a n d e x e m p l i f i e s th e a p p r o p r i at e r o l e s o f c h e mi c a l , p h y s i c al , a n d b i o l o g i c al p a r a me t e r s a s s t r e s s o r , e x p o s ur e , an d re s p o n s e i n d i c at o r s ( Y o d e r a n d R a n ki n 1 9 9 8 )
. I n th i s s c h e me , a t t a i n me n t o f a d e s i g n a t e d u s e i s th e d e s i r e d r e s u l t o f th e m a n a g e me n t o f s tr e s s o r s ( c h e mi c a l , b i o l o g i c a l , p h y s i c al ) a n d i s e xp l ai n e d b y h o w s tre s s o r s i n f l u e n c e a n d c h a n g e th e f i v e f a c t o r s th a t d e t e r mi n e th e i n t e g r i t y o f a n a q u at i c r e s o ur c e ( K ar r a n d Y o d e r 2 0 0 4 )
. I n e a c h o f th e s e p r o c e s s d e s c r i p t i o n s , th e e n d o u t c o me o f w a t er q u a l i t y m a n a g e me n t i s r e f l e c t e d i n th e s t atu s o f a d e s i g n a t e d u s e . A tt ai n me n t o f th e d e s i g n at e d u s e c o n f i r m s th e e f f e c ti v e n e s s o f th e s e q u e n c e o f m a n a g e me n t a c t i o n s ; n o n - a tt ai n me n t i s e v i d e n c e o f a n i n c o m p l e t e p r o c e s s a n d a p r o m p t t o r e - e x a mi n e th e m a n a g e me n t s tr at e g y . E a c h p r o v i d e s i m p o rt a n t f e e db a c k ab o u t th e e f f e c ti v e n e s s o f m a n a g e me n t s tr a t e g i e s . T h e r e f o re , h o w d e s i g n a t e d u s e s ar e d e v e l o p e d , a s s i g n e d , an d me a s u r e d i s ke y t o th e o u t c o me s d e r i v e d f r o m w a t e r q u al i t y m a n a g e me n t
.

D e s i g n a t e d u s e ( w a t e r b o d y s p e c i f i c ) P o l l u t a n t l o a d i n g f o r a l l s o u r c e s ( s o u r c e s p e c i f i c ) P o l l u t i o n ( s p e c i f i c h u m a n a c t i v i t i e s )

A m b i e n t p o l l u t a n t l e v e l s i n w a t e r b o d y ( c h e m i c a l s p e c i f i c )

E c o l o g i c a l h e a l t h ( c u m u l a t i v e e f f e c t s o n b i o l o g i c a l c o n d i t i o n ) S o u r c e

E x p o s u r e ( i n

- s t r e a m )

R e s p o n s e C h a n n e l a n d f l o w a l t e r a t i o n s L a n d s c a p e e f f e c t s

R i p a r i a n a n d i n - c h a n n e l e f f e c t s

E n d p o i n t E x p o s u r e ( l a n d s c a p e )

H u m a n h e a l t h ( h e a l t h o u t c o m e s i n c l u d i n g d i s e a s e ) F I G U R E 1 - 4 . M o d i f i c a t i o n o f t h e N R C “ p o s i t i o n o f t h e c r i t e r i o n ” c o n c e p t ( F i g u r e F - 1 ) s h o w i n g t h e c a u s a l s e q u e n c e f r o m in d ic a t o r

s o f s t r e s s , e x p o s u r e , a n d r e s p o n s e i n r e l a t i o n t o p o i n t a n d n o n p o i n t s o u r c e i m p a c t s , s p e c i f i c t y p e s o f c r i t e r i a , a n d d e s i g n a t e d u s e s t h a t d e f i n e t h e e n d p o i n t s o f i n t e r e s t t o s o c i e t y ( a f t e r K a r r a n d Y o d e r 2 0 0 4 ) .



### 1 . 7 K e y p o i n t s f r o m C h a p t e r 1 1 . S e c ti o n 1 0 1 ( a ) o f th e C W A e s t ab l i s h e s b r o a d n a ti o n a l g o a l s a n d o b j e c ti v e s s u c h a s th e c h e mi c al , p h y s i c a l , a n d b i o l o g i c al i n t e g r i t y o b j e c ti v e . T o h e l p a c h i e v e th e i n t e g ri t y o b j e c ti v e , th e C W A a l s o e s t ab l i s h e d , a mo n g o th e r th i n g s , a n i n t e ri m g o a l f o r th e p r o t e c ti o n an d p r o p a g a t i o n o f f i s h , s h e l l f i s h , a n d w i l d l i f e . T h e p r o t e c t i o n a n d p r o p a g a ti o n i n t e ri m g o a l h a s b e e n i n t er p r e t e d b y U
. S
. E P A t o i n c l u d e th e p r o t e c ti o n o f th e f u l l c o m p l e me n t o f a q u a ti c o r g a n i s m s r e s i di n g o r mi g r a t i n g th r o u g h a w at erb o d y . T h e h e a l th an d w e l l

- b e i n g , o r c o n d i t i o n , o f th e a q u at i c b i o t a i s a n i m p o rt a n t b a r o me t e r t o me a s u r e p r o g r e s s t o w ar d s a c h i e v i n g C l e a n W at e r A c t g o a l s a n d o b

j e c ti v e s . 2 . S t a t e w at e r qu a l i t y s t a n d ar d s p r o v i d e th e f o u n d at i o n f o r w a t er q u al i t y - b a s e d p o l l u t i o n c o n tr o l p r o g r a m s . W i th th e p u b l i c p arti c i p at i n g i n th e i r a d o p ti o n ( s e e 4 0 C F R 1 3 1
. 2 0 ) , s u c h s t a n d a r d s s e r v e th e d u al p urp o s e s o f e s t ab l i s h i n g th e w at e r q u al i ty g o a l s f o r a s p e c i f i c w a t er b o d y ( de s i g n a t e d u s e s ) an d s er v e a s th e re g u l a t o ry b a s i s f o r th e e s t ab l i s h me n t o f w at er qu a l i t y - b a s e d

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 1 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 1tr e a t me n t c o n t r o l s a n d s t r at e g i e s b e y o n d th e t e c h n o l o g y - b a s e d l e v e l s o f t r e at me n t r e q u i r e d b y S e c ti o n s 3 0 1 ( b ) an d 3 0 6 o f th e C W A
. 3 . A w a t e rb o d y ’ s de s i g n a t e d u s e ( s ) ar e th o s e u s e s s p e c i f i e d i n w at er q u al i t y s t an d a r d s , w h e th e r o r n o t th e y ar e b e i n g att ai n e d ( 4 0 C F R 1 3 1
. 3 ( f ) )
. T h e “ u s e ” o f a w at erb o d y i s th e mo s t f u n d a me n t al arti c u l at i o n o f i t s r o l e i n th e a q u at i c a n d hu m a n e n v i r o n me n t s . A l l o f th e w at e r q u al i t y p r o t e c ti o n s e s t ab l i s h e d b y th e C W A f o l l o w f r o m th e w at erb o d y ’ s d e s i g n at e d u s e . 4 . T i e re d a q u a t i c l i f

e u s e s a r e b i o a s s e s s me n t
- b a s e d s t at e me n t s o f e x p e c t e d b i o l o g i c a l c o n d i t i o n i n s p e c i f i c w at e r b o d i e s . T i er e d u s e s a l l o w mo r e p re c i s e an d me a s u r ab l e d e f i n i t i o n s o f de s i g n a t e d a q u a t i c l i f

e u s e s . 5 . S e v e r a l S t at e s a n d T ri b e s h a v e a d o p t e d ti er e d a q u at i c l i f e u s e s i n th e i r w a t er q u a l i ty s t a n d a r d s . T h i s d o c u me n t i s b a s e d o n th e “ l e s s o n s l e ar n e d ” f r o m th e i r e x p e ri e n c e s a n d th e re c o mme n d a t i o n s f r o m a t e c h n i c a l w o rkg r o u p c h ar g e d w i th i n t e g r a ti n g e x i s t i n g s c i e n t i f i c a l l y s o u n d a n d p r a c t i c a l ap p r o a c h e s t o 1 ) t i e r d e s i g n a t e d a q u at i c l i f e u s e s u s i n g b i o l o g i c a l i n f o r m a t i o n , a n d 2 ) i n c o r p o r at e i n f o r m a t i o n o n s o ur c e s o f s tr e s s a s dri v e r s o f b i o l o g i c al c o n di ti o n . 

### 1 . 8 O r g a n i z a ti o n o f th e d o c u m e n t T h i s c h ap t e r p r o v i d e d th e b a c kg r o u n d a n d r a ti o n al e f o r u s i n g b i o l o g i c al i n f o r m a t i o n t o d e s i g n at e a qu a ti c l i f

e u s e s i n ti e r s th at mo r e s p e c i f i c a l l y d i f f er e n t i a t e th e c h ar a c t e ri s t i c s o f th e b i o l o g i c al c o mm u n i t y c u rr e n tl y p r e s e n t o r d e s i r e d i n a w at e rb o d y . T h e f o l l o w i n g c h ap t e r s ar e b a s e d o n th e r e c o mme n d a t i o n s o f th e T A L U t e c h n i c al w o rkg r o u p t a s ke d w i th i d e n ti f y i n g e x i s t i n g s c i e n ti f i c al l y s o u n d a n d p r a c t i c a l ap p r o a c h e s th at w o u l d h e l p S t at e s an d T ri b e s p r o v i d e mo r e p r e c i s i o n , o r s p e c i f i c i t y , i n th e i r d e s i g n a t e d a q u a ti c l i f e u s e s ( Fi g u r e 1

- 5 )
. C h ap t e r s 2 a n d 3 di s c u s s th e B i o l o g i c al C o n di ti o n Gr a d i e n t ( B C G ) – w h at i t i s , h o w th e n a ti o n a l c o n c e p tu al mo d e l w a s d e v e l o p e d a n d t e s t e d , a n d h o w t o c a l i b r at e th e c o n c e p tu a l mo d e l t o a r e g i o n . C h a p t e r 4 d e s c r i b e s h o w th e x - a x i s o f th e B C G mo d e l , th e s t r e s s o r g r a di e n t , c a n b e c h ar a c t e ri z e d a n d e x p l a i n s h o w th e e f f e c t s o f s tr e s s o r s o n b i o l o g i c al c o n d i t i o n p l ay a r o l e i n c o n s t ru c t i n g a n d u s i n g a B C G
. C h ap t e r 5 p r o v i d e s e x a m p l e s o n h o w S t a t e s h a v e d e v e l o p e d t i er e d a q u at i c l i f e u s e s . T h e e x p e ri e n c e s o f M a i n e an d O h i o , t w o S t a t e s th a t h av e c o m p l e t e d th i s p r o c e s s , s e r v e a s c o m p r e h e n s i v e c a s e h i s t o r i e s th a t ar e f o u n d i n A p p e n d i x e s A a n d B
. C h ap t er 6 d e t a i l s h o w M ai n e a n d O h i o h a v e u s e d t i er e d a q u at i c l i f e u s e s i n a s s e s s me n t an d m a n a g e me n t a s e x a m p l e s th a t mi g h t g u i d e f u tu re i m p l e me n t a t i o n g u i d a n c e . F I G U R E 1 - 5 . R o a d m a p t o t h e d o c u m e n t . I n t r o d u c t i o n 1

. W h a t a r e T i e r e d A q u a t i c L i f e U s e s ( T A L U s ) ?
T h e B i o l o g i c a l C o n d i t i o n G r a d i e n t ( B C G ) 2

. W h a t i s t h e s c i e n t i f i c b a s i s o f t h e B C G ? 3

. H o w d o y o u d e v e l o p a n d c a l i b r a t e a B C G ? 4

. T h e x - a x i s : A G e n e r a l i z e d S t r e s s o r G r a d i e n t ( G S G ) A p p e n d i x e s A – E
• M a i n e T A L U I m p l e m e n t a t i o n C a s e H i s t o r y ( A )
• O h i o T A L U I m p l e m e n t a t i o n C a s e H i s t o r y ( B )
• S u m m a r y o f d r a f t d o c u m e n t s a d d r e s s i n g t e c h n i c a l e l e m e n t s I n c o r p o r a t i n g T A L U s i n t o S t a t e o f b i o a s s e s s m e n t p r o g r a m s ( C ) , r e f e r e n c e c o n d i t i o n ( D ) , a n d 5

. K e y c o n c e p t s a n d m i l e s t o n e s i n t h e s t a t i s t i c a l g u i d a n c e f o r d e v e l o p i n g i n d i c a t o r s ( E ) R e f e r e n c e s , G l o s s a r y & A c r o n y m s

d e v e l o p m e n t o f T A L U s 6

. H o w h a v e s t a t e s a n d t r i b e s u s e d T A L U s i n W Q S a n d m a n a g e m e n t ? a n d T r i b a l W Q S : C a s e E x a m p l e s

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 1 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 2R e l a t e d T e c h n i c a l S u p p o r t D o c u m e n t s : A p p e n d i x e s C , D & E c o n t a i n s u mm ar i e s o f thr e e “ c o m p a n i o n ” d o c u me n t s th at a r e u n d e r d e v e l o p me n t
. E a c h c o n t ai n s d e t a i l e d i n f o r m a t i o n re l e v a n t t o d e v e l o p i n g t i er e d a q u at i c l i f e u s e s , i n c l u d i n g c o m p o n e n t s o f S t a t e a n d T r i b a l b i o a s s e s s me n t p r o g r a m s , s t at i s ti c al me th o d s th at u s e b i o l o g i c a l d at a , a n d b e s t p r a c ti c e s f o r d e v e l o p i n g r e f e r e n c e c o n d i ti o n s . F o l l o w i n g i s a b r i e f d e s c ri p t i o n o f e a c h d o c u me n t
. T

e c h n ic a l G u id e l

in e s : T e c h n ic a l El e m e n t s o f a B i o a s s e s s m e n t P ro

gr a m – DR A F T T h i s d o c u me n t i s i n t e n d e d p r i m ar i l y f o r u s e b y S t at e an d T r i b a l p r o g r a m m a n a g e r s a n d s t af f w h o are r e s p o n s i b l e f o r mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t a n d w at er qu a l i t y s t an d a r d s p r o g r a m s . T h e d o c u me n t d e s c r i b e s th e t e c h n i c a l a ttri b u t e s o f b i o l o g i c al a s s e s s m e n t p r o g r a m s , a n d c an th u s b e u s e d b y S t a t e s a n d T ri b e s t o 1 ) d e t e r mi n e w h e r e th e y ar e i n th e b i o l o g i c a l a s s e s s me n t a n d c ri t er i a d e v e l o p me n t p r o c e s s e s , a n d 2 ) d e v e l o p , s tru c tur e , an d , i f n e c e s s a ry , mo d i f y th e i r p r o g r a m s a n d r e f i n e d e s i g n at e d a q u a ti c l i f e u s e s . U
. S
. E P A p r o j e c t l e a d s : S u s a n J a c k s o n , O f f i c e o f W at e r ; E d H a mme r , R e g i o n 5 ; T i n a L ai d l a w , R e g i o n 8 ; a n d Gr e t c h e n H a y s l i p , R e g i o n 1 0
T

h e R o l e o f R e f

e r

e n c e C o n d it

i o n in B i o l ogic a l A s s e s s m e n t a n d C ri

te r ia – DR A F T D O C U M

E

N T ON DE V E

L OP M

E

N T A N D A P P

L

I C A T ION OF T H

E RE F

E

RE NC E CON DI T ION CONC E

P T T h i s d o c u me n t w i l l p r o v i d e S t a t e s , T r i b e s , a n d o th er p r a c ti ti o n er s w i th g u i d e l i n e s o n u s i n g r e f er e n c e c o n d i t i o n s i n th e i r w at e r m a n a g e me n t p r o g r a m s , p arti c u l arl y f o r e c o l o g i c al a s s e s s me n t s . T h e g u i d e l i n e s d e s c r i b e d a r e i n t e n d e d t o f a c i l i t at e g r e a t e r i m p l e me n t a ti o n o f b e s t p r a c t i c e s f o r r e f e re n c e c o n d i t i o n , th e re b y i m p r o v i n g th e s u c c e s s o f i n di v i d u al p r o g r a m s a n d l e a d i n g t o g r e a t er c o n s i s t e n c y a mo n g S t at e s a n d T r i b e s . U
. S
. E P A p r o j e c t l e a d s : E v a n H o r n i g , O f f i c e o f W at er ; P h i l L ar s e n , O f f i c e o f R e s e ar c h a n d D e v e l o p me n t ; a n d W a y n e D a v i s , O f f i c e o f E n v i r o n me n t al In f o r m a t i o n
S t

a t

is tic a l G u id a n c e f o r D e v e l o

p ing I n d ic a to r s f o r R i v e r s a n d S t re a m s : A G u id e f o r C o n s t r u c t ing M u l

ti

m e t ric a n d M u l

ti v a r i a te P r

e d ic t i v e B i o as s e s s m e n t M o d e l

s – DR A F T T h i s d o c u me n t w i l l p r o v i d e me th o d s a n d o u tl i n e s th e s t e p s re q u i r e d t o c o m p l e t e m u l ti me tr i c a n d m

u l t i v ar i at e p r e di c t i v e a s s e s s me n t mo d e l s , t w o me th o d s f o r a n a l y z i n g a n d a s s e s s i n g w a t e rb o d y c o n d i t i o n f r o m a s s e m b l a g e a n d c o mm u n i t y - l e v e l b i o l o g i c a l i n f o r m at i o n . U
. S
. E P A p r o j e c t l e a d : F l o re n c e F u l k , O f f i c e o f R e s e ar c h a n d D e v e l o p me n t

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 1 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 3DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 1 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 4

# T h e B i o l o g i c a l C o n d i t i o n G r a d i e n t

T h e B i o l o g i c al C o n di ti o n Gr a d i e n t ( B C G ) i s a s c i e n ti f i c mo d e l th at al l o w s c o n s i s t e n t i n t erp re t at i o n o f b i o l o g i c a l c o n di ti o n a l th o u g h a s s e s s me n t a p p r o a c h e s m a y d i f f er . T h e B C G c o mb i n e s s c i e n t i f i c kn o w l e d g e w i th th e p r a c t i c a l e xp e ri e n c e an d n e e d s o f r e s o ur c e m a n a g e r s a n d c a n a s s i s t e n v i r o n me n t al p r a c t i t i o n e r s i n th e U
. S
. t o b e tt e r :

° d e f i n e a q u at i c r e s o u rc e s T h e B C G i s c o n s i s t

e n t w i t

h

° e s t a b l i s h di re c t r e l at i o n s h i p s b e t w e e n b i o l o g i c a l c o n di ti o n e c o l o g i c a l t h e o r y a n d i s a m e a n s a n d s tr e s s o r s f o r s t a n d a r

d

i z

i n g i n t

e r

p r

e t

a t

i o n s

° c o mm u n i c at e c l e arl y t o th e p u b l i c b o th th e e x i s ti n g a n d o f t h e r e s

p o n s e o f a q u a t i c b io t a p o t e n t i a l u s e s o f a w a t e rb o d y t o s t r e s s o r s . T h e m o d e l s h o u l d f a c i l i t

a t

e c o m m u n i ca t io n a m o ng C h a p t e r 2 o u tl i n e s th e d e v e l o p me n t a n d m ake u p o f th e B C G mo d e l
. s c i e n t i s t

s , m a n ag e r s , a n d t h e T h e B C G d e s c r i b e s c h a n g e s i n t e n e c o l o g i c al att r i b u t e s a c r o s s a g r a d i e n t o f b i o l o g i c al c o n d i t i o n c au s e d b y i n c r e a s i n g s t r e s s o r s ( T ab l e 2

- 1 )
. It i s d i v i d e d i n t o s i x c o n d i t i o n ti e r s , T i e r 1 r e p r e s e n ti n g n a tur a l , o r u n di s tu rb e d , c o n d i t i o n s th r o u g h T i er 6 re p re s e n ti n g s e v e r e l y al t er e d p u b l i c o n t h e c u r r e n t c o n d i t

io n s a n d e c o l o g i c a l p o t e n t i a l f o r s

p e c if i c w a t

e r

b o d ie s . c o n d i t i o n s . T A L U W o rkg r o u p b i o l o g i s t s f r o m a c r o s s th e U
. S
. a g r e e d th a t a s i mi l a r s e q u e n c e o f b i o l o g i c al al t e r ati o n s o c c u r i n s t r e a m s i n r e s p o n s e t o s tre s s o r s , s t r e n g th e n i n g th e f e a s i b i l i t y o f u s i n g th e B C G a s a c o mmo n f r a me w o rk t o g u i d e m a n a g e me n t d e c i s i o n s th at p r o t e c t a n d r e s t o r e a qu ati c s y s t e m s i n th e U
. S
. ( D a v i e s a n d J a c k s o n i n p r e s s )
. T h e mo d e l i s c o n s i s t e n t w i th e c o l o g i c al th e o ry a n d c a n b e a d ap t e d o r c al i b r at e d t o r e f l e c t s p e c i f i c g e o g r ap h i c r e g i o n s . S c i e n ti f i c kn o w l e d g e c a n b e re v i e w e d an d c o n s o l i d at e d an d re s e ar c h n e e d s c a n b e e x p r e s s e d i n a c o n t e x t r e l e v a n t t o m a n a g e me n t
. T h u s , th e mo d e l al s o s e r v e s a s a f r a me w o rk th at 1 ) s y n th e s i z e s w h at h a s b e e n o b s er v e d i n t o t e s t ab l e h y p o th e s e s , a n d 2 ) i d e n ti f i e s kn o w l e d g e g ap s i n n e e d o f f urth e r r e s e a r c h
. C h a p t e r 3 e x p l o re s s tr at e g i e s f o r re g i o n al l y mo d i f y i n g , o r c a l i b r a ti n g , th e B C G i n c l u di n g ap p r o a c h e s f o r r e c al i b r at i n g e x i s t i n g i n d e x e s . T hr e e S t at e s ( M a i n e , O h i o , a n d V e r mo n t ) h a v e i n c o rp o r at e d a B C G i n t o th e i r w at er q u al i t y s t a n d ar d s a s w e l l a s n u me r i c c r i t e ri a . S e v e r a l o th e r S t at e s ( e . g . , N e w J e r s e y , T e x a s , a n d a c o n s o rt i u m o f N e w E n g l an d s t a t e s ) h a v e b e g u n th e p r o c e s s o f e v a l u ati n g th e p o t e n ti a l u s e o f a B C G
. E a c h o f th e s e S t at e s i s f o l l o w i n g b a s i c a l l y th e s a me ap p r o a c h u s e d b y th e n a ti o n al T A L U W o rkg r o u p t o d e v e l o p th e B C G mo d e l , r e a c h i n g c o n s e n s u s a mo n g r e g i o n a l b i o l o g i c a l e x p ert s f ami l i ar w i th n atur al a q u a ti c c o mm u n i t i e s a n d th e i r r e s p o n s e s t o s tr e s s . C h a p t e r 4 d e s c ri b e s th e mo d e l ’ s x - a x i s , th e s t r e s s o r g r a d i e n t th a t i l l u s tr at e s al t er at i o n i n b i o l o g i c al c o n d i t i o n . T h e d e g r e e t o w h i c h s t r e s s o r s a f f e c t th e b i o t a d ep e n d s o n th e m a g n i tu d e , f re q u e n c y , a n d d u r at i o n o f th e e x p o s u r e o f th e b i o t a t o th e s tr e s s o r s . D e v e l o p i n g a B C G f o r a g i v e n s y s t e m c h ar a c t er i z e s th e g e n er a l r e l at i o n s h i p b e tw e e n i t s s tre s s o r s i n t o t a l ( th e mo d e l ’ s x - a x i s ) a n d i t s o v e r a l l b i o l o g i c al c o n d i t i o n ( th e y - a x i s )
. M u l ti p l e s t r e s s o r s a r e u s u al l y p r e s e n t , a n d th u s th e s tre s s o r x - a x i s o f th e B C G s e e k s t o r e p r e s e n t th e i r c u m u l at i v e i n f l u e n c e a s a G e n e r a l i z e d S t r e s s o r G r a d i e n t ( G S G ) , m u c h a s th e y a x i s g e n e r al i z e s b i o l o g i c al c o n d i t i o n . C h ap t er 4 e x p l a i n s h o w s tr e s s o r s c a n b e c h a r a c t e ri z e d a n d d e s c r i b e s h o w th e i n f l u e n c e o f s tr e s s o r s o n b i o l o g i c al c o n d i t i o n p l a y s a r o l e i n c o n s tru c ti n g a n d u s i n g a B C G
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 5

# C H A P T E R 

# 2 . W H A T I S T H E 

## S C I E N T I F I C 

## B A S I S O F T H E 

## B I O L O G I C A L 

## C O N D I T I O N 

## G RA D I E N T 

## ? T h e B i o l o g i c al C o n di ti o n Gr a d i e n t ( B C G ) e x t e n d s th e e m p i r i c a l w o rk o f e a r l i er r e s e arc h e r s a n d p r a c t i t i o n e r s t o c re at e a n a ti o n a l l y c o n s i s t e n t mo d e l th at l i n k s m a n a g e me n t g o a l s f o r r e s o ur c e c o n di ti o n w i th th e qu a n t i t a ti v e me a s u r e s u s e d i n b i o l o g i c a l a s s e s s me n t s . T h e B C G w a s d e s i g n e d t o d e s c ri b e e c o l o g i c a l r e s p o n s e t o s t r e s s o r s i n s u f f i c i e n t d e t ai l s o th a t a s i t e c a n b e p l a c e d i n t o a ti e r a l o n g th e B C G c o n ti n u u m th r o u g h u s e o f th e c o r e d at a e l e me n t s c o l l e c t e d b y mo s t S t at e o r T r i b a l mo n i t o r i n g p r o g r a m s . T h e p r a c ti c e o f u s i n g b i o l o g i c a l i n d i c at o r s t o a s s e s s w a t er q u al i t y i s o v e r a c e n tury o l d
. T h e S ap r o b i e n S y s t e m , a c o n c e p t p r o p o s e d b y L au t e rb o r n i n 1 9 0 1 a n d f u rth er d e v e l o p e d th e f o l l o w i n g y e ar b y K o l kw i t z a n d M ar s s o n ( D a v i s 1 9 9 5 ) , u s e s b e n th i c m a c r o i n v e rt e b r a t e s an d p l a n k t o n i c p l a n t s a n d a n i m a l s a s i n d i c at o r s o f o r g a n i c l o a d i n g a n d l o w d i s s o l v e d o x y g e n , a n d h a s b e e n u p d a t e d a n d i s c u r r e n t l y u s e d i n s e v e r a l E u r o p e a n c o u n tri e s . C o n c u r r e n t l y , th e l i mn o l o g i s t s T h i e n e m a n n a n d N au m a n n d e v e l o p e d th e c o n c e p t o f t r o p h i c s t at e c l a s s i f i c ati o n f o r l ake s i n th e 1 9 2 0 s ( C arl s o n 1 9 9 2 , C ai r n s a n d P r att 1 9 9 3 )
. T h e s e e arl y i n d e x e s d e s c ri b e d a r e s p o n s e g r a d i e n t ( o r r e s p o n s e c l a s s e s f o r l ake s ) t o e n ri c h me n t
. T h e S ap r o b i e n S y s t e m w a s e x p l i c i t l y d e v e l o p e d t o a s s e s s hu m a n p o l l u t i o n i n r i v e r s , b u t th e t r o p h i c s t at e c o n c ep t w a s o r i g i n al l y d e v e l o p e d t o d e s c r i b e n atur a l c o n di ti o n s i n l ake s a n d o n l y l a t e r b e c a me a c o n c e p t t o d e s c r i b e p o l l u ti o n - c au s e d e u t r o p h i c at i o n ( e . g . , V o l l e n w e i d er 1 9 6 8 )
. T h e 1 9 5 0 s m arke d th e d e v e l o p me n t o f B e c k ’ s b i o t i c i n d e x i n th e U
. S
. a n d P a n t l e a n d B u c k ’ s S ap r o b i c In d e x i n Eu r o p e , w h i c h w er e di r e c tl y b a s e d o n th e S ap r o b i e n S y s t e m ( c i t e d i n D a v i s 1 9 9 5 )
. T h e S ap r o b i c I n d e x , w h i c h l e d t o th e d e v e l o p me n t o f th e w i d e l y u s e d H i l s e n h o f f In d e x ( e . g . , H i l s e nh o f f 1 9 8 7 ) i n th e U
. S
. , c o u l d b e c o n s i d e re d th e p r e d e c e s s o r o f t o d a y ’ s b i o t i c i n d e x e s ( D a v i s 1 9 9 5 )
. T h e c o n c e p tu al f o u n d at i o n o f th e B C G i s b a s e d o n m a n y d e c a d e s o f b i o l o g i s t s ’ a c c u m u l a t e d e x p er i e n c e w i th b i o l o g i c a l a s s e s s me n t a n d mo n i t o ri n g . B i o l o g i c al i n f o r m a t i o n f r o m mo n i t o r i n g p r o g r a m s h a s b e e n f r e qu e n t l y s y n th e s i z e d b y c o n s t ru c t i n g b i o ti c i n d e x e s , s u c h a s th e I n d e x o f B i o ti c I n t e g r i t y ( I B I ) ( K ar r 1 9 8 1 , K ar r e t al
. 1 9 8 6 )
. T h e I B I i n t e g r at e d th e c o n c e p t o f a n c h o ri n g th e me a s ur e me n t s y s t e m i n u n d i s turb e d r e f e re n c e c o n di t i o n s w i th th e me a s u r e me n t o f s e v e r a l i n di c at o r s i n t e n d e d t o r e f l e c t e c o l o g i c al c o m p o n e n t s o f c o m p o s i t i o n , d i v e r s i t y , a n d e c o s y s t e m p r o c e s s e s . It th u s c o m b i n e d a c o n c e p tu a l mo d e l o f e c o s y s t e m c h a n g e i n r e s p o n s e t o i n c r e a s i n g l e v e l s o f s tr e s s o r s w i th a p r a c ti c al me a s u re me n t s y s t e m f o r f i s h
. T h e B C G i s al s o g r o u n d e d i n th e c o n c e p t s i n C ai r n s e t al
. ( 1 9 9 3 ) d e s c ri b i n g “ n atur al ” c o n di ti o n s a n d th e c h a n g e i n b i o l o g i c al c o n di ti o n c au s e d b y s t r e s s o r s . T o a c h i e v e m a x i m u m p o t e n t i a l ap p l i c a ti o n n a ti o n w i d e , th e B C G ti e r s w e r e d e v e l o p e d b a s e d o n S t a t e s ’ v ari o u s e x p er i e n c e s d e s i g n i n g a n d i m p l e me n t i n g t i e r e d a q u at i c l i f e u s e a n d m a n a g e me n t g o a l s a s w e l l a s th e p r a c ti c al e x p e ri e n c e o f a q u at i c s c i e n ti s t s f r o m d i f f e re n t b i o - g e o g r ap h i c ar e a s , e a c h o f w h o m h a d f i f

t e e n t o th i rt y y e ar s o f e x p er i e n c e i n th e f i e l d
. T h e B C G : 1
. D e s c ri b e s a c o m p l e t e s c al e o f c o n d i t i o n f r o m n a tu r al ( T i e r 1 ) t o s e v e r e l y a l t er e d ( T i e r 6 ) ; 2
. S y n th e s i z e s e x i s ti n g f i e l d o b s e r v a ti o n s a n d g e n er al l y a c c e p t e d i n t e rp r e t at i o n s o f p at t e r n s o f b i o l o g i c a l c h a n g e w i th i n a c o mmo n f r a me w o rk ; a n d 3
. H e l p s d e t e r mi n e th e d e g r e e t o w h i c h a s y s t e m m a y h a v e d e p a rt e d f r o m n atu r a l c o n d i ti o n , b a s e d o n me a s u r a b l e , e c o l o g i c a l l y i m p o rt an t a ttri b u t e s . A t p r e s e n t , th e d e s c r i p t i o n o f b i o l o g i c a l a ttri b u t e s th at m a ke u p th e mo d e l ap p l i e s b e s t t o p e r m a n e n t , h ar d

b o t t o m s tr e a m s th at a r e e x p o s e d t o i n c re a s e s i n t e m p e r atu re , n u tri e n t s , a n d f i n e s e d i me n t s b e c au s e th i s i s th e s tr e a m - t y p e a n d s tre s s o r r e g i me o r i g i n al l y d e s c ri b e d b y th e mo d e l
. T h e mo d e l h a s b e e n f u rth er t e s t e d w i th S t a t e s a n d T ri b e s i n d i f f er e n t p a rt s o f th e c o u n try ( e . g . , ari d w e s t a n d g r e a t p l a i n s ) t o e v a l u at e th e n a ti o n al ap p l i c ab i l i t y o f th e mo d e l
. R e s u l t s h a v e b e e n s u c c e s s f u l w i th s o me n e c e s s ar y r e f i n e me n t o f th e DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 6mo d e l a t t r i b u t e s t o a c c o mm o d a t e r e g i o n a l di f f er e n c e s . F o r e x a m p l e , d u ri n g a w o rk s h o p i n T e x a s w h e r e th e B C G w a s b e i n g e v a l u at e d u s i n g T e x a s d a t a , A ttri b u t e I I ( s e n s i t i v e - r ar e t a x a ) w a s r e d e f i n e d a s h i g h l y s e n s i t i v e ta xa b e c au s e r a r i ty o f a t a x o n i n th e r e g i o n w a s n o t d e e me d t o b e a s s o c i at e d w i th s e n s i ti v i t y t o s tr e s s . In ar i d s tr e a m s , m a n y r ar e , n ati v e t a x a are h i g h l y t o l e r a n t t o s tre s s o r s s u c h a s l o w di s s o l v e d o x y g e n a n d h i g h t e m p e r a tur e . T h u s , th e B C G c a n b e a p p l i c ab l e t o o th er a q u a ti c e c o s y s t e m s a n d s tre s s o r s w i th a p p r o p ri at e mo d i f i c a ti o n s . T h e B C G s h o u l d b e v i e w e d a s a n e v o l v i n g mo d e l th at m u s t b e r e s p o n s i v e t o c h a n g e s i n s c i e n ti f i c u n d e r s t an d i n g r e s u l ti n g f r o m th e a n a l y s i s o f e mp i ri c al d at a . T h e v a l u e o f a h e u ri s t i c mo d e l s u c h a s th e B C G i s n o t o n l y th at i t d o c u me n t s e x p er i me n t al l y e s t ab l i s h e d kn o w l e d g e , b u t al s o th at i t p r o mo t e s a mo r e ri g o r o u s t e s ti n g o f e m p i ri c al o b s e r v a ti o n s b y c l e a r l y s t a ti n g th e m i n a p r o v i s i o n a l mo d e l
. C o n c e p tu a l mo d e l s f o r m a l i z e th e s t at e o f kn o w l e d g e a n d g u i d e r e s e arc h
. E m p i r i c al l y b a s e d g e n e r al i z a t i o n s h a v e l e d t o c o n c e p tu a l mo d e l s th at d e s c ri b e th e b e h a v i o r o f b i o l o g i c a l s y s t e m s u n d e r s tre s s ( B ri n k h u r s t 1 9 9 3 ; M ar g a l e f 1 9 6 3 , 1 9 8 1 ; O d u m , e t a l
. 1 9 7 9 ; R ap p o rt e t al
. 1 9 8 5 ; S c h i n d l e r 1 9 8 7 ; F au s c h e t al
. 1 9 9 0 ; K a rr an d D u d l e y 1 9 8 1 )
. F o r e x a m p l e , B r i n k h u r s t o b s e r v e d th at
“ E v e r y o n e kn e w [ i n 1 9 2 9 ] th a t i n c r e a s e s i n n u m b e r s a n d s p e c i e s c o u l d b e r e l at e d t o mi l d p o l l u ti o n , th at mo d e r a t e p o l l u ti o n c o u l d p r o d u c e c h a n g e s i n t a x a s o th a t di v e r s i t y r e m a i n e d s i mi l a r b u t s p e c i e s c o m p o s i t i o n s h i f t e d , a n d th a t e v e n tu a l l y s p e c i e s ri c h n e s s d e c l i n e d ab rup tl y a n d n u m b e r s o f s o me t o l e r a n t f o r m s i n c r e a s e d dr a m a t i c a l l y . ” S u c h e c o s y s t e m r e s p o n s e s t o s tr e s s o r g r a d i e n t s h a v e b e e n p o rtr a y e d a s a p r o g r e s s i o n o f s t a g e s th at o c c u r i n a g e n e r al l y c o n s i s t e n t p att e r n ( O d u m e t a l
. 1 9 7 9 , O d u m 1 9 8 5 , R ap p o rt e t al
. 1 9 8 5 , C a i r n s a n d Pr att 1 9 9 3 )
. E s t ab l i s h i n g a n d v a l i d ati n g q u a n ti f i ab l e th re s h o l d s a l o n g th at p r o g r e s s i o n w i th e m p i r i c a l d a t a i s a p ri o r i t y n e e d f o r r e s o u r c e m a n a g e r s ( C ai r n s l 9 8 1 )
. 

### 2 . 1 W h a t th e B C G m o d e l l o o k s l i k e T h e B C G mo d e l d e p i c t s e c o l o g i c al c o n d i t i o n i n t er m s o f t e n s y s t e m a ttri b u t e s e x p r e s s e d at di f f e re n t s p a ti al s c a l e s ( T ab l e 2

- 1 )
. I n b i o l o g i c al a s s e s s me n t s , mo s t i n f o r m a t i o n i s c o l l e c t e d at th e s p ati al s c a l e o f a s i t e o r r e a c h an d th e t e m p o r a l s c a l e o f a s i n g l e s a m p l i n g e v e n t
. M a n y o f th e att r i b u t e s th at m ake u p th e B C G ar e b a s e d o n th e s e s c al e s . S i t e s c a l e att r i b u t e s i n c l u d e a s p e c t s o f t a x o n o mi c c o m p o s i t i o n a n d c o mm u n i t y s tru c tu re ( Att r i b u t e s I

- V I ) a n d o r g a n i s m a n d s y s t e m p e r f o r m a n c e ( Attri b u t e s V I I a n d V I I I )
. A t l a r g e r t e m p o r a l a n d s p a ti a l s c al e s , p h y s i c a l

- b i o ti c i n t e r a c ti o n s ( Att r i b u t e s IX a n d X ) w e r e a l s o i n c l u d e d b e c au s e o f th e i r i m p o rt a n c e i n e v a l u a ti n g th e l o n g e r t e r m i m p a c t s , r e s t o r a t i o n p o t e n t i al an d r e c o v e ri e s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 7T A B L E 2 - 1 . B i o l o g i c a l C o n d i t i o n G r a d i e n t m a t r i x . B i o l o g i c a l C o n d i t i o n G r a d i e n t T i e r s E c o l o g i c a l A t t r i b u t e s 1 N a t u r a l o r n a t i v e c o n d i t i o n

N a t i v e s t r u c t u r a l ,

f u n c t i o n a l a n d

t a x o n o m i c i n t e g r i t y i s p r e s e r v e d ; e c o s y s t e m f u n c t i o n i s p r e s e r v e d w i t h i n

t h e r a n g e o f n a t u r a l v a r i a b i l i t y 2 M i n i m a l c h a n g e s i n t h e s t r u c t u r e o f t h e b i o t i c c o m m u n i t y a n d m i n i m a l c h a n g e s

i n e c o s y s t e m

f u n c t i o n V i r t u a l l y a l l n a t i v e t a x a a r e m a i n t a i n e d w i t h s o m e c h a n g e s i n b i o m a s s a n d / o r

a b u n d a n c e ; e c o s y s t e m f u n c t i o n s a r e f u l l y m a i n t a i n e d w i t h i n

t h e r a n g e o f n a t u r a l v a r i a b i l i t y 3 E v i d e n t c h a n g e s i n s t r u c t u r e o f t h e b i o t i c c o m m u n i t y

a n d m i n i m a l c h a n g e s i n e c o s y s t e m

f u n c t i o n S o m e c h a n g e s i n s t r u c t u r e d u e t o l o s s o f s o m e r a r e n a t i v e t a x a ; s h i f t s i n r e l a t i v e a b u n d a n c e o f

t a x a b u t S e n s i t i v e u b i q u i t o u s t a x a a r e c o m m o n a n d a b u n d a n t ; e c o s y s t e m f u n c t i o n s a r e f u l l y m a i n t a i n e d

t h r o u g h r e d u n d a n t a t t r i b u t e s o f t h e s y s t e m 4 M o d e r a t e c h a n g e s i n s t r u c t u r e o f t h e b i o t i c c o m m u n i t y

a n d m i n i m a l c h a n g e s i n e c o s y s t e m

f u n c t i o n M o d e r a t e c h a n g e s i n s t r u c t u r e d u e t o r e p l a c e m e n t o f s o m e S e n s i t i v e u b i q u i t o u s t a x a b y m o r e t o l e r a n t t a x a , b u t r e p r o d u c i n g p o p u l a t i o n s o f s o m e S e n s i t i v e t a x a a r e m a i n t a i n e d ; o v e r a l l b a l a n c e d d i s t r i b u t i o n o f a l l e x p e c t e d m aj o r g r o u p s ; e c o s y s t e m f u n c t i o n s l a r g e l y

m a i n t a i n e d

t h r o u g h r e d u n d a n t a t t r i b u t e s 5 M aj o r c h a n g e s i n s t r u c t u r e o f t h e b i o t i c c o m m u n i t y

a n d m o d e r a t e

c h a n g e s i n e c o s y s t e m

f u n c t i o n S e n s i t i v e t a x a a r e m a r k e d l y d i m i n i s h e d ; c o n s p i c u o u s l y

u n b a l a n c e d d i s t r i b u t i o n o f m a j o r g r o u p s f r o m t h a t e x p e c t e d ; o r g a n i s m c o n d i t i o n s h o w s s i g n s o f p h y s i o l o g i c a l s t r e s s ; s y s t e m f u n c t i o n s h o w s r e d u c e d c o m p l e x i t y a n d

r e d u n d a n c y ; i n c r e a s e d b u i l d

u p o r e x p o r t o f u n u s e d m at e r i a l s 6 S e v e r e c h a n g e s i n s t r u c t u r e o f t h e b i o t i c c o m m u n i t y a n d m aj o r l o s s o f e c o s y s t e m

f u n c t i o n
E x t r e m e c h a n g e s

i n s t r u c t u r e ; w h o l e s a l e c h a n g e s i n t a x o n o m i c c o m p o s i t i o n ;

e x t r e m e a l t e r a t i o n s f r o m n o r m a l d e n s i t i e s a n d d i s t r i b u t i o n s ; o r g a n i s m c o n d i t i o n i s o f t e n p o o r ; e c o s y s t e m

f u n c t i o n s a r e s e v e r e l y a l t e r e d

I H i s t o r i c a l l y d o c u m e n t e d ,

s e n s i t i v e , l o n g - l i v e d o r

r e g i o n a l l y e n d e m i c

t a x a A s p r e d i c t e d f o r n a t u r a l o c c u r r e n c e e x c e p t f o r g l o b a l e x t i n c t i o n s A s p r e d i c t e d f o r n a t u r a l o c c u r r e n c e e x c e p t f o r g l o b a l e x t i n c t i o n s S o m e m a y b e a b s e n t d u e t o g l o b a l e x t i n c t i o n o r l o c a l e x t i r p a t i o n S o m e m a y b e a b s e n t d u e t o g l o b a l , r e g i o n a l o r l o c a l e x t i r p a t i o n U s u a l l y a b s e n t A b s e n t

I I S e n s i t i v e r a r e t a x a A s p r e d i c t e d f o r n a t u r a l o c c u r r e n c e , w i t h a t m o s t m i n o r c h a n g e s f r o m n a t u r a l d e n s i t i e s V i r t u a l l y a l l a r e m a i n t a i n e d w i t h s o m e c h a n g e s i n d e n s i t i e s S o m e l o s s , w i t h r e p l a c e m e n t b y f u n c t i o n a l l y e q u i v a l e n t S e n s i t i v e u b i q u i t o u s t a x a M a y b e m a r k e d l y d i m i n i s h e d A b s e n t A b s e n t

I I I S e n s i t i v e u b i q u i t o u s t a x a A s p r e d i c t e d f o r n a t u r a l o c c u r r e n c e , w i t h a t m o s t m i n o r c h a n g e s f r o m n a t u r a l d e n s i t i e s P r e s e n t a n d m a y b e i n c r e a s i n g l y a b u n d a n t C o m m o n a n d a b u n d a n t ; r e l a t i v e a b u n d a n c e g r e a t e r t h a n S e n s i t i v e - r a r e , t a x a P r e s e n t w i t h r e p r o d u c i n g p o p u l a t i o n s m a i n t a i n e d ; s o m e r e p l a c e m e n t b y f u n c t i o n a l l y e q u i v a l e n t t a x a o f i n t e r m e d i a t e t o l e r a n c e . F r e q u e n t l y a b s e n t o r m a r k e d l y d i m i n i s h e d A b s e n t

I V T a x a o f i n t e r m e d i a t e

t o l e r a n c e A s p r e d i c t e d f o r n a t u r a l o c c u r r e n c e , w i t h a t m o s t m i n o r c h a n g e s f r o m n a t u r a l d e n s i t i e s A s n a t u r a l l y p r e s e n t w i t h s l i g h t i n c r e a s e s i n a b u n d a n c e O f t e n e v i d e n t i n c r e a s e s i n a b u n d a n c e C o m m o n a n d o f t e n a b u n d a n t ; r e l a t i v e a b u n d a n c e m a y b e g r e a t e r t h a n S e n s i t i v e u b i q u i t o u s t a x a O f t e n e x h i b i t e x c e s s i v e d o m i n a n c e M a y o c c u r i n e x t r e m e l y h i g h O R e x t r e m e l y l o w d e n s i t i e s ; r i c h n e s s o f a l l t a x a i s l o w V T o l e r a n t

t a x a A s n a t u r a l l y o c c u r , w i t h a t m o s t m i n o r c h a n g e s f r o m n a t u r a l d e n s i t i e s A s n a t u r a l l y p r e s e n t w i t h s l i g h t i n c r e a s e s i n a b u n d a n c e M a y b e i n c r e a s e s i n a b u n d a n c e o f f u n c t i o n a l l y d i v e r s e t o l e r a n t t a x a M a y b e c o m m o n b u t d o n o t e x h i b i t s i g n i f i c a n t d o m i n a n c e O f t e n o c c u r i n h i g h d e n s i t i e s a n d m a y b e d o m i n a n t U s u a l l y c o m p r i s e t h e m aj o r i t y o f t h e a s s e m b l a g e ; o f t e n e x t r e m e d e p a r t u r e s f r o m n o r m a l d e n s i t i e s ( h i g h o r l o w )

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 8T A B L E 2 - 1 . B i o l o g i c a l C o n d i t i o n G r a d i e n t m a t r i x . B i o l o g i c a l C o n d i t i o n G r a d i e n t T i e r s 1 N a t u r a l o r n a t i v e c o n d i t i o n 2 M i n i m a l c h a n g e s i n t h e s t r u c t u r e o f t h e b i o t i c c o m m u n i t y a n d m i n i m a l c h a n g e s

i n e c o s y s t e m

f u n c t i o n 3 E v i d e n t c h a n g e s i n s t r u c t u r e o f t h e b i o t i c c o m m u n i t y

a n d m i n i m a l c h a n g e s i n e c o s y s t e m

f u n c t i o n 4 M o d e r a t e c h a n g e s i n s t r u c t u r e o f t h e b i o t i c c o m m u n i t y

a n d m i n i m a l c h a n g e s i n e c o s y s t e m

f u n c t i o n 5 M aj o r c h a n g e s i n s t r u c t u r e o f t h e b i o t i c c o m m u n i t y

a n d m o d e r a t e

c h a n g e s i n e c o s y s t e m

f u n c t i o n 6 S e v e r e c h a n g e s i n s t r u c t u r e o f t h e b i o t i c c o m m u n i t y a n d m aj o r l o s s o f e c o s y s t e m

f u n c t i o n
V I N o n - n a t i v e o r i n t e n t i o n a l l y i n t r o d u c e d t a x a N o n - n a t i v e t a x a , i f p r e s e n t , d o n o t d i s p l a c e n a t i v e t a x a o r a l t e r n a t i v e s t r u c t u r a l o r f u n c t i o n a l i n t e g r i t y N o n - n a t i v e t a x a m a y b e p r e s e n t , b u t o c c u r r e n c e h a s a n o n d e t r i m e n t a l e f f e c t o n n a t i v e t a x a S e n s i t i v e o r i n t e n t i o n a l l y i n t r o d u c e d n o n n a t i v e t a x a m a y d o m i n at e s o m e a s s e m b l a g e s ( e . g . f i s h o r m a c r o p h y t e s ) S o m e r e p l a c e m e n t o f s e n s i t i v e n o n n a t i v e t a x a w i t h f u n c t i o n a l l y d i v e r s e a s s e m b l a g e o f n o n - n a t i v e t a x a o f i n t e r m e d i a t e t o l e r a n c e S o m e a s s e m b l a g e s ( e . g . , f i s h o r m a c r o p h y t e s ) a r e d o m i n at e d b y t o l e r a n t n o n n a t i v e t a x a O f t e n d o m i n a n t ; m a y b e t h e o n l y r e p r e s e n t a t i v e o f s o m e a s s e m b l a g e s ( e . g . , p l a n t s , f i s h , b i v a l v e s )

V I I O r g a n i s m C o n d i t i o n ( e s p e c i a l l y o f l o n g - l i v e d o r g a n i s m s ) A n y a n o m a l i e s a r e c o n s i s t e n t w i t h n a t u r a l l y o c c u r r i n g i n c i d e n c e a n d c h a r a c t e r i s t i c s A n y a n o m a l i e s a r e c o n s i s t e n t w i t h n a t u r a l l y o c c u r r i n g i n c i d e n c e a n d c h a r a c t e r i s t i c s A n o m a l i e s a r e i n f r e q u e n t I n c i d e n c e o f a n o m a l i e s m a y b e s l i g h t l y h i g h e r t h a n e x p e c t e d B i o m a s s m a y b e r e d u c e d ; a n o m a l i e s i n c r e a s i n g l y c o m m o n L o n g - l i v e d t a x a m a y b e a b s e n t ; B i o m a s s r e d u c e d ; a n o m a l i e s c o m m o n a n d s e r i o u s ; m i n i m a l r e p r o d u c t i o n e x c e p t f o r e x t r e m e l y t o l e r a n t g r o u p s V I I I E c o s y s t e m F u n c t i o n s A l l a r e m a i n t a i n e d w i t h i n t h e n a t u r a l r a n g e o f v a r i a b i l i t y A l l a r e m a i n t a i n e d w i t h i n t h e n a t u r a l r a n g e o f v a r i a b i l i t y V i r t u a l l y a l l a r e m a i n t a i n e d t h r o u g h f u n c t i o n a l l y r e d u n d a n t s y s t e m a t t r i b u t e s ; m i n i m a l i n c r e a s e i n e x p o r t e x c e p t a t h i g h s t o r m f l o w s V i r t u a l l y a l l a r e m a i n t a i n e d t h r o u g h f u n c t i o n a l l y r e d u n d a n t s y s t e m a t t r i b u t e s t h o u g h t h e r e i s e v i d e n c e o f l o s s o f e f f i c i e n c y ( e . g . , i n c r e a s e d e x p o r t o r d e c r e a s e d i m p o r t ) T h e r e i s a p p a r e n t l o s s o f s o m e e c o s y s t e m f u n c t i o n s m a n i f e s t e d a s i n c r e a s e d e x p o r t o r d e c r e a s e d i m p o r t o f s o m e r e s o u r c e s , a n d c h a n g e s i n e n e r g y e x c h a n g e r a t e s ( e . g . , P / R ; d e c o m p o s i t i o n ) M o s t f u n c t i o n s s h o w e x t e n s i v e a n d p e r s i s t e n t d i s r u p t i o n

I X S p a t i a l a n d

t e m p o r a l e x t e n t o f d e t r i m e n t a l

e f f e c t s N /A A n a t u r a l d i s t u r b a n c e r e g i m e i s m a i n t a i n e d L i m i t e d t o s m a l l p o c k e t s a n d s h o r t d u r a t i o n L i m i t e d t o t h e r e a c h s c a l e a n d / o r l i m i t e d t o w i t h i n a s e a s o n M i l d d e t r i m e n t a l e f f e c t s m a y b e d e t e c t a b l e b e y o n d t h e r e a c h s c a l e a n d m a y i n c l u d e m o r e t h a n o n e s e a s o n D e t r i m e n t a l e f f e c t s e x t e n d f a r b e y o n d t h e r e a c h s c a l e l e a v i n g o n l y a f e w i s l a n d s o f a d e q u a t e c o n d i t i o n s ; e f f e c t e x t e n d s a c r o s s m u l t i p l e s e a s o n s D e t r i m e n t a l e f f e c t s m a y e l i m i n a t e a l l r e f u g i a a n d c o l o n i z a t i o n s o u r c e s w i t h i n t h e c a t c h m e n t a n d a f f e c t m u l t i p l e s e a s o n s X E c o s y s t e m c o n n e c t a n c e S y s t e m i s h i g h l y c o n n e c t e d i n s p a c e a n d t i m e , a t l e a s t a n n u a l l y E c o s y s t e m c o n n e c t a n c e i s n o t i m p a c t e d S l i g h t l o s s o f c o n n e c t a n c e b u t t h e r e a r e a d e q u a t e l o c a l r e c o l o n i z a t i o n s o u r c e s S o m e l o s s o f c o n n e c t a n c e b u t c o l o n i z a t i o n s o u r c e s a n d r e f u g i a e x i s t w i t h i n t h e c a t c h m e n t S i g n i f i c a n t l o s s o f e c o s y s t e m c o n n e c t a n c e i s e v i d e n t ; r e c o l o n i z a t i o n s o u r c e s d o n o t e x i s t f o r s o m e t a x a C o m p l e t e l o s s o f e c o s y s t e m c o n n e c t a n c e i n a t l e a s t o n e d i m e n s i o n ( i

. e . , l o n g i t u d i n a l , l a t e r a l , v e r t i c a l , o r t e m p o r a l ) l o w e r s r e p r o d u c t i v e s u c c e s s o f m o s t g r o u p s ; f r e q u e n t f a i l u r e s i n r e p r o d u c t i o n & r e c r u i t m e n t

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 92 . 1 . 1 T h e B C G A t t r i b u t e s T a x o n o m i c C o m p o s i ti o n a n d S t r u c t u r e : A tt r i b u t e s I – V I A t t r i b u t e I : H i s t o r i c a l l y d o c u m e n t e d , s e n s i ti v e , l o n g - l i v e d o r r e g i o n a l l y e n d e m i c t a x a . “ Hi s to r i c a l l y do c u m e n t e d ” re f

e r

s to ta xa k n o w n to h a v e b e e n s u p

p o rt e d i n a w a te rb o d y o r re g i o n p r i o r to e n a c t m e n t o f t h e 1 9 7 2 Cl e a n W a t e r A c t , a c c o r di n g to h i s to r i c a l re c o r d

s c o m p i l e d by S ta te o r f e d e r

a l a g e n c i e s o r p u b l i s h e d s c i e n t i f

i c l i t e r a t u re .

“ S e n s i t i v e o r re g i o n a l l y e n de m i c ta xa ” h a v e re s t r i c t e d , g e o g r a

p h i c a l l y i s o l a te d di s t r i b u t i o n p a tt e r n s ( o c c u r r i n g o n l y i n a l o c a l e a s o p

p o s e d to a re g i o n ) , o f

te n du e to u n i q u e l i f

e h i s to r y re q u i re m e n t s . T h ey m ay b e l o n g - l i v e d , l a t e m a t u r i n g , l o w f e c u n d i t y , l i m i te d m o b i l i t y , o r re q u i re a m u t u a l i s t re la t i o n w i th o th e r s p e c i e s . T h ey m ay b e a m o n g l i s t e d E n d a n g e re d o r T h re a t e n e d (E /

T

) o r s p e c i a l c o n c e r n s p e c i e s . P re d i c ta b i l i t y o f o c c u r r e n c e i s o f

t e n l o w, a n d th e re f

o re re q u i re s do c u m e n t e d o b s e rv a t i o n . R e c o r de d o c c u rre n c e m ay b e h ig h l y d e p e n de n t o n s a m p l e m e th o d s , s i t e s e l e c t i o n, a n d l e v e l o f e f f

o rt. A t t r i b u t e I I : S e n s i ti v e - r a r e t a x a . T

h e s e a re ta xa th a t n a t u r a l l y o c c u r i n l o w n u m b e r s re la t i v e to to ta l p o p u l a t i o n de n s i t y b u t m ay m a ke u p a l a r g e re l a t i v e p ro p o r t i o n o f r i c h n e s s . T h ey m ay b e u b i q u i to u s i n o c c u r re n c e o r r e s t r i c t e d to c e rta i n m i c ro - h a b i ta ts , b u t b e c a u s e o f l o w de n s i t y , r e c o r de d o c c u r re n c e i s d e p e n de n t o n s a m p l e e f f

o rt. O f

te n s t e n o th e r m i c ( h a v i n g a n a rro w r a n g e o f th e r m a l to l e r a n c e ) o r c o l d

- w a te r o b l ig a te s ; c o m m o n l y k

s t r a t e g i s ts ( p o p u l a t i o n s m a i n ta i n e d a t a f a i rl y c o n s ta n t l e v e l ; s l o w e r d e v e l o p m e n t; l o n g e r l i f

e - s p a n )
. M a

y h a v e s p e c i a l i z e d f o o d re s o u rc e n e e d s o r f e e di n g s t r a t e g i e s . Ge n e r a l l y i n to l e r a n t to s i g n i f

i c a n t a l te r a t i o n o f th e p hy s i c a l o r c h e m i c a l e n v i ro n m e n t; a re o f

te n th e f i r

s t ta xa o b s e r v e d to b e l o s t f ro m a c o m m u n i t y . A t t r i b u t e I I I : S e n s i t i v e u b i q u i t o u s t a x a . “ S e n s i t i v e ” ta xa f r o m A t t r i b u t e s I I a n d I I I a re ta xa th a t a re i n to l e r a n t to a g i v e n s t re s s ; th ey a re th e f i r

s t s p e c i e s a f f

e c t e d b y t h e s p e c i f

i c s t re s s o r to w h i c h th ey a re “ s e n s i t i v e ” a n d th e la s t to re c o v e r f o l l o w i n g re s to r a t i o n . S e n s i t i v e u b i q u i to u s t a

xa a re o r d i n a r i l y c o m m o n a n d a b u n d a n t i n n a t u r a l c o m m u n i t i e s w h e n c o n v e n t i o n a l s a m p l i n g m e t h o d s a re u s e d
. T h ey o f

t e n h a v e a b ro a d e r r a n g e o f t h e r m a l to l e r a n c e th a n S e n s i t i v e - r a r

e t a

x a a n d c o m p r i s e a s u b s ta n t i a l p o rt i o n o f n a t u r a l c o m m u n i t i e s a n d o f

t e n e x h i b i t n e g a t i v e re s p o n s e ( l o s s o f p o p u l a t i o n , r i c h n e s s ) a t m i l d p o l l u t i o n l o a d s o r h a b i ta t a l t e r a t i o n . A t t r i b u t e I V : T a x a o f i n t e r m e d i a t e t o l e r a n c e . T

a

x a th a t c o m p r i s e a s u b s t a n t i a l p o rt i o n o f n a t u r a l c o m m u n i t i e s ; m ay b e r - s t r a te g i s ts ( e a rl y c o l o n i z e r s w i th r a

p i d t u r n - o v e r t i m e s ; e . g . , ” b o o m /

b u s t p o p u l a t i o n c h a r a c te r i s t i c s )
. M ay b e e u r y th e r m a l ( h a v i n g a b ro a d th e r m a l to l e r a n c e r a n g e )
. M ay h a v e g e n e r a l i s t o r f a c u l ta t i v e f e e di n g s t r a t e g i e s e n a b l i n g u t i l iz a t i o n o f r e l a t i v e l y m o r e d i v e r s i

f

i e d f o o d t y

p e s . R e a d i l y c o l l e c te d w i th c o n v e n t i o n a l s a m p l e m e th o d s . M

ay i n c re a s e i n n u m b e r i n w a t e r s w i th m o de r a te l y i n c re a s e d o r g a n i c re s o u rc e s a n d re du c e d c o m p e t i t i o n b u t a r e i n to l e r a n t o f e x c e s s i v e p o l l u t i o n l o a d s o r h a b i ta t a l t e r a t i o n . A t t r i b u t e V : T o l e r a n t t a x a . T

a

x a th a t c o m p r i s e a l o w p ro p o rt i o n o f n a t u r a l c o m m u n i t i e s . T a

xa o f

t e n a re to l e r a n t o f a b ro a d e r r a n g e o f e n v i r o n m e n ta l c o n di t i o n s a n d a re t h u s re s i s t a n t to a v a r i e t y o f p o l l u t i o n o r h a b i ta t i n du c e d s t re s s . T

h ey m ay i n c re a s e i n n u m b e r ( s o m e t i m e s g re a t l y ) i n th e a b s e n c e o f c o m p e t i t i o n . Co m m o n l y r - s t r a t e g i s t s ( e a r l y c o l o n i z e r s w i th r a

p i d t u r n - o v e r t i m e s : e . g . , “ b o o m /

b u s t ” p o p u l a t i o n c h a r a c te r i s t i c s ) , a b l e to c a

p i ta l i z e w h e n s t re s s c o n di t i o n s o c c u r. T h e s e ta xa a re th e l a s t s u rv i v o r s i n h ig h l y d i s t u r b e d s y s t e m s . T

axa to l e r

a n c e to s t r

e s s o r s ( A T T R I B U T E S I - V ) . T a x a di f f e r i n th e i r s e n s i ti v i t i e s t o s tre s s o r s . C h a n g e s i n th e n u m b e r s , ki n d s a n d r e l ati v e ab u n d a n c e o f t ax a a c r o s s s tre s s o r g r a di e n t s a r e i m p o rt an t a n d u s e f u l i n d i c at o r s o f a d v e r s e DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 2 0e f f e c t s ( C ai r n s 1 9 7 7 , K ar r 1 9 8 1 )
. S e n s i ti v i t y o f t a x a t o s tre s s c a n v ary a mo n g s p e c i e s , a s w e l l a s w i th s t r e s s o r . S h i f t s i n t a x a a s a f u n c t i o n o f di f f e ri n g s e n s i t i v i t i e s t o a q u at i c a n d ri p a r i an d i s tu rb a n c e are w e l l d o c u me n t e d ( T ab l e 2

- 2 )
. F o r p e r e n n i al s tre a m s i n t e mp e r at e z o n e s , d i s tu rb a n c e t e n d s t o s e l e c t f o r s h o rt
- l i v e d , t o l e r a n t s p e c i e s a n d a g a i n s t l o n g e r - l i v e d , l e s s t o l e r a n t s p e c i e s ( P i a n k a 1 9 7 0 , O d u m 1 9 8 5 , R ap p o rt e t a l
. 1 9 8 5 )
. In th e h i g h e s t q u a l i t y t i er s o f th e B C G , l o c a l l y e n d e mi c t a x a th at a r e l o n g - l i v e d a n d e c o l o g i c al l y s p e c i a l i z e d ar e w e l l r e p r e s e n t e d
. W i th i n c re a s i n g s tr e s s , a s s e m b l a g e c o m p o s i t i o n s h i f t s t o w a r d s t o l e r an t s p e c i e s o r s h o rt
- l i v e d t a x a th at c a n r a p i d l y c o l o n i z e d i s turb e d e n v i r o n me n t s . A s s e m b l a g e s i n th e l o w er t i er s a r e d o mi n a t e d b y e u r y t o p i c t a x a ( th o s e w i th w i d e e n v i r o n me n t al r a n g e s ) w i th g e n e r al i s t o r f a c u l t at i v e f e e di n g s tr a t e g i e s . T A B L E 2 - 2 . E v i d e n c e i n s u p p o r t o f t h e d e p i c t e d c h a n g e s i n e c o l o g i c a l a tt r i b u t e s i n t h e B C G . B C G A t t r i b u t e R e s p o n s e C a s e - s p e c i f i c d o c u m e n t a t i o n R e f e r e n c e S h i f t s i n t h e n u m b e r s a n d k i n d s o f s p e c i e s c h a n g e s i n l a k e d i at o m s p e c i e s c o m p o s i t i o n i n r e s p o n s e t o i n t e n t i o n a l f e r t i l i z a t i o n Z e e b e t a l

. 1 9 7 4 ; Y a n g e t a l

. 1 9 9 6 p r e s e n t , a n d i n t h e l o s s o f s c u l p i n s d o w n s t r e a m o f m e t a l m i n e s M e b a n e e t a l

. 2 0 0 3 n u m b e r o f i n d i v i d u a l s p e r s p e c i e s , a s a c h a n g e s i n a l g a l s p e c i e s a c r o s s a n u t r i e n t g r a d i e n t i n t h e F l o r i d a E v e r g l a d e s S t e v e n s o n e t a l

. 2 0 0 2 f u n c t i o n o f v a r y i n g t o l e r a n c e s t o d i f f e r e n t k i n d s o f a q u a t i c a n d c h a n g e s i n d i a t o m a s s e m b l a g e s w i t h i n c r e a s e d a c i d i f i c a t i o n a n d e u t r o p h i c a t i o n o f l a k e s D i x i t e t a l

. 1 9 9 9
r i p a r i a n d i s t u r b a n c e . s h i f t s i n s p e c i e s c o m p o s i t i o n a l o n g a g r a d i e n t o f p u l p a n d p a p e r m i l l e f f l u e n t c o n c e n t r a t i o n i n a M a i n e r i v e r R a b e n i e t a l

. 1 9 8 8
s h i f t s i n d a m s e l f l y s p e c i e s f r o m s p e c i a l i s t s p e c i e s t o g e n e r a l i s t s p e c i e s a l o n g a g r a d i e n t o f o r g a n i c p o l l u t i o n i n a n I t a l i a n r i v e r S o l i m i n i e t a l

. 1 9 9 7

v a r i a b l e s e n s i t i v i t i e s o f b e n t h i c m a c r o i n v e r t e b r a t e s p e c i e s t o a c i d i c c o n d i t i o n s C o u r t n e y a n d C l e m e n t s 2 0 0 0 c h a n g e s i n f i s h s p e c i e s c o m p o s i t i o n i n a n O r e g o n r i v e r w i t h i n c r e a s e d n u t r i e n t s a n d t e m p e r a t u r e H u g h e s a n d G a m m o n 1 9 8 7 d i f f e r e n t i a l l y t o l e r a n t f i s h s p e c i e s i n r e s p o n s e t o h e a v y m e t a l a n d d i s s o l v e d o x y g e n g r a d i e n t s i n t w o I n d i a n r i v e r s G a n a s a n a n d H u g h e s 1 9 9 8 d e c l i n e i n d a r t e r s , s u n f i s h , a n d s u c k e r s a s w e l l a s o t h e r i n t o l e r a n t f i s h e s a n d i n c r e a s e i n t o l e r a n t f i s h e s i n t h e M i d w e st K a r r e t a l 1 9 8 6 ; Y o d e r a n d D e S h o n 2 0 0 3 I - V v a r i a b l e r e s p o n s e s o f s t r e a m a m p h i b i a n s t o s e v e r e s i l t a t i o n W e l s h a n d O l l i v i e r 1 9 9 8 S h i f t s f r o m K

- s e l e c t e d s t r a t e g i s t s t o r - s e l e c t e d s t r a t e g i s t s f o l l o w i n g d i s t u r b a n c e o r i n r e s p o n s e t o p o l l u t i o n s h i f t s f r o m f r a g m e n t a t i o n - s e n s i t i v e t o f r a g m e n t at i o n - t o l e r a n t b i r d s p e c i e s i n r e l at i o n t o d i s t u r b e d r i p a r i a n h a b i t a t s C r o o n q u i s t a n d B r o o k s 1 9 9 3 ; A l l e n a n d O ’ C o n n o r 2 0 0 0 ; B r y c e e t a l

. 2 0 0 2 h i g h e r p r o p o r t i o n o f r - s e l e c t e d s p e c i e s i n a f l o w r e g u l a t e d r i v e r a s c o m p a r e d t o a n a t u r a l f l o w r e g i m e r i v e r N i l s s o n e t a l

. 1 9 9 1
s h i f t t o r - s e l e c t e d , g e n e r a l i s t d a m s e l f l y s p e c i e s a l o n g a g r a d i e n t o f i n c r e a s i n g p o l l u t i o n S o l i m i n i e t a l

. 1 9 9 7
w a t e r - l e v e l f l u c t u a t i o n i n a m e s o c o s m r e s u l t e d i n i n c r e a s e d p r o p o r t i o n o f r - s t r a t e g i s t s p e c i e s T r o e l s t r u p a n d H e n g e n r a d e r 1 9 9 0 h i g h p o l l u t i o n a l s t r e s s c o r r e l a t e d w i t h i n c r e a s e i n r - s e l e c t e d s t r a t e g i s t s i n t h e s a m e r i v e r 2 1 y e a r s a p a r t R i c h a r d s o n e t a l

. 2 0 0 0 R e g i o n a l a n d n a t i o n a l s p e c i e s at t r i b u t e l i s t s a n d t a x o n o m i c t o l e r a n c e v a l u e s c o m p e n d i u m o f p o l l u t i o n t o l e r a n c e , h a b i t at p r e f e r e n c e s , f e e d i n g g u i l d s f o r f i s h s p e c i e s o f t h e n o r t h e a s t e r n U

. S

. H a l l i w e l l e t a l

. 1 9 9 8
c o m p e n d i u m o f p o l l u t i o n t o l e r a n c e , h a b i t at p r e f e r e n c e s , f e e d i n g g u i l d s f o r f i s h s p e c i e s o f t h e P a c i f i c n o r t h w e s t , U

. S

. Z a r o b a n e t a l

. 1 9 9 9
o r g a n i c p o l l u t i o n t o l e r a n c e r a n k s f o r W i s c o n s i n s t r e a m i n s e c t t a x a H i l s e n h o f f 1 9 8 7
c o m p e n d i u m o f p o l l u t i o n t o l e r a n c e , h a b i t at p r e f e r e n c e s , f e e d i n g g u i l d s o f N o r t h A m e r i c a n f i s h a n d a q u a t i c m a c r o i n v e r t e b r a t e t a x a B a r b o u r e t a l

. 1 9 9 9

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 2 1T A B L E 2 - 2 . E v i d e n c e i n s u p p o r t o f t h e d e p i c t e d c h a n g e s i n e c o l o g i c a l a tt r i b u t e s i n t h e B C G . B C G A t t r i b u t e R e s p o n s e C a s e - s p e c i f i c d o c u m e n t a t i o n R e f e r e n c e V I D e t r i m e n t a l e f f e c t s o f n o n - n a t i v e t a x a l o s s o f 1 5 0

- 2 0 0 e n d e m i c s p e c i e s i n L a k e V i c t o r i a f o l l o w i n g i n t e n t i o n a l i n t r o d u c t i o n o f N i l e p e r c h ( L a te s n i l o t

i c us ) a n d N i l e t i l a p i a ( O r e o c h r o m i s n i l o t

i c us ) W i t t e e t a l

. 1 9 9 2
d o m i n a n c e o f m a n y l o w l a n d r i v e r s i n t h e w e s t e r n U S A b y n o n - n a t i v e f i s h e s a n d i n v e r t e b r a t e s M o y l e 1 9 8 6 , K a r r e t a l 1 9 8 6 , M i l l e r e t a l

. 1 9 8 9 f o o d w e b d i s r u p t i o n a n d l o s s o f n at i v e m u s s e l s f r o m z e b r a m u s s e l i n v a s i o n W h i t t i e r e t a l

. 1 9 9 5 d e t r i m e n t a l c h a n g e s i n n o n - n a t i v e t a x a i n T V

A r i v e r s w h e r e C o r b i c u l a i s p r e s e n t K e r a n s a n d K a r r 1 9 9 4 l o s s o f s m a l l , s o f t
- f i n n e d f i s h s p e c i e s f r o m N o r t h e a s t U S A l a k e s f o l l o w i n g p r e d a t o r i n t r o d u c t i o n s W h i t t i e r a n d K i n c a i d 1 9 9 9 m i d

- t w e n t i e t h c e n t u r y c o l l a p s e o f n a t i v e s a l m o n i d f i s h e r i e s f o l l o w i n g c o l o n i z a t i o n o f t h e L a u r e n t i a n G r e a t L a k e s b y s e a l a m p r e y ( P e t r o m y

z

o n m a r i n u s ) a n d a l e w i f e ( A l o s a p s e u d o h a r e ng u s ) S m i t h 1 9 7 2

V I I C h a n g e s i n o r g a n i s m c o n d i t i o n o r i n c r e a s e i n a n o m a l i e s i n r e s p o n s e t o i n c r e a s e d f i s h a n o m a l i e s i n t h e v i c i n i t y o f t o x i c o u t f a l l s H u g h e s a n d G a m m o n 1 9 8 7 , Y o d e r a n d R a n k i n 1 9 9 5 b p o l l u t i o n g r a d i e n t s a l t e r e d b l o o d c h e m i s t r y a n d m o r t a l i t y i n f i s h a s s o c i at e d w i t h w e t l a n d s t h a t r e c e i v e d o i l s a n d s e f f l u e n t B e n d e l l y o u n g e t a l

. 2 0 0 0 c h a n g e s i n g r o wt h , o r g a n i s m c o n d i t i o n , f e c u n d i t y , a n d f e e d i n g s t r a t e g i e s f o r c r e e k c h u b ( S e m o t i l u s a t r o m a c u l a tu s ) a c r o s s a v a r i e t y o f p r e s s u r e g r a d i e n t s ( u r b a n i z a t i o n , a g r i c u l t u r e , t e m p e r a t u r e ) F i t z g e r a l d e t a l

. 1 9 9 9

t h e p r e s e n c e o f t u m o r s , d e f o r m i t i e s , l e s i o n s , e t c . i n t h e f i s h f r o m h i g h l y d i s t u r b e d s t r e a m s K a r r e t a l

. 1 9 8 6 , Y o d e r a n d D e S h o n 2 0 0 3 V I I I e c o s y s t e m - l e v e l d i s r u p t i o n s o f f u n c t i o n a l i n t e g r i t y e x t i n c t i o n a n d s u c c e s s i o n o f l i t t o r a l l a k e i n v e r t e b r a t e s p e c i e s s e c o n d a r y t o l a k e a c i d i f i c at i o n ; i n i t i a l l y d e t e c t e d b y t e m p o r a l c h a n g e s i n t a x o n o m i c a n d d e n s i t y m e a s u r e s b u t f o l l o w e d b y t o p - d o w n a n d b o t t o m u p e f f e c t s at a l l t r o p h i c l e v e l s , c a u s e d b y r e d u c e d n u t r i e n t c y c l i n g . A t r o p h i c c a s c a d e u l t i m at e l y i n v o l v e d l o s s o f f i s h a n d i n c r e a s e d b i o m a s s o f p r i m a r y p r o d u c e r s . A p p e l b e r g e t a l

. 1 9 9 3

s i m p l i f i c a t i o n o f g l o b a l c o a s t a l o c e a n e c o s y s t e m s t o m i c r o b i a l d o m i n at i o n d u e t o c o m b i n e d e f f e c t s o f h i s t o r i c a l a n d c u r r e n t o v e r f i s h i n g a n d p o l l u t i o n J a c k s o n e t a l

. 2 0 0 1
I X i n f l u e n c e o f s p a t i a l a n d t e m p o r a l s c a l e o f p r e s s u r e s o n b i o l o g i c a l l a r g e - s c a l e , m u l t i

- s t a t e s t a t u s a n d t r e n d s a s s e s s m e n t s o f P a c i f i c s a l m o n i n f l u e n c e d t h e l i s t i n g o f t h e s p e c i e s u n d e r t h e E n d a n g e r e d S p e c i e s A c t N e h l s e n e t a l

. 1 9 9 1

e f f e c t s a n d r e c o v e r y p o t e n t i a l e n v i r o n m e n t a l f a c t o r s o p e r a t i n g a t d i f f e r e n t t e m p o r a l a n d s p a t i a l s c a l e s i n f l u e n c e t h e p r o d u c t i o n a n d s u r v i v o r s h i p o f j u v e n i l e A t l a n t i c s a l m o n P o f f a n d H u r y n 1 9 9 8
p a s t l a n d u s e a c t i v i t y h a s l o n g - t e r m e f f e c t s o n a q u a t i c b i o d i v e r s i t y H a r d i n g e t a l

. 1 9 9 8
a s s e s s m e n t s o f s t r e a m f i s h a n d b e n t h i c m a c r o i n v e r t e b r a t e a s s e m b l a g e s a t s t a t e a n d r e g i o n a l s c a l e s r e v e a l s e r i o u s a l t e r a t i o n s i n i n d i c at o r s o f b i o l o g i c a l i n t e g r i t y U

. S

. E P A 2 0 0 0 a
O c e a n - w i d e e c o l o g i c a l e x t i n c t i o n o f l a r g e p r e d a t o r s f r o m h i s t o r i c a l a n d c u r r e n t o v e r f i s h i n g M y e r s a n d W o r m 2 0 0 3 X e c o s y s t e m c o n n e c t a n c e r e p l a c e m e n t o f 4 n a t i v e f r e s h w a t e r f i s h s p e c i e s b y 3 7 m a r i n e s p e c i e s i n t h e l o w e r R i o G r a n d e f o l l o w i n g f l o w d i v e r s i o n s t h at c a u s e d t h e l o w e r r i v e r t o c e a s e f l o w i n g a n d b e c o m e t i d a l s a l t w a t e r C o n t r e r a s - B a l d e r a s e t a l

. 2 0 0 2
d e c r e a s e d f i s h s p e c i e s a n d g u i l d s w i t h d e c r e a s e d r i v e r i n e c o n n e c t i v i t y w i t h f l o o d p l a i n w a t e r b o d i e s A a r t s e t a l

. 2 0 0 4 5 f e d e r a l l y l i s t e d h e a d w a t e r f i s h s p e c i e s h a v e h a d t h e i r r a n g e s r e s t r i c t e d a n d i s o l at e d b y m a i n s t e m i m p o u n d m e n t s , i n c r e a s i n g t h e i r s u s c e p t i b i l i t y t o l o c a l p h y s i c a l a n d c h e m i c a l h a b i t a t d e g r a d a t i o n F r e e m a n e t a l

. 2 0 0 5

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 2 2T A B L E 2 - 2 . E v i d e n c e i n s u p p o r t o f t h e d e p i c t e d c h a n g e s i n e c o l o g i c a l a tt r i b u t e s i n t h e B C G . B C G A t t r i b u t e R e s p o n s e C a s e - s p e c i f i c d o c u m e n t a t i o n R e f e r e n c e a l t e r a t i o n o f n a t u r a l f l o w r e g i m e s r e s u l t i n c h a n g e s i n b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e s t r u c t u r e P o f f e t a l

. 1 9 9 7 , B u n n a n d A rt h i n g t o n 2 0 0 2 e x t i r p a t i o n o f P a c i f i c N o r t h w e s t s a l m o n f o l l o w i n g c o n s t r u c t i o n o f i m p a s s a b l e d a m s F r i s s e l l 1 9 9 3
e x t i r p a t i o n o f C o l o r a d o R i v e r f i s h e s f o l l o w i n g d a m c o n s t r u c t i o n H o l d e n a n d S t a l n a k e r 1 9 7 5 A t t r i b u t e V I : N o n - n a ti v e o r i n t e n ti o n a l l y i n t r o d u c e d t a x a . W

i th re s p e c t to a p a rt i c u l a r e c o s y s te m, a ny s p e c i e s th a t i s n o t f o u n d i n th a t e c o sy s t e m . S p e c i e s i n t ro du c e d o r s p re a d f ro m o n e re g i o n o f th e U
. S
. to a n o th e r o u t s i d e t h e i r n o r m a l r a n g e a re n o n - n a t i v e o r n o n - i n d ig e n o u s , a s a re s p e c i e s i n t ro du c e d f ro m o th e r c o u n t r i e s . T h i s a ttri b u t e r e p r e s e n t s b o th a n e f f e c t o f hu m a n a c t i v i t i e s a n d a s t r e s s o r i n th e f o r m o f b i o l o g i c a l p o l l u t i o n . A l th o u g h s o me i n t e n t i o n a l l y i n tr o du c e d s p e c i e s a r e v a l u e d b y l ar g e s e g me n t s o f s o c i e t y ( e . g . , g a me f i s h ) , th e s e s p e c i e s m a y b e j u s t a s di s ru p ti v e t o n at i v e s p e c i e s a s u n d e s i r ab l e o p p o rtu n i s t i c i n v a d e r s ( e . g . , z e b r a m u s s e l s )
. M a n y r i v e r s i n th e U
. S
. ar e n o w d o mi n at e d b y n o n - n a t i v e f i s h e s a n d i n v e rt e b r at e s ( M o y l e 1 9 8 6 ) , a n d i n tr o d u c t i o n s o f al i e n s p e c i e s a r e th e s e c o n d mo s t i m p o rt a n t f a c t o r c o n tri b u ti n g t o f i s h e x ti n c ti o n s i n N o rth A me r i c a ( M i l l e r e t a l
. 1 9 8 9 )
. T h e B C G i d e n t i f i e s m a i n t e n a n c e o f n a ti v e t a x a a s a n e s s e n t i a l c h ar a c t e ri s t i c o f T i e r 1 an d 2 c o n d i t i o n s . T h e mo d e l o n l y a l l o w s f o r th e o c c urre n c e o f n o n n a ti v e t a x a i n th e s e t i e r s i f th o s e t a x a d o n o t di s p l a c e n a t i v e t a x a a n d d o n o t h a v e a d e t r i me n t al e f

f e c t o n n at i v e s tru c tu r e a n d f u n c t i o n . T i er s 3 a n d 4 d e p i c t i n c r e a s i n g o c c urre n c e o f n o n n a ti v e t a x a . E x t e n s i v e r e p l a c e me n t o f n at i v e t a x a b y t o l e r a n t o r i n v a s i v e , n o n - n ati v e t a x a c a n o c c u r i n T i er s 5 a n d 6
. O r g a n i s m C o n d i t i o n a n d S y s t e m P e rf o r m a n c e : A t t r i b u t e s V I I a n d V I I I A t t r i b u t e V I I : O r g a n i s m c o n d i t i o n . O r g a n i s m c o n di t i o n i s a n e l e m e n t o f e c o sy s t e m f u n c t i o n , ex p re s s e d a t th e l e v e l o f a n a to m i c a l o r p hy s i o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f i n di v i du a l o r g a n i s m s . O r g a n i s m c o n d i ti o n i n c l u d e s di r e c t an d i n d i r e c t i n d i c at o r s s u c h a s f e c u n di ty , mo rb i d i t y , mo rt a l i t y , g r o w th r at e s , an d a n o m a l i e s s u c h a s l e s i o n s , tu mo r s , a n d d e f o r mi t i e s a n d f o r p u rp o s e s o f th e B C G , p r i m ar i l y ap p l i e s t o f i s h a n d am p h i b i a n s . S o me o f th e s e i n d i c at o r s ar e r e a di l y o b s e r v e d i n th e f i e l d a n d l ab o r at o ry , w h e re a s th e a s s e s s me n t o f o th e r s r e q u i re s s p e c i a l i z e d e x p e rti s e a n d m u c h g r e a t e r e f f o rt
. T h e mo s t c o mmo n ap p r o a c h f o r S t at e a n d T ri b al p r o g r a m s i s t o f o r e g o c o m p l e x a n d d e m a n d i n g d i r e c t me a s u re s o f o r g a n i s m c o n d i t i o n ( e . g . , f e c u n di t y , mo rb i di t y , mo rt a l i t y , g r o w th r a t e s ) i n f a v o r o f i n d i r e c t o r s u r r o g a t e me a s u r e s ( e . g . , % o f o r g a n i s m s w i th a n o m a l i e s , a g e o r s i z e c l a s s d i s t r i b u ti o n s ) ( S i mo n ( e d
. ) 2 0 0 3 )
. O r g a n i s m a n o m a l i e s i n th e B C G v ary f r o m n atu r al l y o c c u r r i n g i n c i d e n c e i n T i er s 1 a n d 2 t o h i g h e r th an e x p e c t e d i n c i d e n c e i n T i e r s 3 a n d 4
. In T i e r s 5 a n d 6 , b i o m a s s i s r e du c e d , th e a g e s tru c tur e o f p o p u l ati o n s i n d i c at e s p r e m atu r e mo rt al i ty o r u n s u c c e s s f u l re p r o d u c t i o n , a n d th e i n c i d e n c e o f s er i o u s a n o m a l i e s i s h i g h
. A t t r i b u t e V I I I : E c o s y s t e m f u n c ti o n . “ Fu n c t i o n ” r e f

e r

s to a n y p ro c e s s e s re q u i re d f o r n o r m a l p e r f

o r

m a n c e o f a b i o l o g i c a l s y s t e m . T h e t e r m m ay b e a p

p l i e d to a ny l e v e l o f b i o l o g i c a l o r g a n i z a t i o n . I m m i g r a t i o n a n d e m i g r a t i o n a re f u n c t i o n a l p ro c e s s e s a t th e p o p u l a t i o n l e v e l
. E xa m p l e s o f e c o sy s te m f u n c t i o n a l p ro c e s s e s a re p r i m a r y a n d s e c o n d a r

y p ro du c t i o n , re s p i r a t i o n , n u t r i e n t c y c l i n g , a n d de c o m p o s i t i o n .
DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 2 3T h e “ f u n c t i o n a l i n t e g r i t y ” o f a n e c o s y s t e m r e f er s t o th e a g g r e g a t e p e rf o r m a n c e o f d y n a mi c i n t e r a c ti o n s a mo n g a n e c o s y s t e m ’ s b i o l o g i c a l p art s ( C a i rn s 1 9 7 7 )
. T h e t erm “ e c o s y s t e m f u n c t i o n ” i n c l u d e s me a s ure s o f b o th th e i n t e r a c ti o n s a mo n g t a x a ( f o o d w e b dy n a mi c s ) a n d e n e r g y a n d n u tri e n t p r o c e s s i n g r at e s ( e n er g y a n d n u tri e n t d y n a mi c s )
. T h e s e a t t r i b u t e s a r e i n c l u d e d i n th e B C G b e c au s e e c o l o g i s t s u n i v e r s a l l y r e c o g n i z e th e i r f u n d a me n t a l i m p o rt a n c e . A t th i s t i me , th e l e v e l o f e f f o rt r e q u i re d t o di r e c tl y a s s e s s e c o s y s t e m f u n c t i o n i s b e y o n d th e me a n s o f mo s t S t a t e an d T r i b a l mo n i t o ri n g p r o g r a m s . In s t e a d , mo s t p r o g r a m s r e l y o n t a x o n o mi c a n d s tru c tur al i n d i c at o r s t o m ake i n f e r e n c e s ab o u t f u n c ti o n al s t atu s ( K a rr e t a l
. 1 9 8 6 )
. F o r e x a m p l e , s h i f t s i n th e p ri m ary s o u r c e o f f o o d m a y c au s e c h a n g e s i n tr o p h i c g u i l d i n d e x e s o r i n d i c at o r s p e c i e s . A l th o u g h d i re c t me a s u re s o f e c o s y s t e m f u n c ti o n a r e c u r r e n t l y d i f f i c u l t o r t i me c o n s u mi n g , th e y m a y b e c o me p r a c ti c a l i n th e f u tur e ( G e s s n e r a n d C h au v e t 2 0 0 2 )
. A t tri b u t e V I I I a l s o i n c l u d e s a s p e c t s o f i n d i v i d u a l , p o p u l ati o n , a n d c o mm u n i ty c o n d i t i o n . A l t e r e d i n t e r a c t i o n s b e t w e e n i n d i v i d u al o r g a n i s m s a n d th e i r ab i o ti c a n d b i o t i c e n v i r o n me n t s m a y g e n e r a t e c h a n g e s i n g r o w th r at e s , re p r o d u c t i v e s u c c e s s , mo v e me n t , o r mo rt a l i t y . T h e s e a l t e r e d i n t e r a c t i o n s a r e u l ti m a t e l y e x p r e s s e d at e c o s y s t e m - l e v e l s o f o r g a n i z ati o n ( e . g . , s h i f t s f r o m h e t e r o t r o p h y t o au t o tr o p h y , o n s e t o f e u tr o p h i c c o n d i t i o n s ) a n d a s c h a n g e s i n e c o s y s t e m p r o c e s s r at e s ( e . g . , p h o t o s y n th e s i s , r e s p i r at i o n , p r o d u c t i o n , d e c o m p o s i t i o n )
. M ai n e ’ s e x a m p l e s c e n a r i o ( T ab l e 2

- 3 , l o c at e d a t th e e n d o f th i s c h ap t er ) d e s c ri b e s a p r o g r e s s i o n o f f u n c ti o n al c h a n g e s . It d e p i c t s a n atu r a l l y o l i g o t r o p h i c a n d h e t er o tr o p h i c s y s t e m w i th P/R < 1 i n T i er s 1 a n d 2
. T i e r s 3 a n d 4 d ep i c t f u n c ti o n al c h a n g e s c o mmo n l y a s s o c i at e d w i th th e e f f e c t s o f i n c r e a s e d t e m p e r a tu r e a n d n u t r i e n t e n ri c h me n t ( P/R > 1 , di u r n a l s a g s i n d i s s o l v e d o x y g e n , c h a n g e s i n t a x o n o mi c c o m p o s i t i o n an d r e l a ti v e ab u n d a n c e , i n c r e a s e d al g a l b i o m a s s )
. T i er 5 d e p i c t s a n au t o tr o p h i c s y s t e m i m p a c t e d b y e x c e s s i v e a l g a l b i o m a s s . S c a l e - d e p e n d e n t F a c t o r s : A t t r i b u t e s I X a n d X A t t r i b u t e I X : S p a t i a l a n d t e m p o r a l e x t e n t o f s t r e s s o r e f f e c t s . T

h e s p a t i a l a n d t e m p o r a l e x t e n t o f s t re s s o r e f f

e c ts i n c l u de s th e n e a r - f

i e ld to f a r - f

i e l d r a n g e o f o b s e r v a b l e e f f

e c ts o f th e s t re s s o r. P a tc hy i s l a n d s o r p e r i o d s o f u n s u i ta b l e c o n di t i o n s , w i th i n a g e n e r a l l y i n ta c t sy s te m, g i v e w ay to p a tc hy i s l a n d s o r p e r i o d s o f s u i ta b l e c o n di t i o n s, w i th i n a s u b s t a n t i a l l y de g r a d e d sy s te m . A t t r i b u t e X : E c o s y s t e m c o n n e c t a n c e . A c c e s s o r l i n ka g e ( i n s p a c e /

t i m e ) to m a t e r i a ls , l o c a t i o n s , a n d c o n di t i o n s re q u i re d f o r m a i n te n a n c e o f i n te r a c t i n g p o p u l a t i o n s o f a q u a t i c l i f

e ; th e o p

p o s i t e o f

f

r

a g m e n t a t i o n ; n e c e s s a r y f o r m e ta p o p u la t i o n m a i n t e n a n c e a n d n a t u r a l f l o w s o f e n e r g

y a n d n u t r i e n ts a c ro s s e c o sy s t e m b o u n d a r i e s . S c a l e - d e p e n d e n t f a c t o r

s ( A T T R I B U T E S I X A N D X ) . T h e s e att r i b u t e s r e l at e t o i n t e r a c ti o n s b e t w e e n th e p h y s i c a l e n v i r o n me n t i n a l l i t s a s p e c t s ( s p at i a l , t e m p o r al , s tru c tur a l , c h e mi c al , e t c . ) , a n d th e b i o t a . A tt r i b u t e s IX a n d X ar e i n t e rp r e t e d a t d i f f e r e n t s p ati a l a n d e v e n t e m p o r a l s c a l e s th a n th e re s t o f th e attri b u t e s , i
. e . , th e r e a c h , o r s a m p l e d c o mm u n i t y p e r s p e c ti v e h a s b e e n e xp a n d e d t o c o n s i d er al t e r at i o n s o c c u r r i n g w i th i n e n ti re c at c h me n t s , b a s i n s , a n d re g i o n s , o r w i th i n s e a s o n al a n d a n n u al c y c l e s . T h e s e a t t r i b u t e s w e r e i n c l u d e d i n th e B C G b e c au s e th e e x t e n t o f e c o s y s t e m a l t er ati o n h a s i m p o rt a n t e n v i r o n me n t al i m p l i c a ti o n s i n t e r m s o f a n i n d i v i d u a l w at e r b o d y ’ s v u l n er ab i l i t y t o f urth e r e f

f e c t s f r o m s tr e s s o r s a s w e l l a s p o t e n t i al f o r mi t i g ati o n . F o r e x a m p l e , e c o s y s t e m c o n n e c ti v i t y i s f u n d a me n t al t o th e s u c c e s s f u l re c ru i t me n t a n d m a i n t e n a n c e o f o r g a n i s m s i n t o a n y e n v i r o n me n t
. A s i n g l e i mp a c t e d s tre a m r e a c h i n a n o th er w i s e i n t a c t w at er s h e d h a s f ar mo r e DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 2 4E x t

r em e c h a ng es i n s t r u c t

u r

e; w h o l

esa l e c

h a n ges i n t a x o n o m i c c o m p o s i t i o n ; e xt

r em e a l t e r

a t

i on s f r o m n o r m a l d e n s it i e s ; o r g a n i s m c on d it ion i s o f t e n p o o r ; 3 2

5 4



### 6 Se n s it i v

e t

a x a m a r k e d

l y d

i m i

n i

s h e d ; c o n s p i

c uo us l y u

n ba l a n c ed d i s t

r i b u t i o n o f ma jo r gr o u

p s f r o m t h a t e x p e c t e d

; o r

g a n i

s m 1 r e s t o r a ti o n p o t e n ti al th a n a s i mi l ar s i t e i n a b a s i n th at h a s u n d e r g o n e e x t e n s i v e l a n d

- s c ap e a l t e r ati o n ( T a b l e 2

- 2 )
. T i e r s 1 a n d 2 d e p i c t a n atur a l l y c o n n e c t e d o r i s o l at e d s y s t e m i n w h i c h a n a tur a l d i s turb a n c e r e g i me , e . g . n a tu r al v ar i ab i l i t y , i s m a i n t a i n e d
. D e t r i me n t al e f f e c t s i n T i er s 3 a n d 4 are l i mi t e d t o th e re a c h o r s e a s o n al s c a l e . T h e t w o l o w e s t t i er s d e p i c t a s y s t e m w i th d e tri me n t al e f f e c t s e x t e n di n g t o th e c at c h me n t s c al e a n d a f f e c t i n g m u l t i p l e s e a s o n s . A f e w “ i s l a n d s ” o f a d e q u at e p hy s i c a l/ c h e mi c al c o n di ti o n s m a y s e r v e a s r e f u g i a i n T i er 5 , b u t e x t e n s i v e l o s s o f c o n n e c t a n c e a n d r e f u g i a o c c u r i n T i er 6
. 2 . 1 . 2 T h e B C G T i e r s A l th o u g h th e B C G i s c o n t i n u o u s i n c o n c e p t , i t h a s b e e n d i v i d e d i n t o s i x ti er s t o p r o v i d e a s m u c h d i s c r i mi n at i o n o f di f f e r e n t l e v e l s o f c o n di ti o n a s w o rkg r o u p me m b e r s d e e me d d i s c e r n ab l e , g i v e n c urre n t a s s e s s me n t me th o d s an d r o b u s t mo n i t o ri n g i n f o r m at i o n ( F i g u r e 2

- 1 )
. D e f i n i n g th e t i e r s b e t w e e n 3 a n d 5 w a s a c h a l l e n g e t o th e w o rkg r o u p a n d e n t ai l e d c o n s i d e r ab l e d i s c u s s i o n . T h e w o rkg r o u p u l ti m at e l y a g r e e d s o me S t a t e s a n d T r i b e s m a y o n l y b e c ap ab l e o f d i s c ri mi n a ti n g 3

- 4 t i e r s , w h i l e o th e r s mi g h t b e c ap ab l e o f di s c e r n i n g 6 t i e r s b a s e d o n c h a r a c t e r i s ti c s o f th e i r d at ab a s e a n d mo n i t o ri n g p r o g r a m . H o w e v e r th e w o rkg r o u p a g r e e d th at th e i m p o rt a n t r o l e o f th e B C G mo d e l i s t o b e a s t art i n g p o i n t f o r a S t at e o r T ri b e t o th i n k ab o u t h o w t o u s e i n f o r m a t i o n t o b e tt e r d e f i n e th e i r d e s i g n at e d a q u at i c l i f e u s e s a n d t o c o mm u n i c a t e mo r e c l e a r l y ab o u t b i o l o g i c al c o n d i ti o n . T h e r e i s n o e x p e c t a ti o n th at S t at e s a n d T ri b e s e s t ab l i s h s i x ti er s o f u s e c l a s s e s . T h e u l ti m a t e nu m b e r o f th e ti e r s i s a S t at e o r T ri b a l d e t e r mi n a ti o n .ConditionoftheBioticCommunityLOW[SpecifictoEcotype]HIGH N a tur a l s t r u c t

ur

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un c t i on a l , a n d t a x o n om i c i

n t

e gr

it y i

s p r es e r v e d

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r u c t

ur

e a n d f un c t io n s i m i

l a r to n a t ur

a l co m m un i t y w it h s o m e a d d i t i o n a l t a x a & b i o ma s s; n o o r i n c id en t

a l a n o m a l i e s ; s e n s i t i v

e n o n -n a t i v

e t

a x a m ay b e p r

es e n t; e co s y s t

em l e v

e l f

un c t i o n s a r e f

ul

l y m a i n t

a i

n e d E v

i d e n t c h an ges i n s t r u c t

ur

e d

u e to l o s s o f s o m e r a r

e n a t i v

e t a x a ; s h i f t s i

n r

e l

a t

i v

e ab un d a n ce ; e co s y s t

em l e v

e l f

un c t ion s f u l

l y m a i n t

a i

n e d t h r

o u

g h r edun d a n t a tt r i b u t

e s o f t h e s y s t

em . Mo d e r

a t

e c h ang es i n s t r u c t

u r

e d

ue to r e p l

a ce m e n t o f s e n s it i v

e u b i q uit o us t a x a by m o r e to l er

a n t t a x a ; o v e r

a l

l ba l

a n c e d d i s t

r i b u t

io n o f a l l e

x p e c t e d t a x a ; e c o s y s t

e m f un c t i o n s l a r

ge l

y m a i n t

a i

n e d . c o n d i t i o n s h o w s s i gn s o f p hy s i

o l

o gi

ca l s t

r es s ; e c o s y s t

em f un c t io n sh o w s r

e d

u ced c o m p l

e x i t y a n d r e du n d

a n c y ; i

n cr

ea s e d b ui l d u p o r e x p o rt o f un u s e d ma t e r

i a l

s . a n o ma l i e s m ay b e f r eq ue n t ; e c o s y s t

e m f un c t i o n s ar e e xt

r em e l y a l t e r

e d

. 1

L e v e l o f S t r e s s o r s L O W H I G H
F I G U R E 2 - 1 . C o n c e p t u a l m o d e l o f t h e B i o l o g i c a l C o n d i t i o n G r a d i e n t . T i e r 1 : N a t u r a l o r n a t i v e c o n d i t i o n . N

a t i v e s t r u c t u r a l, f u n c t i o n a l, a n d ta x o n o m i c i n t e g r i t y i s p re s e rv e d; e c o sy s t e m f u n c t i o n i s p re s e r v e d w i th i n t h e r a n g e o f n a t u r a l v a r i a b i l i t y . T i e r 1 r e p r e s e n t s b i o l o g i c al c o n di ti o n s a s th e y e x i s t e d ( o r s ti l l e x i s t ) i n th e a b s e n c e o f me a s u r a b l e e f

f e c t s o f s t r e s s o r s . T h e T i e r 1 b i o l o g i c al a s s e m b l a g e s th at o c c ur i n a g i v e n b i o g e o p h y s i c al s e tti n g ar e th e r e s u l t o f a d ap t i v e e v o l u t i o n ar y p r o c e s s e s a n d b i o g e o g r ap h y th a t s e l e c t s i n f a v o r o f s ur v i v a l o f th e o b s e r v e d s p e c i e s . F o r th i s r e a s o n , th e e xp e c t e d T i e r 1 a s s e m b l a g e o f a s tr e a m f r o m th e ar i d s o u th w e s t w i l l b e v e r y d i f f er e n t f r o m th a t o f a s tr e a m i n th e n o rth er n t e m p e r at e f o r e s t
. T h e m a i n t e n a n c e o f n at i v e s p e c i e s p o p u l a ti o n s a n d th e e xp e c t e d n atur a l d i v e r s i t y o f s p e c i e s ar e e s s e n t i al f o r T i e r s 1 a n d 2
. N o n - n a ti v e t a x a ( A ttri b u t e V I ) m a y b e p r e s e n t i n T i e r 1 i f th e y c au s e n o d i s p l a c e me n t o f n at i v e t a x a , a l th o u g h th e p r a c ti c al u n c e rt a i n t i e s o f th i s p r o v i s i o n ar e a c kn o w l e d g e d ( d i s c u s s e d i n S e c ti o n 2
. 2 )
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 2 5A t tri b u t e s I a n d I I ( e . g . , h i s t o ri c a l l y d o c u me n t e d a n d s e n s i ti v e t a x a ) c a n b e u s e d t o h e l p a s s e s s th e s t atu s o f n ati v e t a x a a n d c o u l d b e a s urr o g a t e me a s u r e t o i d e n t i f y th r e a t e n e d o r e n d a n g e r e d s p e c i e s w h e n c l a s s i f y i n g a s i t e o r a s s e s s i n g i t s c o n d i t i o n . T i e r 2 : M i n i m a l c h a n g e s i n s t r u c tu r e o f t h e b i o ti c c o m m u n i t y a n d m i n i m a l c h a n g e s i n e c o s y s t e m f u n c ti o n . V

i r t u a l l y a l l n a t i v e ta xa a r e m a i n ta i n e d w i th s o m e c h a n g e s i n b i o m a s s a n d / o r a b u n d a n c e ; e c o sy s t e m f

u n c t i o n s a re f u l l y m a i n ta i n e d w i t h i n th e r a n g e o f n a t u r a l v a r i a b i l i t y . T i e r 2 r e p r e s e n t s th e e arl i e s t c h an g e s i n d e n s i ti e s , s p e c i e s c o m p o s i t i o n , a n d b i o m a s s th at o c c u r a s a r e s u l t o f s l i g h t e l e v ati o n i n s tr e s s o r s ( s u c h a s i n c r e a s e d t e m p e r atur e r e g i m e o r n u tri e n t e n r i c h me n t )
. T h e re m a y b e s o me r e du c ti o n o f a s m a l l f r a c t i o n o f h i g h l y s e n s i ti v e o r s p e c i a l i z e d t a x a ( Att r i b u t e I I ) o r l o s s o f s o me e n d e mi c o r r a r e t ax a a s a r e s u l t
. T i e r 2 c a n b e c h ar a c t e ri z e d a s th e f i r s t c h a n g e i n c o n d i t i o n f r o m n a tu r a l a n d i t i s mo s t o f t e n m a n i f e s t e d i n n u tri e n t e nr i c h e d w at e r s a s s l i g h tl y i n c re a s e d r i c h n e s s a n d d e n s i t y o f s e n s i ti v e u b i q u i t o u s t a x a a n d t a x a o f i n t e r me d i a t e t o l e r a n c e ( A tt r i b u t e s I I I a n d IV )
. T h e s e e a r l y r e s p o n s e s i g n a l s h a v e b e e n o b s e r v e d i n m a n y S t at e p r o g r a m s a s i l l u s t r at e d i n F i g u r e 2

- 2 , s h o w i n g s l i g h t t o mo d e r a t e i n c r e a s e s i n c o n d u c t i v i t y i n M a i n e s tre a m s .MayflyAbundance 6 0 0

M e d i a n 0 - 3 0 3 0 - 6 0 6 0 - 1 0 0 1 0 0 - 2 0 0 > 2 0 0 F I G U R E 2 - 2 . R e s p o n s e o f m a y f l y d e n s i t y t o e n r i c h m e n t i n M a i n e s t r e a m s a s i n d i c a t e d b y a g r a d i e n t o f i n c r e a s i n g c o n d u c t i v i t y . 5 0 0
4 0 0 3 0 0 2 0 0 N o n - O u t l i e r M a x N o n - O u t l i e r M i n 7 5 % 2 5 % O u t l i e r s 1 0 0

0 E x t r e m e s C o n d u c t i v i t y T i e r 3 : E v i d e n t c h a n g e s i n s t r u c t u r e o f t h e b i o ti c c o m m u n i ty a n d m i n i m a l c h a n g e s i n e c o s y s t e m f u n c ti o n . E

v i de n t c h a n g e s i n s t r u c t u r e du e to l o s s o f s o m e r a re n a t i v e t a

xa ; s h i f

ts i n r e l a t i v e a b u n d a n c e o f ta xa b u t s e n s i t i v e - u b i q u i to u s ta xa a r e c o m m o n a n d a b u n d a n t; e c o sy s t e m f u n c t i o n s a re f u l l y m a i n ta i n e d th ro u g h re du n d a n t a t t r i b u t e s o f th e sy s te m . T i e r 3 r e p r e s e n t s re a di l y o b s e r v ab l e c h a n g e s th a t , f o r e x a m p l e , c a n o c c u r i n r e s p o n s e t o o r g a n i c e n ri c h me n t o r i n c re a s e d t e m p e r atur e . T h e “ e v i d e n t ” c h a n g e i n s t ru c tu r e f o r T i e r 3 i s i n t e rp r e t e d t o b e p e r c e p ti b l e a n d d e t e c t ab l e d e c re a s e s i n s e n s i ti v e - r ar e o r h i g h l y s e n s i t i v e t a x a ( A tt r i b u t e I I ) a n d i n c r e a s e s i n s e n s i t i v e - u b i q u i t o u s t a x a o r o p p o rtu n i s t o r g a n i s m s ( A tt r i b u t e s I I I a n d IV )
. A tt r i b u t e IV t a x a ( i n t er me d i a t e t o l er an t s ) m a y i n c r e a s e i n ab u n d a n c e a s a n o p p o rtu n i s ti c r e s p o n s e t o nu tri e n t i np u t s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 2 6T i e r 4 : M o d e r a t e c h a n g e s i n s t r u c t u r e o f t h e b i o ti c c o m m u n i t y w i t h m i n i m a l c h a n g e s i n e c o s y s t e m f u n c ti o n . M

o de r a te c h a n g e s i n s t r u c t u re du e to re p l a c e m e n t o f s o m e s e n s i t i v e - u b i q u i to u s ta xa by m o r e to l e r a n t ta

xa , b u t re p r o du c i n g p o p u l a t i o n s o f s o m e s e n s i t i v e ta xa a re m a i n ta i n e d; o v e r a l l b a l a n c e d di s t r i b u t i o n o f a l l ex p e c te d m a j o r g r o u

p s ; e c o sy s te m f u n c t i o n s l a r g e l y m a i n ta i n e d th ro u g h re du n d a n t a t t r i b u t e s . M o d e r a t e c h a n g e s o f s tru c tu re o c c u r a s s t r e s s o r e f f e c t s i n c re a s e i n T i e r 4
. A s u b s t a n t i al r e d u c t i o n o f th e t w o s e n s i ti v e a tt r i b u t e g r o u p s ( I I a n d I I I ) a n d r e p l a c e me n t b y mo r e t o l er a n t t a x a ( Att r i b u t e s I V a n d V ) m a y b e o b s e r v e d
. A ke y c o n s i d e r ati o n i s th at s o me A ttri b u t e I I I s e n s i ti v e t a x a a r e m a i n t ai n e d a t a r e d u c e d l e v e l b u t are s t i l l a n i m p o rt a n t f u n c ti o n a l p a rt o f th e s y s t e m ( f u n c t i o n m a i n t ai n e d )
. T i e r 5 : M a j o r c h a n g e s i n s t r u c t u r e o f t h e b i o ti c c o m m u n i t y a n d m o d e r a t e c h a n g e s i n e c o s y s t e m f u n c ti o n . S e n s i t i v e ta xa a re m a r ke dl y d i m i n i s h e d; c o n s p i c u o u s l y u n b a l a n c e d d i s t r i b u t i o n o f m a j o r g ro u p s f ro m th o s e ex p e c t e d; o r g a n i s m c o n d i t i o n s h o w s s i g n s o f p hy s i o l o g i c a l s t re s s ; e c o s y s te m f u n c t i o n s h o w s re du c e d c o m p l ex i t y a n d re du n d a n c y ; i n c re a s e d b u i l d

- u p o r ex p o rt o f u n u s e d m a te r i a ls . C h a n g e s i n e c o s y s t e m f u n c t i o n ( a s i n di c at e d b y m arke d c h a n g e s i n f o o d

- w e b s tru c tur e a n d g u i l d s ) a r e c r i t i c al i n d i s ti n g u i s h i n g b e t w e e n T i er s 4 a n d 5

. T h i s c o u l d i n c l u d e th e l o s s o f f u n c t i o n a l l y i m p o rt a n t s e n s i ti v e t a x a a n d ke y s t o n e t a x a ( A tt r i b u t e I , I I a n d I I I t a x a ) s u c h th at th e y ar e n o l o n g e r i m p o rt an t p l a y e r s i n th e s y s t e m , th o u g h a f e w i n d i v i d u a l s m a y b e p r e s e n t
. K e y s t o n e t a x a c o n t r o l s p e c i e s c o m p o s i t i o n an d tr o p h i c i n t e r a c t i o n s , a n d ar e o f t e n , b u t n o t a l w a y s , t o p p r e d a t o r s . A s a n e x a m p l e , re mo v a l o f ke y s t o n e t a x a b y o v e rf i s h i n g h a s g r e at l y a l t e r e d th e s tru c tu r e a n d f u n c ti o n o f m a n y c o a s t al o c e a n e c o s y s t e m s ( J a c k s o n e t a l
. 2 0 0 1 )
. A d d i ti o n al l y , t o l er a n t n o n - n a ti v e t a x a ( A ttri b u t e V I ) m a y d o mi n at e s o me a s s e m b l a g e s a n d c h a n g e s i n o r g a n i s m c o n d i t i o n ( A ttri b u t e V I I ) m a y i n c l u d e s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d mo rt a l i t y , d e p r e s s e d f e c u n di t y , a n d / o r i n c r e a s e d f r e qu e n c y o f l e s i o n s , tu mo r s a n d d e f o r mi t i e s . T i e r 6 : S e v e r e c h a n g e s i n s t r u c t u r e o f t h e b i o ti c c o m m u n i t y a n d m a j o r l o s s o f e c o s y s t e m f u n c ti o n . E

x t re m e c h a n g e s i n s t r u c t u re ; w h o l e s a l e c h a n g e s i n ta x o n o m i c c o m p o s i t i o n ; e x t r e m e a l te r a t i o n s f ro m n o r m a l d e n s i t i e s a n d di s t r i b u t i o n s ; o r g a n i s m c o n di t i o n i s o f

te n p o o r; e c o s y s t e m f u n c t i o n s a re s e v e re l y a l te re d
. T i e r 6 s y s t e m s ar e t ax o n o mi c a l l y d e p au p er at e ( l o w d i v e r s i t y a n d/o r r e d u c e d n u m b e r o f o r g a n i s m s ) c o m p ar e d t o th e o th e r ti er s . F o r e x a m p l e , e x tre me l y h i g h o r l o w d e n s i t i e s o f o r g a n i s m s c au s e d b y e x c e s s i v e o r g a n i c e n ri c h me n t o r s e v e r e t o x i c i t y m a y c h ar a c t er i z e T i er 6 s y s t e m s . 

### 2 . 2 H o w th e B C G w a s d e v e l o p e d , t e s t e d , a n d e v a l u a t e d T h e B C G mo d e l w a s d e v e l o p e d a n d t e s t e d b y th e T A LU In d e v

e l

o

p i

ng t h e B C G , t h e W o rkg r o u p . B a s e d o n r e c o mme n d a t i o n s f r o m th e f u l l w o rkg r o u p , a w o r

k

g r

o u

p b e l ie v e d i t w a s s t e e r i n g c o mmi tt e e c r e at e d a m a tr i x th at s u mm ar i z e d b i o l o g i s t s ’ i m

p o r t a n t t h a t t h e m o d e l b e e x p e ri e n c e an d kn o w l e d g e ab o u t h o w b i o l o g i c al att r i b u t e s c h a n g e i n r e s p o n s e t o s tr e s s i n a q u at i c e c o s y s t e m s ( T a b l e 2

- 1 )
. In d e v e l o p i n g g r o u n d e d i n s o u n d t h e o r y

, e a s y th e B C G , th e w o rkg r o u p b e l i e v e d i t w a s i m p o rt a n t th at th e mo d e l b e t o ap p l

y

, a n d m e e t t h e n e e d s o f g r o u n d e d i n s o u n d th e o r y a s w e l l a s a c tu al e m p i r i c a l o b s e r v ati o n s , p r a c t i t

io n e r s a r o u n d t h e c o u n t r y. e a s y t o ap p l y , a n d me e t th e n e e d s o f u s e r s a r o u n d th e c o u n try . In b u i l d i n g th e mo d e l , th e w o r k g r o u p f o l l o w e d a n i t e r at i v e , i n d u c ti v e ap p r o a c h , s i mi l ar t o me a n s - e n d a n a l y s i s ( M arti n e z 1 9 9 8 )
. T h e mo d e l w a s t e s t e d b y d e t e r mi n i n g h o w c o n s i s t e n tl y w o rkg r o u p me m b e r s DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 2 7a s s i g n e d s a m p l e s o f m a c r o i n v e rt e b r at e s o r f i s h t o th e s i x t i e r s , th e r e s u l t s o f w h i c h s u p p o rt th e c o n t e n ti o n th at th e B C G r e p r e s e n t s a s p e c t s o f b i o l o g i c al c o n d i t i o n c o mmo n t o a l l e x i s ti n g a s s e s s me n t me th o d s . T h e w o rkg r o u p b e g a n b y t e s t i n g w h e th er b i o l o g i s t s f r o m d i f f e re n t p art s o f th e c o u n tr y w o u l d dr a w s i mi l ar c o n c l u s i o n s r e g ar d i n g th e c o n di ti o n o f a w a t er b o d y u s i n g s i m p l e l i s t s o f o r g a n i s m s a n d th e i r c o u n t s . T h i s ap p r o a c h w a s b a s e d o n M a i n e ’ s e x p er i e n c e , i n w h i c h e x p e rt b i o l o g i s t s i n d e p e n d e n t l y a s s i g n e d s a m p l e s o f m a c r o i n v e rt e b r a t e s t o a p r i o r i d e f i n e d c l a s s e s o f b i o l o g i c a l c o n d i ti o n d e f i n e d b y d i f f e r e n c e s i n a s s e m b l a g e att r i b u t e s ( D a v i e s e t a l
. 1 9 9 5 )
. D e c i s i o n i n s t ru c t i o n s w er e p r o v i d e d t o b i o l o g i s t s i n th e f o r m o f a m a tr i x , w h i c h o u t l i n e d e x p e c t e d t r a

j e c t o ri e s o f qu a n t i f i ab l e a s p e c t s o f i n v e rt eb r at e s ( S e e C a s e E xa m p l e 3

- 3 i n th e n e x t c h a p te r )
. T h e s e c o r r e s p o n d e d w i th b i o l o g i c al e x p e c t at i o n s f o r f o u r w a t e r q u a l i t y c l a s s e s ( A , B , C a n d N o n - A tt a i n me n t ; S e e A p

p e n d i x A , T a b l e s A

- 1 a n d A

- 2 )
. T h e h i g h l e v e l o f m a j o r i t y a n d u n a n i mo u s a g r e e me n t ( 9 8 % a n d 6 4 % r e s p e c t i v e l y ) a mo n g e x p e rt s i n p l a c i n g s a m p l e s i n t o th e d i f f e re n t c l a s s e s al l o w e d M a i n e t o d e v e l o p a p r e d i c t i v e s t a t i s ti c al mo d e l th a t i s n o w u s e d t o a s s e s s th e b i o l o g i c a l c o n d i t i o n o f n e w s i t e s ( C o urt e m a n c h 1 9 9 5 ) ( S e e C a s e E xa m p l e 3

- 3 )
. T o p r o v i d e a f u n c ti o n al f r ame w o rk f o r p r a c t i t i o n e r s , th e T A L U W o rkg r o u p d e s c ri b e d h o w e a c h o f th e t e n a t t r i b u t e s v ar i e s a c r o s s s i x ti e r s o f b i o l o g i c al al t e r at i o n ( T ab l e 2

- 1 )
. T h e g e n e r a l mo d e l w a s th e n d e s c r i b e d i n t er m s o f th e b i o t a o f a s p e c i f i c r e g i o n ( M ai n e )
. B a s e d o n 2 0 y e ar s o f b i o mo n i t o r i n g d at a , th e M a i n e e x a m p l e d e s c ri b e s h o w th e r e l a ti v e d e n s i ti e s o f s p e c i f i c t a x a w i th v ary i n g s e n s i t i v i t i e s t o s t r e s s o r s c h a n g e a c r o s s th e B C G t i e r s ( T ab l e 2

- 3 , l o c a t e d a t th e e n d o f th i s c h ap t e r )
. T o t e s t th e g e n e r a l ap p l i c ab i l i t y o f th e B C G t o s a m p l i n g d a t a t ake n f r o m r e al e c o s y s t e m s , th e w o rkg r o u p e v a l u a t e d h o w c o n s i s t e n tl y i n d i v i d u a l b i o l o g i s t s c l a s s i f i e d s a m p l e s o f a q u ati c b i o t a b a s e d o n th e att r i b u t e s i n c o rp o r a t e d i n t o th e B C G
. G o v e r n me n t a l a n d r e s e a r c h b i o l o g i s t s f r o m 2 3 S t at e s a n d o n e T r i b e p arti c i p at e d i n th e d a t a e x e rc i s e . T h e f u l l w o rkg r o u p w a s d i v i d e d i n t o b r e ako u t g r o u p s a c c o r d i n g t o r e g i o n al ( N o rth e a s t , S o u th

- C e n tr a l , N o rth w e s t , A r i d S o u th w e s t / Gr e at P l a i n s ) o r a s s e m b l a g e ( f i s h , i n v e rt eb r at e s ) e x p erti s e . S am p l e s w e r e s e l e c t e d f r o m i n v e rt e b r a t e a n d f i s h d at a s e t s t o s p a n a s m a n y o f th e B C G t i e r s a s p o s s i b l e . T h e i n v e rt eb r at e s a m p l e s an d f i s h s a m p l e s u s e d i n th e t e s t s w e r e c o l l e c t e d f r o m s i x d i f f e r e n t r e g i o n s w i th i n th e U
. S
. ( N o rth e a s t , M i d

- A t l a n t i c , S o u th e a s t , N o rth w e s t , S o u th w e s t , C e n tr a l ) a n d i n c l u d e d o n l y b a s i c d e s c r i p t o r s o f s t r e a m p h y s i c al c h a r a c t er i s ti c s ( s u b s tr at e , v e l o c i t y , w i d th , d e p th , e t c . ) , t a x o n o mi c n a me s , d e n s i ti e s , a n d i n s o me c a s e s , me tri c v a l u e s . T h e s e d a t a r e p r e s e n t th e b a s i c c o re e l e me n t s c o mmo n t o n e a r l y a l l b i o l o g i c al mo n i t o r i n g p r o g r a m s . P arti c i p a n t s w er e a s ke d t o p l a c e e a c h s a m p l e i n t o o n e o f th e s i x c o n d i t i o n ti e r s , th o u g h th e y w e r e c au ti o n e d n o t t o ap p l y a s i m p l e r e l ati v e q u a l i t y r a n ki n g s i n c e a l l s i x t i er s di d n o t n e c e s s a r i l y o c c u r w i th i n th e d at a s e t s . B i o l o g i s t s re l i e d p r i m ar i l y o n d i f f e r e n c e s i n r e l a ti v e ab u n d a n c e s a n d s e n s i t i v i t i e s o f t ax a ( i
. e . , A tt r i b u t e s I

- V I ) t o m ake t i e r a s s i g n me n t s b e c au s e i n f o rm a t i o n n e e d e d t o e v a l u a t e th e s t a tu s o f th e o th e r Att r i b u t e s w a s n o t a v a i l ab l e . P e r c e n t c o n c urre n c e a mo n g th e i n di v i d u a l s w a s c a l c u l at e d t o a s s e s s th e l e v e l o f a g r e e me n t a mo n g b i o l o g i s t s w h e n ap p l y i n g th e B C G t o r a w d a t a . P er f e c t c o n c urr e n c e w a s s e t t o e q u a l th e p r o d u c t o f th e n u m b e r o f r a t e r s b y th e n u m b e r o f s t r e a m s . C a s e E xa m p l e s 3

- 2 , 3

- 3 , a n d 3

- 7 , a t t h e e n d o f C h a p t e r 3 , o u t l i n e h o w M a i n e a n d N e w J e r

s ey b i o l o g i s ts de s c r i b e d t i e r s a n d a s s i g n e d s i t e s . In th e f i r s t s t a g e o f th e d at a e x e rc i s e , b e t w e e n - b i o l o g i s t d i f f e r e n c e s w e r e e v a l u at e d b y a s ki n g w o rk g r o u p p arti c i p a n t s t o r at e a s i n g l e d a t a s e t o f 6

- 8 s a m p l e s . T h e b r e ako u t g r o u p s w er e th e n a s ke d t o c l a s s i f y s a m p l e s f r o m l ar g e r a n d m o r e v ari ab l e d at a s e t s . T h e g r o u p s w e r e a l s o i n s t ru c t e d t o s u mm ar i z e th e i r i n t e rp r e t a ti o n s a n d t o i d e n t i f y b i o l o g i c a l r e s p o n s e s t o c h a n g e s i n c o n di ti o n s n o t c a p tu re d b y th e B C G
. F i n al l y , th e g r o up s i d e n t i f i e d w h i c h t i e r s c o r r e s p o n d e d t o h o w th e y c u r r e n t l y a s s e s s b i o l o g i c al i n t e g ri t y a n d th e C W A i n t e ri m g o a l f o r p r o t e c t i o n a n d p r o p a g a ti o n o f a q u ati c l i f e . W o rkg r o u p me m b e r s p l a c e d 8 2 % o f th e b e n th i c m a c r o i n v e rt eb r at e s a m p l e s an d 7 4 % o f th e f i s h s a m p l e s i n t o th e s a me B C G t i e r s . T h e r an g e o f v ar i a ti o n a mo n g i n d i v i d u a l s w a s w i th i n o n e t i e r ’ s di s t a n c e i n e i th e r d i r e c t i o n . T i e r s w e r e r e v i s e d f o l l o w i n g f u l l w o r k g r o u p d i s c u s s i o n s o th at t r a n s i t i o n s w er e mo r e DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 2 8d i s t i n c t
. E a c h o f th e b r e ako u t g r o u p s i n d e p e n d e n tl y re p o rt e d th at th e e c o l o g i c a l c h ar a c t e ri s t i c s ap p r o x i m a t e l y d e s c ri b e d b y T i e r s 4 an d ab o v e w er e c o m p at i b l e w i th h o w th e y c u r r e n tl y a s s e s s th e C W A ’ s i n t e ri m g o a l f o r p r o t e c t i o n a n d p r o p a g at i o n o f a q u a ti c l i f e . T h e s e g r o u p s al s o i d e n t i f i e d th e c h ar a c t e ri s t i c s d e s c ri b e d b y T i e r s 1 an d 2 a s i n d i c ati v e o f b i o l o g i c a l i n t e g r i t y . W o rkg r o u p me m b e r s r e p o rt e d th a t ke y c o n c e p t s w er e i m p o rt a n t w i th r e s p e c t t o c l a s s i f y i n g s a m p l e s i n t o t i er s a n d i d e n t i f y i n g th e b o u n d ari e s i n b e t w e e n . F o r T i e r s 1 a n d 2 , b i o l o g i s t s i d e n t i f i e d th e m a i n t e n a n c e o f n at i v e s p e c i e s p o p u l ati o n s a s e s s e n ti al t o th e i r u n d er s t a n d i n g o f b i o l o g i c al i n t e g r i t y . A l th o u g h m a n y p arti c i p a n t s n o t e d th at c ri t e r i a f o r d i s ti n g u i s h i n g d i f f er e n c e s b e t w e e n t i e r s i n At t r i b u t e V I I I ( e c o s y s t e m f u n c t i o n ) w er e p o o rl y d e f i n e d , mo s t n e v e rth e l e s s i d e n ti f i e d e c o s y s t e m f u n c ti o n c h a n g e s ( a s i n di c a t e d b y m arke d c h a n g e s i n f o o d

- w e b s t ru c tu re a n d g u i l d s ) a s c ri ti c al i n d i s ti n g u i s h i n g b e t w e e n T i e r s 4 a n d 5

. D i s c u s s i o n f o l l o w i n g th e B C G e x e r c i s e r e v e al e d th at p arti c i p a n t s r e a d i l y a g r e e d o n s o me o f th e c o n di ti o n a t t r i b u t e s , b u t n o t o th er s . F o r e x a m p l e , p art i c i p a n t s i n di c at e d th e y mo s t l y u s e d A tt r i b u t e s I

- V ( t a x o n o mi c c o m p o s i t i o n a n d t o l e r a n c e ) , A ttri b u t e V I ( n o n - n at i v e t ax a , f o r T i e r s 2

- 6 o n l y ) a n d A t tri b u t e V I I ( o r g a n i s m c o n d i t i o n ) t o e v a l u a t e b i o l o g i c a l c o n d i t i o n s . In c o n tr a s t , b e c au s e A ttri b u t e s V I I I

- X ( e c o s y s t e m f u n c ti o n a n d s c a l e - d e p e n d e n t f e atur e s ) a r e r are l y d i r e c t l y a s s e s s e d b y b i o l o g i s t s , th e e v a l u at i o n o f th e s e at t r i b u t e s w a s a c c o m p a n i e d b y r e l at i v e l y h i g h u n c e rt ai n t y . E v e n s o , w o rkg r o u p me m b e r s s t r o n g l y a d v o c a t e d r e t a i n i n g th e s e att r i b u t e s i n th e B C G b e c au s e o f th e i m p o rt a n c e o f th i s i n f o r m at i o n i n m aki n g r e s t o r a ti o n d e c i s i o n s . T h e p r e s e n c e o f n o n - n at i v e t a x a i n T i e r 1 w a s a l s o th e s u b j e c t o f c o n s i d e r ab l e d i s c u s s i o n . K n o w l e d g e o f th e e x t e n s i v e o c c u r r e n c e o f s o me n o n - n a t i v e t a x a i n o th e r w i s e n e ar - p r i s t i n e s y s t e m s c o n f l i c t e d w i th th e d e s i r e b y m a n y t o m a i n t ai n a c o n c e p tu a l l y p u r e a n d n a tu r a l ti e r . F u rth er di s c u s s i o n r e s u l t e d i n a g r e e me n t th at th e p r e s e n c e o f n o n - n ati v e t a x a i n T i er 1 i s p er mi s s i b l e o n l y i f th e y c au s e n o di s p l a c e me n t o f n a ti v e t a x a , a l th o u g h th e p r a c t i c a l u n c e rt ai n ti e s o f th i s p r o v i s i o n w e r e a c kn o w l e d g e d
. T h e r e s u l t i n g ti er d e s c r i p t i o n s , w h i c h a l l o w f o r n o n - n a t i v e s p e c i e s i n th e h i g h e s t t i e r s a s l o n g a s th ere i s n o d e tri me n t a l e f

f e c t o n th e n ati v e p o p u l a ti o n s , h a s p r a c ti c al m a n a g e me n t i m p l i c a ti o n s . F o r e x am p l e , i n t r o d u c e d E u r o p e a n b r o w n t r o u t ( Sa lm o t r u t ta ) h a v e re p l a c e d n at i v e b r o o k tr o u t ( S a l v e l i n u s f o n t i n a l i s ) i n m a n y e a s t e r n U
. S
. s t r e a m s . I n s o me c a t c h me n t s , b r o o k tr o u t o n l y p e r s i s t i n s tr e a m r e a c h e s ab o v e w a t e rf al l s th a t ar e b ar r i er s t o b r o w n t r o u t
. T h e d o w n s tr e a m r e a c h e s a r e n e arl y p r i s t i n e e x c e p t f o r th e p r e s e n c e o f b r o w n tr o u t ( D
. L e n at , N o rth C a r o l i n a D e p a rt me n t o f N a tur al R e s o u rc e s , p e r s o n al c o mmu n i c ati o n )
. In th e s e p l a c e s , i f s o c i e t y d e c i d e d t o r e mo v e th e i n tr o du c e d b r o w n tr o u t a n d i f s tr e a m h ab i t a t i s p re s er v e d th r o u g h o u t th e c at c h me n t , b r o o k tr o u t c a n p o t e n t i a l l y r e p o p u l at e d o w n s t r e a m r e a c h e s . In th e u s e d e s i g n a ti o n p r o c e s s , r e c o g n i z i n g th a t th e e n ti re c at c h m e n t h a s th e p o t e n t i a l t o at t a i n T i er 1 c o n d i t i o n s w i l l i n f o r m th e p u b l i c th a t a v e ry h i g h q u a l i t y r e s o ur c e e x i s t s . C r i ti c a l g ap s i n kn o w l e d g e w e r e u n c o v e r e d du ri n g th e d e v e l o p me n t o f th e B C G
. F o r e x a m p l e , th e w o rkg r o u p i d e n ti f i e d th e n e e d f o r re g i o n a l e v a l u at i o n s o f s p e c i e s t o l e r an c e t o s tre s s o r s a s s o c i a t e d w i th p r e s s u r e . T o l e r a n c e i n f o r m a t i o n p re s e n t e d i n th e c u r r e n t v e r s i o n o f th e B C G t e n d s t o b e b a s e d o n g e n e r a l i z e d t ax a r e s p o n s e s t o a n o n - s p e c i f i c s tre s s o r g r a d i e n t
. At th i s t i me , t o l er an c e i n f o r m a t i o n i s n o t a v a i l ab l e f o r mo s t t a x a a n d f o r m a n y c o mmo n s tr e s s o r s ( t e m p e r atur e , n u tri e n t s , s e d i me n t s )
. I n s o me c a s e s , t o l e r a n c e v a l u e s a r e b a s e d o n d at a c o l l e c t e d i n o th e r g e o g r ap h i c r e g i o n s o r f o r o th e r p u rp o s e s ( e . g . , v a n D a m ’ s E u r o p e a n di at o m t o l e r a n c e s ar e u s e d f o r N o rth A me r i c a n t a x a ) ( v a n D a m e t a l
. 1 9 9 4 )
. I mp r o v e d t o l er a n c e v a l u e i n f o r m at i o n i s n e e d e d t o re f i n e th e B C G a n d i m p r o v e i t s p r e c i s i o n . A d d i ti o n al l y , t a x a th at a r e c o n s i d e r e d t o l er a n t t o s t r e s s o r s i n o n e r e g i o n o f th e c o u n try m a y n o t b e s i mi l arl y c l a s s i f i e d i n a n o th e r re g i o n . F o r e x a m p l e , l o n g - l i v e d t a x a h a v e g e n e r a l l y b e e n c h ar a c t e ri z e d a s s e n s i ti v e t o i n c r e a s i n g p r e s s u r e a n d t e n d t o b e r ep l a c e d b y s h o rt
- l i v e d t ax a i n s tr e s s e d s y s t e m s . A s s u c h , th e p r e s e n c e o f l o n g - l i v e d t a x a i n a w at e r b o d y h a s b e e n u s e d t o i n d i c at e h i g h q u a l i t y c o n di ti o n s , w h e re a s th e p r e d o mi n a n c e o f s h o rt
- l i v e d t a x a i n d i c a t e s d e g r a d ati o n . H o w e v e r , i n s m a l l s t r e a m s i n th e ari d
DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 2 9w e s t er n U
. S
. , e x t r e me c h a n g e s i n h y dr o l o g y d e f i n e th e n a tur al r e g i me f o r s o me s y s t e m s a n d a n o p p o s i t e tr e n d h a s b e e n o b s e r v e d : s h o rt
- l i v e d t a x a c an d o mi n a t e th e b i o l o g i c al c o mm u n i t y i n n a tur al s e tt i n g s . I n th e s e s y s t e m s , a s h i f t t o l o n g - l i v e d t a x a m a y b e a n i n di c a t o r o f a l t er e d , l e s s v ar i ab l e f l o w r e g i me s . 

### 2 . 3 T h e r e l a ti o n s h i p b e tw e e n th e B C G a n d d e s i g n a t e d u s e s T h e B C G i s a mo d e l th at p r o v i d e s a r ati o n a l a n d c o n s i s t e n t w a y t o i d e n ti f y a n d c o mm u n i c a t e w at e rb o d y c o n d i t i o n . It c a n th u s b e u s e d t o e s t ab l i s h ap p r o p r i at e A L U s i n S t a t e w at e r q u a l i ty s t a n d a r d s an d t o a s s e s s a t t a i n me n t
. T h e e c o l o g i c a l c o n d i t i o n t o s u p p o rt a n A LU f o r a s p e c i f i c w a t erb o d y c a n b e d e s c ri b e d i n t e r m s o f th e B C G ti e r s an d c a n b e r e l at e d t o s p e c i f i c u s e c at e g o r i e s s u c h a s f i s h er y - b a s e d u s e s . F o r e x a m p l e , th e e c o l o g i c a l c o n d i ti o n n e e d e d t o s u p p o rt s al mo n s p a w n i n g i s a n e x c ep ti o n a l , h i g h

- q u a l i t y n a tur a l s t r e a m a n d w i l l l i ke l y b e e i th e r a T i e r 1 o r 2 o n th e B C G
. T h e e c o l o g i c al at t r i b u t e s th a t c h ar a c t e ri z e th e B C G t i er s c a n b e me a s ur e d w i th me th o d s u s e d b y e a c h S t at e , a n d th e s e c o n d i t i o n a s s e s s me n t s c a n b e d i r e c t l y l i n ke d t o a S t at e ’ s A L U s . M a i n e a n d O h i o ar e e x a m p l e s o f S t at e s th a t h a v e a d o p t e d u s e s b a s e d o n a b i o l o g i c a l c o n d i t i o n g r a d i e n t i n t o w a t er q u a l i t y s t a n d a r d s ( C o u rt e m a n c h e t al
. 1 9 8 9 , Y o d e r a n d R a n ki n 1 9 9 5 a )
. B o th o f th e s e S t at e s h a v e i n c o rp o r a t e d m u l t i p l e t i e r s o f re s o ur c e q u al i t y i n th e i r w a t e r q u a l i t y s t a n d a r d s ( S t at e o f M a i n e 1 9 8 5 , 2 0 0 3 ; D a v i e s e t al
. 1 9 9 5 ; S t at e o f O h i o 2 0 0 3 )
. A s di s c u s s e d ab o v e , th e ti e r s i n th e s e S t at e s ’ T A L U s d e s c r i b e a q u ati c - l i f e m a n a g e me n t g o a l s a n d a tt ai n me n t c r i t er i a f o r di f f e re n t w at erb o d y t y p e s . F o r e x a m p l e , i n M ai n e a w a t e rb o d y i s a s s i g n e d t o o n e o f f o u r m a n a g e me n t ti e r s b y c o n s i d er i n g b o th i t s e x i s t i n g b i o l o g i c a l c o n di ti o n a n d i t s h i g h e s t att ai n a b l e c o n d i t i o n a s d e t e r mi n e d b y a p u b l i c a n d l e g i s l a ti v e p r o c e s s . T h e s e f o ur ti e r s o f b i o l o g i c a l q u al i t y i n M a i n e ’ s w at e r q u al i t y s t a n d ar d s a r e b a s e d o n O d u m ’ s s u b s i d y s tr e s s g r a di e n t ( O du m e t a l
. 1 9 7 9 , O d u m 1 9 8 5 ) ( S e e A p

p e n d i x A , Fi g u re A

- 2 a a n d T a b l e A

- 1 )
. A t t ai n me n t o f s t a n d a r d s i s a s s e s s e d b y d e t er mi n i n g t o w h i c h t i er a s a m p l e o f m a c r o i n v e rt e b r a t e s i s mo s t s i mi l ar ( C o urt e m a n c h e t al
. 1 9 8 9 )
. S i t e - s p e c i f i c t a x o n o mi c c o m p o s i t i o n d at a a n d o th er me tr i c s a r e u s e d i n a di s c r i mi n a n t mo d e l t o i d e n ti f y th e c l a s s o f a p art i c u l ar w at e rb o d y ( Se e C a s e E xa m p l e s 3

- 3 a n d 3

- 6 i n C

h a p t e r 3 )
. M ai n e h a s f o u n d m u l t i p l e ti e r s t o b e u s e f u l i n 5 w a y s : 1 ) i d e n t i f y i n g a n d p r e s er v i n g th e h i g h e s t q u al i t y r e s o u rc e s , 2 ) d e p i c ti n g e x i s t i n g c o n d i t i o n s mo r e a c c ur at e l y , 3 ) s e tt i n g r e a l i s t i c a n d a tt a i n a b l e m a n a g e me n t g o a l s , 4 ) p r e s e r v i n g i n c r e me n t a l i m p r o v e me n t s , a n d 5 ) d e t e r mi n i n g ap p r o p ri a t e m a n a g e me n t a c t i o n w h e n c o n d i ti o n s d e c l i n e . O v e r th e p a s t th i rt y y e ar s , S t a t e s h a v e i n d e p e n d e n tl y d e v e l o p e d t e c h n i c a l a p p r o a c h e s t o a s s e s s c o n di ti o n a n d s e t A L U s s p e c i f i c t o th e b i o l o g y o f th e S t at e a n d i t s r e g u l at o ry a n d p o l i ti c a l s e tti n g s ( U
. S
. E P A 2 0 0 2 a )
. A l th o u g h th e s e di f f e re n t ap p r o a c h e s h a v e f o s t e r e d i n n o v ati v e t e c h n i c al a p p r o a c h e s , th e y h a v e a l s o c o m p l i c at e d th e d e v e l o p me n t o f a n a ti o n al l y c o n s i s t e n t ap p r o a c h t o i n t erp re ti n g th e c o n di ti o n o f a q u a ti c r e s o u rc e s . A s s e s s me n t r e s u l t s a r e o f t e n d i f f i c u l t t o c o m p ar e w h e n q u a n t i t ati v e o u t c o me s ( i
. e . , i n d e x o r i n di c at o r v a l u e s ) re p r e s e n t d i f f e r e n t q u a l i t ati v e c o n di ti o n s . A d d i t i o n a l l y , w i th o u t a c o mmo n i n t e rp r e t a ti v e f r a me w o rk , u s e o f d i f f er e n t me th o d s c a n h i n d er c o l l ab o r a ti o n a mo n g n a tur al r e s o ur c e a g e n c i e s th a t h a v e c o m p l e me n t ar y mi s s i o n s . A c o n s i s t e n t ap p r o a c h t o i n t erp re ti n g b i o l o g i c al c o n d i t i o n w i l l a l l o w s c i e n ti s t s a n d th e p u b l i c t o mo r e e f f e c t i v e l y e v a l u a t e th e c urre n t a n d p o t e n ti a l c o n di ti o n s o f s p e c i f i c w at e r s a n d w a t e r s h e d s a n d u s e th at i n f o r m a t i o n t o s e t ap p r o p ri at e A L U s . T h e B C G c a n h e l p p r o mo t e c o n s i s t e n t i n t erp r e t at i o n o f s c i e n ti f i c d at a b y ap p l y i n g a c o mmo n f r a me w o rk t o d i v e r s e c o n d i ti o n s a n d di f f er e n t a s s e s s me n t me th o d s at n ati o n al , re g i o n al , s t a t e , o r w at e r s h e d l e v e l s . B y p r o v i d i n g a me a n s f o r m a n a g e r s a n d th e p u b l i c t o i d e n t i f y o u t s t a n di n g r e s o u rc e s , r e c o g n i z e i n c r e me n t a l i m p r o v e me n t s , mo r e ap p r o p r i a t e l y a l l o c at e r e s o u rc e s a n d p r i o r i t i z e m a n a g e me n t a c ti o n s , a q u a ti c a n d n a tur al r e s o ur c e a g e n c i e s w i l l b e ab l e t o c o o r d i n at e a n d t a r g e t re s o urc e s mo r e e f f e c ti v e l y . DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 3 0

### 2 . 4 K e y p o i n t s f r o m C h a p t e r 2 1 . T h e b i o l o g i c a l c o n d i t i o n g r a d i e n t i s a d e s c r i p ti v e m o d e l p r e d i c ti n g b i o l o g i c a l r e s p o n s e t o i n c r e a s i n g l e v e l s o f s t r e s s o r s . T h e b i o l o g i c al g r a di e n t c a n b e th o u g h t o f a f i e l d

- b a s e d d o s e r e s p o n s e c u r v e w h e r e d o s e ( x - a x i s ) i s l e v e l o f s t r e s s o r s a n d re s p o n s e ( y - a x i s ) i s b i o l o g i c al c o n d i t i o n . 2 . T h e p u r p o s e o f t h e B i o l o g i c a l C o n d i t i o n G r a d i e n t i s t o p r o v i d e a n e c o l o g i c a l l y - b a s e d m o d e l a b o u t b i o l o g i c a l c o n d i t i o n a n d t o p r o m o t e c l e a r e r u n d e r s t a n d i n g o f c u r r e n t c o n d i ti o n s r e l a t i v e t o n a t u r a l c o n d i t i o n s . T h i s s h o u l d r e s u l t i n mo r e me a n i n g f u l e n g a g e me n t o f th e p u b l i c i n th e d e s i g n a ti o n o f a qu ati c l i f e u s e s i n S t at e an d T ri b a l w at e r q u al i t y s t a n d ar d s p r o g r a m s . 3 . T h e m o d e l m u s t b e v a l i d a t e d w i t h d a t a . T h e B C G mo d e l d o e s n o t re d u c e th e n e c e s s i t y o f d e v e l o p i n g r o b u s t me th o d s f o r th e qu a n t i t at i v e a n d s t ati s ti c a l v a l i d at i o n o f b i o l o g i c a l c o n di ti o n s . T h e l i s t o f a ttri b u t e s i s i n t e n d e d t o o r g a n i z e h o w w e i n t e rp r e t b i o l o g i c a l i n f o r m a t i o n c o n c e r n i n g a g i v e n a q u a t i c c o mm u n i t y r e s p o n s e t o i n c r e a s i n g l e v e l s o f s tr e s s o r s . T h e ap p r o a c h s h o u l d b e th o u g h t o f a s s e e ki n g t o i d e n t i f y a “ b e s t f i t ” t i er , w h i c h c o n s i s t s o f w e i g h i n g th e i m p o rt a n c e a n d s i g n a l

- s tr e n g th o f th e di f f e re n t att r i b u t e s a s th e y p e rt a i n t o a s p e c i f i c w a t erb o d y o r a s u s e d t o d e s c r i b e a d e s i g n at e d u s e c l a s s . 4 . T h e c o n c e p t u a l f r a m e w o r k i s n o t d e f i n e d b y a n y o n e m e t h o d
. A s p r e s e n t e d i n C h ap t er 3 , th e a t t r i b u t e s h a v e a q u a n t i f i ab l e a s p e c t th at c a n p o t e n t i a l l y b e a s s e s s e d an d v a l i d at e d i n m a n y d i f f e re n t w a y s . T h e B C G h a s b e e n d e s i g n e d t o b e i n d ep e n d e n t o f d i f f e r e n t a s s e s s me n t me th o d o l o g i e s ( i
. e . R ap i d B i o l o g i c a l A s s e s s me n t , In d e x o f B i o l o g i c a l In t e g r i t y ; R I V P A C S , m

u l t i v ar i at e an a l y s e s , e t c . )
. T h e i n t e n t i s f o r th e e c o l o g i c a l p r e mi s e s th at s u p p o rt th e mo d e l t o r e f l e c t th e s a me b a s i s th a t u n d e rl i e s al l s u c c e s s f u l me th o d s u s e d t o q u a n t i f y b i o l o g i c al re s p o n s e t o i n c r e a s i n g l e v e l s o f s t r e s s o r s . 5 . T h e n u m b e r o f u s e f u l t i e r s i s f l e x i b l e . T h e p urp o s e o f th e n u m b e r o f t i e r s i s t o p r o v i d e a h i g h l y r e s o l v e d b i o l o g i c al c o n d i t i o n g r a d i e n t
. T h e r e i s n o e x p e c t ati o n th a t S t at e o r T r i b a l p r o g r a m s a d o p t s i x ti e r s , o r c at e g o r i e s , o f d e s i g n a t e d u s e s . W h i l e s t e p - w i s e p r o g r e s s t o w ar d r e f i n e me n t o f d e s i g n a t e d a q u at i c l i f e u s e s i n S t a t e a n d T r i b a l w a t er qu a l i t y s t an d a r d s p r o g r a m s i s d e s i re d o v e r th e l o n g t e r m , th e u l t i m a t e n u m b e r a n d t y p e o f ti er s o f u s e s i s a S t at e o r T r i b a l d e t e r mi n a ti o n . 6 . T h e B C G w a s d e s i g n e d t o f a c i l i t a t e c o m m u n i c a ti o n o f t h e c u r r e n t b i o l o g i c a l c o n d i ti o n o f a w a t e r b o d y c o m p a r e d t o n a t u r a l c o n d i ti o n s . F o r e x am p l e , th e B C G i s g r o u n d e d i n n atu r a l c o n d i t i o n s , w h i c h c a n h e l p u s e r s a n d th e p u b l i c u n d er s t a n d th a t c u r r e n t c o n d i t i o n s d o n o t n e c e s s a r i l y r e p re s e n t n atur al c o n di ti o n s . In ar e a s w h e re n atu r al o r n e a r - n a tu r al c o n d i ti o n s e x i s t , p e o p l e a r e g e n e r a l l y f a mi l i ar w i th w h at i s n atu r a l a n d w h at i s al t er e d
. B u t i n e x t e n s i v e l y a l t e re d r e g i o n s p r a c ti ti o n e r s an d th e p u b l i c a l i ke t e n d t o a c c e p t th e “ b e s t o f w h at i s l e f t ” a s th e p o t e n ti al f o r a s y s t e m . In s u c h p l a c e s , i t i s d i f f i c u l t t o v i s u a l i z e th e n a tur al c o n di t i o n s th a t w e r e o n c e p r e s e n t a n d d e s i g n at e d u s e s m a y e n d u p b a s e d o n a d i mi n i s h e d p er s p e c t i v e . N atur a l c o n di ti o n s m a y n o t b e a c h i e v ab l e i n m a n y p l a c e s , b u t a n i m p r o v e d u n d er s t a n di n g o f th e c h a n g e s th at h a v e o c c u r r e d w i l l re s u l t i n a mo r e s c i e n ti f i c al l y d e f e n s i b l e e v a l u a ti o n o f c urr e n t c o n di ti o n s a n d w h at c a n p o t e n t i a l l y b e r e s t o r e d
. T h e n e x t c h ap t e r p r o v i d e s i n f o r m a t i o n o n h o w t o a d ap t th e n a ti o n al B C G mo d e l t o r e f l e c t th e s p e c i f i c e c o l o g y a n d s t r e s s o r g r a d i e n t c h ar a c t er i s ti c s o f a p a rti c u l ar s t at e o r r e g i o n , a n d i n t r o d u c e s s o me w a y s t o q u a n ti f y a b i o l o g i c a l c o n di ti o n g r a di e n t w i th mo n i t o ri n g d at a .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 3 1T A B L E 2 - 3 . B i o l o g i c a l C o n d i t i o n G r a d i e n t : M a i n e e x a mp l e s c e n a r i o f o r a c o l d - w a t e r s t r e a m c a t c h m e n t . 1 R e s o u r c e C o n d i t i o n “ T i e r s ” B i o l o g i c a l C o n d i t i o n C h a r a c t e r i s t i c s ( E f f e c t s )



### 1 N a t u r a l o r n a t i v e I H i s t

o r

i ca l l y d o c um e n t e d

, s e n si t i v

e

, l

o ng - l i v

e d

, o r r e

g io n a l l y e n d e m i c t

a

x

a Í L o n g - l i v e d n a t i v e s p e c i e s o f f i s h

- h o s t s p e c i a l i s t o r l o n g - t e r m b r o o d e r m u s s e l s s u c h a s B r o o k f l o a t e r A l

a s m o d o n t a v a r

i c o s a ; T r i a n g l e f l o a t e r - A l a s m o d o n t a u n d u l

a t

a ; Y e l l o w l a m p m u s s e l

- L a m p s i l i s c a r i o s a a r e p r e s e n t i n n a t u r a l l y o c c u r r i n g d e n s i t i e s Í F i s h e s : B r o o k s t i c k l e b a c k , S w a m p d a r t e r c o n d i t i o n I I Sen s i t i v

e - r a r

e t

a

x

a N

a t

i v

e s t r u c tu r a l

, f u n c t io n a l a n d t axo n o m i c i

n t

eg r i t y i

s p r

e s e rv e d

; e c o s y

s t

e m f u n c t i o n i s p r

e s e rv e d w i t

h i

n t h e r a n g e o f n a tu r a l v

a r

i a b i l i t

y Í T h e p r o p o r t i o n o f t o t a l r i c h n e s s r e p r e s e n t e d b y r a r e , s p e c i a l i s t a n d v u l n e r a b l e t a x a i s h i g h , f o r e x a m p l e , w i t h o u t l i m i t a t i o n , t h e f o l l o w i n g t a x a a r e r e p r e s e n t a t i v e : P l e c o p t e r a : C a p n i i d a e , T

a e n i o p te r y

x

, I

s o

p e r l a , P e r le s t a , P te r o n a r c y

s , L e u c t r a ; E p h e m e r o p t e r a : Ci n y

g m u l a , R h it h r

og e n a , E

p e o r u s , S e r r a te l l a , L e u c r o c u t a ; T r i c h o p t e r a : G l o s s o s o m a ; P s i

l o t

r e t

a ; B r a c h y

c e n t r us ; D i p t e r a : S te m p e l l i n a , He x

a t

o m a , Pr o b e z z

i a ; C o l e o p t e r a : Pr o m o r e s i a ; F i s h e s : S l i m y s c u l p i n , L o n g n o s e s u c k e r ; L o n g n o s e d a c e I I I Se n si t i v

e - ub i q ui t o us t a

x

a Í D e n s i t i e s o f S e n s i t i v e - u b i q u i t o u s t a x a a r e a s n a t u r a l l y o c c u r . T h e f o l l o w i n g t a x a a r e r e p r e s e n t a t i v e o f t h i s g r o u p f o r M a i n e : P l e c o p t e r a : A c r o n e u r i a ; E p h e m e r o p t e r a : S te n o n e m a , B a e t i s , E p h e m e r e l

l a , Ps e u d o c l o e o n ; F i s h e s : B r o o k t r o u t , B u r b o t , L a k e c h u b I V T a

x

a o f i n t

e r

m e d i a t

e t

o l

e r

a n c e Í D e n s i t i e s o f i n te r m e d i a te t o le r a n c e t ax

a a r e a s n a t u r a l l y o c c u r . T h e f o l l o w i n g t a x a a r e r e p r e s e n t a t i v e o f t h i s c a t e g o r y : T r i c h o p t e r a : H y d r o p s y c h i d a e , C h i m a r r a , Ne u r e cl i p s i s , P o l y

c e n t r o p u s ; D i p t e r a : T

v e te n i a , M i c r

o te n d i p e s , R h e o c r i c o t o p u s , S i m u l iu m ; F i s h e s : C o m m o n s h i n e r , F a l l f i s h V T o l

e r

a n t t a

x

a Í O c c u r r e n c e a n d d e n s i t i e s o f T o l e r a n t t a x a a r e a s n at u r a l l y o c c u r . T h e f o l l o w i n g t a x a a r e r e p r e s e n t a t i v e o f t h i s c at e g o r y : D i p t e r a : D i c r

o te n d i p e s , T r i b e l o s , C h i r o n o m u s , Pa r a c h i r o n o m u s ; N o n I n s e c t s : C a e c i d o t e a , I s o p o d a , Ph y

s a , He l o b d e l

l a ; F i s h e s : W h i t e s u c k e r , B l a c k n o s e d a c e , C r e e k c h u b V I N o n n a t i v

e o r i n t

e n t i o n a l l y i

n t

r o du c e d t a

x

a Í N o n n a t i v e t a x a s u c h a s B r o w n t r o u t , R a i n b o w t r o u t , Y e l l o w p e r c h , a r e a b s e n t o r , i f t h e y o c c u r , t h e i r p r e s e n c e d o e s n o t d i s p l a c e n a t i v e b i o t a o r a l t e r n at i v e s t r u c t u r e a n d f u n c t i o n V I I P h y

sio l og i ca l c o n d i t

io n o f l o ng - l i v

e d o r ga n i sm s Í A n o m a l i e s a r e a b s e n t o r r a r e ; a n y t h a t o c c u r a r e c o n s i s t e n t w i t h n a t u r a l l y o c c u r r i n g i n c i d e n c e a n d c h a r a c t e r i s t i c s V I I I E c o sy s t

e m F u n c t i o n Í R a t e s a n d c h a r a c t e r i s t i c s o f l i f e h i s t

o r

y (

e . g . , r e p r

o d

u c t i o n , i m m i g r

a t

i o n , m o r t a l

it y

, e t c . ) , a n d m a t e r i a l s e x c h a n g e p r o c e s s e s ( e . g . , p r o d

u c t i o n , r e s

p i

r a t

i o n , n u t r ie n t e x

c h a ng e , d e c o m p o s it i o n , e t c . ) a r e c o m p a r a b l e t o t h a t o f “ n a t u r a l ” s y s t e m s Í T h e s y s t e m i s p r e d o m i n a n t l y h e t e r o t r o p h i c , s u s t a i n e d b y l e a f l i t t e r i n p u t s f r o m i n t a c t r i p a r i a n a r e a s , w i t h l o w a l g a l b i o m a s s ; P / R < 1 ( P h o t o s y n t h e s i s : R e s p i r a t i o n r a t i o ) I X S p a t i a l a n d t e m p o r a l e xt

e n t o f d e t

r i m e n t a l e f f e c t s Í N o t a p p l i c a b l e - d i s t u r b a n c e i s l i m i t e d t o n at u r a l e v e n t s s u c h a s s t o r m s , d r o u g h t s , f i r e , e a rt h

- f l o w s . A n a t u r a l f l o w r e g i m e i s m a i n t a i n e d

. X E c o sy s t

e m c o n n e c t a n c e Í R e a c h i s h i g h l y c o n n e c t e d w i t h g r o u n d w a t e r , i t s f l o o d p l a i n , a n d r i p a r i a n z o n e , a n d o t h e r r e a c h e s i n t h e b a s i n , a t l e a s t a n n u a l l y . A l l o w s f o r a c c e s s t o h a b i t a t s a n d m a i n t e n a n c e o f s e a s o n a l c y c l e s t h at a r e n e c e s s a r y f o r l i f e h i s t o r y r e q u i r e m e n t s , c o l o n i z a t i o n s o u r c e s a n d r e f

u g i

a f o r e x t r e m e e v e n t s .

1 T h i s s c e n ar i o p r e s e n t s M a i n e b i o l o g i s t s ' s u m m ar y o f t h e e c o l o g i c a l c h ar a c t e r i s ti c s o f t h e s i x ti e r s i n th e B i o l o g i c a l C o n d i ti o n G r a d i e n t mo d e l a s o b s e r v e d i n M a i n e ( s e e Ap p e n d i x A , S e c ti o n s I I a n d I I I )
. I t i s b a s e d o n a n a l y s i s o f g e n u s / s p e c i e s l e v e l b e n t h i c m a c r o i n v e rt e b r a t e d a t a ( 4 0 0 s a m p l e s f r o m r i v e r s a n d s tr e a m s s p a n n i n g c o n d i ti o n s f r o m n e ar - n a t u r a l t o s e v e r e l y a l t e r e d ) ( D a v i e s e t a l
. 1 9 9 9 )
. DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 3 2

### 2 M i n i m a l c h a n g e s i n s t r u c t u r e o f t h e b i o t i c c o m m u n i t y a n d m i n i m a l c h a n g e s i n e c o s y s t e m f u n c t i o n V

i r tu a l l y a l l n a t i v

e t ax

a a r e m a i n t

a i

n e d w

i t

h s o m e c h a n g e s i n b io m a s s a n d / o r a b u n d a n c e ; e c o s y

s t

e m f u n c t i o n s a r

e f u l

l y m a i n t

a i

n e d w

i t

h i

n t

h e r a n g e o f n a tu r a l v a r

i a b i l i t

y I H i s t

o r

i ca l l y d o c um e n t e d

, s e n si t i v

e

, l

o ng - l i v

e d

, r

e

g i

o n a l l y e n d em i c t

a

x

a Í S o m e r e g i o n a l l y e n d e m i c , l o n g - l i v e d s p e c i e s ( e . g . , s o m e m u s s e l s p e c i e s s u c h a s t h e D w a r f w e d g e m u s s e l

- A l a s m i d

o n t a h e te r o d

o n , a n d / o r f i s h s p e c i e s , s u c h a s t h e B r o o k s t i c k l e b a c k a r e a b s e n t d u e e x t i r p a t i o n f r o m M a i n e p r i o r t o t h e e n a c t m e n t o f t h e C W A ; s o m e m u s s e l s p e c i e s o f S p e c i a l C o n c e r n i n M a i n e a r e p r e s e n t ( e . g . , B r o o k f l o at e r - A l a s m o d o n t a v a r

i c o s a ; T r i a n g l e f l o a t e r A l

a s m o d o n t a u n d u l

a t

a ; Y e l l o w l a m p m u s s e l

- L a m p s i l i s c a r i o s a ) I I Sen s i t i v

e - r a r

e t

a

x

a Í R i c h n e s s o f r a r e a n d / o r s p e c i a l i s t i n v e r t e b r a t e t a x a i s h i g h t h o u g h d e n s i t i e s m a y b e l o w ( e . g . , f o r M a i n e - P l e c o p t e r a : C a p n i i d a e , T a e n i o p te r y

x

, I

s o

p e r l a , A g n e t i n a , P e r le s t a , P te r o n a r c y

s , L e u c t r a ; E p h e m e r o p t e r a : Ci n y

g m u l a , R h it h r

og e n a , E p e o r u s , S e r r a te l l a , L e u c r o c u t a ; T r i c h o p t e r a : G l

o s s o s o m a , P s i

l o t

r e t

a , B r a c h y

c e n t r u s ; D i p t e r a : S te m p e l l i n a , R h e o p e l o p i

a , He x

a t

o m a , Pr o b e z z

i a ; C o l e o p t e r a : Pr o m o r e s i a )

. D e n s i t i e s o f s c r a p e r s s u c h a s G l o s s o s o m a a r e i n c r e a s e d Í F i s h a s s e m b l a g e i s p r e d o m i n a n t l y n a t i v e i n c l u d i n g s u c h s e n s i t i v e f i s h a s S l i m y s c u l p i n , L o n g n o s e s u c k e r , L o n g n o s e d a c e . I I I Se n si t i v

e - ub i q ui t o u s t a

x

a Í S u p e r f i c i a l s c r a p e r - g r a z e r s a n d c o l l e c t o r - g a t h e r s a r e f a v o r e d d u e t o s l i g h t l y i n c r e a s e d p e r i p h y t o n b i o m a s s o n h a r d s u b s t r a t e s , w h i c h r e s u l t s i n h i g h e r r e l at i v e a b u n d a n c e o f t h e s e g r o u p s ( e . g . , E p h e m e r o p t e r a : S te n o n e m a , S te n a c r o n , B a e t i s , E p h e m e r e l

l a , P s e u d o c l o e o n )

. P r e d a t o r y s t o n e f l i e s a r e c o m m o n ( e . g . , A c r o n e u r i a , A g n e t i n a )

. P o p u l a t i o n s o f s u c h n a t i v e f i s h t a x a a s B r o o k t r o u t , L a k e c h u b , B u r b o t a r e c o m m o n . I V T a x a o f i n t e r m e d i a t e t o l e r a n c e Í I n c r e a s e d b i o m a s s o f d i a t o m s p e c i e s t h a t r e s p o n d p o s i t i v e l y t o i n c r e a s e d n u t r i e n t s a n d t e m p e r a t u r e s , b u t s e n s i t i v e d i a t o m s p e c i e s a r e m a i n t a i n e d

. D i a t o m r i c h n e s s i s i n c r e a s e d ; f i l a m e n t o u s f o r m s a r e r a r e o r a s n a t u r a l l y o c c u r Í M a y b e s l i g h t i n c r e a s e s i n d e n s i t i e s o f m a c r o i n v e r t e b r a t e t a x a s u c h a s T r i c h o p t e r a : H y d r o p s y c h i d a e , P h i l o p o t a m i d a e , Ne u r e cl i p s i s ; D i p t e r a : R h e o t a n

y

t a r

s us , M i c r

o te n d i p e s , R h e o c r i c o t o p u s , S i m u l iu m Í C o m m o n s h i n e r a n d F a l l f i s h a r e i n g o o d c o n d i t i o n V T o l

e r

a n t t a

x

a Í M a y b e s l i g h t i n c r e a s e s i n o c c u r r e n c e o f t o l e r a n t t a x a s u c h a s D i p t e r a : P o l y

p e d i lu m , T v e te n i a , N o n I n s e c t s : I s o

p o d a , Ph y

s a ; F i s h e s : W h i t e s u c k e r ; C r e e k c h u b , B l a c k n o s e d a c e V I N o n - n a t i v

e o r i n t

e n t io n a l l y i

n t

r o du c e d t a x a Í A n y i n t e n t i o n a l l y i n t r o d u c e d f i s h s p e c i e s ( e . g . , B r o w n t r o u t
- S a l m o t r u tt

a , R a i n b o w t r o u t
O n c o r h y

n c h u s m y

k

i s s

) o c c u p y n o n - d e t r i m e n t a l n i c h e s p a c e V I I P h y

sio l og i ca l c o n d i t

io n o f l o ng - l i v

e d o r ga n i sm s Í A n y a n o m a l i e s o n f i s h a r e c o n s i s t e n t w i t h n a t u r a l l y o c c u r r i n g i n c i d e n c e s a n d c h a r a c t e r i s t i c s s u c h a s r a r e o c c u r r e n c e o f g i l l o r a n c h o r p a r a s i t e s , b l a c k s p o t , e t c . Í S p a w n i n g a r e a s o f n at i v e f i s h e s a r e e v i d e n t d u r i n g s p a w n i n g s e a s o n V I I I E c o sy s t

e m F u n c t i o n Í R a t e s a n d c h a r a c t e r i s t i c s o f l i f e h i s t

o r

y ( e . g . , r e p r o d u c t i o n ; i m m i g r a t i o n ; m o r t a l i t y e t c . ) , a n d m at e r i a l s e x c h a n g e p r o c e s s e s ( e . g . , p r o d u c t i o n ; r e s p i r at i o n ; n u t r i e n t e x c h a n g e ; d e c o m p o s i t i o n e t c . ) a r e u n i m p a i r e d a n d n o t s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t f r o m t h e r a n g e o f n a t u r a l v a r i a b i l i t y . Í T h e s y s t e m i s p r e d o m i n a n t l y h e t e r o t r o p h i c , s u s t a i n e d b y l e a f l i t t e r i n p u t s f r o m i n t a c t r i p a r i a n a r e a s ; P / R / i s < 1 I X S p a t i a l a n d t e m p o r a l e xt

e n t o f d e t

r i m e n t a l e f f e c t s Í E x t e n t i s l i m i t e d t o s m a l l p o c k e t s o r b r i e f p e r i o d s X E c o sy s t

e m c o n n e c t a n c e Í U n i m p a i r e d a c c e s s t o h a b i t a t s a n d m a i n t e n a n c e o f s e a s o n a l c y c l e s t h a t a r e n e c e s s a r y t o f u l f i l l l if

e h i

s t

o r

y r

e q u i r e m e n t s , a n d t o p r o v i d e c o l o n i z a t i o n s o u r c e s a n d r e f

u g i

a f o r e x t r e m e e v e n t s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 3 3

### 3
E v i d e n t c h a n g e s i n s t r u c t u r e o f t h e b i o t i c c o m m u n i t y a n d m i n i m a l c h a n g e s i n e c o s y s t e m f u n c t i o n S o m e c h a n g e s i n s t

r u c tu r e d u e t o l

o s s o f s o m e r a r

e n a t i v

e t ax

a ; s h if t s i

n r e l

a t

i v

e a b u n d a n c e o f t ax

a b u t s e n s i t i v

e u b i q u i t o u s t ax

a a r e c o m m o n a n d a b u n d a n t ; e c o s y

s t

e m f u n c t io n s a r e f u l

l y m a i n t

a i

n e d t h r

o u

g h r e d u n d a n t a tt r i b u t e s o f t h e s y

s t

e m I H i s t

o r

i ca l l y d o c um e n t e d

, s e n si t i v

e

, l

o ng - l i v

e d

, o r r e

g io n a l l y e n d e m i c t a x a Í B r o o k f l o a t e r - A l a s m o d o n t a v a r

i c o s a ; T r i a n g l e f l o a t e r - A l a s m o d o n t a u n d u l

a t

a ; Y e l l o w l a m p m u s s e l

L a m p s i l i s c a r i o s a ; a r e u n c o m m o n ; D w a r f w e d g e m u s s e l

- A l a s m i d

o n t a h e te r o d

o n ( a n d / o r a f i s h s p e c i e s ) a b s e n t d u e t o e x t i r p a t i o n f r o m M a i n e p r i o r t o C W A I I Sen s i t i v

e - r a r

e t

a

x

a Í S o m e r e p l a c e m e n t o f t a x a h a v i n g n a r r o w o r s p e c i a l i z e d e n v i r o n m e n t a l r e q u i r e m e n t s , w i t h f u n c t i o n a l l y e q u i v a l e n t s e n s it i v

e - ub i q u it o us t a x a ; c o l d w a t e r o b l i g a t e t a x a a r e d i s a d v a n t a g e d

. T a x a s u c h a s P l e c o p t e r a : C a p n i i d a e , T a e n i o p te r y

x

, I

s o

p e r l a , P e r le s t a , P te r o n a r c y

s , L e u c t r a , A g n e t i n a ; E p h e m e r o p t e r a : Ci n y

g m u l a , R h it h r

og e n a , E p e o r u s , S e r r a te l l a , L e u c r o c u t a ; T r i c h o p t e r a : G l

o s s o s o m a , P s i

l o t

r e t

a , B r a c h y

c e n t r u s ; D i p t e r a : S te m p e l l i n a , R h e o p e l o p i

a ; He x

a t

o m a , Pr o b e z z

i a ; C o l e o p t e r a : Pr o m o r e s i a ; F i s h e s : B r o o k s t i c k l e b a c k , L o n g n o s e s u c k e r , L o n g n o s e d a c e a r e u n c o m m o n l y e n c o u n t e r e d o r a b s e n t I I I Se n si t i v

e - ub i q ui t o u s o r g e n e r a l

i s t t a x a Í S e n s i t i v e - u b i q u i t o u s o r g e n e r a l i s t t a x a a r e c o m m o n a n d a b u n d a n t ; t a x a w i t h b r o a d e r t e m p e r a t u r e t o l e r a n c e r a n g e a r e f a v o r e d ( e . g . , P l e c o p t e r a : A c r o n e u r i a ; E p h e m e r o p t e r a : S te n o n e m a , B a e t i s , E

p h e m e r e l

l a , P s e u d o c l o e o n ) Í O v e r a l l m a y f l y t a x o n o m i c r i c h n e s s i s r e d u c e d r e l at i v e t o t h e T i e r 2 c o n d i t i o n , w i t h t h e p r e p o n d e r a n c e o f r i c h n e s s r e p r e s e n t e d b y s e n s i t i v e - u b i q u i t o u s t a x a ; d e n s i t i e s o f r e m a i n i n g t a x a a r e h i g h a n d a r e s u f f i c i e n t t o i n d i c a t e h e a l t h y , r e p r o d u c i n g p o p u l a t i o n s Í N a t i v e B r o o k t r o u t a r e s i g n i f i c a n t l y r e d u c e d d u e t o t h e i n t r o d u c t i o n o f n o n - n a t i v e B r o w n t r o u t a n d t h e i n c r e a s e d t e m p e r a t u r e r e g i m e I V O p

p o rtu n i s t o r f a c u lt a t

i v

e t

a

x

a o f i n t

e r

m e d i a t

e t

o l

e r

a n c e Í F i l t e r - f e e d i n g b l a c k f l i e s ( S i m u l iu m) a n d n e t
- s p i n n i n g c a d d i s f l i e s ( e . g . , H y

d

r o p s

y

c h e , C h e u m a t o p s

y

c h e , P o l y

c e n t r o p us , Ne u r e c l i p s i s ) s h o w i n c r e a s e d d e n s i t i e s i n r e s p o n s e t o n u t r i e n t e n r i c h m e n t , b u t r e l at i v e a b u n d a n c e o f a l l e x p e c t e d m a j o r g r o u p s i s w e l l

- d i s t r i b u t e d Í I n c r e a s e d t e m p e r at u r e a n d i n c r e a s e d a v a i l a b l e n u t r i e n t s r e s u l t i n i n c r e a s e d a l g a l p r o d u c t i v i t y c a u s i n g a n i n c r e a s e i n t h e t h i c k n e s s o f t h e d i a t o m m at

. T h i s r e s u l t s i n a “ s l i m y ” c o v e r i n g o n h a r d s u b s t r a t e s . Í F i s h a s s e m b l a g e e x h i b i t s i n c r e a s e d o c c u r r e n c e o f C o m m o n s h i n e r a n d F a l l f i s h V T o l

e r

a n t t a

x

a Í R i c h n e s s o f D i p t e r a : C h i r o n o m i d a e i s i n c r e a s e d ; r e l a t i v e a b u n d a n c e o f D i p t e r a a n d N o n - i n s e c t s i s s o m e w h a t i n c r e a s e d b u t o v e r a l l r e l a t i v e a b u n d a n c e i s w e l l

- d i s t r i b u t e d a m o n g t a x a f r o m G r o u p s I I I , I V a n d V , w i t h t h e m aj o r i t y o f t a x a r e p r e s e n t e d f r o m G r o u p s I I I a n d I V

. B l a c k n o s e d a c e a n d w h i t e s u c k e r a r e m o r e c o m m o n . V I N o n - n a t i v

e o r i n t

e n t io n a l l y i

n t

r o du c e d t a x a Í B r o w n t r o u t h a v e l a r g e l y r e p l a c e d n a t i v e b r o o k t r o u t V I I Ph y

s i

o l

og i c a l c o n d it i o n o f l o ng - l i v

e d o r ga n i s m s Í I n c i d e n c e o f a n o m a l ie s s u c h a s g i l l p a r a s i t e s , a n c h o r p a r a s i t e s , b l a c k s p o t , e t c . , i s l o w ; s e r i o u s a n o m a l i e s s u c h a s t u m o r s o r d e f o r m i t i e s a r e e s s e n t i a l l y a b s e n t Í E n v i r o n m e n t a l q u a l i t y i s s u f f i c i e n t t o f u l l y s u p p o r t r e p r o d u c t i o n o f m o s t l o n g - l i v e d s p e c i e s V I I I E c o sy s t

e m F u n c t i o n Í I n c r e a s e d t e m p e r at u r e a n d a l g a l m e t a b o l i s m c a u s e s s m a l l d i u r n a l s a g s i n d i s s o l v e d o x y g e n , c o m p e n s a t e d b y a d e q u a t e a e r a t i o n f r o m t u r b u l e n c e o v e r r i f f l e a r e a s Í A l g a l b i o m a s s s o m e w h a t e x c e e d s w h a t c a n b e u t i l i z e d b y r e s i d e n t g r a z e r s , r e s u l t i n g i n e v i d e n c e o f d i e - b a c k a n d s l i g h t d o w n s t r e a m e x p o r t o f s l o u g h e d m at e r i a l

. Í P a t c h y l o s s o f h i g h f o o d q u a l i t y r i p a r i a n v e g e t a t i o n ( e . g . , o a k ; m a p l e , b e e c h ) a n d e l e v a t e d t e m p e r a t u r e , r e s u l t s i n d e c r e a s e d g r o wt h a n d s u r v i v a l o f s o m e s p e c i a l i z e d s h r e d d e r t a x a ( P t e r o n a r c i d a e ; T a e n i o p t e r y g i d a e ) w i t h r e p l a c e m e n t b y s h r e d d e r s c a p a b l e o f u t i l i z i n g l o w e r q u a l i t y o r g a n i c m a t t e r ( L e p i d o s t o m at i d a e ; L i m n e p h i l i d a e ; T i p u l i d a e )

. I X S p a t i a l a n d t e m p o r a l e xt

e n t o f d e t

r i m e n t a l e f f e c t s Í F i l a m e n t o u s g r e e n a l g a e o c c u r i n s m a l l p a t c h e s w i t h i n r e a c h e s ; l o w d i s s o l v e d o x y g e n l e v e l s o c c u r o n l y d u r i n g t h e h i g h t e m p e r a t u r e a n d l o w f l o w s u m m e r p e r i o d s . Í I n t e r s t i t i a l s p a c e s , w i t h i n t h e s u b s t r a t e o f p o o l s , a r e f i l l e d w i t h f i n e s e d i m e n t r e s u l t i n g i n l o c a l i z e d l o s s e s o f i n t e r s t i t i a l h a b i t a t s b u t r i f f l e a r e a s c o n t i n u e t o p r o v i d e a d e q u a t e w a t e r f l o w a n d o x y g e n t h r o u g h i n t e r s t i t i a l h a b i t a t s . X E c o sy s t

e m c o n n e c t a n c e Í S o m e d o w n c u t t i n g h a s r e s u l t e d i n a p a t c h y d e c r e a s e i n c o n n e c t a n c e o f t h e s t r e a m f r o m i t s f l o o d p l a i n e x c e p t a t u n u s u a l l y h i g h f l o w s . Í T h i n n i n g a n d p a t c h y l o s s o f r i p a r i a n v e g e t a t i o n h a s a l t e r e d t h e m i c r o c l i m at e o f t h e s u r r o u n d i n g l a n d s c a p e c a u s i n g a d e c r e a s e i n s u r v i v a l a n d r e p r o d u c t i v e s u c c e s s o f a d u l t m a y f l i e s a n d s t o n e f l i e s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 3 4

### 4 M o d e r a t e c h a n g e s i n s t r u c t u r e o f t h e b i o t i c c o m m u n i t y a n d m i n i m a l c h a n g e s i n e c o s y s t e m f u n c t i o n M

o d e r

a t

e c h a n g e s i n s t

r u c tu r e d u e t o r e

p l

a c e m e n t o f s o m e S e n s it i v

e - u b i q u it o us t ax

a b y m o r e t

o l

e r

a n t t ax

a , b u t r e

p r

o d u ci n g p o p u l a t

i o n s o f s o m e S e n s it i v

e t

a

x

a a r e m a i n t

a i

n e d ; o v e r

a l

l b a l a n c e d d i s t

r i b u t i o n o f a l l e

x

p e c t e d m a j o r g r

o u

p s ; e c o s y

s t

e m f u n c t io n s l a r

g e l y m a i n t

a i

n e d t h r

o u

g h r e d u n d a n t a tt r i b u t e s I H i s t o r i c a l l y d o c u m e n t e d , s e n si t i v

e

, l

o ng - l i v

e d

, r

e

g i

o n a l l y e n d em i c t a x a Í H e a l t h y , r e p r o d u c i n g p o p u l at i o n s o f g e n e r a l i s t m u s s e l s p e c i e s a r e p r e s e n t ( s u c h a s E a s t e r n e l l i p t i o E

l i p t

i o c o m p l

a n a t a ; o r E a s t e r n l a m p m u s s e l

- L a m p s i l i s r

a d

i a t

a r

a d

i a t

a o r E a s t e r n f l o a t e r - P y

g a n o d o n c a t a r

a c t a ) b u t B r o o k f l o a t e r - A l a s m o d o n t a v a r

i c o s a ; T r i a n g l e f l o a t e r - A l a s m o d o n t a u n d u l

a t

a ; Y e l l o w l a m p m u s s e l

- L a m p s i l i s c a r i o s a a r e a b s e n t

. I I Sen s i t i v

e - r a r

e

, s

p e c i a l

i s t

, v

u l

n e r a b l e t

a

x

a w i t

h n a r r o w e n v i r o n m e n t a l r e q ui r em e n t s Í R i c h n e s s o f s p e c i a l i s t a n d v u l n e r a b l e t a x a i s n o t a b l y r e d u c e d ; i f p r e s e n t , d e n s i t i e s a r e l o w ( e . g . , P l e c o p t e r a : C a p n i i d a e , T a e n i o p te r y

x

, I

s o

p e r l a , P e r le s t a , P te r o n a r c y

s , L e u c t r a ; A g n e t i n a ; E p h e m e r o p t e r a : Ci n y

g m u l a , R h it h r

og e n a , E p e o r u s , S e r r a te l l a , L e u c r o c u t a ; T r i c h o p t e r a : G l

o s s o s o m a ; P s i

l o t

r e t

a ; B r a c h y

c e n t r u s ; D i p t e r a : S te m p e l l i n a , R h e o p e l o p i

a ; He x

a t

o m a , Pr o b e z z

i a ; C o l e o p t e r a : Pr o m o r e s i a , F i s h e s : O c c u r r e n c e o f S l i m y s c u l p i n , L o n g n o s e s u c k e r a n d L o n g n o s e d a c e i s r e d u c e d I I I Se n si t i v

e - ub i q ui t o u s o r g e n e r a l

i s t t a

x

a Í D e n s i t i e s o f s e n s i t i v e - u b i q u i t o u s s c r a p e r a n d g a t h e r e r i n s e c t s ( e . g . , S te n o n e m a , He p t

ag e n i a , B a e t i s , E

p h e m e r e l

l a , P s e u d o c l o e o n ) a r e s u f f i c i e n t t o i n d i c at e t h a t r e p r o d u c i n g p o p u l a t i o n s a r e p r e s e n t b u t r e l a t i v e a b u n d a n c e i s r e d u c e d d u e t o i n c r e a s e d d e n s i t i e s o f o p p o r t u n i s t i n v e r t e b r a t e t a x a ( G r o u p I V ) ; Í P r e d a t o r y s t o n e f l i e s a r e r e d u c e d ( e . g . , A c r o n e u r i a ) I V O p

p o rtu n i s t o r f a c u lt a t

i v

e t

a

x

a o f i n t

e r

m e d i a t

e t

o l

e r

a n c e Í M a n y s u b s t r a t e s u rf a c e s a r e c o v e r e d b y b r y o p h y t e s a n d m a c r o - a l g a e r e s p o n d i n g t o i n c r e a s e d n u t r i e n t s , r e s u l t i n g i n d i s p l a c e m e n t o f l i t h o p h y t i c ( s t o n e - d w e l l i n g ) m i c r o - a l g a e i n f a v o r o f e p i p h y t i c ( p l a n t
- d w e l l i n g ) a n d f i l a m e n t o u s f o r m s ( e . g . , Cl a d

o p h o r a )

. Í I n c r e a s e d l o a d s o f s u s p e n d e d p a r t i c l e s f a v o r c o l l e c t o r - f i l t e r e r i n v e r t e b r a t e s r e s u l t i n g i n n o t a b l y i n c r e a s e d d e n s i t i e s a n d r e l a t i v e a b u n d a n c e o f f i l t e r - f e e d i n g c a d d i s f l i e s a n d c h i r o n o m i d s ( e . g . , T r i c h o p t e r a : H y d r o p s y c h i d a e , C h i m a r r a , Ne u r e c l i p s i s , P o l y

c e n t r o p us ; D i p t e r a : T v e te n i a , M

i c r

o te n d i p e s , R h e o c r i c o t o p us , S i m u l iu m ; F i s h e s : C o m m o n s h i n e r a n d F a l l f i s h a r e c o m m o n a n d a b u n d a n t V T o l

e r

a n t t a

x

a Í T h e r e i s a n i n c r e a s e i n t h e r e l a t i v e a b u n d a n c e o f t o l e r a n t g e n e r a l i s t s ( f o r e x a m p l e , P o l y

p e d i lu m , Eu ke i f f e r

ie l

l a , C r i c o

p t

o p u s ) a n d / o r i n n u m b e r s o f n o n - i n s e c t s c r a p e r s a n d g a t h e r e r s ( e . g . , Ph y

s a , S

p h a e r iu m , A s e l lus , H y

a le l l a ) b u t t h e y d o n o t e x h i b i t s i g n i f i c a n t d o m i n a n c e Í O v e r a l l r e l a t i v e a b u n d a n c e i s w e l l d i s t r i b u t e d a m o n g t a x a f r o m G r o u p s I I I , I V a n d V , w i t h t h e m aj o r i t y o f t h e t o t a l a b u n d a n c e r e p r e s e n t e d f r o m G r o u p I V

. Í N a t i v e f i s h s u c h a s W h i t e s u c k e r , B l a c k n o s e d a c e , C r e e k c h u b a r e c o m m o n . V I N o n - n a t i v

e o r i n t

e n t io n a l l y i

n t

r o du c e d t a x a Í B r o o k t r o u t a r e a b s e n t o r t r a n s i e n t b u t s u c h t a x a a s S m a l l m o u t h b a s s , G o l d e n s h i n e r a n d Y e l l o w p e r c h a r e c o m m o n . V I I P h y s i o l o g i c a l c o n d i t i o n o f l o n g - l i v e d o r g a n i s m s Í I n c i d e n c e o f a n o m a l i e s s u c h a s b l a c k s p o t a n d g i l l a n d a n c h o r p a r a s i t e s i s s l i g h t l y h i g h e r t h a n e x p e c t e d Í O c c u r r e n c e o f t u m o r s , l e s i o n s a n d d e f o r m i t i e s i s r a r e V I I I E c o s ys t e m F u n c t i o n Í I n c r e a s e d a v a i l a b l e n u t r i e n t s i n c r e a s e a l g a l p r o d u c t i v i t y c a u s i n g i n c r e a s e d d i a t o m , m a c r o - a l g a e a n d m a c r o p h y t e b i o m a s s , a n d c o n s e q u e n t l y l o w e r i n g e v e n i n g d i s s o l v e d o x y g e n l e v e l s a n d i n c r e a s i n g d a y t i m e o x y g e n l e v e l s . I n v e r t e b r a t e b i o m a s s i s h i g h b u t p r o d u c t i o n h a s s h i f t e d t o r e s u l t i n g r e a t e r b i o m a s s o f i n t e r m e d i a t e t o l e r a n c e o r g a n i s m s t h a n s e n s i t i v e o r g a n i s m s . F o r e x a m p l e , f i l t e r - f e e d e r s u t i l i z i n g s u s p e n d e d m a t e r i a l s h i f t f r o m m a y f l i e s a n d s e n s i t i v e m u s s e l s a n d c a d d i s f l i e s ( e . g . , I s o n y

c h i a , E

l l i p t

i o , B r a c h y

c e n t r u s ) t o f a c u l t at i v e t y p e s ( e . g . , H y d r o p s y c h i d a e , R h e o t a n

yt

a r

s u s , S p h a e r i i d a e , Mu s c u l iu m , Pi s i

d

iu m) ; g r a z e r s o f d i a t o m s s h i f t f r o m s e n s i t i v e m a y f l i e s a n d c a d d i s f l i e s ( e . g . , He

p t

ag e n i a , L e u c r o c u t a , G l o s s o s o m at i d a e ) t o f a c u l t a t i v e s c r a p e r s a n d c o l l e c t o r g a t h e r e r o r g a n i s m s ( e . g . , B a e t i s , Ca l l i b a e t i s , P h y s i d a e , L e p t o c e r i d a e )

. T h e s u s p e n d e d o r g a n i c m at t e r l o a d s o m e w h a t e x c e e d s w h a t c a n b e u t i l i z e d b y r e s i d e n t f i l t e r e r s r e s u l t i n g i n i n c r e a s e d l e v e l s o f e x p o r t e d m a t e r i a l

. S l o u g h i n g o f e x c e s s m a c r o - a l g a e a n d m a c r o p h y t e b i o m a s s r e s u l t s i n i n c r e a s e d d o w n s t r e a m e x p o r t o f c o u r s e p a r t i c u l a t e o r g a n i c m at t e r . Í T h e s y s t e m i s b e c o m i n g m o r e a u t o t r o p h i c d u e t o a l g a l p h o t o s y n t h e s i s . T h e P / R r a t i o s h o w s a s l i g h t i n c r e a s e . I X S p a t i a l a n d t e m p o r a l e xt

e n t o f d e t

r i m e n t a l e f f e c t s Í I n c r e a s e d m a c r o p h y t e a n d a l g a l b i o m a s s e x t e n d s d o w n s t r e a m b e y o n d t h e c o n f l u e n c e w i t h t h e n e x t t r i b u t a r y ; f i l a m e n t o u s a l g a e f i r s t a p p e a r s i n t h e s t r e a m a s t e m p e r a t u r e s w a r m i n l at e s p r i n g ; p o o l s a n d d e p o s i t i o n a l a r e a s a r e s i l t
- f i l l e d ; t h e i n t e r s t i t i a l s p a c e s i n t h e s u b s t r a t e o f r u n s i s b e c o m i n g o b s t r u c t e d b y s a n d a n d s i l t Í E a r l y m o r n i n g l o w d i s s o l v e d o x y g e n l e v e l s o c c u r o c c a s i o n a l l y d u r i n g l a t e s p r i n g a n d f a l l a s w e l l a s d u r i n g t h e m i d s u m m e r X E c o sy s t

e m c o n n e c t a n c e Í F i l l i n g o f i n t e r s t i t i a l s p a c e s o b s t r u c t s a c c e s s t o h y p o r h e i c z o n e f o r e a r l y i n s t a r s t o n e f l y n y m p h s , e l i m i n a t i n g n u r s e r y a r e a s a n d r e f

u g i

a f o r s t o r m - e v e n t s a n d l o w f l o w s . A d u l t s t o n e f l i e s f r o m u p s t r e a m r e a c h e s c o n t i n u e t o o v i p o s i t b u t r e p r o d u c t i v e s u c c e s s i s l i m i t e d ; s t o n e f l y n y m p h s c o n t i n u e t o c o l o n i z e b y d r i f t , w i t h l i m i t e d s u c c e s s . Í P o o r l y m a n a g e d c u l v e r t s o n s o m e t r i b u t a r i e s i m p e d e f i s h p a s s a g e a n d a c c e s s t o s o m e s p a w n i n g a r e a s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 3 5

### 5 M a j o r c h a n g e s i n s t

r u c tu r e o f t h e b i o t i c c o m m u n i t y a n d m o d e r a t e c h a n g e s i n e c o sy s t

e m f u n c t io n S e n s it i v

e t

a

x

a a r e m a r ke d l y d i m i

n i

s h e d ; c o n s p i

c u o u s l y u n b a l a n c e d d

i s t

r i b u t io n o f m a j o r g r

o u

p s f r o m t h a t e

x

p e c t e d

; o r ga n i s m c o n d i t

io n s h o w s s i

g n s o f p h y

s io log i c a l s t

r e s s ; s y

s t

e m f u n c t io n s h o w s r e d u c e d c o m p le x

i t y a n d r e d

u n d a n c y

; i n c r e a s e d b u i l d

- u p o r e

x

p o r t o f u n us e d m a t e r

i a l

s I H i s t

o r

i ca l l y d o c um e n t e d

, s e n si t i v

e

, l

o ng - l i v

e d

, o r r e

g io n a l l y e n d e m i c t

a

x

a Í M u s s e l f a u n a , i n c l u d i n g c o m m o n l y o c c u r r i n g , g e n e r a l i s t t a x a ( e . g . , E a s t e r n l a m p m u s s e l

- L a m p s i l i s r a d

i a t

a r

a d

i a t

a ; E a s t e r n f l o a t e r - P y

ga n o d o n c a t a r

a c t a ; E a s t e r n e l l i p t i o - E l l i p t

i o c o m p l

a n a t a ) i s m a r k e d l y d i m i n i s h e d d u e t o p o o r w a t e r q u a l i t y I I Sen s i t i v

e - r a r

e t

a

x

a Í O n l y t h e r a r e o c c u r r e n c e o f i n d i v i d u a l r e p r e s e n t a t i v e s o f s p e c i a l i s t a n d v u l n e r a b l e t a x a w i t h n o e v i d e n c e o f s u c c e s s f u l r e p r o d u c t i o n I I I Se n si t i v

e - ub i q ui t o u s t a

x

a Í E i t h e r a b s e n t o r p r e s e n t i n v e r y l o w n u m b e r s , i n d i c a t i n g i m p a i r e d r e c r u i t m e n t a n d / o r r e p r o d u c t i o n I V O p

p o rtu n i s t o r f a c u lt a t

i v

e t

a

x

a o f i n t

e r

m e d i a t

e t

o l

e r

a n c e Í F i l t e r - f e e d i n g i n v e r t e b r a t e s s u c h a s H y d r o p s y c h i d c a d d i s f l i e s ( e . g . , Ch e u m a t o p s

y

c h e) a n d f i l t e r f e e d i n g m i d g e s ( e . g . , R h e o t a n

y

t a r

s u s , M i c r

o te n d i p e s ) o c c u r i n v e r y h i g h n u m b e r s V T o l

e r

a n t t a

x

a Í F r e q u e n t o c c u r r e n c e o f t o l e r a n t c o l l e c t o r - g a t h e r e r s ( e . g . , O rt h o c l a d i i n i , M i c r

o ps e c t r a , Ps e u d o c h i r o n o m u s , D i c r

o te n d i p e s , I s o p o d a - Ca e ci d

o te a ; A m p h i p o d a - H y

a le l l a , G a m m a r u s ) ; Í R e l a t i v e a b u n d a n c e o f n o n - i n s e c t s o f t e n e q u a l t o o r h i g h e r t h a n r e l a t i v e a b u n d a n c e o f i n s e c t s Í D e p o s i t
- f e e d e r s s u c h a s O l i g o c h a e t a a r e i n c r e a s e d Í N u m b e r s o f t o l e r a n t p r e d a t o r s a r e i n c r e a s e d ( H i r u d i n e a , T h ie n e m a n n i m

y

i a , Cr y

p t

o c h i r o n o m u s ) Í N a t i v e f i s h s p e c i e s a r e e s s e n t i a l l y a b s e n t w i t h t h e e x c e p t i o n o f t o l e r a n t t a x a l i k e W h i t e s u c k e r , B l a c k n o s e d a c e a n d C r e e k c h u b V I N o n - n a t i v

e o r i n t

e n t io n a l l y i

n t

r o du c e d t a

x

a Í G o l d e n s h i n e r , S m a l l m o u t h b a s s , a n d Y e l l o w p e r c h a r e c o m m o n V I I P h y s i o l o g i c a l c o n d i t i o n o f l o n g - l i v e d o r g a n i s m s Í B i o m a s s o f y o u n g o f y e a r a g e c l a s s e s i s l o w ; o v e r a l l f i s h b i o m a s s i s r e d u c e d ; Í S e x r a t i o o f r e m a i n i n g f i s h d o e s n o t e q u a l 1 Í O c c u r r e n c e o f p a r a s i t i c i n f e s t a t i o n s a n d d i s e a s e i s c o m m o n Í I n c i d e n c e o f s e r i o u s a n o m a l i e s s u c h a s t u m o r s a n d a n a t o m i c a l d e f o r m i t i e s i s h i g h e r t h a n e x p e c t e d V I I I E c o sy s t

e m F u n c t i o n Í H i g h a l g a l p h o t o s y n t h e t i c a c t i v i t y r e s u l t s i n d a y t i m e d i s s o l v e d o x y g e n s u p e r s at u r a t i o n a c c o m p a n i e d b y n i g h t t i m e d i s s o l v e d o x y g e n l e v e l s l e s s t h a n 4 p p m . E x t r e m e l y h i g h a l g a l b i o m a s s s i g n i f i c a n t l y a l t e r s t h e h a b i t a t s t r u c t u r e o f t h e s u b s t r a t e ; Í T h e P / R r a t i o i s s i g n i f i c a n t l y > 1 ; t h e s y s t e m i s p r e d o m i n a n t l y a u t o t r o p h i c Í L o s s o f c o a r s e p a r t i c u l a t e s h r e d d e r s a n d a l t e r a t i o n o f b a c t e r i a l d e c o m p o s e r c o m m u n i t y c o n t r i b u t e s t o b u i l d

- u p a n d / o r e x p o r t o f u n u s e d o r g a n i c m at t e r ; Í M e c h a n i s m s f o r n u t r i e n t s p i r a l i n g a r e s i g n i f i c a n t l y s i m p l i f i e d a n d l e s s e f f i c i e n t r e s u l t i n g i n i n c r e a s e d e x p o r t o f n u t r i e n t s f r o m t h e s y s t e m I X S p a t i a l a n d t e m p o r a l e x t e n t o f d e t r i m e n t a l e f f e c t s Í S u b s t r a t e h a s b e c o m e a r m o r e d b y i n c r e a s e d s e d i m e n t l o a d i n g , a l t e r e d f l o w r e g i m e a n d a l t e r e d c h a n n e l m o r p h o l o g y r e s u l t i n g i n c o m p a c t i o n o f i n t e r s t i t i a l s p a c e h a b i t a t , l e a v i n g o n l y p at c h e s o f w e l l

s c o u r e d g r a v e l s u b s t r a t e i n h i g h

- g r a d i e n t r i f f l e a r e a s ; Í A r m o r i n g i s r e s i s t a n t t o s p r i n g s c o u r i n g e v e n t s , p r e v e n t i n g a n n u a l s p r i n g s e d i m e n t f l u s h i n g a n d r e s o r t i n g o f s u b s t r a t e ; Í N e a r c o m p l e t e c a n o p y r e m o v a l r e s u l t s i n a l l d a y i n s o l a t i o n o f s t r e a m a n d s u r r o u n d i n g l a n d s u r f a c e c a u s i n g a b n o r m a l l y e l e v a t e d t e m p e r a t u r e r e g i m e i n e a r l y s p r i n g a n d l a t e f a l l

. T h i s c a u s e s u n n a t u r a l l y e l e v a t e d s e a s o n a l t e m p e r a t u r e c u e s a n d r e s u l t s i n f a i l u r e s o f l if

e h i s t

o r

y r

e q u i r e m e n t s . X E c o sy s t

e m c o n n e c t a n c e Í L a t e r a l c o n n e c t a n c e t o f l o o d p l a i n a r e a s i s e l i m i n a t e d e x c e p t a t p e a k f l o w s , d u e t o a l t e r e d c h a n n e l m o r p h o l o g y c a u s e d b y h u m a n i n t e r v e n t i o n ( b a n k r i p r a p p i n g , d i k e s ) a n d a l t e r e d f l o w r e g i m e . Í A l l a p p r o p r i a t e h i g h q u a l i t y s p a w n i n g g r a v e l i n u p s t r e a m a r e a s i s d e s t r o y e d b y s i l t d e p o s i t i o n , p r e v e n t i n g s p a w n i n g o f w h i t e s u c k e r s , l e a v i n g o n l y m at u r e a d u l t s . C u l v e r t i n g i s c o m m o n , c o n t r i b u t i n g t o i m p a i r m e n t o f f i s h p a s s a g e Í L a c k o f r i p a r i a n v e g e t a t i o n e l i m i n at e s h a b i t a t f o r a d u l t f l y i n g a q u a t i c i n s e c t s , r e d u c i n g s u r v i v a l a n d r e p r o d u c t i o n o f r e s i d e n t o r g a n i s m s a n d r e d u c i n g s u c c e s s f u l r e c r u i t m e n t o f i m m i g r at i n g o r g a n i s m s ( i

. e . , f l i g h t d i s p e r s a l o f o v i p o s i t i n g f e m a l e s )

.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 3 6

### 6 S e v e r e c h a n g e s i n s t r u c t u r e o f t h e b i o t i c c o m m u n i t y a n d m a j o r l o s s o f e c o s y s t e m f u n c t i o n E

x t

r e m e ch a ng e s i n s t

r u c tu r e ; w h o l e s a le c h a ng e s i n t

ax

o n o m i c c o m p o s i t io n ; e x t

r e m e a l t

e r

a t

io n s f r o m n o r m a l d e n s i t ie s a n d d

i s t

r i b u t io n s ; o r

g a n i s m c o n d it

io n i s o f

t e n p o o r ; e c o s y

s t

e m f u n c t i o n s a r

e s e v e r

e l

y a lt e r

e d I H i s t

o r

i ca l l y d o c um e n t e d

, s e n si t i v

e

, l

o ng - l i v

e d

, r

e

g i

o n a l l y e n d em i c t

a

x

a Í P o o r w a t e r q u a l i t y , c o m p a c t i o n o f s u b s t r a t e , e l e v a t e d t e m p e r a t u r e r e g i m e a n d a b s e n c e o f f i s h h o s t s f o r r e p r o d u c t i v e f u n c t i o n s p r e c l u d e t h e s u r v i v a l o f a n y m u s s e l f a u n a I I Sen s i t i v

e - r a r

e t

a

x

a Í T h e s e t a x a a r e a b s e n t d u e t o p o o r w a t e r q u a l i t y , e l e v a t e d t e m p e r a t u r e r e g i m e , a l t e r a t i o n o f h a b i t a t , l o s s o f r i p a r i a n z o n e , e t c . I I I Se n si t i v

e - ub i q ui t o u s t a

x

a Í A b s e n t d u e t o a b o v e l i s t e d f a c t o r s , t h o u g h a n o c c a s i o n a l t r a n s i e n t i n d i v i d u a l , u s u a l l y i n p o o r c o n d i t i o n , m a y b e c o l l e c t e d

. I V T a

x

a o f i n t

e r

m e d i a t

e t

o l

e r

a n c e Í F i l t e r - f e e d i n g i n s e c t s a n d o t h e r m a c r o i n v e r t e b r a t e r e p r e s e n t a t i v e s o f t h i s g r o u p a r e s e v e r e l y r e d u c e d i n d e n s i t y a n d r i c h n e s s , o r a r e a b s e n t

. V T o l

e r

a n t t a

x

a Í L o w d i s s o l v e d o x y g e n c o n d i t i o n s p r e c l u d e s u r v i v a l o f m o s t i n s e c t t a x a e x c e p t t h o s e w i t h s p e c i a l a d a p t a t i o n s t o d e f i c i e n t o x y g e n c o n d i t i o n s ( e . g . , C h i r o n o m u s ) Í T h e m a c r o i n v e r t e b r a t e a s s e m b l a g e i s d o m i n at e d b y t o l e r a n t n o n - i n s e c t s ( P l a n a r i i d a e , O l i g o c h a e t a , H i r u d i n e a , S p h a e r i i d a e , e t c . ) V I N o n - n a t i v

e o r i n t

e n t io n a l l y i

n t

r o du c e d t a x a Í N a t i v e s p e c i e s a r e e s s e n t i a l l y a b s e n t Í O n l y v e r y t o l e r a n t i n v a s i v e a l i e n f i s h t a x a a r e c o l l e c t e d ( G o l d e n s h i n e r , Y e l l o w p e r c h ) ; Í N u m b e r o f i n d i v i d u a l s c o l l e c t e d i s a b n o r m a l l y l o w V I I P h y

sio l og i ca l c o n d i t

io n o f l o ng - l i v

e d o r ga n i sm s Í F i s h b i o m a s s i s v e r y l o w ; i n d i v i d u a l s t h a t a r e c o l l e c t e d a p p e a r t o b e t r a n s i e n t s a n d a r e i n p o o r c o n d i t i o n Í I n c i d e n c e o f p a r a s i t i c i n f e s t a t i o n s a n d d i s e a s e i s h i g h ; a n a t o m i c a l d e f o r m i t i e s a n d / o r t u m o r s a r e c o m m o n Í M i n i m a l e v i d e n c e o f r e c r u i t m e n t o r r e p r o d u c t i o n e x c e p t s o m e e x t r e m e l y t o l e r a n t g r o u p s m a y h a v e h i g h p r o d u c t i o n ; y o u n g o f y e a r a g e c l a s s e s a r e a b s e n t V I I I E c o sy s t

e m F u n c t i o n Í W a t e r q u a l i t y h a s d e g r a d e d t o s u c h a n e x t e n t t h a t a l g a l p h o t o s y n t h e s i s i s n e g l i g i b l e Í D e c o m p o s i t i o n o f o r g a n i c m a t t e r c r e a t e s P / R m a r k e d l y < 1 ; t h e s y s t e m i s p r e d o m i n a n t l y h e t e r o t r o p h i c a s a r e s u l t o f h i g h b a c t e r i a l r e s p i r at i o n a n d m i n i m a l p h o t o s y n t h e s i s Í R e p r o d u c t i v e s u c c e s s i s v e r y l o w Í R e c r u i t m e n t o f e m i g r a t i n g o r g a n i s m s i n t o u p s t r e a m a n d d o w n s t r e a m h a b i t a t s i s i m p a i r e d d u e t o l o w f e c u n d i t y a n d h i g h m o r t a l i t y r a t e s o f r e s i d e n t b i o t a . I X S p a t i a l a n d t e m p o r a l e xt

e n t o f d e t

r i m e n t a l e f f e c t s Í T h e r e a c h a n d a l l t r i b u t a r i e s a r e a f f e c t e d b y w i d e s p r e a d a l t e r a t i o n o f w i t h i n s t r e a m c o n d i t i o n s a s a r e s u l t o f s e v e r e l y a l t e r e d l a n d

- u s e a n d p o o r w a t e r q u a l i t y . X E c o sy s t

e m c o n n e c t a n c e Í W a te r s h e d

- w i d e l a n d u s e c h a n g e s a n d a l t e r a t i o n o f s t r e a m m o r p h o l o g y h a s a f f e c t e d a l l t r i b u t a r i e s e l i m i n a t i n g s o u r c e s o f r e c r u i t m e n t a n d d e s t r o y i n g s p a w n i n g h a b i t a t ; Í P h y s i c a l a n d c h e m i c a l r e q u i r e m e n t s t o f u l f i l l l if

e h i s t

o r

y f

u n c t i o n s ( e . g . , s e a s o n a l t e m p e r a t u r e c u e s f o r m a t i n g b e h a v i o r a n d e g g d e v e l o p m e n t ; i n t a c t n u r s e r y h a b i t at s ; o p t i m a l l e v e l s o f d i s s o l v e d g a s e s , e t c . ) a r e s e v e r e l y d i s r u p t e d r e s u l t i n g i n v e r y l o w r e p r o d u c t i v e s u c c e s s a n d h i g h m o rt a l i t y r at e s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 3 7DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 2 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 3 8

# C H A P T E R 

# 3 . H O W 

## D O 

## Y O U 

## D E V E L O P A N D 

## C A L I B RA T E A 

## B I O L O G I C A L 

## C O N D I T I O N 

## G RA D I E N T 

## ? F i g u r e 3

- 1 s h o w s th e o v e r al l ap p r o a c h f o r c a l i b r ati n g th e B i o l o g i c a l C o n d i t i o n Gr a d i e n t , B C G , f o r a s p e c i f i c r e g i o n . T h i s c h ap t e r di s c u s s e s th e t e c h n i c al e l e me n t s a n d s t e p s f o r c a l i b r at i n g a re g i o n al B C G
. T h e c al i b r at i o n p r o c e s s i n c l u d e s : • I d e n t i f i c a ti o n o f d e f e n s i b l e b i o l o g i c a l g o al s ( a l s o s e e C h ap t er s 1 a n d 5 ) • D e v e l o p me n t o f th e c o n c e p tu al f o u n d at i o n o f th e r e g i o n a l B C G ( S e c ti o n 3
. 1 ) • A s s e s s me n t an d mo d i f i c at i o n , i f n e c e s s ary , o f th e S t at e ' s b i o l o g i c al mo n i t o ri n g p r o g r a m t o s u p p o rt q u a n ti t a ti v e c al i b r at i o n o f a r e g i o n a l B C G ( S e c t i o n 3
. 2 ) • C a l i b r at i o n o f a r e g i o n a l q u a n ti t at i v e B C G mo d e l f o r o p e r at i o n a l a s s e s s me n t ( S e c ti o n 3
. 3 )

E s t a b l i s h C o n c e p tu a l Fo u n d a ti

o n o f R e g i o

n a

l B CG M o d e l ( S e c t i o n 3 . 1 ) • D e s c r i b

e n at i v e a q u at i c a s s e m b l a g e s • I d e n t i f

y r e g i o n a l s

t r e s s o r s • D e s c r i b

e e x p e c t e d bi o l og i c a l r e s po n s e t o s t r e s so r s ( t h e B C G )

A d o p t T A L U s i n t o W a t e r Q u a l

i ty S t a n d a r d s ( C h a p t e r s 5 & 6 )Policy/LegalFoundationsDeterminemanagementobjectives

Q u a n t i f y a n d Ca l i b r a t e th e R e g i on a l B CG ( S e c ti o n 3 . 3 ) • A s s e m b l e i n f

o rm a t i o n • D e s c r i be q ua n t i f

i a b l e at t ri

b u t e s • D e s c r i be B C G t i e r s ; a s si g n si t e s • D e v e l o

p o r a p p

l y q uan t i

t at

i v e a s s e s s m e n

t m e t h od ( i n d e x o r m od e l ) A s

s e ss M o n

i t o r i n

g P r o g r a m ( S e c ti o n 3 . 2 ) • B i o l og i c a l a s s e m b l a g e

s • M e t h o d

o l og y • G e og r a p h

i c c o v e r a g e • D at a b a se

I n f o rm a t i o n s u f f i c i e n t t o s u

p po r t B C G ? N O

Y E S Mo d i f y M o n i t o r i n g P r o

g r a m

F I G U R E 3 - 1 . T e c h n i c a l c o mp o n e n t s o f t h e B i o l o g i c a l C o n d i t i o n G r a d i e n t .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 3 9A S t a t e ' s w a t e r m a n a g e me n t p r o g r a m c a n s up p o rt d e v e l o p me n t o f t i e re d a q u a ti c l i f e u s e s i f i t i s f l e x i b l e w i th r e s p e c t t o i m p r o v e me n t s i n s c i e n ti f i c kn o w l e d g e a n d a c kn o w l e d g e s th a t s c i e n t i f i c a d v a n c e s m a y s u p p o rt a d j u s t me n t o f b i o l o g i c a l g o a l s . S t a t e a n d T r i b al d e s i g n a t e d u s e s f o r m th e a q u a ti c l i f e g o a l s a n d w a t e r q u al i t y c r i t e r i a ( b i o l o g i c a l , c h e mi c a l a n d p h y s i c al ) t o p r o t e c t th e u s e s p r o v i d e th e b a s i s f o r me a s u r i n g a tt a i n me n t o f th e g o a l s . 

### 3 . 1 C o n c e p tu a l f o u n d a ti o n o f a r e g i o n a l B C G m o d e l T h e f i r s t t e c h n i c a l c o m p o n e n t o f c al i b r at i n g a r e g i o n al B C G i s t o a d ap t th e n ati o n a l B C G mo d e l t o r e g i o n al c o n d i t i o n s . M o d e l d e v e l o p me n t i n c l u d e s th re e c o m p o n e n t s th at , t o g e th er , p r o v i d e a c o m p l e t e e c o l o g i c a l d e s c ri p ti o n o f b i o l o g i c al re s p o n s e t o s tre s s o r s th a t i s c o n s i s t e n t w i th e c o l o g i c al th e o ry a n d e m p i r i c al o b s e r v a ti o n :

• D e s c ri b e th e n a ti v e a q u at i c a s s e m b l a g e s u n d e r n a tur al , u n d i s turb e d c o n di ti o n s • I d e n t i f y th e p r e d o mi n a t e re g i o n a l s tre s s o r s • D e s c ri b e th e B C G , i n c l u d i n g th e th e o r e t i c a l a n d e m p i r i c a l l y o b s e r v e d f o u n d ati o n o f a s s e m b l a g e r e s p o n s e t o s tre s s o r s S i mi l ar t o th e n ati o n al B C G mo d e l d e v e l o p me n t p r o c e s s , r e g i o n al B C G c al i b r at i o n c a n t ake p l a c e thr o u g h t e c h n i c a l p a n e l s an d w o rk s h o p s th at b ri n g t o g e th er a qu a ti c b i o l o g i s t s a n d e c o l o g i s t s kn o w l e d g e ab l e ab o u t th e w at erb o di e s a n d a s s e m b l a g e s i n th e i r re g i o n s . T h e t e c h n i c a l e x p ert s d e s c ri b e n a ti v e a q u at i c a s s e m b l a g e s , re g i o n al s tr e s s o r s , a n d p att e rn s o f b i o l o g i c a l a l t e r a ti o n b a s e d o n b o th e m p i r i c al o b s e r v a ti o n s a n d th e o r e ti c al f o u n d at i o n t o d e v e l o p a r e g i o n a l b i o l o g i c al c o n d i t i o n g r a d i e n t
. T h e t e c h n i c al e x p e rt s c a n i n c l u d e s c i e n ti s t s f r o m S t a t e a n d f e d e r al w a t e r qu a l i t y a g e n c i e s a n d n a tur al re s o urc e d e p art me n t s , i n t e r s t at e r i v e r c o mmi s s i o n s , u n i v e r s i t i e s , a n d th e p ri v a t e s e c t o r . E x p e rt p a rti c i p a n t s i n th e re g i o n a l mo d e l a n d c al i b r at i o n e x er c i s e s h o u l d b e kn o w l e d g e ab l e ab o u t th e a s s e m b l a g e s s a m p l e d i n th e ap p l i c a b l e mo n i t o ri n g p r o g r a m s ( i n v e rt e b r a t e b i o l o g i s t s , i c hth y o l o g i s t s , a l g o l o g i s t s , e n d a n g e r e d s p e c i e s e x p e rt s , e t c . )
. T h e g r o u p s h o u l d al s o i n c l u d e s c i e n t i s t s i n v o l v e d i n mo n i t o r i n g p r o g r a m s w h o a r e f a mi l i a r w i th th e s i t e s an d th e o r g a n i s m s , p l u s o th er S t at e , f e d er a l , u n i v e r s i t y , a n d p r i v a t e s e c t o r b i o l o g i s t s w i th r e l e v a n t e x p e rt i s e . In s o me c a s e s , B C G s h a v e b e e n i n i t i a l l y dr a f t e d b y a s i n g l e e x p er i e n c e d a n d kn o w l e d g e ab l e i n di v i d u a l , f o l l o w e d b y a c o n s e n s u s p r o c e s s t o c o n f i r m a n d mo d i f y th e mo d e l
. 3 . 1 . 1 D e s c r i b e n a t i v e a q u a t i c a s s e m b l a g e s T h e B C G i s g r o u n d e d i n n atu r al b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e s th at a r e p r e s e n t i n e c o s y s t e m s w i th n o o r mi n i m a l d i s tu rb a n c e . D e v e l o p i n g th e B C G e n t ai l s s p e c i f i c d e s c r i p t i o n s o f th e n atu r a l a q u ati c a s s e m b l a g e s . T h e d e s c r i p t i o n o f n atu r al c o n d i t i o n s re q u i r e s b i o l o g i c al kn o w l e d g e o f th e r e g i o n , c l a s s i f i c ati o n o f th e n atu r a l a s s e m b l a g e s , a n d , i f a v a i l a b l e , h i s t o ri c a l d e s c r i p t i o n s o f th e h ab i t at s a n d a s s e m b l a g e s . E

x i s t i n g i n f

o r

m a t i o n – I n f o r m a t i o n o n b i o t a i n u n di s turb e d o r mi n i m a l l y d i s tu rb e d h ab i t at s i s r e q u i re d t o d e v e l o p a r e g i o n al B C G m o d e l
. I f th e S t at e h a s an e x t e n s i v e mo n i t o r i n g p r o g r a m w i th u n d i s turb e d r e f e r e n c e s i t e s , i t s e x i s t i n g mo n i t o r i n g d at a w i l l p l a y a n i m p o rt a n t r o l e i n d e v e l o p i n g th e d e s c ri p ti o n s o f r e f e r e n c e b i o t a . I n a d d i t i o n t o mo n i t o r i n g d at a , p a rti c i p a n t s s h o u l d al s o c o n s u l t g e n e r a l r e f e r e n c e s o n b i o t a o f th e r e g i o n , e s p e c i a l l y r e f e r e n c e s s h o w i n g th e h i s t o ri c al a n d p r e s e n t
- d a y g e o g r ap h i c d i s tri b u t i o n o f f l o r a an d f au n a . T h e s e r e f e r e n c e s o f t e n e x i s t f o r f i s h an d v a s c u l ar p l a n t s , o r m a y b e u n p u b l i s h e d r e p o rt s a n d l i s t s f o r th re at e n e d i n v e rt e b r at e s s u c h a s m u s s e l s , s n a i l s , a n d dr a g o n f l i e s . H o w e v e r , s u c h r e f e re n c e s ar e o f t e n u n a v a i l a b l e f o r b e n th i c m a c r o i n v e rt e b r at e s o r a l g a e .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 4 0Cl a s s i f

i c a t i o n – D e v e l o p i n g a d e s c ri p ti o n o f th e B C G r e q u i r e s th a t b i o l o g i s t s t ake i n t o a c c o u n t th e n atu r a l v ar i ab i l i t y i n a s s e m b l a g e s t ru c tu r e a n d c o m p o s i ti o n amo n g s i t e s a n d e x p l a i n th at v ar i ab i l i t y w h e r e p o s s i b l e . T h i s re q u i r e s a c l a s s i f i c at i o n s y s t e m o r mo d e l t o p r e di c t th e n a tur al v ar i at i o n a mo n g s i t e s ( e . g . , W r i g h t e t a l
. 1 9 8 4 , B a rb o ur e t al
. 1 9 9 9 , B ai l e y e t a l
. 2 0 0 4 )
. In th i s d o c u me n t , th e t e r m " c l a s s i f i c at i o n " r e f e r s t o i d e n t i f y i n g c o n s i s t e n t di f f e r e n c e s b e t w e e n b i o l o g i c al a s s e m b l a g e s f r o m u n d i s tu r b e d o r mi n i m a l l y d i s tu r b e d a q u at i c s y s t e m s , i f i n f o r m at i o n a v a i l ab l e , a n d e x p l ai n i n g th o s e d i f f er e n c e s i n t e r m s o f n atu r a l e n v i r o n me n t al g r a d i e n t s . S u c h n atur al g r a di e n t s are e n c o m p a s s e d w i th i n th e r e g i o n al d e s c r i p t i o n s o f th e u n di s tu r b e d o r mi n i m a l l y d i s turb e d c o n d i t i o n o f th e s t r e s s o r g r a d i e n t ( C h ap t e r 4 )
. D i s t r i b u ti o n s o f th e o r g a n i s m s th a t m ake u p a q u a ti c c o mm u n i t i e s a r e c o n t r o l l e d b y th e e f f e c t s o f t e m p e r a tur e , w a t e r v e l o c i t y , l i g h t , o x y g e n , w a t e r q u a n ti t y , d i s s o l v e d s u b s t a n c e s ( e . g . , D O C , a l k a l i n i t y , p H ) , f o o d r e s o ur c e s , c o v e r , r e p r o d u c t i v e h ab i t at , v ar i ab i l i t y o f p h y s i c al a n d c h e mi c a l f a c t o r s , c o m p e t i t o r s , a n d p r e d at o r s . T h e s e p h y s i c a l a n d c h e mi c a l f a c t o r s v ary g e o g r ap h i c a l l y e n ab l i n g b i o l o g i s t s t o c h ar a c t e ri z e s e v e r al c o mm u n i t y t y p e s b y g e o g r ap h i c l o c ati o n , s u c h a s c o l d w at er /w ar m w at e r f i s h c o mm u n i t i e s a n d l o w g r a d i e n t /h i g h g r a d i e n t i n v e rt e b r at e c o mm u n i t i e s . S c i e n ti s t s h a v e a l s o r e c o g n i z e d g e o g r ap h i c b o u n d ari e s c h a r a c t e r i z e d b y g e o l o g y o r v e g e t at i o n ( e c o re g i o n s : O me r n i k 1 9 8 7 ; f i s h c o mm u n i t i e s : H u g h e s a n d L ar s e n 1 9 8 8 ; m a c r o i n v e rt eb r at e c o mm u n i t i e s : G e r r i t s e n e t al
. 2 0 0 0 )
. S o me v ar i ab l e s , n o t a b l y me a s u r e s o f s tr e a m s i z e ( e . g . , o r d er , c a t c h me n t ar e a , l e n g th , t o t al f l o w ) , h a v e a mo r e c o n ti n u o u s e f f e c t o n b i o l o g i c al v ar i ab l e s ( e . g . , i n c r e a s e o f f i s h s p e c i e s ri c h n e s s w i th s t r e a m s i z e ; K a rr e t a l
. 1 9 8 6 )
. R e f

e r

e n c e c o n di t i o n – C l o s e l y c o n n e c t e d w i th c l a s s i f i c a t i o n o f u n di s tu rb e d o r mi n i m a l l y d i s tu rb e d s y s t e m s a n d c o mm u n i t i e s i s th e d e f i n i ti o n an d me a s u re me n t o f r e f er e n c e c o n d i t i o n . M e th o d s f o r e s t a b l i s h i n g r e f e r e n c e c o n di ti o n n e e d t o b e c o n s i s t e n t f o r d i f f e ri n g w a t e r b o d y c o n d i ti o n s t o b e c o m p ar e d ( H u g h e s 1 9 8 5 , 1 9 9 4 ; H u g h e s e t a l
. 1 9 8 6 ; M o s s e t a l
. 1 9 8 7 ; B ai l e y e t al
. 2 0 0 4 ; S t o d d ar d e t a l
. i n p r e s s )
. U n d i s tu rb e d o r mi n i m a l l y d i s tu rb e d c o n d i t i o n s a r e c o mp ar ab l e t o “ n atu r al c o n d i t i o n s , ” e . g . B C G t i e r s 1 a n d 2
. T h e r e f o r e , d e f i n i n g " n atu r a l " re f e r e n c e c o n d i t i o n s i s th e s t art i n g p o i n t f o r d e v e l o p me n t o f a r e g i o n al B C G
. I d e a l l y , e mp i ri c al d at a a s s e m b l e d f r o m r e f e r e n c e s i t e s w i th n o o r mi n i m a l l e v e l s o f s tr e s s o r s c h a r a c t er i z e T i e r s 1 a n d 2 o f th e B C G
. T h i s i s b e c au s e T i er 1 b i o l o g i c a l c o n d i t i o n i s , b y d e f i n i t i o n , a n a s s e m b l a g e s t ru c tu r e , f u n c ti o n , a n d t a x o n o mi c c o m p o s i t i o n th a t i s " n a tu r a l l y d e ri v e d " f r o m a p h y s i c al e n v i r o n me n t n o t e f f e c t e d b y s t r e s s o r s ( A n g er me i e r a n d K ar r 1 9 9 4 )
. M i n i m a l l y d i s tu rb e d s i t e s ( a s d e f i n e d b y p h y s i c al , c h e mi c a l , a n d l a n d s c a p e me a s ur e s ) c a n b e s l i g h tl y a l t e r e d f r o m u n d i s tu rb e d c o n d i ti o n , b u t s h o u l d re t a i n mo s t c h ar a c t e ri s t i c s o f th e re s i d e n t b i o t a i n u n d i s turb e d s i t e s . In m a n y r e g i o n s o f th e c o u n t ry w h e re T i er 1 an d T i e r 2 s i t e s m a y n o l o n g e r e x i s t , th e r e f e r e n c e s i t e s u s e d b y a g e n c i e s a r e c o n s i d e re d “ l e a s t d i s tu rb e d
. ” T h e s e s i t e s h a v e a l s o b e e n t e r me d a s th e “ b e s t a v a i l ab l e , ” o r “ b e s t e x i s t i n g , ” i n th e re g i o n b u t m a y b e s u b s t a n ti al l y a l t er e d f r o m p r i s ti n e , n atur al c o n d i t i o n s . In e x t e n s i v e l y a l t e r e d r e g i o n s w h er e u n d i s tu rb e d o r mi n i m a l l y d i s tu rb e d s i t e s are ab s e n t , th e b e s t me a n s t o a c c ur a t e l y c h ar a c t er i z e T i e r s 1 o r 2 m a y b e thr o u g h h i s t o r i c a l r e c o r d s o f th e t a x o n o mi c d i s tri b u ti o n s o f d i f f e r e n t a s s e m b l a g e s a n d d e s c r i p t i o n s o f th e p h y s i c a l s e tti n g o f u n d i s tu r b e d c o n d i t i o n s ( s e e b e l o w )
. Hi s to r i c a l d e s c r i p t i o n s – H i s t o ri c al d e s c ri p t i o n s h e l p re c o n s tru c t u n d i s turb e d a q u a t i c h ab i t at s a n d m a y h e l p i d e n t i f y p r e s e n t
- d a y s i t e s th at ap p r o x i m a t e h i s t o r i c a l c o n di ti o n s . T h i s i n f o r m a t i o n i s e s p e c i al l y c r i t i c al i n ar e a s w h e r e th e b e s t e x i s ti n g s i t e s a r e s i g n i f i c a n tl y a l t e re d
. S o ur c e s o f h i s t o ri c al i n f o r m a t i o n i n c l u d e e arl y p h o t o g r ap h s an d t a x o n o mi c c o l l e c ti o n s , p r e - d a m a n d p r e - i rri g a t i o n p h y s i c a l d a t a ( U S G S f l o w d a t a , B L M d at a ) , a n d th e d e s c ri p ti o n s o f p i o n e e r s , n a tur al i s t s , a n d s c i e n ti s t s . R e c e n t c o m p i l at i o n s a n d s u mm ar i e s o f h i s t o r i c a l i n f o r m at i o n h a v e b e e n d e v e l o p e d w h e re l o c al o r c o n s er v a t i o n i n t e re s t i s s tr o n g ( e . g . , Ku z e l k a e t al
. 1 9 9 3 , J o h n s o n 1 9 9 4 )
. S e e C a s e E xa m p l e 3

- 1 o n c o n s i de r i n g h i s to r i c a l s t re a m c h a r a c t e r i s t i c s to e s t i m a te m i n i m a l l y d i s t u r b e d c o n di t i o n s a n d s u p

p o rt re f

e re n c e s t re a m s e l e c t i o n s i n K

a n s a s . DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 4 1I f n o u n d i s turb e d o r mi n i m a l l y d i s turb e d r e f er e n c e s i t e s e x i s t i n a r e g i o n , th e s t r e s s o r g r a di e n t p r o v i d e s a me a n s f o r d e t e r mi n i n g th e b e s t r e g i o n a l c a n di d at e s t o a c t a s b e n c h m ark s f o r c o mp ar i s o n , i
. e . , “ l e a s t d i s tu rb e d ” o r “ b e s t a v a i l ab l e c o n di ti o n s . ” C h ap t er 4 di s c u s s e s th e s tre s s o r g r a di e n t a n d a f r a me w o rk t o o r g a n i z e s t r e s s o r i n f o r m a t i o n d e ri v e d f r o m me a s u r e s o f th e p h y s i c a l , c h e mi c a l , a n d l a n d s c a p e v ar i ab l e s o f a s a m p l e d s i t e . A p p l y i n g mo n i t o r i n g i n f o r m ati o n th at i s o r g a n i z e d i n t o th e s tr e s s o r g r a d i e n t f r a me w o rk w i l l h e l p m a n a g e r s e v a l u at e th e s t atu s o f th e i r w at er s re l at i v e t o c h a n g e , o r d e p artu r e , f r o m r e f e r e n c e c o n d i t i o n . 3 . 1 . 2 I d e n ti f y r e g i o n a l s t r e s s o r s A d e s c ri p t i o n o f r e g i o n al l y d o mi n a n t s tr e s s o r s w i l l h e l p d e f i n e e x p e c t at i o n s f o r b i o l o g i c al re s p o n s e s th at ar e l i ke l y t o o c c ur . T h i s s t ep c o n s i d er s s o u rc e s o f p h y s i c al a n d c h e mi c al s tr e s s o r s a n d c au s e s o f l a n d s c ap e o r h ab i t at di s tu rb a n c e ( th e s tr e s s o r g r a d i e n t ; C h ap t er 4 )
. F o r e x a m p l e , i f a n e c o r e g i o n i s p r i m ar i l y mo u n t a i n o u s , th e n s t r e s s o r s f r o m e x t e n s i v e r o w - c r o p a g r i c u l tu re w i l l b e r e l a ti v e l y l e s s f re q u e n t th a n s t r e s s o r s f r o m o th e r s o u r c e s . O th e r e x a m p l e s o f re g i o n a l l y i m p o rt a n t s t r e s s o r s i n c l u d e h y dr o l o g i c a l t e r ati o n f r o m u rb a n i z a t i o n ; e f f l u e n t
- c r e at e d p er m a n e n t s tr e a m s i n th e ari d w e s t ; a n d a c i d mi n e dr a i n a g e a n d r e l at e d me t al s c o n t a mi n a ti o n i n c o a l mi n i n g r e g i o n s o f th e A p p a l a c h i a n s a n d me t a l mi n i n g r e g i o n s o f th e R o c k y M o u n t a i n s . I d e n t i f i c a ti o n o f s tre s s o r s an d th e i r s o ur c e s i s th e f i r s t s t e p i n c h ar a c t e ri z i n g th e s t r e s s o r g r a di e n t ( C h ap t e r 4 )
. T h e s t r e s s o r g r a d i e n t i s th e c o m b i n a t i o n o f c au s al f a c t o r s th at i n d u c e a n a d v e r s e r e s p o n s e i n th e a q u a ti c b i o t a . A c o n c e p tu al mo d e l o f f i s h a n d m a c r o i n v e rt e b r a t e a s s e m b l a g e r e s p o n s e t o a r e g i o n al s tr e s s o r g r a di e n t r a n g i n g f r o m u n d i s tu r b e d o r mi n i m a l l y d i s turb e d c o n di t i o n s t o s e v e r e l y a l t e r e d c o n d i t i o n s w a s d e v e l o p e d b a s e d o n e m p i r i c a l o b s er v at i o n s o f a s s e m b l a g e r e s p o n s e s t o m u l ti p l e s o ur c e s i n O h i o ( Fi g u r e 3

- 2 )
. T h e g r a p h i c r e p r e s e n t s me a s u r e d a s s e m b l a g e ab u n d an c e ( y - a x i s ) a g a i n s t a n a s s e m b l a g e i n d e x ( f i s h I B I , m a c r o i n v e rt e b r at e I C I ; x - a x i s ) w i th th e g e n e r al i z e d r e s p o n s e o f s e l e c t e d me tr i c s . B i o l o g i c al d e s c ri p t i o n s c o rre s p o n d t o th e s i x ti e r s o f th e B C G mo d e l a n d i n c l u d e d e s c r i p ti o n s o f a s s e m b l a g e c h a r a c t e r i s ti c s , c h e mi c a l w at er q u al i t y c o n d i ti o n s , p h y s i c a l h ab i t at a n d f l o w r e g i me , a n d s o u r c e s o f s tre s s th at a r e t y p i c al l y a s s o c i a t e d w i th e a c h
. T h i s w a s mo d i f i e d f r o m a n o ri g i n a l c o n c e p tu a l mo d e l b y O h i o E P A ( 1 9 8 7 ) a n d Y o d e r a n d R a n ki n ( 1 9 9 5 b )
. It d e mo n s tr at e s th a t u n d e r s t an d i n g th e r e l a ti o n s h i p b e t w e e n a s s e m b l a g e r e s p o n s e s a n d s tre s s o r s i s a f u n d a me n t al a s p e c t o f b i o a s s e s s me n t s . 3 . 1 . 3 D e s c r i b e t h e B i o l o g i c a l C o n d i ti o n G r a d i e n t In t e s t i n g th e n a ti o n a l B C G mo d e l , r e g i o n al e x p e rt s c a l i b r at e d i t t o s p e c i f i c r e g i o n a l s i t e s a n d a s s e m b l a g e s . B i o l o g i s t s f ami l i ar w i th th e r e g i o n s ’ n atu r a l a q u ati c c o mm u n i t i e s an d th e i r r e s p o n s e s t o s tr e s s w o rke d c o l l a b o r ati v e l y t o c al i b r at e th e B C G mo d e l t o c o n d i t i o n s i n th e f o l l o w i n g r e g i o n s : M ai n e , K e n tu c k y , th e C e n tr al Gre at P l ai n s , a n d s e l e c t e d ar e a s i n th e a r i d w e s t ( A ri z o n a a n d e a s t er n W a s h i n g t o n )
. T ab l e 2

- 3 s h o w s th e r e s u l t i n g mo d e l f o r M ai n e . T h e e q u i v a l e n t s t e p i n d e v e l o p i n g a r e g i o n al B C G mo d e l i s t o d e v e l o p a l o c al c o u n t e rp art t o th e n at i o n a l B C G mo d e l
. T h e o b j e c ti v e i s t o g r o u n d th e B C G i n l o c a l c o n di ti o n s . T h e r e g i o n al l y c a l i b r a t e d B C G d e s c r i b e s th e u n d i s turb e d o r mi n i m a l l y d i s turb e d a q u a ti c e c o s y s t e m s o f th e r e g i o n , a n d th e re s p o n s e s o f th e b i o t a t o th e p re d o mi n at e r e g i o n a l s tre s s o r g r a di e n t
. T o th e e x t e n t p o s s i b l e , th e r e g i o n al mo d e l s h o u l d d e s c r i b e u n di s tu rb e d o r mi n i m a l l y d i s tu rb e d c o n d i t i o n s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 4 2AssemblageAbundance(density,biomass)

A s s e m b l a g e i n d e x ( I B I , I C I ) U

n i

m

pa c t e d ( as n a tu r al

l y o cc ur s ) L eas t i m

p

a c t ed ( b es t a v a i

l a b l e ) S u b s t an t i a l

l y A lt e r

e d ( i n it

i a l e n r i c h

m e n t )

S e v

er

e l

y De gr

a d

ed ( a c u t e l y t

o x

i c c o nd it

i o n s

) H

i gh l y A lt er

e d ( gr

o s

s e nr i c h

m en t )

C o n d it i o n l

i k e l

y b e

y on d s co p e o f c ur

r e n t i n d

i c e s A r

r o w d i r e c t i on i nd

i c a t

e s m eas ur ed v alue ; l i n e t hi

c k

n ess i n d

i ca t e s s t r e n

g t

h o f si gn al T a xa R i c h n e s s I n t o l e r a n t T a xa %T o l e ra n t T a x a % O m n i vo r e s S p e c i a l i st T a xa % D E LT s Bi ol

o

g i

c

a l a n d S t r es

s or G r a d

i en t D es c r i p t

or

s
“ A

s N a t u ra l l y O c c u r s ” ( P

r i s t

i n e

) “ L e a st I m p a c t e d ” ( E

x

ce

p t

i o n a l

) “ I n i t i a l E n r i c h m e n t ”

( G o o d ) “ M o d e r a t e E n r i c h m e n t ” ( F

a i

r ) “ G r o s s E n r i c h m e n t ” ( P

o o r ) “ S e ve r e l y A l t e r e d ” ( V

e r

y P o o

r ) A ss e

mbl a

ge C ha

r ac t er

i s t

i cs N at i v e a s s e m b l a g e s ; n o s y m p t o m s o f s t r e s s “ B e s t o f w h at ’ s l e f t ” a s s e m b l a g e s ; h i g h r i c h n e s s ; i n t o l e r a n t s , s p e c i a l i s t s p r e d o m i n at e “ T y p i c a l ” a s s e m b l a g e s ; g o o d r i c h n e s s ; e m e r g i n g s y m p to m s o f s t r e s s i n s e l e c t e d m e t r i c s “ I m p a i r e d ” a s s e m b l a g e s ; t o l e r a n t s & g e n e r a l i s t s p r e d o m i n a t e n u m b e r s / b i o m a s s ; l o s s o f i n t o l e r a n t s “ D e g r a d e d ” ; h i g h l y t o l e r a n t t a xa p r e d o m i n a t e ; r e d u c e d a b u n d a n c e ; a n o m a l i e s i n c r e a s i n g “ S e v e r e l y d e g r ad e d ” ; v e ry l o w n u m b e r s ; f e w t ax a ; v e ry h i g h % a n o m a l i e s ; t o x i c s i g n a t u r e s C

h e

m i

c

a l W a t

er Q u a l

i t y C on d i t i ons A

s n at u r a l ; n o h u m a n - m a d e c o m p o u n d s p r e s e n t “ B e s t re f e r e n c e ” q u a l i t y ; t o x i c s < d e t e c t i o n ; h i g h D

. O

. , l o w n u t r i e n t s “ B a c kg r o u n d r e f e r e n c e ” q u a l i t y ; t o x i c s < c h r o n i c ; a d e q u a t e D

. O

. , n u t r i e n t s = “ E n r i c h e d ” q u a l i t y ; t o x i c s < c h r o n i c ; m a r g i n a l D

. O

. r e g i m e , n u t r i e n t s > “ D e g r a d e d ” q u a l i t y ; t o x i c s > c h r o n i c ; l o w D

. O

. , n u t r i e n t s > > r e fe r e n c e “ E x t r e m e l y p o o r ” q u a l i t y ; t o x i c s > a c u t e ; v e r y l o w D

. O

. , n u t r i e n t s > > r e f e r e n c e ; r e f e r e n c e r e f e r e n c e c o n t a m i n at e d P

h

y

si

c

a l H abi t a t & F l o w R e

g

i m e s e d i m e n t s N at u r a l h a b i t a t a n d f l o w r e g i m e ; n o h u m a n - m a d e E x c e l l e n t q u a l i t y h a b i t at & f l o w r e g i m e ; r e c o v e r e d f r o m G o o d q u a l i t y h a b i t a t & f l o w r e g i m e ; d e m

i n i

m

i s h u m a n F a i r q u a l i t y h a b i t a t & f l o w r e g i m e ; a c t i v e h u m a n m o d i f i

P o o r q u a l i t y h a b i t at & f l o w r e g i m e ; a c t i ve h u m a n m o d i f i

S e v e r e m o d i f i

c a t i o n s ; e p h e m e r a l f l o ws ; a c t i v e h u m a n m o d i f i c a t i o n s ; n o m o d i f i c a t i o n s h u m a n - m ad e m o d i f i c at i o n s m o d i f i c at i o n s c a t i o n s ; i n c o m p l e t e c a t i o n s ; n o r e c o v e r y r e c o ve r y p o t e n t i a l
r e c o v e r y E

x

a

m

pl

es o f So ur c es a n d A c t iv

i t i e

s N o e f fe c t s o f h u m a n a c t i v i t y a r e e v i d e n t P o i n t s o u r c e s p r e s e n t , d o n o t d o m i n at e f l o ws ; N P S i m p ac t s b u f f e r e d b y e x

t e n s i v e r i p a r i a n s y s t e m P o i n t s o u r c e s m a y d o m i n a t e f l o ws ; N P S i m p a c ts b u f f e r e d b y g o o d r i p a r i a n z o n e s P S / N P S e n r i c h

m e n t i m p ac t s ; N P S u n b u f f e r d ; c h a n n e l m o d i f i

c a t i o n s ; i m p o u n d m e n t s G r o s s P S / N P S e n r i c h m e n t i m p a c t s i n c . C S O s ; N P S u n b u f f e r d ; c h a n n e l m o d i f i c a t i o n s ; u r b a n i z a t i o n S e v e r e P S/ N P S t o x i c i m p ac t s ; e x

t r e m e c h a n n e l m o d i f i c a t i o n s ; u r b a n i z a t i o n ; a c i d m i n e d r a i n a g e , s e ve r e t h e r m a l
F I G U R E 3 - 2 . C o n c e p t u a l m o d e l o f t h e r e s p o n s e o f f i s h a n d m a c r o i n v e r t e b r a t e a s s e m b l a g e s t o a g r a d i e n t o f i m p a c t s i n w a r m w a t e r r i v e r s a n d s t r e a m s t h r o u g h o u t O h i o ( m o d i f i e d f r o m O h i o E P A 1 9 8 7 a n d Y o d e r a n d R a n ki n 1 9 9 5 b ) .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 4 3T h e B C G mo d e l m a y r e q u i r e s o me e x a m p l e d at a f r o m s i t e s t o e m p i ri c al l y g r o u n d

- tru th c o n c l u s i o n s . A n e x a m p l e r e g i o n a l B C G w a s d e s c r i b e d i n C h ap t e r 2 , th e M a i n e s c e n a r i o f o r c o l d

- w a t er , h i g h g r a di e n t s tr e a m s ( T ab l e 2

- 3 )
. O h i o a l s o d e v e l o p e d a c o n c ep tu al mo d e l o f th e B C G , s h o w n i n F i g u re 3

- 2 , a s p art o f i t s ti e r e d a qu a ti c l i f e u s e d e v e l o p me n t
. I n a d d i t i o n t o th e d e s c ri p ti o n o f u n d i s turb e d , n atu r a l a s s e m b l a g e s a n d th e p r e d o mi n at e s tr e s s o r g r a d i e n t i n a r e g i o n , th e r e g i o n a l mo d e l al s o r e q u i re s a n ar r at i v e d e s c ri p t i o n o f th e ti e r s an d th e i r b i o l o g i c a l attri b u t e s . A n a r r

a t

i v e d e s c r i p t

i o n o f t h e tie r s o f t h e B CG f o r t h e re g io n – T h e r e g i o n a l mo d e l i n c l u d e s d e s c ri p ti o n o f i n d i v i d u al t i e r s a l o n g th e g r a d i e n t o f b i o l o g i c al re s p o n s e t o s tr e s s o r s , i n c l u di n g o r g a n i s m s p r e s e n t a n d o r g a n i s m s ab s e n t
. T h e d e s c r i p t i o n s o f c h an g e s i n th e a ttri b u t e s c o r r e s p o n d i n g t o th e d i f f er e n t ti er s a r e d e r i v e d f r o m th e c o n s e n s u s a mo n g t e c h n i c al e xp e rt s a s w e l l a s a g r e e me n t o n th e nu m b e r o f ti e r s th a t c a n b e d i s c ri mi n a t e d a c r o s s th e e n ti r e g r a d i e n t
. T h e re g i o n a l n a rr a ti v e d e s c r i p ti o n s r e f i n e th e n ati o n al mo d e l ’ s d e s c ri p t i o n s o f c h an g e s a c r o s s th e s tre s s o r g r a d i e n t t o r e f l e c t l o c a l c o n di ti o n s . ( e . g . , s e e M ai n e e x a m p l e , T ab l e 2

- 3 a n d O h i o e x a m p l e , F i g u r e 3

- 2 )
. T h e d e s c ri p ti o n o f th e O h i o B C G i s i n th e r o w ti tl e d
“ A s s e m b l a g e C h ar a c t e ri s ti c s ” ( Fi g u r e 3

- 2 )
. In O h i o , e n r i c h me n t o c c ur s a t i n t e r me d i at e di s tu r b a n c e l e v e l s f o r th e me tr i c s ( nu mb e r s o r b i o m a s s )
. T h e d e s c ri p ti o n s s h o u l d a c c o u n t f o r th e n atu r al c l a s s i f i c ati o n th at ap p l i e s t o th e re g i o n . A s n o t e d i n S e c ti o n 3
. 1
. 1 , “ c l a s s i f i c at i o n ” i s d e f i n e d a s th e p r o c e s s o f s tr at i f y i n g a c c o r d i n g t o n a tu r a l g r a d i e n t s . It m a y b e n e c e s s ary t o d e v e l o p s e p a r at e n arr a ti v e d e s c ri p t i o n s f o r m a j o r c l a s s e s o f n a tu r a l g r a d i e n t s i f th e b i o l o g i c a l e x p e c t a ti o n s d i f f e r w i d e l y a mo n g c l a s s e s . F o r e x a m p l e , th e b i o t a o f l o w - g r a d i e n t s tre a m s w i th f i n e , s a n d y s u b s t r at e s m a y b e d o mi n a t e d b y i n v e rt e b r at e s a d ap t e d t o th o s e c o n di ti o n s , s u c h a s mi d g e s a n d w o r m s . T h e s e s a me o r g a n i s m s ar e o f t e n i n di c at o r s o f d e g r a d e d c o n d i ti o n s i n f a s t
- f l o w i n g s tre a m s w i th c o ar s e s ub s t r at e , b u t m a y b e e x p e c t e d t o o c c ur u n d e r th e b e s t c o n d i t i o n s i n n atur al l y s i l t y s t r e a m s . A n a r r

a t

i v e d e s c r i p t

i o n o f t h e e c o l ogic a l a t t r

ib u t e s t h a t a re u s e d to d e te r m in e t h e ti e r s – E c o l o g i c a l a t t r i b u t e s a r e me a s u r ab l e c h ar a c t e r i s ti c s o f th e s y s t e m ( d e s c ri b e d i n C h a p t er 2 )
. F o r b i o a s s e s s me n t p r o g r a m s th a t s a m p l e b i o t a o f t ar g e t a s s e m b l a g e s , th e c r i t i c a l a ttri b u t e s ar e th o s e mo s t c l o s e l y r e l at e d t o t a x o n o mi c i n f o r m a t i o n c o n t a i n e d i n th e s a m p l e d a s s e m b l a g e s . M a n y s p e c i e s c a n b e a s s i g n e d t o a n a t t r i b u t e g r o u p , a n d th e c h an g e i n th e a ttri b u t e s i s d e s c r i b e d i n th e c o n c e p tu al mo d e l
. I n th e O h i o e x a m p l e ( Fi g u r e 3

- 2 ) , attri b u t e s i n c l u d e i n t o l e r a n t s , g e n e r al i s t s , s p e c i a l i s t s , e t c . l i s t e d i n th e d e s c r i p t i o n s i n th e f i r s t r o w ( A s s e m b l a g e C h ar a c t e ri s t i c s )
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 4 4

### 3 . 2 D a t a n e e d s : A s s e s s a n d m o d i f y t e c h n i c a l p r o g r a m C o n s i s t e n t , q u a l i t y a s s u r e d a n d c o n tr o l l e d ( q a / q c ) mo n i t o ri n g i n f o r m at i o n i s ke y t o d e v e l o p i n g a q u a n ti t a ti v e a s s e s s me n t s y s t e m w i th i n a B C G f r a me w o rk
. K e y e l e me n t s o f a b i o l o g i c a l mo n i t o r i n g p r o g r a m s ar e l i s t e d b e l o w , c o rre s p o n d t o d e s i g n a n d d a t a c o l l e c t i o n e l e me n t s o u t l i n e d i n T e c h n i c a l G u i de l i n e s : T e c h n i c a l El e m e n ts o f a B i o a s s e s s m e n t P r o g r a m ( s e e A p p e n d i x C ) ( B arb o ur a n d Y o d e r u n p u b l i s h e d m a n u s c ri p t )
. E l e me n t s o f a mo n i t o r i n g p r o g r a m f o r q u a n t i t at i v e c al i b r a ti o n o f th e B C G a r e d i s c u s s e d b e l o w . 3 . 2 . 1 B i o l o g i c a l a s s e m b l a g e s D e v e l o p me n t o f a qu a n t i t ati v e B C G c a n i n c l u d e o n e o r mo r e b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e s ( e . g . , b e n th i c m a c r o i n v e rt eb r at e s , f i s h , p e r i p h y t o n , p h y t o p l a n k t o n )
. C h o i c e o f e a c h o f th e s e a s s e m b l a g e s , a n d f i e l d s a m p l i n g me th o d s , are d i s c u s s e d i n R a p i d B i o a s s e s s m e n t P r o to c o ls f o r U s e i n S t re a m s a n d W a de a b l e R i v e r s : P e r i p hy to n , B e n th i c M a c ro i n v e rt e b r a te s a n d Fi s h ( E P A/ 8 4 1

- B

- 9 9

- 0 0 2 ; B arb o u r e t a l
. 1 9 9 9 )
. 3 . 2 . 2 C o n s i s t e n t m e t h o d o l o g y C o n s i s t e n t a n d d e mo n s t r a t e d me th o d o l o g y i s i m p o rt a n t f o r c a l i b r a ti o n o f a r e g i o n al B C G
. M e th o d o l o g i c al c o n s i s t e n c y i n c l u d e s s a m p l i n g me th o d s th at o b t ai n r e p r e s e n t ati v e s a m p l e s o f re l e v a n t b i o t a i n th e a s s e s s me n t u n i t , c h o i c e an d u s e o f s a m p l i n g e q u i p me n t , i n d e x p er i o d , d e f i n i t i o n o f s a m p l i n g s i t e ( e . g . , s tr e a m r e a c h ) , a n d a l l o c at i o n o f s a m p l i n g a n d s u b s a m p l i n g e f f o rt t o o b t a i n r e p r e s e n t ati v e e s ti m a t e s o f c o m p o s i t i o n an d s t ru c tu re . F i e l d s a m p l i n g c o n s i d er at i o n s a r e di s c u s s e d i n R a p i d B i o a s s e s s m e n t P ro to c o l s f o r U s e i n S t re a m s a n d W a de a b l e R i v e r s : P e r i p h y to n , B e n th i c M

a c r o i n v e rt e b r a te s a n d Fi s h ( E P A/ 8 4 1

- B

- 9 9

- 0 0 2 ; B arb o u r e t a l
. 1 9 9 9 ) , a n d s t a ti s t i c al c o n s i d e r at i o n s a r e d i s c u s s e d i n S ta t i s t i c a l G u i d a n c e f o r D e v e l o p i n g I n d i c a to r s f o r R i v e r s a n d S t re a m s ( A p p e n d i x E )
. 3 . 2 . 3 G e o g r a p h i c c o v e r a g e T h e mo n i t o ri n g p r o g r a m s h o u l d h a v e s u f f i c i e n t s p ati al a n d t e m p o r a l c o v e r a g e t o p r o v i d e a d e q u at e q u a n ti t a ti v e i n f o r m a t i o n t o d e s c r i b e b i o l o g i c a l c o mm u n i t y e x p e c t e d u n di s tu rb e d/mi n i m a l l y d i s tu r b e d c o n d i t i o n s ( S e c t i o n 3
. 1
. 1 )
. T h i s w o u l d i n c l u d e m a j o r g e o g r ap h i c r e g i o n s , w at e r b o d y t y p e s , a n d e n v i r o n me n t al g r a d i e n t s o f p r e s s u re a n d s t r e s s o r s . N

a t u r a l Cl a s s i f

i c a t i o n s –T h e r e s h o u l d b e s u f f i c i e n t r e f e re n c e s i t e d a t a i n th e S t at e ’ s d at ab a s e t o c l a s s i f y n a tur a l c o n di ti o n s a n d a c c o u n t f o r n a tur al s p ati a l v ari a b i l i t y a mo n g s i t e s . C l a s s i f i c a ti o n w a s d i s c u s s e d i n S e c ti o n 3
. 1
. 1
. S t re s s o r g r a di e n t – T o d e s c r i b e th e B C G , e x a m p l e s ar e u s e d f o r e a c h o f th e t i e r s th at o c c u r i n th e s t at e o r r e g i o n . H e n c e , d a t a m u s t s p a n th e e n t i r e c o n di ti o n g r a d i e n t f r o m th e l e a s t di s tu rb e d t o th e mo s t di s tu r b e d s i t e s i n a p art i c u l ar r e g i o n , a l o n g th e e n t i r e s tre s s o r g r a d i e n t
. G e o g r a

p h i c i n f

o r

m a t i o n – I n a d d i t i o n t o r o u ti n e mo n i t o r i n g d at a , g e o g r ap h i c i n f o rm at i o n h e l p s t o d e v e l o p n atur a l c l a s s i f i c at i o n o f w at e rb o di e s t o r e f i n e th e e x p e c t e d c o n di ti o n . A s n o t e d ab o v e , o n e o f th e r e q u i r e me n t s f o r d e v e l o p i n g a d e s c ri p ti o n o f th e B C G i s t o h a v e a n a tur al c l a s s i f i c a t i o n o f th e r e s o u rc e , w h i c h p r o v i d e s a f r a me w o rk f o r o r g a n i z i n g a n d i n t e rp re t i n g n atu r a l v ari ab i l i t y a mo n g s i t e s . U s e f u l g e o g r ap h i c i n f o r m at i o n i n c l u d e s :

• W a t e r s h e d d e l i n e ati o n s – c a t c h me n t s o f th e s p e c i f i c s am p l i n g s i t e s • P h y s i c a l c h a r a c t er i s ti c s o f s a m p l i n g s i t e c at c h me n t s ( c at c h me n t a r e a , d i s t a n c e t o s o u r c e , me a n s l o p e , e t c . ) DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 4 5In a d d i t i o n t o n atur al c h a r a c t er i s ti c s , g e o g r ap h i c i n f o rm at i o n s h o u l d i n c l u d e i n f o rm a t i o n f o r c h ar a c t e ri z i n g th e s tre s s o r g r a d i e n t , th e x - a x i s o f th e B C G a n d e v a l u at i n g w h e th e r th er e a r e u n d i s turb e d o r l e a s t d i s tu rb e d r e f e r e n c e s i t e s . T h i s w o u l d i n c l u d e i n f o r m at i o n o n di s c h ar g e s , n o n - p o i n t s o ur c e s o f p o l l u t an t s , a n d w at er s h e d an d l a n d s c ap e c h ar a c t e ri s t i c s . R e f

e re n c e c o n di t i o n – T h e n o o r l o w s tr e s s o r e n d o f th e s t r e s s o r g r a d i e n t , w h e th er u n d i s turb e d o r l e a s t d i s tu rb e d c o n d i t i o n , s h o u l d b e w e l l re p re s e n t e d a s r e f er e n c e s i t e s a n d r e f er e n c e c o n d i ti o n i n th e d at a b a s e . C o n s i d e r at i o n s f o r e s t ab l i s h i n g r e f e r e n c e c o n di ti o n w e r e di s c u s s e d i n S e c t i o n 3
. 1
. 1
. 3 . 2 . 4 D a t a b a s e A c o m p r e h e n s i v e an d c o m p l e t e d at ab a s e i s c ri ti c al t o B C G c a l i b r at i o n . T h e d a t a b a s e s h o u l d i n c l u d e al l i n f o r m a t i o n c o l l e c t e d i n th e mo n i t o r i n g p r o g r a m , a s w e l l a s s tr e s s o r a n d p re s s ur e i n f o r m a t i o n th a t m a y b e c o l l e c t e d o n a g e o g r ap h i c b a s i s . T h e d a t a m u s t b e o r g a n i z e d a n d m a d e a c c e s s i b l e s o th a t e x p ert p arti c i p a n t s c a n e a s i l y v i e w a n d i n t e rp re t th e d a t a . 3 . 2 . 5 M o d i f y m o n i t o r i n g p r o g r a m I f th e s p e c i f i c d a t a a n d i n f o r m a t i o n f r o m a S t at e mo n i t o r i n g p r o g r a m ar e n o t s u f f i c i e n t t o s u p p o rt a q u a n ti t a ti v e B C G c a l i b r ati o n , th e n th e S t a t e m a y n e e d t o s t r e n g th e n i t s t e c h n i c a l p r o g r a m . M o n i t o r i n g a n d s a m p l i n g p r o g r a m d e s i g n ar e n o t c o v e r e d h e re . S e e T e c h n i c a l G u i de l i n e s : T e c h n i c a l El e m e n ts o f a B i o a s s e s s m e n t P ro g r a m a n d S ta t i s t i c a l G u i d a n c e f o r D e v e l o p i n g I n di c a to r s f o r R i v e r s a n d S t re a m s ( A p p e n di x e s C a n d E )
. 

### 3 . 3 C a l i b r a t e a r e g i o n a l B C G m o d e l T h e f i n al s t e p i n d e v e l o p i n g a n a s s e s s me n t me th o d u s i n g th e B C G f r a me w o rk i s t o q u a n t i f y a n d c al i b r at e a mo d e l o r s y s t e m f o r r o u ti n e a s s e s s me n t o f w at e r b o d i e s . In th i s s t ep , th e c o n c e p tu a l mo d e l th at w a s a d

j u s t e d f o r re g i o n a l c o n di ti o n s i s f u rth er re f i n e d a n d v a l i d at e d w i th d a t a a n d , w h er e p o s s i b l e , w i th q u a n ti t a ti v e r e l ati o n s h i p s . T h e s a me e x p ert p a n e l th a t d e v e l o p e d th e r e g i o n a l c o n c e p tu a l mo d e l i s b e s t s u i t e d t o c al i b r at e th e B C G mo d e l w i th q u a n ti t a ti v e i n f o r m a t i o n . R e g i o n a l B C G mo d e l s h a v e b e e n c al i b r at e d f o r r o u t i n e u s e i n b i o a s s e s s me n t a n d b i o c r i t e ri a p r o g r a m s . T h e s e c a l i b r a ti o n s c a n b e u s e d i n d e p e n d e n t l y a s s t a n d

- a l o n e a s s e s s me n t me th o d s , o r i n c o n j u n c t i o n w i th e x i s t i n g b i o ti c i n d e x e s . T h e e arl i e s t o p e r at i o n a l d e v e l o p me n t t o o k p l a c e i n M ai n e a n d O h i o ( O h i o E P A 1 9 8 7 , C o u rt e m a n c h e t al
. 1 9 8 9 , D a v i e s e t al
. 1 9 9 5 , Y o d e r an d R a n ki n 1 9 9 5 a , D a v i e s e t al
. 1 9 9 9 ) a n d w a s th e b a s i s f o r th e d e v e l o p me n t o f th e n at i o n a l c o n c e p tu al mo d e l
. R e g i o n al c al i b r ati o n e x t e n d s b e y o n d ap p l i c at i o n o f th e c o n c e p tu a l mo d e l a n d r e q u i r e s c o n s i s t e n t o p e r at i o n al ru l e s s o th a t s i t e s c a n b e a s s i g n e d t o ti e r s i n a c o n s i s t e n t f a s h i o n . T h e f o l l o w i n g s e c t i o n s o u t l i n e th e p r o c e s s o f r e g i o n al l y c a l i b r a ti n g a n d d e v e l o p i n g a B C G mo d e l
. 3 . 3 . 1 A s s e m b l e i n f o r m a ti o n T h e i n f o r m a t i o n re q u i r e d t o c o m p l e t e th e s e t a s k s i n c l u d e s th e d at ab a s e o f c o n s i s t e n t l y c o l l e c t e d b i o l o g i c a l mo n i t o ri n g d a t a f r o m a s u b s e t o f s i t e s th r o u g h o u t th e r e g i o n a n d g e o g r ap h i c a n d h i s t o ri c a l i n f o r m a t i o n w h e r e a v a i l ab l e ( S e c ti o n 3
. 2 )
. I f th e S t at e o r a g e n c y h a s a v e ry l ar g e d a t a s e t f r o m a l o n g s t a n di n g mo n i t o ri n g p r o g r am , th e n i t i s n o t p r a c t i c al t o m a ke a l l o f th e d at a a v a i l a b l e t o th e re g i o n al B C G w o rk s h o p p art i c i p a n t s . I n s t e a d , s e l e c t a s u b s e t o f s i t e s th at r ep r e s e n t th e e n t i r e s t r e s s o r g r a di e n t , f r o m th e mi n i m a l l y o r l e a s t di s tu rb e d t o th e mo s t s tre s s e d s i t e s i n th e s t at e . T h e o b j e c t i v e o f th e r ati n g e x e rc i s e i s DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 4 6t o s e l e c t a v ar i e t y o f re p re s e n t at i v e s i t e s a c r o s s th e g r a d i e n t s o th at al l t i e r s o c c u r ri n g i n th e re g i o n are r e p r e s e n t e d i n th e c al i b r at i o n s a m p l e o f s i t e s . S o me r e f e r e n c e s i t e s s h o u l d b e i n c l u d e d i n th i s s e t a s w e l l a s i n t e r me d i a t e a n d s e v e r e l y s tr e s s e d s i t e s . T h e d at a m u s t b e o r g a n i z e d a n d m a d e a c c e s s i b l e s o th at e x p e rt p art i c i p an t s c a n e a s i l y v i e w a n d i n t erp re t th e d at a . T h e f o l l o w i n g i n f o r m a t i o n s h o u l d b e a v a i l ab l e :

• A c o m p r e h e n s i v e s p e c i e s l i s t f o r e a c h a s s e m b l a g e th a t i s mo n i t o r e d ( e . g . , m a c r o i n v e rt e b r a t e s , p e r i p h y t o n , f i s h ) , w h i c h c an b e s o rt e d b y h i g h e r t a x o n o mi c c a t e g o ri e s ( o r d e r a n d f a mi l y )
. T o th e e x t e n t kn o w n , t o l e r a n c e v a l u e s ( t o v ari o u s s t r e s s o r s ) , tr o p h i c s t a tu s ( f u n c t i o n a l f e e d i n g g r o u p ) , h ab i t , b re e di n g g u i l d , e t c . s h o u l d b e i n c l u d e d i n e a c h t a x a l i s t
. • C o u n t s o f ab u n d a n c e , b y t ax o n , f o r e a c h s a m p l e . I f n e c e s s ary , th e d at ab a s e p r o g r a m c a n a d j u s t f o r u n e q u al e f f o rt a mo n g s a m p l e s . • C o m p l e t e h ab i t at d a t a
• F i e l d n o t e s
• C o m p l e t e f i e l d p h y s i c a l a n d c h e mi s t r y d a t a ( e . g . , s t r e amf l o w , p H , c o n d u c t i v i t y , t e m p e r a tu r e , v e l o c i t y , e t c . )
• C o m p l e t e l a b o r at o ry c h e mi s tr y r e s u l t s
• L a n d s c ap e an d h y dr o l o g i c a l t e r ati o n o f th e c at c h me n t s o f th e s a m p l i n g s i t e s , i f a v a i l ab l e ; o th er w i s e l a n d u s e o f th e s m a l l e s t h y dr o l o g i c a c c o u n ti n g u n i t th a t c o n t a i n s th e s am p l e d c a t c h me n t s
• S i t e i d e n ti f i c at i o n ( n a me , I D , l o c at i o n ) S i t e s f r o m a c o m p r e h e n s i v e mo n i t o r i n g p r o g r a m s h o u l d s p a n th e r a n g e o f w at e r an d h ab i t at q u a l i t y f o u n d i n th e s t at e , f r o m th e b e s t t o th e w o r s t
. A t th i s p o i n t , th e d a t a w i l l h a v e p a s s e d Q A c h e c k s a n d w i l l me e t th e r e q u i r e me n t s f o r d e v e l o p i n g a B C G , o u tl i n e d b ri e f l y i n S e c ti o n 3
. 2 a n d i n A p p e n d i x C , a n d i n g r e at e r d e t ai l i n T e c h n i c a l G u i d e l i n e s : T e c h n i c a l El e m e n ts o f a B i o a s s e s s m e n t P ro g r a m ( B arb o ur a n d Y o d e r u n p u b l i s h e d m a n u s c ri p t )
. R a th e r th a n e xp e c t i n g th e e x p e rt g r o u p t o w o rk w i th s t a c k s o f p r i n t e d d at a , i t i s u s e f u l t o d e v e l o p a s p r e a d s h e e t th at c a n b e m a n i p u l a t e d b y p art i c i p a n t s o r p r o j e c t e d o n t o a s c r e e n f o r u s e d ur i n g g r o u p d i s c u s s i o n s . T h e s p r e a d s h e e t di s p l a y s d at a f r o m a s i n g l e s i t e at a t i me a n d c al c u l at e s t a x a an d ab u n d a n c e s o f at t r i b u t e g r o u p s . O n e p er s o n s h o u l d b e a s s i g n e d re s p o n s i b i l i t y f o r a s s e m b l i n g al l r e l e v a n t d at a f o r th e w o rk s h o p e x er c i s e . I f th e S t a t e d at a a r e n o t w e l l o r g a n i z e d ( i
. e . , n o t h o u s e d i n a s i n g l e c o m p r e h e n s i v e d a t ab a s e ) , th e n a s s e m b l i n g th e d at a m a y r e q u i r e s u b s t an t i a l t i me a n d e f f o rt
. Cl a s s i f

i c a t i o n – I n th i s s t a g e , i t m a y b e n e c e s s a ry t o d e v e l o p , r e f i n e , o r e m p i r i c a l l y t e s t c l a s s i f i c at i o n s c h e me s p r o p o s e d i n c o n c ep tu al mo d e l d e v e l o p me n t ( S e c ti o n 3
. 1 ) i f th e S t at e d o e s n o t h a v e a f u l l y t e s t e d c l a s s i f i c a ti o n s c h e me f o r a qu a ti c a s s e m b l a g e s i n n atu r al w a t e rb o d i e s . T h e p u rp o s e o f c l a s s i f i c ati o n f o r th i s d o c u me n t w a s al s o e x p l a i n e d i n S e c ti o n 3
. 1
. C l a s s i f i c at i o n i s i n f l u e n c e d b y th e c o m p o n e n t s o f a mo n i t o r i n g d e s i g n : me th o d s , me a s u r e d v ari ab l e s , s a m p l e s i z e ( n u m b e r o f s i t e s ) , e t c . T h e r e are s e v e r al q u a n ti t a ti v e ap p r o a c h e s t o d e v e l o p i n g a c l a s s i f i c at i o n s y s t e m , i n c l u di n g c a t e g o r i c a l mo d e l s , c o n ti n u o u s mo d e l s , a p r i o r i me th o d s ( u s e o f e x i s ti n g mo d e l s ) , a n d a p o s t e r i o r i me th o d s ( e m p i ri c al mo d e l s u s i n g d at a i n h a n d )
. M a n y r e f e r e n c e s ar e a v a i l ab l e t o h e l p a n al y s t s d e v e l o p b i o l o g i c al c l a s s i f i c ati o n s o f w at erb o di e s ( b i o a s s e s s me n t c a s e s tu d i e s a n d me th o d s : B ar b o u r e t a l
. 1 9 9 9 , Wr i g h t 2 0 0 0 , G erri t s e n e t al
. 2 0 0 0 , H a w ki n s e t al
. 2 0 0 0 , H a w ki n s a n d V i n s o n 2 0 0 0 , S mi th e t al
. 2 0 0 1 , B a i l e y e t a l
. 2 0 0 4 ; t e x t b o o k s : J o n g m a n e t a l
. 1 9 8 7 , L u d w i g a n d R e y n o l d s 1 9 8 8 , L e g e n dr e a n d L e g e n dr e 1 9 9 8 , D a v i e s e t a l
. u n p u b l i s h e d m a n u s c r i p t )
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 4 73 . 3 . 2 D e s c r i b e a t t r i b u t e s E c o l o g i c al att r i b u t e s a r e me a s ur ab l e c h ar a c t e ri s t i c s o f th e s y s t e m d e s c ri b e d i n C h ap t er 2
. T h e s e are th e me a s u r e s u s e d t o d e t e r mi n e a w a t e rb o d y ' s p o s i ti o n al o n g th e B C G
. A s d e s c ri b e d i n C h ap t er 2 , att r i b u t e s th at ar e d er i v e d f r o m t a x o n o mi c c o m p o s i t i o n o r o r g a n i s m c o n d i t i o n ( Att r i b u t e s I t o V I I ) ar e r o u ti n e l y me a s u r e d a n d i n t e rp r e t e d i n S t at e a n d T ri b al w a t e r p r o g r a m s . A s a p r a c t i c a l m a tt er , th e s e ar e th e ke y a t t r i b u t e s th a t n e e d t o b e q u a n ti t at i v e l y c h a r a c t er i z e d f o r r o u t i n e a s s e s s me n t
. T h e t e c h n i c al e x p e rt p a n e l s h o u l d w o rk th r o u g h th e l i s t o f t a x a c o l l e c t e d i n th e mo n i t o r i n g p r o g r a m a n d a s s i g n th e t a x a t o A ttri b u t e s I th r o u g h V I
. In th i s p r o c e s s , th e s p e c i f i c d e f i n i t i o n s o f th e a ttri b u t e s m a y b e a d

j u s t e d t o r e f l e c t l o c a l kn o w l e d g e . F o r e x a m p l e , N e w J e r s e y b i o l o g i s t s r e d e f i n e d A t tri b u t e I I f r o m “ s e n s i ti v e - r ar e ” t a x a t o “ h i g h l y s e n s i ti v e ” t a x a b e c au s e r a r i t y w a s n o t c o n s i d er e d t o b e r e l a t e d t o s e n s i ti v i t y t o p o l l u ti o n , an d s a m p l i n g me th o d s d o n o t c ap tur e r are t a x a w i th an y p re d i c t ab l e r e l i a b i l i t y . S e e C a s e E xa m p l e 3

- 2 f o r f u rth e r di s c u s s i o n o f N e w J e r

s ey ’ s t i e r de s c r i p t i o n s f o r h i g h a n d l o w g r a di e n t s t re a m s . • A t tri b u t e I c o n s i s t s o f r are a n d e n d e mi c t a x a , w h i c h a re n o t o f t e n e n c o u n t er e d b y r o u ti n e b i o l o g i c a l s a m p l i n g me th o d s . T h e i r p r e s e n c e m a y b e kn o w n f r o m l ar g e r - s c a l e s ur v e y s d e s i g n e d t o a s s e s s r ar e s p e c i e s . • A t tri b u t e s I I th r o u g h V ar e t a x o n o mi c g r o u p i n g s o r g a n i z e d a c c o r di n g t o t o l er a n c e t o p o l l u t i o n , w h e r e A ttri b u t e I I t a x a are th e mo s t s e n s i t i v e a n d Att r i b u t e V t a x a are th e mo s t t o l e r a n t
. T h e s e f o u r a ttri b u t e s ar e th e q u a n ti t at i v e w o rk h o r s e s f o r a s s e s s me n t o n th e B C G a n d m u s t b e th o r o u g h l y c h ar a c t e ri z e d t o c al i b r at e a r e g i o n al B C G
. T h e t o l e r an c e s o f th e s e a ttri b u t e s c a n b e i n i ti al l y a s s i g n e d b a s e d o n e x i s ti n g t o l e r a n c e e s ti m a t e s , b u t th e p a n e l s h o u l d c o n s i d er w h e th e r th e e x i s ti n g t o l e r a n c e e s ti m a t e s a r e a c c u r a t e b a s e d o n th e i r e x p e ri e n c e a n d o b s e r v a ti o n s o f th e o r g a n i s m s . • A t tri b u t e V I c o n s i s t s o f i n t r o d u c e d t a x a . D u e t o i n c o m p l e t e i n f o r m a t i o n , r ari t y i n th e d a t ab a s e , o r l a c k o f kn o w l e d g e , n o t a l l t a x a w i l l b e a s s i g n e d t o a n a ttri b u t e . 3 . 3 . 3 D e s c r i b e ti e r s a n d a s s i g n s i t e s t o ti e r s S i mi l ar t o th e n ati o n al B C G mo d e l d e v e l o p me n t p r o c e s s , r e g i o n al d e v e l o p me n t c a n o c c u r i n w o rk s h o p s th at b ri n g t o g e th er a qu a ti c b i o l o g i s t s a n d w at er q u al i t y s t a n d ar d s e xp e rt s f a mi l i ar w i th s tre a m s i n th e i r r e g i o n s . W o rk s h o p p a rti c i p a n t s are a s ke d t o d e v e l o p b o th th e e c o l o g i c a l a ttri b u t e s a n d th e ru l e s f o r a s s i g n i n g s i t e s t o ti e r s al o n g th e g r a d i e n t
. W o rk s h o p s p r o c e e d a s f o l l o w s : 1
. P arti c i p a n t s c o n s i d e r th e c o n c e p tu a l mo d e l o f th e B C G t o i d e n t i f y s p e c i f i c b i o l o g i c a l c h a n g e s th at c a n b e o b s e r v e d a l o n g th e s tr e s s o r g r a d i e n t i n th e i r r e g i o n . S p e c i f i c me tri c s o r attri b u t e s th at c a n b e me a s u r e d w i th i n th e B C G f r a me w o rk ar e i d e n t i f i e d
. 2
. T h e g r o u p s c o n s i d er d at a f r o m s e l e c t e d mo n i t o r i n g s i t e s a n d a s s i g n th e s i t e s t o t i er s i n th e B C G b a s e d o n th e b i o l o g i c a l mo n i t o r i n g i n f o r m a t i o n f r o m e a c h s i t e . In i t i al l y th e r e m a y b e d i s a g r e e me n t a mo n g th e g r o u p me m b e r s , b u t a s th e y b e c o me f a mi l i a r w i th th e p r o c e s s , s i t e s are r a t e d mo r e c o n s i s t e n t l y . 3
. Fr o m th e d i s c u s s i o n s a n d d e c i s i o n s , a s e t o f ru l e s i s d e v e l o p e d f o r a s s i g n i n g s i t e s t o i n d i v i d u al t i e r s i n th e B C G
. U s i n g th e r e g i o n al l y a d a p t e d c o n c e p tu a l mo d e l ( S e c t i o n 3
. 1
. 3 ) , p arti c i p a n t s e x a mi n e d at a f r o m s e l e c t e d s i t e s th r o u g h o u t th e re g i o n . S i t e s a r e s e l e c t e d f r o m th e p r e l i mi n ary s t r e s s o r g r a d i e n t ( S e e C h ap t er 4 ) t o DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 4 8r e p r e s e n t th e g r a di e n t a s i t o c c u r s i n th e r e g i o n . T h e g r o u p s h o u l d c o n s i d e r th e b i o l o g i c al c o n d i t i o n , s p e c i e s p r e s e n t a n d ab s e n t , a n d c o me t o c o n s e n s u s o n th e ti e r t o w h i c h e a c h s i t e s h o u l d b e a s s i g n e d
. E x p e ri e n c e h a s s h o w n th at a s s e m b l a g e s a r e b e s t ke p t s e p ar a t e a t th i s s t a g e . T h e gr o u p s h o u l d d e s c ri b e th e t i e r s a n d a s s i g n s i t e s t o t i e r s s e p a r at e l y f o r m a c r o i n v e rt e b r a t e s , f i s h , p er i p h y t o n , a n d o th er a s s e m b l a g e s . Gr o u p s t y p i c al l y s t art w i th s e v e r a l c a n di d at e r e f e re n c e s i t e s i n th e re g i o n i n a n e f f o rt t o e s t ab l i s h a r e f e r e n c e b a s e l i n e . D e p e n di n g o n th e c o m p l e t e n e s s o f th e d a t a b a s e , th e b e s t s i t e s i n th at d at ab a s e m a y n o t r e f l e c t u n di s tu r b e d o r mi n i m a l l y d i s turb e d c o n di ti o n s . A d d i t i o n al l y , i f th e e c o r e g i o n s p a n s mo r e th a n o n e s t at e , th e b e s t s i t e s mi g h t b e i n a di f f e re n t s t a t e o r tri b al l a n d

— a n d m a y n o t b e p art o f th e d a t ab a s e . I d e a l l y , c a l i b r ati o n o f th e B C G i n p h y s i o g r a p h i c o r e c o l o g i c a l r e g i o n s th at c r o s s s t a t e b o u n d a r i e s s h o u l d b e m u l t i

- s t a t e a n d tri b al e f f o rt s . T h e i m p o rt a n t p o i n t h er e i s th a t th e b e s t s i t e s are n o t au t o m a t i c a l l y a s s i g n e d t o T i e r s 1 o r 2
. T h e a s s e m b l a g e s f r o m th e c a n d i d a t e r e f er e n c e s i t e s s h o u l d b e c o m p ar e d t o th e d e s c ri p ti o n s o f T i e r 1 a n d T i er 2 s i t e s d e v e l o p e d i n th e i n i ti a l th e o r e ti c al e x e rc i s e . T h e f o l l o w i n g q u e s ti o n s s h o u l d b e a d dr e s s e d :

• D o th e c a n di d at e re f e r e n c e s i t e s me e t th e th e o r e t i c a l e xp e c t a ti o n s o f T i e r 1 o r T i er 2 ? T h e n , i f th e a n s w e r i s n o , f i r s t v a l i d at e th e mo d e l ’ s T i er 1 a n d 2 e xp e c t a ti o n s b y a d dr e s s i n g th e f o l l o w i n g q u e s ti o n s : o A r e th e s e c a n di d at e r e f e re n c e s i t e s mi n i m a l l y d i s tu rb e d , th at i s , a r e th er e n o o r n e g l i g i b l e e f

f e c t s f r o m s tr e s s o r s ?
o C a n th e l e v e l o f s tre s s o r s b e d o c u me n t e d ?
o I s h i s t o ri c al i n f o r m a t i o n a v a i l ab l e th at w o u l d s u g g e s t th a t th e y ar e mi n i m a l l y d i s tu rb e d ?
• I f th e s e thr e e q u e s ti o n s ar e a n s w e re d “ y e s ” th e n th e th e o r e ti c a l e x p e c t at i o n s an d d e s c ri p ti o n s o f T i e r s 1 a n d 2 m a y n e e d t o b e r e a s s e s s e d a n d a l t er e d
. I f th e c a n di d at e r e f e r e n c e s i t e s ap p a r e n t l y h a v e mo r e th e n th a n mi n i m a l o r n e g l i g i b l e l e v e l s o f s tre s s o r s , th e n th e y d o re p r e s e n t e x a m p l e s o f T i e r s 1 a n d 2 , u n di s turb e d o r mi n i m a l l y d i s tu rb e d c o n d i ti o n s . I n m a n y ar e a s , s i t e s i d e n ti f i e d a s r e f e r e n c e , e s p e c i a l l y th o s e th at a r e th e “ l e a s t d i s turb e d , ” m a y b e r a t e d T i e r 3 o r e v e n T i er 4 i n th e B C G
. F o l l o w i n g d e v e l o p me n t o f th e ti e r d e s c ri p ti o n s , p a rti c i p a n t s c o n t i n u e t o a s s i g n s i t e s t o ti er s u s i n g th e d e s c r i p t i o n s th e y h a v e d e v e l o p e d
. B o th th e ti e r d e s c r i p t i o n s a n d th e o ri g i n a l t ax a a s s i g n me n t s m a y b e r e v i s i t e d a n d r e v i s e d i n o r d e r t o r e s o l v e a n y a n o m a l i e s o r i s s u e s th at ari s e thr o u g h o u t th e a s s i g n me n t p r o c e s s . S i t e s a r e f re q u e n t l y d e e me d i n t e r me d i at e ( b e tw e e n a d j a c e n t t i e r s ) , an d a s s i g n i n g s i t e s t o t i e r s d o e s n o t re q u i r e g r o up u n an i mi t y . S e e C a s e E xa m p l e 3

- 3 o n M a i n e ’ s a s s i g n m e n t o f s t re a m s i t e s to w a t e rb o d y c l a s s e s ( t i e r s ) u s i n g b e n th i c m a c ro i n v e rt e b r a t e m e t r i c s . T i e r a s s i g n me n t s c a n al s o b e t e s t e d a g a i n s t s tre s s o r g r a d i e n t s f r o m th e d a t a b a s e . S tr e s s o r g r a d i e n t s ( e . g . , t o x i c me t a l c o n c e n t r a ti o n s , h ab i t at c o n di ti o n s , n u tri e n t c o n c e n tr a ti o n s , e t c . ) c a n b e c o n s i d e re d p a rti al c o m p o n e n t s o f th e s tre s s o r g r a d i e n t ( C h ap t e r 4 )
. Fi g u r e 3

- 3 s h o w s a n e x a m p l e f r o m O h i o , s h o w i n g c o p p er c o n c e n tr at i o n i n th e B C G t i e r s . In g e n e r a l , l o w e r ti er s i t e s h a v e a g r e at er l i ke l i h o o d o f e l e v at e d c o p p e r ab o v e th e c r i t e r i o n l e v e l , a l th o u g h al l t i e r s e x c ep t th e p o o r e s t ( N A ; v e ry p o o r ) i n c l u d e d at l e a s t s o me s i t e s w i th c o p p e r n o t e x c e e d i n g th e c ri t e ri o n .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 4 9IBI O h i o E P A C r i t e r i a F I G U R E 3 - 3 . O h i o B C G t i e r s a n d c o p p e r c o n c e n t r a t i o n . E a c h h o r i z o n t a l b a r 5 0

- 6 0 E W H a p p r o x i m a t e s t h e t i e r s h o w n o n t h e r i g h t : E W H - e x c e p t i o n a l w a r m w a t e r h a b i t a t ; W W H - w a r m w a t e r h a b i t a t ; M W H ­ 4 0

- 4 9 W W H m o d i f i e d w a r m w a t e r h a b i t a t ; L R W ­ l i m i t e d r e s o u r c e w a t e r s ; N A - n o n 3 0

- 3 9 M W H a t t a i n i n g ( v e r y p o o r ) . S h a d e d a r e a s a r e i n t e r q u a r t i l e r a n g e s o f c o p p e r c o n c e n t r a t i o n i n e a c h B C G t i e r . N o t e t h a t 2 0

- 2 9 L R W a l l s i t e s i n t h e v e r y p o o r t i e r h a d c o p p e r c o n c e n t r a t i o n a b o v e t h e O h i o c o p p e r 1 2
- 1 9 N A c r i t e r i o n ( d a s h e d l i n e ) . 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 S t a n d a r d T o t a l R e c o v e r a b l e C o p p e r ( u g / l )
S e t t ing e x

p e c t a ti o n s in s i gn i f

ic a n tl y a l te r e d l a n d s c a p e s In s o me r e g i o n s , th e h i s t o r i c a l c o n di ti o n s d e s c r i b i n g T i e r 1 an d 2 s i t e s n o l o n g e r e x i s t
. M a n y n a ti v e s p e c i e s h a v e b e e n e x ti r p a t e d o r g r e at l y r e du c e d , a n d th e p h y s i c al a n d c h e mi c al h a b i t a t o f s tr e a m s i s c o m p l e t e l y d i f f e re n t f r o m th e p ri s t i n e , o r u n d i s turb e d , c o n d i t i o n . F o r e x a m p l e , th e b r e aki n g u p o f n at i v e p r a i r i e s o d a n d o n g o i n g a g r i c u l tur al p r a c ti c e s h a s re s u l t e d i n h i g h s e d i me n t an d n u tri e n t l o a d s i n mi d w e s t e r n p r ai ri e s t r e a m s ( e . g . , Ku z e l k a e t al
. 1 9 9 3 )
. R e mo v a l o f f o r e s t c o v e r i n e a s t e r n a g r i c u l tu r al ar e a s ( e . g . , C o r n B e l t P l ai n s , In t e r i o r P l at e au , S o u th e a s t er n P l a i n s , R i v e ri n e L o w l a n d s ) h a s h a d s i mi l a r e f

f e c t s , al th o u g h l ar g e tr a c t s o f f o re s t c o v e r re m a i n o r h a v e r e g r o w n . I n th e w e s t er n Gr e at P l ai n s , d a mmi n g o f s n o w me l t
- f e d s tre a m s a n d ri v e r s h a s e l i mi n a t e d a n n u a l s c o ur i n g f l o w s a n d r e d u c e d s e d i me n t l o a d s o f r i v e r s s u c h a s th e M i s s o u ri , P l at t e , A rk a n s a s , R i o Gr a n d e ( e . g . , J o h n s o n 1 9 9 4 )
. B i o l o g i c al c o n d i t i o n s c o m p ar ab l e t o T i e r s 1 a n d 2 m a y n o l o n g e r e x i s t i n s o me e c o l o g i c al r e g i o n s o f th e c o n ti n e n t
. M i t i g a ti o n o f th e re s o ur c e t o p r i s ti n e c o n di ti o n s m a y n o t b e c u r r e n t l y p o s s i b l e ( S e e C a s e E xa m p l e 3

- 1 )
. 3 . 3 . 4 D e v e l o p q u a n ti t a t i v e a s s e s s m e n t m e t h o d s T o d e v e l o p i n g a r e g i o n al B C G w at e r qu a l i t y a g e n c i e s s h o u l d c o n s i d e r e c o l o g i c a l i n f o r m at i o n c ri ti c al l y i n m a ki n g a s s e s s me n t s . B i o l o g i c a l c o n d i t i o n ti er s a r e n ar r ati v e s t a t e me n t s o n p r e s e n c e , ab s e n c e , ab u n d a n c e , a n d r e l at i v e ab u n d a n c e o f s e v e r a l g r o u p s o f t a x a , a s w e l l a s s t at e me n t s o n s y s t e m c o n n e c t i v i t y a n d e c o s y s t e m a ttri b u t e s ( e . g . , p r o d u c t i o n , m a t e ri al c y c l i n g )
. T h e s t a t e me n t s a r e c o n s e n s u s b e s t p r o f e s s i o n a l j u d g me n t s b a s e d o n th e y e a r s o f e x p e ri e n c e o f m a n y b i o l o g i s t s i n a r e g i o n , a n d r e f l e c t a c c u m u l at e d b i o l o g i c a l kn o w l e d g e . C o n s i s t e n t ap p l i c at i o n o f th e B C G t o r o u ti n e a s s e s s me n t a n d u l t i m at e l y t o b e t t er d e f i n e d e s i g n a t e d a qu a ti c l i f

e u s e s i n w at e r q u al i t y s t a n d ar d s , w i l l r e qu i r e an o p er a ti o n al s y s t e m th a t d o e s n o t d e p e n d o n r e c o n v e n i n g th e s a me g r o u p o f e xp e rt s t o r at e al l s i t e s . A s s e s s me n t s s h o u l d mi n i mi z e i n d i v i d u a l v ar i ab i l i t y o r b i a s , a s mi g h t o c c ur i f i n d i v i d u al a s s e s s o r s th e n i n t erp re t th e ru l e s d e v e l o p e d b y e x p ert c o n s e n s u s . A c c o r di n g l y , th e re a r e a v a r i e t y o f w a y s t o au t o m at e th e d e c i s i o n t o o l , r an g i n g f r o m ap p l i c at i o n o f e x i s t i n g b i o ti c i n d e x e s ( m u l t i me tri c I B I t y p e i n d e x e s , RIV P A C S i n d e x e s , B E A S T ap p l i c at i o n s ) t o d e v e l o p me n t o f n e w e x p e rt s y s t e m s th at s p e c i f i c a l l y r ep l i c a t e th e d e c i s i o n - m a ki n g o f th e e xp e rt g r o u p th at d e f i n e d th e B C G f o r th e r e g i o n ( A p p e n d i x A ; D a v i e s e t al
. u np u b l i s h e d m a n u s c ri p t )
. B e l o w a r e DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 5 0d i s c u s s i o n s o f th re e me th o d s f o r d e v e l o p i n g a n o p e r at i o n a l a s s e s s me n t s y s t e m , t w o o f w h i c h u s e e x i s t i n g i n d e x e s , an d th e th i r d o f w h i c h d e v e l o p s a n d c a l i b r at e s a s y s t e m s p e c i f i c al l y f o r i d e n ti f y i n g t i er s o f th e B C G
. O th e r me th o d s are al s o p o s s i b l e ( e . g . , e x p ert s y s t e m s ) , b u t th e thr e e e x p l a i n e d b e l o w are c urre n tl y u s e d f o r o p e r a ti o n al b i o a s s e s s me n t i n t o t i e r s o f th e B C G
. A n y q u a n t i t a ti v e mo d e l o r p r o c e d u re th a t i s d e v e l o p e d t o a s s i g n s i t e s t o ti e r s s h o u l d b e t e s t e d w i th i n d e p e n d e n t d at a th at w e r e n o t u s e d t o c al i b r at e th e mo d e l
. T h i s ap p l i e s t o a l l th r e e q u a n t i t at i v e mo d e l ap p r o a c h e s d i s c u s s e d h e re . I n g e n e r a l , th e mo d e l s are c a l i b r at e d u s i n g t i e r a s s i g n me n t s d e v e l o p e d b y th e e x p e rt p a n e l ( S e c ti o n 3
. 3
. 3 )
. A s e c o n d d at a s e t o f t i er a s s i g n me n t s ( al s o a s s i g n e d b y th e e x p ert p a n e l ) i s th e n r e q u i r e d t o t e s t th e mo d e l
. C

a l

ib r a t

ing b i o t ic in d e

x e s t o t h e B CG B i o ti c i n d e x e s s u c h a s I B I s ( m u l t i me tr i c ap p r o a c h e s u n d e r a v ari e t y o f a c r o n y m s ; B arb o ur e t a l
. 1 9 9 9 ) , p r e di c ti v e mo d e l i n d e x e s ( R I V P A C S ap p r o a c h e s ; W ri g h t 2 0 0 0 ) , a n d t ru e m u l t i v ar i at e i n d e x e s ( B E A S T mo d e l s ; B a i l e y e t a l
. 2 0 0 4 ) ar e al l a tt e m p t s t o d e s c ri b e a b i o l o g i c al c o n d i t i o n g r a d i e n t
. A s s u c h , i n d e x ap p r o a c h e s m a y b e s u i t e d t o i d e n t i f y i n g t i er s i n th e g r a d i e n t a n d f o r a s s e s s me n t i n th e c o n t e x t o f th e B C G
. S i m p l e d i v i s i o n o f a n i n d e x s c o ri n g r a n g e i s n o t r e c o mme n d e d b e c au s e mo s t i n d e x e s w e r e n o t e x p l i c i t l y d e v e l o p e d o n a B C G f r a me w o rk
. F o r e x a m p l e , me tri c s i n an I B I

- t y p e i n d e x m a y h a v e b e e n s e l e c t e d b e c au s e o f s tr o n g r e s p o n s i v e n e s s t o s t r e s s o r s , r ath er th a n r e f l e c ti n g th e c o n di ti o n s e x p r e s s e d i n th e B C G ( s e e T ab l e 2

- 1 )
. I f a S t a t e i s t o d e v e l o p t i er e d a q u at i c l i f e u s e s b a s e d o n th e n a ti o n a l B C G mo d e l , i t th e r e f o r e m a y b e n e c e s s a r y t o re c al i b r at e e x i s t i n g i n d e x mo d e l s t o th e B C G o r d e v e l o p n e w b i o l o g i c al mo d e l s a n d c a n b e u s e d t o a s s i g n s i t e s t o ti er s . F o r e x a m p l e , V er mo n t h a s d e s i g n a t e d a q u at i c l i f e u s e s a s d i f f e r e n ti at e d b y b i o l o g i c a l th r e s h o l d c r i t er i a ( S e e C a s e E xa m p l e 3

- 4 )
. T hr o u g h a n i t e r at i v e p r o c e s s , s c o r i n g c ri t e ri a m a y b e d e v e l o p e d f o r e x i s ti n g i n d e x e s th at c o r r e s p o n d w i th b i o l o g i s t s ’ c o n s e n s u s o n n a rr at i v e d e s c ri p t i o n s o f th e ti e r s i n th e b i o l o g i c a l g r a d i e n t
. I f t i er s a r e e s t a b l i s h e d b a s e d o n o th e r d e s i g n a t e d u s e s ( e . g . , h y dr o l o g i c al l y mo d i f i e d c a n a l s ) , th e n e a c h t i e r o r u s e c l a s s c a n b e c a l i b r a t e d t o an i n d e x s c o r e r e f l e c ti n g th e b e s t p o t e n ti al c o n d i t i o n f o r th at u s e . O h i o u s e d th i s ap p r o a c h t o s e t b i o l o g i c al c r i t e ri a f o r f o ur u s e c l a s s e s ( s e e C h a p t er 5 )
. A n e x i s t i n g i n d e x m a y b e c a l i b r at e d t o th e B C G mo d e l at th e l e v e l o f i n d e x s c o re s , o r b y d e ri v i n g a n e w i n d e x th at b e tt e r r e f l e c t s th e B C G
. B o th ap p r o a c h e s r e q u i re a s e t o f s i t e s th at h a v e b e e n a s s i g n e d t o th e t i er s o f th e B C G th at w er e d e t e r mi n e d b y th e e x p ert p an e l t o b e ap p r o p ri at e f o r th e s p e c i f i c a q u at i c e c o s y s t e m ( S e c t i o n 3
. 3
. 3 )
. C

a l i b r a t i n g i n de x s c o re s 

### – T h e s e t o f s i t e s th at h a v e b e e n a s s i g n e d t o ti er s o f th e B C G ar e u s e d t o c a l i b r a t e i n d e x s c o re s . I n d e x s c o r e s f o r th e s i t e s a r e e x a mi n e d ( F i g u re 3

- 4 )
. I f s e p ar at i o n o f th e i n d e x s c o r e s a mo n g t i e r s i s g o o d , th e n i n d e x thr e s h o l d s c a n b e s e l e c t e d t o m a x i mi z e th e ab i l i t y t o d i s c ri mi n at e a mo n g th e ti e r s . Fi g u r e 3

- 4 s h o w s a h y p o th e t i c a l e x a m p l e w i th f i v e ti er s ( B C G T i e r s 2

- 6 )
. S e p ar ati o n o f s c o r e s a mo n g t i e r s i s g e n e r al l y g o o d , a n d th e s o l i d l i n e s i n d i c a t e s c o ri n g th r e s h o l d s b e t w e e n a d j a c e n t t i er s . T h e e x c e p t i o n h e r e i s th at th e i n d e x d o e s n o t di s c r i mi n a t e a s r e l i a b l y b e t w e e n T i er s 2 a n d 3 a s i t d o e s b e t w e e n o th e r p a i r s o f t i e r s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 5 1t l i e r M a x t l i e r M i n N o n O N o n O 7 5 % 2 5 % M e d i a n 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 2 3 4 5 6 - u

- u
A s s i g n e d T i e r T i e r 6 F I G U R E 3 - 4 . H y p o t h e t i c a l e x a mp l e o f b i o t i c i n d e x s c o r e s o f s i t e s a s s i g n e d t o B C G t i e r s , w h e r e t h e i n d e x i s a b l e t o T i e r 2 d i s c r i m i n a t e t i e r s m o s t o f t h e t i m e . B o x e s r e p r e s e n t i n t e r q u a r t i l e r a n g e o f e a c h t i e r ; p o i n t s a r e m e d i a n s , T i e r 3 a n d w h i s k e r s r e p r e s e n t r a n g e o f s c o r e o u t s i d e t h e q u a r t i l e s . H o r i z o n t a l l i n e s r e p r e s e n t t h r e s h o l d s t h a t T i e r 4 c o u l d b e a p p l i e d t o d i s c r i m i n a t e t i e r s u s i n g t h e i n d e x s c o r e s . I n t h i s e x a m p l e , t h e r e a r e n o u n d i s t u r b e d T i e r 5 r e f e r e n c e c o n d i t i o n s i n t h e r e g i o n .IndexScore

T h e B r i t i s h E n v i r o n me n t A g e n c y r e c a l i b r a t e d t w o R IV P A C S i n d e x e s i n a s i mi l ar w a y . I n i t i al l y , i n d e x s c o r e s w e r e di v i d e d i n t o f o u r e q u a l t i e r c a t e g o r i e s b a s e d o n th e s t ati s t i c a l d i s t r i b u ti o n o f r e f e r e n c e s i t e s c o r e s ( 9 0 % i n t er v a l ; H e l m s l e y - F l i n t 2 0 0 0 )
. H o w e v e r , r e g i o n al f i e l d b i o l o g i s t s o b s e r v e d th a t f o ur e q u a l c a t e g o ri e s b a s e d o n a 9 0 % i n t e r v a l w e r e i n s u f f i c i e n t t o d i s c r i mi n at e e x c e p t i o n a l f r o m g o o d s i t e s , a n d p o o r f r o m v e r y p o o r s i t e s ( H e l m s l e y - F l i n t 2 0 0 0 )
. A c c o r di n g l y , th e i n d e x e s w er e r e c a l i b r at e d s o th at c at e g o r i e s m a t c h e d th o s e d e t er mi n e d b y th e r e g i o n a l e x p ert s . T h e r e s u l t a n t s i x c a t e g o ri e s are s i mi l a r t o th e s i x ti e r s o f th e B C G ( T ab l e 3

- 4 )
. S e e C a s e E xa m p l e 3

- 5 f o r a d e s c r i p t i o n o f th i s p ro c e s s . C

a l i b r a t i n g m e t r i c s – H o w e v e r , i n d e x s c o r e s m a y s h o w a g r e a t d e a l o f v ari at i o n w i th i n B C G t i e r s , s u c h th at a s s i g n i n g t i e r s b a s e d o n i n d e x s c o r e s i s a n i n a c c u r at e p r o c e s s ( F i g u re 3

- 5 )
. I n th e h y p o th e ti c a l e x a m p l e s h o w n i n Fi g u r e 3

- 5 , th e i n d e x i s u n ab l e t o d i s c ri mi n at e a mo n g T i e r s 2 th r o u g h 4
. I n th i s i n s t a n c e , i t w o u l d b e n e c e s s ary t o re v i s e th e i n d e x t o r e f l e c t t i e r s o f th e r e g i o n al l y c a l i b r a t e d B C G
. R e v i s i o n an d re c al i b r at i o n o f a n I B I , o r o f o th e r i n d e x e s , c an b e p art o f a S t a t e ' s r o u t i n e re c al i b r at i o n p r o c e s s th at o c c u r s p er i o di c a l l y w h e n s u b s t a n t i al n e w d at a h a v e b e e n c o l l e c t e d
.

T i e r 5 1 5 1 0 T i e r 6

5 0 3 0 T i e r s 2

- 4 2 5 2 0IndexScore

2 3 4 5 6 A s s i g n e d T i e r F I G U R E 3 - 5 . H y p o t h e t i c a l e x a mp l e o f b i o t i c i n d e x s c o r e s o f s i t e s a s s i g n e d t o B C G t i e r s , w h e r e t h e i n d e x i s n o t a b l e t o d i s c r i m i n a t e t i e r s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 5 2M o d e l d e v e l o

p m e n t to s u p

p o r t B CG t i e r s : D is c ri m in a n t m o d e l S i m p l e r e c a l i b r ati o n o f i n d e x s c o r e s t o B C G ti er s m a y n o t y i e l d d i s ti n c t b r e ak

- p o i n t s ( o r b e n c h m ark s ) b e t w e e n a d j a c e n t t i e r s . T h i s i s th e c a s e w h e n s i t e s i n di f f e re n t t i e r s ( a s d e t er mi n e d b y th e e x p e rt p a n e l ) h a v e th e s a me o r s i mi l a r i n d e x s c o r e s , s h o w i n g th at th e i n d e x c an n o t d i s c ri mi n at e a mo n g t i e r s o f th e B C G
. D e v e l o p me n t o f a n o p e r at i o n al ti e r e d a s s e s s me n t s y s t e m m a y r e q u i r e a s e p ar at e i n d e x o r mo d e l c a l i b r a t e d t o th e ti e r s . D i s c ri mi n a n t a n al y s i s m a y b e u s e d t o d e v e l o p a mo d e l th at w i l l di v i d e , o r di s c r i mi n at e , o b s er v at i o n s a mo n g t w o o r mo r e c l a s s e s . A d i s c r i mi n a n t f u n c ti o n mo d e l i s a l i n e a r f u n c t i o n c o m b i n i n g th e i n p u t v ar i ab l e s . It o b t a i n s th e m a x i m u m s e p ar at i o n ( di s c r i mi n a ti o n ) a mo n g th e c l a s s e s . T h e mo d e l i s d e v e l o p e d f r o m a " l e a r n i n g " d at a s e t w h e r e th e c l a s s e s h a v e b e e n i d e n t i f i e d
. T h e mo d e l i s th e n u s e d t o d e t e r mi n e c l a s s me m b e r s h i p o f n e w o b s e r v a t i o n s w h ere th e c l a s s i s u n kn o w n . T hu s , a di s c r i mi n a n t f u n c t i o n mo d e l c a n b e d e v e l o p e d f r o m a b i o l o g i c a l d a t a s e t w h e re s i t e s h a v e b e e n a s s i g n e d t o B C G ti e r s . T h e a n al y s i s i d e n ti f i e s v ari ab l e s th a t w i l l d i s c r i mi n a t e a mo n g th e ti er s . T h e r e s u l t a n t mo d e l i s th e n u s e d t o i d e n ti f y th e ti e r t o w h i c h a s i t e s h o u l d b e a s s i g n e d
. M a i n e u s e s th i s me th o d t o d e t er mi n e w h e th e r s tr e a m s ar e me e ti n g b i o l o g i c a l c ri t e r i a f o r m u l t i p l e ti e re d u s e s . S e e C a s e E xa m p l e 3

- 6 o n M a i n e ’ s de v e l o p m e n t o f l i n e a r d i s c r i m i n a n t f u n c t i o n s to a s s e s s t i e r s . A l th o u g h i t re q u i r e s c o n s i d e r ab l e s t at i s ti c al e xp e rti s e t o d e v e l o p , th e a d v a n t a g e o f d i s c r i mi n a n t a n a l y s i s i s th at i t u s e s e s t a b l i s h e d a n d w e l l

- d o c u me n t e d s t a ti s t i c a l me th o d o l o g y . H o w e v e r , i t r e q u i re s a r e l a ti v e l y l ar g e s e t o f a s s i g n e d s i t e s t o c a l i b r at e th e mo d e l , ap p r o x i m a t e l y 2 0 p er ti er . A c c u r a c y o f th e mo d e l t o th e e x p e rt
- a s s i g n e d c al i b r at i o n a n d t e s t s i t e s c a n b e a s h i g h a s 8 9

- 9 7 % ( b a s e d o n j a c k

- kn i f e t e s t s ; D a v i e s e t a l
. u n p u b l i s h e d m a n u s c ri p t )
. U s i n g a d i s c ri mi n a n t mo d e l t o d e v e l o p b i o c ri t e ri a r e q u i r e s b o th a s e t o f t r a i n i n g d at a t o d e v e l o p th e mo d e l a n d c o n f i r m a t i o n d a t a t o t e s t th e mo d e l
. T h e tr a i n i n g an d c o n f i r m a t i o n d at a m a y b e f r o m th e s a me b i o s ur v e y , r a n d o ml y d i v i d e d i n t o t w o , o r th e y m a y b e tw o o r mo r e y e ar s o f s ur v e y d a t a . A l l s i t e s i n e a c h d a t a s e t ar e a s s i g n e d t o B C G t i er s b y th e e x p e rt w o rkg r o u p ( S e c t i o n 3
. 3
. 3 )
. O n e o r mo r e d i s c r i mi n a n t f u n c ti o n mo d e l s ar e d e v e l o p e d f r o m th e t r a i n i n g s e t t o p r e d i c t t i e r me m b e r s h i p f r o m b i o l o g i c a l d a t a . O n c e d e v e l o p e d , th e mo d e l i s ap p l i e d t o th e c o n f i r m a t i o n d at a s e t t o d e t er mi n e h o w w e l l i t c a n a s s i g n s i t e s t o c l a s s e s u s i n g i n d e p e n d e n t d a t a n o t u s e d t o d e v e l o p th e mo d e l ( S e e C a s e E

x a m p l e 3

- 6 )
. M o r e i n f o rm a t i o n o n di s c r i mi n a n t a n al y s i s c a n b e f o u n d i n a n y t e x tb o o k o n m u l t i v ari at e s t at i s ti c s ( e . g . , J o n g m a n e t a l
. 1 9 8 7 , L u d w i g a n d R e y n o l d s 1 9 8 8 , L e g e n dr e an d L e g e n dr e 1 9 9 8 )
. Q u a n ti t a t

i v e r u l e s f o r tie r a s s i g n m e n t s T i e r d e s c ri p ti o n s i n th e c o n c e p tu a l mo d e l t e n d t o b e r a th e r g e n e r a l ( e . g . , “ re d u c e d r i c h n e s s ” )
. T o al l o w f o r c o n s i s t e n t a s s i g n me n t s o f s i t e s t o ti e r s , i t i s n e c e s s a ry t o o p er ati o n a l i z e , o r c o d i f y , th e g e n e r a l t i e r d e s c r i p t i o n s i n t o a s e t o f ru l e s th a t a n y o n e c a n f o l l o w an d o b t a i n th e s a me t i e r a s s i g n me n t s a s th e g r o u p o f e x p e rt s . O p e r at i o n a l ru l e s ar e u s e d t o d e f i n e th e t i e r d e s c r i p ti o n s ( “ a s n atur a l l y o c c ur , ” “ r e d u c e d , ” “ g r e at l y r e d u c e d , ” e t c . ) t o q u a n ti t a ti v e o r s e mi

- q u a n t i t at i v e ru l e s f o r e a c h at t r i b u t e ( “ At t r i b u t e I I t a x a > 5 0 % o f a n y o th e r a ttri b u t e , ± 1 0 % ” )
. T h e s e ru l e s p re s er v e th e c o l l e c t i v e p r o f e s s i o n al j u d g me n t o f th e e x p e rt g r o u p a n d s e t th e s t a g e f o r th e d e v e l o p me n t o f mo d e l s th a t r e l i ab l y a s s i g n s i t e s t o ti e r s w i th o u t h a v i n g t o r e c o n v e n e th e s a me g r o u p . I n e s s e n c e , th e ru l e s a n d m o d e l s c ap tur e th e g r o u p ’ s c o l l e c ti v e d e c i s i o n c r i t e r i a .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 5 3Ru l e d e v e l o p me n t c a n t ake p l a c e d ur i n g th e e x p ert p a n e l w o rk s h o p t o d e s c r i b e th e d e t ai l e d B C G a n d a s s i g n s i t e s t o ti er s ( S e c t i o n 3
. 3
. 3 )
. It r e qu i r e s d i s c u s s i o n a n d d o c u me n t ati o n o f t i e r a s s i g n me n t d e c i s i o n s a n d th e r e a s o n i n g b e h i n d th e d e c i s i o n s . D ur i n g th i s d i s c u s s i o n , f a c i l i t a t o r s s h o u l d e l i c i t a n d r e c o r d :

• e a c h p art i c i p an t ’ s t i er d e c i s i o n ( “ v o t e ” ) f o r th e s i t e ;
• th e c r i t i c al o r mo s t i m p o rt an t i n f o r m a t i o n f o r th e d e c i s i o n – f o r e x a m p l e , th e n u m b e r o f t a x a o f a c e rt a i n att r i b u t e , th e ab u n d an c e o f a n attri b u t e , th e p r e s e n c e o f i n d i c a t o r t a x a , e t c . ; a n d
• a n y c o n f o u n di n g o r c o n f l i c ti n g i n f o r m a t i o n a n d h o w th i s w a s r e s o l v e d f o r th e e v e n tu al d e c i s i o n . S e e C a s e E xa m p l e 3

- 7 f o r a n exa m p l e o f de c i s i o n r u l e s de v e l o p e d du r i n g N e w J e r

s ey ’ s c a l i b r a t i o n ex e r c i s e ( T a b l e 3

- 6 )
. T

e s t ing Ru l e d e v e l o p me n t s h o u l d b e i t e r ati v e . F o l l o w i n g th e i n i ti al d e v e l o p me n t p h a s e , th e dr a f t ru l e s s h o u l d b e t e s t e d b y a g r o u p o f e xp e rt s t o e n s u re th at n e w d at a an d n e w s i t e s are a s s e s s e d i n th e s a me w a y . T h i s u s u a l l y r e q u i re s a s e c o n d w o rk s h o p , d ur i n g w h i c h a s e t o f t e s t s i t e s n o t u s e d i n th e i n i t i a l ru l e d e v e l o p me n t a n d a l s o s p a n n i n g th e r a n g e o f s t r e s s s h o u l d b e a s s e s s e d
. A n y r e m a i n i n g a m b i g u i t i e s a n d i n c o n s i s t e n c i e s f r o m th e f i r s t i t er at i o n c a n a l s o b e r e s o l v e d
. Ru l e s c a n b e u s e d d i re c tl y f o r a s s e s s me n t s , f o r c a l i b r a ti n g o n e o f th e p re v i o u s a s s e s s me n t me th o d s ( I B I , d i s c ri mi n a n t mo d e l ) , o r a s th e b a s i s o f a n e x p e rt s y s t e m . T

h re s h o l d

s a n d u n c e r t a in t y F o r e a c h o f th e q u an ti t at i v e mo d e l s d e s c r i b e d a b o v e , i t i s p o s s i b l e t o e s ti m a t e p r e di c t i v e u n c e rt ai n ti e s . In d e x v ar i ab i l i t y i s e s t i m a t e d f r o m r e p e a t e d me a s u r e s at s i t e s o v e r o n e o r mo r e y e a r s , a n d a c c u r a c y o f th e q u a n ti t a ti v e mo d e l t o e x p e rt c o n s e n s u s i s e s ti m a t e d f r o m th e n u m b e r o f “ c o rre c t ” c a l l s b y th e mo d e l
. S e v e r a l me th o d s e x i s t t o e s ti m at e o v e r a l l p r e di c ti v e u n c e rt a i n t y . F o r u n c ert a i n t y o f th e mo d e l s di s c u s s e d h e r e , s e e H e l m s l e y - F l i n t ( 2 0 0 0 ) an d D a v i e s e t a l
. ( u n p u b l i s h e d m a n u s c r i p t )
. N o t a l l u n c e rt ai n t y i s s t a ti s ti c al , a n d n o t a l l i s s u e s o f u n c e rt a i n t y c a n b e r e d u c e d t o a s t a ti s ti c a l p r o b ab i l i t y . E x p e ri e n c e w i th th e B C G w o rkg r o u p s s u g g e s t s th a t th e r e w i l l al w a y s b e s i t e s th at f a l l o n th e b o r d e r b e t w e e n ti er s . It i s i m p o rt an t t o r e c o g n i z e th at s o me s i t e s ar e b o r d e rl i n e o r i n t er m e d i at e , n o t th at w e a r e u n c e rt ai n a b o u t w h e r e th e y ar e . T h i s i s a c o n s e q u e n c e o f f o r c i n g a mo r e - o r - l e s s c o n t i nu o u s g r a di e n t i n t o d i s c r e t e m a n a g e me n t c at e g o r i e s . W h i l e th r e s h o l d s b e t w e e n ti e r s d o n o t n e e d t o re f l e c t t ru e d i s c o n t i nu i t i e s i n n atu re , th e t i e r s s h o u l d r e p r e s e n t d e t e c t ab l e a n d c o n s i s t e n t di f f e re n c e s i n a s s e m b l a g e s , th e i r t a x o n o mi c c o m p o s i t i o n , a n d e c o l o g i c a l f u n c ti o n . T o th e e x t e n t th e y are c o n s i s t e n t an d d e t e c t ab l e , th e y s e r v e t o i n f o r m m a n a g e me n t o n h o w w e l l w e a r e p r o t e c t i n g a g a i n s t d e g r a d a ti o n an d m a ki n g p r o g r e s s t o w a r d s r e s t o r ati o n g o a l s . D is a gr e e m e n t a m o ng a s s e m b l a

g e s O n c e a B C G h a s b e e n r e g i o n a l l y c a l i b r at e d , a p o s s i b l e s c e n a r i o i n a s s e s s me n t i s th a t t w o a s s e m b l a g e s c o l l e c t e d a t th e s a me s i t e i n d i c at e di f f e r e n t ti er s o f th e B C G
. F o r e x a m p l e , t o w h at ti e r s h o u l d a s i t e b e a s s i g n e d i f th e f i s h i n d i c at e T i e r 2 b u t th e m a c r o i n v e rt e b r at e s i n di c at e T i er 4 ? O p t i o n s i n c l u d e :

• a v e r a g i n g th e t w o a s s e m b l a g e s ( T i er 3 i n th i s e x a m p l e ) , • s e l e c ti n g th e l o w e s t a s s e s s me n t a mo n g th e a s s e m b l a g e s ( T i er 4 ) , o r • s e l e c ti n g th e h i g h e s t a s s e s s me n t a mo n g th e a s s e m b l a g e s ( T i er 2 )
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 5 4In m a ki n g th i s d e c i s i o n , i t i s i m p o rt a n t t o c o n s i d e r th e l e v e l o f ri g o r i n th e t i e r a s s e s s me n t s a mo n g th e a s s e m b l a g e s , p a rti c u l a r l y i f a n a s s e s s me n t i s b a s e d o n a n ab s e n c e , r ath er th a n p r e s e n c e , o f i n f o r m at i o n ( ab s e n c e o f e v i d e n c e i s n o t e v i d e n c e o f a b s e n c e )
. T h i s r e q u i r e s c o n s i d e ri n g th e s t re n g th o f e v i d e n c e f o r e a c h a s s e m b l a g e . A u t o m a t i c c a l c u l at i o n o f a n a v e r a g e o r u s e o f th e h i g h e s t a s s e s s me n t i s n e i th e r c o n s e r v a t i v e n o r p r o t e c ti v e o f th e re s o ur c e . B o th O h i o E P A a n d th e B ri ti s h E n v i r o n me n t A g e n c y h a v e c h o s e n t o s e l e c t th e l o w e s t a s s e s s me n t a mo n g i n d e x e s a n d a s s e m b l a g e s f o r f i n al ti e r a s s i g n me n t s ( Y o d e r a n d R a n ki n 1 9 9 5 b , H e l m s l e y - F l i n t 2 0 0 0 )
. 

### 3 . 4 K e y p o i n t s f r o m C h a p t e r 3 1 . T h e c o n c e p t u a l B i o l o g i c a l C o n d i ti o n G r a d i e n t c a n b e q u a n ti f i e d a n d c a l i b r a t e d t o l o c a l c o n d i t i o n s f o r u s e i n a s s e s s m e n t a n d w a t e r q u a l i t y c r i t e r i a . T h e t i e r s o f c o n di ti o n d e s c ri b e d i n th e B C G c o n c e p tu a l mo d e l c a n b e ap p l i e d t o l o c a l o r r e g i o n al c o n d i t i o n s b y r e g i o n a l b i o l o g i c al e x p e rt s w i th a s u f f i c i e n t mo n i t o r i n g d a t ab a s e . 2 . A q u a n ti f i e d B C G i s n o t d e f i n e d b y a n y o n e m o n i t o r e d a s s e m b l a g e o r m e t h o d o l o g y . B C G s h a v e b e e n d e v e l o p e d f r o m d i f f e re n t a s s e m b l a g e s a n d me th o d o l o g i e s ( f i s h , b e n th i c m a c r o i n v e rt eb r at e s , arti f i c i a l s ub s t r at e s , e t c . ) a n d b y c a l i b r at i n g d i f f e re n t a s s e s s me n t i n d i c at o r s t o th e B C G ( I B I , R I V P A C S , a n d m u l t i v ar i at e a n al y s i s )
. 3 . Q u a n t i f i c a ti o n a n d d e v e l o p m e n t o f a B C G i s d a t a d r i v e n . A r e g i o n al mo n i t o r i n g d at ab a s e s h o u l d b e u s e d t o c a l i b r at e a B C G th at me e t s p er f o r m a n c e re q u i r e me n t s a n d Q A re q u i r e me n t s . T h e mo n i t o ri n g a g e n c y s h o u l d h a v e a c c e s s t o b i o l o g i c a l e xp e rt i s e , a n d s h o u l d b e c o mmi tt e d t o p r o v i d e s u s t a i n e d s up p o rt
. C h ap t e r 3 h a s di s c u s s e d t r an s f o r mi n g th e c o n c e p tu a l s c i e n t i f i c mo d e l o f th e B C G i n t o a q u an ti f i e d a n d c a l i b r a t e d mo d e l f o r b i o l o g i c al a s s e s s me n t
. C h ap t e r 4 d i s c u s s e s th e S t r e s s o r Gr a di e n t mo d e l , th e x - a x i s o f th e B C G
. C h ap t e r 5 d i s c u s s e s ke y c o n c e p t s a n d mi l e s t o n e s f o r d e v e l o p i n g t i e r e d a q u at i c l i f e u s e s i n w a t e r q u al i t y s t a n d ar d s th a t t w o s t at e s , M a i n e an d O h i o , h a v e l e ar n e d b a s e d o n th e i r e x p er i e n c e i n a d o p ti n g t i e r e d u s e s , a n d i s s u p p o rt e d b y th e i r i n d i v i d u a l c a s e h i s t o ri e s o f T A L U d e v e l o p me n t ( A p p e n di x e s A a n d B )
. C h ap t e r 6 p r e s e n t s e x a m p l e s o f h o w M a i n e a n d O h i o h a v e ap p l i e d ti e re d u s e s i n th e i r w at er q u al i t y m a n a g e me n t p r o g r a m .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 5 5

## C h a p t e r 3 C a s e E x a m p l e s C A S E E X A M P L E 3 - 1 . U S I N G H I S T O R I C A L I N F O R M AT I O N T O I D E N T I F Y R E F E R E N C E S T R E A M S I N K A N S A S H i s t o r i c a l i n f o r m a t i o n c an b e u s e d t o r e c o n s tru c t th e p r e - s e tt l e me n t b i o l o g i c al b a s e l i n e a n d e s t i m a t e u n d i s turb e d o r mi n i m a l l y d i s tu rb e d c o n d i t i o n s . P o t e n ti a l s o ur c e s o f h i s t o r i c a l d at a i n c l u d e m u s e u m f i s h a n d s h e l l f i s h c o l l e c t i o n s , h i s t o ri c a l n o t e s a n d w r i t i n g s , j o u r n a l e n t r i e s , i n di g e n o u s kn o w l e d g e , p u b l i s h e d ar c h e o l o g i c a l s tu d i e s , p h o t o g r ap h s a n d m ap s , a n d e arl y b i o l o g i c al s ur v e y s o r s tu di e s . S o me kn o w l e d g e o f p re - s e tt l e me n t b a s e l i n e c o n d i t i o n s i s n e e d e d w h e n p l a n n i n g l o n g - t e r m r e s t o r ati o n e f

f o rt s i n ar e a s w h e r e u n di s tu rb e d o r mi n i m a l l y d i s tu rb e d r e f er e n c e w a t e rb o d i e s n o l o n g e r e x i s t
. F o r e x a m p l e , i n K a n s a s , f e w s t re a m s h a v e c o m p l e t e l y e s c a p e d th e e f f e c t s o f l a r g e - s c a l e a g r i c u l tu r al a n d l i v e s t o c k p r a c t i c e s i m p l e me n t e d o v e r th e p a s t 1 5 0 y e ar s . T h er e f o r e , b i o l o g i s t s w i th i n th e K a n s a s D e p art me n t o f H e al th a n d E n v i r o n me n t ( K D H E ) c o n s i d e r a v a i l ab l e i n f o r m a t i o n o n h i s t o ri c a l s t r e a m c h ar a c t e ri s t i c s t o e s t i m a t e mi n i m a l l y d i s tu r b e d c o n d i ti o n s a n d s u p p o rt c o n t e m p o r ary r e f e r e n c e s t r e a m s e l e c ti o n s . K D H E r e c o g n i z e s s i x g e n er a l c at e g o r i e s T A B L E 3 - 1 . K a n s a s s t r e a m b i o l o g i c a l i n t e g r i ty c a t e g o r i e s . o f a q u a ti c b i o l o g i c al r e s p o n s e s t o i n c r e a s i n g l e v e l s o f di s turb a n c e ( T ab l e 3

- C l a s s A : H i s t o r i c a l ( n a t u r a l ) r e f e r e n c e c o n d i t i o n 1 )
. C l a s s A r e p r e s e n t s n atur a l o r p r e - C l a s s B : C o n t e m p o r a r y ( q u a s i

- n a t u r a l ) r e f e r e n c e c o n d i t i o n s e tt l e me n t s t r e a m c o n d i t i o n s , e q u i v a l e n t t o T i e r 1 i n th e B C G , i n w h i c h “ n a ti v e C l a s s C : F u l l y s u p p o rt i v e o f d e s i g n a t e d a q u a t i c l i f e u s e s tru c tur al , f u n c t i o n a l a n d t ax o n o mi c C l a s s D : P a r t i a l l y s u p p o r t i v e o f d e s i g n a t e d a q u a t i c l i f e u s e i n t e g r i t y i s p r e s e r v e d ; e c o s y s t e m f u n c t i o n C l a s s E : N o n - s u p p o r t i v e o f d e s i g n a t e d a q u a t i c l i f e u s e i s p r e s e n t e d w i th i n th e r an g e o f n atur al v ar i ab i l i t y . ” S o me i n d i c at i o n o f th e C l a s s F : G r o s s l y n o n - s u p p o rt i v e o f d e s i g n a t e d a q u a t i c l i f e u s e n a ti v e c h ar a c t e r o f s tre a m s i n th e Gr e a t S o u r c e : K a n s a s D e p t

. o f H e a l t h a n d E n v i r o n m e n t P l a i n s c a n b e f o u n d i n th e n arr ati v e a c c o u n t s o f e arl y n i n e t e e n th c e n tu r y e x p l o r e r s , i n c l u di n g L e w i s a n d C l ark , Z e b u l o n P i ke , a n d G e o r g e S i b l e y , a mo n g o th e r s . R a i l r o a d s u r v e y s a n d o th er i n v e s t i g ati o n s y i e l d e d a d d i t i o n al i n f o r m at i o n o n th e a q u a ti c f l o r a a n d f au n a a n d g e n e r a t e d m ap s a n d th e e arl i e s t kn o w n p h o t o g r a p h s o f m a n y s tr e a m s . A l th o u g h m a n y o f th e b i o l o g i c a l s ur v e y s f r o m th e mi d

- 1 8 0 0 s w er e p e r f o r me d a f t e r th e s t a rt o f i n t e n s i v e a g r i c u l tur e , th e y s ti l l p r o v i d e v a l u ab l e d o c u me n t a ti o n o f th e o c c u r r e n c e o f s e v e r al f r e s h w at e r s p e c i e s th a t s o o n di s ap p e a r e d f r o m s p e c i f i c w at e r s h e d s o r th e r e g i o n a s a w h o l e . M u s e u m c o l l e c ti o n s a n d o th er h i s t o ri c al r e c o r d s i n di c at e th a t m a n y c r e e k s a n d s m a l l er ri v e r s i n th e Gr e at P l ai n s s u p p o rt e d a v ar i e t y o f p r e d o mi n a t e l y e a s t e r n f i s h a n d s h e l l f i s h s p e c i e s , mo s t r e q u i ri n g c l e ar w at e r a n d r e l a ti v e l y s t ab l e s t r e a m b o t t o m s . I n f a c t , th i s re g i o n w a s o n c e h o me t o mo r e th a n 5 0 u n i o n i d m u s s e l s p e c i e s . T o d a y , s e v e r al mo l l u s c a s p e c i e s are n o l o n g e r f o u n d i n mo s t o f th e i r o r i g i n al h ab i t a t s ( Fi g u r e 3

- 6 )
. O v e r th e p a s t 1 5 0 y e ar s , at l e a s t 1 1 a q u at i c m o l l u s c a n t ax a h a v e b e c o me e x ti n c t i n K a n s a s , a n d a n a d d i ti o n a l 2 3 s p e c i e s a r e c u rr e n tl y d e s i g n a t e d a s e n d a n g e r e d , th re a t e n e d , o r v u l n e r ab l e .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 5 6F U L L S U P P O R T ( C L A S S E S B A N D C ) ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

! ! ! !

! ! ! !

! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
H i s t o r i c a l p o p u l a t i o n s K n o w n e x t a n t p o p u l a t i o n F I G U R E 3 - 6 . D e c l i n e i n g e o g r a p h i c a l d i s t r i b u t i o n o f b l a c k s a n d s h e l l m u s s e l i n K a n s a s . B e c au s e t y p i c a l b i o l o g i c al i n d e x e s ( e . g . , I B I ) ar e u s u al l y d e v e l o p e d f r o m a m b i e n t “ l e a s t d i s turb e d ” r e f e r e n c e s i t e s , th e y m a y l a c k s e n s i t i v i t y t o d i s c ri mi n a t e a mo n g t i e r s o r l e v e l s i n th e B C G
. S u r v i v i n g p o p u l ati o n s o f h i s t o ri c al l y o c c u r r i n g ke y s p e c i e s a n d i n d i c at o r t a x a c a n b e u s e d t o f u rth er v e r i f y th e mi n i m a l l y d i s tu r b e d c o n d i ti o n . K D H E c o n s i d e r s h i s t o ri c al f i s h , m u s s e l , a n d p r o s o b r a n c h s n ai l c o mm u n i t i e s , a n d h a s c r e at e d a “ m u s s e l l o s s ” i n di c at o r me tr i c th at c o m p ar e s th e t ax a ri c h n e s s o f th e c o n t e m p o r a r y a n d h i s t o r i c al u n i o n i d m u s s e l a s s e m b l a g e f o r u s e i n 3 0 5 ( b ) a n d 3 0 3 ( d ) l i s t d e v e l o p me n t ( F i g u r e 3

- 7 )
. S i t e s r e t ai n i n g 9 0

- 1 0 0 p e r c e n t o f th e i r p re - s e tt l e me n t s p e c i e s are d e e me d f u l l y s u p p o rti v e o f th e a q u at i c l i f e u s e , s i t e s w i th 7 5

- 8 9 p e r c e n t ar e c o n s i d e r e d p art i a l l y s u p p o rt i v e , an d s i t e s r e t ai n i n g 0

- 7 4 p e r c e n t ar e a s s i g n e d t o th e n o n - s u p p o rt i v e c a t e g o ry . I n e s t ab l i s h i n g l o n g - t e r m r e s t o r ati o n g o a l s , K D H E i n t e n d s t o c o n ti n u e dr a w i n g u p o n h i s t o ri c al i n f o r m a t i o n s o u rc e s t o h e l p e n s ur e th at th e p r o j e c t e d c h a n g e s i n a q u a ti c p l a n t a n d a n i m a l a s s e m b l a g e s t r e n d t o w a r d th e p re - s e tt l e me n t b i o l o g i c al c o n d i t i o n . T h e r e ar e s o me c h a l l e n g e s a n d dr a w b a c k s w h e n u s i n g h i s t o ri c al d at a t o r e c o n s t ru c t n atu r a l s tre a m c o n d i t i o n s . It t ake s a g r e a t d e a l o f t i me a n d c o mmi t me n t t o p i e c e t o g e th er n u me r o u s b i t s o f i n f o r m a t i o n , e s p e c i al l y c o n s i d e ri n g th e l i mi t a ti o n s a n d i n c o n s i s t e n c i e s i n h er e n t i n h i s t o r i c al d at a . M u c h o f th e i n f o r m a t i o n i s n o t di re c tl y c o m p ar ab l e t o mo d e r n a s s e s s me n t d a t a , l a r g e l y b e c au s e r e s u l t s f r o m p r e v i o u s s tu di e s a n d o b s e r v at i o n s a re o f t e n b a s e d o n di f f e re n t s a m p l i n g me th o d o l o g i e s . S o me t i me s th e d at a a r e n o t ap p l i c ab l e b e c au s e th e y w e r e o b t ai n e d a f t er s e t tl er s s i g n i f i c an tl y i m p a c t e d th e l a n d , b u t o f t e n s u c h p h y s i c a l h ab i t at d a t a are mi s s i n g o r i n c o m p l e t e . Fi n al l y , s o me r e g i o n s s e tt l e d e arl y i n th e h i s t o ry o f th e n a ti o n m a y s i m p l y l a c k d e f i n i ti v e d a t a o n th e b a s e l i n e b i o l o g i c a l c o n di ti o n .
1 0 0 F I G U R E 3 - 7 . C u mu l a t i v e f r e q u e n c y N O N - S U P P O R T ( C L A S S E S E A N D F ) 8 0 d i s t r i b u t i o n f o r K a n s a s s t r e a m s w i t hCumulativefrequency(%) m i n i m u m t h r e e - y e a r p e r i o d - o f - r e c o r d a n d f i v e o r m o r e s p e c i e s h i s t o r i c a l l y . 6 0
4 0
2 0

0 P A R T I A L S U P P O R T ( C L A S S D )

0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 E x t i r p a t e d m u s s e l s p e c i e s ( % )

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te 5 7 a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s
– C h a

p te r 3

– A u g u s t 1 0, 2 0 0 5C A S E E X A M P L E 3 - 2 . N E W J E R S E Y T I E R D E S C R I P T I O N A q u a t i c b i o l o g i s t s i n N e w J e r s e y d e s c ri b e d ti e r s o f th e B C G f o r b e n th i c m a c r o i n v e rt e b r at e a s s e m b l a g e s o f b o th h i g h a n d l o w g r a di e n t s tr e a m s o f th e s t a t e . T h e e x p ert p a n e l f i r s t a s s i g n e d i n v e rt eb r at e t a x a t o A t tri b u t e s I t o V I
. T h e p an e l re d e f i n e d A ttri b u t e I I f r o m " s e n s i t i v e - r ar e " t a x a t o " h i g h l y s e n s i ti v e " t ax a b e c au s e r ari t y w a s n o t c o n s i d e re d t o b e r e l at e d t o s e n s i t i v i t y t o p o l l u ti o n , a n d s a mp l i n g me th o d s d o n o t c ap tur e r a r e t a x a w i th a n y p r e d i c t ab l e r e l i ab i l i t y . In a d d i ti o n , th e p a n e l d e t er mi n e d th at f i v e t i e r s are ap p l i c ab l e t o N e w J e r s e y h i g h g r a d i e n t s tre a m s , a n d th at f o u r t i e r s d e s c ri b e th e S t a t e ' s l o w g r a d i e n t s tr e a m s . F o r b o th h i g h a n d l o w g r a d i e n t s t r e a m s , th e p a n e l th o u g h t th at T i e r 1 s i t e s m a y n o t e x i s t
. T ab l e 3

- 2 s h o w s th e attri b u t e m atr i x f o r h i g h g r a d i e n t s tre a m s . A tt r i b u t e s V I I t o X a r e n o t me a s u re d f o r th e i n v e rt e b r a t e a s s e m b l a g e a t th i s ti me , a n d are n o t i n c l u d e d i n th e m atri x . T h e g r o u p w a s a b l e t o d i s t i n g u i s h f i v e s e p a r at e t i e r s ( T i er s 2

- 6 ) f o r h i g h

- g r a d i e n t s tre a m s o f N e w J er s e y . T h e f i r s t t i er d e s c r i b e d i n th e M a i n e mo d e l ( D a v i e s a n d J a c k s o n i n p r e s s ) w a s n o t i n i t i a l l y u s e f u l b e c au s e i t w a s n o t c l e a r t o th e g r o u p w h e th e r T i e r 1 ( p r i s ti n e ) s i t e s o c c ur i n N e w J e r s e y b a s e d u p o n b e n th i c m a c r o i n v e rt e b r a t e d at a a l o n e . O th e r d a t a s e t s ( i
. e . f i n f i s h c o mm u n i t i e s a n d/o r r are a n d e n d a n g e re d s p e c i e s ) m a y b e mo r e u s e f u l i n d e t er mi n i n g w h e th er a s i t e i s i n T i er 1
. T h e g r o u p al s o d e t er mi n e d th a t s e v e r al i n d i c at o r t a x a are u s e f u l i n d i s c r i mi n a ti n g t i e r s , i n p arti c u l a r th e t o l er a n t h y dr o p s y c h i d c a d d i s f l i e s a s i n d i c a t o r s o f mo d e r a t e o r g a n i c e n ri c h me n t f o r T i e r s 3 a n d 4 ; a b u n d an c e o f tu b i f i c i d w o r m s a s a n i n di c at o r o f e x tre me e n r i c h me n t a n d h y p o x i a f o r T i er 6 ; a n d c o m p l e t e a b s e n c e o f m a y f l i e s a s a n i n di c a t o r o f t o x i c i ty , a l s o f o r T i e r 6
. In c o n tr a s t t o h i g h g r a d i e n t s tre a m s , p art i c i p an t s c o u l d o n l y d i s t i n g u i s h f o u r s e p a r at e ti er s f o r l o w g r a di e n t s tr e a m s ( T i er 2 , T i e r s 3

- 4 c o m b i n e d , T i e r 5 , an d T i e r 6 ) ( m a tri x n o t s h o w n )
. T h e b e s t
- kn o w n s i t e s i n th e C o a s t al P l a i n c o n t ai n mo d e r at e n u m b e r s o f t o l er a n t t a x a , w h i c h i s a c o n s e q u e n c e o f l o w w at er v e l o c i t y a n d ab s e n c e o f c o b b l e h ab i t a t r ath e r th a n p o o r w at e r q u a l i t y . A s a re s u l t , th e g r o up c o n c l u d e d th at i t w a s n o t f e a s i b l e t o d i s ti n g u i s h T i e r 3 f r o m T i er 4 , a n d c o m b i n e d th e m i n t o a s i n g l e ti e r . In g e n e r a l , p art i c i p an t s w e re ab l e t o a c h i e v e c o n s e n s u s o n ti e r a s s i g n me n t s f o r th e s i t e s r e v i e w e d
. I n s o me c a s e s , th er e w a s d i s c u s s i o n a n d s o me d i s a g r e e me n t o n w h i c h o f t w o a d j a c e n t t i er s a s i t e s h o u l d b e a s s i g n e d t o . T h e s e i n t e r me d i at e s i t e s , w i th c h ar a c t e ri s ti c s o f b o th a d j a c e n t ti er s , a re t o b e e x p e c t e d s i n c e e c o l o g i c a l r e s p o n s e t o s t r e s s o r s i s r e l ati v e l y c o n ti n u o u s . T A B L E 3 - 2 . S u m m a r y a t t r i b u t e m a t r i x f o r N e w J e r s e y h i g h g r a d i e n t s t r e a m s . E c o l o g i c a l A t t r i b u t e s 1 N a t u r a l 2 M i n i m a l L o s s 3 S o m e 4 N o t a b l e 5 T o l e r a n t s 6 S e v e r e A l t e r C o n d i t i o n R e p l a c e m e n t ; F u n c t i o n R e p l a c e m e n t F u n c t i o n D o m i n a n t , L o s s o f S t r u c t u r e a n d F u n c t i o n M a i n t a i n e d L a r g e l y M a i n t a i n e d F u n c t i o n I H i s to r i ca l l y A s p r e d i c t e d f o r A s p r e d i c t e d f o r S o m e m a y b e S o m e m a y b e U s u a l l y a b s e n t A b s e n t d

o c um e n t e d

, n a t u r a l n a t u r a l a b s e n t d u e t o a b s e n t d u e t o s e n s i t i v

e

, o c c u r r e n c e o c c u r r e n c e g l o b a l e x t i n c t i o n g l o b a l , r e g i o n a l lo ng - l i v

e d o r e x c e p t f o r e x c e p t f o r o r l o c a l o r l o c a l r e

g io n a l l y g l o b a l g l o b a l e x t i r p a t i o n e x t i r p a t i o n e n d e m i c t

a

x

a e x t i n c t i o n s e x t i n c t i o n s

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 5 8T A B L E 3 - 2 . S u m m a r y a t t r i b u t e m a t r i x f o r N e w J e r s e y h i g h g r a d i e n t s t r e a m s . E c o l o g i c a l A t t r i b u t e s 1 N a t u r a l 2 M i n i m a l L o s s 3 S o m e 4 N o t a b l e 5 T o l e r a n t s 6 S e v e r e A l t e r C o n d i t i o n R e p l a c e m e n t ; F u n c t i o n R e p l a c e m e n t F u n c t i o n D o m i n a n t , L o s s o f S t r u c t u r e a n d F u n c t i o n M a i n t a i n e d L a r g e l y M a i n t a i n e d F u n c t i o n I I H i g h l y s e n s i t i v

e t

a

x

a A s p r e d i c t e d f o r n a t u r a l V i r t u a l l y a l l a r e m a i n t a i n e d a n d M a y b e m a r k e d l y S i g n i f i c a n t l y d i m i n i s h e d U s u a l l y a b s e n t A b s e n t
o c c u r r e n c e , w i t h a t m o s t w e l l r e p r e s e n t e d d i m i n i s h e d ( i n e i t h e r t a x a o r ( t a x a a n d a b u n d a n c e ) m i n o r c h a n g e s f r o m n a t u r a l d e n s i t i e s ( b o t h t a x a a n d a b u n d a n c e ) a b u n d a n c e ) , w i t h r e p l a c e m e n t b y f u n c t i o n a l l y e q u i v a l e n t S e n s i t i v

e a n d c o m m o n t a x a I I I Se n s i t i v

e & A s p r e d i c t e d f o r P r e s e n t a n d C o m m o n a n d P r e s e n t w i t h F r e q u e n t l y A b s e n t c o m m o n t a

x

a n a t u r a l o c c u r r e n c e , w i t h a t m o s t m a y b e i n c r e a s i n g l y a b u n d a n t

. a b u n d a n t ; r e l a t i v e a b u n d a n c e r e p r o d u c i n g p o p u l a t i o n s m a i n t a i n e d ; a b s e n t o r s i g n i f i c a n t l y d i m i n i s h e d ( i f m i n o r c h a n g e s f r o m n a t u r a l g r e a t e r t h a n H

i g h l y S e n s i t i v

e s o m e r e p l a c e m e n t b y p r e s e n t i n c i d e n t a l ) d e n s i t i e s t a x a . S i m i l a r t o g o o d t a x a f u n c t i o n a l l y e q u i v a l e n t t a

x

a ( s e n s i t i v e & c o m m o n t a x a )

. o f i n te r m e d ia te t o le r a n c e . I V T a

x

a o f i n t

e r

m e d i a t

e to l e r

a n c e A s p r e d i c t e d f o r n a t u r a l o c c u r r e n c e , A s n a t u r a l l y p r e s e n t a t l o w a b u n d a n c e s O f t e n e v i d e n t i n c r e a s e s i n a b u n d a n c e C o m m o n a n d o f t e n a b u n d a n t ; r e l a t i v e O f t e n e x h i b i t e x c e s s i v e d o m i n a n c e R i c h n e s s o f a l l t a x a i s l o w
w i t h a t m o s t a b u n d a n c e m i n o r c h a n g e s f r o m n a t u r a l g r e a t e r t h a n S e n s i t i v

e a n d d e n s i t i e s c o m m o n t a x a V T o l

e r

a n t t a

x

a A s n a t u r a l l y A s n a t u r a l l y M a y b e M a y b e O f t e n o c c u r i n U s u a l l y o c c u r , w i t h a t m o s t m i n o r p r e s e n t a t l o w a b u n d a n c e s . i n c r e a s e s i n a b u n d a n c e o f c o m m o n b u t d o n o t e x h i b i t h i g h d e n s i t i e s a n d m a y b e c o m p r i s e t h e m a j o r i t y o f t h e c h a n g e s f r o m n a t u r a l M a y h a v e s e v e r a l t a x a a t f u n c t i o n a l l y d i v e r s e t o l e r a n t s i g n i f i c a n t d o m i n a n c e d o m i n a n t a s s e m b l a g e ; o f t e n e i t h e r v e r y d e n s i t i e s . I f p r e s e n t , a t v e r y l o w a b u n d a n c e s . t a x a l o w o r v e r y h i g h d e n s i t i e s . l o w a b u n d a n c e . V I N o n - n a t i v

e N o n - n a t i v e N o n - n a t i v e t a x a S e n s i t i v e o r S o m e S o m e O f t e n d o m i n a n t ; o r i n t

e n t io n a l l y i n t

r o d u ce d t a x a , i f p r e s e n t , d o n o t d i s p l a c e m a y b e p r e s e n t , b u t o c c u r r e n c e i n t e n t i o n a l l y i n t r o d u c e d n o n r e p l a c e m e n t o f s e n s i t i v e n o n a s s e m b l a g e s ( e . g . , f i s h o r m a y b e t h e o n l y r e p r e s e n t a t i v e t a

x

a n a t i v e t a x a o r a l t e r n a t i v e h a s a n o n d e t r i m e n t a l n a t i v e t a x a m a y d o m i n a t e s o m e n a t i v e t a x a w i t h f u n c t i o n a l l y m a c r o p h y t e s ) a r e d o m i n a t e d o f s o m e a s s e m b l a g e s s t r u c t u r a l o r f u n c t i o n a l e f f e c t o n n a t i v e t a x a a s s e m b l a g e s ( e . g . f i s h o r d i v e r s e a s s e m b l a g e o f b y t o l e r a n t n o n n a t i v e t a x a ( e . g . , p l a n t s , f i s h , b i v a l v e s ) i n t e g r i t y m a c r o p h y t e s ) n o n - n a t i v e t a x a o f i n t e r m e d i a t e t o l e r a n c e X I P o t

e n t i a l N o a p p a r e n t N o a p p a r e n t I n i t i a l r e s p o n s e S o m e r e s p o n s e R e s p o n s e o f S u p

p l

e m e n t a l A t t r i b u t e s ; r e s p o n s e o f i n d i c a t o r t a x a r e s p o n s e o f i n d i c a t o r t a x a o f i n d i c a t o r t a x a , ( e . g . , o f i n d i c a t o r t a x a , ( e . g . i n d i c a t o r t a x a ( e . g . , l o s s o f I n d i ca to r t a

x

a i n c r e a s e o f i n c r e a s e o f m a y f l i e s w i t h s u s p e n s i o n C a e n i d s w i t h t o x i c s t r e s s ) f e e d e r s w i t h s i l t , e t c . ) e n r i c h m e n t )

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 5 9C A S E E X A M P L E 3 - 3 . M A I N E B I O L O G I S T S ’ A S S I G N M E N T O F S I T E S T O C L A S S E S ( T I E R S ) M a i n e D E P a s s e m b l e d a p an e l o f thr e e b i o l o g i s t s t o a s s i g n s i t e s t o e a c h o f M a i n e ' s thr e e s t r e a m c l a s s e s ( A , B , C ) , a n d a f o u rth c l a s s r e p r e s e n ti n g n o n - a tt ai n me n t ( N A )
. E a c h b i o l o g i s t i n d e p e n d e n tl y r e v i e w e d b i o l o g i c a l i n f o r m at i o n f o r e a c h s a m p l i n g e v e n t , i n c l u di n g i d e n ti ti e s a n d a b u n d an c e s o f t a x a o c c urri n g i n th e b i o l o g i c a l s a m p l e a n d c o m p u t e d i n d e x v a l u e s f o r th e b i o l o g i c al d at a ( e . g . d i v er s i t y , r i c h n e s s , E P T , e t c )
. P h y s i c a l h ab i t at i n f o rm a t i o n w a s al s o r e v i e w e d i n c l u di n g w a t er d e p th , v e l o c i t y , s u b s tr a t e c o m p o s i t i o n , c a n o p y c o v e r , e t c . , i n o r d e r t o e v a l u at e th e e f f e c t s o f v ar i o u s h ab i t at c o n d i t i o n s o n th e s tru c tur e o f th e m a c r o i n v e rt e b r at e c o mm u n i t y . S a m p l e i n f o r m at i o n w a s re v i e w e d f o r th e v a l u e s o f th e g i v e n me a s u r e s , r e l at i v e t o v a l u e s f o r o th er s a m p l e s i n th e d at a s e t
. T h e a c tu al c l a s s i f i c ati o n a s s i g n me n t w a s d e t e r mi n e d b y h o w c l o s e l y th e b i o l o g i c al i n f o r m a t i o n c o n f o r me d t o th e a q u ati c l i f e c l a s s i f i c at i o n s t a n d ar d s , c o rr e c ti n g f o r h a b i t a t e f f e c t s . N u me r i c a l r an g e s , p e r s e , w er e n o t e s t ab l i s h e d , a p r i o r i , f o r e a c h me a s u r e . I n s t e a d , th e i n f o r m a t i o n w a s re v i e w e d f o r i t s c o m p a t i b i l i t y w i th th e mo s a i c o f f i n d i n g s e x p e c t e d f o r e a c h C l a s s , l i s t e d i n T ab l e 3

- 3
. T h e b i o l o g i s t s di d n o t h a v e a n y kn o w l e d g e o f th e a c tu a l l o c at i o n o f th e s a m p l e d s i t e s , n o r d i d th e y h a v e kn o w l e d g e o f a n y p o l l u ti o n i n f l u e n c e s . F o l l o w i n g th e i n d e p e n d e n t a s s i g n me n t o f c l a s s e s th e b i o l o g i s t s e s t ab l i s h e d a c o n s e n s u s c l a s s i f i c at i o n , f o l l o w i n g a n o p e n e x c h a n g e o f j u s ti f i c at i o n s f o r e a c h b i o l o g i s t ' s a s s i g n m e n t
. E a c h b i o l o g i s t r e v i e w e d th e s a m p l e d a t a f o r th e v a l u e s o f a l i s t o f me a s u r e s o f c o mm u n i t y s tru c tu re a n d f u n c t i o n . C ri t e r i a u s e d b y b i o l o g i s t s t o e v a l u a t e e a c h me a s ur e a r e l i s t e d i n T ab l e 3

- 3
. In 6 4 % o f th e c a s e s th e r e w a s u n an i mo u s a g r e e me n t amo n g th e i n d e p e n d e n t r at e r s , a n d i n a n a d di ti o n al 3 4 % o f th e s a m p l e s t w o o f th e r a t e r s w e r e i n a g r e e me n t a n d o n e h a d a s s i g n e d a d i f f e re n t c l a s s i f i c at i o n . I n th r e e o f th e r at e d s a m p l e s th e r e w a s di s a g r e e me n t a mo n g a l l th r e e r a t er s ( 2 % )
. T A B L E 3 - 3 . R e l a t i v e f i n d i n g s c h a r t . M e a s u r e o f C o m m u n i t y R e l a t i v e F i n d i n g s S t r u c t u r e A B C N A T o t a l A b u n d a n c e o f I n d i v i d u a l s o f t e n l o w o f t e n h i g h v a r i a b l e v a r i a b l e : o f t e n v e r y l o w o r h i g h A b u n d a n c e o f E p h e m e r o p t e r a h i g h h i g h l o w l o w t o a b s e n t A b u n d a n c e o f P l e c o p t e r a h i g h e s t s o m e p r e s e n t L o w t o a b s e n t A b s e n t P r o p o r t i o n o f E p h e m e r o p t e r a h i g h e s t v a r i a b l e d e p e n d i n g o n d o m i n a n c e b y o t h e r g r o u p s l o w z e r o
P r o p o r t i o n o f P l e c o p t e r a h i g h e s t v a r i a b l e d e p e n d i n g o n d o m i n a n c e b y o t h e r g r o u p s l o w z e r o
P r o p o r t i o n o f H y d r o p s y c h i d a e i n t e r m e d i a t e h i g h e s t v a r i a b l e l o w t o h i g h P r o p o r t i o n o f E p h e m e r o p t e r a & P l e c o p t e r a h i g h e s t v a r i a b l e L o w a b s e n t P r o p o r t i o n o f G lo s s o s o m a h i g h e s t l o w t o i n t e r m e d i a t e v e r y l o w t o a b s e n t a b s e n t P r o p o r t i o n o f B r a ch y

c e n t r u s h i g h e s t l o w t o i n t e r m e d i a t e v e r y l o w t o a b s e n t a b s e n t P r o p o r t i o n o f O l i g o c h a e t e s l o w l o w l o w t o m o d e r a t e h i g h e s t P r o p o r t i o n o f H i r u d i n e a l o w v a r i a b l e v a r i a b l e v a r i a b l e t o h i g h e s t P r o p o r t i o n o f G a s t r o p o d a l o w l o w v a r i a b l e v a r i a b l e t o h i g h e s t P r o p o r t i o n o f C h i r o n o m i d a e l o w e s t v a r i a b l e d e p e n d i n g o n t h e d o m i n a n c e o f o t h e r g r o u p s h i g h e s t v a r i a b l e
P r o p o r t i o n o f C o n c h ap e lo p i

a & T

h ie n e m a n n i m

y

i a l o w e s t l o w t o v a r i a b l e v a r i a b l e v a r i a b l e t o h i g h e s t DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 6 0T A B L E 3 - 3 . R e l a t i v e f i n d i n g s c h a r t . M e a s u r e o f C o m m u n i t y R e l a t i v e F i n d i n g s S t r u c t u r e A B C N A P r o p o r t i o n o f T r i b e lo s l o w t o a b s e n t l o w t o a b s e n t l o w t o v a r i a b l e v a r i a b l e t o h i g h e s t P r o p o r t i o n o f C h i r o n o m u s l o w t o a b s e n t l o w t o a b s e n t l o w t o v a r i a b l e v a r i a b l e t o h i g h e s t G e n e r i c R i c h n e s s v a r i a b l e h i g h e s t v a r i a b l e l o w e s t E p h e m e r o p t e r a R i c h n e s s h i g h e s t h i g h l o w v e r y l o w t o a b s e n t P l e c o p t e r a R i c h n e s s h i g h e s t v a r i a b l e l o w t o a b s e n t a b s e n t E P T R i c h n e s s h i g h h i g h e s t v a r i a b l e l o w P r o p o r t i o n E p h e m e r o p t e r a R i c h n e s s h i g h e s t h i g h l o w l o w t o z e r o P r o p o r t i o n P l e c o p t e r a R i c h n e s s h i g h e s t v a r i a b l e l o w z e r o P r o p o r t i o n D i p t e r a R i c h n e s s l o w t o v a r i a b l e v a r i a b l e h i g h e s t v a r i a b l e t o h i g h P r o p o r t i o n E p h e m e r o p t e r a & P l e c o p t e r a R i c h n e s s h i g h e s t h i g h l o w t o v a r i a b l e l o w t o a b s e n t E P T R i c h n e s s d i v i d e d b y D i p t e r a R i c h n e s s h i g h h i g h e s t l o w t o v a r i a b l e l o w e s t t o z e r o P r o p o r t i o n N o n - E P T o r C h i r o n o m i d R i c h n e s s h i g h h i g h l o w l o w e s t P e r c e n t P r e d a t o r s l o w l o w h i g h t o v a r i a b l e h i g h e s t P e r c e n t C o l l e c t o r , F i l t e r e r s & G a t h e r e r s d i v i d e d b y P e r c e n t P r e d a t o r s & S h r e d d e r s h i g h h i g h e s t l o w l o w e s t
N u m b e r o f F u n c t i o n a l F e e d i n g G r o u p s R e p r e s e n t e d v a r i a b l e h i g h e s t v a r i a b l e l o w e s t S h a n n o n - W e i n e r G e n e r i c D i v e r s i t y l o w t o i n t e r m e d i a t e H i g h e s t V a r i a b l e t o i n t e r m e d i a t e l o w e s t H i l s e n h o f f B i o t i c I n d e x l o w e s t l o w i n t e r m e d i a t e h i g h e s t

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 6 1e C A S E E X A M P L E 3 - 4 . V E R M O N T ’ S U S E O F E X I S T I N G B I O L O G I C A L I N F O R M AT I O N F O R T H E B C G V er mo n t u s e d r e f e re n c e c o n d i ti o n a s th e an c h o r p o i n t f o r a s s e s s i n g b i o l o g i c a l c o n d i ti o n , a n d ti er s o f b i o l o g i c a l c o n di ti o n w e r e e s t ab l i s h e d a n d d e s c r i b e d i n t e r m s o f d e v i a ti o n f r o m th e r e f e r e n c e c o n di ti o n . B i o l o g i c a l n ar r a ti v e s w e re d e v e l o p e d , w h i c h p r o v i d e d g u i d a n c e f o r e v a l u at i n g d e g r e e s o f d e v i ati o n f r o m th e r e f e r e n c e c o n di ti o n . T h e p r o p o s e d l a n g u a g e w a s i n t e n d e d t o f o r m a l i z e B e s t Pr o f e s s i o n a l J u d g me n t ( B PJ ) a s s e s s me n t s b y t e c h n i c al e x p e rt s w h i l e r e m a i n i n g c l o s e t o h i s t o r i c al i m p l e me n t at i o n . It w a s a l s o c r i t i c al th a t th e n e w c l a s s i f i c a ti o n s y s t e m m a i n t ai n c o n s i s t e n t a s s e s s me n t r e s u l t s , p arti c u l a r l y f o r n o n a t t a i n me n t f i n di n g s . V er mo n t t ap p e d i n t o mo r e th a n 2 0 y e ar s w o rth o f b i o l o g i c a l d at a c o l l e c t e d f r o m w a d e ab l e s t r e a m s t o d e v e l o p b i o c r i t e ri a . E x i s t i n g m a c r o i n v e rt e b r a t e a n d f i s h a s s e m b l a g e mo n i t o ri n g d at a w er e e v a l u at e d f o r “ r e f e r e n c e ” a n d “ n o n - r e f e r e n c e ” c o n di ti o n i n o r d e r t o c l a s s i f y w a d e ab l e s tr e a m e c o t y p e s a n d d e f i n e b i o l o g i c a l r e f er e n c e c o n di t i o n s f o r e a c h
. R e f er e n c e , o r mi n i m a l l y d i s tu r b e d , s i t e s w e r e d e t er mi n e d b a s e d o n B PJ
. V ari o u s m a c r o i n v e rt e b r a t e a n d f i s h c o mm u n i t y me tr i c s w er e e v a l u a t e d i n o r d er t o d e s c ri b e th e i r u s e f u l n e s s i n d e t e c ti n g r e s p o n s e s t o di s tu rb a n c e . M a c r o i n v e rt e b r at e an a l y s i s i d e n t i f i e d f o u r di s t i n c t w a d e ab l e s tr e a m e c o t y p e s e x h i b i ti n g u n i q u e b i o l o g i c a l c h ar a c t e ri s t i c s : s m a l l h i g h

- g r a d i e n t mo u n t a i n s t r e a m s ; me d i u m - s i z e d h i g h g r a d i e n t s t r e a m s a n d r i v e r s ; w ar mw a t e r mo d e r a t e g r a d i e n t r i v e r s a n d s tre a m s ; l o w g r a d i e n t s o f t b o tt o m r i v e r s a n d s tr e a m s . A s u i t e o f e i g h t m a c r o i n v e rt e b r at e c o mm u n i t y me tr i c s w a s s e l e c t e d f o r th e p urp o s e o f s e tti n g th r e s h o l d c r i t er i a b a s e d o n r e s p o n s i v e n e s s t o d i s tu rb a n c e a n d i m p a c t
. T h e e i g h t me tri c s r e p r e s e n t a r a n g e o f s tru c tur al a n d f u n c t i o n a l c h a r a c t e r i s ti c s an d w e r e e v a l u at e d t o mi n i mi z e i n f o r m a t i o n r e du n d a n c y . T h e r a n g e o f r e f e r e n c e c o n d i t i o n w a s d e s c r i b e d f o r e a c h me tri c an d e c o t y p e . T h r e s h o l d c ri t e ri a , b a s e d o n d e v i a ti o n f r o m th e r e f e r e n c e c o n di ti o n , w e r e e s t ab l i s h e d f o r e a c h e c o t y p e c o n s i s t e n t w i th th e l an g u a g e c o n t a i n e d i n th e w at e r q u a l i t y s t a n d a r d s f o r e a c h c l a s s i f i c ati o n ( F i g u r e 3

- 8 )
. U n c e rt ai n ti e s a s s o c i a t e d w i th e a c h th re s h o l d a r e r e c o g n i z e d th r o u g h th e e s t a b l i s h me n t o f th re s h o l d r a n g e s . T h e e i g h t me tri c s are n o t c o m b i n e d i n t o a s i n g l e i n d e x n u m b e r , b u t are e v a l u at e d s e p a r at e l y i n a B P J a n al y s i s o f u s e s u p p o rt s t atu s .

n a tu r al/ mi n i m a l l y al t e r e d

h i g h l y d e r e t l a s e v e r e l y

al t e r e d a l t e r e d S t r e s s o r G r a d i e n tBiologicalCondition

N o t m e e ti n g C W A 1 0 1 a u s e s f o r p r o t e c ti o n & p r o p a g a ti o n o f a q u a ti c l i f e H u m a n D i s t u r b a n c C s t i o n ; t o l e r a n t / i n t o l e r a n t f o r m s w i t h i n t h e r a n g e o f r e f e r e n c e c o n d i t i o n . C l a s s B 2/ 3 : G o o d - M o d e r a t e c h a n g e s i n t h e r e l a ti v e p r o p o r t i o n s o f t o l e r a n t , i n t o l e r a n t , t a x o n o m i c a n d f u n c t i o n a l c o m p o n e n t s . C l a s s A : E x c e l l e n t - B i o t a w i th i n t h e r a n g e o f th e n a tu r a l c o n d i ti o n

N o n - S u p p o r t : F a i r - V e r y P o o r 

### 1

h r e s h o l d c ri t e ri o n B 1B l a s s B 1 : V e r y G o o d - M i n o r c h a n g e s t o t r u c t u r e a n d f u n c 

### 2

3

4
5 6BioconditionGradientTiers T h r e s h o l d c r i t e ri o n A 1

T

T h r e s h o l d c ri t e ri o n B 2 / 3iologicalCondition

N o t m e e ti n g C W A 1 0 1 a u s e s f o r p r o t e c ti o n & p r o p a g a ti o n o f a q u a ti c l i f e H u m a n D i s t u r b a n c e C l a s s B 1 : V e r y G o o d - M i n o r c h a n g e s t o s t r u c t u r e a n d f u n c t i o n ; t o l e r a n t / i n t o l e r a n t f o r m s w i t h i n t h e r a n g e o f r e f e r e n c e c o n d i t i o n . C l a s s B 2/ 3 : G o o d - M o d e r a t e c h a n g e s i n t h e r e l a ti v e p r o p o r t i o n s o f t o l e r a n t , i n t o l e r a n t , t a x o n o m i c a n d f u n c t i o n a l c o m p o n e n t s . C l a s s A : E x c e l l e n t - B i o t a w i th i n t h e r a n g e o f th e n a tu r a l c o n d i ti o n

N o n - S u p p o r t : F a i r - V e r y P o o r 

### 1 2

3

4
5 6BioconditionGradientTiers T h r e s h o l d c r i t e ri o n A 1

T h r e s h o l d c ri t e ri o n B 1

T h r e s h o l d c ri t e ri o n B 2 / 3

F I G U R E 3 - 8 . V e r m o n t ’ s d e s i g n a t e d a q u a t i c l i f e u s e s a s d i f f e r e n t i a t e d b y b i o l o g i c a l t h r e s h o l d c r i t e r i a . DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 6 2T w o f i s h c o mm u n i t y i n d i c e s o f b i o t i c i n t e g r i t y d i f f e re n t i at i n g b e t w e e n s t r i c tl y c o l d w a t e r a n d mi x e d w at er a s s e m b l a g e s w e re d e v e l o p e d a n d c a l i b r at e d t o th e V e rmo n t W a t er Q u al i t y S t a n d a r d n a rr ati v e th re s h o l d s b a s e d o n d e v i at i o n s f r o m th e r e f e re n c e c o n di ti o n . T h e i n d i c e s c o m b i n e m u l ti p l e me tri c s r ep r e s e n t i n g a r a n g e o f s t ru c tu r al an d f u n c t i o n a l c h a r a c t e ri s t i c s i n t o a s i n g l e i n d e x n u m b e r . S i n c e th e B C G i s c o n ti n u o u s , i t c an b e s u b di v i d e d i n t o a n y n u m b e r o f c at e g o ri e s . T h e f i s h a n d m a c r o i n v e rt eb r at e c ri t er i a th r e s h o l d s u s e d b y th e D ep a rt me n t w e re ab l e t o di f f e re n t i at e f o ur c at e g o r i e s o f
“ s u p p o rt ” s t atu s – C l a s s A ( n e ar n a tu r al c o n d i t i o n ) , h i g h q u a l i t y C l a s s B 1 , g e n er al C l a s s B 2/ 3 , a n d n o n s u p p o rt ( F i g u r e 3

- 8 )
. C o mmo n n arr a ti v e d e s c ri p t o r s – e x c e l l e n t , v e ry g o o d , g o o d a n d f a i r - v e ry p o o r w e r e u s e d t o d e s c ri b e th e thr e s h o l d s . A d e t e r mi n a ti o n o f l e s s th a n g o o d w a s i n di c ati v e o f a q u ati c l i f e u s e n o n s u p p o rt
. C at e g o r i e s o f n o n - s u p p o rt ( f ai r , p o o r , v e ry p o o r ) w er e n o t d e s c r i b e d
. W h e n V e r mo n t ’ s n e w s t a n d ar d s b e c a me e f f e c ti v e i n J u l y 2 0 0 0 , al l w at er s p r e v i o u s l y d e s i g n at e d C l a s s B w e r e c a t e g o ri z e d a s g e n e r al C l a s s B 2 / 3 b y d e f au l t
. T h e i d e a w a s t o u s e th e w at e r s h e d p l a n n i n g p r o c e s s t o p r o p o s e a n d i m p l e me n t d e s i g n a t e d u s e r e c l a s s i f i c ati o n s , p art i c u l arl y t o th e h i g h q u a l i t y C l a s s B 1
. V t D E C i s a s s e m b l i n g c a n di d at e l i s t s o f w at erb o di e s e x h i b i t i n g h i g h q u a l i t y b i o l o g i c al c o n d i ti o n c o n s i s t e n t w i th th e C l a s s B 1 d e s i g n a t e d u s e . F i n a l c o n s i d er ati o n o f c an d i d at e s i s m a d e v i a p u b l i c p r o c e s s i n o r d er t o e n s u r e c o m p a ti b i l i t y w i th l o c a l w a t e r s h e d p l a n s a n d i n t e re s t s . A l th o u g h n o r e c l a s s i f i c ati o n s h a v e b e e n m a d e t o d a t e , th e B C G h a s p r o v i d e d a c l e a r v i s u al i z ati o n o f th e c o n c ep t s o f di s tu r b a n c e a n d i m p a c t , a n d th i s h a s b e e n a u s e f u l t o o l i n e x p l a i n i n g th e W Q S t o th e p u b l i c .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 63C A S E E X A M P L E 3 - 5 . D E V E L O P I N G B I O L O G I C A L C O N D I T I O N T I E R S I N G R E AT B R I T A I N In th e 1 9 8 0 s , th e E n v i r o n m e n t A g e n c y o f th e U n i t e d Ki n g d o m s p o n s o r e d th e d e v e l o p me n t o f a n a ti o n w i d e mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t p r o g r a m b a s e d o n b e n th i c m a c r o i n v e rt e b r at e s . A f o ur - y e ar i n i t i a ti v e , a i me d a t d e t e r mi n i n g w h e th e r th e m a c r o i n v e rt e b r at e c o mm u n i t y a t a s i t e c o u l d b e p r e di c t e d u s i n g p h y s i c al a n d c h e mi c a l f e atur e s , l e d t o th e d e v e l o p me n t o f R IV P A C S ( R i v e r I n v e rt e b r at e Pr e di c t i o n a n d C l a s s i f i c at i o n S y s t e m)
. O th e r c o u n tri e s , a n d s o me s t at e s i n th e U
. S
. s u c h a s O r e g o n a n d I l l i n o i s , h a v e s u b s e qu e n t l y i n t e g r a t e d R I V P A C S mo d e l s i n t o th e i r b i o l o g i c al a s s e s s me n t p r o g r a m s . P r e d i c ti v e mo d e l s l i ke R I V P A C S b a s e a s s e s s me n t s o n th e c o m p o s i t i o n al s i mi l ari ty b e t w e e n o b s e r v e d an d e x p e c t e d b i o t a . T o c re a t e a R I V P A C S mo d e l f o r a p arti c u l ar r e g i o n , s t a n d a r d p r o t o c o l s are f o l l o w e d t o s a m p l e th e r e g i o n ’ s b i o t a an d h ab i t at at a n e t w o rk o f re f er e n c e s i t e s th a t s p a n th e r a n g e o f th at re g i o n ’ s e n v i r o n me n t al c o n di ti o n s . S i t e s a r e th e n c l a s s i f i e d b a s e d o n b i o l o g i c a l s i mi l a r i t y . N e x t , a m u l ti v ar i a t e mo d e l r e l a t e s e n v i r o n me n t al s e tti n g ( e l e v at i o n , w at e r s h e d are a , g e o l o g y ) t o th e b i o l o g i c al c l a s s i f i c ati o n – th i s i s u s e d t o e s t i m at e , o r p r e d i c t , th e p r o b ab i l i ti e s o f s i t e s b e l o n g i n g t o b i o l o g i c a l l y - d e f i n e d g r o u p s a n d th e p r o b a b i l i t i e s o f c ap tur i n g e a c h t a x o n . T h e c u r r e n t RIV P A C S mo d e l , R I V P A C S I I I a ( W r i g h t 2 0 0 0 ) , e s ti m a t e s t w o i n d e x e s f o r a s s e s s me n t – o n e b a s e d o n th e t o t al n u m b e r o f e x p e c t e d t a x a a n d a s e c o n d b a s e d o n e x p e c t e d a v e r a g e t o l e r a n c e o f th e t a x a . F o r b o th i n d e x e s , th e mo d e l g e n e r at e s a l i s t o f t a x a e x p e c t e d t o o c c ur u n d e r u n s tre s s e d c o n d i t i o n s , at g r e at e r th a n 5 0 % p r o b a b i l i t y f o r a p art i c u l ar a s s e s s me n t s i t e . T h i s l i s t i s th e n u s e d t o e s ti m a t e th e s i t e ’ s e x p e c t e d a v e r a g e t o l er a n c e v a l u e , a n d th e p r o b ab i l i ti e s are s u mme d t o g e n e r a t e th e e xp e c t e d n u m b e r o f s p e c i e s . B o th th e n u m b e r o f p re d i c t e d t ax a th at w e r e a c tu a l l y o b s e r v e d an d th e t o l e r a n c e v a l u e a c tu a l l y o b s e r v e d are d i v i d e d b y th e e xp e c t e d v a l u e s t o o b t a i n th e f i n a l i n d e x e s . T h e s e i n d e x e s ar e c o m p ar e d a g a i n s t th e mo d e l p r e di c t i o n s t o d e t e r mi n e i f th e v a l u e s ar e s i g n i f i c a n tl y d i f f e re n t f r o m th e r e f e r e n c e c o n di ti o n . In d e x v a l u e s c l o s e t o 1
. 0 i n d i c at e th e s i t e i s s i mi l ar t o r e f e re n c e , a n d v al u e s l e s s th a n 1
. 0 i n d i c a t e d e v i at i o n f r o m r e f er e n c e . In i t i a l l y , th e E n v i r o n me n t A g e n c y c r e at e d f o ur c at e g o r i e s f o r th e i n d e x e s – th e s c o r i n g r an g e b e l o w th e 5 th p er c e n ti l e o f th e i n d e x d i s tri b u ti o n o f r e f e r e n c e s i t e s w a s di v i d e d i n t o thr e e e qu a l c at e g o r i e s , a n d th e r a n g e ab o v e th e 5 th p e r c e n t i l e m a d e u p th e f o u rth
. T h e s e c at e g o ri e s , o r g r a d e s , c o r r e s p o n d t o ti e r s o f a B C G ( W ri g h t e t a l
. 1 9 9 4 , H e l m s l e y - F l i n t 2 0 0 0 )
. R e v i e w a n d ap p l i c ati o n o f th e g r a d e s b y r e g i o n a l b i o l o g i s t s r e v e al e d th at th e y d i d n o t di s c r i mi n at e b e t w e e n “ g o o d ” a n d “ v e ry g o o d ” s i t e s , o r b e t w e e n “ p o o r ” a n d “ v e ry p o o r ” s i t e s ( H e l m s l e y - F l i n t 2 0 0 0 )
. T h r o u g h c y c l e s o f d a t a a n al y s i s a n d di s c u s s i o n s w i th r e g i o n al b i o l o g i s t s , th e E n v i r o n me n t A g e n c y w a s ab l e t o e s t ab l i s h i n d e x th r e s h o l d s f o r s i x g r a d e s , r a n g i n g f r o m “ v e r y g o o d ” t o “ b a d ” ( T a b l e 3

- 4 )
. T h e g r a d e s d o n o t r e p re s e n t e q u al i n t er v a l s o f th e i n d e x s c o r e s ( H e l m s l e y - F l i n t 2 0 0 0 )
. A l th o u g h th e B ri ti s h g r a d e s ar e d e t e r mi n e d s o l e l y b y b e n th i c m a c r o i n v e rt eb r at e s , th e r e i s a d i s ti n c t s i mi l ari t y b e t w e e n th e n ar r at i v e d e s c ri p ti o n s o f th e g r a d e s a n d th e t i e r s o f th e B C G
. A s s i g n me n t o f a s i t e t o a g r a d e i s b a s e d o n b o th th e t o l e r a n c e a n d t o t al t a x a i n d e x e s ( T ab l e 3

- 4 )
. T h e i n d e x e s a r e i n d e p e n d e n tl y ap p l i c ab l e , an d th e l o w e r o f th e t w o i n d e x s c o re s d e t ermi n e s th e s i t e g r a d e . F o r e x a m p l e , i f th e t o t al t a x a i n d e x i n d i c a t e s “ G o o d ” b u t th e t o l er a n c e i n d e x i n di c a t e s “ F ai r ” , th e s i t e w i l l b e r at e d “ F ai r . ” T o a c h i e v e th e s t atu s o f “ V e ry G o o d ” , a s i t e m u s t h a v e a t l e a s t 8 5 % o f th e e x p e c t e d t a x a o f a n e q u i v a l e n t r e f er e n c e s i t e a n d m u s t h a v e a t o l e r a n c e i n d e x v a l u e ( a v e r a g e s c o r e p er t a x o n ) a s h i g h a s th e e x p e c t e d v a l u e f r o m a re f er e n c e s i t e . T hr o u g h a n i t e r at i v e p r o c e s s , th e B r i t i s h E n v i r o n me n t A g e n c y w a s ab l e t o d e v e l o p s c o r i n g c ri t e ri a f o r e x i s t i n g i n d e x e s ( R I V P A C S N

- T a x a a n d R IV P A C S A S P T ) th a t c o r r e s p o n d e d t o r e g i o n a l b i o l o g i s t s ’ c o n s e n s u s o n ti er s o f a b i o l o g i c a l c o n d i t i o n g r a di e n t
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 6 4T A B L E 3 - 4 . D e f i n i t i o n s o f s i x b i o l o g i c a l g r a d e s , d e v e l o p e d b y r e g i o n a l b i o l o g i s t s o f t h e E n v i r o n m e n t A g e n c y i n E n g l a n d a n d W a l e s ( H e l m s l e y - F l i n t 2 0 0 0 ) . 1 R I V P A C S I n d e x S c o r e s
G r a d e D e f i n i t i o n T o l e r a n c e I n d e x ( E Q I A S P T ) T a x a I n d e x ( E Q I N - t a x a ) G r

a d e a V E R Y G O O D T h e b i o l o g y i s s i m i l a r t o ( o r b e t t e r t h a n ) t h a t e x p e c t e d f o r a n a v e r a g e a n d u n p o l l u t e d r i v e r o f t h i s s i z e , t y p e a n d l o c a t i o n . T h e r e i s a h i g h d i v e r s i t y o f F a m i l i e s , u s u a l l y w i t h s e v e r a l s p e c i e s i n e a c h

. I t i s r a r e t o f i n d a d o m i n a n c e o f a n y o n e F a m i l y . � 1

. 0 � 0

. 8 5

G r

a d e b G O O D T h e b i o l o g y s h o w s m i n o r d i f f e r e n c e s f r o m G r a d e a a n d f a l l s a l i t t l e s h o r t o f t h a t e x p e c t e d f o r a n u n p o l l u t e d r i v e r o f t h i s s i z e , t y p e a n d l o c a t i o n . T h e r e m a y b e a s m a l l r e d u c t i o n i n t h e n u m b e r o f F a m i l i e s t h a t a r e s e n s i t i v e t o p o l l u t i o n , a n d a m o d e r a t e i n c r e a s e i n t h e n u m b e r o f i n d i v i d u a l c r e a t u r e s i n t h e F a m i l i e s t h a t t o l e r a t e p o l l u t i o n ( l i k e w o r m s a n d m i d g e s )

. T h i s m a y i n d i c a t e t h e f i r s t s i g n s o f o r g a n i c p o l l u t i o n . � 0

. 9 0 � 0

. 7 0

G r

a d e c F A I R L Y G O O D T h e b i o l o g y i s w o r s e t h a n t h a t e x p e c t e d f o r a n u n p o l l u t e d r i v e r o f t h i s s i z e , t y p e a n d l o c a t i o n . M a n y o f t h e s e n s i t i v e F a m i l i e s a r e a b s e n t o r t h e n u m b e r o f i n d i v i d u a l c r e a t u r e s i s r e d u c e d , a n d i n m a n y c a s e s t h e r e i s a m a r k e d r i s e i n t h e n u m b e r s o f i n d i v i d u a l c r e a t u r e s i n t h e F a m i l i e s t h a t t o l e r a t e p o l l u t i o n . � 0

. 7 7 � 0

. 5 5

G r

a d e d F A I R T h e b i o l o g y s h o w s b i g d i f f e r e n c e s f r o m t h a t e x p e c t e d f o r a n u n p o l l u t e d r i v e r o f t h i s s i z e , t y p e a n d l o c a t i o n . S e n s i t i v e F a m i l i e s a r e s c a r c e a n d c o n t a i n o n l y s m a l l n u m b e r s o f i n d i v i d u a l c r e a t u r e s . T h e r e m a y b e a r a n g e o f t h o s e F a m i l i e s t h a t t o l e r a t e p o l l u t i o n a n d s o m e o f t h e s e m a y h a v e h i g h n u m b e r s o f i n d i v i d u a l a n i m a l s . � 0

. 6 5 � 0

. 4 5

G r

a d e e P O O R T h e b i o l o g y i s r e s t r i c t e d t o a n i m a l s t h a t t o l e r a t e p o l l u t i o n , w i t h s o m e F a m i l i e s d o m i n a n t i n t e r m s o f t h e n u m b e r s o f i n d i v i d u a l c r e a t u r e s . S e n s i t i v e F a m i l i e s w i l l b e r a r e o r a b s e n t

. � 0

. 5 0 � 0

. 3 0
G r

a d e f B A D T h e b i o l o g y i s l i m i t e d t o a s m a l l n u m b e r o f v e r y t o l e r a n t f a m i l i e s , o f t e n o n l y w o r m s , m i d g e l a r v a e , l e e c h e s , a n d t h e w a t e r h o g l o u s e . T h e s e m a y b e p r e s e n t i n v e r y h i g h n u m b e r s . E v e n t h e s e m a y b e m i s s i n g i f t h e p o l l u t i o n i s t o x i c . I n t h e v e r y w o r s t c a s e t h e r e m a y b e n o l i f e p r e s e n t i n t h e r i v e r . < 0

. 5 0 < 0

. 3 0

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 65C A S E E X A M P L E 3 - 6 . M A I N E ’ S U S E O F L I N E A R D I S C R I M I N A N T M O D E L S T O A S S E S S A Q U A T I C L I F E U S E T I E R S M a i n e i d e n t i f i e s th r e e a q u at i c l i f e u s e c l a s s e s f o r i t s s t r e a m s – A A/A , B , a n d C – an d a l s o h a s a 4 th c a t e g o r y o f n o n - a t t a i n me n t ( N A ) f o r s tr e a m s th a t d o n o t me e t mi n i m u m w at e r q u al i t y c ri t er i a ( T ab l e 3

- 5 )
. T h e M ai n e D e p art me n t o f E n v i r o n me n t a l Pr o t e c t i o n ( D E P ) h a s d e v e l o p e d a p r o c e d u r e u s i n g l i n e ar d i s c r i mi n a n t mo d e l s ( L D M s ) t o c l a s s i f y s a m p l e s . L D M s a r e m u l ti v ar i at e p r e di c t i v e mo d e l s th at u s e b i o l o g i c a l v ari ab l e s t o d e t e rmi n e w h e th e r a s tre a m me e t s th e b i o l o g i c a l c ri t e ri a f o r c l a s s e s A , B , o r C , o r i f i t f al l s i n t o th e c a t e g o r y o f n o n - at t ai n me n t ( D a v i e s e t a l
. 1 9 9 5 )
. T A B L E 3 - 5 . M a i n e w a t e r q u a l i t y c l a s s i f i c a t i o n s y s t e m f o r r i v e r s a n d s t r e a m s , w i t h a s s o c i a t e d b i o l o g i c a l s t a n d a r d s ( D a v i e s e t a l . 1 9 9 5 ) . A q u a t i c L i f e U s e

C l a s s M a n a g e m e n t B i o l o g i c a l S t a n d a r d D i s c r i m i n a n t C l a s s A A H i g h q u a l i t y w a t e r f o r r e c r e a t i o n a n d e c o l o g i c a l i n t e r e s t s . N o d i s c h a r g e s o r i m p o u n d m e n t s p e r m i t t e d

. H a b i t a t n a t u r a l a n d f r e e f l o w i n g . A q u a t i c l i f e a s n a t u r a l l y o c c u r s . A

A H i g h q u a l i t y w a t e r w i t h l i m i t e d h u m a n i n t e r f e r e n c e . D i s c h a r g e s r e s t r i c t e d t o n o n c o n t a c t p r o c e s s w a t e r o r h i g h l y t r e a t e d w a s t e w a t e r e q u a l t o o r b e t t e r t h a n t h e r e c e i v i n g w a t e r . I m p o u n d m e n t s a l l o w e d

. H a b i t a t n a t u r a l

. A q u a t i c l i f e a s n a t u r a l l y o c c u r s . A a n d A A a r e i n d i s t i n g u i s h a b l e b e c a u s e b i o t a a r e “ a s n a t u r a l l y o c c u r s . ” B G o o d q u a l i t y w a t e r . D i s c h a r g e o f w e l l

t r e a t e d e f f l u e n t w i t h a m p l e d i l u t i o n p e r m i t t e d

. H a b i t a t m i n i m a l l y i m p a i r e d

. A m b i e n t w a t e r q u a l i t y s u f f i c i e n t t o s u p p o r t l i f e s t a g e s o f a l l i n d i g e n o u s a q u a t i c s p e c i e s . O n l y n o n d e t r i m e n t a l c h a n g e s i n c o m m u n i t y c o m p o s i t i o n a l l o w e d

. B

C L o w e s t w a t e r q u a l i t y . M a i n t a i n s t h e i n t e r i m g o a l s o f t h e F e d e r a l C l e a n W a t e r A c t ( f i s h a b l e / s w i m m a b l e )

. D i s c h a r g e o f w e l l

- t r e a t e d e f f l u e n t p e r m i t t e d

. A m b i e n t w a t e r q u a l i t y s u f f i c i e n t t o s u p p o r t l i f e s t a g e s o f a l l i n d i g e n o u s f i s h s p e c i e s . C h a n g e i n c o m m u n i t y c o m p o s i t i o n m a y o c c u r b u t s t r u c t u r e a n d f u n c t i o n o f t h e c o m m u n i t y m u s t b e m a i n t a i n e d

. C

N A N o t a t t a i n i n g C l a s s C
T o c a l i b r a t e th e L D M s , s tr e a m b i o l o g i s t s f r o m M a i n e D E P a s s i g n e d a n i n i t i al s e t o f s tr e a m s t o th e f o ur a q u a ti c l i f e c a t e g o r i e s : A , B , C , a n d N A
. A s s i g n me n t o f s a m p l e s w a s b a s e d o n p r e s e n c e - ab s e n c e o f t a x a , ab u n d a n c e o f t a x a , r i c h n e s s , c o mm u n i t y s tru c tur e , an d e c o l o g i c a l th e o ry . F o u r l i n e ar di s c ri mi n a n t mo d e l s w e r e c a l i b r a t e d f r o m th e i n i t i al d at a s e t
. T h e f o ur mo d e l s f u n c t i o n a s a t w o - s t e p p r o c e s s t o e v a l u a t e i n d i v i d u a l s i t e s : S t e p 1 : F i r s t s t a g e mo d e l – E s t i m a t e s th e p r o b ab i l i t y o f a s i t e ’ s me m b e r s h i p i n t o e a c h o f th e f o ur c l a s s e s ( 4

- w a y t e s t ) S t e p 2 : S e c o n d s t a g e mo d e l s – D e v e l o p mo r e a c c u r a t e me m b e r s h i p p r o b ab i l i ti e s . E a c h i s a t w o w a y d i s c ri mi n a n t f u n c t i o n , w h i c h p e r f o r m b e t t e r th a n m u l t i

- w a y mo d e l s . T h er e a r e th r e e s e c o n d s t a g e mo d e l s th at e s t i m at e th e p r o b ab i l i ti e s o f me m b e r s h i p i n a g i v e n c l a s s ( e s ) v e r s u s a n y l o w e r c l a s s e s ( Fi g u r e 3

- 9 )
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 66F i r s t S t a g e M o d e l ( 4

- w a y t e s t ) A v s . B v s . C v s . N A

" C o r B e t t e r " M o d e l ( 2

- w a y t e s t ) A / B / C v s . N A " B o r B e t t e r " M o d e l ( 2

- w a y t e s t ) A / B v s . C / N A " A " M o d e l ( 2

- w a y t e s t ) A v s . B / C / N A * A q u a t i c l i f e u s e a t t a i n m e n t d e c i s i o n s a r e b a s e d o n t h e t h r e e 2

- w a y t e s t s . F I G U R E 3 - 9 . S e r i e s o f f o u r l i n e a r d i s c r i m i n a n t m o d e l s .
T h e mo d e l s u s e 3 1 q u a n ti t at i v e me a s u r e s o f c o mm u n i ty s tru c tu re , i n c l u d i n g th e H i l s e n h o f f B i o ti c I n d e x , G e n e ri c S p e c i e s R i c h n e s s , E P T , an d E P v a l u e s t o c l a s s i f y s i t e s . In o p e r at i o n a l a s s e s s me n t , mo n i t o r e d t e s t s i t e s a r e ru n th r o u g h th e t w o - s t e p h i er arc h i c a l mo d e l s a n d a s s i g n e d t o o n e o f th e f o u r c at e g o ri e s b a s e d o n th e p r o b a b i l i t y r e s u l t s . U n c e rt a i n t y i s e x p r e s s e d f o r i n t e r me d i a t e s i t e s th a t f al l b e tw e e n t w o c a t e g o r i e s . T h e a s s e s s me n t b e c o me s th e b a s i s f o r m a n a g e me n t a c ti o n i f a s i t e i s r at e d a s N A , o r i f i t s a s s e s s e d c a t e g o r y ( B , C , o r N A ; th e r e s u l t o f th e L D M ) i s l e s s th a n th e s i t e ’ s a s s i g n e d l i f e u s e c l a s s ( A , B , o r C )
. T h u s , i f a s i t e w a s a s s i g n e d l i f e u s e c l a s s A , b u t a s s e s s me n t s h o w s th a t i t o n l y me e t s l i f e u s e c l a s s B o r C ( mo d e l a s s e s s me n t w a s B o r C ) , th e n m a n a g e me n t a c ti o n m a y b e r e q u i re d
. I f a s i t e h a s i m p r o v e d , i t r e q u i r e s f urth e r e v a l u at i o n a s a c a n di d at e f o r r e c l a s s i f i c ati o n t o a h i g h e r c l a s s . M a i n e ’ s n u me r i c b i o c ri t er i a p r o v i d e an e x p e rt s y s t e m f o r d e t er mi n i n g a tt a i n me n t o f a q u ati c l i f e u s e s . T h e L D M s p r o v i d e a n e m p i r i c a l mo d e l f o r e x p ert j u d g me n t , w h i c h i n tu r n i s u l t i m at e l y d e ri v e d f r o m y e ar s o f e m p i r i c al o b s e r v a ti o n s , e c o l o g i c al th e o ry , d at a a n a l y s i s , a n d c l e a r l y s t a t e d a q u a ti c l i f e m a n a g e me n t g o a l s . T h e y e s t ab l i s h a d i r e c t re l ati o n s h i p b e t w e e n th e mo d e l ’ s o u t c o me s a n d m a n a g e me n t o b j e c t i v e s ( th e a q u a ti c l i f e u s e c l a s s e s )
. T h e r e f o re , b r o a d r e s o u r c e g o a l s a n d o b j e c ti v e s c a n b e d i r e c t l y tr a n s l at e d t o s c i e n ti f i c al l y d e f e n s i b l e , q u a n ti t at i v e th r e s h o l d s ( T ab l e 3

- 5 )
. T h e r e l a ti o n s h i p i s i mme d i at e l y v i ab l e f o r m a n a g e me n t a n d e n f o r c e m e n t a s l o n g a s th e a q u a ti c l i f e u s e c l a s s e s r e m a i n th e s ame . I f th e c l a s s e s a r e r e d e f i n e d , a c o m p l e t e r e a s s i g n me n t o f s tr e a m s a n d a re v i e w o f th e c al i b r at i o n p r o c e d u r e w o u l d b e n e c e s s a ry . D e t a i l s o f M a i n e ’ s a p p r o a c h a n d s t at i s ti c al a n a l y s i s p r o c e d ur e s are i n S h e l t o n a n d B l o c k s o m ( 2 0 0 4 ) a n d D a v i e s e t al
. ( u np u b l i s h e d m a n u s c ri p t )
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 6 7C A S E E X A M P L E 3 - 7 . N E W J E R S E Y Q U A N T I T A T I V E R U L E D E V E L O P M E N T A f t er d e s c ri b i n g th e B C G f o r h i g h g r a d i e n t s t r e a m s o f N e w J e r s e y ( T ab l e 3

- 2 ) , th e N e w J e r s e y D E P w o rkg r o u p d e v e l o p e d d e c i s i o n ru l e s f o r a s s i g n i n g s i t e s t o th e ti er s ( T ab l e 3

- 6 )
. B i o l o g i s t s i n th e N e w J e r s e y w o rkg r o u p g e n e r a l l y p r e f e r

r e d t o u s e t a x a r i c h n e s s a s th e f i r s t a n d mo s t i m p o rt a n t c ri t e ri o n f o r d e t er mi n i n g s i t e ti e r a s s i g n me n t s . T hu s , th e n u m b e r o f h i g h l y s e n s i t i v e t ax a w a s mo s t o f t e n u s e d t o d i s t i n g u i s h b e t w e e n T i e r 2 a n d T i e r 3 s i t e s . T i er 2 s h o u l d h a v e s e v e r a l h i g h l y s e n s i ti v e t a x a ( At t r i b u t e 2 ) , b u t th e i r ri c h n e s s m a y b e r e d u c e d i n T i e r 3
. F o r e x a m p l e , a p r e l i mi n a ry ru l e f o r T i e r 2 w a s th at h i g h l y s e n s i ti v e t a x a ri c h n e s s ( A ttri b u t e 2 t a x a r i c h n e s s ) s h o u l d b e at l e a s t 5 0 % o f th e ri c h n e s s o f an y o th e r a t t r i b u t e g r o u p ( 3 thr o u g h 5 )
. S i mi l a r l y , th e d i f f e r e n c e b e t w e e n T i e r s 3 a n d 4 w a s v i e w e d p ri m ar i l y a s c h a n g e s i n th e s u m o f ri c h n e s s o f h i g h l y s e n s i t i v e a n d s e n s i ti v e - c o mmo n t a x a , s u c h th at i n T i er 3 s i t e s , th e s u m o f t a x a r i c h n e s s o f th e t w o s e n s i t i v e g r o u p s s h o u l d b e a t l e a s t 5 0 % o f th e s u m o f r i c h n e s s o f th e t w o mo r e t o l e r a n t g r o up s . A l th o u g h t a x a r i c h n e s s w a s g e n e r a l l y th e f i r s t c ri t e ri o n f o r th e h i g h e r t i e r s ( T i e r s 2 a n d 3 ) , r e l at i v e ab u n d a n c e c o u l d o v e rri d e ri c h n e s s i n e x tr e me c a s e s : T i e r 3 w a s r e q u i re d t o h a v e mo r e th a n 2 5 % re l a ti v e ab u n d a n c e o f th e t w o s e n s i ti v e g r o u p s c o m b i n e d , a n d s e v e r e l y r e d u c e d ab u n d a n c e ( < 5 0 o r g a n i s m s i n th e t o t a l s a m p l e , a f t e r Q A d e t e rmi n e d th a t th e s a m p l e w a s p r o p er l y c o l l e c t e d a n d p r o c e s s e d ) c a n d o w n g r a d e a s i t e t o T i e r 6 i n c o m b i n at i o n w i th s i g n a l s o f p o t e n ti al t o x i c i t y . T i e r 5 w a s di s c r i mi n at e d f r o m T i e r 4 b y a s i g n i f i c a n t re d u c ti o n o f s e n s i ti v e t a x a ( A ttri b u t e s 2 a n d 3 ) t o th e p o i n t w h e re th e y ar e me r e l y i n c i d e n t a l i f p r e s e n t a n d ar e n o t a f u n c ti o n a l p art o f th e c o mm u n i t y . A p p r o x i m a t e l y 1 0 % r e l a ti v e ab u n d a n c e w a s d e e me d a f u n c t i o n a l p art o f th e c o mmu n i t y . T i e r 6 w a s d i s c r i mi n at e d f r o m T i e r 5 b y i n c r e a s i n g l o s s o f al l t a x a a n d d o mi n a n c e b y t o l e r a n t t a x a ( Att r i b u t e 5 )
. T i e r 6 c o u l d a l s o b e i n di c at e d b y e x tr e me l o w n u m b e r s c o m b i n e d w i th s i g n a l s o f t o x i c i t y ( c o m p l e t e a b s e n c e o f m a y f l i e s , p r e s e n c e o f C ri c o t o p u s ) , w i th o u t o th er A ttri b u t e 5 t a x a . T h e ru l e s ar e ap p l i e d a s a d o w n w ar d c a s c a d e : f o r a s i t e t o b e r at e d a s T i e r 2 ( th e h i g h e s t d e f i n e d ti er f o r N e w J e r s e y ) , a l l att r i b u t e s m u s t me e t th e T i e r 2 c o n di ti o n ( T ab l e 3

- 6 )
. A T i er 3 r at i n g r e q u i r e s o n e o r mo r e f a i l u r e s o f T i er 2 ru l e s , b u t th e s i t e m u s t me e t al l r e m a i n i n g T i er 3 ru l e s . T h e s e ru l e s c a s c a d e t o T i e r 5

. T i e r 6 h a s s p e c i al ru l e s o f e x c e e d i n g l y l o w t a x a r i c h n e s s , o r ab u n d a n c e , o r c o m p l e t e d o mi n a n c e o f t o l e r a n t t a x a ( A ttri b u t e 5 )
. T i e r 5 c o n s i s t s o f s i t e s th at f a i l T i e r 4 c o n di ti o n s , y e t a l s o f ai l T i er 6
. T A B L E 3 - 6 . P r o p o s e d d e c i s i o n r u l e s f o r N e w J e r s e y h i g h g r a d i e n t s t r e a m s . A t t r i b u t e s T i e r s 1 2 3 4 5 6 A l

l T a

x

a L o w r i c h n e s s ( < 1 0 t a x a ) L o w a b u n d a n c e ( < 5 0 i n d i v i d u a l s ) I Se n s i t i v

e

, ( N o r u l e s r e

g io n a l l y d e t e r m i n e d f o r e n d e m i c t a

x

a A t t r i b u t e 1 ) I I H i g h l y T a x a > = 5 0 % o f T ax

a > =2 M a y b e a b s e n t M a y b e a b s e n t M a y b e a b s e n t s e n s i t i v

e t a

x

a a n y o t h e r ( " 2 t a x a ) A t t r i b u t e ( " 1 0 ) % I I I Se n s i t i v

e & c o m m o n t a

x

a T a x a ( 2 + 3 ) > = T a x a ( 4 + 5 ) ( " 2 t a x a ) T a x a ( 2 + 3 ) > 5 0 % o f T a x a ( 4 + 5 ) ( " 1 0 % ) T a x a ( 2 + 3 ) � 3 ( " 2 t a x a ) A b u n d ( 2 + 3 ) > 1 0 % M a y b e a b s e n t ; a b u n d ( 2 + 3 ) < 1 0 % ( o r l e s s t h a n 3 t a x a ) ( " 5 % ) M a y b e a b s e n t

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 68T A B L E 3 - 6 . P r o p o s e d d e c i s i o n r u l e s f o r N e w J e r s e y h i g h g r a d i e n t s t r e a m s . A t t r i b u t e s T i e r s 1 2 3 4 5 6 I V T a

x

a o f T a x a ( 4 ) ~ = i n t

e r

m e d i a t

e T a x a ( 5 ) to l e r

a n ce A b u n d ( 4 ) > = A b u n d ( 5 ) V T o l

e r

a n t t a

x

a < 2 0 % o f t o t a l a b u n d a n c e ( " 5 % ) ( i f t i e r s 2 a n d 3 < 5 0 % o f t o t a l a b u n d a n c e ( " 1 0 % ) H i g h d e n s i t y , a b u n d a n c e o f A t t r i b u t e s 4 , 5 T a x a ( 5 ) > T a x a ( 4 ) ( " 2 t a x a ) A b u n d ( 5 ) > A b u n d ( 4 ) a m b i g u o u s ) V

. a . I n d i ca to r T o l e r a n t T o l e r a n t H y d r o p s y c h

. M a y f l i e s a b s e n t t a

x

a H y d r o p s y c h

. < = H y d r o p s y c h

. < = m a y d o m i n a t e T u b i f i c i d a e 1 0 % a b u n d a n c e 5 0 % a b u n d a n c e T u b i f i c i d a e n o t d o m i n a t e A t t r i b 5 ( " 5 % ) ( " 1 0 ) % d o m i n a n t Co m b i n a to r i a l r u l

e s ( R

x C f o r

m a t ) ( I I , 2 ) a n d ( I I I , 2 ) a n d ( I V , 2 ) a n d ( V

. a , 2 ) ( n o t ( I I , 2 ) o r n o t ( I I I , 2 ) ) a n d ( I I , 3 ) a n d ( I I I , 3 ) a n d ( N o t ( I I , 3 ) o r N o t ( I I I , 3 ) ) a n d ( I I I , 4 ) N o t ( I I I , 4 ) a n d N o t ( A l l , 6 ) a n d N o t ( V , 6 ) ( A l l , 6 ) o r ( V , 6 ) ( ( V , 3 ) o r ( V

. a , 3 ) )

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 69DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 3 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 70

# C H A P T E R 

# 4 . T H E X 

## - A X I S 

## : A G E N E RA L I Z E D 

## S T R E S S O R 

## G RA D I E N T T h e x - a x i s o f th e B i o l o g i c al C o n d i ti o n Gr a d i e n t M o d e l ( B C G ) i l l u s t r at e s h o w i n c re a s i n g l e v e l s o f s tr e s s o r s i n a q u at i c e c o s y s t e m s c h a n g e b i o l o g i c a l c o n di ti o n . T h i s c h ap t er p re s e n t s a c o n c e p tu a l mo d e l th at h e l p s c h ar a c t e ri z e s t r e s s o r g r a di e n t s b y f o c u s i n g o n th e p r o g r e s s i o n f r o m s o u rc e s ( c h a n g e s i n ke y e n v i r o n me n t al p r o c e s s e s ) t o s t r e s s o r s a n d u l t i m at e l y t o th e i r e f f e c t s o n b i o t i c c o n d i ti o n ( F i g u r e 4

- 1 )
. T h e mo d e l a l s o l o o k s at th e me c h a n i s m s thr o u g h w h i c h th e s e b i o ti c c o m p o n e n t s a r e a f f e c t e d
. T h e s tr e s s o r g r a d i e n t mo d e l c a n b e u s e d t o o r g a n i z e d at a a n d i n f o rm a t i o n o n w at e r s h e d c h a r a c t er i s ti c s , h y dr o l o g i c mo d i f i c at i o n s a n d s tr e s s o r s t o th o r o u g h l y e v a l u at e th e s e r e l at i o n s h i p s . T h i s i n f o rm at i o n w i l l p r o v i d e a f o u n d at i o n f o r S t at e s a n d T r i b e s t o u s e th e B C G t o a d dr e s s b o th c urr e n t c o n d i ti o n s a n d e c o l o g i c a l p o t e n t i a l o f th e i r w at e rb o di e s , d e v e l o p r e a l i s t i c r e s t o r ati o n o p t i o n s f o r i m p a i r e d w at e r s , a n d c o mm u n i c a t e th i s i n f o r m a t i o n t o th e p u b l i c . 

### 4 . 1 T h e s c i e n ti f i c f o u n d a ti o n f o r th e s t r e s s o r g r a d i e n t S tr e s s o r s af f e c t b i o l o g i c al a s s e m b l a g e s a n d e c o s y s t e m p r o c e s s e s b o th di r e c tl y a n d i n d i r e c tl y , i n c l u d i n g a l t e ri n g me t ab o l i c p ath w a y s , e n e r g y a v a i l ab i l i t y a n d b e h a v i o r o f th e o r g a n i s m s ( K a rr e t al
. 1 9 8 6 , A d a m s 1 9 9 0 , P o f f e t al
. 1 9 9 7 )
. H i s t o ri c al l y , p o i n t s o u rc e p o l l u t i o n a n d i n - s tr e a m h y dr o l o g i c al mo d i f i c ati o n s w e r e th e d o mi n a n t al t e r at i o n s ( s e e 4
. 2
. 1 ) t o f r e s h w at e r s . W h i l e th e s e i s s u e s c o n t i n u e t o d a y , w at er q u al i t y m a n a g e me n t n o w f a c e s a w i d e r v ar i e t y o f c h a n g e s s t e mmi n g f r o m mi n i n g , f o r e s t h ar v e s t , a g r i c u l tu r e , u rb a n i z a t i o n , i n d u s tr y , a n d e v e n r e c r e at i o n ( Ri c ht e r e t a l
. 1 9 9 7 , B ry c e e t al
. 1 9 9 9 )
. I n a d d i t i o n , n o n c o n t a mi n a n t re l a t e d c h an g e s t o a q u at i c e c o s y s t e m f a c t o r s ( s e e t e x t b o x b e l o w ) c o mmo n l y i m p a c t b i o l o g i c a l c o n di ti o n s ( Fi g u r e 1

- 3 ) a n d c a n al s o i n f l u e n c e o th e r s t r e s s o r s ( K a rr a n d D u d l e y 1 9 8 1 , K a rr e t a l
. 1 9 8 6 , P o f f e t al
. 1 9 9 7 , S l i v i t z k y 2 0 0 1 )
. C o n s i d e r a ti o n o f th e s e f a c t o r s a n d th e i r i n t e r a c ti o n s i n w at e r q u a l i t y m a n a g e me n t c a n l e a d t o g r e at er i m p r o v e me n t s t o b i o l o g i c a l c o n di ti o n th an a f o c u s o n c o n t a mi n a n t s a l o n e ( K a rr e t a l 1 9 8 6 )
. T h e i n f l u e n c e o f e a c h f a c t o r o n b i o l o g i c a l 1

. C h e m i c a l f a c t o r s ( e . g . , h a r d n e s s , n u t r i e n t s , t o x i c c o n d i t i o n i n s p e c i f i c w a t e rb o d i e s c a n b e di f f i c u l t c o m p o u n d s ) t o e v a l u a t e a n d qu a n t i f y b e c au s e e a c h o f th e s e 2

. F l o w r e g i m e ( i n c l u d i n g t h e t i m i n g a n d a m o u n t o f f a c t o r s r e f l e c t b o th i n d i r e c t a n d d i r e c t f o rc e s . w a t e r i n t h e c h a n n e l ; d i v e r s i o n s ) F l o w r e g i me , f o r e x a m p l e , a f f e c t s b i o l o g i c a l 3

. B i o t i c f a c t o r s ( c o m p e t i t i o n , p r e d a t i o n , d i s e a s e , c o n d i t i o n a n d th e o th e r i n - s tr e a m f a c t o r s ( e . g . , i n v a d i n g s p e c i e s , e t c . ) h ab i t at s t ru c tur e , w at e r q u al i t y ) ( P o f f e t a l
. 1 9 9 7 )
. 4

. E n e r g y s o u r c e ( p h o t o s y n t h e s i s , i n p u t s f r o m l a n d , e t c . ) A l t er e d s t r e a m f l o w s ar e a s s o c i a t e d w i th p o o r 5

. H a b i t a t s t r u c t u r e ( c h a n n e l s h a p e a n d f e a t u r e s , c h a n n e l h ab i t at s , er o s i o n , b a n k i n s t ab i l i t y , a n d s i l t a t i o n , e t c . ) ( f r o m K a r

r e t a l

. 1 9 8 6, s e e F i g u r e 1

- 3 ) l o w e r b a s e f l o w s ( P o f f e t a l
. 1 9 9 7 )
. S p e c i e s d i s tri b u ti o n s , ab u n d a n c e s , an d c o m p e t i t i v e i n t er a c t i o n s a l l r e l y o n n a tu r al f l o w re g i me s ( P o f f an d A l l a n 1 9 9 5 , Gr e e n b ur g e t al
. 1 9 9 6 , R e e v e s e t a l
. 1 9 9 6 , P o f f e t al
. 1 9 9 7 )
. S tre a m e c o s y s t e m s tru c tur e a n d f u n c t i o n ( V a n n o t e e t a l
. 1 9 8 0 ) a n d th e ri v e r s c ap e c o n c e p t ( W a r d 1 9 9 8 , F au s c h e t a l
. 2 0 0 2 ) i n t e g r at e th e i n f l u e n c e s o f al l s t r e s s o r s . T h e s e i n di v i d u a l a n d c o l l e c t i v e i n f l u e n c e s , r e p re s e n t e d b y th e B C G mo d e l ’ s x - a x i s – th e G e n er al i z e d S tr e s s o r Gr a d i e n t ( G S G ) – dr i v e th e b i o l o g i c al c o n di t i o n o f s tre a m s a n d re v e a l th e n e e d f o r a mo r e h o l i s t i c ap p r o a c h t o s t r e a m mo n i t o r i n g a n d m a n a g e me n t
. B e c au s e o f th e d y n a mi c n a tur e o f a q u a ti c e c o s y s t e m s , h o w e v e r , a l l o f th e s e f a c t o r s a r e i n a s t at e o f c o n s t a n t f l u x . T h e n atu r a l r a n g e o f c o n d i t i o n s th at n at i v e b i o t a ar e a d ap t e d t o m a y b e n arr o w , w i d e , o r s e a s o n a l l y v ar i a b l e , d e p e n di n g o n th e c l i m a t e , t o p o g r a p h y a n d e c o r e g i o n i n w h i c h th e s y s t e m o c c u r s . A s i m p l i f i e d mo d e l , th er e f o r e , i s n e e d e d t o h e l p o r g a n i z e e n v i r o n me n t al f a c t o r s a n d th e i r r e l a ti o n s h i p s t o s t r e s s o r s a n d b i o l o g i c a l r e s p o n s e s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 4 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 7 1

### 4 . 2 T h e c o n c e p tu a l m o d e l f o r a G e n e r a l i z e d S t r e s s o r G r a d i e n t B u i l di n g u p o n th e K a rr c o n c e p tu a l mo d e l , th e G e n er a l i z e d S tr e s s o r A x i s mo d e l c h ar a c t er i z e s th e e n v i r o n me n t al p r o c e s s e s a n d me c h a n i s m s th at g e n e r at e s tre s s o r s w h i c h l e a d t o b i o l o g i c a l r e s p o n s e s w i th i n w a t e rb o d i e s ( Fi g u r e 4

- 1 )
. A n e v e n t o r a c t i v i t y th a t al t e r s th e a q u a ti c s y s t e m i s c a l l e d a d i s t u r b a n c e . E c o s y s t e m s n o r m a l l y h a v e s o me l e v e l o f d i s turb a n c e s th at c h ar a c t er i s t i c al l y o c c ur w i th i n a r a n g e o f n a tur al v ar i ab i l i t y . D i s turb an c e s b e y o n d th i s r a n g e , h o w e v e r , c a n e x ert p r e s s u r e 1 u p o n a n a q u a ti c s y s t e m b y a l t e ri n g f u n d a me n t a l e n v i r o n me n t al p r o c e s s e s a n d u l t i m at e l y g e n e r at i n g s tr e s s o r s . S tr e s s o r s a r e p h y s i c al , c h e mi c a l o r b i o l o g i c al f a c t o r s th a t c au s e a n a d v e r s e r e s p o n s e f r o m a q u a ti c b i o t a ( U
. S
. E P A 2 0 0 0 b )
. T h e t e rm “ p r e s s u re ” c o n c e p tu al l y a n d me c h a n i s ti c al l y l i n k s l a r g e r s c al e l a n d s c a p e a n d h y dr o l o g i c a l d i s turb a n c e s w i th th e e c o l o g i c a l p r o c e s s e s th at a r e u l ti m a t e l y c h an g e d , l e a di n g t o p r e s s u r e ( s ) b e i n g “ f e l t ” b y th e a q u ati c b i o t a . S t r e s s o r s ar e w h at l i n k p r e s s ur e s t o e f f e c t s o n b i o t a , v i a e x p o s ur e me c h a n i s m s . A s t r e s s o r , th er e f o r e , c a n b e tr a c e d b a c k t o i t s s o u rc e o r t r a c ke d f o r w a r d t o th e b i o l o g i c a l r e s p o n s e , v i a a c au s al p ath w a y ( F i g u r e 4

- 1 )
. F o r e x a m p l e , d e s t ab i l i z e d s tre a m b a n k s d u e t o r e mo v a l o f r i p ari a n p l an t s c o u l d b e th e s o ur c e o f e x c e s s f i n e s e d i me n t t o a s t r e a m . Er o s i o n b y h i g h f l o w s i s th e me c h a n i s m b y w h i c h th e e x c e s s f i n e s e di me n t s a re g e n e r at e d , a n d th e r e s u l ti n g i n - s tr e a m s i l t a ti o n i s th e s tr e s s o r . S mo th e r i n g o f b o tt o m s u b s t r at e h ab i t at an d o r g a n i s m g i l l s b y th e s e f i n e s e d i me n t s are t w o me c h a n i s m s b y w h i c h b i o t a ar e e x p o s e d a n d a d v e r s e l y a f f e c t e d
. In v e rt e b r at e mo rt a l i t y a n d f i s h e mi g r a t i o n c o u l d b e s o me o f th e e n v i r o n me n t a l o u t c o m e s o r c h a n g e s i n b i o ti c c o n di ti o n . S o u r c e / a c t i v i t y

M e c h a n i s m U n s t a b l e B a n k s
E r o s i o n o f F i n e

S e d i m e n t sPressureRiparianTreeRemoval

S t r e s s o r I n - s t r e a m S i l t a t i o n

M e c h a n i s m S m o t h e r i n g o f l a r g e r s u b s t r a t e a n d g i l l s
R e s p o n s e F i s h a n d I n v e r t e b r a t e ( B i o l o g i c a l C o n d i t i o n ) m o r t a l i t y a n d e m i g r a t i o n ( B i o l o g i c a l C o n d i t i o n ) F I G U R E 4 - 1 . C o n c e p t u a l m o d e l i l l u s t r a t i n g t h e l i n k a g e s b e t w e e n p r e s s u r e a n d b i o l o g i c a l c o n d i t i o n . T h e s p e c i f i c s t r e s s o r ( s ) a n d t h e i r i n t e n s i t y ( t h e B C G x - a x i s ) a r e c r e a t e d v i a p r e s s u r e ( s ) a c t i n g t h r o u g h s p e c i f i c m e c h a n i s m s . A n e x a m p l e f o r e a c h s t e p o f t h e m o d e l i s a l s o s h o w n .
T h e e f f e c t s o f s tre s s o r s o n b i o t a , h o w e v e r , d e p e n d o n th e m a g n i tu d e , f r e q u e n c y , an d d u r a ti o n o f e x p o s u re t o th e s tr e s s o r s . D e v e l o p i n g a B C G f o r a g i v e n s y s t e m c h ar a c t e ri z e s th e g e n e r a l r e l a ti o n s h i p b e t w e e n i t s c o m b i n e d s t r e s s o r s ( th e mo d e l ’ s x - a x i s ) a n d i t s o v e r al l b i o l o g i c a l c o n di ti o n ( th e y - a x i s )
. M u l t i p l e s tr e s s o r s ar e u s u al l y p r e s e n t , a n d th u s th e s tr e s s o r x - a x i s o f th e B C G s e e k s t o r ep re s e n t th e i r c u m u l at i v e

1 T h e u s e o f th e w o r d p r e s s u r e i n th i s c o n t e x t h a s a w e l l

- e s t a b l i s h e d h i s t o r y i n th e E u r o p e a n e n v i r o n m e n t a l l i t e r a tu r e . P r e s s u r e i s a t e r m o r i g i n a l l y u s e d b y t h e E u r o p e a n U n i o n i n i t s W a t e r Fr a m e w o r k D i r e c ti v e ( O E C D 1 9 9 3 )
. S O L E C ( S t at e o f t h e L ake s E c o s y s t e m C o n f e r e n c e ) a l s o u s e d t h e t e r m p r e s s u r e a n d d e f i n e d i t t o b e th e o u t c o me s o f h u m a n a c ti v i t i e s t h a t h a v e t h e p o t e n ti a l t o c au s e e n v i r o n m e n t a l e f f e c t s ( S h e ar e t a l
. 2 0 0 5 )
. DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 4 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 7 2i n f l u e n c e a s a G e n e r a l i z e d S t r e s s o r G r a d i e n t ( G S G ) , m u c h a s th e y - a x i s g e n e r al i z e s b i o l o g i c al c o n d i t i o n . 4 . 2 . 1 H o w t h e m o d e l s u p p o r t s d e v e l o p m e n t o f a G S G T h e c o n c e p tu al mo d e l p r o v i d e s a th e o re ti c al b a s i s f o r re l at i n g s i n g l e o r m u l ti p l e s t r e s s o r s t o b i o t i c r e s p o n s e s a n d c o n di ti o n . T h i s c o n c e p t i s t ake n f urth e r i n d e v e l o p i n g a g e n e r a l i z e d s tre s s o r g r a di e n t , w h i c h , a s th e B C G ’ s x - a x i s , i s u s e d i n re l a ti n g c u m u l a ti v e s tre s s o r s t o c u m u l at i v e b i o ti c e f f e c t s . T h e f a c t o r s th a t dr i v e b i o l o g i c a l c o n d i t i o n ( Fi g u r e 1

- 3 ) a n d h o w c o n di ti o n i s af f e c t e d b y a r a n g e o f s tr e s s o r i n t e n s i ti e s ar e u s e d i n d e f i n i n g th e g r a di e n t
. T w o e x a mp l e G S G s a r e p r o v i d e d b e l o w . T ab l e s 4

- 1 A a n d 4

- 1 B o u t l i n e e x a m p l e s c e n ari o s f o r hu mi d

- t e m p e r a t e ( T ab l e 4

- 1 A ) a n d a r i d ( T a b l e 4

- 1 B ) r e g i o n s o f th e U
. S
. u n d e r d i f f e r i n g l e v e l s o f s t r e s s o r s . T h e h i g h , me d i u m a n d n o /l o w s tr e s s o r l e v e l s ar e u s e d o n l y t o d e s c ri b e r e l at i v e d i f f e r e n c e s i n m a g n i tu d e a n d a r e n o t f o r m a l c at e g o r i e s f o r c l a s s i f y i n g s tr e s s o r s . T h e f i v e f a c t o r s f r o m F i g u r e 1

- 3 w e r e mo d i f i e d t o s i x f a c t o r s b y s e p ar at i n g t o x i c s ( e . g . , c o p p e r , c a d mi u m , me r c u r y ) f r o m c o n v e n t i o n a l c h e mi c a l p o l l u t a n t s ( e . g . , n i tr a t e s , p h o s p h o r o u s )
. W h e n s t r e s s o r s ar e ab s e n t o r l o w , n a tur al o r n e a r - n atu r a l c o n d i t i o n s o f th e a q u ati c e c o s y s t e m p r e v a i l
. H o w e v e r , a s s tre s s o r s i n c r e a s e , o n e o r mo r e o f th e s i x f a c t o r s c a n d e v i at e f r o m n atu r a l c o n di ti o n s . I n h u mi d t e m p e r at e r e g i o n s , f o r e x a m p l e , th e l o s s o f a w a t er s h e d ’ s f o r e s t e d l a n d s c a p e g e n e r al l y i n c r e a s e s i n s tr e a m s tr e s s o r s b y a f f e c t i n g f l o w , s o i l er o s i o n , w at er q u a l i t y a n d a q u at i c h ab i t at s tru c tur e . I n ar i d r e g i o n s , l o s s o f r i p ari a n v e g e t at i o n a n d c r y p t o g a mi c c ru s t s ( a t i g h tl y b o u n d me s h o f l i c h e n , al g a e a n d l o w e r p l an t s th at p r e v e n t e r o s i o n a n d p r o v i d e a h o s p i t a b l e e n v i r o n me n t f o r g e r mi n a t i n g p l a n t s ) h a s th e s a me ki n d o f e f f e c t s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

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m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

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s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 4 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 7 3DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

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m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

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s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 4 – A u g u s t 1 0 , 2 0 0 5TABLE4-1.Examplescenariosforhumid-temperate(A)andarid(B)regionsoftheUSunderthreelevelsofstressors.Thestressorlevelsareusedonlytodescriberelativedifferencesinmagnitudeandarenotformalcategories.Karr’sfivefactors(Figure1-3)weremodifiedtosixfactorsbyseparatingtoxicsfromconventionalchemicalpollutants.Thesescenarioswerewrittenprimarilyfromthereach-scaleperspective,bothlocalandwatershedscalefactors,however,areimportantfordeterminingtheconditionofstreams.(A)Humid-temperateScenarioStressorLevelFlowRegimeHabitatStructureWaterQualityToxics&BioengineeredChemicalsEnergySourceBioticInteractionsNo/LowAsnaturallyoccurs,includesfloods&lowflowsatnaturalratesandextent;HighconnectivitywithgroundwatermaintainedAsnaturallyoccurs,varieswithsize&slope,typicallylargewoodabundant,coarsesubstrate,overhangingvegetation,andundercutbanksarepresentAsnaturallyoccursoronlyminimalincreaseinnutrients&sediments;nopointsources,includesfloodturbidity&summerwarming;usuallycoolorcold&dissolvedoxygen(DO)saturated;sediments&nutrientslow&pulsedseasonallyAsnaturallyoccur,typicallyrareandnotoxicsinamountstoxictoaquaticbiotaAsnaturallyoccurs,varieswithchannelwidth,typicallydominatedbyriparianwoodyvegetation,unlessnaturallyautochthonousAsnaturallyoccur,anadromyandpotamodromycommonoronlyslightlyreducedbydistantdamsorfishing;beaverscommon;aliensnon-detrimental;DELTanomaliesabsent;noorinsignificanthistoricalrangechangesMediumFlashier,increaseddroughtfrequency;somewaterwithdrawals;lowtomoderatewetlanddrainage;damsmayreduceannualfloodsanddroughtsReducedLWDinchannel;finesslightlytomoderatelymoreabundantthanexpectedfromstreampower;poolsubstratemoderatelyembedded;reducedundercutbanks,overhangingvegetation,andhabitatcomplexity;somelossofpoolvolumeandpool/riffleproportionsmaybealtered.Enriched,turbiditymayincrease,moderatedielwarming,smallDOsagsmayoccurbuttheserarelyviolatecriteria;pointsourcesminororiftheyexistaretreated;fishkillsrareToxicsrarelyinamountstoxictoaquaticbiota,butHgmaybeofchronicconcerntotoppiscivoresduetobioaccumulation;sedimentcontaminationmaybedetectablebutnotcausingeffectsinbiota.Autochthonousproductionhigherthanexpectedinlowerorderstreams;filamentousalgaemaybepresentAlteredfishagestructurefromfishing;beaversdiminished;anomaliesinfrequent;sensitivealiensmaydominate,tolerantaliensmaybepresent;minortomoderatehistoricalrangereductions;cosmopolitanspeciesmayextenddistributionsfurtherupstream.DELTanomaliesrare;stockingmaybeinfluencingnativepopulationsHighFlashy;highlyaltereddrought/floodregime;mostlyorentirelyhumancontrolledinurbanareas;waterwithdrawals&impoundmentsifpresent,fundamentallyalterthenatureoftheecosystemSimplifiedormanmade;wood,undercutbanks&overhangingvegetationabsentornon-functioning;rubble&trashcommon,substrateshighlyarmoredorembedded.Damimpoundmentsoftenpresent.Highlyenriched,turbid,warm;largedielDO&temperaturechanges;chemicalandpointsourcesinadequatelytreatedoroverwhelmedbyuntreateddiffusetoxicpollution.DamswhenpresentproducealteredthermalregimeandnutrientdynamicsFishkillsmaybecommoninlowsummerflows;toxicsmaybepresentinchronicoracutelytoxicamounts;bioengineeredchemicalscanaffectgrowth&reproduction;hightoextremesedimentcontamination;fishconsumptionadvisoriesseriousMostlyautochthonousorimportedfineparticulateorganicmatterordissolvedorganicmatter;maybetooturbidforfilamentousalgaeDominatedbytransientfishesortolerantaliens;manyhistoricallycommonspeciesextirpated;anomalieswhenassociatedwithtoxicimpactsareabundant&serious;beaverstransientorabsent.

7 4TABLE4-1.(B)AridScenarioStressorLevelFlowRegimeHabitatStructureWaterQualityToxics&BioengineeredChemicalsEnergySourceBioticInteractionsNo/LowAsnaturallyoccursoronlyslightlyaltered,includesfloods&lowflowsat10-20&20-50yrintervals,respectively;floodsflashy;annualscouringflows;highconnectivitywithgroundwater.Asnaturallyoccurs,varieswithgeology,substrate,flow,size,slope,soil,latitude,elevation&orography;relativelystableriparianvegetation,LWDinflats.Asnaturallyoccurswithonlyminimalincreaseinnutrients&sediments,includesfloodturbidity&summerwarming;dependingonsoils,maybenaturallysalineoralkaline;enrichedwherebeaverpresent;ashfrom5-20yearfirecycles.NopointsourcesAsnaturallyoccur,typicallyrare,butmaybenaturalsourcesofarsenic&selenium.NotoxicsinamountstoxictoaquaticbiotaAsnaturallyoccurs,varieswithchannelwidth,typicallydominatedbyriparianwoodyvegetationinsmallunconstrainedchannels;heterotrophic&autochthonousinwidersystemsAsnaturallyoccur,potamodromy(longdistancerivermigrants)commonandonlyslightlyreducedbydistantdams;beaverscommon;aliensabsentornon-detrimentalMediumAltered,increasinglyflashy;increaseddroughtfrequency;somewaterwithdrawalsandwetlanddrainage;flowalterationsmitigatedtosomeextentbyenvironmentalflowreleases.Minoramountsofincision,wideningorshallowing;reducedLWDinchannel;finesgreaterthanexpectedfromstreampower;bedcoarseningfromupstreamdams;poolsubstrateincreasinglyembedded;reducedaquaticmacrophytes,undercutbanks,&overhangingvegetation.Enriched,warmer&saltier,turbidatlowflows,smallDOsags;pointsourcesifpresentwithtreatment.NofishkillsNoacutetoxicityisobserved,butchronictoxicityispossibleduetobioaccumulation.FishconsumptionadvisorieslikelyforsensitivepopulationsMostlyallochthonous,butincreasinglyautochthonousinnarrowstreams;widestreamsheterotrophicorautochthonouswithincreasingamountsoffilamentousalgae.Alteredfishagestructurefromfishing;aliensmorecommonandbeginningtoreducecompetitors&prey;potamodromyreduced;beaversmarkedlydiminished.HighHumancontrolled;largeinter-basintransfers;groundwateroverdrawn;effluentdominatedstreamsbelowcities.Highlyaltereddrought/floodregime;droughtsyieldmoredrychannels;withdrawals&damsseverelyalternatureoftheecosystem.Largelymanmade;littleornoLWD,undercutbanks&overhangingvegetation;highlysedimented;constructionrubble&trashcommon.Highlyenriched,turbid,warm;largedielDOchanges;mostpointsourcesinadequatelytreatedoroverwhelmedbyuntreateddiffusetoxicpollution;damsproducealteredthermalregime.Fishkillsinlowsummerflowsorafterrains;toxicsseasonallyoralwayspresentinacutelytoxicamounts;minespills;bioengineeredchemicalsaffectgrowth&reproduction.Mostlyautochthonousorimportedfineparticulateordissolvedorganicmatter;filamentousalgaecommonifturbidityallowsit.Dominatedbytransientfishesortolerantaliens;fishconsumptionadvisoriesserious;oncecommonspeciesnowthreatened,endangeredorextirpatedfromlargeportionsoftheirhistoricalranges;potamodromyrareanderratic;beaverstransientorabsent.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

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m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

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s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 4 – A u g u s t 1 0 , 2 0 0 5 7 5

### 4 . 3 H o w th e B C G m o d e l a n d m a n a g e m e n t a c ti o n s a r e l i n k e d P r e s s u r e , a s u s e d i n th i s d o c u me n t , ap p l i e s t o th e e n v i r o n me n t a l p r o c e s s e s th a t c an b e al t er e d b y c e rt a i n a c ti v i t i e s an d th e me c h a n i s m s f r o m th o s e a c t i v i ti e s th at g e n e r at e s t r e s s o r s . M a n y l a n d s c ap e al t er i n g a c ti v i t i e s c a n b e q u a n t i f i e d w i th s u c h me a s u re s a s p o p u l a ti o n d e n s i t y , p r o p o rt i o n o f l an d d e v o t e d t o a g r i c u l tur e , t o t a l mi l e s o f r o a d w a y , o r q u an ti ti e s o f w at e r u s e d /re l e a s e d
. T h e s e a c t i v i t i e s , h o w e v e r , m a y o r m a y n o t g e n e r a t e s t r e s s o r s . A c t i o n s c a n b e t ake n th at i n s u l at e s tre a m p r o c e s s e s f r o m th e e n v i r o n me n t al p re s s ur e o f c e rt a i n a c t i v i ti e s , h e l p i n g t o m a i n t a i n o r r e s t o re th e e c o l o g i c a l p o t e n t i a l o f an a q u a ti c s y s t e m . C o n tr o l s a n d B e s t M a n a g e me n t P r a c ti c e s ( B M P s ) are m a n a g e me n t a c t i o n s d e s i g n e d t o mi ti g at e o r re d u c e th e l e v e l s a n d e f f e c t s o f s t re s s o r s th at a d v e r s e l y a l t er s tr e a m e c o s y s t e m f u n c ti o n . B M P s c an f u n c ti o n i n a n u m b e r o f w a y s : th e y m a y r e d u c e th e s tre s s o r s b e i n g g e n e r at e d b y s o u r c e s , r e d u c e th e e x p o s ur e o f b i o t a t o s tr e s s o r s , o r i n c r e a s e th e r e s i s t a n c e o f a n a qu a ti c e c o s y s t e m t o a d v e r s e c h a n g e s . F o r e x a m p l e , u rb a n i z a t i o n w i th o u t c o n tr o l l i n g f o r th e e f f e c t s o f a d d e d i m p e r v i o u s s ur f a c e i s a p re s s ur e th at o f t e n r e s u l t s i n r e d u c e d b i o l o g i c a l c o n di t i o n . T h e t y p i c al al t er at i o n o f w at e r f l o w ( s u c h a s mo re f re q u e n t f l o o d i n g d u e t o i n c r e a s e d ru n o f f ) c au s e s s tre s s o r s . T h e me c h a n i s m f o r f l o w al t er at i o n i s th e c re a t i o n o f l a r g e e x p a n s e s o f i m p e r v i o u s s u rf a c e s , c h a r a c t e ri s t i c o f mo s t c i t i e s . I m p e r v i o u s s u r f a c e s p e e d s up th e f l o w o f w at e r o v e r th e l a n d du ri n g r a i n e v e n t s o f t e n re s u l ti n g i n mo r e f re qu e n t a n d mo r e i n t e n s e f l o o d s . C o n s tru c ti n g r e t e n ti o n p o n d s t o s t o r e ru n - o f f w a t e r i s a c o n tr o l me a s u r e th at d o e s n ’ t al t e r th e p re s s ur e o f u r b a n i z at i o n , b u t m a y r e d u c e th e s tre s s o r s a c t i n g o n th e s tre a m s y s t e m . M e c h a n i s ti c p r o c e s s e s o p e r at e b e t w e e n p r e s s u r e s a n d s tr e s s o r s , an d b e t w e e n s tr e s s o r s an d b i o l o g i c a l r e s p o n s e ( F i g u re 4

- 1 )
. U n d er s t a n di n g th e s e me c h a n i s m s , a n d h o w th e y o p e r at e , i s th e ke y t o i d e n t i f y i n g th e l i ke l y e f f e c t o f a p arti c u l a r m a n a g e me n t a c ti o n an d i t s l i ke l i h o o d t o p r o d u c e th e d e s i r e d r e s p o n s e i n b i o l o g i c al c o n di t i o n . I n th e r e t e n t i o n p o n d s e x a m p l e ab o v e , th e p r e s s u re ( u r b a n i z a t i o n ) a n d me c h an i s m f o r s tre s s o r g e n e r ati o n ( e x c e s s i v e s u rf a c e ru n o f

f ) s t i l l e x i s t , b u t th e i r i n f l u e n c e o n i n - s tre a m s tr e s s o r s h a s b e e n n e u t r al i z e d b y a m a n a g e me n t a c t i o n , a n d th e r e f o r e th e e x p o s u r e me c h a n i s m i n f l u e n c i n g th e b i o l o g i c a l c o mm u n i t y w a s r e d u c e d o r e l i mi n a t e d
. T h e b a s i s o f th e B C G mo d e l i s th a t i n c r e a s e d p r e s s u re s c a n g e n e r a t e i n c r e a s e d s t r e s s o r s , a n d i n tu rn , i n c r e a s e d s tr e s s o r s ar e a s s o c i at e d w i th d e c r e a s i n g b i o l o g i c a l c o n d i t i o n ( Fi g u r e 4

- 2 A th r o u g h D )
. S y s t e m s th at are mi n i m a l l y a f f e c t e d b y s tr e s s o r s e x h i b i t n atur al c o n d i t i o n ( T ab l e s 4

- 1 A a n d 4

- 1 B )
. H u m a n a c ti v i t i e s m a y e x e rt p r e s s u re a n d g e n er a t e s tr e s s o r s o n a q u a ti c s y s t e m s , r e s u l t i n g i n c h a n g e s f r o m th e n a tur a l s t a t e . T y p i c al l y , th e s tre s s o r s o n a q u ati c s y s t e m s i n c r e a s e a s p r e s s u r e s i n c re a s e ( F i g u r e 4

- 2 A d a s h e d l i n e )
. E f f e c t i v e m a n a g e me n t p r a c t i c e s , h o w e v e r , c a n al t er th e e f f e c t s o f p r e s s u r e s a n d r e du c e s tr e s s o r s . T h e s o l i d , c ur v e d l i n e i n Fi g u r e 4

- 2 B r e p re s e n t s th i s th e o re ti c al re l ati o n s h i p g r ap h i c al l y . W i th e f

f e c ti v e c o n tr o l s a n d/o r B M P s , a g i v e n a mo u n t o f p re s s u re ( v e rt i c a l f i n e d a s h e d a rr o w ri s i n g f r o m th e p r e s s u r e a x i s ) r e s u l t s i n a l o w e r s tr e s s o r l e v e l ( w h er e th e d a s h e d a rr o w i n t e r s e c t s th e s t r e s s o r a x i s )
. Fi g u r e 4

- 2 B i l l u s t r at e s th e i n f l u e n c e o f e f f e c t i v e m a n a g e me n t i n c h a n g i n g th e p r e s s ur e/ s t re s s o r r e l at i o n s h i p i n w a y s th a t w i l l s u b s e q u e n tl y i m p r o v e th e b i o l o g i c a l c o n d i ti o n .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d 76 T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 4 – A u g u s t 1 0 , 2 0 0 5

# CStressorsHighLow 

# A BStressors N o B M P

B M PHighLow

B i o l . C o nd it i o n P o o r E x c e l l e n t B i o l . C o n d it i o n P o o r E x c e l l e n t P r e s s u r e P r e s s u r e L o w H i g h L o w H i g h

E x c e l l e n t E x c e l l e n tBiol.Condition

S t re s s o r sLow H i g h L o wHighPressureLowHighPressureBiol.Condition

N o B M P B M

P S t r e s s o r s H i g h L o w 

# D

P o o r P o o r

F I G U R E 4 - 2 . R e l a t i o n s h i p b e t w e e n p r e s s u r e , s t r e s s o r s , a n d b i o l o g i c a l r e s p o n s e . F i g u r e 4

- 2 C i s a 9 0 d e g r e e s c l o c kw i s e r o t at i o n o f Fi g u re 4

- 2 A
. S tr e s s o r s ( w h i c h a re s h o w n t o i n c re a s e i n r e s p o n s e t o i n c r e a s i n g p r e s s u r e i n Fi g u r e 4

- 2 A ) ar e n o w o n th e x - a x i s . B i o l o g i c al c o n d i t i o n i s s h o w n a s th e r e s p o n s e v ari ab l e o n th e y - a x i s . T h i s r e p r e s e n t s th e b i o l o g i c a l c o n di ti o n - s tr e s s o r r e l at i o n s h i p d e v e l o p e d i n C h a p t er 1
. In th i s e x a m p l e , th e mo d e r a t e - h i g h e f f e c t o f th e s t r e s s o r s ( d a s h e d ar r o w ri s i n g f r o m th e s tr e s s o r a x i s ) re s u l t s i n p o o r b i o l o g i c a l c o n di ti o n ( th e p o i n t w h e re th e d a s h e d a rr o w i n t e r s e c t s th e b i o l o g i c a l c o n di ti o n a x i s )
. F i g u r e 4

- 2 D s h o w s F i g u r e 4

- 2 B r o t at e d 9 0 d e g r e e s c l o c kw i s e . A s i n F i g u r e 4

- 2 C , s tre s s o r s are o n th e x a x i s , a n d b i o l o g i c al c o n di t i o n i s s h o w n a s th e re s p o n s e v ar i ab l e o n th e y - a x i s . T h e e f f e c t o f l o w l e v e l s o f s tr e s s o r s ( d a s h e d ar r o w ri s i n g f r o m th e s t r e s s o r s a x i s i n F i g u r e 4

- 2 D ) r e s u l t s i n n e ar e x c e l l e n t b i o l o g i c a l c o n d i t i o n ( w h e r e th e d a s h e d arr o w i n t er s e c t s th e b i o l o g i c a l c o n d i t i o n a x i s )
. T h e p r e s s u re - s tr e s s o r r e l a ti o n s h i p h a s b e e n s h a d e d o u t
. B u t i t r e mi n d s u s h o w , t o g e th er , p re s s u r e a n d m a n a g e me n t a c ti o n s ( i
. e . , p e r mi t l i mi t s , B M P s , c h a n n e l re s tru c tur i n g ) c a n d e t er mi n e s tre s s o r l e v e l s , a n d u l ti m a t e l y , th e c o n d i t i o n o f th e b i o t a . T h e s p e c i f i c e f f e c t s o f s tr e s s o r s o n b i o l o g i c al r e s p o n s e s w i l l d e p e n d o n th e t y p e , m a g n i tu d e , d u r at i o n , a n d f re q u e n c y w i th w h i c h th e s t r e s s o r o c c ur s . T h e s e s t r e s s o r a ttri b u t e s are , i n tu rn , a r e s u l t o f th e c u m u l a t i v e p r e s s u r e s e x e rt e d o n th e e c o s y s t e m a n d r e l e v a n t m a n a g e me n t d e c i s i o n s t o mi t i g at e th e s e p r e s s u r e s . D i f f e r e n t t y p e s o f d i s turb a n c e s c a n e x e rt p r e s s u r e o n an e c o s y s t e m th r o u g h a l t er i n g f u n d a me n t a l p r o c e s s e s s u c h a s w a t er f l o w , tr a n s p o rt o f m a t e ri al s , w a t er s h e d/ r i p ari a n s tru c tu r al d y n a mi c s , c h a n n e l s tru c tur al d y n a mi c s a n d b i o l o g i c al a c t i v i t i e s . F o r e x a m p l e , d a m s a n d i m p o u n d me n t s al t e r f l o w , n a tur al b i o l o g i c a l a c t i v i ti e s a n d m a t e ri al t r a n s p o rt b y c r e ati n g l ake c o n d i t i o n s i n a s tre a m e n v i r o n me n t , a n d c r e at i n g b arri e r s t o f i s h mo v e me n t s a n d mi g r a ti o n . S e d i me n t , n u t r i e n t a n d o r g a n i c m a tt e r tr a n s p o rt are al l DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d 7 7 T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 4 – A u g u s t 1 0 , 2 0 0 5r e d u c e d d o w n s t r e a m o f i m p o u n d me n t s a n d w at e r q u a l i t y a ttri b u t e s s u c h a s n atur al t e m p e r atur e f l u c tu ati o n s a n d di s s o l v e d o x y g e n ar e o f t e n al t e re d b y d a m s . W h e n s e v e r e e n o u g h , th e s e al t e r ati o n s a c t a s s tr e s s o r s t o th e d o w n s t r e a m c o mm u n i t y . T o o l s c a n b e d e v e l o p e d th at c h a r a c t er i z e th e r e l ati o n s h i p s a mo n g p r e s s ur e s , al t er e d p r o c e s s e s , th e s tr e s s o r s th e y g e n e r at e , a n d th e r e s u l ti n g b i o l o g i c al re s p o n s e s . In f o r m at i o n f r o m p r e s s u re a n d s t r e s s o r i n d i c at o r s p r o v i d e s i n s i g h t o n h o w c h an g e s i n th e s e f u n d a me n t a l p r o c e s s e s m a y b e a f f e c t i n g th e b i o l o g i c a l c o n di ti o n o f w at e r re s o ur c e s ( T ab l e 4

- 2 )
. U n d e r s t a n d i n g h o w s p e c i f i c s tr e s s o r s a r e g e n er a t e d a n d th e i n f l u e n c e o f s p e c i f i c s t r e s s o r s o n b i o l o g i c al c o n d i ti o n , p r o v i d e s th e u n d e r p i n n i n g s f o r th e B C G ’ s s tr e s s o r a x i s . F u rth e r , i t re v e a l s p o t e n t i al o p p o rtu n i ti e s f o r m a n a g e me n t a c ti o n s t o r e d u c e s tre s s o r s a n d c o u n t e r a c t th e a l t e r a ti o n o f f u n d a me n t al p r o c e s s e s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

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m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d 78 T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

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p te r 4 – A u g u s t 1 0 , 2 0 0 5DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

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i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

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s : T i e re d A q u a t i c L i f

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p te r 4 – A u g u s t 1 0 , 2 0 0 5TABLE4-2.Fundamentalenvironmentalprocessestypicallyalteredbydisturbancesthatultimatelygeneratestressors.Foreachprocess,examplemechanismsthatlinkpressures(pressureindicators)tostressorsandtypicalstressorindicatorsforthemajorenvironmentalfactorsimpactedarelisted.ManagementActions(indicatedbythegreybarplaceholder),wheneffective,willaltertheeffectofthepressures,therebyalleviatingsomeorallofthemechanismforincreasingstressors.ProcessPressureIndicators(potentialforstress)MechanismforStressorProductionStressorIndicatorsforeachMajorFactorCommentsFlowalteration-%imperviousarea-roaddensity-%urban-population-density-stormsewermiles-#diversions-#ofdams-pointsourcedischargers-accelerationofwaterflow-reducedgroundwaterinfiltration-increasedpeakflow-morefrequentelevatedevents-reducedbaseflow-suspendedfinesduringfloodsincreasedsubsequentdeposition-increasedincisionandchangestochannelstructureduetoincreasedpowerduringflood M a n a g e m e n t A c t i o n s ( B M P s / C o n t r o l s )Flowregime-changesinfloodfrequency-changesinbaseflow-changesindroughtfrequency-changesinstreampowerAlterationofflowincludeschangestotherate,volumeandtimingofdischargeAlterationofwaterflowalsochangesmaterialstransportedandchannelstructure;theconsequencesalsoaffectwaterquality,toxics,andenergysources(SeeTable4-1)Alterationsofhabitatleadtochangesinfishlifehistoriesadaptedtonaturalflowregimesleadingtomigrators,rheophilsandnonguardinglithophils&lithopelagophilsbeingreplacedbyresidents,generalists,andpolyphilsHabitatStructure-increasedfines-increasedarmouringofsubstrateWaterQualitynodirectindicatorsToxicsnodirectindicatorsEnergySourcenodirectindicatorsBioticInteractions-losecertainfishlifehistories

7 9TABLE4-2.Fundamentalenvironmentalprocessestypicallyalteredbydisturbancesthatultimatelygeneratestressors.ProcessPressureIndicators(potentialforstress)MechanismforStressorProductionStressorIndicatorsforeachMajorFactorCommentsAlterationofmaterialstransported-pointsourcedischargersanddischargeconstituentlevels-kmofriparianbuffers-%impervioussurfaces-roaddensity-rowcrops-population-density-atmosphericdeposition-CAFOS-km2oftiledrains-non-pointsources-logging-#mines-#septicsystems-fertilizeruse-irrigation-#quarries-erosionofsurfacesolutes,sedimentsandwarmerwater-increaseddischargeofchemicalsfrompointsources-increasedalgalbiomassresultsingreaterdaytimephotosynthesisandnight-timerespiration-increasedmaterialinputaddscarbonandnutrientsthatincreasebiologicalactivity M a n a g e m e n t A c t i o n s ( B M P s / C o n t r o l s )FlowregimeSeeaboveSedimentdepositionaltershabitatcomplexityandstructure;duringfloods,remobilizationofburiedmaterialscanreintroducenutrientsandbioaccumulativetoxicstothefoodwebAlgalgrowthmayincreaseduetoincreasednutrientsordecreaseduetohighturbidity.Thesestatechangeswillaffectinvertebratefunctionalgroupcomposition(e.g.morefilterersduetohighlevelsofsuspendedorganicmatterormoregrazersifalterationsinmaterialtransportarereduced).HabitatStructureSeeaboveWaterQuality-alterednutrientconcentrations-alteredTSS-alteredTDS-alteredtemperature-alteredturbidity-increasedcoliformToxics-increasedcontaminantsinfish-increasedpesticides-increasedbioaccumulativeorganics-increasedmetalsinwaterandsedimentsEnergySource-suspendedalgaecouldincreaseordecreaseBioticInteractions-changesininvertebratefunctionalgroupstomorefilterersorgrazers-sensitivespeciesdiminished;%tolerantspeciesincreased-algalcommunitychanges

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

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i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

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p te r 4 – A u g u s t 1 0 , 2 0 0 5 8 0TABLE4-2.Fundamentalenvironmentalprocessestypicallyalteredbydisturbancesthatultimatelygeneratestressors.ProcessPressureIndicators(potentialforstress)MechanismforStressorProductionStressorIndicatorsforeachMajorFactorCommentsChangestochannelstructure-kmchannelized-#dams-#culverts-densityofroadcrossings-valleyfills-diversions-levees-bank-stabilization-riprap/Concrete-floodplainlosses-snaggingofLWD-flowalteration-solutesedimenttransport-directengineeringactivities M a n a g e m e n t A c t i o n s ( B M P s / C o n t r o l s )Flowregime-changesinmeanvelocity-changesindischargeAlterationofnormalchannelshapeanddepthaltersthedissipationandflowofenergyduringhydrologicaltransportbothlaterallyandlongitudinallywhichultimatelyreduceshabitatcomplexityandthereforereducescommunitydiversity.HabitatStructure-reductionsinnumberofhabitattypes-reducedpooldepth-reducedsubstrateheterogeneity-increasedembeddedness-changesinwidth:depthratio-reducednumberofsnags-reducedwoodydebris-reducedoffchannelhabitat(includingbraidingindex)-reducedfloodplainconnectivity,bankangle/stabilityWaterQualitynodirectindicatorsToxicsnodirectindicatorsEnergySource-autochthonousallochthonousshiftBioticInteractions-reducedpooldwellingorganisms-lossofspecializedinsectivores-blockedmigrations-reducedspawninghabitat

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

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p te r 4 – A u g u s t 1 0 , 2 0 0 5 8 1TABLE4-2.Fundamentalenvironmentalprocessestypicallyalteredbydisturbancesthatultimatelygeneratestressors.ProcessPressureIndicators(potentialforstress)MechanismforStressorProductionStressorIndicatorsforeachMajorFactorCommentsChangestowatershed/riparianstructure-%ofareadeveloped-#trappingpermits-levees-tilenumberdrains/ditches-kmofstreamsideroads-surfaceareaofoffstreampondsorwetlands-valleybottomgrazing-riparianwidth-ripariancontinuity-aggregatemining-devegetation-fragmentation-landscapealterations-clearingofvegetation-pavingsurfaces-buildingstructures-agriculturalpractices-drainingorfillingwetlands-ripariandisturbanceorremoval-increasedalgalbiomassresultsingreaterdaytimephotosynthesisandnight-timerespiration-increasedmaterialinputaddscarbonandnutrientsthatincreasebiologicalactivity M a n a g e m e n t A c t i o n s ( B M P s / C o n t r o l s )Flowregime-changesinfloodseverityandresponsetimeWatershed/riparianbottomandvegetationprovideshydrologicalassimilativecapacityduringfloodingandcontributeswaterandnutrientsduringinterfloodperiods;thesearealsoimportantnurseryhabitatsandrefugiathatmaintainbiodiversityHabitatStructure-reductionsinamountofwoodydebris-lossofripariantrees-reducedriparianstructuralcomplexity-reducedoffchannelhabitat(includingbraidingindex)-reducedfloodplainconnectivity-increasedriparianfragmentationWaterQuality-increasedfine-increasedsediments-increasednutrients-increasedionsToxicsnodirectindicatorsEnergySource-P/Rchanges-increasedalgalcontributions;-shiftfromallochthonoustowardautochthonousBioticInteractions-lossofsensitivespecies-additionofintermediatespeciesandtotalspecies-changesininvertebratefunctionalgroupstomorefilterersorgrazers-algalcommunitychanges

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

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i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

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p te r 4 – A u g u s t 1 0 , 2 0 0 5 8 2TABLE4-2.Fundamentalenvironmentalprocessestypicallyalteredbydisturbancesthatultimatelygeneratestressors.CommentsLossofspeciesfrominvasivesandstockingpracticesStressorIndicatorsforeachMajorFactorFlowregime-macrophytes(decreases->accelerateflow;increases->reduceflow)HabitatStructure-macrophytes/algalmatsaltersubstrateWaterQuality-increasedBODToxicsnodirectindicatorsEnergySourcenodirectindicatorsBioticInteractions-NIS(nativegamefishdecline,hatcheryfishincrease)-nativefish/benthosandriparianvegetationandbirdsincreasinglyreplacedbyaliens-sensitivespecialistsreplacedbytolerantgeneralists(birds,fish,invertebrates,plants)-increasedfishdiseasesandanomalies-riparianvegetationmaybeeliminated

M a n a g e m e n t A c t i o n s ( B M P s / C o n t r o l s )MechanismforStressorProduction-stockingprograms-foragingbyinvasivespecies(grazing,predation)-habitatmodificationbyinvasiveplantsandfishPressureIndicators(potentialforstress)-#non-indigenousinvasivespecies(NIS)-#fishstocked(speciesindividuals)-baitfishsales-fishinglicenses-creelcensusresults-#GuidelicensesProcessChangesinbiologicalactivity

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

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i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

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p te r 4 – A u g u s t 1 0 , 2 0 0 5 8 3T e m p o r a l S c a l e 4 . 3 . 1 A d d i t i o n a l c o n s i d e r a t i o n s f o r t h e s t r e s s o r a x i s T h e c o n c e p t s o f s p at i a l a n d t e m p o r a l s c al e ar e c ri ti c al i s s u e s i n a d e q u at e l y d e f i n i n g a s tr e s s o r a x i s . S tr e s s o r s m a y b e i n t r o d u c e d th r o u g h d i f f u s e o r p o i n t s o u r c e s d e l i v e re d f r o m u p s tre a m i n th e c h a n n e l o r w a t e r s h e d , o r l at e r a l l y f r o m r i p ari a n , f l o o dp l a i n o r up l an d s o ur c e s . P o l l u t a n t s c a n a l s o b e d e l i v e re d th r o u g h at mo s p h e ri c s o u r c e s f r o m ab o v e , o r b e l o w f r o m g r o u n d w at e r s o ur c e s . A c t i v i t i e s i n th e w a t e r s h e d o r al o n g th e w at erb o d y c o r ri d o r w i l l i n f l u e n c e th e c o n n e c ti v i t y a n d i n t e g ri t y o f th e w a t e r r e s o u rc e . S tr e s s o r s a r e e x p re s s e d o v e r t e m p o r al a n d s p at i a l s c al e s r a n g i n g f r o m a o n e - t i me , l o c a l i z e d e v e n t t o c h r o n i c e x p o s ur e s o c c u r r i n g c o n t i n u o u s l y o v e r v a s t l an d s c ap e s . Pr e s s u re s , s tre s s o r s , a n d r e s p o n s e s o p e r at e a t di f f e r e n t s p a ti a l an d t e m p o r al s c a l e s ( Fi g u r e 4

- 3 )
. T h e s e are n o t i n d e p e n d e n t o f o n e a n o th er i n e i th e r s p a c e o r ti me ; th er e f o r e , c o n s i d e r ati o n o f m u l t i p l e p r e s s u r e s i s e s s e n t i a l
. A n a d d i t i o n al c o n s i d e r a ti o n i s th at a n y g i v e n p r e s s ur e c r e at e s m u l t i p l e s tre s s o r s , w h i c h i n tu r n af f e c t b i o l o g i c al c o n d i t i o n . T h e s t e a d y a c c u m u l a t i o n o f s m a l l p r e s s ur e s i n w a t e r s h e d s r e s u l t s i n “ c u m u l at i v e i m p a c t s , ” w h i c h p r e s e n t a d d e d c h al l e n g e s f o r c h ar a c t e ri z i n g , e v a l u at i n g , a n d m a n a g i n g s tr e s s o r s .

W a t e r R e g u l a t i o n 1 0 0 yr

1 0 yr

y e ar

m o n th

d a y s C l i m a t e c h a n g e ; A c i d i f i c a t i o n ; E v o l u t i o n a r y p r o c e s s e s L a n d c o n v e r s i o n ; N o n - n a t i v e s p e c i e s ;

R e g i o n a l W a t e r Q u a l i t y P o i n t S o u r c e s ; D e c o m p o s i t i o n
P o i n t s o u r c e s ; I n v e r t e b r a t e c o m m u n i t i e s S i l v i c u l t u r e M i c r o b i a l

H u r r i c a n e ; F l o o d i n g p r o d u c t i o n F i s h c o m m u n i t i e s

P r i m a r y p r o d u c t i o n a n d D i v e r s i o n s

1 m 1 km 1 0 0 k m 1 0 0 0 km 1 0 , 0 0 0 km 1 0 0 , 0 0 0 km S p a t i a l S c a l e
F I G U R E 4 - 3 . P e r s p e c t i v e o f s c a l e f o r p r e s s u r e - s t r e s s o r - r e s p o n s e v a r i a b l e s ( m o d i f i e d f r o m R i c h a r d s , C . a n d L . B . J o h n s o n . 1 9 9 8 . L a n d s c a p e p e r s p e c t i v e s o n e c o l o g i c a l r i s k a s s e s s m e n t . I n R i s k A s s e s s m e n t : L og ic a n d M e a s u re m e n t , M . C . N e w m a n a n d C . S t r o j a n ( e d s . ) . A n n A r b o r P r e s s . ) . T h e c o m p l e x i t y o f th e re l a ti o n s h i p s b e t w e e n b i o l o g i c al c o n d i t i o n a n d s t r e s s o r s at v ar i o u s s p ati al a n d t e m p o r a l s c al e s , u n d e r s c o r e s th e i m p o rt an c e o f u s i n g s o u n d i n f o r m at i o n t o i d e n ti f y a n d l i n k th e s e s tr e s s o r s b a c k t o th e p r e s s ur e s th at c au s e th e m . T o a l a r g e d e g r e e , th i s i s th e c ri ti c a l s t e p i n g a i n i n g s t ake h o l d e r s u p p o rt f o r re s t o r a ti o n a n d p r o t e c t i o n a c t i o n s a s w e l l a s f o r c h a n g e s i n a c ti v i ti e s o r b e h a v i o r s . A s d i s c u s s e d e arl i er , f i n e s e d i me n t i s c o mmo n l y i d e n ti f i e d a s a s t r e s s o r a c r o s s th e U n i t e d S t at e s b e c au s e o f th e s mo th e ri n g o f i m p o rt a n t h ab i t at
. I d e n t i f y i n g th e r e l ati v e c o n t r i b u ti o n s o f v ari o u s s o u rc e s o f th e s e s e d i me n t s i s mo r e c h a l l e n g i n g ( e . g . , b a n k e r o s i o n , u p l an d e r o s i o n , s p ati a l s o ur c e s ) , b u t al s o c ri ti c al t o r e me d i a ti o n e f f o rt s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d 84 T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 4 – A u g u s t 1 0 , 2 0 0 5

### 4 . 4 H o w a G S G c a n b e d e v e l o p e d a n d c a l i b r a t e d D e v e l o p i n g a n d c a l i b r ati n g a s t r e s s o r g r a d i e n t m u s t b e b a s e d o n ap p r o p r i a t e l y c l a s s i f y i n g a q u at i c r e s o ur c e s a n d e s t ab l i s h i n g r e f er e n c e c o n d i t i o n s o r o th er s c i e n t i f i c a l l y d e f e n s i b l e a p p r o a c h e s . C l a s s i f i c ati o n ( e . g . , b i o g e o g r ap h i c r e g i o n s , b a s i n s , b i o l o g i c al c o n s i d e r at i o n s ) i s a c r i t i c al f i r s t s t e p s o th at th e t e m p o r a l a n d s p a ti al s c al e s o f th e d o mi n a n t s tr e s s o r c at e g o r i e s a n d s o u rc e s c a n b e a d dr e s s e d ( H e rl i h y e t al
. i n p r e s s , V a n S i c kl e a n d H u g h e s 2 0 0 0 , M c C o r mi c k e t a l
. 2 0 0 0 , W a i t e e t al
. 2 0 0 0 )
. O f e q u a l i m p o rt a n c e i s e s t ab l i s h i n g th e ap p r o p ri at e r e f e re n c e c o n d i ti o n f o r a p a rti c u l a r a r e a ( H u g h e s 1 9 8 5 , 1 9 9 4 ; H u g h e s e t al
. 1 9 8 6 ; M o s s e t a l
. 1 9 8 7 ; S t o d d a r d e t al
. i n p r e s s ) , b e c au s e th at i s th e b e n c h m ark a g a i n s t w h i c h a r e a s t o b e e v a l u at e d w i l l b e c o m p ar e d ( a s di s c u s s e d i n B C G S e c t i o n 3
. 1
. 1 )
. L i ke th e b i o l o g i c al c o n di t i o n a x i s , th e s tr e s s o r a x i s i s an c h o re d i n th e n atu r a l , o r u n d i s tu r b e d o r mi n i m a l l y d i s tu rb e d , c o n d i t i o n ( i
. e . , T i e r 1 B C G )
. H o w e v e r , re f e re n c e m a y r e p r e s e n t mi n i m a l l y - d i s tu rb e d ( i
. e . , n e arl y n a tur al ) o r l e a s t
- d i s tu rb e d ( i
. e . , b e s t a v a i l ab l e ) c o n d i t i o n s d e p e n di n g o n th e l e v e l o f d i s turb a n c e th at e x i s t s a c r o s s th e g e o g r ap h i c are a o f i n t er e s t ( S t o d d ar d e t al
. i n p r e s s , H u g h e s 1 9 9 4 )
. Li n ki n g r e g i o n al f a c t o r s , p r e s s u r e s , a n d s t r e s s o r s w i th b i o l o g i c al c o n d i t i o n i n t o a B C G w i l l a s s i s t S t at e s a n d T r i b e s i n i d e n t i f y i n g l e v e l s o f d i s turb a n c e an d th e p r i m ary dr i v e r s o f b i o l o g i c al c o n di ti o n i n th e i r w at er s h e d s . I f n o u n d i s turb e d o r mi n i m a l l y d i s tu rb e d re f er e n c e s i t e s e x i s t i n a re g i o n , a s tre s s o r ax i s p r o v i d e s a me a n s f o r d e t er mi n i n g th e b e s t c o n di ti o n o r r e g i o n a l c a n di d at e s t o a c t a s b e n c h m ark s f o r c o m p ar i s o n , i
. e . , “ l e a s t d i s tu rb e d ” o r “ b e s t a v a i l ab l e c o n di ti o n s . ” T h e s t r e s s o r a x i s c o n c e p t w i l l e n ab l e m a n a g e r s t o p l a c e th e s t atu s o f th e i r s tre a m e c o s y s t e m s i n t o a r e g i o n al c o n t e x t a n d p ri o ri ti z e a c t i o n s . T h e r e f er e n c e c o n d i t i o n ap p r o a c h , w h i c h d e s c r i b e s th e p o t e n ti al b i o l o g i c a l c o n di ti o n o f th e re g i o n ’ s w a t er s , p r o v i d e s a f r a me w o rk t o s e t ap p r o p r i a t e r e s t o r at i o n e n dp o i n t s f o r th at r e s o ur c e a n d r e g i o n . T h e n e x t s t e p i n v o l v e s q u an t i f i c a ti o n o f i n - s tr e a m s tre s s o r s , ri p a r i a n c o n d i t i o n , l an d s c ap e c h ar a c t e ri s ti c s a n d ri v e r s c ap e al t e r ati o n s , a s w e l l a s p o i n t s o u r c e di s c h ar g e s a n d o th e r l o c al i z e d p re s s ur e s . C a l i b r a ti n g s tr e s s o r s a l o n g n atu r a l g r a di e n t s ( w a t e rb o d y s i z e , c a t c h me n t ar e a , s t r e a m p o w e r , e l e v at i o n , l at i tu d e , a n d g e o l o g y ) c a n i m p r o v e ab i l i ty t o d e t e c t p r e s s u re e f f e c t s b y r e mo v i n g th e c o n f o u n di n g e f f e c t s o f s tre s s o r g r a d i e n t s w i th n atur al g r a d i e n t s ( F au s c h e t al
. 1 9 8 4 , Hu g h e s e t al
. 2 0 0 4 , K au f m a n n a n d H u g h e s i n p re s s )
. T h e r e h a v e b e e n m a n y e f f o rt s t o c h ar a c t e ri z e p re s s ur e s a n d i n c o r p o r a t e q u a n t i t at i v e i n f o r m at i o n i n t o e n v i r o n me n t al a s s e s s me n t p r o g r a m s ( T ab l e 4

- 3 )
. R i p a r i a n c o n di ti o n h a s b e e n w i d e l y r e c o g n i z e d a s a f

f e c ti n g th e p h y s i c al h a b i t at a n d b i o l o g i c a l c o n d i ti o n o f s tr e a m s ( N a i m a n a n d D e c a m p s 1 9 9 0 , F i t z p at r i c k e t al
. 2 0 0 1 , L a mme rt a n d A l l an 1 9 9 9 , a n d L att i n e t a l
. 2 0 0 4 )
. In s o me c i r c u m s t a n c e s , w at er s h e d c o n d i t i o n w a s mo r e i m p o rt a n t ( R o th e t a l
. 1 9 9 6 , S n y d e r e t al
. 2 0 0 3 )
. W i l h e l m e t a l
. ( u n p u b l i s h e d m a n u s c r i p t ) u s e d b o th c at c h me n t ( i
. e . , w at e r s h e d ) a n d r i p a r i a n di s tu rb a n c e f o r th e d e v e l o p me n t o f th e i r n o n - w a d e ab l e h a b i t a t i n d e x f o r s t r e a m s i n M i c h i g a n . W a n g a n d o th er s ( i n p r e s s ) f o u n d th at f i s h a s s e m b l a g e s w e re mo s t i n f l u e n c e d b y l o c al e n v i r o n me n t al f a c t o r s i n l ar g e l y u n di s tu rb e d c at c h me n t s . H o w e v e r , a s th e l e v e l o f c at c h me n t d i s tu r b a n c e i n c re a s e d , th e i m p o rt a n c e o f c a t c h me n t
- s c a l e f a c t o r s i n c r e a s e d a n d th a t o f l o c al

- s c a l e f a c t o r s d e c r e a s e d
. T h e s e s tu di e s i n di c at e h o w i m p o rt a n t r e g i o n a l an d l o c al f a c t o r s are f o r d e t e r mi n i n g th e r e l a ti o n s h i p a mo n g s o u r c e s , s t r e s s o r s , a n d b i o l o g i c al c o n d i t i o n a n d th e mo s t ap p r o p r i a t e s c al e f o r a d dr e s s i n g th e s e r e l at i o n s h i p s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d 8 5 T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 4 – A u g u s t 1 0 , 2 0 0 5T A B L E 4 - 3 . P e r c e n t v a r i a n c e i n b i o l o g i c a l r e s p o n s e ( R 2 ) e x p l a i n e d b y c a t c h m e n t a n d r i p a r i a n l a n d u s e , a n d p e r c e n t l a n d u s e p r o d u c i n g p o o r I B I s c o r e s ( m o d i f i e d f r o m H u g h e s e t a l . u n p u b l i s h e d m a n u s c r i p t ) . L o c a t i o n & % L a n d U s e f o r A u t h o r s R e s p o n s e V a r i a b l e R 2 C a t c h m e n t R 2 R i p a r i a n N “ P o o r ” r a t i n g B r y c e & H u g h e s ( 2 0 0 2 ) F i s h I B I 0
. 4 0

- - - - - - - - 1 3 O R/ 5 0 % u r b an F i s h I B I 0
. 3 5

- - - - - - - - 1 6 Ap p a l a c h i a / 1 5 % u r b an D i at o m I B I 0
. 2 9

- 0
. 3 6

- - - - - - - - 1 6 Ap p . / d e c l i n e s w/ a g . B e n th o s I B I 0
. 4 8

- 0
. 6 7

- - - - - - - - 1 6 Ap p . / 5 0 % a g . , 2 0 % mi n e d F i t z p atri c k e t a l
. ( 2 0 0 1 ) F i s h I B I 0
. 3 1 0
. 5 8 2 5 W I/ 7 0 % a g . D i at o m I B I 0
. 1 6 n s 2 5 W I/ a g . B e n th o s I B I n s n s 2 5 W I/ a g . H u g h e s e t a l
. ( u n p u b l i s h e d ) F i s h I B I 0
. 4 2 0
. 3 8 1 0 4 O R/ r d
. d e n s i ty > 1
. 9 km /k m2 K arr & C h u ( 2 0 0 0 ) B e n th o s I B I 0
. 2 5

- - - - - - - - - 6 6 W A / 4 0 % i m p e r v i o u s K l au d a e t a l
. ( 1 9 9 8 ) F i s h I B I 0
. 6 8

- - - - - - - - - 6 1 M D / 6 0 % u rb an L a mm e rt & A l l an ( 1 9 9 9 ) F i s h I B I 0
. 0 1 0
. 2 2

- 0
. 2 8 1 8 M I/ d e c l i n e s w/ ri p ari an a g . B e n th o s I B I n s n s 1 8 M I/ a g . L att i n e t a l
. ( 2 0 0 4 ) F i s h I B I n s 0
. 2 0

- 0
. 4 6 2 5 O R/ 2 0 % n e t w o rk ri p ari an a g . L e o n ar d & O rth ( 1 9 8 6 ) F i s h I B I 0
. 6 0

- - - - - - - - - 4 4 W V / r d
. d e n s i ty > 1
. 7 km /k m2 M c C o rmi c k e t a l
. ( 2 0 0 1 ) F i s h I B I 0
. 0 5

- . 0 8

- - - - - - - - - 3 1 3 Ap p . / d e c l i n e s a s d e f o r e s t e d M e b an e e t a l
. ( 2 0 0 3 ) F i s h I B I 0
. 4 5

- 0
. 5 6

- - - - - - - - - 4 1 O R/ 2 5 % d e f o r e s t e d F i s h I B I 0
. 5 6

- - - - - - - - - 3 0 I D / 1 5 % i rri g at e d a g . M o r l e y & K arr ( 2 0 0 2 ) B e n th o s I B I 0
. 5 3 0
. 0 0

- 0
. 8 2 3 4 W A / 4 5 % i m p e r v i o u s R o th e t a l
. ( 1 9 9 6 ) F i s h I B I 0
. 5 0 0
. 0 2

- 0
. 3 8 2 1 M I/ 8 0 % a g . S n y d e r e t a l
. ( i n p r e s s ) F i s h I B I 0
. 1 6

- 0
. 6 4 0
. 0 2

- 0
. 1 7 2 0 W V / 1 5 % u rb an S t e e d m an ( 1 9 8 8 ) F i s h I B I 0
. 6 4 0
. 6 7 1 0 O N T / 9 5 % a g . , 6 0 % u r b an W an g e t a l
. ( 1 9 9 7 ) F i s h I B I 0
. 4 8

- - - - - - - - - 1 3 4 W I/ d e c l i n e s w/ d e f o r e s t i n g W an g e t a l
. ( 2 0 0 0 ) F i s h I B I 0
. 3 4

- - - - - - - - - 4 7 W I/ 5 % i m p e r v i o u s W an g e t a l
. ( 2 0 0 1 ) F i s h I B I 0
. 0 4

- 0
. 3 1 0
. 2 6

- 0
. 3 4 4 7 W I/ 5 % i m p e r v i o u s Y o d e r e t a l
. ( 2 0 0 0 ) F i s h I B I 0
. 4 1

- - - - - - - - - 1 0 1 O H/ 3 0 % u r b an

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d 8 6 T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 4 – A u g u s t 1 0 , 2 0 0 5O n c e th e s u i t e o f s t r e s s o r s a n d p re s s ur e s are me a s u r e d o r q u an ti f i e d f o r a g i v e n g r o u p o f w at erb o di e s , th e n e x t s t ep i s t o d e t e r mi n e i f mo r e th a n o n e s tr e s s o r g r a di e n t e x i s t s a n d h o w th e y ar e r e l a t e d ( i
. e . , are th e r e s e v e r a l g r a d i e n t s b a s e d o n d i f f e re n t p r e s s ur e s , a c t i v i ti e s o r l a n d s c ap e s ? )
. D e al i n g w i th th e s e m u l t i p l e s tr e s s o r s a n d p r e s s u re s c a n b e c o m p l i c a t e d
. A d i r e c t m u l ti p l e c o rre l at i o n ap p r o a c h w a s t ake n b y E M A P i n th e mi d

- A p p a l a c h i a n H i g h l a n d s w h e r e p o o r qu a l i t y s tr e a m s w e r e mo s t o f t e n a s s o c i a t e d w i th al i e n f i s h , c h a n n e l s e d i me n t at i o n , a n d r i p a r i a n h ab i t at a l t er at i o n o u t o f s e v e r al h u n dr e d p o s s i b l e s tre s s o r s ( U
. S
. E P A 2 0 0 0 a )
. K au f m a n n a n d H u g h e s ( i n p r e s s ) u s e d c o r r e l at i o n a n d m u l ti p l e l i n e ar r e g r e s s i o n a n al y s e s t o d e t er mi n e th a t l o w s tr e a m I B I v a l u e s w e r e a s s o c i a t e d w i th e x c e s s s tre a m b e d f i n e s , b e d i n s t ab i l i t y , h i g h e r w a t e r t e m p e r atu re , h i g h e r di s s o l v e d n u t r i e n t c o n c e n t r ati o n s , a n d l a c k o f d e e p p o o l s a n d c o v e r c o m p l e x i t y . T h e s e s t r e s s o r s w e r e mo s t s tr o n g l y a s s o c i at e d w i th ri p a r i a n d i s turb a n c e an d r o a d d e n s i t y . E f f e c t s w e re mo r e p r o n o u n c e d i n s tr e a m s dr ai n i n g e r o di b l e s e d i me n t ary b e dr o c k th an i n th o s e dr a i n i n g mo r e r e s i s t a n t v o l c a n i c t err a i n . S t at e s a n d T r i b e s c o u l d u s e s i mi l a r mu l ti v ar i at e ap p r o a c h e s f o r i d e n ti f y i n g th e s tr e s s o r ( s ) mo s t a s s o c i at e d w i th me a s u re s o f b i o l o g i c a l c o n d i t i o n i n th e i r re g i o n s A me th o d e m p l o y e d i n th e Gr e a t L ake s E n v i r o n me n t al In d i c a t o r s ( G L E I ) p r o j e c t t o c h a r a c t e ri z e d i s tu rb a n c e t o th e U
. S
. Gr e a t L ake s c o a s t al r e g i o n , u s e d p r i n c i p l e c o m p o n e n t s a n al y s i s t o re d u c e o v e r 2 0 0 G I S v ar i ab l e s i n t o a s i n g l e g r a d i e n t ( D a n z e t al
. 2 0 0 5 )
. T h e G L E I ap p r o a c h i n di v i d u a l l y c o n s i d e re d s i x d i f f e r e n t ki n d s o f d i s turb a n c e : a g r i c u l tur e , a t mo s p h e ri c d e p o s i ti o n , l a n d c o v e r , h u m a n p o p u l a ti o n , p o i n t s o u r c e s , a n d s h o r e l i n e al t e r a t i o n . A w a t e r s h e d

- b a s e d a p p r o a c h w a s u s e d t o r e f l e c t th e p r e mi s e th at th e e n v i r o n me n t al e f f e c t s o f th e s e a c ti v i t i e s i n c o a s t a l w a t e r s h e d s c a n i n f l u e n c e e n v i r o n me n t a l c o n d i t i o n s i n ( d o w n s tr e a m) c o a s t a l e c o s y s t e m s . T h e f i r s t p ri n c i p l e c o m p o n e n t f r o m th e i r a n al y s i s e xp l ai n e d 7 3 % o f th e v ari a n c e i n th e a g r i c u l tur e v ar i ab l e s an d w a s i n t e rp re t e d a s an o v e r al l g r a di e n t i n s t r e s s o r s a c r o s s th e b a s i n ( Fi g u r e 4

- 4 )
. E n v i r o n me n t a l re s p o n s e s s u c h a s w at e r q u al i t y , f i s h a s s e m b l a g e me tr i c s , a n d b i r d ab u n d a n c e s w e r e s t r o n g l y c o rr e l at e d w i th th i s s tre s s o r g r a d i e n t
.

F I G U R E 4 - 4 . T h e f i r s t p r i n c i p a l c o mp o n e n t o f t h e a g r i c u l t u r a l v a r i a b l e s f o r t h e U . S . G r e a t L a k e s b a s i n . D a r k e r s h a d i n g i n d i c a t e s g r e a t e r a m o u n t s o f a g r i c u l t u r e . W h e n m u l ti p l e s o ur c e s a n d s tre s s o r s i n t e r a c t e d t o f o r m th e s tr e s s o r g r a di e n t f o r a g i v e n w a t er s h e d , G L E I f o u n d i t d e s i r a b l e t o d e v e l o p a v i s u al d i s p l a y o f P C A ax i s 1 th at s ub s u me s th e m u l t i p l e s tr e s s o r s b y p o rt r a y i n g a s i n g l e d i s turb an c e g r a di e n t
. W h i l e th e p r e s s u re - s tr e s s o r mo d e l c o u l d e v e n tu a l l y b e d e v e l o p e d a n d v i s u a l i z e d a s a s i n g l e g r a di e n t f r o m l o w t o h i g h l e v e l s o f s tr e s s o r s ( F i g u r e 4

- 4 ) , d i f f e r e n t
DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d 8 7 T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 4 – A u g u s t 1 0 , 2 0 0 5i n d i v i d u a l a n d c o m b i n a t i o n s o f s tre s s o r s are e x p e c t e d t o d o mi n at e i n di f f e re n t r e g i o n s . F u rth er mo r e , th e d e p i c ti o n o f i n d i v i d u al c a t e g o r i e s o f s tr e s s p r o v i d e s i m p o rt a n t i n f o r m a t i o n ab o u t p o t e n t i a l me c h a n i s m s a f

f e c ti n g th e s t a t e o f th e s y s t e m . T h e G L E I r e s e ar c h e r s c r e at e d a f l o w di a g r a m ( Fi g u r e 4

- 5 ) th at d e t ai l s th e i r s t e p s f o r q u a n ti f y i n g a s tre s s o r g r a di e n t ( mo d i f i e d f r o m D a n z e t a l
. 2 0 0 5 )
.

O r g a n i z e D a t a D e f i n e s a m p l i n g u n i t s
C o m p i l e & s u m m a r i z e e n v i r o n m e n t a l v a r i a b l e s

E v a l u a t e & c a t e g o r i z e v a r i a b l e s

G e n e r a t e S t r e s s o r G r a d i e n t R e m o ve r e d u n d a n c y w i t h P C A

M a p d i s t u r b a n c e g r a d i e n t u s i n g c o l o r - c o d e d s c h e m e u s i n g P C A a x e s f r o m e a c h s t r e s s o r c a t e g o r y g i o n a l c l a s s i f i c a t i o n s ys t e m O r g a n i z e D a t a D e

C o m p u t e o ve r a l l s t r e s s o r g r a d i e n t C A p p l y r e f i n e s a m p l i n g u n i t s
C o m p i l e & s u m m a r i z e e n v i r o n m e n t a l v a r i a b l e s

E v a l u a t e & c a t e g o r i z e v a r i a b l e s

R e m o ve r e d u n d a n c y ( P C A i s o n e m e t h o d )
M a p d i s t u r b a n c e g r a d i e n t u s i n g c o l o r - c o d e d s c h e m e o m p u t e o ve r a l l s t r e s s o r g r a d i e n t u s i n g P C A a x e s f r o m e a c h s t r e s s o r c a t e g o r y p p l y r e g i o n a l c l a s s i f i c a t i o n s ys t e m

F I G U R E 4 - 5 . F l o w d i a g r a m d e t a i l i n g t h e s t e p s u s e d b y G L E I r e s e a r c h e r s i n q u a n t i f y i n g t h e i r s t r e s s o r g r a d i e n t ( m o d i f i e d f r o m D a n z e t a l . 2 0 0 5 ) . W h e th e r u s i n g a s i n g l e o r m u l t i p l e s t r e s s o r g r a d i e n t , al l th i s i n f o r m a t i o n n e e d s t o b e a s s e m b l e d t o d e v e l o p a mo d e l th at i n t e g r at e s th e c o m p o n e n t s o f p re s s u r e s a n d e s t ab l i s h e s a b a s e l i n e f o r u s i n g s t r e s s o r s t o i n t e rp r e t b i o l o g i c al r e s p o n s e s . R e l a ti o n s h i p mo d e l s th at d e s c r i b e th e a s s o c i ati o n s a mo n g s tr e s s o r s , th e p r o c e s s e s th at g e n e r at e th e m , a n d b i o l o g i c al c o n d i t i o n s ( re s p o n s e s ) n e e d t o b e d e v e l o p e d
. I f p o s s i b l e , th e e x t e n t o f m a n a g e me n t a c t i o n s ( e . g . , c o n tr o l s /B M P s ) n e e d s t o b e i d e n t i f i e d a n d w ay s t o c h a r a c t er i z e th e s e a c ti o n s n e e d t o b e c o n s i d e re d ( al th o u g h th i s i s a n ar e a o f a c t i v e re s e ar c h )
. T h e d e g r e e o f d e v i at i o n f r o m n a tur a l c o n di ti o n s a n d th e ty p e s o f s tr e s s o r s p r e s e n t w i l l af f e c t r e s t o r at i o n p o t e n t i al a n d th er e f o re B M P e f

f e c ti v e n e s s . E x a m p l e s o f t o o l s th a t are c urr e n tl y a v a i l a b l e f o r c h a r a c t er i z i n g a s u i t e o f p r e s s ur e s ar e : A n a l y t i c a l T o o l s I n t e r f a c e f o r L a n d s c ap e A s s e s s me n t s ( A T t i L A ) , N a ti o n a l L an d C o v e r D at ab a s e ( N L C D ) , a n d a i r p h o t o s . C a l i b r at i n g a s tre s s o r ax i s d e p e n d s o n th e s c a l e o f th e qu e s ti o n t o b e a d dr e s s e d
. T h e s t r e s s o r a x i s s h o u l d b e d e v e l o p e d i n d e p e n d e n t l y o f th e b i o l o g i c a l i n f o r m a ti o n t o a v o i d c i rc u l ari t y w h e n d e v e l o p i n g th e B C G
. In th e d e v e l o p me n t o f th e i r n o n - w a d e ab l e h a b i t at i n d e x ( NW H I ) , W i l h e l m e t al
. ( u n p u b l i s h e d m a n u s c ri p t ) u s e d c a t c h me n t a n d r i p ari an d i s tu r b a n c e g r a d i e n t s ( C D G a n d R D G r e s p e c ti v e l y ) t o s e l e c t an d w e i g h t h ab i t at me tr i c s at b o th w at e r s h e d a n d r e a c h s c a l e s . W h i l e th e f i n al NW H I w a s s tr o n g l y c o rr e l a t e d t o d i s tu rb a n c e me a s u r e s a n d i n c l u d e d h a b i t a t me tr i c s th a t s u p p o rt e d th i s r e l a ti o n s h i p , a tru e t e s t o f th e r e l a ti o n s h i p b e t w e e n th e i r s tr e a m r e s p o n s e me a s u r e a n d d i s tu r b a n c e me a s u r e s w o u l d re q u i r e a n e w , DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d 8 8 T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 4 – A u g u s t 1 0 , 2 0 0 5i n d e p e n d e n t d at a s e t
. T h e G L E I r e s e a r c h e r s u s e d a w i d e r an g e o f p u b l i c l y a v a i l ab l e d at a s e t s t o q u a n ti f y f i v e d i f f e r e n t c l a s s e s o f di s tu rb a n c e s . T h e i r s tr e s s o r a x i s i s c urre n tl y b e i n g c al i b r at e d
. S t r e s s o r d e v e l o p me n t a n d c a l i b r ati o n i n v o l v e s u s i n g s u f f i c i e n t i n f o r m a t i o n t o c h a r a c t er i z e re l at i v e p o s i ti o n s al o n g th e ax i s a n d , i n p art i c u l a r , b e i n g ab l e t o a n c h o r th e u p p e r e n d ( i
. e . , l o w o r n o s tre s s o r s ) a n d th e l o w er e n d ( i
. e . , h i g h l e v e l o f s t r e s s o r s ) ( W h i tt i e r e t al
. i n p r e s s )
. T h i s c a n b e a c c o m p l i s h e d v i a a c o m b i n at i o n o f p u b l i c c o n s e n s u s , b e s t p r o f e s s i o n al j u d g me n t , a n d e m p i ri c al ap p r o a c h e s ( e . g . , A r e a s O f C o n c e rn ( A O C ) , Gr e a t L ake s E n v i r o n me n t al In d i c a t o r s ( G L E I ) ap p r o a c h , a n d i n d e x d e v e l o p me n t ) ( W h i tt i e r e t al
. i n p re s s , D a n z e t a l
. 2 0 0 5 , U
. S
. E P A 2 0 0 0 b )
. 

### 4 . 5 K e y p o i n t s f r o m C h a p t e r 4 1 . T h e s t r e s s o r g r a d i e n t p r o v i d e s a f r a me w o rk f o r o r g a n i z i n g a n d i n t e rp r e ti n g i n f o rm at i o n ab o u t w a t e r s h e d c h a r a c t e r i s ti c s an d u s i n g th o s e c h a r a c t er i s ti c s t o p r e d i c t a q u at i c e c o s y s t e m b i o l o g i c al r e s p o n s e s . It h e l p s u s u n d e r s t a n d th e o b s er v e d b i o l o g i c a l c o n di ti o n s a n d th e s tre s s o r s r e l at e d t o th o s e c o n di ti o n s . It c a n h e l p i d e n t i f y th e p r e d o mi n a n t s tre s s o r s a f f e c t i n g th e a q u a ti c b i o t a a n d d e v e l o p e f f e c ti v e m a n a g e m e n t a c ti o n s t o mi ti g at e th e i r e f f e c t s . 

### 2 . U n d e r s t a n di n g h o w s p e c i f i c s t r e s s o r s a r e g e n e r a t e d a n d h o w th e y a f f e c t b i o t i c c o n d i ti o n p r o v i d e s th e u n d e r p i n n i n g s f o r th e B C G ’ s s t r e s s o r a x i s a n d u l t i m a t e l y th e b a s i s f o r i n t erp r e t i n g th e i n f l u e n c e o f s tr e s s o r s o n b i o l o g i c al c o n d i t i o n .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d 8 9 T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 4 – A u g u s t 1 0 , 2 0 0 5DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 4 – A u g u s t 1 0 , 2 0 0 5 9 0D e f i n e a n d A l l o c a t e C o n t r o l R e s p o n s i b i l i t i e s 

# I **n c**  **o r** **p o**  **r a**  **t i**  **n g**  **T i**  **e r** **e d**  **A q**  **u a**  **t i**  **c L**  **i f**  **e U**  **s e**  **s I**  **n t**  **o S**  **t a**  **t e**  **a n**  **d T** **r i**  **b a**  **l W** **Q S**  **: C**  **a s**  **e E**  **x a**  **m p**  **l e**  **s**

A s a ke y c o m p o n e n t o f S t a t e a n d T r i b a l w at er q u al i t y s t a n d a r d s , d e s i g n a t e d u s e s d e f i n e th e g o a l s f o r a w at erb o d y , d e t er mi n e th e c ri t er i a t o p r o t e c t i t , g u i d e m a n a g e me n t o u tp u t s , a n d , u l ti m a t e l y , e n v i r o n me n t al o u t c o me s . A q u at i c l i f e ti e r s c o u p l e d e s c r i p t i v e n a rr a ti v e s ( t i e re d u s e s ) T ie r e d a q u a t i c l

if

e us e s a r e d

e s c r i p t

i v

e n a r r a t

i v

e s o f d

e s i g n a t e d us e s t h a t a r e w i th s u p p o rti n g n u me r i c c r i t e ri a . T h e s p e c i f i c i t y o f d e s i g n a t e d u s e s s u p

p o r t e d w i t

h n u m e r i c g r e a t l y i n f l u e n c e s th e l e v e l o f p re c i s i o n at w h i c h a w at e r q u a l i t y b io c r i t

e r

i a a n d c h e m i ca l a n d m a n a g e me n t p r o g r a m o p e r a t e s . I n c o rp o r at i n g t i er e d a q u a ti c l i f e u s e s i n t o w a t e r q u al i t y s t a n d ar d s c an h a v e a p o s i ti v e e f f e c t o n w at er q u al i t y p h y

s i

ca l c r i t

e r

i a . m a n a g e me n t o u t c o me s . S t a t e s th a t h a v e m a d e th i s tr an s i t i o n h a v e d e mo n s tr at e d th at ti er e d a qu ati c l i f e u s e s p r o mo t e b o th th e d e v e l o p me n t o f mo r e a p p r o p r i at e a q u at i c l i f e u s e g o a l s a n d b i o l o g i c al c ri t e ri a t o me a s u re att ai n me n t o f th o s e g o a l s . T h e d at a a n d e x p er i e n c e d e v e l o p e d f r o m t i er e d u s e s s u p p o rt e d b y c o m p r e h e n s i v e mo n i t o ri n g h a v e m u l t i p l e u s e s i n th e w at er q u a l i t y b a s e d ap p r o a c h t o p o l l u ti o n c o n t r o l ( Fi g u r e 5

- 1 )
. T h e p r e c e di n g c h ap t e r s o f th i s d o c u me n t B i o l o g i c a l d e f i n i n g th e b i o l o g i c a l an d p h y s i c a l c o n di ti o n o f M o n i t o r i n g w a t e r b o d i e s an d th e i r a qu ati c l i f e u s e s . T h e s e & A s s e s s m e n t n e x t t w o c h ap t e r s d i s c u s s th e u n d er l y i n g E n f o r c e m e n t p r i n c i p l e s a n d p r o c e s s e s i n v o l v e d i n d e v e l o p i n g & C o m p l i a n c e T i e r

e d A q ua t i c L if e & C r i t e r i a d e s c r i b e w a y s o f b e tt e r c h a r a c t e ri z i n g a n d C h e m i c a l

E s t a b l i s h U s e s t i e r e d a q u at i c l i f e u s e s a n d ap p l y i n g th e m i n U s e s h e l p b e t t e r w a t e r q u al i t y m a n a g e me n t b a s e d o n “ l e s s o n s d e f

i n e d e s i g n a t e d S o u r c e a q ua t i c l

if

e u s e s . P r o b l e m I D / S e t l e a r n e d ” f r o m S t a t e e x p e r i e n c e s . M ai n e a n d C o n t r o l s / B M P s P r i o r i t i e s O h i o a r e t w o S t at e s th at h av e a d o p t e d ti e re d a q u a ti c l i f e u s e s i n th e i r W Q S a n d h a v e i m p l e me n t e d th e m th r o u g h s y s t e m a t i c mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t
. T h e e x p e ri e n c e s o f M a i n e a n d O h i o p r o v i d e a s e q u e n c e o f s t e p s , o r mi l e s t o n e s , th at c a n s er v e a s a t e m p l a t e f o r o th e r F I G U R E 5 - 1 . U . S . E P A W a t e r Q u a l i t y B a s e d A p p r o a c h t o S t a t e s t o f o l l o w . T h e s e mi l e s t o n e s ar e : P o l l u t i o n C o n t r o l b a s e d o n C h a p t e r 7 , W a t e r Q u a l i t y S t a n d a r d s H a n d b o o k . 1 . E s t a b l i s h c o n c e p t u a l f o u n d a t i o n 2 . M e r g e s c i e n t i f i c a n d p o l i c y f o u n d a t i o n s 3 . E s t a b l i s h m o n i t o r i n g p r o g r a m 4 . D e v e l o p a n d v a l i d a t e q u a n t i t a ti v e t h r e s h o l d s 5 . A p p l y ti e r e d u s e s i n w a t e r q u a l i t y m a n a g e m e n t B o th S t a t e s d e v e l o p e d t i e r e d a q u at i c l i f e u s e s f o r s i mi l ar re a s o n s : 1 ) t o i n c o rp o r at e e c o l o g i c al l y r e l e v a n t o u t c o me s i n g o a l s e tti n g ; 2 ) t o g u i d e c o s t
- e f f e c ti v e , d e f e n s i b l e m a n a g e me n t d e c i s i o n s ; 3 ) t o me a s u r e i n c r e me n t a l p r o g r e s s i n me e t i n g m a n a g e me n t g o a l s ; an d 4 ) t o me r g e th e d e s i g n an d p r a c ti c e o f mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t w i th th e d e v e l o p me n t a n d i m p l e me n t a ti o n o f W Q S
. C h ap t er 5 c ap tu re s th e “ l e s s o n s l e ar n e d ” b y M ai n e a n d O h i o i n th e i r d e v e l o p me n t o f ti e re d u s e s ( M i l e s t o n e s 1 – 4 ) a n d C h ap t e r 6 p r e s e n t s c a s e e x a m p l e s ab o u t h o w e a c h S t at e h a s b e n e f i t e d f r o m th i s a p p r o a c h ( M i l e s t o n e 5 )
. P h y s i c a l

D e f i n e a n d A l l o c a t e C o n t r o l R e s p o n s i b i l i t i e s

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 5 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 9 1DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 5 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 9 2

# C H A P T E R 

# 5
. K E Y 

## C O N C E P T S A N D 

## M I L E S T O N E S I N T H E 

## D E V E L O P M E N T O F 

## T I E R E D 

## A Q U A T I C 

## L I F E 

## U S E S T i e r e d a qu a ti c l i f e u s e s s h o u l d b e d e ri v e d b a s e d o n kn o w l e d g e o f th e a q u at i c b i o t a ( s p e c i f i c al l y th e a s s e m b l a g e s u s e d i n b i o l o g i c al a s s e s s me n t s ) a n d th e f a c t o r s th at d e t e r mi n e th e i r di s tri b u t i o n , ab u n d a n c e , a n d c o m p o s i t i o n . T i e r e d n arr a ti v e s t at e me n t s a n d n u me r i c b i o l o g i c al c r i t e ri a c an r e p r e s e n t me a s ur ab l e b e n c h m ark s a l o n g a re g i o n a l l y c al i b r at e d b i o l o g i c al c o n d i ti o n g r a di e n t ( B C G )
. M a i n e a n d O h i o h a v e d e t e r mi n e d th a t th e s e b e n c h m ark s r e p r e s e n t a tt ai n ab l e c o n d i t i o n s i n th e i r S t at e s f o r th e p r o t e c ti o n o r r e s t o r a ti o n o f s ur f a c e w at er s thr o u g h i m p l e me n t ati o n o f W Q S
. S i n c e w a t erb o di e s ar e a s s i g n e d t o t i e r e d u s e s b a s e d o n a c o m p r e h e n s i v e e c o l o g i c al d at ab a s e ( b i o l o g i c al , c h e mi c a l , p h y s i c al a s s e s s me n t s ) , M ai n e a n d O h i o ar e mo r e c o n f i d e n t th at b o th th e u s e s th e m s e l v e s a n d an y c h a n g e s t o a w a t erb o d y ’ s c o n d i ti o n ar e e c o l o g i c a l l y r e l e v a n t
. 

### 5 . 1 K e y c o n c e p t s f o r d e v e l o p i n g ti e r e d a q u a ti c l i f e u s e s M a i n e a n d O h i o ’ s t i e r e d a qu a ti c l i f e u s e s r e p re s e n t th e g o a l s f o r i n d i v i d u al w at erb o d i e s . T h e i r t i e r e d u s e s s h ar e th e f o l l o w i n g c o mmo n c h a r a c t e ri s t i c s :

• u s e s ar e e c o l o g i c al l y - b a s e d • u s e s i n c l u d e th e s t ru c tur a l an d f u n c ti o n al p r o p erti e s o f th e s p e c i f i c a q u ati c c o mm u n i ti e s th at i n h ab i t a n a q u at i c e c o s y s t e m • a t t a i n me n t i s b a s e d o n me a s u r ab l e b i o l o g i c al c r i t e ri a , w h i c h a r e i n d e x e d t o a r e g i o n a l l y r e l e v a n t r e f e r e n c e c o n di ti o n • i m p l e me n t at i o n i n t e g r at e s mo n i t o r i n g , a s s e s s me n t , a n d W Q S T h e s e c h ar a c t e ri s t i c s a r e di s c u s s e d mo r e f u l l y i n th e M a i n e a n d O h i o c a s e h i s t o ri e s ( A p p e n d i x e s A a n d B )
. B u t , t w o ke y c o n c e p t s th at M ai n e a n d O h i o h a v e l e ar n e d a r e : 1 . T i e re d A q u a tic L i f

e U s e s Sh o u l d B e Ec o l og ic a l l y B a s e d T i e r e d u s e s s h o u l d b e b u i l t o n a s tr o n g e c o l o g i c al f o u n d a ti o n th a t p r o v i d e s a c r e d i b l e b a s i s f o r th e p r o t e c ti o n a n d r e s t o r a ti o n o f a q u a ti c re s o ur c e s . T i e re d u s e s s h o u l d re f l e c t th e c o l l e c t i v e att r i b u t e s o f th e B C G a n d e n c o m p a s s th e s t ru c tur a l a n d f u n c t i o n al at t r i b u t e s a n d p r o c e s s e s o f a n a qu ati c e c o s y s t e m . A s d i s c u s s e d p r e v i o u s l y , F i g u r e 1

- 4 i l l u s tr at e s h o w p o l l u ti o n l e a d s t o e xp o s ur e s a n d re s p o n s e s , b o th e c o l o g i c a l a n d h u m a n h e al th , w h i c h c a n a f f e c t th e s t atu s o f w at erb o d y - s p e c i f i c d e s i g n a t e d u s e s . B e c au s e th e d e s i g n at e d u s e i s i n i t i a l l y s t a t e d i n n ar r at i v e a n d qu a l i t at i v e t e r m s , th e c h al l e n g e i s t o l o g i c al l y a n d ap p r o p r i a t e l y r e l at e th e c h e mi c a l , p h y s i c a l , a n d b i o l o g i c a l c ri t er i a t o th e d e s i g n a t e d u s e . T h e mo r e p re c i s e th e s t at e me n t o f th e d e s i g n at e d u s e , th e mo r e a c c u r at e th e a s s o c i a t e d c r i t er i a c a n b e a s an i n d i c at o r o f th a t u s e . L i n ki n g t i e r e d u s e s t o a r e g i o n al l y c al i b r at e d B C G p r o v i d e s th e s c i e n t i f i c f r a me w o rk f o r d e t er mi n i n g th e b i o l o g i c a l c o n di ti o n a n d p o t e n t i al o f i n d i v i d u al w at e r b o d i e s , w h i c h i s th e b a s i s f o r a s s i g n i n g th e ap p r o p r i a t e ti er . T i e r e d u s e n arr a ti v e s s h o u l d i n c l u d e e x p l i c i t re f er e n c e s t o th e p r o t e c t i o n o f a q u at i c l i f e a n d s p e c i f y th e s tru c tu r al an d f u n c ti o n al p r o p erti e s th at are t o b e p r o t e c t e d
. T h e d e r i v a ti o n a n d c a l i b r a ti o n o f n u me r i c b i o c r i t e ri a s h o u l d a s s u re e c o l o g i c al re l e v a n c e c o n s i s t e n t w i th th e p r o p erti e s o f th e r e g i o n al a q u ati c f au n a . 2 . L in k a

ge o f T i e re d U s e s to t h e B CG v ia B i o c ri te r ia T h e B C G a ttri b u t e s a r e i n c o rp o r a t e d di r e c tl y i n t o t i e re d a q u at i c l i f e u s e s thr o u g h b i o l o g i c a l a s s e s s me n t s a n d w i th b i o l o g i c a l c ri t er i a . T h e d e v e l o p me n t o f b i o c r i t e ri a i s an i m p o rt a n t p art o f th e p r o c e s s i n a c c o m p l i s h i n g th i s t a s k a n d s h o u l d a d h e r e t o th e t e c h n i c a l c o m p o n e n t s o f th e o v e r a l l T A L U p r o c e s s

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 5 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 9 3( A p p e n di x e s C , D , a n d E )
. K a rr e t al
. ( 1 9 8 6 ) re c o mme n d e d s i x ke y e l e me n t s i n th e d e v e l o p me n t o f b i o a s s e s s me n t t o o l s a n d b i o c r i t e r i a : 1 ) me a s u r e ( s ) m u s t b e b i o l o g i c a l 2 ) me a s u r e ( s ) s h o u l d b e i n t e rp r e t ab l e at d i f f e r e n t tr o p h i c l e v e l s a n d p r o v i d e a c o n n e c ti o n t o o th e r o r g a n i s m s a n d a s s e m b l a g e s n o t i n c l u d e d i n th e b i o l o g i c a l a s s e s s me n t p r o c e s s 3 ) me a s u r e ( s ) m u s t b e s e n s i ti v e t o th e e n v i r o n me n t al c o n di ti o n s b e i n g a s s e s s e d 4 ) r e s p o n s e r a n g e m u s t b e s u i t ab l e f o r th e i n t e n d e d a p p l i c at i o n , i
. e . , e n c o m p a s s i n g th e f u l l r a n g e o f th e B C G 5 ) me a s u r e ( s ) m u s t b e r e p r o d u c i b l e a n d p re c i s e w i th i n a c c e p t ab l e l i mi t s f o r d at a c o l l e c t e d o v e r s p a c e a n d th r o u g h t i me 6 ) v ar i ab i l i t y o f th e me a s u re ( s ) m u s t b e l o w e n o u g h t o d e t e c t c h a n g e s a l o n g th e e n ti re t y o f th e B C G R e p r e s e n t a ti v e i n di c at o r a s s e m b l a g e s ar e u s e d t o me a s u r e att a i n me n t o f th e b i o c r i t e r i a a s p art o f th e d e r i v a ti o n p r o c e s s . A s s u c h , b i o c r i t er i a re p r e s e n t th e me a s u r ab l e e c o l o g i c al p r o p e rti e s o f a ti er e d a q u at i c l i f

e u s e . 

### 5 . 2 K e y m i l e s t o n e s f o r d e v e l o p i n g ti e r e d a q u a ti c l i f e u s e s T h e M ai n e a n d O h i o c a s e h i s t o ri e s ( A p p e n di x e s A a n d B ) r e v e al c o n c e p tu al l y c o n s i s t e n t , b u t t e c h n i c al l y d i f f e r e n t w a y s o f d e v e l o p i n g t i e r e d u s e s i n c l u d i n g n u me r i c b i o l o g i c a l c r i t er i a a n d a c o m p r e h e n s i v e mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t p r o g r a m . H o w e v e r , th e p r o c e s s f o l l o w e d b y e a c h d e m o n s t r at e s c o mmo n t a s k s a n d mi l e s t o n e s th at S t at e s an d T r i b e s c a n u s e a s a t e m p l a t e f o r d e v e l o p i n g ti er e d u s e s . T h e s e mi l e s t o n e s a n d t a s k s ar e i l l u s t r at e d i n T ab l e 5

- 1 a n d c o n s i s t o f f i v e m a j o r s t e p s : M i l e s t o n e 1
. E s t ab l i s h C o n c e p tu a l F o u n d at i o n ( M

a i n e a n d O h i o C a s e Hi s to r i e s , p a rt I ) • E s t ab l i s h a n i n t e r d i s c i p l i n a ry , c o l l ab o r at i v e ap p r o a c h t o th e d e v e l o p me n t o f ti e re d u s e s ( e c o l o g i c al , t e c h n i c a l , a n d l e g a l ) • I d e n t i f y a n d a c qu i r e ap p r o p r i at e s t af f a n d m a n a g e me n t e x p e rt i s e M i l e s t o n e 2
. M e r g e S c i e n t i f i c & P o l i c y F o u n d a ti o n s ( M

a i n e a n d O h i o C a s e Hi s to r i e s , p a rt I I ) • L i n k m a n a g e me n t o b j e c t i v e s w i th t e c h n i c al p r o g r a m • E v a l u at e f o r c o n s i s t e n c y w i th e x i s t i n g w at e r q u a l i t y s t an d ar d s f r a me w o rk • D r a f t o r r e f i n e n a rr ati v e a qu a ti c l i f e u s e d e s c ri p t i o n s M i l e s t o n e 3
. E s t ab l i s h M o n i t o r i n g P r o g r a m ( M

a i n e a n d O h i o C a s e Hi s to r i e s , p a rt I I I ) • D e v e l o p me th o d s a n d mo n i t o ri n g d e s i g n , e s t a b l i s h r e f er e n c e c o n di t i o n s , b u i l d b a s e l i n e d a t ab a s e a n d d a t ab a s e m a n a g e me n t s y s t e m • L o g i s t i c s : s t a f f i n g , f a c i l i t i e s , a n d e q u i p me n t M i l e s t o n e 4
. D e v e l o p/V a l i d at e Q u a n ti t a ti v e T h r e s h o l d s ( M

a i n e a n d O h i o C a s e Hi s to r i e s , p a rt I V ) • P r o g r a m i m p l e me n t a ti o n : d e v e l o p b i o c ri t e ri a an d w at er q u al i t y p r o g r a m s u p p o rt ( i n i ti at i n g th e p r o c e s s o f u s i n g T A L U s a n d b i o l o g i c al a s s e s s me n t s t o s u p p o rt w at er q u a l i t y m a n a g e me n t t a s k s ) • V al i d a t e th e a c c u r a c y o f e c o l o g i c al e x p e c t a ti o n s w i th e m p i r i c al d at a • P r o g r a m m a i n t e n an c e : re f i n e b i o c ri t er i a a n d m a i n t ai n w a t e r q u al i t y p r o g r a m s u p p o rt ( m a i n t ai n i n g th e p r o c e s s o f u s i n g T A L U s a n d b i o l o g i c al a s s e s s me n t s i n c l u di n g th e c o n ti n u o u s e v a l u a ti o n o f t o o l s , c r i t er i a , a n d p r o c e s s e s b a s e d o n w h at i s b e i n g l e a rn e d v i a a s y s t e m a t i c ap p r o a c h t o mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t ; i n c l u d e s e x p a n s i o n t o o th er a q u a ti c e c o t y p e s )

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 5 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 94M i l e s t o n e 5

. A p p l i c a ti o n i n W a t e r Q u a l i t y M a n a g e me n t ( C h a p t e r 6; M a i n e C a s e Hi s to r y , p a rt I V ) • A p p l y b i o c r i t e ri a t o s u p p o rt W Q S • I n t e g r at e t i e r e d b i o c ri t e ri a w i th o th er t y p e s o f c h e mi c al a n d p h y s i c al c r i t er i a M i l e s t o n e s 1

- 4 d e s c ri b e th e ke y t a s k s i n th e d e v e l o p m e n t o f ti er e d a q u at i c l i f e u s e s . M i l e s t o n e 5 a d dr e s s e s th e ap p l i c at i o n o f t i e r e d u s e s i n w at er q u a l i t y m a n a g e me n t
. I d e a l l y , th e mi l e s t o n e s c a n b e a c c o m p l i s h e d s e q u e n ti a l l y , e a c h l a y i n g th e ap p r o p ri a t e s c i e n ti f i c o r p o l i c y f o u n d at i o n f o r th e n e x t s t e p . H o w e v e r , m a n y S t a t e s w i l l h a v e a l re a d y a c c o m p l i s h e d s o me o r e v e n a m a j o r i t y o f th e t a s k s , p a rti c u l a r l y u n d e r M i l e s t o n e 3 ( E s t ab l i s h M o n i t o r i n g P r o g r a m)
. S o me m a y a l s o u s e b i o l o g i c al a s s e s s me n t s f o r s u p p o rt f u n c t i o n s b e y o n d s t a tu s a s s e s s me n t s , b u t p e rh a p s l a c k th e f o r m a l ti er e d u s e f r a me w o rk i n th e i r W Q S o r h a v e r e m a i n i n g t e c h n i c al d e v e l o p me n t i s s u e s . M a i n e a n d O h i o f o u n d th a t c ap a c i t y f o r c o n d u c t i n g b i o l o g i c a l a s s e s s me n t s i s a n e qu a l l y i m p o rt a n t i s s u e a n d g e n e r al l y i n c l u d e d 5

- 1 0 % o f S t at e w a t e r q u al i t y m a n a g e me n t p r o g r a m r e s o u rc e s . T h e y f o u n d th at th i s l e v e l o f f u n d i n g s h o u l d m ake a v a i l ab l e s u f f i c i e n t r e s o u r c e s t o c a rr y o u t th e d e v e l o p me n t , m a i n t e n a n c e , a n d a s s e s s me n t t a s k s o n a s t at e w i d e b a s i s . T ab l e 5

- 1 a n d F i g u r e 5

- 2 i n c l u d e m a n y o f th e m a j o r t a s k s i n th e d e v e l o p me n t o f a p r o g r a m a n d th e y c a n s e r v e a s a “ r o a d m ap ” t o d e t e r mi n e w h e r e a p a rti c u l ar S t a t e p r o g r a m s t a n d s r e g ar d i n g th e g o a l o f d e v e l o p i n g a n d ap p l y i n g t i e r e d u s e s i n i t s w a t er m a n a g e me n t p r o g r a m s . F i g u r e 5

- 2 c a n al s o b e u s e d a s a g u i d e f o r i d e n ti f y i n g , p ri o ri t i z i n g , a n d o r g a n i z i n g o u t s t a n d i n g a n d r e m a i n i n g t a s k s . F u rth e r mo r e , th er e i s a tr a n s i ti o n u n d e r M i l e s t o n e 4 f r o m a n e m p h a s i s o n d e v e l o p me n t o f a t i e r e d a q u a ti c l i f e u s e ap p r o a c h t o p r o g r a m m a i n t e n a n c e . P r o g r a m m a i n t e n a n c e i n c l u d e s o n g o i n g e v a l u a ti o n a n d “ f i n e tu n i n g ” o f th e b i o a s s e s s me n t t o o l s a n d c r i t e ri a a s th e p r o g r a m m a tu r e s . It a l s o i n c l u d e s th e f urth e r d e v e l o p me n t a n d r e f i n e me n t o f a s s e s s me n t an d m a n a g e me n t t o o l s a n d c r i t e ri a a s d at a , e x p er i e n c e , an d kn o w l e d g e ar e g a i n e d v i a s y s t e m ati c mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t
. M ai n e a n d O h i o i n i t i a l l y d e v e l o p e d ti er e d u s e s a n d b i o c r i t e ri a f o r s t r e a m s a n d w a d e ab l e ri v e r s a n d c u rre n tl y e i th e r h a v e d e v e l o p e d o r ar e e v a l u ati n g t i e re d u s e s a n d b i o c r i t e ri a f o r o th e r w a t e rb o d y t y p e s ( e . g . n o n w a d e ab l e ri v e r s , w e tl a n d s , l ake s a n d e s tu ari e s )
. P r o g r a m m a i n t e n an c e c a n al s o i n c l u d e th e d e v e l o p me n t o f t i e r e d u s e s f o r th e s e o th e r t y p e s o f w a t e r b o d i e s . E v a l u a ti n g w h e th er th er e i s a n e e d t o c h an g e e x i s t i n g u s e d e s i g n at i o n s f o r s p e c i f i c w a t e r b o d i e s i s an o th e r i m p o rt an t t a s k
. T h i s i s a c c o m p l i s h e d d ur i n g th e t r i e n n i a l re v i e w p r o c e s s w i th d e c i s i o n s b a s e d di re c t l y o n o u t c o me s f r o m s y s t e m a t i c w a t e r s h e d mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t a n d h i s t o ri c d a t a . M i l e s t o n e s 1

- 4 a n d F i g u r e 5

- 2 r e f l e c t a s e q u e n c e o f s t r at e g i c s t e p s i n th e d e v e l o p me n t o f ti e re d a qu a ti c l i f

e u s e s . A f u n c t i o n al a n d e f f e c ti v e p r o g r a m w i l l e me r g e i f e s s e n ti a l th e o r e ti c al , t e c h n i c al , a n d l e g a l e l e me n t s ar e a d dr e s s e d an d f u l l y i n t e g r at e d thr o u g h o u t th e d e v e l o p me n t p r o c e s s . T ab l e 5

- 1 s h o w s t y p i c al t a s k s a s s o c i at e d w i th e a c h f o u n d i n g e l e me n t a n d th e t y p e o f p r o f e s s i o n a l e x p erti s e r e q u i re d t o a c c o m p l i s h th e m . O n e o f th e ke y “ l e s s o n s l e arn e d ” i n M a i n e an d O h i o i s th at p r o b l e m s ar i s e w h e n t e c h n i c al a n d m a n a g e me n t a c t i v i t i e s a r e d o n e i n i s o l a ti o n f r o m e a c h o th er . A c o l l ab o r a ti v e a n d i n t e r di s c i p l i n ar y ap p r o a c h th at b l e n d s t e c h n i c a l a n d m a n a g e me n t a c t i v i ti e s y i e l d s b e tt er d e c i s i o n s at a l l l e v e l s . T h e t r i e n n i a l r e v i e w p r o c e s s i s r e a d i l y a d ap t ab l e t o d e v e l o p i n g a n d th e n r e f i n i n g u s e s o n a w at e r s h e d b a s i s , a n d t o m aki n g n e e d e d a d j u s t me n t s t o b i o a s s e s s me n t t o o l s a n d c ri t er i a . A s th e p r o g r a m d e v e l o p s a n d m a tu r e s o v e r ti me , a n d a s r e s o ur c e s b e c o me a v a i l a b l e , a p p l i c ati o n o f a t i er e d u s e f r a me w o rk c a n a d v a n c e f r o m c o n d i t i o n a s s e s s me n t t o f o r m a l i n c o rp o r a t i o n i n t o w at er q u al i t y s t an d ar d s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 5 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 9 5T A B L E 5 - 1 . E x p e r t i s e a n d t a s k s f o r k e y T A L U m i l e s t o n e s . C o n c e p t u a l F o u n d a t i o n s T e c h n i c a l F o u n d a t i o n s P o l i c y/ L e g a l F o u n d a t i o n s P

r o f

e s s io n a l E x p e r tis e R e q u i re d V S e n i o r p r o f e s s i o n a l b i o l o g i s t s V R e g i o n a l e c o l o g i c a l e x p e rt s V P ro f e s s i o n a l b i o l o g i s t s V T a x o n o mi s t s V F i e l d s u p p o rt s t a f f V S t at i s t i c i an V D at ab a s e m an a g e r s I n iti a l c o n c e p t f o r

m u l a t

io n : V S e n i o r p r o f e s s i o n a l b i o l o g i s t s V W Q S m an a g e r s La te r s t a

g e s : A l l o f th e ab o v e p l u s ... V S e n i o r m an a g e me n t V S t at e l e g a l c o u n s e l V L e g i s l atu r e o r W Q S b o ar d V S t ake h o l d e r s M i l e s t o n e s 1 , 2 a n d 4 M i l e s t o n e s 3 a n d 4 M i l e s t o n e s 1 , 2 a n d 4 E

s s e n ti a l E l em e n t s

° L i t e r atu r e r e v i e w o f s tr e s s e c o l o g y s tu d i e s f o r l o c a l e ° D e v e l o p r e g i o n a l B C G mo d e l
° D e t e r mi n e e x p e c t e d b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e r e s p o n s e t o typ i c a l s tr e s s o r s c e n ari o s ; ° I d e n t i f y e c o l o g i c a l attri b u t e s n e c e s s ar y t o m ai n t ai n a f u n c t i o n i n g e c o s y s t e m ( t o h e l p e s t ab l i s h g o a l s f o r p r o t e c t i o n o r r e s t o r at i o n ) ° C l ari f y c l a s s i f i c at i o n i s s u e s ( c o n f o u n d i n g n atu r a l g r a d i e n t s o f l o c a l e ) ; ° D e f i n e r e f e r e n c e c o n d i t i o n s ° D e t e r mi n e mo n i t o ri n g ap p ro a c h an d s tr at e g y ° E x p l o r at o ry d at a an a l y s e s t o v a l i d at e/ r e f

i n e B C G mo d e l
° B e s t a v ai l ab l e , b e s t t e s t e d me tri c s t o a s s e s s s t atu s o f e c o l o g i c a l attri b u t e s o f i n t e r e s t ° S e t th r e s h o l d s t h at c o rr e s p o n d t o B C G t i e r s , th at p r o t e c t e s s e n t i a l e c o l o g i c a l attri b u t e s ° D e t e r mi n e m an a g e me n t o b j e c t i v e s ; ° I d e n t i f y p ri o ri ty a q u at i c r e s o u r c e s ° C r o s s - w a l k B C G t o W Q S c o n t e x t
- ( h o w g o o d a f i t i s p r o v i s i o n a l B C G /T A L U c o n c e p tu a l mo d e l t o e x i s t i n g u s e c l a s s e s an d W Q c ri t e ri a )
° S e e k e ar l y r e v i e w o f th e l e g a l s t an d i n g o f an y p r o p o s e d c h an g e s t o W Q S

- s tr e n g th e n an d c l ari f y l an g u a g e ° A c c o u n t f o r p u b l i c v a l u e s an d e c o n o mi c c o n s tr ai n t s / r e a l i t i e s

B a s e d o n th e c o mmo n a l i t i e s b e t w e e n M a i n e a n d O h i o ’ s e x p er i e n c e s , s e v e r a l i m p o rt a n t “ l e s s o n s l e ar n e d ” w e r e i d e n t i f i e d f o r S t at e s an d T r i b e s th at a r e c o n s i d er i n g d e v e l o p i n g t i e r e d a q u ati c l i f e u s e s .

• I n t e r d i s c i p l i n a r y a p p r o a c h t o d e v e l o p m e n t : D e v e l o p me n t o f ti er e d a q u at i c l i f e u s e s i s mo s t s u c c e s s f u l w h e n a c ti v e c o o p e r at i o n a n d c l o s e w o rki n g r e l a ti o n s h i p s e x i s t a mo n g th e i n di v i d u al s c h ar g e d w i th t e c h n i c a l/ s c i e n t i f i c d e v e l o p me n t a n d o v er s i g h t o f w at e r q u al i t y s t a n d ar d s . • P l a n e n o u g h t o b e c e r t a i n o f s u c c e s s ... a n d u s e a d a p t i v e m a n a g e m e n t a p p r o a c h : C l e ar kn o w l e d g e o f s c i e n t i f i c a n d l e g a l p r i n c i p l e s s h o u l d g u i d e e v e ry s t e p o f p l a n n i n g an d d e v e l o p me n t
. A n a d ap ti v e m a n a g e me n t ap p r o a c h i s b e n e f i c i a l th r o u g h o u t th e d e v e l o p me n t p r o c e s s b e c au s e n e w t e c h n i c a l i n f o r m a t i o n a n d m a n a g e me n t u n d e r s t a n d i n g ar e g a i n e d a s p a rt o f th e p r o c e s s . A n a d ap t i v e m a n a g e me n t ap p r o a c h i n c o rp o r at e s n e e d e d f l e x i b i l i t y i n t o a p r o g r a m b y b u i l d i n g o n th e n e w kn o w l e d g e a n d i n s i g h t s . • “ P r o p e r ” s e q u e n c i n g v e r s u s l o g i c a l d e c i s i o n s : T h e e x a c t s e q u e n c e o f d e v e l o p me n t al e v e n t s i s n o t a s c ri ti c a l a s th e n e c e s s i t y o f f o l l o w i n g a p l an th at i s l o g i c al f o r a p a rti c u l ar S t at e o r T ri b e , b u i l d s o n c u r r e n t p r o g r a m s tr e n g th s a n d r e f l e c t s ri g o r o u s a d h e r e n c e t o s c i e n ti f i c al l y a n d l e g a l l y s o u n d f o u n d ati o n s . • G r a d u a t e d a p p l i c a ti o n t o s u p p o r t w a t e r q u a l i t y m a n a g e m e n t d e c i s i o n s : S o me l e v e l o f c o n d i t i o n a s s e s s me n t a n d re g u l a t o ry d e c i s i o n - m a ki n g ( ap p l i c a ti o n i n w at e r m a n a g e me n t ) c an h ap p e n a s s o o n a s a c r e di b l e mo n i t o ri n g p r o g r a m i s e s t ab l i s h e d a n d l i n ke d t o n a rr at i v e T A L U g o a l s t at e me n t s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 5 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 9 6° ° ° °

° 0 - 1 8 M O N T H S 1 2 - 2 4 M O N T H S 1 8 M O – 6 Y E A R S I N I T I A L D E V E L O P M E N T P H A S E I N I T I A L I M P L E M E N T A T I O N P H A S E I N I T I A L A S S E S S M E N T P H A S E F U L L A S S E S S M E N T P H A S E 5 – 1 0 + Y E A R S

3 . E s t a b l i s h T e c h n i c a l P r o g r a m S t a r t - U p T a s k s : I n i t i a l T e c h n i c a l D e v e l o p m e n t T a s k s S t a rt - U p T a s k s : I n i t i a t e M o n i t o r i n g S t r a t e g y I n i t i a t e F i e l d S a m p l i n g ° R e v i e w s p a t i a l d e s i g n s
° D e v e l o p Q A / Q C a n d Q A P P
° D e v e l o p s a m p l i n g p l a n s i n

a c c o r d a n c e w i t h m o n i t o r i n g s t r a t e g y ° P i l o t a s s e s s m e n t s C l a s s i f i c a t i o n I s s u e s
° C o n s i d e r s p a t i a l s t r a t i f i c a t i o n

i s s u e s
° D e v e l o p a n d t e s t r e f e r e n c e

c o n d i t i o n a p p r o a c h
° S e l e c t a n d s a m p l e r e f e r e n c e

s i t e s
° D e v e l o p i n d e x d e v e l o p m e n t

a n d c a l i b r a t i o n s t r a t e g y P r o g r a m I m p l e m e n t a t i o n P r o g r a m M a i n t e n a n c e A c q u i r e S t a f f i n g ° P r o f e s s i o n a l b i o l o g i s t s w i t h

t a x o n o m i c e x p e r t i s e & t r a i n i n g
° D a t a b a s e m a n a g e r
° I n t e r n s / t e c h n i c i a n s ( f i e l d w o r k , l a b t a s k s A c q u i r e F a c i l i t i e s & E q u i p m e n t

° O u t f i t l a b o r a t o r y a n d f i e l d f a c i l i t y ° O f f i c e a c c o m m o d a t i o n s
° D a t a b a s e s u p p o r t i n f r a s t r u c t u r e M e t h o d s D e v e l o p m e n t

° R e v i e w a n d s e l e c t c a n d i d a t e

m e t h o d s a n d p r o t o c o l s
° C o n s i d e r M Q O / D Q O n e e d s
° T e s t m e t h o d s f o r a p p l i c a b i l i t y ° A n a l y z e t e s t r e s u l t s – s e l e c t

m e t h o d s

4 . D e v e l o p & V a l i d a t e Q u a n t i t a t i v e T h r e s h o l d s B i o c r i t e r i a D e v e l o p m e n t ° S e l e c t c a n d i d a t e m e t r i c s a n d / o r

a s s e s s m e n t t o o l s
° D e v e l o p r e f i n e d u s e s ­

n a r r a t i v e s
° T e s t m e t r i c s a n d d e v e l o p

c a l i b r a t e d i n d i c e s
° E v a l u a t e v i a b i o a s s e s s m e n t s

W a t e r Q u a l i t y P r o g r a m S u p p o r t
° D e v e l o p c a p a c i t y t o s u p p o r t

W Q p r o g r a m s ( W Q S / U AA s , T M D L s , p e r m i t s , p l a n n i n g )
° F o r m a l i z e a n d i n c r e a s e w a t e r

q u a l i t y p r o g r a m s u p p o r t a s c a p a c i t y i s d e v e l o p e d ( b i o l o g i c a l d a t a s h o u l d s u p p o r t m o r e d e c i s i o n s ) B i o c r i t e r i a D e v e l o p m e n t ° R e f i n e m e t r i c s a n d d e v e l o p

c a l i b r a t e d i n d i c e s
° D e v e l o p r e f e r e n c e b e n c h m a r k s

f o r c a l i b r a t e d i n d i c e s a c c o r d i n g t o c l a s s i f i c a t i o n s c h e m e a n d b y m a

j o r a q u a t i c e c o t y p e
° L i n k t o T A L U s v i a B C G

W a t e r Q u a l i t y P r o g r a m S u p p o rt
° F u l l y f u n c t i o n i n g b i o a s s e s s m e n t

p r o g r a m s u p p o r t s W Q S ( U A A s , A L U , b i o c r i t e r i a ) a n d b a s i c p r o g r a m n e e d s ( 3 0 5 b /3 0 3 d )
° P r o g r a m d e v ’ t s h o u l d b e f u l l y

i n i t i a t e d – e . g . , i n t e g r a t e d c h e m i c a l , p h y s i c a l , a n d b i o l o g i c a l d a t a b a s e s u p p o r t s t o o l , c r i t e r i a , & p o l i c y d e v ’ t

. ( o n g o i n g ) 5 . A p p l i c a t i o n i n W Q M a n a g e m e n t

As s e s s m e n t I s s u e s
° U s e d a t a f o r “ m a k e a b l e ”

d e c i s i o n s
° I n i t i a t e e x p l o r a t o r y a n a l y s i s o f

b i o l o g i c a l r e s p o n s e s t o s t r e s s o r s 1 . E s t a b l i s h C o n c e p t u a l F o u n d a t i o n 2 . M e r g e S c i e n t i f i c & P o l i c y F o u n d a t i o n s S c i e n c e P o l i c y L i n k c o n c e p t u a l T A L U t i e r s t o r e g i o n a l B C G c o n c e p t u a l m o d e l E v a l u a t e f o r c o n s i s t e n c y w i t h e x i s t i n g W Q S f r a m e w o r k D r a f t o r r e f i n e n a r r at i v e A L U d e s c r i p t i o n s

Q u a l i t y I m p r o v e m e n t P r o c e s s E v a l u a t e e f f e c t i v e n e s s o f i n i t i a l d e c i s i o n s – m a k e n e e d e d a d j u s t m e n t s
F I G U R E 5 - 2 . T A L U a n d b i o c r i t e r i a p r o g r a m d e v e l o p m e n t t a s k s : T i m e l i n e a n d k e y m i l e s t o n e s . A p r o c e s s o f s e q u e n t i a l t a s k s a n d m i l e s t o n e s t h a t S t a t e s c a n f o l l o w i n t h e d e v e l o p m e n t a n d i m p l e m e n t a t i o n o f t i e r e d a q u a t i c l i f e u s e s a n d a t t e n d a n t b i o l o g i c a l c r i t e r i a . 

### 5 . 3 U s i n g T A L U s t o s u p p o r t w a t e r q u a l i ty m a n a g e m e n t T h e a d o p t i o n o f ti e re d u s e s s h o u l d p o s i ti v e l y i n f l u e n c e w a t e r q u al i t y m a n a g e me n t o u tp u t s an d o u t c o me s . T i e r e d u s e s i n S t at e a n d T r i b a l w at er q u al i t y s t a n d ar d s , c o u p l e d w i th a s y s t e m a t i c a n d c o m p r e h e n s i v e mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t p r o g r a m , c a n p r o v i d e a n e s s e n ti al l i n k a mo n g a w i d e v ar i e t y o f w at er q u al i t y m a n a g e me n t p r o g r a m s . In M a i n e a n d O h i o , th e e n d r e s u l t h a v e s u p p o rt e d b a s e l i n e C W A m a n a g e me n t p r o g r a m s s u c h a s N P D E S p e r mi tti n g , c o n s tru c ti o n g r a n t s , a n d , mo r e r e c e n t l y , th e re v o l v i n g l o a n p r o g r a m , b a s i n p l a n n i n g ( i n c l u di n g T M D L s , l i s t i n g s o f i m p a i r e d w at er s , d e v e l o p me n t o f re s t o r at i o n p l a n s ) , an d n o n p o i n t s o u r c e a s s e s s me n t
. T h e c o m p r e h e n s i v e s up p o rt o f w a t e r q u al i t y m a n a g e me n t th a t e me r g e s f r o m s y s t e m at i c m o n i t o ri n g a n d ti er e d a q u at i c l i f e u s e s i n M a i n e a n d O h i o i s m a d e p o s s i b l e b y f o l l o w i n g th e mi l e s t o n e s s h o w n i n T ab l e 5

- 1 a n d F i g u r e 5

- 2 t o e s t ab l i s h a n d d e v e l o p a p r o g r a m . M o n i t o r i n g s u p p o rt s d a y - t o - d a y w a t e r q u al i t y m a n a g e me n t n e e d s an d c an t ake p l a c e at m u l t i p l e s c al e s i n c l u d i n g a s t at e w i d e , r e g i o n a l , w at er s h e d , o r s i t e - s p e c i f i c b a s i s . A s u s t a i n e d mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t p r o g r a m n atu r al l y i n c o rp o r at e s s t r at e g i c f u n c ti o n s a n d re s u l t s i n i m p r o v e d c r i t e ri a , t o o l s , p o l i c i e s , a w ar e n e s s , a n d l e g i s l a t i o n . T h e a g g r e g at e d d at a b a s e c o m p r i s e s th e e x p e ri e n c e g a i n e d b y c o n du c ti n g s y s t e m at i c a s s e s s me n t s an d i n c l u d e s th e r e g u l a r r e s a m p l i n g o f r e f er e n c e s i t e s an d l o n g - t e r m mo n i t o ri n g o f r e f er e n c e c o n d i t i o n . T h e d at ab a s e al l o w s c o m p re h e n s i v e a n al y s i s an d i n t e rp r e t a ti o n o f s p a ti al a n d t e m p o r a l tre n d s a n d tr a c ki n g th e e f f e c t i v e n e s s o f di f f er e n t w a t e r q u a l i t y C o n t i n u o u s l y e v a l u a t e p r o g r a m – d e v e l o p a n d i m p l e m e n t r e f i n e m e n t s

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 5 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 9 7m a n a g e me n t p r o g r a m s . T h e o v e r a l l p r o g r a m th e r e b y f o s t er s c o n ti n u o u s i m p r o v e me n t th r o u g h a d a p ti v e m a n a g e me n t b e c au s e th e re l e v a n t i n f o r m a t i o n a n d th e i n t e r p r e t at i o n o f th at i n f o r m a t i o n i s m a d e a v a i l a b l e t o m a n a g e r s . A s a n e x a m p l e , f u l l d o c u me n t at i o n o f th e r e s u l t s a n d b e n e f i t s o f i m p r o v e me n t s i n w a s t e w at er t r e at me n t o n m u l t i p l e w at e r b o d i e s i n b o th O h i o a n d M ai n e w o u l d n o t h a v e b e e n p o s s i b l e w i th o u t a c o m p r e h e n s i v e b i o l o g i c a l mo n i t o ri n g n e t w o rk a n d ti e re d u s e s t o p u t th e r e s u l t s i n t o a c o mm u n i c ati o n a n d m a n a g e me n t c o n t e x t ( S e e C a s e E xa m p l e 6

- 4
. L o n g - te r m M o n i to r i n g a n d U s e R e - e s ta b l i s h m e n t i n M a i n e )
. F u rth e r mo r e , ti er e d u s e s a l l o w e d th e t w o S t at e s t o s e c ur e a n d r e t ai n th e g a i n s m a d e b y u p g r a d i n g s o me o f th e af f e c t e d r i v e r s t o h i g h e r t i er s , a d e v e l o p me n t th at h a d n o t b e e n a n t i c i p at e d b e f o r e th e w a s t e w at er tr e a t me n t w a s i m p r o v e d
. T h e s e e x a m p l e s al s o v a l i d at e d th e p r o c e s s o f s e tt i n g T AL U

- b a s e d W Q S a n d u s i n g th e m t o d e v e l o p re g u l a t o ry re q u i r e me n t s . T h e o u t c o me s a l l a y e d m a n y o f th e o r i g i n al u n c e rt ai n t i e s ab o u t th e c o s t
- e f f e c t i v e n e s s o f w at e r qu a l i t y b a s e d p e rmi t t i n g a n d g a v e r e g u l a t o ry p r o g r a m s th e c o n f i d e n c e t o i m p l e me n t n e w r e q u i r e me n t s . T h i s w a s c r i t i c a l i n O h i o w h er e th e v i rtu e s o f m u n i c i p al w a s t e w at er t r e at me n t mo r e s tri n g e n t th a n s e c o n d a ry tr e a t me n t w e re w i d e l y d e b at e d a n d d o ub t e d i n th e e arl y 1 9 8 0 s . A d v a n c e d t r e a t me n t ( al s o kn o w n a s b e s t a v a i l ab l e d e mo n s tr at e d c o n tr o l t e c h n o l o g y o r B A D C T ) i s n o w w i d e l y s up p o rt e d b e c au s e n o t o n l y d i d i t w o rk a s a tr e a t me n t t e c h n o l o g y , b u t i t d e l i v e re d th e e n d o u t c o me o f i m p r o v e d b i o l o g i c al c o n d i t i o n . T h e c o m p r e h e n s i v e , l o n g - t e r m p r o g r a m s i n O h i o a n d M a i n e h a v e d e mo n s t r at e d th e i r v a l u e b y i m p r o v i n g p r i o r i t i z at i o n o f m a n a g e me n t a c t i o n s an d e n ab l i n g mo r e e f f e c t i v e t ar g e ti n g o f re s o u r c e s . C h ap t er 6 s u mm ar i z e s s e v e r al c a s e e x a m p l e s o f h o w b i o l o g i c al mo n i t o ri n g a n d ti er e d u s e s c o n tri b u t e t o m a n y d i f f e r e n t a s p e c t s o f th e w at e r q u a l i t y m a n a g e me n t c y c l e ( F i g u r e 5

- 1 )
. 

### 5 . 4 K e y p o i n t s f r o m C h a p t e r 5 S t a t e s th at h a v e s u c c e s s f u l l y i m p l e me n t e d a T A L U ap p r o a c h h a v e f o u n d th a t : 1 . T h e s p e c i f i c i t y o f d e s i g n a t e d u s e s g r e a tl y i n f l u e n c e s th e l e v e l o f p r e c i s i o n at w h i c h a w at e r q u a l i t y m a n a g e me n t p r o g r am o p e r a t e s . I n c o rp o r at i n g mo r e r e f i n e d , o r t i er e d , a q u at i c l i f e u s e s i n t o w at e r q u a l i t y s t a n d a r d s c a n h a v e a p o s i ti v e e f f e c t o n w a t er q u al i t y m a n a g e me n t o u t c o me s . S t a t e s th at h a v e m a d e th i s t r a n s i ti o n h a v e d e mo n s tr at e d th at ti er e d a q u at i c l i f e u s e s p r o mo t e b o th th e d e v e l o p me n t o f mo r e a p p r o p r i at e a q u at i c l i f e u s e g o a l s a n d b i o l o g i c al c ri t e ri a t o me a s u r e a t t a i n me n t o f th o s e g o al s . 2 . T i e r e d u s e s i n S t at e a n d T r i b a l w at er q u al i t y s t a n d ar d s , c o u p l e d w i th a s y s t e m a t i c a n d c o m p r e h e n s i v e mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t p r o g r a m , c an p r o v i d e c o m p r e h e n s i v e s u p p o rt t o w a t e r q u a l i t y m a n a g e me n t p r o g r am s . I n M a i n e a n d O h i o , th e e n d r e s u l t s u p p o rt s b a s e l i n e C W A m a n a g e me n t p r o g r a m s s u c h a s N P D E S p er mi tt i n g , c o n s tru c ti o n g r an t s , a n d , mo re r e c e n tl y , th e r e v o l v i n g l o a n p r o g r a m , b a s i n p l a n n i n g ( i n c l u d i n g T M D L s , l i s ti n g s o f i m p a i r e d w a t er s , d e v e l o p me n t o f r e s t o r a ti o n p l a n s ) , an d n o n p o i n t s o u r c e a s s e s s me n t
. 3 . T h o u g h b a s e d o n d i f f e r e n t t e c h n i c al ap p r o a c h e s , th e i r d e v e l o p me n t o f t i e r e d a q u ati c l i f e u s e s f o l l o w e d c o mmo n t a s k s a n d mi l e s t o n e s . D e v e l o p me n t o f ti er e d u s e s h a s b e e n mo s t s u c c e s s f u l w h e n th e r e w a s e arl y a n d c o n s i s t e n t c o l l ab o r at i o n a mo n g th e i r mo n i t o ri n g , c ri t er i a , a n d s t a n d ar d s p r o g r a m s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 5 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 9 8D e f i n e a n d A l l o c a t e C o n t r o l R e s p o n s i b i l i t i e s 

# C H A P T E R 

# 6 . H O W 

## H A V E 

## S T A T E S A N D 

## T R I B E S 

## U S E D 

## T A L U S I N 

## W A T E R 

## Q U A L I T Y 

## S T A N D A R D S A N D 

## M A N A G E M E N T 

## ? T i e r e d a qu a ti c l i f e u s e s s u p p o rt e d b y s y s t e m a t i c a s s e s s me n t s c a n p r o v i d e th e i n f o rm a t i o n n e e d e d f o r w a t e r q u al i t y m a n a g e me n t a t w at e r s h e d , r e g i o n a l , a n d s t at e w i d e s c a l e s . A c o m p r e h e n s i v e mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t p r o g r a m i s a c ri t i c a l a s p e c t o f i m p l e me n t a t i o n o f t i er e d a q u ati c l i f e u s e s . T h e s a me d a t a a n d i n f o r m a t i o n th at p r o v i d e b a s e l i n e s t atu s a s s e s s me n t s a l s o a d dr e s s w a t e r s h e d

- s p e c i f i c m a n a g e me n t n e e d s s u c h a s th e ap p r o p r i a t e d e s i g n at i o n o f i n d i v i d u a l w at er b o d i e s , T M D L d e v e l o p me n t , a n d N P D E S p e r mi t s . T h i s c h ap t e r p r e s e n t s s e v e r a l c a s e e x a m p l e s i n M a i n e a n d O h i o o f h o w t i e re d u s e s a n d mo n i t o r i n g c o n t r i b u t e t o a l l a s p e c t s o f th e w at e r q u a l i t y b a s e d ap p r o a c h t o p o l l u t i o n c o n tr o l ( Fi g u r e 5

- 1 )
. T h e s e i n c l u d e s e tt i n g c r i t e r i a a n d s t a n d ar d s ; p r o b l e m i d e n t i f i c ati o n an d e s t ab l i s h i n g p r i o r i t i e s ( s t r e s s o r i d e n t i f i c a ti o n ) ; d e f i n i n g a n d a l l o c at i n g c o n t r o l r e s p o n s i b i l i t i e s ( s o ur c e i d e n ti f i c at i o n ) ; d e t e r mi n i n g s o ur c e c o n t r o l s o r B M P s ( T M D L s , U A A s , W L A s ) ; a n d e n f o r c e me n t a n d c o m p l i a n c e ( N P D E S p e r mi t s a n d o th e r c o m p l i a n c e a g r e e me n t s )
. T h e f o l l o w i n g ar e c a s e e x a m p l e s o f h o w T A L U s , c o u p l e d w i th s y s t e m at i c mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t , h a v e a n d c an b e u s e d t o s up p o rt ke y w at e r q u al i t y m a n a g e me n t p r o g r a m s a n d f u n c t i o n s . T h e s e e x a m p l e s f u rth er e x e m p l i f y w h a t c a n b e a c c o m p l i s h e d b y f o l l o w i n g th e d e v e l o p me n t al p r o c e s s d e s c r i b e d i n C h ap t e r 5

. A c c o m p a n y i n g e a c h c a s e e x a m p l e i s a di a g r a m o f U
. S
. E P A ’ s W at er Q u a l i t y M a n a g e me n t C y c l e ( F i g u r e 5

- 1 ) w i th th e ke y c o m p o n e n t f o r th a t p art i c u l a r e x a m p l e s h a d e d
. M o s t o f th e f o l l o w i n g e x am p l e s w e r e a c c o m p l i s h e d du r i n g th e P r o g r a m M a i n t e n a n c e p h a s e o f th e T A L U d e v e l o p me n t mi l e s t o n e s ( Fi g u r e 5

- 2 ) a n d d e mo n s tr at e w h a t c a n b e p r o d u c e d a s th e b i o a s s e s s me n t p r o g r a m m a tu r e s ; h o w e v e r , s o me o f th e i n i ti al a s s e s s m e n t s c a n b e a c c o m p l i s h e d du r i n g th e P r o g r a m I mp l e me n t a t i o n p h a s e . C A S E E X A M P L E 6 - 1 . R E F I N I N G W A T E R Q U A L I T Y C R I T E R I A I N O H I O O h i o E P A d e v e l o p e d e m p i ri c al a s s o c i at i o n s b e t w e e n a q u ati c l i f

e a n d a m b i e n t s t r e s s o r l e v e l s f o r p a r a me t e r s s u c h a s d is s o lv e d ox yg e n f r o m i t s mo n i t o ri n g p r o g r a m d at a b e g i n n i n g i n th e l at e 1 9 7 0 s . T h e kn o w n p r e v a l e n c e o f o r g a n i c e nr i c h me n t f r o m p o i n t s o ur c e s a n d i n t e n s i v e w a t e r s h e d s u r v e y s i d e n ti f i e d d i s s o l v e d o x y g e n ( D
. O
. ) a s a m a j o r s tr e s s o r l i mi t i n g a q u a ti c l i f e th r o u g h o u t th e 1 9 8 0 s ( O h i o E P A 1 9 8 8 , 2 0 0 0 )
. W h e n th e E x c e p t i o n a l W a rm w a t e r H ab i t a t ( E W H ) a q u a t i c l i f e u s e w a s e s t ab l i s h e d i n 1 9 7 8 , O h i o al s o e s t ab l i s h e d t i er e d d i s s o l v e d o x y g e n c r i t e r i a t o p r o t e c t “ h i g h l y s e n s i t i v e a q u a ti c o r g a n i s m s ; g r o w th an d re p r o d u c ti o n o f re c r e at i o n a l l y a n d c o mme r c i al l y i m p o rt an t s p e c i e s ; [ a n d ] m a i n t e n a n c e o f p o p u l at i o n s o f i m p e r i l e d s p e c i e s ” ( O h i o E P A 1 9 9 6 )
. T h i s w a s i n c o n t r a s t t o th e g o a l f o r th e W ar mw a t e r H ab i t at ( WW H ) u s e , w h i c h w a s th e “ m a i n t e n a n c e o f t y p i c a l l y r ep r e s e n t a ti v e w ar mw at e r a q u a ti c o r g a n i s m s a n d r e c re a ti o n al l y i m p o rt an t s p e c i e s ” ( O h i o E P A 1 9 9 6 )
. T h e o r i g i n al s i n g l e c r i t e r i a f o r E W H s t r e a m s o f 6 mg/l w a s l a r g e l y b a s e d o n p erti n e n t l i t e r atur e o f th e t i me , b e s t p r o f e s s i o n al j u d g me n t u s i n g th e kn o w l e d g e th at th e s e s tre a m s s u p p o rt e d p o p u l a ti o n s o f v e ry s e n s i t i v e a qu a ti c s p e c i e s , a n d th at th e D
. O
. c r i t e r i a s h o u l d b e mo r e s tri n g e n t th a n th e WW H c ri t e ri o n ( 5 m g/l d ai l y a v e r a g e , 4 m g/l mi n i m u m)
. S i n c e th e o ri g i n a l a d o p t i o n o f th e E W H u s e an d a s s o c i a t e d t i e re d D
. O
. c ri t e ri a , a n a l y s e s o f a m b i e n t b i o l o g i c a l a n d c h e mi c a l d at a s u g g e s t e d th a t th e 6 mg/l mi n i m u m c r i t e ri o n w a s o v e r - p r o t e c ti v e f o r th e s e w a t e r s . B o th s t a t e w i d e a n d r e a c h s p e c i f i c d at a w er e u s e d t o d o c u me n t s tre a m s w i th d i s s o l v e d o x y g e n c o n c e n tr a ti o n s b e l o w 6 mg/ l ( b u t t y p i c al l y ab o v e 5 mg/ l ) th at f u l l y a tt ai n e d th e EW H a q u at i c l i f e u s e a s me a s u r e d b y th e nu me r i c b i o c r i t e r i a . T h e s e r e s u l t s w e re u s e d t o j u s t i f y a t w o - n u mb e r c r i t er i o n o f 6 m g/l

E n f o r c e m e n t & C o m p l i a n c e

S o u r c e C o n t r o l s / B M P s M o n i t o r i n g & A s s e s s m e n t E s t a b l i s h U s e s & C r i t e r i a
P r o b l e m I D / S e t

P r i o r i t i e s C h e m i c a l P h y s i c a l B i o l o g i c a l

D e f i n e & A l l o c a t e C o n t r o l R e s p o n s i b i l i t i e s T i e r

e d A q u a t i c L i f e U s e s h el p b e t t er d e f

i n e d e s i

g n a t e d a q ua t i c l

i f e us e s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 6 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 9 9IBIRangeIBI a v e r a g e , 5 m g/l mi n i m u m f o r th e E W H u s e ( O h i o E P A 1 9 9 6 )
. T w o e x a m p l e s o f th e s e d a t a i n c l u d e th e s tr e s s o r - r e s p o n s e r e l at i o n s h i p b e t w e e n g r a b s a m p l e D
. O
. d a t a ( F i g u r e 6

- 1 ) a n d c o n t i nu o u s D
. O
. d a t a ( F i g u r e 6

- 2 ) a n d th e I B I i n th e E
. C o r n B e l t P l a i n s ( E C B P ) a n d H ur o n/Er i e L ake P l a i n ( H E L P ) e c o r e g i o n s o f O h i o . B o th g r a p h s s h o w a n e x p e c t e d g r a di e n t o f r e s p o n s e b e t w e e n D
. O
. a n d I B I s c o r e s a n d s h o w th a t mi n i m u m d i s s o l v e d o x y g e n v a l u e s b e t w e e n 5 a n d 6 mg /l w er e c o mmo n l y a s s o c i at e d w i th I B I s c o r e s i n th e EW H r a n g e . F i g u r e 6

- 1 i l l u s t r at e s a r e l ati o n s h i p th at i s c o mmo n l y o b s e r v e d b e t w e e n s tr e s s o r s an d b i o l o g i c al me a s u r e s w h e r e m u l ti p l e s tr e s s o r s a re p r e v a l e n t
. O n F i g u r e 6

- 1 , t o th e l e f t o f th e d a s h e d l i n e a t 5

. 0 mg/l ( g r ab s a m p l e s ) , nu me r o u s D
. O
. v a l u e s a r e f o u n d a s s o c i at e d w i th l o w I B I s c o r e s , b u t v e ry f e w a t I B I s c o r e s ab o v e 5 0 ( EW H )
. I f D
. O
. i s > 5

. 0 mg/l , I B I s c o r e s a r e m u c h mo r e l i ke l y t o a tt a i n W W H ( > 4 0 ) a n d EW H ( > 5 0 )
. F i g u r e 6

- 2 s h o w s c o n t i nu o u s D
. O
. d a t a v s . I B I r a n g e s th at c o rre s p o n d t o q u a l i t y t i e r s r a n g i n g f r o m e x c e p t i o n a l t o v e r y p o o r . T h i s al s o s u p p o rt s a s i mi l a r c o n c l u s i o n a s Fi g u r e 6

- 1 , b u t c ap tur e s th e f u l l r a n g e o f D
. O
. v a l u e s th at o c c u r o v e r a 2 4

- h o u r p e ri o d , e s p e c i a l l y th e e arl y mo r n i n g h o u r s w h e n th e d i e l c y c l e y i e l d s th e l o w e s t v a l u e s .

6 0 D a t a - 1 9 9 4

- 2 0 0 1 E C B P & H E L P E c o r e g i o n s O h

i o E P

A S u

r

v

e y D a

t

a M

i n

i m

u

m V a

l u

e

s

, D a

t

a

s

o

n

d

e D a

t

a 5 0

- 6 0 5 0 E W H 4 0

- 4 9 4 0 W W H 3 0

- 3 9 3 0 2 0

- 2 9 2 0 1 2
- 1 9 1 0 0 2 4 6 8 1 0 0 0 2 2 4 4 6 6 8 8 1 1 0 0 D i s s o l v e d O x y g e n ( m g / l ) D i s s o l v e d O x y g e n ( m g / l ) I n d i v i d u a l G r a b S a m p l es [ C o n t i n u o u s M o n i t o r i n g D a t a ]
F I G U R E 6 - 1 . D i s s o l v e d o x y g e n c o n c e n t r a t i o n s F I G U R E 6 - 2 . B o x p l o t s o f mi n i m u m d i s s o l v e d o x y g e n ( i n d i v i d u a l g r a b s a m p l e s ) v s . I n d e x o f B i o t i c c o n c e n t r a t i o n s b y I B I r a n g e s f o r c o n t i n u o u s I n t e g r i t y ( I B I ) v a l u e s i n t h e H u r o n / E r i e L a k e m o n i t o r i n g d a t a a t a l l l o c a t i o n s m o n i t o r e d i n 1 9 8 8 a n d P l a i n ( H E L P ) a n d E . C o r n B e l t P l a i n s ( E C B P ) 1 9 9 4 . I B I r a n g e s a r e : 5 0 - 6 0 ( e x c e p t i o n a l , E W H ) ; 4 0 ­ e c o r e g i o n s o f O h i o . H a t c h e d a r e a s r e p r e s e n t 4 9 ( g o o d , W W H ) , 3 0 - 3 9 ( f a i r ) ; 2 0 - 2 9 ( p o o r ) ; 1 2 - 1 9 E x c e p t i o n a l W a r m w a t e r H a b i t a t ( E W H ) a n d ( v e r y p o o r ) . W a r m w a t e r H a b i t a t ( W W H ) b i o c r i t e r i a f o r t h e E C B P e c o r e g i o n . T h e ke y me s s a g e o f th i s c a s e e x a m p l e i s th at w a t e r qu a l i t y c r i t er i a c a n b e r e f i n e d t o re f l e c t a q u ati c l i f e u s e ti e r s i f s u f f i c i e n t a m b i e n t d at a e x i s t s o v e r s u f f i c i e n t s p at i a l a n d t e m p o r a l s c al e s . It a l s o p r o v i d e s mo r e c o n f i d e n c e i n ap p l y i n g th e w a t e r q u al i t y c ri t er i o n a s a d e s i g n t ar g e t f o r p e r mi tti n g a n d T M D L p u rp o s e s . T h e p r e v i o u s EW H D
. O
. c ri t e r i o n ( 6 mg/l mi n i m u m) b e c a me a d i s i n c e n ti v e t o re d e s i g n at e r i v e r s a n d s tre a m s th at w e re f u l l y att ai n i n g th e E W H b i o c ri t e ri a b e c au s e o f th e di f f i c u l t y i n me e t i n g th e p e r mi t l i mi t s . T h e c r i t e r i o n r e v i s i o n , b a s e d i n p art o n th e a n al y s e s p r e s e n t e d h e r e , r e s o l v e d th a t s i tu a ti o n i n th e m a j o ri t y o f c a s e s a n d a l l o w e d f o r th e r e d e s i g n a ti o n o f s u c h r i v e r s an d s t r e a m s t o EW H
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te 1 0 0 a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s
– C h a

p te r 6

– A u g u s t 1 0, 2 0 0 5D e f i n e a n d A l l o c a t e C o n t r o l R e s p o n s i b i l i t i e s C A S E E X A M P L E 6 - 2 . D E V E L O P M E N T O F M O R E P R E C I S E T A R G E T S F O R R E S T O R A T I O N I N O H I O N

u t

rie n t s h a v e b e e n i d e n ti f i e d a s a m a j o r s t r e s s o r t o a qu a ti c l i f e a c r o s s th e U
. S
. ( U
. S
. E P A 2 0 0 2 b )
. N u tri e n t s are n o t di r e c tl y

E n f o r c e m e n t & C o m p l i a n c e

S o u r c e C o n t r o l s / B M P s M o n i t o r i n g & A s s e s s m e n t E s t a b l i s h U s e s & C r i t e r i a
P r o b l e m I D / S e t

P r i o r i t i e s C h e m i c a l B i o l o g i c a l

D e f i n e & A l l o c a t e C o n t r o l R e s p o n s i b i l i t i e s T i er

e d A q u a t ic L i f e U s e s h e l p b e tt e r d e f

i n e d es i

gn a t e d a q u a t i c l

i f e us e s. P h y s i c a l t o x i c u n d e r mo s t c o n d i t i o n s , b u t r a th e r e x ert th e i r i n f l u e n c e o n h i g h e r o r g a n i s m g r o u p s v i a i n t e r a c ti o n s w i th i n e n er g y p ath w a y s a n d b y i n f l u e n c i n g D
. O
. d y n a mi c s w i th i n s t r e a m s a n d r i v e r s . O h i o E P A d e s c ri b e d b i o l o g i c al g r a d i e n t s o f r e s p o n s e t o n u t r i e n t c o n c e n tr a ti o n s i n s t r e a m s an d r i v e r s ( O h i o E P A 1 9 9 9 a )
. T h i s w a s a c c o m p l i s h e d b y l i n ki n g th e p r i m ary n u t r i e n t s ( n i t r a t e , t o t a l p h o s p h o ru s ) a n d o th e r p ar ame t e r s t o th e b i o c ri t e ri a ( I B I , I C I , e t c . ) o n a s t a t e w i d e , e c o r e g i o n , a n d s t r e a m /r i v e r s i z e b a s i s . T h u s r a n g e s o f th e s e p ar a me t e r s c o n s i s t e n t w i th a tt ai n me n t o f th e t i er e d a q u at i c l i f e u s e s w e r e a c c o m p l i s h e d ( O h i o E P A 1 9 9 9 a ; T ab l e 6

- 1 )
. W h i l e th e v a l u e s i n T ab l e 6

- 1 ar e n o t e xp l i c i t w at e r q u al i t y c r i t er i a , th e y ar e u s e d a s T M D L t ar g e t s g i v e n th e di re c t l i n k a g e th e y h a v e w i th a q u at i c l i f e u s e att ai n me n t
. I n a d d i t i o n t o a m b i e n t f i s h a n d i n v e rt eb r at e d at a , a m b i e n t c h e mi c a l d at a , a n d s tre a m h ab i t at d a t a , O h i o i s c u r r e n t l y c o l l e c t i n g i n f o r m a t i o n o n c h l o r o p h y l l a n d a l g a l a s s e m b l a g e s t o i m p r o v e u n d e r s t a n d i n g o f th e me c h a n i s m s o f n u tri e n t i m p a c t o n a q u a ti c l i f e ( B o b M i l t n e r , O h i o E P A , p e r s o n n e l c o mm u n i c a t i o n )
. T h i s w o rk s h o u l d r e s u l t i n r e f i n e d t ar g e t s th a t c a n b e u s e d t o d e t er mi n e w h i c h r e s t o r at i o n a c ti v i t i e s s h o u l d b e mo s t e f f e c t i v e at r e s t o r i n g a q u a ti c l i f e . T h e i d e n t i f i c a ti o n o f n u tri e n t t a r g e t s f o r e a c h a qu a ti c l i f e u s e t i er p r o v i d e s a n a p p r o p ri a t e a n d a c h i e v ab l e l e v e l o f p r o t e c ti o n f o r s p e c i f i c w a t e rb o d i e s . T h i s ap p l i c a ti o n p r o v i d e s r e s t o r a ti o n t ar g e t s f o r T M D L s th a t , i f a c h i e v e d , s h o u l d r e s u l t i n f u l l a tt a i n me n t o f a q u at i c l i f e u s e s .
T A B L E 6 - 1 . S t a t e w i d e t o t a l p h o s p h o r u s t a r g e t s ( m g/ L ) f o r O h i o r i v e r s a n d s t r e a m s . W a t e r s h e d S i z e A q u a t i c L i f e U s e E W H W W H M W H H e a d w at e r s ( d r ai n a g e ar e a < 2 0 mi 2 ) 0
. 0 5 0
. 0 8 0
. 3 4 W a d e ab l e ri v e r s ( 2 0 mi 2 < d r ai n a g e ar e a < 2 0 0 mi 0
. 0 5 0
. 1 0 0
. 2 8 S m a l l ri v e r s ( 2 0 0 mi 2 < d r ai n a g e ar e a < 1 , 0 0 0 mi 0
. 1 0 0
. 1 7 0
. 2 5 L ar g e ri v e r s ( d r ai n a g e ar e a > 1 , 0 0 0 mi 0
. 1 5 0
. 3 0 0
. 3 2 E W H = E x c e p t i o n a l W arm w at e r H ab i t at ; WW H = W ar m w at e r H ab i t at ; M W H = M o d i f i e d W arm w at e r H ab i t at
A s f o r n u t r i e n t s , O h i o d o e s n o t h a v e e xp l i c i t h a b i t a t a n d s e d i m e n t c ri t er i a i n th e W Q S
. H o w e v e r , t ar g e t s f o r h ab i t at a n d s e di me n t ati o n o u t c o me s w e r e d e v e l o p e d b y d e mo n s tr a ti n g a r e l at i o n s h i p b e t w e e n s p e c i f i c g o o d q u a l i t y a n d p o o r q u a l i t y att r i b u t e s a n d th e i r r at i o s . U n l i ke w a t e r qu a l i t y p ar ame t e r s , s i n g l e n u me r i c c r i t e r i a f o r h ab i t a t a n d s e d i me n t a t i o n d o n o t e x i s t a n d ar e i n ap p r o p r i a t e b e c au s e 1 ) th e r e are c o m p l e x i ti e s i n i d e n ti f y i n g e x p e c t e d v a l u e s o r r an g e s o f v a l u e s f o r s p e c i f i c att r i b u t e s , 2 ) th e re s u l t a n t e f f e c t s o n th e a q u a ti c b i o t a a r e e x p l a i n e d b y a g g r e g a t i o n s o f g o o d ( w ar mw at e r ) a n d p o o r ( mo d i f i e d ; s e e H IM A i n T ab l e 6

- 2 ) h ab i t at att r i b u t e s , a n d 3 ) th e s p a ti al s c a l e o v e r w h i c h th e s e s tr e s s o r s e x e rt th e i r e f f e c t s o n a q u at i c l i f e i n c l u d e s m u l t i p l e di me n s i o n s ( R a n ki n 1 9 9 5 )
. R ath e r th a n g e n e r ati n g t i er e d c ri t er i a f o r h ab i t at a n d s e d i me n t at t r i b u t e s , O h i o h a s d e v e l o p e d q u a n ti t a ti v e h ab i t at a n d s e di me n t t a r g e t s f o r T M D L s b a s e d o n r e g i o n al s tr e a m t y p e s ( e . g . , l o w v s . h i g h g r a d i e n t ) a n d s tr e a m - s i z e d e p e n d e n t “ d o s e - r e s p o n s e ” r e l a ti o n s h i p s w i th th e n u me r i c b i o c ri t e r i a a s s o c i at e d w i th th e ti er e d a q u at i c l i f e u s e s ( R a n ki n 1 9 9 5 )
. T h e S t i l l w at er R i v e r T M D L ( O h i o E P A 2 0 0 4 ) i n th e E
. C o r n B e l t P l a i n s ( E C B P ) e c o re g i o n i s a n e x a m p l e o f h o w n u t r i e n t , s e di me n t , a n d h ab i t at t ar g e t s ( “ c ri t er i a ” ) w e r e d e v e l o p e d a n d u s e d al o n g w i th mo r e tr a di t i o n a l c h e mi c a l c ri t e ri a t o di r e c t T M D L d e v e l o p me n t i n th e w at e r s h e d ( T ab l e 6

- 2 )
. DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 6 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 0 1D e f i n e a n d A l l o c a t e C o n t r o l R e s p o n s i b i l i t i e s T A B L E 6 - 2 . N u m e r i c t a r g e t s f o r b i o l o g i c a l , h a b i t a t , a n d w a t e r q u a l i t y p a r a m e t e r s f o r t h e S t i l l w a t e r R i v e r i n w e s t e r n O h i o . F r o m O h i o E P A ( 2 0 0 4 ) T M D L r e p o r t f o r t h e S t i l l w a t e r R i v e r w a t e r s h e d . T h e t a r g e t s a n d c r i t e r i a v a r y i n a c c o r d a n c e w i t h t h e t i e r e d u s e s , w h i c h a r e r e s o l v e d p r i o r t o i mp a i r e d w a t e r d e l i n e a t i o n s a n d T M D L d e v e l o p m e n t .

A q . L i f e U s e B i o l o g i c a l C ri t e ri a H ab i t at T ar g e t s W at e r Q u a l i t y C ri t e ri a N u tri e n t T ar g e t s M i n . I C I M i n . I B I Q H E I H I M A a A mmo n i a - N * D i s s o l v e d O x y g e n * T KN b N i tr at e b T P b M ax M e an M i n M e an M W H 2 2 2 4 4 5 < 3 7
. 3 1
. 2 3
. 0 4
. 0 4
. 0 3
. 0 0
. 3 0 W W H 3 2 3 6 6 0 < 1 7
. 3 0
. 8 4
. 0 5

. 0 1
. 0 1
. 0 0
. 0 8 E W H 4 2 4 6 7 5 0 4
. 5 0
. 8 5

. 0 6
. 0 1
. 0 0
. 5 0
. 0 5 a H I M A

- H i g h I n f l u e n c e M o d i f i e d H ab i t at Attri b u t e s b T ar g e t v a l u e s ar e a d o p t e d f r o m O h i o E P A ( 1 9 9 9 ) * S p e c i f i c n u me ri c w at e r q u a l i ty e x i s t i n O A C 3 7 4 5

- 1

- 0 7 , T ab l e s 7

- 3 th ro u g h 7

- 8 ; t ar g e t v a l u e s ar e g u i d e l i n e s b a s e d o n t h e 7 5 t h p e r c e n t i l e v a l u e s o f t e m p e r at u r e ( 2 4 o C ) an d f i e l d p H ( 8
. 1 ) f r o m a l l s a m p l e s c o l l e c t e d d u ri n g th e 1 9 9 9 S t i l l w at e r s u r v e y . M W H = M o d i f i e d W ar m w at e r H ab i t at ; WW H = W ar m w at e r H ab i t at ; E W H = E x c e p t i o n a l W ar m w at e r H ab i t at A l l o f th e t ar g e t s i n T ab l e 6

- 2 w e r e e i th e r w h o l l y o r p a rti a l l y g e n e r a t e d b a s e d o n re s p o n s e s b e t w e e n th e p ar a me t er s , b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e d a t a , a n d th e ti e re d a q u ati c u s e s t o w h i c h th e y ar e r e l a t e d
. T h i s i s i m p o rt a n t b e c au s e mo s t o f th e s e p ar a me t er s , h ab i t at i n p arti c u l a r , a r e n o t a me n ab l e t o th e t r a di ti o n a l l ab o r a t o r y b a s e d d e r i v a ti o n . W h e n th e s e p ar a me t er s a r e a l t er e d f r o m “ n a tur al l y o c c u rri n g ” c o n di t i o n s , th e y c a n i n d u c e a n a d v e r s e r e s p o n s e f o r th e b i o t a , th u s b e h a v i n g a s s tr e s s o r s . T ar g e t s f o r T M D L s o r o th e r r e s t o r a ti o n s tr a t e g i e s w o u l d e i th e r b e di f f i c u l t t o g e n e r at e , o r l e a d t o p o t e n t i a l l y i n c o m p l e t e s o l u ti o n s w i th o u t b e i n g g r o u n d

- tru th e d i n a m b i e n t d a t a r e l at i o n s h i p s a n d a t i e re d a q u a ti c l i f e u s e f r a me w o rk , th e l a tt er o f w h i c h i s t y p i c al l y a s s o c i at e d w i th a s tr e s s o r g r a d i e n t b a s e d o n h ab i t at o r l a n d s c ap e c h ar a c t e ri s t i c s . S i n c e m a n y o f th e t ar g e t s i n T ab l e 6

- 2 w e r e g e n e r a t e d d i r e c tl y f r o m a m b i e n t s t r e s s o r a n d r e s p o n s e r e l ati o n s h i p s , th e i r i n t e rp re t at i o n s a r e l i ke l y l e s s a m b i g u o u s th a n a r o t e a p p l i c at i o n o f l ab d e r i v e d c ri t e r i a , al th o u g h c au s at i v e a s s o c i at i o n s m a y b e w e ake r . T h i s a p p r o a c h i s c o n s i s t e n t w i th a r e c o mme n d a t i o n i n th e N R C T M D L r e p o rt ( N R C 2 0 0 1 ) th a t c ri t er i a o r t a r g e t s b e p o s i t i o n e d a s c l o s e l y a s p o s s i b l e t o th e d e s i g n a t e d u s e a n d th at i n d i c at o r s r ep r e s e n ti n g th e f u l l c au s al c h a i n o f e v e n t s f r o m s tr e s s t o e x p o s ur e t o r e s p o n s e b e u s e d
. U n d e r s t a n di n g th e r o l e o f h ab i t at a s an i n f l u e n c e o n th e b i o l o g i c al re s t o r ati o n p o t e n ti a l f o r a w at e r b o d y m a y b e o n e o f th e g r e a t e s t v a l u e s o f ti e re d a qu a ti c l i f e u s e s c o u p l e d w i th a s y s t e m at i c a s s e s s me n t p r o c e s s . H ab i t a t a n d l a n d s c ap e c h an g e s c o m p o s e a c o mmo n s tre s s o r g r a d i e n t a l o n g w h i c h S t at e s an d T ri b e s m a y d e r i v e t i e r e d u s e s . T i e r e d u s e s p r o v i d e a u s e f u l f r a me w o rk f o r e v a l u a ti n g r e s t o r ati o n p o t e n t i a l , p r i o r i t i z i n g m a n a g e me n t a c t i o n s , a n d a l l o c ati n g ab at e me n t r e s o ur c e s . C A S E E X A M P L E 6 - 3 . D E T E R M I N I N G A P P R O P R I A T E L E V E L S O F P R O T E C T I O N I N O H I O H u r f o r d Ru n i s a s m a l l s tr e a m l o c at e d i n a n u r b a n / in d u s t r

ia l are a P h y s i c a l ( s t e e l f i n i s h i n g , p e tr o l e u m re f i n e ri e s ) o f C a n t o n , O h i o th at dr ai n s a n ar e a o f 8
. 5 s q u a r e mi l e s ( F i g u r e s 6

- 3 , 6

- 4 )
. T h e e n t i r e s tre a m h a s b e e n s ub j e c t e d t o d i r e c t c h a n n e l mo d i f i c at i o n s f r o m th e 1 9 0 0 s u p t o th e t i me o f th e s tu d y . D u r i n g th e b i o l o g i c al s ur v e y s i n th e mi d 1 9 8 0 s , th e s tr e a m w a s s e v e r e l y i m p a i re d b y c h e mi c a l p o l l u t an t s , s o m u c h s o th at s o me s i t e s h a d n o f i s h
. B e c au s e o f th e s e v e r i t y o f th e i m p a i r me n t , th e u s e att a i n ab i l i t y a n a l y s i s ( U A A ) r e l i e d o n th e a s s e s s me n t o f h ab i t at q u al i t y b y th e Q u a l i t a ti v e H ab i t a t E v a l u a ti o n In d e x ( Q H E I ; R a n ki n 1 9 9 5 )
. E n f o r c e m e n t & C o m p l i a n c e

S o u r c e C o n t r o l s / B M P s M o n i t o r i n g & A s s e s s m e n t E s t a b l i s h U s e s & C r i t e r i a
P r o b l e m I D / S e t

P r i o r i t i e s C h e m i c a l B i o l o g i c a l

D e f i n e & A l l o c a t e C o n t r o l R e s p o n s i b i l i t i e s T i er

e d A q ua t i c L if e U s e s h e l p be t t e r d e f

i n e d e s i

g n a t

e d a q ua t i c l

if e u

s e s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te 1 0 2 a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 6 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5L R W M W H W W H

#
# # #
# C a n t o n , O h i o
d



# N # # # # # # # # #

U S 7 7 L R W M W H W W H A q u a t i c L i f e U s e

# B i o S i t e s

Q H EI S i t e s

F I G U R E 6 - 4 . M a p o f H u r f o r d R u n n e a r C a n t o n , O h i o s h o w i n g O h i o E P A I B I ( s o l i d c i r c l e s ) a n d h a b i t a t ( Q H E I , t r i a n g l e s ) s a m p l i n g s t a t i o n s . S p a t i a l e x t e n t o f s t r e a m a q u a t i c l i f e u s e d e s i g n a t i o n s i s d e n o t e d a l o n g t h e t o p . F I G U R E 6 - 3 . 1 9 8 6 p h o t o g r a p h o f H u r f o r d R u n n e a r C a n t o n , O h i o l o o ki n g u p s t r e a m a t t h e r e a c h t h a t i s c l a s s i f i e d a s a L i m i t e d R e s o u r c e W a t e r . D i s t u r b e d s o i l w a s c a u s e d b y e f f o r t s t o r e m o v e s o i l s c o n t a mi n a t e d b y n e a r b y i n d u s t r i a l o p e r a t i o n s .

E s t ab l i s h e d r e l at i o n s h i p s b e t w e e n attri b u t e s o f h ab i t a t a s me a s u r e d b y th e Q H E I a n d l e v e l s o f b i o l o g i c al p e r f o r m a n c e c o n s i s t e n t w i th th e t i e r e d a q u ati c l i f e u s e s p r o v i d e a n i m p o rt a n t t o o l t o e v a l u a t e u s e a t t a i n ab i l i t y a n d a s s i g n ap p r o p ri at e u s e s t o s p e c i f i c s tre a m s a n d r i v e r s ( R a n ki n 1 9 8 9 , 1 9 9 5 ; O h i o E P A 1 9 9 0 )
. F o r e x a m p l e , O h i o h a s i d e n t i f i e d w h i c h h ab i t at f e atu re s m a y l i mi t a q u at i c c o mm u n i t i e s a n d w h i c h ar e p r e di c t i v e o f s t r e a m s w i th w ar mw a t e r ( WW H ) a n d e x c e p t i o n a l w ar mw at e r ( EW H ) b i o l o g i c a l c o mm u n i t i e s . F i g u r e 6

- 5 s u mm ar i z e s th e I B I ( l e f t ) a n d Q H E I s c o r e s ( ri g h t ) f o r Hu r f o r d Ru n f r o m 1 9 8 5 t o 1 9 9 8
. V e ry p o o r h ab i t a t q u a l i t y f r o m r e c e n t a n d h i s t o r i c a l c h a n n e l i z a ti o n i n th e u p p e r r e a c h ( RM 1
. 8

­ 2
. 5 ) o f H u rf o r d Ru n a n d th e a s s o c i a t e d h y dr o l o g i c a l c h ar a c t er i s ti c s ( e . g . , e p h e me r a l f l o w s ) r e s u l t e d i n a L i mi t e d R e s o u r c e W a t er s ( L RW ) d e s i g n ati o n f o r th i s u p p e r r e a c h
. T h e mi d d l e r e a c h b e g i n n i n g a t th e c o n f l u e n c e o f D o me r D i t c h ( RM 1
. 7

- 1
. 0 ) w a s s u b j e c t t o e x t e n s i v e , m a i n t a i n e d c h an n e l mo d i f i c at i o n s a n d r e s u l t e d i n d e g r a d e d h ab i t at f e atu re s ( F i g u r e 6

- 5 , r i g h t ) , b u t w at e r w a s al w a y s p r e s e n t
. C h a n n e l m a i n t e n a n c e p r a c t i c e s r e s u l t i n g i n p o o r qu a l i t y s u b s t r at e s , u n d e v e l o p e d p o o l s a n d ri f f l e s , a n d a l a c k o f i n s tr e a m c o v e r p r e c l u d e b i o l o g i c al r e c o v e ry t o a s s e m b l a g e s c o n s i s t e n t w i th th e WW H u s e . F o l l o w i n g a u s e at t a i n ab i l i t y a n a l y s i s ( U A A ) , th e mi d d l e re a c h w a s d e s i g n a t e d a s M o d i f i e d W a r mw at e r H ab i t at ( M W H ) , r e f l e c t i n g th e b i o l o g i c a l r e s t o r ati o n p o t e n ti a l f o r a c h an n e l

- mo d i f i e d s tre a m . T h e l o w e r o n e mi l e o f H ur f o r d Ru n , a l th o u g h p r e v i o u s l y r e l o c at e d a n d c h an n e l i z e d , n a tur al l y r e c o v e r e d s u f f i c i e n t w ar mw at e r ( g o o d ) h ab i t a t attri b u t e s s u c h a s c o ar s e s u b s t r a t e s a n d b e tt e r d e v e l o p e d r i f f l e a n d p o o l f e atu r e s t o a c h i e v e Q H E I s c o r e s ( > 6 0

- 7 0 ) th at are t y p i c al o f th e WW H u s e f o r th i s e c o r e g i o n , h e n c e th i s s e g me n t w a s l e f t at WW H
. T h e t i er e d a q u at i c l i f e u s e s th a t w er e a s s i g n e d r ep r e s e n t th e h i g h e s t a t t a i n ab l e p o t e n t i al s g i v e n th e e x i s ti n g l e v e l o f s a n c t i o n e d c h a n n e l m a i n t e n a n c e i n th i s u r b a n s tre a m .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te 1 0 3 a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 6 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5L R W M W H W W H L R W M W H W W H

2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0

L o w e r M i d d l e U p p e rQHEI

N = 6 N = 7 N = 8

1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0

1 9 9 8 1 9 8 0 s 1 9 9 8 1 9 8 0 s 1 9 9 8 1 9 8 0 s I B I N = 1 2 N = 3 N = 1 6 N = 2 N = 2 N = 1

U p p e r M i d d l e L o w e r S t r e a m R e a c h S t r e a m R e a c h F I G U R E 6 - 5 . B o x a n d w h i s k e r p l o t s o f I B I ( l e f t ) a n d Q H E I ( r i g h t ) b y s t r e a m s e g m e n t i n H u r f o r d R u n n e a r C a n t o n , O h i o . A q u a t i c l i f e u s e d e s i g n a t i o n s f o r s e g m e n t s a r e d e n o t e d a l o n g t h e t o p o f e a c h p l o t . 1 9 9 8 d a t a i s s e p a r a t e d f r o m t h e 1 9 8 0 s d a t a f o r t h e I B I , b u t d a t a a r e c o mb i n e d f o r t h e Q H E I . D a t a c o l l e c t e d b e t w e e n 1 9 8 5 a n d 1 9 9 8 . L i n e s a r e s i t e s w i t h n o v a r i a b i l i t y i n s c o r e s ( I B I s = 1 2 ) . T h e h a t c h e d b a r s d e n o t e O h i o b i o c r i t e r i a f o r e a c h t i e r e d u s e . A l l o f th e d e s i g n a t e d u s e s re q u i r e d a d d i t i o n al ab at e me n t o f th e m a j o r p o i n t s o ur c e s d i s c h a r g i n g t o H u r f o r d Ru n . F o l l o w i n g th e i n i ti al ab at e me n t o f p o i n t s o u r c e di s c h ar g e s i n th e l a t e 1 9 8 0 s , d at a c o l l e c t e d i n 1 9 9 8 d e mo n s tr a t e d re c o v e r y o f th e I B I s c o r e n e a r th e mo u th o f th e s tre a m t o th e W W H b i o c r i t er i o n a s p r e di c t e d b y th e Q H E I ( F i g u r e 6

- 5 , l e f t )
. B e c au s e th i s r e a c h w a s d e s i g n at e d W W H , i t i s p r o t e c t e d f r o m a n y f u rth e r a l t e r a ti o n b e l o w th i s q u al i t y . T h e M W H d e s i g n a t e d mi d d l e r e a c h a n d L RW d e s i g n at e d u p p e r r e a c h o f H ur f o r d Ru n h a v e b e e n s u b j e c t e d t o o n g o i n g c h a n n e l m a i n t e n a n c e a c t i v i t i e s ( e . g . , dr e d g i n g , b a n k mo w i n g ) , w h i c h h a s l i mi t e d th e a mo u n t o f b i o l o g i c al r e s t o r at i o n th a t c a n b e e x p e c t e d
. H o w e v e r , e v e n th e s e l e s s - th a n - C W A g o a l u s e s ar e i m p a i r e d d u e t o u nr e s o l v e d t o x i c i m p a c t s ( r e f l e c t e d i n v e ry p o o r I B I s c o r e s ; F i g u r e 6

- 5 , l e f t ) p re s u m ab l y f r o m th e p o i n t s o ur c e s a n d / o r l e g a c y i m p a c t s a s s o c i at e d w i th th e i n d u s tri al s i t e s b o r d er i n g th e s t r e a m . U rb a n/i n d u s t r i a l s t r e a m s s u c h a s H ur f o r d Ru n p r e s e n t c h a l l e n g e s i n t e r m s o f s e tt i n g a n d a t t a i n i n g r e s t o r a ti o n g o a l s . V i s u a l l y , th e l o w e r r e a c h o f H u rf o r d Ru n m a y n o t e x e m p l i f y th e c l a s s i c d e p i c ti o n o f a n a tur a l s t r e a m b e c au s e o f i t s u rb a n/i n d u s t r i al s e tt i n g a n d l o c a ti o n a d j a c e n t t o m a j o r h i g h w a y s . T h e i n s tr e a m h ab i t at , h o w e v e r , i n d i c at e d a WW H p o t e n t i al , w h i c h w a s e v e n tu a l l y v e r i f i e d a s th e e f f e c t s o f c h e mi c a l s t r e s s o r s w e r e r e du c e d
. T h e f e e db a c k p r o v i d e d b y b i o a s s e s s me n t s b a s e d o n th e s y s t e m a t i c c o l l e c t i o n o f b i o l o g i c al a n d h ab i t at d at a , w h i c h i s e s s e n t i al t o u s i n g t i e r e d a q u a ti c l i f e u s e s , i s a n i m p o rt a n t i m p e tu s f o r a c h i e v i n g w a t e r q u al i t y g o a l s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 6 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 04D e f i n e a n d A l l o c a t e C o n t r o l R e s p o n s i b i l i t i e s C A S E E X A M P L E 6 - 4 . L O N G - T E R M M O N I T O R I N G A N D U S E R E - E S T A B L I S H M E N T I N M A I N E B e t w e e n 1 9 7 4 an d 1 9 8 1 , a n e s ti m a t e d 3 3 mi l l i o n d o l l a r s w a s P h y s i c a l s p e n t b y i n d u s tr y , S t a t e , a n d f e d e r al s o u r c e s t o i m p l e me n t p r i m ar y a n d s e c o n d a r y w a s t e w a t e r tre a t me n t t e c h n o l o g y o n f a c i l i ti e s d i s c h a r g i n g i n t o a 1 0 0 km s e c ti o n o f th e P e n o b s c o t R i v e r b e t w e e n M i l l i n o c ke t a n d C o s t i g a n , M a i n e . T h e s e e x p e n di tur e s r e s u l t e d i n a n 8 0 % r e d u c ti o n i n l o a d i n g s o f b i o c h e mi c a l o x y g e n d e m a n d a n d t o t al s u s p e n d e d s o l i d s d i s c h ar g e d f r o m th e k r a f t an d s u l f i t e p u l p a n d p ap er mi l l s i n th e s tu d y ar e a . I n 1 9 7 4 , th e b e n th i c m a c r o i n v e rt e b r a t e c o mm u n i t y w a s d e t er mi n e d t o b e h i g h l y d e g r a d e d a t thr e e s t at i o n s i n c l o s e s t p r o x i mi ty t o p u l p an d p ap e r e f f l u e n t s ( S t a s . 1 2 9 , 1 3 1 , 1 3 3 )
. A n a d di ti o n a l t w o s i t e s , s o me w h a t d o w n s tr e a m o f p o l l u ti o n o u tf al l s ( S t a s . 1 2 5 , 1 2 6 ) , w e r e d e t e r mi n e d t o b e d e g r a d e d ( R ab e n i 1 9 7 7 )
. T h e b e n th i c c o mm u n i t y o f th e s tu d y ar e a h a s b e e n re e v a l u a t e d s e v e r a l t i me s f o l l o w i n g m a j o r w at er q u al i t y c h a n g e s i n th e 1 9 7 0 s , w i th th e c o n c l u s i o n th at th e i n v e s t me n t s h a v e r e s u l t e d i n dr a m at i c i m p r o v e me n t s i n th e r i v e r ’ s a b i l i t y t o s u p p o rt a q u at i c l i f e . E n f o r c e m e n t & C o m p l i a n c e

S o u r c e C o n t r o l s / B M P s M o n i t o r i n g & A s s e s s m e n t E s t a b l i s h U s e s & C r i t e r i a
P r o b l e m I D / S e t

P r i o r i t i e s C h e m i c a l B i o l o g i c a l

D e f i n e & A l l o c a t e C o n t r o l R e s p o n s i b i l i t i e s T i er

e d A q ua t i c L if e U s e s h e l p be t t e r d e f

i n e d e s i

g n a t

e d a q ua t i c l

if e u

s e s .

S t a ti o n 1 2 9 i s l o c at e d 4 km d o w n s t r e a m o f th e L i n c o l n P u l p an d P ap e r C o m p a n y o u t f a l l
. F i g u re 6

- 6 p r o v i d e s a g r ap h i c al s u mm ar y o f c h a n g e s i n t w o me tr i c s o f a q u at i c c o mm u n i t y s tru c tur e f o r th e p e ri o d o f r e c o r d at S t a ti o n 1 2 9
. M a i n e D E P u s e s th e me tr i c s s h o w n i n a l i n e a r d i s c r i mi n a n t mo d e l t o a s s i g n a q u at i c l i f

e c l a s s i f i c a ti o n a tt ai n me n t
. In 1 9 7 4 , S t at i o n 1 2 9 w a s d e s i g n at e d a s “ h i g h l y p o l l u t e d
. ” T h e s u b s tr at e a t S t a ti o n 1 2 9 w a s c o v e r e d w i th s e w a g e b a c t e ri a ( S p h a e r o t i l u s ) a n d th e i n v e rt e b r at e c o mm u n i t y w a s r e s tri c t e d t o w o r m s , l e e c h e s , a n d p o l l u t i o n t o l er a n t mi d g e l ar v a e . N u m b e r s o f i n di v i d u a l s w er e v e ry h i g h , i n d i c at i n g a “ b l o o m ” o f t o l e r a n t , o p p o rtu n i s t o r g a n i s m s . D i v e r s i t y a n d r i c h n e s s v a l u e s w e re v e ry l o w ( F i g u r e 6

- 6 ) , a n d th e r e w a s a c o m p l e t e ab s e n c e o f p o l l u t i o n - s e n s i ti v e m a y f l i e s a n d s t o n e f l i e s . In t e r m s o f a q u a ti c l i f e c l a s s i f i c at i o n , th i s s t at i o n d i d n o t me e t mi n i m u m S t a t e o r f e d e r a l s t an d ar d s . G e n e r i c R i c h n e s s

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0

1 9 7 4 1 9 8 1 1 9 8 3 1 9 8 5 1 9 9 2 1 9 9 5 Y

e a rVar02-GenericRichness G e n e r i c D i v e r s i t y

0 1 2 3 4 5

1 9 7 4 1 9 8 1 1 9 9 0 1 9 9 2 1 9 9 3 1 9 9 4 1 9 9 5 Ye a rVar05-SWGenericDiversity

F I G U R E 6 - 6 . S c a t t e r p l o t s s h o w i n g v a l u e s f o r tw o b i o l o g i c a l c o m m u n i t y v a r i a b l e s , g e n e r i c r i c h n e s s ( l e f t ) a n d g e n e r i c d i v e r s i t y ( r i g h t ) , f r o m S t a . 1 2 9 , t h e P e n o b s c o t R i v e r b e l o w L i n c o l n P u l p a n d P a p e r , b e t w e e n 1 9 7 4 a n d 1 9 9 6 . D r a m a t i c i m p r o v e me n t s i n th e b e n th i c m a c r o i n v e rt e b r at e c o mm u n i t y w e r e e v i d e n t b y 1 9 8 1 ( D a v i e s 1 9 8 7 )
. T o t al ab u n d a n c e w a s d o w n , ri c h n e s s a n d di v e r s i t y w e r e g r e a tl y i m p r o v e d ( F i g u r e 6

- 6 ) , a n d th e p r o p o rti o n o f t o l e r a n t mi d g e l a r v a e w a s l o w e r . L o w nu m b e r s o f s t o n e f l i e s a n d m a y f l i e s w e re al s o p r e s e n t
. O v e r a l l , att ai n me n t h a d i m p r o v e d t o C l a s s C s t a n d a r d s . T h e s t at i o n h a s b e e n s a m p l e d f o ur ti me s s i n c e 1 9 8 1 , e a c h ti me me e t i n g C l a s s B s t a n d ar d s a n d s h o w i n g c o n ti n u e d i m p r o v e me n t i n c o mm u n i t y s tru c tur e , i n c l u di n g h i g h d i v e r s i t y a n d r i c h n e s s a n d h e a l th y s t o n e f l y a n d m a y f l y p o p u l at i o n s . T h i s l o n g t e r m d a t a s e t p r o v i d e s a v a l u ab l e e x a m p l e o f th e re s p o n s i v e n e s s o f b i o t a t o w at e r q u a l i t y i m p r o v e me n t s . It
DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 6 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 0 5D e f i n e a n d A l l o c a t e C o n t r o l R e s p o n s i b i l i t i e s a l s o h i g h l i g h t s th e u n i q u e u s e f u l n e s s o f b i o l o g i c a l mo n i t o r i n g t o d o c u me n t a n d s u mm ar i z e th e r e a l w o r l d b e n e f i t s o f r e s p o n s i b l e s t e w ar d s h i p o f a qu ati c r e s o u rc e s . A s a r e s u l t o f i n v e s t me n t i n w a s t e w at e r c o n tr o l , th e P e n o b s c o t R i v e r i m p r o v e d dr a m at i c al l y , f r o m n o t a t t a i n i n g C l a s s C s t a n d a r d s i n 1 9 7 4 t o a tt a i n i n g C l a s s B s t a n d ar d s th r o u g h o u t mo s t o f th e ri v e r t o d a y . A s a r e s u l t , M a i n e u p g r a d e d th e r i v e r f r o m C l a s s C t o C l a s s B i n t w o s t e p s . A s o f 1 9 9 9 , th e e n t i r e m a i n s t e m , w i th th e e x c e p ti o n o f a n i mp o u n d e d s e c t i o n , i s n o w C l a s s B a n d m u s t a tt ai n C l a s s B s t a n d ar d s . W i th o u t T A L U s , th e u p g r a d e c o u l d n o t h a v e t ake n p l a c e a n d th e r i v e r w o u l d b e m a i n t ai n e d t o d a y a s th e e q u i v a l e n t o f C l a s s C
. W i th M a i n e ' s T A L U s , th e r i v e r i s n o w p r o t e c t e d a s C l a s s B , w h i c h h a s b e e n d e mo n s tr at e d t o b e a tt ai n ab l e th r o u g h o u t
. D o c u me n t a ti o n o f th e i m p r o v e me n t a n d s u b s e q u e n t p r o t e c t i o n o f th e i m p r o v e d c o n d i t i o n s i s n o t p o s s i b l e w i th o u t T A L U s . In a d d i t i o n t o th e P e n o b s c o t , m a n y o th e r s tr e a m s i n M a i n e h a v e b e e n u p g r a d e d i n c l a s s a s a r e s u l t o f e f

f e c ti v e w a s t e w a t e r tre at me n t o r d a m r e mo v a l , w h i c h h a s l e d t o dr a m at i c i m p r o v e me n t s i n b i o l o g i c a l c o n d i t i o n a n d c l a s s att ai n m e n t
. C A S E E X A M P L E 6 - 5 . D E V E L O P M E N T O F L I M I T S F O R N P D E S P E R M I T S I N M A I N E D e c o s t e r E g g F ar m , l o c at e d i n T u rn e r , M ai n e , i s th e l a r g e s t p r o d u c e r o f b r o w n e g g s i n N e w E n g l a n d
. T h e F ar m h a s a l o n g h i s t o r y o f e n v i r o n me n t al c o n c e r n s i n c l u d i n g l e v e l s o f ammo n i a a n d n i tr a t e s i n v i o l ati o n o f dr i n ki n g w at e r s t a n d ar d s . T h i s c a s e e x a m p l e p r e s e n t s a u n i q u e e x a m p l e o f th e d e t

e c ti o n o f b i o l og ic a l i m

p a c t s i n a s tr e a m a tt ai n i n g s u r f a c e w a t e r qu a l i t y s t a n d ar d s b u t a f

f e c t e d b y p o l l u t e d g r o u n d w a t e r r e c h a r g e . P e r mi tti n g s t af f h a d r e c o r d e d n u t r i e n t l e v e l s i n l e a c h at e dr ai n i n g p o o r l y m a n a g e d m a n u r e a n d c h i c ke n c ar c a s s w a s t e p i l e s . S t r e a m v i o l ati o n s w er e n o t s u f f i c i e n t l y h i g h t o tri g g e r e n f o r c e me n t a c ti o n b a s e d o n s u r f a c e w a t er q u a l i t y v i o l ati o n s b u t th e h i g h l e v e l s r e s u l t e d i n c o n t a mi n at e d l e a c h at e e n t e ri n g g r o u n d w at er o n th e D e c o s t er p r o p ert y . In 1 9 8 9 , th e D e p art me n t b r o u g h t e n f o r c e me n t a c ti o n a g a i n s t D e c o s t e r E g g F ar m t o p r o h i b i t a n y f u rth er s p r e a di n g o f m a n u r e o n th e p r o p e rt y a n d t o e n f o r c e p r o p e r m a n a g e me n t o f o th e r an i m a l w a s t e p r o d u c t s . In 1 9 9 1 , th e c o m p a n y w a s re q u i r e d t o e v a l u a t e th e c o n d i ti o n o f th e a qu a ti c l i f e i n s tre a m s a f f e c t e d b y l e a c h a t e o r g r o u n d w a t e r u p w e l l i n g . T w o o f th e s tre a m s , L i v e l y B r o o k a n d H o u s e B r o o k , w e r e d e s i g n a t e d b y th e S t at e t o m a i n t a i n C l a s s B w at e r q u a l i t y c o n di ti o n s . T h e u s e d e s i g n at i o n p r o c e s s h a d d e e me d th i s t o b e a n a p p r o p ri at e m a n a g e m e n t g o a l f o r th e s e s t r e a m s b a s e d o n th e ti er e d u s e d e s i g n a ti o n s o f o th er s tr e a m s o f c o m p ar ab l e h ab i t a t a n d w at er s h e d c o n di ti o n . F i e l d i n v e s t i g a ti o n s i n c l u d e d p r o b e s o f th e h y p o rh e i c z o n e ( th e w at er f l o w i n g thr o u g h th e s t r e a m s u b s tr at e ) t o me a s ur e th e c o n d u c ti v i t y o f th e u p w e l l i n g g r o u n d w a t e r . C o n d u c ti v i t y i s a me a s u r e o f th e i o n i c s tre n g th o f w at er a n d i s a v e r y g o o d me a n s o f d e t e c t i n g c e rt a i n ty p e s o f p o l l u t a n t s . T h e s tre a m b e d i n v e s t i g ati o n u n c o v e r e d s e v e r al a r e a s o f c o n t a mi n at e d g r o u n d w a t e r r e c h ar g e t o th e s t r e a m . A q u a ti c l i f e s a m p l i n g , c o m p l e t e d i n 1 9 9 2 , c o n f i r me d i m p a c t s t o th e b e n th o s at thr e e s t at i o n s af f e c t e d b y g r o u n d w at er u p w e l l i n g o n L i v e l y B r o o k a n d o n e s t at i o n o n H o u s e B r o o k
. S t at i o n 1 8 8 , o n H o u s e B r o o k , i s l o c at e d d o w n s tr e a m o f a f a i l i n g tr e at me n t s y s t e m th a t r e c e i v e s w a s t e f r o m th e e g g w a s h i n g o p e r ati o n . T h e w a s t e s tre a m i s s e v e r e l y c o n t a mi n at e d b y n i tr at e s . T h i s s t at i o n f ai l e d t o att a i n mi n i m u m C l a s s C a q u at i c l i f e s t a n d a r d s i n 1 9 9 2
. R e p e a t s a m p l i n g i n 1 9 9 7 d e mo n s tr a t e d a tt ai n me n t o f C l a s s C s t a n d ar d s b u t th e s tre a m s t i l l f ai l e d t o att ai n i t s a s s i g n e d C l a s s B s t a tu s , i n di c at i n g th e n e e d f o r a d d i t i o n a l m a n a g e me n t i n t er v e n ti o n . B i o mo n i t o r i n g i n f o r m a t i o n w a s u s e d t o i s s u e a c o n s e n t o r d er r e q u i r i n g t e r mi n a t i o n o f m a n u re s p re a d i n g p r a c t i c e s an d i m p r o v e d tr e at me n t o f th e p r o d u c t s o f th e e g g w a s h i n g f a c i l i ti e s . T h e e g g w a s h i n g f a c i l i t y w a s r e mo v e d
. E n f o r c e m e n t & C o m p l i a n c e

S o u r c e C o n t r o l s / B M P s M o n i t o r i n g & A s s e s s m e n t E s t a b l i s h U s e s & C r i t e r i a
P r o b l e m I D / S e t

P r i o r i t i e s C h e m i c a l P h y s i c a l B i o l o g i c a l

D e f i n e & A l l o c a t e C o n t r o l R e s p o n s i b i l i t i e s T i e r

e d A q ua t ic L if e U s es h e l p b e tt e r d e f

i n e d es i

g n a t e d a q u

a t

i c l

if e u s es .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 6 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 0 6D e f i n e a n d A l l o c a t e C o n t r o l R e s p o n s i b i l i t i e s T h e L i v e l y a n d H o u s e B r o o k s c a s e s tu d y i l l u s tr at e s th e f u l l w a t e r p r o g r a m c y c l e ( Fi g u r e 5

- 1 )
. M o n i t o r i n g a n d c h ar a c t e ri z a t i o n o f th e h ab i t a t a n d w at e r s h e d s o f th e t w o s t r e a m s r e v e a l e d th a t , w i th b e s t m a n a g e me n t p r a c t i c e s i n p l a c e , th e y s h o u l d b e ab l e t o a tt a i n C l a s s B s t atu s , b u t i n f a c t w e re n o t att ai n i n g mi n i m u m C l a s s C s t atu s . Pr o b l e m i d e n ti f i c at i o n s h o w e d th a t c o n t a mi n a t e d g r o u n d w a t er d u e t o p o o r m a n a g e me n t p r a c t i c e s w a s c au s i n g th e i m p a i r me n t
. A s e t o f s o u r c e c o n tr o l s w e r e ap p l i e d , th e f a c i l i t y c o m p l i e d w i th th e c o n t r o l s , a n d mo n i t o r i n g o f th e s t r e am s ’ c o n d i ti o n c o n t i n u e d
. T h e mo n i t o ri n g s h o w e d th at a l th o u g h th e s tre a m s h a d i m p r o v e d t o C l a s s C , th e y w e r e s ti l l n o t att ai n i n g th e i r d e s i g n a t e d C l a s s B s t atu s . M ai n e D E P ap p l i e d f u rth e r s o ur c e c o n tr o l s o n th e f a c i l i t y t o a c h i e v e C l a s s B s t atu s . O n g o i n g mo n i t o r i n g , i t e r at i v e m a n a g e me n t i n t e r v e n ti o n , a n d t i er e d u s e g o a l s c o n f i r me d th at th e s tre a m s h a d th e p o t e n t i a l t o att a i n C l a s s B s t a tu s . W i th o u t ti e r e d u s e s , s o ur c e c o n tr o l s w o u l d h a v e s t o p p e d w h e n a mi n i m a l c o n d i ti o n w a s re a c h e d ( c o n s i s t e n t w i th a C l a s s C c o n di ti o n ) a n d th e t w o s tre a m s w o u l d n e v e r h a v e r e c o v e re d t o C l a s s B
. T i e re d a qu ati c l i f e u s e s c re a t e a tt a i n ab l e g o a l s a n d b e s t u s e s f o r w at e r b o d i e s , r e s u l ti n g i n b e tt e r q u al i t y w a t e r s th a n ar e p o s s i b l e w i th a s i n g l e u s e . I f a g e n e r a l a qu a ti c l i f e u s e s y s t e m h a d b e e n i n f o r c e , i t l i ke l y w o u l d h a v e re s u l t e d i n a b i o l o g i c al q u al i t y c o m p ar ab l e t o M a i n e ’ s C l a s s C , w i th n o i m p e tu s f o r i m p r o v e me n t t o th e a c tu a l p o t e n ti al ( C l a s s B )
. C A S E E X A M P L E 6 - 6 . N P D E S P E R M I T T I N G A N D U S E A T T A I N A B I L I T Y A N A L Y S I S I N O H I O E c o l o g i c al l y - b a s e d T A L U s , a s y s t e m at i c ap p r o a c h t o mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t , a n d a s o u n d U A A p r o c e s s c a n P h y s i c a l p r o v i d e s u b s t a n t i al b e n e f i t s f o r N P D E S p er mi tti n g r e l at e d t o b o th th e d e ri v a t i o n o f p e r mi t s a n d a s s e s s i n g th e e f f e c t i v e n e s s o f a p e r mi t i n r e s t o ri n g a n a q u a t i c l i f e u s e . A s y s t e m f o r i d e n t i f i c a ti o n o f th e att a i n a b l e p o t e n t i a l f o r th e a q u ati c l i f e o f a w a t e r b o d y u s i n g a s y s t e m at i c ap p r o a c h c a n s e t c r e di b l e r e s t o r a ti o n g o a l s a n d s u p p o rt me a s u re d re s p o n s e s t o e n v i r o n me n t al ri s k s . T h i s c a s e e x a m p l e i l l u s t r at e s th e u s e o f T A L U s , s y s t e m a t i c mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t , a n d a c o n s i s t e n t p r o c e s s f o r c o n d u c ti n g U A A s i n s up p o rt o f N P D E S p er mi tt i n g i s s u e s . T h e O t t a w a R i v e r i n n o rth w e s t O h i o h a s b e e n h e a v i l y p o l l u t e d f o r mo r e th a n a c e n tu r y . T h e r i v e r i s i m p a c t e d b y th e c i t y o f L i m a , rur a l c o mm u n i t i e s , an d a g r i c u l tu r a l a c ti v i ti e s ( r o w c r o p s )
. H e a v y i n d u s try i n L i m a w a s i d e n t i f i e d a s a m a j o r s o u rc e o f w a t e r p o l l u t i o n s i n c e th e 1 8 8 0 s ( L e e s o n 1 8 8 5 c . f
. O h i o E P A 1 9 9 2 ) b e i n g e s p e c i a l l y s e v e r e i n th e 1 9 6 0 s “
. . . w h e n mo r e th a n 3 7 mi l e s w e re d e v o i d o f f i s h , i n c l u di n g th e A u g l ai z e R i v e r d o w n s tre a m f r o m th e O tt a w a R i v e r ” ( O h i o E P A 1 9 9 2 )
. P o i n t s o u r c e s i n c l u d e o n e m a j o r m u n i c i p al a n d t w o m a j o r i n du s t r i a l d i s c h a r g e s , i n d u s t r i a l c o n t r i b u t o r s t o th e L i m a s e w e r s y s t e m , c o m b i n e d s e w e r o v e r f l o w s ( C S O s ) , an d p a rti al o r u n t r e at e d s e w a g e d i s c h a r g e s f r o m s e mi

- ru r a l a r e a s i n th e w at e r s h e d
. T h e e f f l u e n t f l o w f r o m th e thr e e m a j o r p o i n t s o ur c e s e n t er th e O tt aw a R i v e r w i th i n a 0
. 8 mi l e r e a c h a n d c o m p r i s e th e m a j o r i t y o f th e ri v e r f l o w d u r i n g dry w e ath er mo n th s . I mp r o v e me n t s c o n s i s t e n t w i th C W A t e c h n o l o g y s t a n d a r d s h a v e b e e n m a d e at th e m a j o r w a s t e w at e r t r e at me n t f a c i l i ti e s s i n c e th e l a t e 1 9 7 0 s . T h e m a j o r c au s e s o f i m p a i r me n t i n c l u d e o r g a n i c e n ri c h me n t a n d l o w D
. O
. , g e n e r a l t o x i c i t y , h ab i t at al t e r at i o n s ( i m p o u n d me n t s ) , n u tri e n t s , a mmo n i a , h e a v y me t a l s , o i l a n d g r e a s e , a n d c h l o r i n e i n b o th th e w at e r c o l u mn a n d b o tt o m s e d i me n t s ( O h i o E P A 1 9 9 8 )
. T h i s c a s e e x a m p l e f o c u s e s o n a 2 5

- mi l e s e g me n t o f th e O tt a w a R i v e r th at i s d i r e c t l y i m p a c t e d b y m a j o r p o i n t s o ur c e s ( Fi g u r e 6

- 7 ) an d i n c l u d e s z o n e s o f i mme d i at e a n d a c u t e i m p a c t s a n d v ar i o u s p h a s e s o f r e c o v e r y d o w n s tr e a m . P h y s i c al h ab i t at i n th e m a i n s t e m d o w n s tr e a m f r o m th e m a j o r p o i n t s o u r c e s i s g o o d E n f o r c e m e n t & C o m p l i a n c e

S o u r c e C o n t r o l s / B M P s M o n i t o r i n g & As s e s s m e n t E s t a b l i s h U s e s & C r i t e r i a
P r o b l e m I D / S e t

P r i o r i t i e s C h e m i c a l B i o l o g i c a l

D e f i n e & A l l o c a t e C o n t r o l R e s p o n s i b i l i t i e s T i er

e d A q u a t ic L i f e U se s h e l p b e t t e r d e f

i n e d e s i

gn a t e d a q u a t ic l

i f e u s e s.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 6 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 0 7t o e x c e l l e n t , an d th e m a i n s t e m i s d e s i g n at e d W W H a s th e r e s u l t o f a u s e att a i n ab i l i t y a n a l y s i s a n d up g r a d e c o n d u c t e d i n th e l at e 1 9 8 0 s . P r i o r t o th i s a n al y s i s , mo s t o f th e r i v e r w a s a s s i g n e d th e L i mi t e d W a r mw a t e r H ab i t a t ( L W H ) a q u ati c l i f e u s e , w h i c h w a s a s s i g n e d t o r i v e r s th o u g h t t o b e s o p o l l u t e d th at re s t o r ati o n w a s c o n s i d er e d u n f e a s i b l e . T h e LW H u s e w a s d e v e l o p e d a n d ap p l i e d p ri o r t o th e d e v e l o p me n t a n d a d o p ti o n o f T A L U s b y O h i o E P A a n d i s n o l o n g e r u s e d
.

B i o l o g i c a l s a m p li n g s i t e

C l a r k O i l ( B P O i l ) P C S L i m a W W T P L i m a W W T P

R R d a m L

- 5 l a n d f i l l

L i m a W W T P

R R d a m

H o g C k

L i t t l e H o g C

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st C r e e

k

L i t t l e O

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i v e r Z u r m e h l y C r e e k H o n

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t h erwo o d D i tc h A u g l a

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i ver P l u m C k

S u g a

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k B e

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r R u n D u g R u n El i d a

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T P R i m

e r K a l i d

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Go m e r

A m e r

i ca n B a t

h W

W

T P

L I M

A C o m m u n i t y D i s c h a r g e r C S O o r l a n d fi l l D a m l o c a t i o n

F I G U R E 6 - 7 . M a p o f t h e O t t a w a R i v e r w i t h m a g n i f i c a t i o n o f t w o r e a c h e s i n t h e L i m a , O h i o a r e a ( a f t e r O h i o E P A 1 9 9 8 ) .
T o x i c s t r e s s o r s , e x p o s u re s , a n d re s p o n s e s r e a c h e d a m a x i m u m i n th e s e g me n t d i r e c t l y i m p a c t e d b y th e th r e e m a j o r p o i n t s o ur c e s ( O h i o E P A 1 9 9 8 ; Y o d er a n d D e S h o n 2 0 0 3 )
. E v i d e n c e o f m u l t i p l e t o x i c e x p o s ur e s o c c urr e d i n th e w at e r c o l u mn c h e mi s try , s e d i me n t c h e mi s t ry , w h o l e e f f l u e n t t o x i c i t y , f r e qu e n c y o f D E L T a n o m a l i e s , f i s h ti s s u e c o n t a mi n a n t s , a n d b i o c h e mi c a l m arke r s ( T ab l e 6

- 3 )
. T h e s e i n d i c at o r s p o i n t e d s tr o n g l y t o i m p a c t s o f a t o x i c c h a r a c t e r a n d th e b i o l o g i c al r e s p o n s e s i g n a tur e s p r o v i d e d th e c o r r o b o r a ti n g f e e db a c k
. L o w D
. O
. c a n o c c u r i n th e O tt a w a Ri v e r ( O h i o E P A 1 9 9 8 ) , b u t th e mo r e s e ri o u s t o x i c e f f e c t s th at are e v i d e n t i n th e b i o l o g i c al re s p o n s e s i g n atu re s p r e s e n tl y m a s k i t s l e s s s er i o u s e f

f e c t s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 6 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 0 8e r

er

e r T A B L E 6 - 3 . A m a t r i x o f s t r e s s o r , e x p o s u r e , a n d r e s p o n s e i n d i c a t o r s f o r t h e O t t a w a Ri v e r m a i n s t e m b a s e d o n d a t a c o l l e c t e d i n 1 9 9 6 ( a f t e r O h i o E P A 1 9 9 8 ) . T h e d a r k n e s s o f s h a d i n g i n d i c a t e s t h e d e g r e e o f s e v e r i t y o f e f f e c t o r e x c e e d a n c e e x p r e s s e d b y a n i n d i c a t o r . DE

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d us e Cu m u l a

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TP NON 4 7 P o or to F a i r P o or to F a i r P o or to M

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- era t e M o d

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n dam NON 7 2 P o or P o or to F a i r F a i r to G

o o d A m m . C B

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x c . T SS L o w N A H i g h P e st i

c i de s L o w L o w L o w H i g h L o w L o w K a l i d

a to m ou t h F UL L 6 9 G o o d G o o d E x c . T SS L o w N A V e r

y H i g h P e st i

c i de s L o w L o w L o w H i g h L o w L o w
Q H E I s c o r e s f o r th e O tt a w a i n d i c at e d mo r e th a n a d e q u at e h ab i t at t o s u p p o rt th e WW H u s e d e s i g n a t i o n ( R a n ki n 1 9 8 9 , 1 9 9 5 )
. In a g r o w i n g r e c o v e ry z o n e i mme d i at e l y b e l o w th e i m p a c t e d r e a c h , th e b i o t a e v e n tu a l l y e x h i b i t e d r e c o v e r y t o W W H s t atu s i n th e l o w e r r e a c h e s o f th e ri v e r . I n th e i m p a i r e d s e c t i o n s , th e b i o l o g i c a l r e s p o n s e s i g n a tu re s s t r o n g l y i n d i c a t e g e n e r al t o x i c i t y , w h i c h i s a f u n d a me n t a l l y d i f f e re n t r e s p o n s e th a n w h a t w o u l d o c c u r i n r e s p o n s e t o h ab i t at o r l o w D
. O
. al o n e ( Fi g u r e 6

- 8 ; Y o d e r a n d R a n ki n 1 9 9 5 b ; Y o d e r a n d D e S h o n 2 0 0 3 )
. R e s u l t s f r o m a s i mi l ar t i me p e ri o d f o r th e S c i o t o R i v e r are s h o w n f o r c o m p ar i s o n . T h i s ri v e r i s i m p a c t e d b y n o n - t o x i c c au s e s a n d s o ur c e s i n c l u di n g o r g a n i c e nr i c h me n t a n d o x y g e n d e m a n d i n g w a s t e s f r o m s o u r c e s th at d o mi n at e th e l o w f l o w o f th e ri v e r a n d e m a n at e f r o m a s i mi l ar m u n i c i p al i n f r a s tru c tu r e a n d w at e r s h e d s e t ti n g . T ake n t o g e th er , th e s e c o n s i d e r a ti o n s l e d O h i o E P A t o r e d e s i g n at e ( u p g r a d e ) th e O tt a w a Ri v e r f r o m L W H t o W W H i n 1 9 8 9
. T h e r e d e s i g n a ti o n w a s c o n t r o v e r s i a l a n d r e s u l t e d i n l e g a l a c ti o n s c h al l e n g i n g th e W W H u s e . P l a i n ti f fs c o n t e n d e d th at th e h ab i t at c o u l d n o t s u p p o rt a WW H a s s e m b l a g e a n d f u rth er a r g u e d th at D
. O
. c o n c e n t r a ti o n s c o n s i s t e n t w i th WW H c r i t e r i a w e r e u n att a i n ab l e du e t o up s tr e a m i m p o u n d me n t s an d th e f l o w re g i me . T h e W W H d e s i g n at i o n w a s u p h e l d b e c au s e O h i o h a d a s ub s t a n ti al re c o r d d e mo n s t r ati n g th e r e l at i o n s h i p b e t w e e n h ab i t at c o n d i t i o n ( a s Q H E I ) a n d att a i n ab l e b i o l o g i c al c o n d i t i o n d e s c r i b e d i n th e ti er e d u s e s . T h e re s p o n s e s i g n a tur e s i n di c at e d th at th e c au s e o f n o n - att ai n me n t i n th e O tt a w a R i v e r w a s p ri m ar i l y t o x i c i t y .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 6 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 0 9O T T A W A R I V E R : F R E Q U E N C Y O F D E L T A N O M A L I E S S C I O T O R I V E R : F R E Q U E N C Y O F D E L T A N O M A L I E S

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0PERCENT

n = 3 8 n = 2 2 n = 5 4 n = 4 8 n = 4 9 T o xi

c R es o n se T h r

e s h o l d (

> 1 0 % )

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0PERCENT

n = 3 0 n = 8 n = 3 1 n = 1 8 n = 2 8 T ox

i c R es o n se T h r

e sh o ld ( > 1 0 % )

1 9 8 5 1 9 8 7 1 9 8 9 1 9 9 1 1 9 9 6 1 9 8 1 1 9 8 6 1 9 8 8 1 9 9 1 1 9 9 6 O T T A W A R I V E R : I B I S C I O T O R I V E R : I B I

2 0 3 0 4 0 5 0 6 0

n = 3 8 n = 2 2 n = 5 4 n = 4 8 n = 4 9INDEXOFBIOTICINTEGRITY(IBI)

1 2 W W H B io cr ite r

i o n ( I B I = 42 ) T o xi

c R

e s o n s e T h r

e s h o l d (

I B I <

2 2 ) E W

H B io cr it e r

i o n ( I BI = 4 8 )

2 0 3 0 4 0 5 0 6 0

n = 3 0 n = 8 n = 3 1 n = 1 8 n = 2 8INDEXOFBIOTICINTEGRITY(IBI)

1 2 W W H B io cr iter

i o n ( I B I = 4 0 )
T o xic R es o n se T h r

e s h o l d (

I BI <

2 2 )

1 9 8 5 1 9 8 7 1 9 8 9 1 9 9 1 1 9 9 6 1 9 8 1 1 9 8 6 1 9 8 8 1 9 9 1 1 9 9 6 F I G U R E 6 - 8 . R e s u l t s f o r tw o k e y f i s h a s s e m b l a g e m e a s u r e s ( % D E L T a n o m a l i e s , u p p e r l e f t p a n e l a n d I B I , l o w e r l e f t p a n e l ) s h o w i n g t h e t h r e s h o l d s f o r t o x i c r e s p o n s e s i n t h e O t t a w a R i v e r s t u d y a r e a b e t w e e n 1 9 8 5 a n d 1 9 9 6 . T h e r e s u l t s a r e s h o w n w i t h t h o s e f r o m t h e S c i o t o R i v e r b e t w e e n 1 9 8 1 a n d 1 9 9 6 t o i l l u s t r a t e t h e d i f f e r e n t r e s p o n s e s s h o w n i n a r i v e r i mp a c t e d b y n o n - t o x i c s t r e s s o r s . T h e WW H r e d e s i g n at i o n an d th e s u b s e q u e n t p e r mi t ti n g o f th e th re e m a j o r p o i n t s o u r c e s c o u l d h a v e t ake n a s i g n i f i c a n tl y d i f f e r e n t p ath i n th e a b s e n c e o f th e T A LU ap p r o a c h e m p l o y e d b y O h i o E P A
. I n s t e a d o f ke e p i n g th e f o c u s o n th e mo s t l i mi t i n g p r o b l e m o f c o m p l e x t o x i c i t y , th e o u t c o me c o u l d h a v e b e e n d i v e rt e d b y th e i n i ti a l c l a i m s o f h ab i t at l i mi t ati o n s a n d D
. O
. i s s u e s . O h i o ’ s s y s t e m at i c ap p r o a c h t o mo n i t o r i n g d i r e c t l y ti e d t o i t s T A L U s w a s u p h e l d i n a c o u rt c a s e o n th e r e d e s i g n at i o n t o W W H , w h i c h h a s a v e rt e d s u b s e q u e n t l e g a l a c t i o n s i n o th e r s i mi l a r p er mi t t i n g c a s e s . T h i s i s r e l at e d t o th e s o u n dn e s s a n d c o n s i s t e n c y o f th e U A A ap p r o a c h a n d th e p er c ep ti o n th a t th e T A L U s are re a s o n ab l y a tt ai n ab l e a n d p r o t e c ti v e . O n e t o o l th e N P D E S p r o g r a m u s e s t o i d e n t i f y p o t e n t i al p r o b l e m s f r o m d i s c h a r g e r s i s n o n - c o m p l i a n c e w i th p e r mi t t e r m s a n d c o n di ti o n s . In th i s c a s e , n o n e o f th e i n di v i d u a l p o i n t s o u rc e s i n v o l v e d w e re c o n s i d e r e d i n n o n - c o m p l i a n c e o f th e i r N P D E S p e r mi t s at th e t i me o f th e a s s e s s me n t s . H o w e v e r , th e i r c u m u l a t i v e e f f e c t o n b i o l o g i c al c o n d i t i o n r e s u l t e d i n s e v e r e b i o l o g i c al i m p a i r me n t o f th e ri v e r . A s a r e s u l t , O h i o E P A i m p o s e d c o n t r o l s t o s i g n i f i c a n t l y i m p r o v e w at er q u al i t y , i n c l u di n g c h r o n i c W E T l i mi t s , c l o s e s c ru t i n y o f i n t e r mi tt e n t re l e a s e s a n d s p i l l s , an d i n t e rn a l au di t s c o n du c t e d b y t w o o f th e i n d u s t r i a l f a c i l i ti e s i n v o l v e d
. In a d d i ti o n , a n u n re g u l at e d l a n d f i l l l e a c h at e w a s d i s c o v e r e d a n d s u b s e q u e n t l y r e q u i r e d r e me d i a ti o n . DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 6 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 1 0D e f i n e a n d A l l o c a t e C o n t r o l R e s p o n s i b i l i t i e s U n d e r a t i e r e d s y s t e m , th e b i o c r i t e ri a e n dp o i n t s v ary w i th th e s p e c i f i c u s e an d thu s c a n a f f e c t th e N P D E S p e r mi t
. F o r e x a m p l e , a WW H d e s i g n a t i o n re q u i r e s b e tt e r b i o l o g i c al c o n d i t i o n ( h i g h e r I B I , M C I a n d M I w B s c o r e s ) th a n th e L R W u s e . A c c o r d i n g l y , L RW w a t er s c a n t o l er at e h i g h e r n u tri e n t s a n d l o w e r D
. O
. th a n W W H w at e r s ( S e e Fi g u r e 6

- 2 , T ab l e 6

- 2 , a n d A p p e n d i x B ) , w h i c h w o u l d af f e c t p er mi t l i mi t s . A d e c i s i o n th a t th e s t r e a m w a s e i th e r h ab i t at l i mi t e d o r d i s s o l v e d o x y g e n l i mi t e d a l o n e w o u l d h a v e d i v e rt e d a t t e n ti o n a w a y f r o m th e s e v e r e t o x i c i m p a c t s th a t w e r e i n re a l i t y l i mi t i n g th e a q u ati c l i f e i n th i s ri v e r . T h e m a g n i tu d e o f th e s e i n f l u e n c e s w o u l d h a v e b e e n u n d er e s t i m a t e d o n th e s o l e b a s i s o f a d mi n i s tr ati v e me a s u r e s , w i th o u t th e s tre s s o r an a l y s i s th a t i d e n ti f i e d th e c au s e s o f i m p a i r me n t i n th e O tt a w a Ri v e r . C A S E E X A M P L E 6 - 7 . S U P P O R T F O R D R E D G E A N D F I L L P E R M I T T I N G I N O H I O T h e l o s s e s o f h ab i t at di v e r s i t y o r h a b i t at
- me d i a t e d s tre s s o r s s u c h a s P h y s i c a l i n c r e a s e d s i l t at i o n are n o w th e mo s t p r e v a l e n t c au s e s o f a q u ati c i m p a i r me n t i n O h i o ( Fi g u r e 6

- 9 , O h i o E P A 2 0 0 0 )
. T h i s i s a l s o t ru e a c r o s s m u c h o f th e U
. S
. ( U
. S
. E P A 2 0 0 2 b )
. E n v i r o n me n t al e f f e c t s o f e x t e n s i v e l an d s c ap e c h an g e s a n d i n s t r e a m h ab i t at al t er at i o n s ar e a p ri m ary s tr e s s o r g r a d i e n t al o n g w h i c h th e ti e re d a q u a ti c l i f e u s e s w er e d e v e l o p e d
. S o me h ab i t at al t e r ati o n s ar e r e a d i l y r e s t o r ab l e w h i l e o th er s a r e e s s e n t i a l l y p e r m a n e n t e i th er b e c au s e th e y ar e c o n t i n u o u s l y m a i n t a i n e d f o r f l o o d c o n t r o l o r dr a i n a g e p u rp o s e s o r th e y e x c e e d th e n atur al c ap a c i t y f o r r e c o v e ry . E n f o r c e m e n t & C o m p l i a n c e

S o u r c e C o n t r o l s / B M P s M o n i t o r i n g & A s s e s s m e n t E s t a b l i s h U s e s & C r i t e r i a
P r o b l e m I D / S e t

P r i o r i t i e s C h e m i c a l B i o l o g i c a l

D e f i n e & A l l o c a t e C o n t r o l R e s p o n s i b i l i t i e s T i e r

e d A q u a t ic L i f e U se s h e l p b e t t er d e f

i n e d es i

gn a t e d a q ua t ic l

i f e u se s .

H a b i t a t A l t e r a t i o n s 1 2 2 2
S i l t a t i o n 9 3 2

. 7
O r g a n i c E n r i c h m e n t 7 8 3

. 2 S t a t e s c a n u s e S e c ti o n s 4 0 1 a n d 4 0 4 o f th e C W A t o m a n a g e d i r e c t a l t er a ti o n s t o a q u at i c h ab i t at s . T i er e d a q u a ti c l i f e u s e s h a v e p r o v e d u s e f u l i n 4 0 4 p er mi t t i n g a n d 4 0 1 c e rt i f i c at i o n o f th o s e p er mi t s . T h o s e w a n t i n g t o mo d i f y a s t r e a m th at w i l l r e s u l t i n th e d i s c h a r g e o f dr e d g e o r f i l l m at e r i a l i n t o w a t e r s o f th e U
. S
. m u s t o b t ai n a S e c t i o n 4 0 4 p er mi t f r o m th e U
. S
. A r my C o rp s N u t r i e n t s 5 7 5

. 9 F l o w A l t e r a t i o n 5 3 7

. 3 o f E n g i n e er s ( A C O E ) a n d a S e c ti o n 4 0 1 w at e r qu a l i t y c e rt i f i c a ti o n f r o m th e S t at e . T h e S t at e m u s t c e rt i f y th at p r o p o s e d a c ti v i t i e s w i l l c o m p l y w i th , n o t v i o l at e , W Q S
. M e t a l s 4 1 3

. 5 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0 T h e e x i s t e n c e o f b i o c r i t er i a i n th e O h i o W Q S m ake s M i l e s I m p a i r e d B y C a u s e th i s l i n k a g e a v a l i d t o o l f o r e v a l u a ti n g th e i m p a c t s o f F I G U R E 6 - 9 . S i x l e a d i n g c a u s e s o f a q u a t i c l i f e h ab i t at a l t er at i o n s th a t ar e c o v e r e d u n d er th e C W A
. i m p a i r m e n t i n O h i o u p t o t h e y e a r 2 0 0 0 ( f r o m O h i o E P A u s e d a 2 0 + y e ar d a t ab a s e t o d e v e l o p h ab i t at O h i o E P A 2 0 0 0 ) . s tre s s o r g r a di e n t s al o n g s e v e r al a s p e c t s o f h ab i t a t q u a l i t y a t b o th s i t e a n d w at e r s h e d s c a l e s , i n c l u d i n g o v e r a l l h ab i t a t qu a l i t y a s me a s ur e d b y th e Q H E I a n d f o r s p e c i f i c att r i b u t e s s u c h a s s u b s tr at e a n d c h a n n e l c o n d i t i o n . E x a m p l e s o f th e s e s tr e s s o r g r a d i e n t s f r o m th e E
. C o r n B e l t P l a i n s ( E C B P ) a n d H ur o n/Er i e L ake P l a i n ( H E L P ) e c o r e g i o n s a r e i l l u s tr at e d i n Fi g u r e 6

- 1 0
. T i e r e d a qu a ti c l i f e u s e s h a v e e n ab l e d a r a n g e o f m a n a g e me n t r e s p o n s e s t o dr e d g e a n d f i l l p r o j e c t s re l at e d t o th e q u al i t y a n d s e n s i ti v i ty o f th e w at e r b o d y i n q u e s ti o n . T i e re d u s e s a r e a n i m p o rt an t c o n s i d er at i o n i n th e i m p l e me n t at i o n o f n at i o n w i d e p e r mi t s . N at i o n w i d e p e r mi t s a r e d e s i g n e d t o mi n i mi z e s i t e - s p e c i f i c o v e r s i g h t w h e r e e c o l o g i c a l r i s k s a r e a s s u me d t o b e l o w . Fr e q u e n tl y , h o w e v e r , th e c r i t er i a f o r w h i c h p l a c e s a r e e l i g i b l e c a n o v e rl o o k h i g h q u a l i t y w at er s a n d l e a d t o th e i r a l t e r ati o n . T h e O h i o EW H u s e d e s i g n a ti o n r e qu i r e s h i g h h ab i t at q u al i t y a n d s t ab l e h y dr o l o g i c a l r e g i me s ( e s p e c i al l y i n h e a d w at e r a n d w a d e ab l e s tr e a m s )
. B e c au s e th e s e e s s e n ti a l attri b u t e s c a n b e al t e re d b y d i re c t mo d i f i c at i o n s t o th e s tr e a m DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te 1 1 1 a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 6 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5c h a n n e l an d o th e r h ab i t at f e a tu re s , O h i o re q u i r e s i n d i v i d u a l r e v i e w s o f p r o j e c t s th at o c c u r i n s u c h h i g h q u a l i t y s t r e a m s . U n d e r a g e n e r a l u s e s y s t e m , th e s e w o u l d b e l u m p e d w i th al l o th er s t r e a m s u n d e r th e n a ti o n w i d e p e r mi t s y s t e m . T h e s a me i n f o r m a t i o n e m b o d i e d i n th e t i e r e d a q u a ti c l i f e u s e s a l l o w s O h i o t o e x p e n d l e s s o v e r s i g h t o n s tr e a m s th at c a n n o t a tt ai n th e WW H u s e d e s i g n a t i o n . S u c h s tr e a m s ar e g e n e r a l l y e p h e me r a l o r c o n ti n u o u s l y m a i n t ai n e d a s dr ai n a g e c o n v e y a n c e s . T h i s d o e s n o t me a n th at p h y s i c a l l y d e g r a d e d s tre a m s ar e i g n o r e d
. T h e att e n ti o n g a i n e d b y h ab i t at i m p a c t s h a s p r o m p t e d th e d e v e l o p me n t o f mi ti g a t i o n s t a n d ar d s th a t w i l l t ake th e t i e r e d a q u at i c l i f e u s e s i n t o a c c o u n t an d re q u i r e e n h a n c e me n t o r re s t o r at i o n w h e r e v e r f e a s i b l e . T h e s tr e s s o r - r e s p o n s e r e l a ti o n s h i p s ( F i g u r e 6

- 1 0 ) th a t h a v e b e e n d e v e l o p e d b e t w e e n b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e s a n d ke y h ab i t a t attri b u t e s h a v e b e e n a p p l i e d t o th e 4 0 1 p r o g r a m i n O h i o . F o r n a ti o n w i d e 4 0 4 p e r mi t s a s e r i e s o f g e n e r al an d s p e c i f i c e x c l u s i o n s a n d c o n di ti o n s h a v e b e e n d e ri v e d th at v ar y w i th t i e r e d a q u a ti c l i f e u s e s ( A C O E 2 0 0 2 )
. T h e s e i n c l u d e a g e n e r al e x c l u s i o n ( o f n a ti o n w i d e p e r mi t s ) f o r s tr e a m s th a t are E W H a n d f o r c ert a i n a n ti d e g r a d a ti o n t i e r s ( S t at e R e s o u r c e W at er s a n d O u t s t a n di n g S t a t e R e s o u r c e W at e r s ) , th e d e l i n e a ti o n o f w h i c h w a s b a s e d p r i m ar i l y o n th e s a me b i o l o g i c al a s s e m b l a g e a ttri b u t e s th at a r e i n c o mmo n w i th O h i o ’ s ti e re d a qu a ti c l i f e u s e s .

D a t a b y S i t e A l l Y e a r s D a t a b y S i t e A l l Y e a r s E C B P & H E L P E c o r e g i o n s E C B P & H E L P E c o r e g i o n s , W a d e a b l e S t r e a m s R e f e r e n c e S i t e s O N L Y R e f e r e n c e S i t e s O N L Y 6 0 6 0

5 0 5 0MeanWatershedSiteSpecificIBIIBI 4 0

3 0 4 0

3 0

2 0 2 0 y = 1 3

. 4 3 + 0

. 3 9 6 x y = 2 2

. 7 + 1

. 1 x 2 2 R = 0

. 5 2 R = 0

. 3 2 1 0 1 0

1 0 0 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 2 5 2 0 1 5 1 0 5 0 S i t e S p e c i f i c Q H E I S i t e S p e c i f i c Q H E I S u b s t r a t e S c o r e
D a t a b y S i t e A l l Y e a r s D a t a b y H u c W a t e r s h e d

- 1 9 9 4

- 2 0 0 1 E C B P & H E L P E c o r e g i o n s E C B P & H E L P E c o r e g i o n s R e f e r e n c e S i t e s O N LY 6 0 6 0 y = 1 0

. 9 6 + 0

. 4 4 x 2 R = 0

. 5 2 5 0 5 0SiteSpecificSiteSpecificIBIIBI

4 0

3 0 4 0

3 0

2 0 2 0 y = 1 8

. 1 + 1

. 4 9 x 2 R = 0

. 4 1 1 0 1 0

1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 2 0 1 5 1 0 5 0 M e a n W a t e r s h e d S i t e S p e c i f i c Q H E I Q H E I C h a n n e l S c o r e F I G U R E 6 - 1 0 . E x a mp l e s o f h a b i t a t s t r e s s o r g r a d i e n t s v s . I B I f o r O h i o w a d e a b l e s t r e a m s i n t h e E C B P a n d H E L P e c o r e g i o n s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te 1 1 2 a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s
– C h a

p te r 6

– A u g u s t 1 0, 2 0 0 5A s i d e f r o m th e g e n er a l c o n s i d er at i o n s di s c u s s e d ab o v e , t i e r e d u s e s h a v e al s o p r o v e d u s e f u l f o r s p e c i f i c n a ti o n w i d e p e r mi t s . F o r e x a m p l e , N at i o n w i d e P e r mi t 2 1 i s f o r s u rf a c e c o a l mi n i n g a c t i v i ti e s . H i g h e r q u a l i t y u s e s s u c h a s W W H o r E W H an d C o l d w a t er H a b i t at ( C W H ) r e q u i re i n d i v i d u a l 4 0 4 p er mi t s i n al l c a s e s . O n l y M W H o r L R W u s e s c an b e e x e m p t e d f r o m s i t e - s p e c i f i c r e v i e w u n d e r a n a ti o n w i d e p er mi t f o r mi n i n g ( a n d f o r th e s e th e r e a r e s t r e a m l e n g th l i mi t at i o n s )
. A g a i n th i s i s a s i g n i f i c a n t b e n e f i t o f h a v i n g t i er e d u s e s a n d th e kn o w l e d g e o f th e r e l at i o n s h i p s b e t w e e n a c ti v i t i e s ( e . g . , h ab i t at a l t e r ati o n s ) a n d th e b i o l o g i c a l r e s p o n s e s i n th e i n d e x e s th a t c o m p o s e th e t i er e d b i o c r i t er i a . T h e 4 0 4 /4 0 1 p r o g r a m i n O h i o i s s t i l l e v o l v i n g . O n e g o a l i s t o mo v e a w a y f r o m a c a s e - b y - c a s e r e v i e w o f e v e ry p e rmi t b y d e v e l o p i n g mi t i g a t i o n s t an d ar d s t i e d d i r e c t l y t o th e t i e r e d a q u a ti c l i f e u s e s th a t w i l l b e p r o t e c t i v e , r e l at i v e l y r a p i d , a c c ur a t e , a n d e f f i c i e n t i n t e r m s o f r e s o u r c e e xp e n di ture s . M aki n g s i mi l ar d e c i s i o n s w i th i n a s i n g l e u s e s y s t e m w o u l d b e mo r e d i f f i c u l t a n d r e q u i re e i th e r mo r e c a s e - b y - c a s e o v e r s i g h t t o a c c o u n t f o r h a b i t at g r a d i e n t s , o r ri s k b e i n g o v e r - p r o t e c ti v e i n s o me c a s e s an d u n d er - p r o t e c t i v e i n o th er s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 6 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 1 3DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – C h a

p te r 6 – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 1 4

# R e f e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s

A art s , B
. G
. W
. , F
. W
. B
. v a n d e n B ri n k a n d P
. H
. N i e n h u i s . 2 0 0 4
. H ab i t at l o s s a s th e m a i n c au s e o f th e s t a g n a ti n g r e c o v e ry o f th e f i s h f au n a s o f r e g u l a t e d l ar g e r i v e r s i n E u r o p e : th e tr a n s v e r s a l f l o o dp l a i n g r a d i e n t
. R i v e r R e s e a rc h a n d A p

p l i c a t i o n s . A d a m s , S
. M
. 1 9 9 0
. S t a tu s a n d u s e o f b i o l o g i c al i n d i c at o r s f o r e v a l u a ti n g th e e f f e c t o f s t r e s s o n f i s h
. A m e r i c a n Fi s h e r i e s S o c i e t y S y m p o s i u m 8 ( 1 )
. A d a m s , S
. M
. , K
. D
. H a m , a n d R
. F
. L e H e w . 1 9 9 8
. A f r a me w o rk f o r e v a l u a ti n g o r g a n i s m r e s p o n s e s t o m

u l t i p l e s t r e s s o r s : me c h a n i s m s o f e f f e c t a n d i m p o rt a n c e o f mo d i f y i n g e c o l o g i c al f a c t o r s . In Mu l t i p l e S t re s s e s i n E c o s y s te m s , J
. J
. C e c h , B
. W
. W i l s o n , a n d D
. G
. C r o s b y ( e d s . ) , p p . 1 3

- 2 2
. L e w i s P u b l i s h er s , B o c a R a t o n , F L
. A l l a n , J
. D
. 1 9 9 5

. S t re a m E c o l o g y : S t r u c t u re a n d Fu n c t i o n o f R u n n i n g W a t e r s . C h ap m a n & H a l l , N e w Y o rk
. A l l a n , J
. D
. , D
. L
. E ri c k s o n , a n d J
. F a y . 1 9 9 7
. T h e i n f l u e n c e o f c a t c h me n t l a n d u s e o n s t r e a m i n t e g r i t y a c r o s s m u l t i p l e s c al e s . Fre s h w a t e r B i o l o gy 3 7 : 1 4 9

- 1 6 1
. A l l a n , J
. D
. 2 0 0 4
. L a n d s c ap e s a n d r i v e r s c ap e s : T h e i n f l u e n c e o f l a n d u s e o n s t r e a m e c o s y s t e m s . A n n u a l R e v i e w o f Ec o l o gy , E v o l u t i o n , a n d S y s te m a t i c s 3 5 : 2 5 7

- 8 4
. A l l e n , A
. P
. a n d R
. J
. O ' C o n n o r . 2 0 0 0
. In t e r a c t i v e e f f e c t s o f l a n d u s e a n d o th er f a c t o r s o n r e g i o n a l b i r d d i s tri b u ti o n s . J o u r n a l o f B i o g e o g r a

p h y 2 7 : 8 8 9

- 9 0 0
. A n g e r me i e r , P
. L
. a n d J
. R
. K a rr . 1 9 9 4
. B i o l o g i c a l i n t e g r i t y v e r s u s b i o l o g i c a l di v e r s i t y a s p o l i c y d i r e c ti v e s . B i o S c i e n c e 4 4 : 6 9 0

- 6 9 7
. A p p e l b er g , M
. , B
. I
. H e n r i k s o n , L
. H e nr i k s o n , a n d M
. S v e d a n g . 1 9 9 3
. B i o ti c i n t e r a c ti o n s w i th i n th e l i t t o r al c o mm u n i t y o f S w e d i s h f o re s t l ake s d uri n g a c i di f i c a ti o n . A m b i o 2 2 : 2 9 0

- 2 9 7
. A r mi t a g e , P
. D
. , D
. M o s s , J
. F
. W ri g h t , a n d M
. T
. F ur s e . 1 9 8 3
. T h e p e rf o r m a n c e o f a n e w b i o l o g i c al w at e r q u a l i t y s c o r e s y s t e m b a s e d o n m a c r o i n v e rt e b r a t e s o v e r a w i d e r a n g e o f u n p o l l u t e d ru n n i n g - w a t e r s i t e s . W

a t e r R e s e a r c h 1 7 : 3 3 3

- 3 4 7
. A r my C o rp s o f E n g i n e e r s ( A C O E )
. 2 0 0 2
. M e mo : Gr an t o f S e c t i o n 4 0 1 C erti f i c ati o n A u th o r i z a ti o n o f d i s c h ar g e s o f dr e d g e d o r f i l l m a t e r i a l t o v ari o u s w at er s o f th e s t a t e [ O h i o ] f o r N a ti o n w i d e P e r mi t s a s d e t ai l e d i n th e J an u a ry 1 5 , 2 0 0 2 , F e d e r al R e g i s t er ( V o l u me 6 7 , N u m b e r 1 0 )
. C E C W

- O R W a s h i n g t o n , D
. C
. 2 0 3 1 4

- 1 0 0 0
. B a i l e y , R
. C
. , R
. H
. N o rr i s , an d T
. B
. R e y n o l d s o n . 2 0 0 4
. B i o a s s e s s m e n t o f Fre s h w a te r Ec o sy s t e m s U s i n g th e R e f

e re n c e Co n di t i o n A p

p ro a c h
. Kl u w er , D o r dr e c h t , N L
. B a i r d , J
. D
. , a n d G
. A
. B u rt o n , J r . ( e d s . )
. 2 0 0 1
. Ec o l o g i c a l V a r i a b i l i t y : Se p a r a t i n g N a t u r a l f ro m A n th ro p o g e n i c C a u s e s o f E c o sy s t e m I m

p a i r m e n t . S E T A C P r e s s , P e n s a c o l a , F L
. 3 3 6 p p . B ak u s , G
. J
. , W
. G
. S ti l l w e l l , S
. M
. L ath er a n d M
. C
. W al l er s t e i n . 1 9 8 2
. D e c i s i o n - m aki n g : w i th a p p l i c at i o n f o r e n v i r o n me n t al m a n a g e me n t
. E n v i ro n m e n ta l M a n a g e m e n t 6 : 4 9 3

- 5 0 4
. B a l l e n ti n e , L
. K
. a n d L
. J
. Gu arr a i a ( e d s . )
. 1 9 7 7
. I n t e g r i t y o f W a t e r . E P A 0 5 5

- 0 0 1

- 0 1 0

- 0 1 0 6 8

- 1
. U
. S
. E P A , O f f i c e o f W at er a n d H a z ar d o u s M a t e ri al s , W a s h i n g t o n , D C
.
DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 1 5 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5B arb o ur , M
. T
. , J
. M
. D i a mo n d , a n d C
. O
. Y o d e r . 1 9 9 6 a . B i o l o g i c a l A s s e s s me n t S tr a t e g i e s : A p p l i c a ti o n s a n d L i mi t at i o n s . In W h o l e e f f

l u e n t tox i c i t y t e s t i n g : A n e v a l u a t i o n o f m e th o d s a n d p re d i c t i o n o f r e c e i v i n g sy s te m i m p a c ts , D
. R
. Gr o th e , K
. L
. D i c k s o n , an d D
. K
. R e e d

- J u dki n s ( e d s . ) , p p . 2 4 5

- 2 7 0
. S E T A C P r e s s , P e n s a c o l a , F L
. B arb o ur , M
. T
. , J
. G e rri t s e n , G
. E
. Gr i f f i th , R
. Fry d e n b o r g , E
. M c C ar r o n , J
. S
. Wh i t e , a n d M
. L
. B a s t i a n . 1 9 9 6 b
. A f r a me w o rk f o r b i o l o g i c al c r i t e ri a f o r F l o r i d a s tre a m s u s i n g b e n th i c m a c r o i n v e rt e b r a t e s . J

o u r n a l o f th e N o rth A m e r i c a n B e n th o l o g i c a l S o c i e t y 1 5 : 1 8 5

- 2 1 1
. B arb o ur , M
. T
. 1 9 9 7
. T h e re - i n v e n t i o n o f b i o l o g i c a l a s s e s s me n t i n th e U
. S
. H u m a n a n d Ec o l o g i c a l R i s k A s s e s s m e n t 3 ( 6 ) : 9 3 3

- 9 4 0
. B arb o ur , M
. T
. , J
. G e rri t s e n , B
. D
. S n y d e r , a n d J
. B
. S t r i b l i n g . 1 9 9 9
. R a p i d B i o a s s e s s m e n t P ro to c o l s f o r U

s e i n S t r e a m s a n d W a de a b l e R i v e r s : P e r i p hy to n , B e n th i c M a c ro i n v e rte b r a t e s a n d Fi s h
. S e c o n d E

d i t i o n . E P A 8 4 1

- B

- 9 9

- 0 0 2
. U
. S
. E P A , O f f i c e o f W at e r , W a s h i n g t o n , D C
. B arb o ur , M
. T
. a n d C
. O
. Y o d e r . T e c h n i c al G u i d e l i n e s : T e c h n i c al E l e me n t s o f a B i o a s s e s s me n t P r o g r a m . U n p u b l i s h e d m a n u s c ri p t
. B e n d e l l y o u n g , L
. I
. , K
. E
. B e n n e tt , A
. C r o w e , C
. J
. K e n n e d y , A
. R
. K e r mo d e , M
. M
. M o o re , A
. L
. P l a n t , a n d A
. W o o d
. 2 0 0 0
. E c o l o g i c a l c h ar a c t e ri s t i c s o f w e tl a n d s r e c e i v i n g a n i n du s tri a l e f f l u e n t
. E c o l o g i c a l A

p

p l i c a t i o n s 1 0 : 3 1 0

- 3 2 2
. B e n ke , A
. C
. a n d C
. E
. C u s h i n g ( e d s . )
. 2 0 0 5

. R i v e r s o f N o rth A m e r i c a . A c a d e mi c P r e s s , N e w Y o rk
. B o o th , D
. B
. , J
. R
. K arr , S
. S c h au m a n , K
. P
. Ki n r a d , S
. A
. M o rl e y , M
. G
. L a r s o n , a n d S
. J
. B u r g e s . 2 0 0 4
. R e v i v i n g u rb a n s t r e a m s : l an d u s e , h y dr o l o g y , b i o l o g y , a n d h u m a n b e h a v i o r . J o u r n a l o f th e A m e r i c a n W

a t e r R e s o u r c e s A s s o c i a t i o n 4 0 : 1 3 5 1

- 1 3 6 4
. B r i n e l y , F
. J
. 1 9 4 2
. B i o l o g i c a l s tu di e s , O h i o Ri v e r p o l l u t i o n s u r v e y . I
. B i o l o g i c a l z o n e s i n a p o l l u t e d s tr e a m . S e w a g e W o r

ks J o u r n a l 1 4 ( 1 ) : 1 4 7

- 1 5 2
. B r i n k h u r s t , R
. 1 9 9 3
. F u tu r e d i re c ti o n s i n f re s h w at er b i o mo n i t o r i n g . I n Fre s h w a te r B i o m o n i to r i n g a n d B e n th i c M a c ro i n v e rt e b r a te s , D
. H
. R o s e n b e r g a n d V
. H
. R e s h ( e d s . ) , p p . 4 4 2

- 4 6 0
. C h ap m a n a n d H a l l , N e w Y o rk
. B r i n s o n , M
. M
. an d A
. I
. M a l v ar e z . 2 0 0 2
. T e m p e r at e f re s h w a t er w e t l an d s : t y p e s , s t atu s , an d th r e at s . E

n v i ro n m e n t a l Co n s e r v a t i o n 2 9 : 1 1 5

- 1 3 3
. B r ö n m ark , C
. a n d L

- A
. H a n s s o n . 2 0 0 2
. E n v i r o n me n t al i s s u e s i n l ake s an d p o n d s : c u rre n t s t a t e a n d p e r s p e c t i v e s . E n v i r o n m e n ta l Co n s e rv a t i o n 2 9 : 2 9 0

- 3 0 6
. B r y c e , S
. A
. , D
. P
. L ar s e n , R
. M
. H u g h e s , a n d P
. R
. K au f m a n n . 1 9 9 9
. A s s e s s i n g r e l at i v e ri s k s t o a q u at i c e c o s y s t e m s : a mi d

- A p p a l a c h i a n c a s e s tu d y . J o u r n a l o f th e A m e r i c a n W a t e r R e s o u r c e s A s s o c i a t i o n 3 5 : 2 3

- 3 6
. B r y c e , S
. A
. , R
. M
. H u g h e s , a n d P
. R
. K au f m a n . 2 0 0 2
. D e v e l o p me n t o f a b i r d i n t e g ri t y i n d e x : u s i n g b i r d a s s e m b l a g e s a s i n di c a t o r s o f ri p a r i an c o n di ti o n . E n v i ro n m e n ta l M a n a g e m e n t 3 0 : 2 9 4

- 3 1 0
. B u n n S
. E
. a n d Arth i n g t o n A
. A
. 2 0 0 2
. B a s i c p r i n c i p l e s a n d e c o l o g i c a l c o n s e q u e n c e s o f a l t er e d f l o w r e g i me s f o r a q u at i c b i o di v e r s i t y . E n v i ro n m e n ta l M a n a g e m e n t 3 0 : 4 9 2

- 5 0 7
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 1 6 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5C a i r n s , J
. J r . 1 9 7 7
. Q u an ti f i c a ti o n o f b i o l o g i c a l i n t e g r i ty . In T h e I n t e g r i t y o f W a t e r , R
. K
. B al l e n ti n e a n d L
. J
. G u ar r ai a ( e d s . ) , p p . 1 7 1

- 1 8 7
. P r o c e e di n g s o f a S y m p o s i u m , M ar c h 1 0

- 1 2 , 1 9 7 5

. U
. S
. E n v i r o n me n t al P r o t e c ti o n A g e n c y , W a s h i n g t o n , D C
. C a i r n s , J
. J r . 1 9 8 1
. B i o l o g i c a l mo n i t o r i n g p art V I

- f u tur e n e e d s . W a t e r R e s e a rc h 1 5 : 9 4 1

- 9 5 2
. C a i r n s , J
. J r . a n d J
. R
. P r att
. 1 9 9 3
. A h i s t o ry o f b i o l o g i c a l mo n i t o r i n g u s i n g b e n th i c m a c r o i n v e rt e b r at e s . I n Fre s h w a t e r B i o m o n i to r i n g a n d B e n th i c M a c ro i n v e rt e b r a t e s , D
. M
. R o s e n b e r g an d V
. H
. R e s h ( e d s . ) , p p . 1 0

- 2 7
. C h ap m a n & H a l l , N e w Y o rk
. C a i r n s , J
. J r . , P
. V
. M c C o rmi c k , a n d R
. R
. N i e d e rl e h n e r . 1 9 9 3
. A p r o p o s e d f r a me w o rk f o r d e v e l o p i n g i n d i c at o r s o f e c o s y s t e m h e a l th
. H y d ro b i o l o g i a 2 6 3 : 1

- 4 4
. C o n tr er a s - B a l d e r a s , S
. , R
. J
. E d w ar d s , M
. L
. L o z a n o - V i l an o a n d M
. E
. G a r c í a - R a mí r e z . 2 0 0 2
. F i s h b i o di v e r s i t y c h a n g e s i n th e L o w e r R i o Gr a n d e/Ri o B r av o , 1 9 5 3

- 1 9 9 6
. R e v i e w s i n Fi s h B i o l o gy a n d Fi s h e r i e s 1 2 ( 2 ) : 2 1 9

- 2 4 0
. C a m p b e l l , M
. S
. A
. 1 9 3 9
. B i o l o g i c al i n d i c a t o r s o f i n t e n s i t y o f s tre a m p o l l u t i o n . S e w a g e W o r

ks J o u r n a l 1 1 ( 1 ) : 1 2 3

- 1 2 7
. C a n a d a a n d th e U n i t e d S t at e s . 2 0 0 1
. S t at e o f th e Gre at L ake s 2 0 0 1
. T o r o n t o a n d C h i c a g o . 8 2 p . C ar l s o n , R
. E
. 1 9 9 2
. E x p an d i n g th e tr o p h i c s t a t e c o n c e p t t o i d e n t i f y n o n - n u tr i e n t l i mi t e d l ake s an d r e s er v o i r s . In P ro c e e di n g s , N a t i o n a l Co n f

e re n c e o n E n h a n c i n g t h e S ta te s ' La ke M a n a g e m e n t P ro g r a m s , C h i c a g o , IL , 1 9 9 1 , p p . 5 9

- 7 1
. N o rth A me r i c a n L ake M a n a g e me n t S o c i e t y . C arp e n t er , S
. , N
. F
. C a r a c o , D
. L
. C o rr e l l , R
. W
. H o w a rth , A
. N
. S h arp l e y , a n d V
. H
. S mi th
. 1 9 9 8
. N o n p o i n t p o l l u t i o n o f s u rf a c e w at e r s w i th p h o s p h o r o u s a n d n i tr o g e n . I s s u e s i n E c o l o gy , N o . 3
. C e c h J r . , J
. J
. , B
. W
. W i l s o n , a n d D
. G
. C r o s b y . 1 9 9 8
. M u l t i p l e s t re s s o r s i n e c o sy s t e m s . L e w i s Pu b l i s h e r s , 2 0 2 p . C h a l o u d , D
. J
. a n d M
. S
. N a s h
. 2 0 0 1
. U s i n g c o n o n i c a l c o rr e l a ti o n t o d e t e c t a s s o c i at i o n o f l a n d s c ap e me tr i c s w i th w at e r b i o l o g i c a l a n d c h e mi c al p r o p erti e s i n S a v a n n ah R i v e r B a s i n . P re s e n t e d a t Ab o v e & B e y o n d 2 0 0 1 , A n E P A R e mo t e S e n s i n g C o n f er e n c e , L a s V e g a s , N V , M a r c h 2 0

- 2 1 , 2 0 0 1
. C o u rt e m a n c h , D
. L
. 1 9 8 4
. A c l o s i n g arti f i c i al s u b s t r at e d e v i c e f o r s a m p l i n g b e n th i c m a c r o i n v e rt eb r at e s i n d e e p ri v e r s . F re s h w a t e r I n v e rt e b r a t e B i o l o gy 3 ( 3 ) : 1 4 3

- 1 4 6
. C o u rt e m a n c h , D
. L
. , S
. P
. D a v i e s , a n d E
. B
. L a v e rt y . 1 9 8 9
. In c o rp o r at i o n o f b i o l o g i c al i n f o r m a t i o n i n w a t e r q u al i t y p l a n n i n g . E n v i ro n m e n ta l M a n a g e m e n t 1 3 ( 1 ) : 3 5

- 4 1
. C o u rt e m a n c h , D
. L
. 1 9 9 5

. M e r g i n g th e s c i e n c e o f b i o l o g i c a l mo n i t o r i n g w i th w at e r re s o ur c e m a n a g e me n t p o l i c y : C r i t e ri a d e v e l o p me n t
. In B i o l o g i c a l a s s e s s m e n t a n d c r i t e r i a : T o o l s f o r w a t e r re s o u rc e p l a n n i n g a n d de c i s i o n m a k i n g , W
. S
. D a v i s a n d T
. P
. S i mo n ( e d s . ) , p p . 3 1 5

- 3 2 5

. L e w i s P u b l i s h e r s , B o c a R at o n , F L
. C o u rt n e y , L
. A
. a n d W
. H
. C l e me n t s . 2 0 0 0
. S e n s i t i v i t y t o a c i di c p H i n b e n th i c i n v e rt e b r at e a s s e m b l a g e s w i th di f f e r e n t h i s t o r i e s o f e x p o s u re t o me t a l s . J o u r n a l o f th e N o rth A m e r i c a n B e n t h o l o g i c a l S o c i e t y 1 9 : 1 1 2

- 1 2 7
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 1 7 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5C r o o n q u i s t , M
. a n d R
. P
. B r o o k s . 1 9 9 3
. E f f e c t s o f h ab i t at d i s turb a n c e o n b i r d c o mm u n i t i e s i n r i p ari a n c o rri d o r s . J o u r n a l o f S o i l a n d W a t e r Co n s e rv a t i o n 4 8 : 6 5

- 7 0
. D a n z , N
. P
. , R
. R
. R e g a l , G
. J
. Ni e mi , V
. J
. B r a d y , T
. H o l l e n h o r s t , L
. B
. J o h n s o n , G
. E
. H o s t , J
. M
. H a n o w s ki , C
. A
. J o h n s t o n , T
. B r o w n , J
. Ki n g s t o n , a n d J
. R
. K e l l y . 2 0 0 5

. E n v i r o n me n t a l l y s t r ati f i e d s a m p l i n g d e s i g n f o r th e d e v e l o p me n t o f Gr e a t L ake s e n v i r o n me n t a l i n d i c at o r s . E n v i ro n m e n ta l M

o n i to r i n g a n d A s s e s s m e n t . D a v i e s , P
. E
. 2 0 0 0
. D e v e l o p me n t o f a n at i o n al ri v e r b i o a s s e s s me n t s y s t e m ( A u s R i v A S ) i n A u s tr a l i a . I n A s s e s s i n g th e B i o l o g i c a l Q u a l i t y o f Fr e s h W a t e r s , J
. F
. W ri g h t , D
. W
. S u t c l i f f e a n d M
. T
. F u r s e ( e d s . ) , p p . 1 1 3

- 1 2 4
. Fr e s h w at e r B i o l o g i c a l A s s o c i ati o n , A m b l e s i d e . D a v i e s , S
. P
. 1 9 8 7
. B e n th i c m a c r o i n v e rt e b r a t e r e s p o n s e t o p o l l u t i o n ab at e me n t i n th e P e n o b s c o t Ri v e r , M a i n e . M S th e s i s , U n i v e r s i t y o f M a i n e , O r o n o , M E
. 8 3 p p . D a v i e s , S
. P
. , L
. T s o mi d e s , D
. L
. C o u rt e m a n c h a n d F
. D ru mmo n d
. 1 9 9 5

. M a i n e b i o l o g i c a l m o n i to r i n g a n d b i o c r i t e r i a de v e l o p m e n t p ro g r a m . D E P

- LW 1 0 8 , M a i n e D e p a rt me n t o f E n v i r o n me n t a l P r o t e c ti o n , A u g u s t a , M E
. P
. 6 1
. D a v i e s , S
. P
. , L
. T s o mi d e s , J
. L
. D i Fr a n c o , a n d D
. L
. C o u rt e m a n c h
. 1 9 9 9
. B i o m o n i to r i n g R e t ro s p e c t i v e : Fi

f

t e e n Y e a r S u m m a r y f o r M a i n e R i v e r s a n d S t re a m s . M D E P ( D E P LW 1 9 9 9

- 2 6 )
. D a v i e s , S
. P
. a n d L
. T s o mi d e s . 2 0 0 2
. M e th o d s f o r B i o l o g i c a l Sa m p l i n g a n d A n a l y s i s o f M a i n e ’ s R i v e r s a n d S t re a m s . M D E P ( D E P LW 0 3 8 7

- B 2 0 0 2 )
. D a v i e s , S
. P
. , F
. D ru mmo n d , D
. L
. C o u rt e m a n c h , L
. T s o mi d e s . P r o b a b i l i s ti c M o d e l s B a s e d o n E x p ert J u d g me n t P r o t o c o l s t o A s s e s s A tt a i n me n t o f T i e re d A qu a ti c L i f e U s e s i n M a i n e R i v e r s a n d S tr e a m s . U n p u b l i s h e d m a n u s c ri p t
. D a v i e s , S
. P
. a n d S
. K
. J a c k s o n . I n p r e s s . T h e B i o l o g i c al C o n d i ti o n Gr a di e n t : A d e s c r i p ti v e mo d e l f o r i n t e rp r e ti n g c h a n g e i n a q u at i c e c o s y s t e m s . Ec o l o g i c a l A p

p l i c a t i o n s . D a v i s , W
. S
. 1 9 9 5

. B i o l o g i c a l a s s e s s me n t a n d c ri t er i a : B u i l di n g o n th e p a s t
. In B i o l o g i c a l a s s e s s m e n t a n d c r i te r i a : T o o l s f o r w a t e r re s o u rc e p la n n i n g a n d de c i s i o n m a k i n g , W
. S
. D a v i s a n d T
. P
. S i mo n ( e d s . ) , p p . 1 5

- 2 9
. L e w i s P u b l i s h e r s , B o c a R at o n , F L
. D a y , J
. W
. , C
. A
. S
. H a l l , W
. M
. K e m p , a n d A
. Y a n e z - A r e n c i b a . 1 9 8 9
. E s t u a r i n e Ec o l o g y . J o h n W i l e y & S o n s , N e w Y o rk
. D e S h o n , J
. D
. 1 9 9 5

. D e v e l o p me n t a n d ap p l i c at i o n o f th e i n v e rt e b r at e c o mm u n i t y i n d e x ( I C I )
. I n B i o l o g i c a l a s s e s s m e n t a n d c r i t e r i a : T o o ls f o r w a t e r re s o u rc e p la n n i n g a n d de c i s i o n m a k i n g , W
. S
. D a v i s a n d T
. P
. S i mo n ( e d s . ) , p p . 2 1 7

- 2 4 3
. L e w i s P u b l i s h e r s , B o c a R at o n , F L
. D i a mo n d , J
. M
. an d V
. B
. S er v e i s s . 2 0 0 1
. I d e n t i f y i n g s o u r c e s o f s t r e s s t o n at i v e a q u a t i c f au n a u s i n g a w a t e r s h e d e c o l o g i c al ri s k a s s e s s me n t f r a me w o rk
. E n v i ro n m e n t a l Sc i e n c e a n d T e c h n o l o g y 3 5 : 4 7 1 1

- 4 7 1 8
. D i x i t , S
. S
. , J
. P
. S mo l , D
. F
. C h arl e s , R
. M
. H u g h e s , S
. G
. P au l s e n , an d G
. B
. C o l l i n s . 1 9 9 9
. A s s e s s i n g w a t e r q u al i t y c h a n g e s i n th e l ake s o f th e n o rth e a s t er n U n i t e d S t at e s u s i n g s e d i me n t d i a t o m s . C a n a di a n J

o u r n a l o f Fi s h e r i e s a n d A q u a t i c S c i e n c e s 5 6 : 1 3 1

- 1 5 2
. D o u d o r o f f, P
. a n d C
. E
. W a rr e n . 1 9 5 7
. B i o l o g i c al i n d i c e s o f w at e r p o l l u ti o n w i th s p e c i a l r e f er e n c e t o f i s h p o p u l at i o n s . B i o l o g i c al P r o b l e m s i n W a t e r P o l l u ti o n , U
. S
. P u b l i c H e a l th S er v i c e , R o b e rt A
. T af t S a n i t ar y E n g i n e e r i n g C e n t e r , C i n c i n n a ti , O H
. 1 4 4

- 1 6 3
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 1 8 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5D y n e s i u s , M
. a n d C
. Ni l s s o n . 1 9 9 4
. Fr a g me n t a t i o n a n d f l o w r e g u l at i o n o f r i v e r s y s t e m s i n th e n o rth e r n th i r d o f th e w o rl d
. Sc i e n c e 2 6 6 : 7 5 3

- 7 6 2
. E l l i s , M
. M
. 1 9 3 7
. D e t e c t i o n a n d me a s u re me n t o f s tr e am p o l l u t i o n . B u l l e t i n o f th e B u re a u o f Fi s h e r i e s 4 8 : 3 6 5

- 4 3 7
. E me r y , E
. B
. , T
. P
. S i mo n , F
. H
. M c C o r mi c k , P
. A
. A n g e r me i e r , J
. E
. D e S h o n , C
. O
. Y o d e r , R
. E
. S a n d e r s , W
. D
. P e a r s o n , G
. D
. H i c km a n , R
. J
. R e a s h , an d J
. A
. T h o m a s . 2 0 0 3
. D e v e l o p me n t o f a M u l t i me tri c I n d e x f o r A s s e s s i n g th e B i o l o g i c al C o n di ti o n o f th e O h i o Ri v e r . T r

a n s a c t i o n s o f th e A m e r i c a n Fi s h e r i e s S o c i e t y 1 3 2 : 7 9 1

- 8 0 8
. F au s c h , K
. D
. , J
. R
. K ar r , a n d P
. R
. Y a n t
. 1 9 8 4
. R e g i o n a l ap p l i c at i o n o f a n i n d e x o f b i o t i c i n t e g ri t y b a s e d o n s t r e a m f i s h c o mm u n i t i e s . T r

a n s a c t i o n s o f th e A m e r i c a n Fi s h e r i e s S o c i e t y 1 1 3 : 3 9

- 5 5

. F au s c h , K
. D
. , J
. L y o n s , P
. L
. A n g e r me i e r , a n d J
. R
. K arr . 1 9 9 0
. Fi s h c o mm u n i t i e s a s i n di c at o r s o f e n v i r o n me n t al d e g r a d ati o n . A m e r i c a n Fi s h e r i e s S o c i e t y S y m p o s i u m 8 : 1 2 3

- 1 4 4
. F au s c h , K
. D
. , C
. E
. T o r g e r s e n , C
. V
. B a x t e r , a n d H
. W
. L i
. 2 0 0 2
. L a n d s c ap e s t o ri v e r s c ap e s : b r i d g i n g th e g ap b e t w e e n r e s e a r c h an d c o n s e r v a ti o n o f s tre a m f i s h e s . B i o Sc i e n c e 5 2 : 4 8 3

- 4 9 8
. F e d e r a l W at e r P o l l u ti o n C o n tr o l A c t , a s a me n d e d b y th e C l e an W at er A c t o f 1 9 7 7 : [ C o mmo n l y r e f e r

r e d t o a s C l e an W a t er A c t ] [ E n a c t e d b y P u b l i c L a w 9 2

- 5 0 0 , O c t o b e r 1 8 , 1 9 7 2 , 8 6 S t at
. 8 1 6 ; 3 3 U
. S
. C
. 1 2 5 1 e t s e q . ; A me n d e d b y P L 9 3

- 2 0 7 , D e c e m b e r 2 8 , 1 9 7 3 , an d P L 9 3

- 2 4 3 , J a n u a ry 2 , 1 9 7 4 ; P L 9 3

- 5 9 2 , J a n u a r y 2 , 1 9 7 5 ; P L 9 4

- 2 3 8 , M arc h 2 3 , 1 9 7 6 ; P L 9 4

- 2 7 3 , A p r i l 2 1 , 1 9 7 6 ; P L 9 4

- 5 5 8 , O c t o b e r 1 9 , 1 9 7 6 ; P L 9 5

- 2 1 7 , D e c e m b e r 2 8 , 1 9 7 7 ; P L 9 5

- 5 7 6 , N o v e m b e r 2 , 1 9 7 8 ; P L 9 6

- 1 4 8 , D e c e m b e r 1 6 , 1 9 7 9 ; P L 9 6

­ 4 7 8 , P L 9 6

- 4 8 3 , O c t o b e r 2 1 , 1 9 8 0 ; P L 9 6

- 5 1 0 , D e c e m b e r 1 1 , 1 9 8 0 ; P L 9 6

- 5 6 1 , D e c e m b e r 2 2 , 1 9 8 0 ; P L 9 7

- 3 5 , A u g u s t 1 3 , 1 9 8 1 ; PL 9 7

- 1 1 7 , D e c e m b e r 2 9 , 1 9 8 1 ; P L 9 7

- 1 6 4 , A p r i l 2 , 1 9 8 2 ; P L 9 7

- 4 4 0 , J a n u ary 8 , 1 9 8 3 ; A me n d e d b y P L 1 0 0

- 4 , F e b ru ar y 4 , 1 9 8 7 ]
. F i t z g e r a l d , D
. G
. , R
. P
. L a n n o , a n d D
. G
. D i x o n . 1 9 9 9
. A c o m p ar i s o n o f a s e n t i n e l s p e c i e s e v a l u at i o n u s i n g c r e e k c h u b ( S e m o t i l u s a t r o m a c u l a t u s m i tc h i l l ) t o a f i s h c o mm u n i t y e v a l u a t i o n f o r th e i n i ti al i d e n t i f i c a ti o n o f e n v i r o n me n t al s t r e s s o r s i n s m a l l s t r e am s . Ec o tox i c o l o gy 8 : 3 3

- 4 8
. F i t z h u g h , T
. W
. a n d B
. D
. R i c h t e r . 2 0 0 4
. Q u e n c h i n g u rb a n th i r s t : g r o w i n g c i t i e s an d th e i r i m p a c t s o n f r e s h w a t e r e c o s y s t e m s . B i o S c i e n c e 5 4 : 7 4 1

- 7 5 4
. F i t z p a t r i c k , F
. A
. , B
. C
. S c u d d e r , B
. N
. L e n z , a n d D
. J
. S u l l i v a n . 2 0 0 1
. E f f e c t s o f m u l t i

- s c a l e e n v i r o n me n t al c h a r a c t er i s ti c s o n a g ri c u l tur al s tr e a m b i o t a i n e a s t e r n W i s c o n s i n . J o u r n a l o f th e A m e r i c a n W

a t e r R e s o u r c e s A s s o c i a t i o n 3 7 : 1 4 8 9

- 1 5 0 7
. Fr e e m a n , M
. C
. , E
. R
. Ir w i n , N
. M
. B u rk h e a d , B
. J
. Fre e m a n , a n d H
. L
. B art , J r . 2 0 0 5

. S t atu s a n d C o n s e r v a ti o n o f th e Fi s h F au n a o f th e A l ab a m a R i v e r S y s t e m . In Hi s to r i c a l C h a n g e s i n La r g e R i v e r Fi s h A s s e m b l a g e s o f th e A m e r i c a s , J
. N
. Ri n n e , R
. M
. H u g h e s , a n d B
. C al a m u s s o ( e d s . )
. A me r i c an F i s h er i e s S o c i e t y S y m p o s i u m 4 5 , B e th e s d a , M a ry l a n d
. Fr e y , D
. G
. 1 9 7 7
. B i o l o g i c a l In t e g r i t y , a H i s t o r i c a l A p p r o a c h
. In T h e I n te g r i t y o f W a t e r , R
. K
. B al l e n ti n e a n d L
. J
. G u ar r a i a ( e d s . ) , p p . 1 2 7

- 1 4 0
. P r o c e e d i n g s o f a S y m p o s i u m , M ar c h 1 0

- 1 2 , l 9 7 5

. U
. S
. E P A , O f f i c e o f W at e r a n d H a z ar d o u s M a t e r i a l s , W a s h i n g t o n , D C
. Fr i s s e l l , C
. A
. 1 9 9 3
. T o p o l o g y o f e x ti n c t i o n a n d e n d a n g e r me n t o f n a ti v e f i s h e s i n th e P a c i f i c N o rth w e s t a n d C a l i f o r n i a ( U S A )
. Co n s e rv a t i o n B i o l o g y 7 : 3 4 2

- 3 5 4
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 1 9 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5F u r s e , M
. T
. , D
. M o s s , J
. F
. W r i g h t , a n d P
. D
. Ar mi t a g e . 1 9 8 4
. T h e i n f l u e n c e o f s e a s o n a l a n d t a x o n o mi c f a c t o r s o n th e o r d i n ati o n a n d c l a s s i f i c at i o n o f ru n n i n g - w at e r s i t e s i n Gr e at B ri t a i n a n d o n th e p r e di c t i o n o f th e i r m a c r o - i n v e rt e b r a t e c o mm u n i t i e s . Fre s h w a te r B i o l o gy 1 4 : 2 5 7

- 8 0
. G ak s t a t t e r , J
. , J
. R
. G a mmo n , R
. M
. H u g h e s , L
. I s c h i n g e r , M
. J o h n s o n , J
. R
. K ar r , T
. M u rp h y , T
. M
. M u r r a y , a n d T
. S t e w a rt
. 1 9 8 1
. A re c o m m e n de d a p

p r o a c h f o r de t e r m i n i n g b i o l o g i c a l i n te g r i t y i n f

l o w i n g w a t e r s . U
. S
. E P A , C o r v a l l i s , O R
. 2 6 p p . G a mmo n , J
. R
. 1 9 7 6
. T h e f i s h p o p u l a t i o n o f th e m i d dl e 3 4 0 k m o f th e W a b a s h R i v e r . P u r du e U n i v e r s i t y W a t e r R e s o u rc e s R e s e ar c h C e n t e r , L aF a y e tt e , IN
. T e c h n i c al R e p o rt 8 6
. G a mmo n , J
. R
. , A
. S p a c i e , J
. L H a me l i n k , a n d R
. L
. K a e s l er . 1 9 8 1
. R o l e o f e l e c t r o f i s h i n g i n a s s e s s i n g e n v i r o n me n t al q u al i t y o f th e W ab a s h Ri v e r . In Ec o l o g i c a l A s s e s s m e n ts o f E f f

l u e n t I m

p a c ts o n Co m m u n i t i e s o f I n d ig e n o u s A q u a t i c O r g a n i s m s , J
. B at e s a n d C
. I
. W e b er ( e d s . ) , p p . 3 0 7

- 3 2 4
. A S T M S T P 7 3 0
. P h i l a d e l p h i a , P A
. G a n a s a n , V
. a n d R
. M
. H u g h e s . 1 9 9 8
. A p p l i c ati o n o f an i n d e x o f b i o l o g i c al i n t e g ri t y ( I B I ) t o f i s h a s s e m b l a g e s o f th e ri v e r s Kh a n a n d K s h i p r a ( M a d h y a P r a d e s h ) , I n d i a . F re s h w a t e r B i o l o gy 4 0 : 3 6 7

- 3 8 3
. G au f i n , A
. R
. a n d C
. M
. T a r z w e l l
. 1 9 5 3
. D i s c u s s i o n o f R
. P a tri c k ’ s p ap er , “ A q u a ti c o r g a n i s m s a s a n ai d i n s o l v i n g w a s t e di s p o s al p r o b l e m s . ” S e w a g e a n d I n du s t r i a l W a s t e s 2 5 ( 2 ) : 2 1 4

- 2 1 7
. G e rri t s e n , J
. , M
. T
. B arb o u r , a n d K
. K i n g . 2 0 0 0
. A p p l e s , o r an g e s a n d e c o re g i o n s : O n d e t er mi n i n g p a tt e r n i n a q u at i c a s s e m b l a g e s . J o u r n a l o f N o rth A m e r i c a n B e n th o l o g i c a l S o c i e t y 1 9 : 4 8 7

- 4 9 6
. G e rri t s e n , J
. a n d E
. W
. L e p p o . 2 0 0 4
. T i e re d a q u a t i c l i f

e u s e d e v e l o p m e n t f o r N e w J e r

s ey . Pr e p a r e d b y T e tr a T e c h , In c . f o r U
. S
. E P A O f f i c e o f W at er , E P A R e g i o n 2 , a n d N e w J er s e y D E P
. G e s s n er , M
. O
. a n d E
. C h au v e t
. 2 0 0 2
. A c a s e f o r u s i n g l i t t e r b r e akd o w n t o a s s e s s f u n c ti o n al s tre a m i n t e g r i t y . Ec o l o g i c a l A p

p l i c a t i o n s 1 2 : 4 9 8

- 5 1 0
. G i b s o n , G
. R
. , M
. T
. B a rb o ur , J
. B
. S tri b l i n g , J
. G e r r i t s e n , a n d J
. R
. K ar r . 1 9 9 6
. B i o l o g i c a l c r i te r i a : T

e c h n i c a l g u i d a n c e f o r s t re a m s a n d s m a l l r i v e r s ( re v i s e d e di t i o n )
. E P A/ 8 2 2/B /9 6/ 0 0 1
. U
. S
. E P A , O f f i c e o f W at er , W a s h i n g t o n , D C
. Gr a f, W
. L
. 2 0 0 1
. D a m a g e c o n t r o l : re s t o ri n g th e p h y s i c a l i n t e g r i t y o f A me r i c a ’ s ri v e r s . A n n a ls o f th e A s s o c i a t i o n o f A m e r i c a n G e o g r a

p h e r s 9 1 : 1

- 2 7
. Gr e e n b e r g L , P
. S v e n d s e n , a n d A
. H arb y . 1 9 9 6
. A v a i l a b i l i t y o f mi c r o h ab i t at s a n d th e i r u s e b y b r o w n tr o u t ( Sa lm o t r u t t a ) an d g r ay l i n g ( T hy m a l l u s th y m a l l u s ) i n th e Ri v e r V o j m a n , S w e d e n . R e g u l a t e d R i v e r s : R e s e a rc h & M a n a g e m e n t 1 2 : 2 8 7

– 3 0 3
. Gr i f f i th , J
. A
. , E
. A
. M a rti n ko , J
. L
. Wh i s t l e r , a n d K
. P
. Pr i c e . 2 0 0 2
. I n t e rr e l at i o n s h i p s a mo n g l a n d s c ap e s , N D V I , a n d s tr e a m w a t e r q u a l i t y i n th e U
. S
. C e n tr a l P l ai n s . E c o l o g i c a l A p

p l i c a t i o n s 1 2 ( 6 ) : 1 7 0 2

- 1 7 1 8
. Gr o v e , R
. H
. 1 9 9 5

. G re e n i m p e r i a l i s m : c o l o n i a l e x

p a n s i o n , t r o

p i c a l i s l a n d e de n s, a n d th e o r i g i n s o f e n v i ro n m e n ta l i s m, 1 60 0

- 1 8 60
. C a m b r i d g e U n i v e r s i t y P r e s s , C a m b r i d g e , U n i t e d K i n g d o m . H a l l i w e l l , D
. B
. , R
. W
. L a n g d o n , R
. A
. D a n i e l s , J
. P
. Ku rt e n b a c h , a n d R
. A
. J a c o b s o n . 1 9 9 8
. C l a s s i f i c ati o n o f f r e s h w a t er f i s h s p e c i e s o f th e N o rth e a s t er n U n i t e d S t at e s f o r u s e i n th e d e v e l o p me n t o f i n d i c e s o f b i o l o g i c al i n t e g r i t y , w i th re g i o n al ap p l i c at i o n s . In A s s e s s i n g t h e s u s t a i n a b i l i t y a n d b i o l o g i c a l i n te g r i t y o f w a t e r re s o u rc e s u s i n g f i s h c o m m u n i t i e s , T
. P
. S i mo n ( e d
. ) , p p . 3 0 1

- 3 3 7
. C R C P r e s s , B o c a R a t o n , F L
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 2 0 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5H ar d i n g , J
. S
. , E
. F
. B e n f i e l d , P
. V
. B o l s t a d , G
. S
. H e l f m a n , a n d E
. B
. D
. J o n e s I I I
. 1 9 9 8
. S t r e a m b i o di v e r s i t y : th e g h o s t o f l an d u s e p a s t
. P ro c e e di n g s o f th e N a t i o n a l A c a de m y o f S c i e n c e U S A 9 5 : 1 4 8 4 3

- 1 4 8 4 7
. H a w ki n s , C
. P
. a n d M
. R
. V i n s o n . 2 0 0 0
. W e ak c o r r e s p o n d e n c e b e t w e e n l a n d s c a p e c l a s s i f i c at i o n s a n d s tr e a m i n v e rt e b r at e a s s e m b l a g e s : i m p l i c ati o n s f o r b i o a s s e s s me n t
. J o u r n a l o f N o rth A m e r i c a n B e n th o l o g i c a l S o c i e t y 1 9 : 5 0 1

- 5 1 7
. H a w ki n s , C
. P
. , R
. N o rri s , J
. G e rri t s e n , R
. M
. H u g h e s , S
. K
. J a c k s o n , R
. K
. J o h n s o n , a n d R
. J
. S t e v e n s o n . 2 0 0 0
. E v a l u at i o n o f th e u s e o f l a n d s c ap e c l a s s i f i c a ti o n s f o r th e p re d i c ti o n o f f r e s h w a t er b i o t a : s y n th e s i s a n d r e c o mme n d a t i o n J o u r n a l o f N o r t h A m e r i c a n B e n t h o l o g i c a l S o c i e t y 1 9 : 5 4 1

- 5 5 6
. H e l m s l e y - F l i n t , B
. 2 0 0 0
. C l a s s i f i c ati o n o f th e b i o l o g i c a l qu a l i t y o f r i v e r s i n E n g l a n d a n d W al e s . I n A s s e s s i n g th e B i o l o g i c a l Q u a l i t y o f Fr e s h W a t e r s , J
. F
. W ri g h t , D
. W
. S u t c l i f f e a n d M
. T
. F u r s e ( e d s . ) , p p . 5 5

- 7 0
. Fr e s h w a t e r B i o l o g i c a l A s s o c i ati o n , A m b l e s i d e , U K
. H e r l i h y , A
. T
. , R
. M
. H u g h e s , a n d J
. C
. S i f n e o s . I n P r e s s . N at i o n a l c l u s t e r s o f f i s h s p e c i e s a s s e m b l a g e s i n th e c o n t e r mi n o u s U n i t e d S t a t e s a n d th e i r r e l at i o n s h i p t o e x i s ti n g l a n d s c ap e c l a s s i f i c at i o n s c h e me s . I n . I n f

l u e n c e s o f l a n d s c a p e s o n s t re a m h a b i ta ts a n d b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e s , R
. M
. H u g h e s , L
. W a n g , a n d P
. W
. S e e l b a c h ( e d s . ) , P a g e s x x - x x . A me r i c a n Fi s h e ri e s S o c i e t y S y m p o s i u m , B e th e s d a , M a ry l a n d
. H e rri c k s , E
. E
. a n d D
. J
. S c h a e f f e r . 1 9 8 5

. C an w e o p t i mi z e b i o mo n i t o r i n g ? E n v i r o n m e n ta l M a n a g e m e n t 9 : 4 8 7

- 4 9 2
. H i l s e n h o f f, W
. L
. 1 9 8 7
. A n i m p r o v e d b i o ti c i n d e x o f o r g a n i c s t r e a m p o l l u ti o n . G re a t La k e s E

n to m o l o g i s t 2 0 : 3 1

- 3 9
. H o l d e n , P
. B
. a n d C
. B
. S t al n ake r . 1 9 7 5

. D i s t r i b u t i o n an d ab u n d a n c e o f m a i n s t e m f i s h e s o f th e mi d d l e a n d u p p e r C o l o r a d o R i v e r B a s i n s , 1 9 6 7

- 1 9 7 3
. T r

a n s a c t i o n s o f t h e A m e r i c a n Fi s h e r i e s S o c i e t y 1 0 4 : 2 1 7

­ 2 3 1
. H u g h e s , R
. M
. 1 9 8 5

. U s e o f w a t er s h e d c h a r a c t er i s ti c s t o s e l e c t c o n tr o l s tre a m s f o r e s ti m a t i n g e f f e c t s o f me t a l mi n i n g w a s t e s o n e x t e n s i v e l y d i s turb e d s t r e a m s . E n v i ro n m e n t a l M a n a g e m e n t 9 : 2 5 3

- 2 6 2
. H u g h e s , R
. M
. , D
. P
. L a r s e n , a n d J
. M
. O me r n i k
. 1 9 8 6
. R e g i o n a l r e f e r e n c e s i t e s : a me th o d f o r a s s e s s i n g s tr e a m p o t e n t i al
. E n v i ro n m e n ta l M a n a g e m e n t 1 0 : 6 2 9

- 6 3 5

. H u g h e s , R
. M
. a n d J
. R
. G ammo n . 1 9 8 7
. L o n g i tu d i n a l c h a n g e s i n f i s h a s s e m b l a g e s a n d w at er q u al i t y i n th e W i l l a me tt e R i v e r , O r e g o n . T r

a n s a c t i o n s o f th e A m e r i c a n Fi s h e r i e s S o c i e t y 1 1 6 : 1 9 6

- 2 0 9
. H u g h e s , R
. M
. a n d D
. P
. L ar s e n . 1 9 8 8
. E c o r e g i o n s : an ap p r o a c h t o s ur f a c e w at er p r o t e c ti o n . J o u r n a l o f th e W a t e r P o l l u t i o n Co n t ro l F e de r a t i o n 6 0 : 4 8 6

- 4 9 3
. H u g h e s , R
. M
. 1 9 9 4
. D e f i n i n g a c c e p t ab l e b i o l o g i c al s t atu s b y c o m p ar i n g w i th r e f e r e n c e c o n d i t i o n s . I n B i o l o g i c a l a s s e s s m e n t a n d c r i t e r i a : to o l s f o r w a t e r re s o u rc e p l a n n i n g a n d d e c i s i o n m a k i n g , W
. S
. D a v i s a n d T
. P
. S i mo n ( e d s . ) , p p . 3 1

- 4 7
. C R C P r e s s , B o c a R at o n , F L
. H u g h e s , R
. M
. , P
. R
. K au f m a n n , A
. T
. H e rl i h y , T
. M
. K i n c ai d , L
. R e y n o l d s , a n d D
. P
. L ar s e n . 1 9 9 8
. A p r o c e s s f o r d e v e l o p i n g a n d e v a l u a ti n g i n di c e s o f f i s h a s s e m b l a g e i n t e g ri t y . C a n a d i a n J o u r n a l o f Fi s h e r i e s a n d A q u a t i c S c i e n c e s 5 5 : 1 6 1 8

- 1 6 3 1
. H u g h e s , R
. M
. , a n d T
. O b e r d o rf f
. 1 9 9 8
. A p p l i c at i o n s o f I B I c o n c e p t s a n d me tr i c s t o w at e r s o u t s i d e th e U n i t e d S t at e s a n d C a n a d a . I n A s s e s s i n g th e s u s ta i n a b i l i t y a n d b i o l o g i c a l i n t e g r i t y o f w a te r re s o u rc e s u s i n g f i s h c o m m u n i t i e s , T
. P
. S i mo n ( e d
. ) , p p . 7 9

- 9 3
. C R C P r e s s , B o c a R at o n , FL
.
DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 2 1 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5H u g h e s , R
. M
. , S
. H o w l i n , an d P
. R
. K au f m a n n . 2 0 0 4
. A b i o i n t e g r i t y i n d e x ( I B I ) f o r c o l d w at e r s t r e a m s o f w e s t e r n O r e g o n a n d W a s h i n g t o n . T r

a n s a c t i o n s o f th e A m e r i c a n Fi s h e r i e s S o c i e t y 1 3 3 : 1 4 9 7

- 1 5 1 5

. H u g h e s , R
. M
. , S
. A
. B r y c e , a n d D
. D r ake . U s e o f a G e n e r al i z e d S tre s s o r Gr a d i e n t f o r C o m p ar i n g R e f e r e n c e C o n d i ti o n s o f U S A S u r f a c e W at e r s . U n p u b l i s h e d m a n u s c ri p t
. In t e r g o v e r n me n t a l T a s k F o r c e o n M o n i t o ri n g W at e r Qu a l i t y ( I T F M )
. 1 9 9 2
. A m b i e n t W a t e r - Q u a l i t y M

o n i to r i n g i n th e U n i te d S t a t e s . Fi r s t Y e a r R e v i e w, E v a l u a t i o n , a n d R e c o m m e n d a t i o n s . I n t e r a g e n c y A d v i s o r y C o mmi t t e e o n W a t e r D a t a , U
. S
. G e o l o g i c al S u r v e y , R e s t o n , V i r g i n i a . In t e r g o v e r n me n t a l T a s k F o r c e o n M o n i t o ri n g W at e r Qu a l i t y ( I T F M )
. 1 9 9 5

. T h e s t r a t e g y f o r i m p ro v i n g w a t e r - q u a l i t y m o n i to r i n g i n th e U n i t e d S t a t e s : Fi n a l re p o rt o f th e I n te r g o v e r n m e n t a l T a s k F o rc e o n M

o n i to r i n g W a t e r Q u a l i t y . U
. S
. G e o l o g i c al S ur v e y , R e s t o n , V A
. J a c k s o n , J
. B
. C
. , M
. X
. K i rb y , W
. H
. B e r g e r , K
. A
. B j o rn d ah l , L
. W
. B o t s f o r d , B
. J
. B o u r q u e , R
. H
. B r a db ur y , R
. C o o ke , J
. Er l an d s o n , J
. A
. E s t e s , T
. P
. H u g h e s , S
. K i d w e l l , C
. B
. L a n g e , H
. S
. L e n i h a n , J
. M
. P a n d o l f i , C
. H
. P e t e r s o n , R
. S
. S t e n e c k , M
. J
. T e g n e r , a n d R
. R
. W e rn e r . 2 0 0 1
. H i s t o r i c a l o v e r f i s h i n g a n d th e r e c e n t c o l l ap s e o f c o a s t a l e c o s y s t e m s . S c i e n c e 2 9 3 : 6 2 9

- 6 3 8
. J e n k s , G
. F
. a n d F
. C
. C a s p al l
. 1 9 7 1
. E rr o r o n c h o r o p l e th i c m ap s - d e f i n i t i o n , me a s ur e me n t , r e d u c t i o n . A n n a l s o f th e A s s o c i a t i o n o f A m e r i c a n G e o g r a

p h e r s 6 1 ( 2 ) : 2 1 7

- 2 4 4
. J o h n s o n , R
. K
. , T
. W i e d e rh o l m , a n d D
. M
. R o s e n b er g . 1 9 9 3
. Fre s h w at er b i o mo n i t o r i n g u s i n g i n d i v i d u a l o r g a n i s m s , p o p u l a ti o n s , a n d s p e c i e s a s s e m b l a g e s o f b e n th i c m a c r o i n v e rt e b r at e s . I n Fre s h w a t e r B i o m o n i to r i n g a n d B e n th i c M a c r o i n v e rt e b r a te s , D
. M
. R o s e n b er g a n d V
. H
. R e s h ( e d s . ) , p p . 4 0

- 1 2 5

. C h ap m a n & H a l l , N e w Y o r k
. J o h n s o n , W
. C
. 1 9 9 4
. W o o d l a n d E x p a n s i o n i n th e P l att e R i v e r , N e b r a s k a : P att e r n s a n d C au s e s . Ec o l o g i c a l M o n o g r a

p h s 6 4 : 4 5

- 8 4
. J o n g m a n , R
. H
. G
. , C
. J
. F
. t e r B r a ak a n d O
. F
. R
. T o n g e r e n ( e d s . )
. 1 9 8 7
. D a ta A n a l y s i s i n Co m m u n i t y a n d La n d s c a p e Ec o l o g y . P u d o c , W a g e n i n g e n , N L
. K a rr , J
. R
. 1 9 8 1
. A s s e s s me n t o f b i o t i c i n t e g r i t y u s i n g f i s h c o mm u n i t i e s . Fi s h e r i e s 6 ( 6 ) : 2 1 2 7
. K a rr , J
. R
. a n d D
. R
. D u d l e y . 1 9 8 1
. E c o l o g i c al p e r s p e c t i v e o n w a t e r q u al i t y g o a l s . E n v i ro n m e n t a l M

a n a g e m e n t 5 : 5 5

- 6 8
. K a rr , J
. R
. , K
. D
. F au s c h , P
. L
. A n g e r me i e r , P
. R
. Y a n t , a n d I
. J
. S c h l o s s e r . 1 9 8 6
. A s s e s s i n g b i o l o g i c al i n t e g r i t y i n ru n n i n g w a t e r s : a me th o d a n d i t s r ati o n al e . I l l i n o i s N a t u r a l Hi s to r y S u r v ey S p e c i a l P u b l i c a t i o n 5

. K a rr , J
. R
. 1 9 8 7
. B i o l o g i c al mo n i t o ri n g a n d e n v i r o n me n t al a s s e s s me n t : A c o n c ep tu al f r a me w o rk
. E

n v i ro n m e n t a l M a n a g e m e n t 1 1 : 2 4 9

- 2 5 6
. K a rr , J
. R
. , P
. R
. Y a n t , K
. D
. F au s c h , a n d I
. J
. S c h l o s s er . 1 9 8 7
. S p at i a l a n d t e m p o r a l v ar i ab i l i t y o f th e I n d e x o f B i o ti c In t e g r i t y i n th r e e mi d w e s t e r n s t r e a m s . T r

a n s a c t i o n s o f th e A m e r i c a n Fi s h e r i e s So c i e t y 1 1 6 : 1

- 1 1
. K a rr , J
. R
. 1 9 9 0
. B i o l o g i c al i n t e g r i t y a n d th e g o a l o f e n v i r o n me n t a l l e g i s l at i o n : l e s s o n s f r o m c o n s e r v a t i o n b i o l o g y . Co n s e rv a t i o n B i o l o g y 4 : 2 4 4

- 2 5 0
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 2 2 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5K a rr , J
. R
. 1 9 9 8
. R i v e r s a s s e n ti n e l s : U s i n g th e b i o l o g y o f r i v e r s t o g u i d e l an d s c a p e m a n a g e me n t
. I n . R i v e r Ec o l o gy a n d M a n a g e m e n t : L e s s o n s f ro m t h e P a c i f

i c Co a s ta l Ec o sy s t e m s , R
. J
. N a i m a n a n d R
. E
. B i l b y ( e d s . ) , p p . 5 0 2

- 5 2 8
. S p r i n g e r , N Y
. K a rr , J
. R
. a n d E
. W
. C h u . 1 9 9 9
. R e s to r i n g L i f

e I n R u n n i n g W a t e r s : B e t t e r B i o l o g i c a l M o n i to r i n g . I s l a n d P r e s s , W a s h i n g t o n , D C
. K a rr , J
. R
. 2 0 0 0
. H e a l th , i n t e g r i t y , a n d b i o l o g i c a l a s s e s s me n t : T h e i m p o rt a n c e o f w h o l e th i n g s . I n Ec o l o g i c a l I n t e g r i t y : I n t e g r a t i n g E n v i ro n m e n t , Co n s e r v a t i o n , a n d H e a l th , D
. P i m e n t e l , L
. W e s tr a , a n d R
. F
. N o s s ( e d s . ) , p p . 2 0 9

- 2 2 6
. I s l a n d P r e s s , W a s h i n g t o n , D C
. K a rr , J
. R
. a n d E
. W
. C h u . 2 0 0 0
. S u s t ai n i n g l i v i n g r i v e r s . H y d ro b i o l o g i a 4 2 2 : 1

- 1 4
. K a rr , J
. R
. a n d E
. M
. R o s s an o . 2 0 0 1
. A p p l y i n g p u b l i c h e a l th l e s s o n s t o p r o t e c t ri v e r h e a l th
. Ec o l o g y a n d C i v i l E n g i n e e r i n g 4 : 3

- 1 8
. K a rr , J
. R
. a n d C
. O
. Y o d e r . 2 0 0 4
. B i o l o g i c al a s s e s s me n t a n d c ri t e ri a i m p r o v e t o t al m a x i m u m d a i l y l o a d d e c i s i o n m aki n g . J o u r n a l o f E n v i ro n m e n ta l E n g i n e e r i n g 1 3 0 : 5 9 4

- 6 0 4
. K au f m a n n , P
. R
. , a n d R
. M
. H u g h e s . In P r e s s . G e o mo rp h i c an d a n th r o p o g e n i c i n f l u e n c e s o n f i s h a n d a m p h i b i a n s i n P a c i f i c N o rth w e s t c o a s t al s tr e a m s . In I n f

l u e n c e s o f l a n d s c a p e s o n s t re a m h a b i ta ts a n d b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e s , R
. M
. H u g h e s , L
. W a n g , a n d P
. S e e l b a c h ( e d s . ) , p a g e s x x - x x . A me r i c a n F i s h e r i e s S o c i e t y S y m p o s i u m x x . B e th e s d a , M a ry l a n d
. K er a n s , B
. L
. , a n d J
. R
. K a r r . 1 9 9 4
. A b e n th i c i n d e x o f b i o ti c i n t e g r i t y ( B

- I B I ) f o r ri v e r s o f th e T e n n e s s e e V al l e y . Ec o l o g i c a l A p

p l i c a t i o n s 4 : 7 6 8

- 7 8 5

. K l e mm , D
. J
. , P
. A
. L e w i s , F
. F u l k , a n d J
. M
. L a z o rc h ak
. 1 9 9 0
. M a c r o i n v e rt e b r a te f i e l d a n d l a b o r a to r y m e th o d s f o r e v a l u a t i n g th e b i o l o g i c a l i n t e g r i t y o f s u r f

a c e w a te r . E P A/ a 6 0 0/4

- 9 0 / 0 3 0
. U
. S
. E n v i r o n me n t a l Pr o t e c t i o n A g e n c y , C i n c i n n tt i , O H , 2 5 6 p p . K l au d a , R
. , P
. K a z y ak , S
. S tr a n ko , M
. S o u th e rl a n d , N
. R o th , a n d J
. C h ai l l o u . 1 9 9 8
. M ary l an d B i o l o g i c al S tr e a m S u r v e y : A s t at e a g e n c y p r o g r a m t o a s s e s s th e i m p a c t o f a n th r o p o g e n i c s t re s s e s o n s tre a m h ab i t a t q u a l i t y a n d b i o t a . E n v i r o n m e n ta l M o n i to r i n g a n d A s s e s s m e n t 5 1 : 2 9 9

- 3 1 6
. Kru m h o l z , L
. A
. a n d W
. L
. M i n c kl e y . 1 9 6 4
. C h a n g e s i n th e f i s h p o p u l a ti o n i n th e u p p e r O h i o Ri v e r f o l l o w i n g t e m p o r a ry p o l l u ti o n ab at e me n t
. T r

a n s a c t i o n s o f t h e A m e r i c a n Fi s h e r i e s S o c i e t y 9 3 ( 1 ) 1

- 5

. Ku z e l k a , R
. D
. , C
. A
. F l o w e r d a y , R
. N
. M a n l e y , B
. C
. Ru n d q u i s t , S
. J
. H erri n , a n d C
. A
. F l o w e r d a y ( e d s . )
. 1 9 9 3
. Fla t w a t e r : A h i s to r y o f N e b r a s ka a n d i t s w a te r . R e s o ur c e R ep o rt N o . 1 2 , C o n s e r v ati o n a n d S u r v e y D i v i s i o n , I n s t i tu t e o f A g r i c u l tur e an d N atu r al R e s o u rc e s , U n i v e r s i t y o f N eb r a s k a – L i n c o l n . L a d s o n , A
. R
. , L
. W h i t e , J
. A
. D o o l a n , B
. L
. Fi n l a y s o n , B
. T
. H a rt , S
. L ake , a n d J
. W
. T i l l e ar d
. 1 9 9 9
. D e v e l o p me n t a n d t e s t i n g o f a n I n d e x o f S t r e a m C o n d i t i o n f o r w a t e r w a y m a n a g e me n t i n A u s t r al i a . Fre s h w a t e r B i o l o gy 4 1 ( 2 ) : 4 5 3

- 4 6 8
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 2 3 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5L a mme rt , M
. , a n d J
. D
. A l l a n . 1 9 9 9
. A s s e s s i n g b i o ti c i n t e g r i t y o f s tr e a m s : e f f e c t s o f s c a l e i n me a s ur i n g th e i n f l u e n c e o f l a n d u s e/c o v e r a n d h ab i t at s t ru c tu re o n f i s h a n d m a c r o i n v e rt e b r at e s . E n v i ro n m e n ta l M

a n a g e m e n t 2 3 : 2 5 7

- 2 7 0
. L a t ti n , P
. D
. , P
. J
. W i g i n g t o n J r . , T
. J
. M o s er , B
. E
. P e n i s t o n , D
. R
. L i n d e m a n , a n d D
. R
. O e t t er . 2 0 0 4
. In f l u e n c e o f r e mo t e s e n s i n g i m a g e r y s o u r c e o n q u a n ti f i c ati o n o f ri p a r i a n l a n d c o v e r - l a n d u s e . J o u r n a l o f th e A m e r i c a n W a t e r R e s o u r c e s A s s o c i a t i o n 4 0 : 2 1 5

- 2 2 7
. L e e s o n , M
. A
. 1 8 8 5

. Hi s to r y o f M o n ta n a 1 7 3 9

- 1 8 8 5
. W ar n e r , B e e r s & C o . , C h i c a g o . L e g e n dr e , P
. a n d L
. L e g e n dr e . 1 9 9 8
. N u m e r i c a l Ec o l o gy . S e c o n d E n g l i s h E di ti o n . E l s e v i er , A m s t e r d a m . L e o n ar d , P
. M
. , a n d D
. J
. O rth
. 1 9 8 6
. A p p l i c at i o n a n d t e s t i n g o f a n i n d e x o f b i o t i c i n t e g r i t y i n s m a l l c o o l w at e r s tr e a m s . T r

a n s a c t i o n s o f t h e A m e r i c a n Fi s h e r i e s S o c i e t y 1 1 5 : 4 0 1

- 4 1 4
. L o r e n t z , C
. M
. , G
. M
. V a n D i j k , A
. G
. M
. V a n H attu m , a n d W
. P
. C o f i n o . 1 9 9 7
. C o n c e p t s i n ri v e r e c o l o g y : i m p l i c ati o n s f o r i n d i c at o r d e v e l o p me n t
. R e g u la t e d R i v e r s : R e s e a rc h a n d M a n a g e m e n t 1 3 : 5 0 1

­ 5 1 6
. L u b i n s ki , K
. an d C
. T h e i l i n g . 1 9 9 9
. A s s e s s me n t s a n d f o r e c a s t s o f th e e c o l o g i c al h e a l th o f th e U p p er M i s s i s s i p p i Ri v e r S y s t e m F l o o dp l ai n R e a c h e s . C h
. 2
. i n Ec o l o g i c a l S ta t u s a n d T re n d s o f t h e U p

p e r Mi s s i s s i p

p i R i v e r S y s te m 1 9 9 8 , L u b i n s ki a n d T h e i l i n g , e d s . U n i t e d S t at e s G e o l o g i c a l S ur v e y , R e p o rt o f th e L o n g T e r m R e s o ur c e M o n i t o ri n g P r o g r a m , L T R M P 9 9

- T 0 0 1 , L a C r o s s e , W I
. L u d w i g , J
. A
. a n d J
. F
. R e y n o l d s . 1 9 8 8
. S ta t i s t i c a l Ec o l o gy . J o h n W i l e y & S o n s , N e w Y o rk
. M a l mq v i s t , B
. a n d S
. D
. Ru n d l e . 2 0 0 2
. T hr e at s t o th e ru n n i n g w a t er e c o s y s t e m s o f th e w o r l d
. E

n v i ro n m e n t a l Co n s e r v a t i o n 2 9 : 1 3 4

- 1 5 3
. M ar g a l e f, R
. 1 9 6 3
. O n c e rt a i n u n i f y i n g p ri n c i p l e s i n e c o l o g y . A m e r i c a n N a t u r a l i s t 9 7 : 3 5 7

- 3 7 4
. M ar g a l e f, R
. 1 9 8 1
. S tr e s s i n e c o s y s t e m s : a f u tur e ap p r o a c h
. In S t re s s e f f

e c t s o n n a t u r a l e c o sy s t e m s , G
. W
. B ar r e tt an d R
. R o s e nb e r g ( e d s . ) , p p . 2 8 1

- 2 8 9
. W i l e y , L o n d o n , U K
. M art i n e z , M
. E
. 1 9 9 8
. Wh at i s p r o b l e m - s o l v i n g ? P h i D e l t a K a

p

p a n 7 9 : 6 0 5

- 6 1 0
. M c C o r mi c k , F
. H
. , D
. V
. P e c k , a n d D
. P
. L ar s e n . 2 0 0 0
. A c o m p ar i s o n o f e c o l o g i c a l c l a s s i f i c at i o n h i e r ar c h i e s f o r M i d

- A t l a n t i c s t r e a m f i s h a s s e m b l a g e s . J o u r n a l o f N o rth A m e r i c a n B e n th o l o g i c a l S o c i e t y 1 9 : 3 8 5

- 4 0 4
. M c C o r mi c k , F
. H
. , R
. M
. Hu g h e s , P
. R
. K au f m a n n , D
. V
. P e c k , J
. L
. S t o d d ar d , a n d A
. T
. H er l i h y . 2 0 0 1
. D e v e l o p me n t o f a n i n d e x o f b i o t i c i n t e g ri t y f o r th e M i d

- A t l a n ti c H i g h l a n d s . T r

a n s a c t i o n s o f th e A m e r i c a n Fi s h e r i e s S o c i e t y 1 3 0 : 8 5 7

- 8 7 7
. M e b a n e , C
. A
. , T
. R
. M are t , a n d R
. M
. H u g h e s . 2 0 0 3
. A n i n d e x o f b i o l o g i c al i n t e g r i t y ( I B I ) f o r P a c i f i c N o rth w e s t r i v e r s . T r

a n s a c t i o n s o f th e A m e r i c a n Fi s h e r i e s So c i e t y 1 3 2 : 2 3 9

- 2 6 1
. M e y e r W
. B
. , T u r n e r B
. L
. , I I ( e d s . )
. 1 9 9 4
. C h a n g e s i n La n d

- U s e a n d La n d

- Co v e r : A g l o b a l p e r s p e c t i v e . C a m b r i d g e U n i v e r s i t y P r e s s , C a m b r i d g e , U K
. M i l l e r , R
. R
. , J
. D
. W i l l i a m s , a n d J
. E
. W i l l i a m s . 1 9 8 9
. E x t i n c ti o n s o f N o rth A me r i c a n f i s h e s d ur i n g th e p a s t c e n tu r y . Fi s h e r i e s 1 4 : 2 2

- 3 8
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 2 4 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5M i l l s , H
. B
. , W
. C
. S t ar r e tt , a n d F
. C
. B e l l r o s e . 1 9 6 6
. M a n ’ s e f f e c t o n th e f i s h a n d w i l d l i f e o f th e I l l i n o i s R i v e r . I l l i n o i s N a t u r a l Hi s to r y S u rv ey B i o l o g i c a l N o te s 5 7
. M i l t n e r , R
. J
. , D
. W h i t e , a n d C
. O
. Y o d e r . 2 0 0 3
. T h e b i o ti c i n t e g r i t y o f s t r e a m s i n u rb an a n d s u b u rb a n i z i n g l a n d s c ap e s . La n d s c a p e a n d U rb a n P l a n n i n g 6 9 ( 2 0 0 4 ) : 8 7

- 1 0 0
. M o rl e y , S
. A
. a n d J
. R
. K ar r . 2 0 0 2
. A s s e s s i n g a n d r e s t o r i n g th e h e al th o f u rb a n s tre a m s i n th e P u g e t S o u n d B a s i n . Co n s e r v a t i o n B i o l o gy 1 6 : 1 4 9 8

- 1 5 0 9
. M o s s , D
. , M
. T
. F ur s e , J
. F
. W r i g h t , a n d P
. D
. Ar mi t a g e . 1 9 8 7
. T h e p r e d i c ti o n o f th e m a c r o i n v e rt e b r at e f au n a o f u n p o l l u t e d ru n n i n g - w a t e r s i t e s i n Gre at B r i t ai n u s i n g e n v i r o n me n t a l d a t a . Fre s h w a t e r B i o l o gy 1 7 : 4 1

- 5 2
. M o y l e , P
. B
. 1 9 8 6
. F i s h i n t r o d u c t i o n s i n t o N o rth A me r i c a : p att e r n s a n d e c o l o g i c al i m p a c t
. I n Ec o l o gy o f b i o l o g i c a l i n v a s i o n s o f N o rth A m e r i c a a n d H a w a i i , H
. A
. M o o n e y a n d J
. A
. D r ake ( e d s . ) , p p . 2 7

- 4 3
. S p r i n g e r , N e w Y o rk
. M y e r s , R
. A
. a n d B
. W o r m . 2 0 0 3
. R ap i d w o r l d w i d e d ep l e t i o n o f p r e d at o ry f i s h c o mm u n i t i e s . N a t u re 4 2 3 : 2 8 0

- 2 8 3
. N a i m a n a n d D e c a m p s ( e d s . )
. 1 9 9 0
. T h e e c o l o gy a n d m a n a g e m e n t o f a q u a t i c - t e rre s t r i a l e c o to n e s . P arth e n o n Pu b l i s h i n g , C ar n f o rth , U K
. N a s h , M
. S
. a n d D
. J
. C h al o u d
. 2 0 0 2
. Mu l t i v a r i a t e A n a l y s e s ( C a n o n i c a l Co rre la t i o n A n a l y s i s a n d P a rt i a l L e a s t S q u a r e , P LS) to M o d e l a n d A s s e s s th e A s s o c i a t i o n o f La n d s c a p e M e t r i c s to S u r f

a c e W a t e r C

h e m i c a l a n d B i o l o g i c a l P ro p e rt i e s u s i n g Sa v a n n a h R i v e r B a s i n D a ta . E P A/ 6 0 0/R

- 0 2 / 0 9 1
. U n i t e d S t a t e s E n v i r o n me n t a l Pr o t e c t i o n A g e n c y , W a s h i n g t o n , D C
. N a t i o n a l R e s e ar c h C o u n c i l
. 1 9 9 2
. R e s to r a t i o n o f A q u a t i c Ec o sy s t e m s . N a ti o n al A c a d e my P r e s s , W a s h i n g t o n D C
. N a t i o n a l R e s e ar c h C o u n c i l
. 2 0 0 1
. A s s e s s i n g th e T M

DL A p

p ro a c h to W a t e r Q u a l i t y M a n a g e m e n t . W a t e r S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y B o ar d , D i v i s i o n o n E arth a n d Li f e S tu d i e s . N at i o n a l A c a d e my P r e s s , W a s h i n g t o n , D C
. N e h l s e n , W
. , J
. E
. W i l l i a m s , a n d J
. A
. L i c h a t o w i c h
. 1 9 9 1
. P a c i f i c s a l mo n a t th e c r o s s r o a d s : s t o c k s at ri s k f r o m C a l i f o r n i a , O r e g o n , I d ah o , a n d W a s h i n g t o n . Fi s h e r i e s 1 6 ( 2 ) : 4

- 2 1
. N e rb o n n e B
. A
. a n d B
. V o n dr a c e k
. 2 0 0 1
. E f f e c t s o f l o c a l l a n d u s e o n p h y s i c a l h a b i t a t , b e n th i c m a c r o i n v e rt eb r at e s , a n d f i s h i n th e W h i t e w at er R i v e r , M i n n e s o t a , U S A
. E n v i ro n m e n ta l M a n a g e m e n t 2 8 : 8 7

- 9 9
. N i l s s o n C
. , A
. E k b l a d , M
. G ar d f j e l l , a n d B
. C a r l b e r g . 1 9 9 1
. L o n g - t e r m e f f e c t s o f r i v e r r e g u l at i o n o n r i v e r m ar g i n v e g e t a t i o n . J o u r n a l o f A p

p l i e d Ec o l o g y 2 8 : 9 6 8

- 9 8 7
. O d u m , E
. P
. , J
. T
. F i n n , a n d E
. H
. Fr a n z . 1 9 7 9
. P e rtu r b at i o n th e o ry a n d th e s u b s i dy - s tr e s s g r a di e n t
. B i o S c i e n c e 2 9 : 3 4 9

- 3 5 2
. O d u m , E
. P
. 1 9 8 5

. T r e n d s e x p e c t e d i n s tre s s e d e c o s y s t e m s . B i o S c i e n c e 3 5 : 4 1 9

- 4 2 2
. O h i o A d mi n i s t r at i v e C o d e 3 7 4 5

- 1

- 0 7 c . 1 9 7 8
. O h i o D e p a rt me n t o f N a tu r al R e s o ur c e s ( O h i o D N R )
. 1 9 6 0
. Ga z e tt e e r o f O h i o s t re a m s . O h i o W at e r P l a n In v e n t o ry R e p o rt N u m b e r 1 2
. D i v i s i o n o f W at er , C o l u m b u s , O h i o . 1 7 9 p p .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 2 5 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5O h i o E n v i r o n me n t al P r o t e c t i o n A g e n c y ( O h i o E P A )
. 1 9 8 0
. M a n u a l o f s u r v e i l l a n c e m e t h o d s a n d q u a l i t y a s s u r a n c e p r a c t i c e s . O f f i c e o f W a s t e w a t e r P o l l u t i o n C o n t r o l , C o l u m b u s , O h i o . O h i o E n v i r o n me n t al P r o t e c t i o n A g e n c y ( O h i o E P A )
. 1 9 8 1
. 5

- y e a r s u r f

a c e w a te r m o n i to r i n g s t r a t e gy , 1 9 8 2

- 1 9 8 6
. O f f i c e o f W a s t e w at er P o l l u t i o n C o n t r o l , D i v i s i o n o f S ur v e i l l a n c e an d S t a n d a r d s , C o l u m b u s , O h i o . 5 2 p p . + a p p e n di c e s . O h i o E n v i r o n me n t al P r o t e c t i o n A g e n c y ( O h i o E P A )
. 1 9 8 7
. B i o l o g i c a l c r i t e r i a f o r th e p ro t e c t i o n o f a q u a t i c l i f

e : v o l u m e s I

- I I I
. O h i o E n v i r o n me n t al P r o t e c t i o n A g e n c y , C o l u m b u s , O h i o . O h i o E n v i r o n me n t al P r o t e c t i o n A g e n c y ( O h i o E P A )
. 1 9 8 8
. O h i o w a t e r q u a l i t y i n v e n to r y – 1 9 8 8 3 0 5 ( b ) re

p o rt , v o l u m e I a n d ex e c u t i v e s u m m a r y . E
. T
. R a n ki n , C
. O
. Y o d e r a n d D
. A
. M i s h n e ( e d s . )
. O h i o E P A , D i v i s i o n o f W at e r Q u al i t y M o n i t o r i n g a n d A s s e s s me n t , C o l u m b u s , O H
. O h i o E n v i r o n me n t al P r o t e c t i o n A g e n c y ( O h i o E P A )
. 1 9 8 9 a . B i o l o g i c a l c r i t e r i a f o r th e p ro t e c t i o n o f a q u a t i c l i f

e : V o l u m e I I I

. S t a n d a r

di z e d b i o l o g i c a l f i e l d s a m p l i n g a n d l a b o r a to r y m e th o d s f o r a s s e s s i n g f

i s h a n d m a c ro i n v e rt e b r a t e c o m m u n i t i e s . D i v i s i o n o f W at e r Q u al i t y M o n i t o r i n g a n d A s s e s s me n t , C o l u m b u s , O h i o . O h i o E n v i r o n me n t al P r o t e c t i o n A g e n c y ( O h i o E P A )
. 1 9 8 9 b
. A d d

e n du m to b i o l o g i c a l c r i te r i a f o r t h e p ro t e c t i o n o f a q u a t i c l i f

e : V o l u m e I I

. U s e r s m a n u a l f o r b i o l o g i c a l f i e l d a s s e s s m e n t o f O h i o s u r f

a c e w a t e r s . D i v i s i o n o f W at er Q u a l i t y M o n i t o r i n g a n d A s s e s s me n t , S ur f a c e W at e r S e c t i o n , C o l u m b u s , O h i o . O h i o E n v i r o n me n t al P r o t e c t i o n A g e n c y ( O h i o E P A )
. 1 9 9 0
. T h e u s e o f b i o c r i t e r i a i n th e O h i o E P

A s u r f

a c e w a t e r m o n i to r i n g a n d a s s e s s m e n t p ro g r a m . O h i o E n v i r o n me n t a l Pr o t e c t i o n A g e n c y , D i v i s i o n o f W a t e r Q u al i t y P l a n n i n g a n d A s s e s s me n t , C o l u m b u s , O h i o . O h i o E n v i r o n me n t al P r o t e c t i o n A g e n c y ( O h i o E P A )
. 1 9 9 2
. O h i o w a t e r re s o u rc e i n v e n to r y . V o l u m e I: S u m m a r y , s ta t u s , a n d t re n d s . E
. R a n ki n , C
. Y o d e r , an d D
. M i s h n e ( e d s . )
. O h i o E n v i r o n me n t a l P r o t e c ti o n A g e n c y , D i v i s i o n o f W a t e r Q u al i t y M o n i t o ri n g a n d A s s e s s me n t , C o l u m b u s , O h i o . O h i o E n v i r o n me n t al P r o t e c t i o n A g e n c y ( O h i o E P A )
. 1 9 9 6
. J u s t i f

i c a t i o n a n d R a t i o n a l e f o r R e v i s i o n s to th e D i s s o l v e d O x

y g e n C r i t e r i a i n t h e O h i o W a t e r Q u a l i t y S ta n d a r

d

s , O E P A T e c h n i c al B u l l e t i n M A S / 1 9 9 5

- 1 2

- 5 , S t a t e o f O h i o E n v i r o n me n t al P r o t e c t i o n A g e n c y , D i v i s i o n o f S u r f a c e W a t e r , C o l u m b u s , O h i o . O h i o E n v i r o n me n t al P r o t e c t i o n A g e n c y ( O h i o E P A )
. 1 9 9 8
. O h i o W a t e r R e s o u rc e I n v e n to r y, V o l u m e I: S u m m a r y, S ta t u s a n d T re n d s . E
. T
. R a n ki n , C
. O
. Y o d er , a n d D
. M i s h n e , ( e d s . )
. D i v i s i o n o f S u rf a c e W a t e r , E c o l o g i c a l A s s e s s m e n t S e c ti o n . C o l u m b u s , O h i o . O h i o E n v i r o n me n t al P r o t e c t i o n A g e n c y ( O h i o E P A )
. 1 9 9 9 a . A s s o c i a t i o n s b e tw e e n n u t r i e n ts , h a b i ta t , a n d th e a q u a t i c b i o ta o f O h i o ’ s r i v e r s a n d s t re a m s . T e c h n i c a l B u l l e ti n M A S / 1 9 9 9

- 1

- 1 , D i v i s i o n o f S u r f a c e W a t e r , M o n i t o r i n g a n d A s s e s s me n t S e c ti o n , C o l u m b u s , O h i o . O h i o E n v i r o n me n t al P r o t e c t i o n A g e n c y ( O h i o E P A )
. 1 9 9 9 b
. T o ta l m a x i m u m d a i l y l o a d T M

DL t e a m re

p o rt . D i v i s i o n o f S ur f a c e W at e r , C o l u m b u s , O h i o . O h i o E n v i r o n me n t al P r o t e c t i o n A g e n c y ( O h i o E P A )
. 2 0 0 0
. O h i o W a t e r R e s o u rc e I n v e n to r y, V o l u m e I: S u m m a r y , S ta t u s a n d T re n d s . E
. T
. R a n ki n , C
. O
. Y o d er , a n d D
. M i s h n e , ( e d s . )
. D i v i s i o n o f S u rf a c e W a t e r , E c o l o g i c a l A s s e s s m e n t S e c ti o n . C o l u m b u s , O h i o . O h i o E n v i r o n me n t al P r o t e c t i o n A g e n c y ( O h i o E P A )
. 2 0 0 3
. O h i o E P

A ’ s p r i m a r y h e a d w a te r h a b i ta t p ro j e c t : key f i n di n g s . F a c t s h e e t
. D i v i s i o n o f S ur f a c e W at e r , C o l u m b u s , O h i o . 2 p p . DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 2 6 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5O h i o E n v i r o n me n t al P r o t e c t i o n A g e n c y ( O h i o E P A )
. 2 0 0 4
. T o t

a l m a x i m u m d a i l y l o a d s f o r th e S t i l l w a t e r R i v e r B a s i n . D i v i s i o n o f S ur f a c e W a t e r , C o l u m b u s , O h i o . O me r n i k , J
. M
. 1 9 8 7
. E c o re g i o n s o f th e c o n t e r mi n o u s U n i t e d S t at e s . A n n a l s o f t h e A s s o c i a t i o n o f A m e r i c a n G e o g r a

p h e r s 7 7 : 1 1 8

- 1 2 5

. O me r n i k , J
. M
. 1 9 9 5

. E c o re g i o n s : A s p ati al f r a me w o r k f o r e n v i r o n me n t al m a n a g e me n t
. I n B i o l o g i c a l a s s e s s m e n t a n d c r i t e r i a : T o o l s f o r w a t e r re s o u rc e p la n n i n g a n d de c i s i o n m a k i n g , W
. S
. D a v i s a n d T
. P
. S i mo n ( e d s . ) , p p . 4 9

- 6 2
. L e w i s P u b l i s h e r s , B o c a R at o n , F L
. O me r n i k , J
. M
. 2 0 0 3
. T h e mi s u s e o f h y dr o l o g i c u n i t m ap s f o r e x tr ap o l a ti o n , r e p o rti n g a n d e c o s y s t e m m a n a g e me n t
. J o u r n a l o f th e A m e r i c a n W a t e r R e s o u r c e s A s s o c i a t i o n 3 9 ( 3 ) : 5 6 3

- 5 7 3
. O r g a n i z a t i o n f o r E c o n o mi c C o o p e r ati o n a n d D e v e l o p me n t ( O E C D )
. 1 9 9 3
. C o r e s e t o f i n d i c at o r s f o r e n v i r o n me n t al p e r f o r m a n c e r e v i e w s . E n v i r o n m e n ta l M o n o g r a

p h s 8 3
. P a tri c k , R
. M
. 1 9 5 0
. B i o l o g i c a l me a s u re o f s t r e a m c o n d i ti o n s . S e w a g e a n d I n du s t r i a l W a s t e s 2 2 : 9 2 6

­ 9 3 8
. P a tri c k , R
. M
. 1 9 5 3
. A q u ati c o r g a n i s m s a s a n a i d i n s o l v i n g w a s t e di s p o s a l p r o b l e m s . S e w a g e a n d I n du s t r i a l W a s t e s 2 5 ( 2 ) : 2 1 0

- 2 1 4
. P au l , M
. J
. a n d J
. L
. M e y e r . 2 0 0 1
. T h e e c o l o g y o f u rb a n s tre a m s . A n n u a l R e v i e w o f Ec o l o g y a n d S

y s te m a t i c s 3 2 : 3 3 3

- 3 6 5 P i a n k a , E
. R
. 1 9 7 0
. O n r - a n d k

- s e l e c ti o n . A m e r i c a n N a t u r a l i s t 1 0 4 : 5 9 2

- 5 9 7
. P l a f ki n , J
. L
. , M
. T
. B ar b o u r , K
. D
. P o rt er , S
. K
. Gr o s s , an d R
. M
. H u g h e s . 1 9 8 9
. R a p i d b i o a s s e s s m e n t p ro to c o ls f o r u s e i n s t re a m s a n d r i v e r s : b e n th i c m a c ro i n v e rt e b r a t e s a n d f i s h
. E P A 4 4 0

- 4

- 8 9

- 0 0 1
. O f f i c e o f W a t er R e g u l at i o n s a n d S t a n d a r d s , U
. S
. E n v i r o n me n t a l P r o t e c ti o n A g e n c y , W a s h i n g t o n , D C
. P o f f, N
. L
. a n d J
. D
. A l l a n . 1 9 9 5

. F u n c ti o n al o r g a n i z a ti o n i n s tr e a m f i s h a s s e m b l a g e s i n r e l at i o n t o h y dr o l o g i c v ar i ab i l i t y . Ec o l o gy 7 6 : 6 0 6

- 6 2 7
. P o f f, N
. L
. , J
. D
. A l l a n , M
. B
. B a i n , J
. R
. K ar r , K
. L
. P re s t e g a ar d , B
. D
. R i c h t er , R
. E
. S p ark s , a n d J
. C
. S tr o m b e r g . 1 9 9 7
. T h e n atu r a l f l o w r e g i me : a p ar a d i g m f o r r i v e r c o n s er v a t i o n a n d r e s t o r a ti o n . B i o S c i e n c e 4 7 : 7 6 9

- 7 8 4
. P o f f, N
. L
. a n d A
. D
. H u r y n . 1 9 9 8
. M u l t i

- s c a l e d e t e r mi n a n t s o f s e c o n d ary p r o d u c t i o n i n A tl a n t i c s al mo n ( Sa lm o s a la r) s t r e a m s . C a n a d i a n J o u r n a l o f Fi s h e r i e s a n d A q u a t i c S c i e n c e s 5 5 ( S u p p l
. 1 ) : 2 0 1

- 2 1 7
. P o t t e r , K
. M
. , F
. W
. C u b b a g e , a n d R
. H
. S c h ab er g . 2 0 0 5

. M u l t i p l e - s c a l e l a n d s c ap e p r e di c t o r s o f b e n th i c m a c r o i n v e rt eb r at e c o mm u n i t y s t ru c tu re i n N o rth C ar o l i n a . La n d s c a p e a n d U rb a n P l a n n i n g 7 1 : 7 7

- 9 0
. P r e tt y , J
. L
. , S
. S
. C
. H a rri s o n , D
. J
. S h e p h e r d , C
. S mi th , A
. G
. H i l dre w , a n d R
. D
. H e y . 2 0 0 3
. R i v e r r e h ab i l i t a ti o n a n d f i s h p o p u l a ti o n s : a s s e s s i n g th e b e n e f i t o f i n s tr e a m s tru c tur e s . J o u r n a l o f A p

p l i e d Ec o l o g y 4 0 : 2 5 1

- 2 6 5

. P u l l i a m , H
. R
. 1 9 8 8
. S o ur c e s , s i n k s , a n d p o p u l ati o n r e g u l a t i o n . A m e r i c a n N a t u r a l i s t 1 3 2 : 6 5 2

- 6 6 1
. Q u i n n , J
. M
. 2 0 0 0
. E f f e c t s o f p a s t o r al d e v e l o p me n t
. I n N e w Z e a la n d S t re a m I n v e rt e b r a te s : Ec o l o gy a n d I m

p l i c a t i o n s f o r M a n a g e m e n t , K
. J
. C o l l i e r a n d M
. J
. W i n t e r b o u rn ( e d s . ) , p p . 2 0 8

- 2 2 9
. C a x t o n , C h r i s t c hu r c h , N Z
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 2 7 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5R ab e n i , C
. F
. 1 9 7 7
. B e n th i c m a c r o i n v e rt e b r at e c o mm u n i ti e s o f th e P e n o b s c o t Ri v e r , M a i n e , w i th s p e c i a l r e f e r e n c e t o th e i r r o l e a s w at e r q u al i t y i n d i c at o r s . P h
. D th e s i s , U n i v e r s i t y o f M ai n e , O r o n o . 1 6 9 p p . R ab e n i , C
. F
. , S
. P
. D a v i e s , a n d K
. E
. G i b b s . 1 9 8 8
. B e n th i c m a c r o i n v e rt e b r at e r e s p o n s e t o p o l l u ti o n ab a t e me n t : s tru c tur al c h a n g e s a n d f u n c ti o n al i m p l i c a ti o n s . W a t e r R e s o u rc e s B u l l e t i n 2 1 : 4 8 9

- 4 9 7 R a n ki n , E
. T
. 1 9 8 9
. T h e q u a l i ta t i v e h a b i ta t e v a l u a t i o n i n dex ( QH E

I ) , r a t i o n a l e , m e th o d s , a n d a

p

p l i c a t i o n . O h i o E n v i r o n me n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y , D i v i s i o n o f W a t e r Q u al i t y P l a n n i n g a n d A s s e s s me n t , E c o l o g i c a l A s s e s s me n t S e c ti o n , C o l u m b u s , O H
. R a n ki n , E
. T
. 1 9 9 5

. T h e u s e o f h ab i t at i n d i c e s i n w at e r r e s o u r c e q u al i t y a s s e s s me n t s . I n B i o l o g i c a l A s s e s s m e n t a n d C r i te r i a : T o o l s f o r W a t e r R e s o u rc e P la n n i n g a n d D e c i s i o n M a k i n g , W
. S
. D a v i s a n d T
. P
. S i mo n ( e d s . ) , p p . 1 8 1

- 2 0 8
. L e w i s P u b l i s h e r s , B o c a R a t o n , F L
. R ap p o rt , D
. J
. , H
. A
. R e g i e r , a n d T
. C
. H u t c h i n s o n . 1 9 8 5

. E c o s y s t e m b e h a v i o r u n d e r s tre s s . A m e r i c a n N

a t u r a l i s t 1 2 5 : 6 1 7

- 6 4 0
. R e e v e s , G
. H
. , L
. E
. B e n d a , K
. M
. B u r n e tt , P
. A
. B i s s o n , a n d J
. R
. S e d e l l
. 1 9 9 5

. A d i s tu rb a n c e - b a s e d e c o s y s t e m ap p r o a c h t o m a i n t ai n i n g a n d r e s t o r i n g f r e s h w at e r h ab i t at s o f e v o l u ti o n a r i l y s i g n i f i c a n t u n i t s o f a n a dr o mo u s s al mo n i d s i n th e P a c i f i c N o rth w e s t
. I n E v o l u t i o n a n d th e a q u a t i c e c o sy s t e m : de f

i n i n g u n i q u e u n i ts i n p o p u l a t i o n c o n s e rv a t i o n , J
. L
. Ni e l s e n ( e d
. ) , p p . 3 3 4

- 3 4 9
. A me r i c an F i s h e ri e s S o c i e t y S y m p o s i u m 1 7 , B e th e s d a , M ar y l a n d , U S A
. R e g i e r , H
. A
. , R
. L
. W e l c o mme , R
. J
. S t e e d m a n , a n d H
. F
. H e n d e r s o n . 1 9 8 9
. R e h a b i l i t a ti o n o f d e g r a d e d r i v e r e c o s y s t e m s . In P ro c e e d i n g s o f th e i n t e r n a t i o n a l la r g e r i v e r s y m p o s i u m (L A R S) , D
. P
. D o d g e ( e d
. ) , C a n a d i a n S p e c i a l P u b l i c at i o n o f Fi s h er i e s an d A q u at i c S c i e n c e s 1 0 6 , p p . 8 6

- 9 7
. D e p art me n t o f Fi s h e ri e s a n d O c e an s , O tt a w a , O n t a r i o . R e i s n er , M
. 1 9 8 6
. C a d i l la c de s e rt : th e A m e r i c a n w e s t a n d i t s di s a p

p e a r i n g w a t e r . P e n g u i n B o o k s , N e w Y o rk
. R i e b e s e l l , J
. F
. 1 9 7 4
. P ar a d o x o f e n ri c h me n t i n c o m p e t i t i v e s y s t e m s . Ec o l o g y 5 5 : 1 8 3

- 1 8 7
. R i c h a r d s , C
. , L
. B
. J o h n s o n , a n d G
. E
. H o s t
. 1 9 9 6
. L a n d s c ap e - s c a l e i n f l u e n c e s o n s tre a m h ab i t at s a n d b i o t a . C a n a di a n J o u r n a l o f Fi s h e r i e s a n d A q u a t i c S c i e n c e s 5 3 : 2 9 5

- 3 1 1
. R i c h a r d s , C
. , L
. B
. J o h n s o n . 1 9 9 8
. L a n d s c ap e p e r s p e c t i v e s o n e c o l o g i c al ri s k a s s e s s me n t
. I n R i s k A s s e s s m e n t : L o g i c a n d M e a s u re m e n t , M
. C
. N e w m a n a n d C
. S t r o

j a n ( e d s )
. A n n A rb o r Pr e s s . R i c h a r d s o n , J
. S
. , T
. J
. Li s s i mo r e , M
. C
. H e al e y , a n d T
. G
. N o rth c o t e . 2 0 0 0
. F i s h c o mm u n i t i e s o f th e l o w e r Fr a s e r Ri v e r ( C an a d a ) a n d a 2 1

- y e ar c o n tr a s t
. E n v i ro n m e n ta l B i o l o gy o f Fi s h e s 5 9 : 1 2 5

- 1 4 0
. R i c h t e r , B
. D
. , D
. P
. B r au n , M
. A
. M e n d e l s o n , a n d L
. L
. M a s t e r . 1 9 9 7
. T h re at s t o i m p e r i l e d f re s h w at e r f au n a . Co n s e rv a t i o n B i o l o gy 1 1 : 1 0 8 1

- 1 0 9 3
. R i n n e , J
. N
. , R
. M
. H u g h e s , a n d B
. C a l a m u s s o . 2 0 0 5

. H i s to r i c a l c h a n g e s i n la r g e r i v e r f i s h a s s e m b l a g e s o f th e A m e r i c a s . A me r i c a n F i s h er i e s S o c i e t y , S y m p o s i u m 4 5 , B e th e s d a , M a ry l a n d
. R o n i , P
. , T
. J
. B e e c h i e , R
. E
. B i l b y , F
. E
. L e o n e tt i , M
. M
. P o l l o c k a n d G
. R
. P e s s . 2 0 0 2
. A r e v i e w o f s tr e a m r e s t o r at i o n t e c h n i q u e s a n d a h i e r ar c h i c a l s t r a t e g y f o r p ri o ri ti z i n g r e s t o r a ti o n i n P a c i f i c N o rth w e s t w a t e r s h e d s . N o rth A m e r i c a n J o u r n a l o f Fi s h e r i e s M a n a g e m e n t 2 2 : 1

- 2 0
. R o th , N
. E
. , J
. D
. A l l a n , D
. L E r i c k s o n . 1 9 9 6
. L a n d s c ap e i n f l u e n c e s o n s tre a m b i o ti c i n t e g r i t y a s s e s s e d a t m

u l t i p l e s p at i a l s c al e s . La n d s c a p e Ec o l o gy 1 1 : 1 4 1

- 1 5 6
.
DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 2 8 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5R o y , A
. H
. , A
. D
. R o s e mo n d , M
. J
. P au l , D
. S
. L e i g h , a n d J
. B
. W al l a c e . 2 0 0 3
. S tre am m a c r o i n v e rt e b r at e r e s p o n s e t o c at c h me n t u rb an i s at i o n ( G e o r g i a , U S A )
. F re s h w a t e r B i o l o gy 4 8 : 3 2 9

- 3 4 6
. S c h i n d l e r , D
. W
. 1 9 8 7
. D e t e c t i n g e c o s y s t e m r e s p o n s e s t o an thr o p o g e n i c s tr e s s . C a n a d i a n J o u r n a l o f Fi s h e r i e s a n d A q u a t i c S c i e n c e s 4 4 : 6

- 2 5

. S h e ar , H
. , N
. S t a d l e r - S a l t , P
. B e rt r a m , a n d P
. H o r v ati n . 2 0 0 3
. T h e d e v e l o p me n t an d i m p l e me n t a ti o n o f i n d i c at o r s o f e c o s y s t e m h e a l th i n th e Gre at L ake s b a s i n . E n v i r o n m e n ta l M o n i to r i n g a n d A s s e s s m e n t 8 8 : 1 1 9

- 1 5 2
. S h e l t o n , A
. D
. a n d K
. A
. B l o c k s o m . 2 0 0 4
. A R e v i e w o f B i o l o g i c a l A s s e s s m e n t T o o ls a n d B i o c r i te r i a i n N

e w E n g l a n d S ta t e s . E P A/ 6 0 0 /R

- 0 4 / 1 6 8
. U
. S
. E n v i r o n me n t a l P r o t e c ti o n A g e n c y , C i n c i n n at i , O H
. S i mo n , T h o m a s P
. E d
. 2 0 0 3
. B i o l o g i c a l R e s p o n s e S i g n a t u re s : I n di c a to r p a tt e r n s u s i n g a q u a t i c c o m m u n i t i e s . C R C P r e s s , B o c a R a t o n , F L
. S i m p s o n J
. C a n d N o rri s R
. H
. 2 0 0 0
. B i o l o g i c al a s s e s s me n t o f r i v e r q u al i t y : d e v e l o p me n t o f A u s R i v A S mo d e l s a n d o u tp u t s . I n A s s e s s i n g t h e B i o l o g i c a l Q u a l i t y o f Fre s h W a t e r s : RI V P

A C S a n d O th e r T

e c h n i q u e s , J
. F
. W ri g h t , D
. W
. S u t c l i f f e an d M
. T
. F u r s e ( e d s . ) , p p . 1 2 5

- 1 4 2
. Fr e s h w at e r B i o l o g i c al A s s o c i a ti o n , A m b l e s i d e , U K
. S l i v i t s k y , M
. 2 0 0 1
. A L i t e r a t u re R e v i e w o n Cu m u l a t i v e Ec o l o g i c a l I m

p a c ts O f W a t e r U s e a n d C h a n g e s i n L e v e ls a n d F l o w s . T h e Gr e a t L ake s C o mmi s s i o n , O c t o b er 1 5 , 2 0 0 1
. 6 3 p p . S mi th , P
. W
. 1 9 7 1
. I l l i n o i s s tre a m s : a c l a s s i f i c ati o n b a s e d o n th e i r f i s h e s a n d a n a n a l y s i s o f f a c t o r s r e s p o n s i b l e f o r th e di s ap p e ar a n c e o f n at i v e s p e c i e s . I l l i n o i s N a t u r a l Hi s to r y S u r v ey B i o l o g i c a l N o t e s 7 6
. S mi th , P
. W
. 1 9 7 9
. T h e f i s h e s o f I l l i n o i s . U n i v . I l l i n o i s P r e s s , U rb an a , IL
. 3 1 4 p p . S mi th , R
. A
. , G
. E
. S c h w art z a n d R
. B
. A l e x a n d e r . 1 9 9 7
. R e g i o n a l i n t e r p r e t at i o n o f w at er q u al i t y mo n i t o r i n g d at a . W a t e r R e s o u rc e s R e s e a r c h 3 3 : 2 7 8 1

- 2 7 9 8
. S mi th , R
. W
. , M
. B e r g e n , S
. B
. W e i s b er g , D
. C a d i e n , A
. D a l ke y , D
. M o n t a g n e , J
. K
. S tu l l , a n d R
. G
. V e l ar d e . 2 0 0 1
. B e n th i c re s p o n s e i n d e x f o r a s s e s s i n g i n f au n a l c o mm u n i t i e s o n th e s o u th e r n C a l i f o r n i a m a i n l a n d s h e l f
. Ec o l o g i c a l A p

p l i c a t i o n s 1 1 : 1 0 7 3

- 1 0 8 7
. S mi th , S
. H
. 1 9 7 2
. T h e f u tur e o f s al mo n i d c o mm u n i t i e s i n th e L au re n ti a n Gr e at L ake s . J o u r n a l o f t h e Fi s h e r i e s R e s e a r c h B o a r d o f C a n a d a 2 9 : 9 5 1

- 9 5 7
. S n y d e r , C
. D
. , J
. A
. Y o u n g , R
. V i l l e l l a , a n d D
. P
. L e m ari e . 2 0 0 3
. I n f l u e n c e s o f u p l an d a n d r i p ari a n l a n d u s e p at t e r n s o n s tr e a m b i o ti c i n t e g r i t y . La n d s c a p e Ec o l o gy 1 8 ( 7 ) : 6 4 7

- 6 6 4
. S o l i mi n i , A
. G
. , G
. A
. T ar al l o , a n d G
. C a r c h i n i
. 1 9 9 7
. L i f e h i s t o ry a n d s p e c i e s c o m p o s i t i o n o f th e d a m s e l f l y a s s e m b l a g e a l o n g th e u rb an t r a c t o f a ri v e r i n c e n tr al It a l y . H y d ro b i o l o g i a 3 8 2 : 6 3

- 8 6
. S o u th er l a n d , M
. T
. a n d J
. B
. S tri b l i n g . 1 9 9 5

. S t a tu s o f b i o l o g i c al c r i t e ri a d e v e l o p me n t a n d i m p l e me n t a t i o n . In B i o l o g i c a l a s s e s s m e n t a n d c r i t e r i a : to o l s f o r w a t e r re s o u r c e p l a n n i n g a n d de c i s i o n m a k i n g , W
. S
. D a v i s a n d T
. P
. S i mo n ( e d s ) , p p . 8 1

- 9 6
. L e w i s P u b l i s h er s , B o c a R at o n , F l o r i d a . S p ark s , R
. E
. a n d W
. C
. S t ar r e tt
. 1 9 7 5

. A n e l e c tr o f i s h i n g s u r v e y o f th e I l l i n o i s Ri v e r , 1 9 5 9

- 1 9 7 4
. I

l l i n o i s N a t u r a l Hi s to r y S u r v ey B u l l e t i n 2 9 5

- 3 1 6
. S t a t e o f M ai n e . 1 9 8 5

. M ai n e L a w s C h
. 6 9 8 1 5 ( i n p art )
. A n A c t t o A me n d th e C l a s s i f i c a ti o n S y s t e m f o r M ai n e W at e r s a n d C h a n g e th e C l a s s i f i c at i o n s o f C ert ai n W at e r s . A u g u s t a , M ai n e .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 2 9 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5S t a t e o f M ai n e . 2 0 0 3
. C o d e o f M a i n e Ru l e s 0 6

- 0 9 6
. C h ap t er 5 7 9 : C l a s s i f i c ati o n A t t ai n me n t E v a l u at i o n U s i n g B i o l o g i c a l C r i t e ri a f o r R i v e r s a n d S tr e a m s . A u g u s t a , M ai n e . S t a t e o f O h i o . 2 0 0 3
. O h i o A d mi n i s tr ati v e C o d e at O A C C h ap t er 3 7 4 5

- 1
. S t at e o f O h i o W a t er Q u al i t y S t a n d a r d s . C o l u m b u s , O h i o . S t e e d m a n , R
. J
. 1 9 8 8
. M o di f i c at i o n a n d a s s e s s me n t o f a n i n d e x o f b i o ti c i n t e g r i t y t o q u an ti f y s t r e a m q u a l i t y i n s o u th e rn O n t a r i o . C a n a d i a n J o u r n a l o f Fi s h e r i e s a n d A q u a t i c Sc i e n c e s 4 5 : 4 9 2

- 5 0 1
. S t e v e n s o n , R
. J
. , Y
. P a n , a n d P
. V a i th i y a n ath a n . 2 0 0 2
. E c o l o g i c al a s s e s s me n t a n d i n d i c at o r d e v e l o p me n t i n w e tl a n d s : th e c a s e o f a l g a e i n th e E v e r g l a d e s , U S A
. V e r

h a n dl u n g e n I n t e r n a t i o n a l e V e re i n i g u n g f ü r T

h e o re t i s c h e u n d A n d g e w a n dt e L i m n o l o g i e 2 8 : 1 2 4 8

- 1 2 5 2
. S t o d d a r d , J
. L
. , D
. P
. L a r s e n , C
. P
. H a w ki n s , R
. K
. J o h n s o n , a n d R
. H
. N o rri s . In P r e s s . S e tti n g e x p e c t at i o n s f o r th e e c o l o g i c al c o n di t i o n o f ru n n i n g w a t e r s : th e c o n c e p t o f r e f e r e n c e c o n di ti o n . Ec o l o g i c a l A

p

p l i c a t i o n s . t e n B ri n k , B
. J
. E
. , S
. H
. H o s p e r , an d F
. C o l i j n . 1 9 9 1
. A q u a n ti t a ti v e me th o d f o r d e s c ri p ti o n a n d a s s e s s me n t o f e c o s y s t e m s : th e A M O E B A ap p r o a c h
. M a r i n e P o l l u t i o n B u l l e t i n 2 3 : 2 6 5

- 2 7 0
. t e n B ri n k , B
. J
. E
. 1 9 9 1
. T h e A M O E B A ap p r o a c h a s a u s e f u l t o o l f o r e s t ab l i s h i n g s u s t a i n ab l e d e v e l o p me n t
. I n I n s e a r c h o f i n d i c a to r s o f s u s ta i n a b l e de v e l o p m e n t , O
. Ku i k a n d H
. V e b ru g g e n ( e d s . ) , p p . 7 1

- 8 7
. K l u w er A c a d e mi c P u b l i s h e r s , D o r dr e c h t , T h e N e th e rl a n d s . T h o m a , R
. F
. 1 9 9 9
. B i o l o g i c al mo n i t o ri n g a n d an i n d e x o f b i o ti c i n t e g r i t y f o r L ake E r i e ’ s n e a r s h o r e w a t e r s . I n A s s e s s i n g th e S u s ta i n a b i l i t y a n d B i o l o g i c a l I n t e g r i t y o f W a t e r R e s o u rc e s U s i n g Fi s h Co m m u n i t i e s , T
. P
. S i mo n ( e d
. ) , p p . 4 1 7

- 4 6 2
. C R C P r e s s , B o c a R at o n , F L
. T o c kn er , K
. a n d J
. A
. S t a n f o r d
. 2 0 0 2
. R i v e ri n e f l o o d p l a i n s : p r e s e n t s t at e a n d f u tur e t r e n d s . E

n v i ro n m e n t a l Co n s e r v a t i o n 2 9 : 3 0 8

– 3 3 0
. T r au t m a n , M
. B
. 1 9 5 7
. T h e Fi s h e s o f O h i o . T h e O h i o S t a t e U n i v . P r e s s , C o l u m b u s , O H
. 6 8 3 p p . T r au t m a n , M
. B
. 1 9 8 1
. T h e Fi s h e s o f O h i o . Se c o n d e di t i o n . O h i o S t a t e U n i v e r s i t y P r e s s , C o l u m b u s , O H
. T r o e l s t ru p , N
. H
. J r . , a n d G
. L
. H e r g e n r a d e r . 1 9 9 0
. E f f e c t o f h y dr o p o w e r p e aki n g f l o w f l u c tu ati o n s o n c o mm u n i t y s tru c tu re a n d f e e d i n g g u i l d s o f i n v e rt e b r a t e s c o l o n i z i n g art i f i c i a l s u b s tr a t e s i n a l ar g e i m p o u n d e d ri v e r . H y d ro b i o l o g i a 1 9 9 : 2 1 7

- 2 2 8
. T s a i , C
. 1 9 6 8
. E f f e c t s o f c h l o ri n at e d s e w a g e e f f l u e n t s o n f i s h e s i n u p p er P atu x e n t R i v e r , M a r y l a n d
. C

h e s a p e a k e Sc i e n c e 9 ( 2 ) : 8 3

- 9 3
. T s a i , C
. 1 9 7 3
. W at e r q u al i t y a n d f i s h l i f e b e l o w s e w a g e o u t f al l s . T r

a n s a c t i o n s o f th e A m e r i c a n Fi s h e r i e s S o c i e t y 1 0 2 ( 2 ) : 2 8 1

- 2 9 2
. U n i t e d S t at e s a n d C a n a d a . 1 9 8 7
. Gr e a t L ake s W at er Q u a l i t y A g r e e me n t , a s a me n d e d b y p r o t o c o l s i g n e d N o v e m b e r 1 8 , 1 9 8 7
. W i n d s o r , O N
. U
. S
. E n v i r o n me n t a l Pr o t e c ti o n A g e n c y ( U
. S
. E P A )
. 1 9 8 5

. Q u e s t i o n s a n d A n s w e r s o n A n t i de g r a d a t i o n . U
. S
. E n v i r o n me n t a l Pr o t e c ti o n A g e n c y , O f f i c e o f W at er , W a s h i n g t o n , D C
. U
. S
. E n v i r o n me n t a l Pr o t e c ti o n A g e n c y ( U
. S
. E P A )
. 2 0 0 0 a . Mi d

-A tl a n t i c H i g h l a n d s s t re a m s a s s e s s m e n t . E P A/ 9 0 3 /R

- 0 0/ 0 1 5

. U
. S
. E n v i r o n me n t a l Pr o t e c t i o n A g e n c y , P h i l a d e l p h i a , P A
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 3 0 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5U
. S
. E n v i r o n me n t a l Pr o t e c ti o n A g e n c y ( U
. S
. E P A )
. 2 0 0 0 b
. S t re s s o r I de n t i f

i c a t i o n G u i d a n c e D o c u m e n t . E A P/ 8 2 2 /B

- 0 0 / 0 2 5

. U
. S
. E n v i r o n me n t a l Pr o t e c t i o n A g e n c y , O f f i c e o f W a t er , W a s h i n g t o n , D C
. U
. S
. E n v i r o n me n t a l Pr o t e c ti o n A g e n c y ( U
. S
. E P A )
. 2 0 0 2 a . S u m m a r y o f B i o l o g i c a l A s s e s s m e n t P ro g r a m s a n d B i o c r i te r i a D e v e l o p m e n t f o r S ta t e s , T r i b e s , T e r r i to r i e s , a n d I n t e r s t

a t e Co m m i s s i o n s : S t re a m s a n d W a de a b l e R i v e r s . E P A

- 8 2 2

- R

- 0 2

- 0 4 8
. U
. S
. E n v i r o n me n t a l Pr o t e c ti o n A g e n c y , O f f i c e o f E n v i r o n me n t a l I n f o r m a t i o n a n d O f f i c e o f W at er , W a s h i n g t o n , D C
. U
. S
. E n v i r o n me n t a l Pr o t e c ti o n A g e n c y ( U
. S
. E P A )
. 2 0 0 2 b
. N a t i o n a l W a t e r Q u a l i t y I n v e n to r y 2 0 0 0
. E P A

- 8 4 1

- R

- 0 2

- 0 0 1
. U
. S
. E n v i r o n me n t a l Pr o t e c t i o n A g e n c y O f f i c e o f W a t er , W a s h i n g t o n D C 2 0 4 6 0 , A u g u s t 2 0 0 2
. U
. S
. E n v i r o n me n t a l Pr o t e c ti o n A g e n c y ( U
. S
. E P A )
. 2 0 0 3
. Mi d

-A tl a n t i c I n t e g r a te d A s s e s s m e n t ( M

A I A ) : S ta te o f th e f l o w i n g w a te r s re p o rt . U
. S
. E n v i r o n me n t a l P r o t e c ti o n A g e n c y , C o r v a l l i s , O r e g o n . v a n D a m , H
. , A
. M e rt e n e s , a n d J
. S i n ke l d a m . 1 9 9 4
. A c o d e d c h e c kl i s t a n d e c o l o g i c al i n d i c a t o r v a l u e s o f f r e s h w a t er di a t o m s f r o m th e N e th er l a n d s . N e th e r la n d s J o u r n a l o f A q u a t i c Ec o l o gy 2 8 : 1 1 7

- 3 3
. V a n n o t e , R
. L
. , G
. W
. M i n s h a l l , K
. W
. C u mmi n s , J
. R
. S e d e l l , a n d C
. E
. C u s h i n g . 1 9 8 0
. T h e ri v e r c o n ti n u u m c o n c e p t
. C a n a d i a n J o u r n a l o f Fi s h e r i e s a n d A q u a t i c S c i e n c e s 3 7 : 1 3 0

- 1 3 7
. V a n s i c kl e , J
. , an d R
. M
. H u g h e s . 2 0 0 0
. C l a s s i f i c at i o n s tr e n g th s o f e c o r e g i o n , c a t c h me n t s a n d g e o g r ap h i c c l u s t e r s f o r a q u at i c v e rt eb r at e s i n O re g o n . J o u r n a l o f t h e N o rth A m e r i c a n B e n th o l o g i c a l S o c i e t y 1 9 : 3 7 0

­ 3 8 4
. V i t o u s e k P
. M
. , J
. D
. Ab e r , R
. W
. H o w arth , G
. E
. L i ke n s , P
. A
. M at s o n , D
. W
. S c h i n d l e r , W
. H
. S c h l e s i n g e r , a n d D
. G
. T i l m a n . 1 9 9 7
. H u m a n a l t e r ati o n o f th e g l o b al n i t r o g e n c y c l e : s o u r c e s an d c o n s e q u e n c e s . Ec o l o g i c a l A p

p l i c a t i o n s 7 : 7 3 7

- 7 5 0
. V o l l e n w e i d e r , R
. A
. 1 9 6 8
. T h e s c i e n t i f

i c b a s i s o f l a ke a n d s t re a m e u t r o

p h i c a t i o n w i th p a rt i c u l a r re

f

e re n c e to p h o s p h o ru s a n d n i t ro g e n a s e u t ro p h i c a t i o n f a c to r s . T e c h n i c a l r e p o rt D A S /D S I / 6 8
. 2 7
. O r g a n i z a t i o n f o r E c o n o mi c C o o p e r a ti o n a n d D e v e l o p me n t , P ar i s . W a i t e , I
. R
. , a n d K
. D
. C arp e n t e r . 2 0 0 0
. A s s o c i at i o n s a mo n g f i s h a s s e m b l a g e s tru c tur e a n d e n v i r o n me n t a l v ar i ab l e s i n W i l l a me tt e b a s i n s tr e a m s , O r e g o n . T r

a n s a c t i o n s o f t h e A m e r i c a n Fi s h e r i e s S o c i e t y 1 2 9 : 7 5 4

­ 7 7 0
. W a l l a c e , J
. B
. , J
. R
. W e b s t e r , a n d W
. R
. W o o d a l l
. 1 9 7 7
. T h e r o l e o f f i l t er f e e d er s i n f l o w i n g w at er s . A rc h i v f u r H y d r o b i o l o g i e 7 9 : 5 0 6

- 5 3 2
. W a l l i n , M
. , T
. W i e d e rh o l m , a n d R
. K
. J o h n s o n . 2 0 0 3
. G u i d a n c e o n e s ta b l i s h i n g re f

e re n c e c o n di t i o n s a n d e c o l o g i c a l s ta t u s c l a s s b o u n d a r i e s f o r i n la n d s u r f

a c e w a t e r s . E u ro p e a n U n i o n C o m m o n I m

p l e m e n ta t i o n S t r a t e gy ( C I S) f o r th e W a t e r Fr a m e w o r k D i re c t i v e . S w e d i s h U n i v e r s i t y o f A g r i c u l tu r al S c i e n c e s , U p p s a l a , S w e d e n . W a l s h , C
. J
. , A
. K
. S h arp , P
. F
. B r e e n , a n d J
. A
. S o n n e m a n . 2 0 0 1
. E f f e c t s o f u rb a n i s a t i o n o n s t r e a m s o f th e M e l b o u r n e r e g i o n V i c t o r i a , A u s tr a l i a , I
. B e n th i c m a c r o i n v e rt eb r at e c o mm u n i t i e s . Fre s h w a t e r B i o l o gy 4 6 : 5 5 3

- 5 6 5

. W a n g , L
. , J
. L y o n s , P
. K a n e h l , an d R
. G atti
. 1 9 9 7
. I n f l u e n c e s o f W at e r s h e d L a n d U s e o n H ab i t a t Q u al i t y a n d B i o t i c I n t e g r i t y i n W i s c o n s i n S tre a m s . Fi s h e r i e s 2 2 ( 6 ) : 6

- 1 2
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 3 1 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5W a n g , L
. , J
. L y o n s , P
. K a n e h l , R
. B an n e r m a n , a n d E
. E mmo n s . 2 0 0 0
. W at e r s h e d U rb a n i z at i o n a n d C h a n g e s i n Fi s h C o mm u n i t i e s i n S o u th e a s t e r n W i s c o n s i n S tr e a m s . J o u r n a l o f A m e r i c a n W a t e r R e s o u r c e s A s s o c i a t i o n 3 6 ( 5 ) : 1 1 7 3

- 1 1 8 9
. W a n g , L
. , J
. L y o n s , P
. K a n e h l , an d R
. B a n n e r m a n . 2 0 0 1
. I m p a c t s o f urb a n i z ati o n o n s t r e a m h ab i t at a n d f i s h a c r o s s m u l t i p l e s p a ti al s c a l e s . E n v i ro n m e n ta l M a n a g e m e n t 2 8 : 2 5 5

- 2 6 6
. W a n g , L
. , J
. L y o n s , a n d P
. K a n e h l
. 2 0 0 2
. E f f e c t s o f w a t er s h e d b e s t m a n a g e me n t p r a c t i c e s o n h ab i t a t a n d f i s h i n W i s c o n s i n s t r e a m s . J o u r n a l o f A m e r i c a n W a t e r R e s o u r c e s A s s o c i a t i o n 3 8 : 6 6 3

- 8 0
. W a n g , L
. , P
. S e e l b a c h , a n d J
. L y o n s . In P r e s s . E f f e c t s o f l e v e l s o f h u m a n d i s tu r b an c e o n th e i n f l u e n c e o f c a t c h me n t , r i p ari a n , a n d r e a c h s c a l e f a c t o r s o n f i s h a s s e m b l a g e s . I n I n f

l u e n c e s o f l a n d s c a p e s o n s t re a m h a b i ta t s a n d b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e s , R
. M
. H u g h e s , L
. W a n g , a n d P
. S e e l b a c h ( e d s . ) , P a g e s x x - x x . A me r i c an F i s h e ri e s S o c i e t y S y m p o s i u m x x . B e th e s d a , M ar y l a n d
. W ar d , J
. V
. 1 9 9 8
. R i v e ri n e l a n d s c ap e s : b i o di v e r s i t y p a tt e r n s , d i s turb a n c e r e g i me s , a n d a q u at i c c o n s e r v a t i o n . B i o l o g i c a l C o n s e r v a t i o n 8 3 : 2 6 9

- 2 7 8
. W e l s h , H
. H
. J r . a n d L
. M
. O l l i v i e r . 1 9 9 8
. S t r e a m a m p h i b i a n s a s i n d i c at o r s o f e c o s y s t e m s tr e s s : a c a s e s tu d y f r o m C a l i f o r n i a ’ s r e d w o o d s . Ec o l o g i c a l A p

p l i c a t i o n s 8 : 1 1 1 8

- 1 1 3 2
. W h i t ti e r , T
. R
. , A
. T
. H er l i h y , a n d S
. M
. P i e r s o n . 1 9 9 5

. R e g i o n a l s u s c e p ti b i l i t y o f N o rth e a s t l ake s t o z e b r a m u s s e l i n v a s i o n . Fi s h e r i e s 2 0 ( 6 ) : 2 0

- 2 7
. W h i t ti e r , T
. R
. a n d T
. M
. Ki n c ai d
. 1 9 9 9
. In tr o d u c e d f i s h i n N o rth e a s t e rn U S A l ake s : R e g i o n al e x t e n t , d o mi n a n c e a n d e f f e c t o n n at i v e s p e c i e s ri c h n e s s . T r

a n s a c t i o n s o f th e A m e r i c a n Fi s h e r i e s S o c i e t y 1 2 8 : 7 6 9

- 7 8 3
. W h i t ti e r , T
. R
. , J
. L
. S t o d d a r d , R
. M
. H u g h e s , a n d G
. A
. L o mn i c ky . I n P r e s s . A s s o c i ati o n s a mo n g c a t c h me n t
- a n d s i t e - s c a l e d i s tu r b a n c e i n d i c a t o r s a n d b i o l o g i c al a s s e m b l a g e s a t l e a s t
- a n d mo s t
- d i s tu r b e d s tr e a m a n d r i v e r s i t e s i n th e w e s t er n U S A
. I n I n f

l u e n c e s o f l a n d s c a p e s o n s t r e a m h a b i t a ts a n d b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e s , R
. M
. H u g h e s , L
. W an g , a n d P
. S e e l b a c h ( e d s . ) , P a g e s x x - x x . A me r i c a n F i s h er i e s S o c i e t y S y m p o s i u m x x . B e th e s d a , M ar y l a n d
. W i e n s , J
. A
. 2 0 0 2
. Ri v e r i n e l a n d s c ap e s : t aki n g l an d s c a p e e c o l o g y i n t o th e w at e r . Fre s h w a t e r B i o l o gy 4 7 : 5 0 1

– 5 1 5

. W i c k h a m , J
. D
. , K
. B
. J o n e s , K
. H
. R i i tt er s , R
. V
. O ’ N e i l l , R
. D
. T an ke r s l e y , E
. R
. S mi th , A
. C
. N e a l e a n d D
. J
. C h a l o u d
. 1 9 9 9
. A n i n t e g r a t e d e n v i r o n me n t al a s s e s s me n t o f th e U S M i d

- A t l an t i c R e g i o n . E n v i ro n m e n ta l M a n a g e m e n t 2 4 : 5 5 3

– 5 6 0
. W i l h e l m , J
. G
. O
. , J
. D
. A l l an , K
. J
. W e s s e l l , R
. W
. M erri tt an d K
. W
. C u mmi n s . H ab i t at e v a l u a ti o n o f n o n w a d e ab l e ri v e r s . U np u b l i s h e d m a n u s c ri p t
. W i l l i a m s , J
. E
. , C
. A
. W o o d , a n d M
. P
. D o m b e c k ( e d s . )
. 1 9 9 7
. W a t e r s h e d r e s to r a t i o n : p r i n c i p l e s a n d p r a c t i c e s . A me r i c a n F i s h e ri e s S o c i e t y . B e th e s d a , M a ry l a n d
. W i s s m ar , R
. C
. a n d R
. L
. B e s c h t a . 1 9 9 8
. R e s t o r a ti o n an d m a n a g e me n t o f a q u a ti c e c o s y s t e m s : a c a t c h me n t p e r s p e c t i v e . Fre s h w a te r B i o l o gy 4 0 : 5 7 1

- 5 8 5

. W i t t e , F
. , T
. G o l d s c h mi d t , J
. W a n i n k , M
. V a n O i j e n , K
. G o u d s w a ar d , E
. W i tt e - M a a s , N
. B o u t o n . 1 9 9 2
. T h e d e s tru c ti o n o f a n e n d e mi c s p e c i e s f l o c k : qu a n t i t a ti v e d a t a o n th e d e c l i n e o f th e h ap l o c hr o mi n e c i c h l i d s o f L ake V i c t o ri a . E n v i ro n m e n t a l B i o l o gy o f Fi s h e s 3 4 : 1

- 2 8
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 3 2 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5W r i g h t , J
. F
. , D
. M o s s , P
. D
. A r mi t a g e , a n d M
. T
. F u r s e . 1 9 8 4
. A p r e l i mi n ary c l a s s i f i c at i o n o f ru n n i n g w a t e r s i t e s i n Gr e at B ri t a i n b a s e d o n m a c r o - i n v e rt e b r a t e s p e c i e s a n d th e p r e d i c ti o n o f c o mm u n i t y t y p e u s i n g e n v i r o n me n t al d at a . Fre s h w a t e r B i o l o gy 1 4 : 2 2 1

- 2 5 6
. W r i g h t , J
. F
. , M
. T
. F ur s e , an d P
. D
. A r mi t a g e . 1 9 9 4
. U s e o f m a c r o i n v e rt e b r at e s c o mm u n i t i e s t o d e t e c t e n v i r o n me n t al s t r e s s i n ru n n i n g w a t e r s . In W a t e r q u a l i t y a n d s t re s s i n di c a to r s i n m a r i n e a n d f re s h w a t e r sy s te m s : l i n k i n g l e v e l s o f o r g a n i s a t i o n , D
. W
. S u t c l i f f e ( e d
. ) , p p . 1 5

- 3 4
. Fr e s h w at e r B i o l o g i c al A s s o c i a ti o n , A m b l e s i d e . W r i g h t , J
. F
. 1 9 9 5

. D e v e l o p me n t o f a s y s t e m f o r p r e d i c t i n g th e m a c r o i n v e rt e b r a t e f au n a o f f l o w i n g w a t e r s . A u s t r a l i a n J o u r n a l o f Ec o l o gy 2 0 : 1 8 1

- 1 9 7
. W r i g h t , J
. F
. 2 0 0 0
. A n i n t r o d u c ti o n t o R I V P A C S
. In A s s e s s i n g th e B i o l o g i c a l Q u a l i t y o f Fr e s h W a t e r s , J
. F
. Wr i g h t , D
. W
. S u t c l i f f e a n d M
. T
. Fu r s e ( e d s . ) , p p . 1

- 2 4
. Fr e s h w a t er B i o l o g i c al A s s o c i at i o n , A m b l e s i d e , U K
. W u rt z , C
. B
. 1 9 5 5

. S tr e a m b i o t a a n d s t r e a m p o l l u ti o n . S e w a g e & I n du s t r i a l W a s te s 2 7 ( 1 1 ) : 1 2 7 0

- 1 2 7 8
. Y a n g , J
. R
. , F
. R
. P i c k , a n d P
. B
. H a mi l t o n . 1 9 9 6
. C h an g e s i n th e p l a n k t o n i c di at o m f l o r a o f a l ar g e mo u n t a i n l ake i n re s p o n s e t o f e rti l i z a t i o n . J o u r n a l o f Phy c o l o gy 3 2 : 2 3 2

- 2 4 3
. Y o d e r , C
. O
. 1 9 7 8
. A p ro p o s a l f o r th e e v a l u a t i o n o f w a t e r q u a l i t y c o n d i t i o n s i n O h i o ’ s r i v e r s a n d s t re a m s . D i v i s i o n o f In d u s t r i al W a s t e w at e r , C o l u m b u s , O H
. 4 3 p p . Y o d e r , C
. O
. 1 9 9 5

. P o l i c y i s s u e s an d m a n a g e me n t ap p l i c a ti o n s f o r b i o l o g i c a l c r i t er i a . I n B i o l o g i c a l a s s e s s m e n t a n d c r i t e r i a : to o l s f o r w a t e r re s o u rc e p la n n i n g a n d de c i s i o n m a k i n g , W
. S
. D a v i s a n d T
. P
. S i mo n ( e d s . ) , p p . 3 2 7

- 3 4 3
. L e w i s P u b l i s h er s , B o c a R at o n , F L
. Y o d e r , C
. O
. a n d E
. T
. R a n ki n . 1 9 9 5 a . B i o l o g i c a l r e s p o n s e s i g n a tur e s a n d th e a r e a o f d e g r a d ati o n v a l u e : N e w t o o l s f o r i n t e rp r e ti n g m u l t i me tr i c d at a . In B i o l o g i c a l a s s e s s m e n t a n d c r i t e r i a : to o l s f o r w a t e r re s o u rc e p l a n n i n g a n d de c i s i o n m a k i n g , D a v i s , W
. S
. an d S i mo n , T
. P
. ( e d s . ) , p p . 2 6 3

- 2 8 6
. L e w i s P u b l i s h er s , B o c a R at o n , F L
. Y o d e r , C
. O
. a n d E
. T
. R a n ki n . 1 9 9 5 b
. B i o l o g i c al c r i t eri a p r o g r a m d e v e l o p me n t a n d i m p l e me n t ati o n i n O h i o . In B i o l o g i c a l a s s e s s m e n t a n d c r i t e r i a : to o ls f o r w a t e r re s o u rc e p l a n n i n g a n d de c i s i o n m a k i n g , D a v i s , W
. S
. a n d S i mo n , T
. P
. ( e d s . ) , p p . 1 0 9

- 1 4 4
. L e w i s P u b l i s h er s , B o c a R at o n , F L
. Y o d e r , C
. O
. a n d E
. T
. R a n ki n . 1 9 9 8
. T h e r o l e o f b i o l o g i c a l i n d i c at o r s i n a s t a t e w a t er q u al i t y m a n a g e me n t p r o c e s s . E n v i ro n m e n t a l M o n i to r i n g a n d A s s e s s m e n t 5 1 : 6 1

- 6 8
. Y o d e r , C
. O
. a n d E
. T
. R a n ki n . 1 9 9 9
. B i o l o g i c al c r i t er i a f o r w a t e r r e s o u r c e m a n a g e me n t
. I n M e a s u re s o f E

n v i ro n m e n t a l P e r f

o r

m a n c e a n d Ec o sy s t e m Co n di t i o n , P
. C
. S c h u l z e an d R
. A
. Fr o s c h ( e d s . ) , p p . 2 2 7

­ 2 5 9
. N a ti o n al A c a d e my o f E n g i n e e ri n g , N at i o n a l A c a d e my P r e s s , W a s h i n g t o n , D C
. Y o d e r , C
. O
. a n d M
. A S mi th
. 1 9 9 9
. U s i n g f i s h a s s e m b l a g e s i n a s t a t e b i o l o g i c al a s s e s s me n t an d c r i t e ri a p r o g r a m : e s s e n ti a l c o n c e p t s a n d c o n s i d e r a ti o n s . In A s s e s s i n g th e s u s ta i n a b i l i t y a n d b i o l o g i c a l i n t e g r i t y o f w a te r re s o u rc e s u s i n g f i s h c o m m u n i t i e s , T
. P
. S i mo n ( e d
. ) , p p . 1 7

- 5 6
. C R C P r e s s , B o c a R at o n , F L
. Y o d e r , C
. O
. , R
. J
. M i l t n e r , an d D
. W h i t e . 2 0 0 0
. U s i n g b i o l o g i c a l c ri t er i a t o a s s e s s an d c l a s s i f y u rb a n s tr e a m s a n d d e v e l o p i m p r o v e d l a n d s c ap e i n di c at o r s . I n N a t i o n a l Co n f

e re n c e o n T o o l s f o r U r b a n W a t e r R e s o u r c e M a n a g e m e n t a n d P ro t e c t i o n , S
. M i n a my e r , J
. D y e , a n d S
. W i l s o n ( e d s . ) , p p . 3 2

- 4 4
. E P A/ 6 2 5 /R

- 0 0/ 0 0 1
. U
. S
. E P A , C i n c i n n at i , O H
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 3 3 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5Y o d e r , C
. O
. a n d J
. E
. D e S h o n . 2 0 0 3
. U s i n g b i o l o g i c al r e s p o n s e s i g n a tur e s w i th i n a f r a me w o rk o f m

u l t i p l e i n di c at o r s t o a s s e s s a n d di a g n o s e c au s e s an d s o u r c e s o f i m p a i r me n t s t o a qu a ti c a s s e m b l a g e s i n s e l e c t e d O h i o ri v e r s a n d s tre a m s . In B i o l o g i c a l re s p o n s e s i g n a t u re s : i n di c a to r p a tt e r n s u s i n g a q u a t i c c o m m u n i t i e s , T
. P
. S i mo n ( e d
. ) , p p . 2 3

- 8 1
. C R C P r e s s , B o c a R a t o n , F L
. Y u a n , L
. L
. a n d S
. B
. N o rt o n . 2 0 0 3
. C o m p ar i n g th e r e s p o n s e s o f m a c r o i n v e rt e b r a t e me tr i c s t o i n c r e a s i n g s tr e s s . J o u r n a l o f th e N o rth A m e r i c a n B e n th o l o g i c a l So c i e t y 2 2 : 3 0 8

- 3 2 2
. Z ar o b a n , D
. W
. , M
. P
. M u l v e y , T
. R
. M are t , R
. M
. H u g h e s , a n d G
. D
. M e r r i tt
. 1 9 9 9
. C l a s s i f i c at i o n o f s p e c i e s a ttri b u t e s f o r P a c i f i c N o rth w e s t f r e s h w at er f i s h e s . N o rth w e s t S c i e n c e 7 3 : 8 1

- 9 3
. Z e e b , B
. A
. , C
. E C h r i s ti e , J
. P
. S mo l , D
. L
. F i n d l a y , H
. J
. Kl i n g , a n d H
. J
. B
. B i r k s . 1 9 7 4
. R e s p o n s e s o f d i at o m a n d c h ry s o p h y t e a s s e m b l a g e s i n l ake - 2 2 7 s e d i me n t s t o e xp e ri me n t a l e u t r o p h i c a ti o n . C a n a d i a n J

o u r n a l o f Fi s h e r i e s a n d A q u a t i c S c i e n c e s 5 1 : 2 3 0 0

- 2 3 1 1
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l 1 3 4 W

a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – R e f

e re n c e s & A d d i t i o n a l R e s o u rc e s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5

# G **l o**  **s s**  **a r**  **y**

A m b i e n t M o n i t o r i n g s a m p l i n g an d e v a l u at i o n o f r e c e i v i n g w at e r s n o t n e c e s s ari l y a s s o c i a t e d w i th e p i s o d i c p e rtu r b at i o n s A l l o c h t h o n o u s o r g an i c m att e r th at w a s p r o d u c e d o u t s i d e th e s y s t e m ( e . g . , w o o d , l e a v e s , b e rri e s , i n s e c t s e t c . ) A n a d r o my f i s h th at l i v e mo s t o f l i f e i n o c e an s o r l ake s an d mi g r at e t o s tr e a m s t o s p a w n A n t i d e g r a d a t i o n S t a t e m e n t s t at e me n t th at p ro t e c t s e x i s t i n g u s e s , p r e v e n t s d e g r a d at i o n o f h i g h qu a l i ty w at e rb o d i e s u n l e s s c e rt ai n d e t e rmi n at i o n s ar e m a d e , an d w h i c h p r o te c t s th e q u a l i ty o f o u t s t an d i n g n at i o n a l r e s o u r c e w at e r s A q u a t i c A s s e m b l a g e an a s s o c i at i o n o f i n t e r a c t i n g p o p u l at i o n s o f o r g an i s m s i n a g i v e n w at e rb o d y , f o r e x a m p l e , f i s h a s s e m b l a g e o r a b e n t h i c m a c r o i n v e rt e b r at e a s s e mb l a g e A q u a t i c C o m mu n i t y an a s s o c i at i o n o f i n t e r a c t i n g a s s e m b l a g e s i n a g i v e n w at e rb o d y , th e b i o t i c c o m p o n e n t o f an e c o s y s t e m A q u a t i c L i f e U s e a b e n e f i c i a l u s e d e s i g n at i o n i n w h i c h th e w at e rb o d y p r o v i d e s s u i t a b l e h ab i t at f o r s u r v i v a l an d r e p r o d u c t i o n o f d e s i r ab l e f i s h , s h e l l f i s h , an d o th e r a q u at i c o r g an i s m s ; c l a s s i f i c at i o n s s p e c i f i e d i n S t at e w at e r q u a l i ty s t an d ar d s r e l at i n g t o th e l e v e l o f p r o t e c t i o n a f f o r d e d t o th e r e s i d e n t b i o l o g i c a l c o mm u n i ty b y th e S t at e a g e n c y A t t r i b u t e m e a s u r ab l e p art o r p r o c e s s o f a b i o l o g i c a l s y s t e m A u t o c h t h o n o u s o r g an i c m att e r p r o d u c e d w i th i n th e s y s t e m ( e . g . , a l g a e , m a c r o p h y t e s ) B E A S T u s e d i n p art s o f C an a d a , th e B E A S T ( B E n th i c A s s e s s m e n t o f S e d i m e n T ) m

u l t i v ari at e t e c h n i qu e u s e s a p ro b ab i l i ty mo d e l b a s e d o n t ax a o r d i n at i o n s p a c e an d t h e " b e s t f i t " o f th e t e s t s i t e ( s ) t o t h e p ro b ab i l i ty e l l i p s e s c o n s tru c t e d ar o u n d t h e r e f e r e n c e s i t e c l a s s e s B e n e f i c i a l U s e s d e s i r ab l e u s e s th at w at e r q u a l i ty s h o u l d s u p p o rt
. E x am p l e s ar e d ri n ki n g w at e r s u p p l y , p ri m ar y c o n t a c t r e c r e at i o n ( s u c h a s s w i mmi n g ) , an d a q u at i c l i f e s u p p o rt
. B e n t h i c M a c r o i n v e r t e b r a t e s o r B e n t h o s an i m a l s w i th o u t b a c k b o n e s , l i v i n g i n o r o n th e s e d i me n t s , o f a s i z e l ar g e e n o u g h t o b e s e e n b y th e u n ai d e d e y e an d w h i c h c an b e r e t ai n e d b y a U
. S
. S t an d ar d N o . 3 0 s i e v e ( 2 8 me s h e s p e r i n c h , 0
. 5 9 5 mm o p e n i n g s )
. A l s o r e f e rr e d t o a s b e n th o s , i n f au n a , o r m a c r o b e n th o s B e s t M a n a g e m e n t P r a c t i c e an e n g i n e e r e d s tru c t u r e o r m an a g e me n t a c t i v i t y , o r c o m b i n at i o n o f th e s e , th at e l i mi n at e s o r r e d u c e s an a d v e r s e e n v i r o n me n t a l e f f e c t o f a p o l l u t an t B i o l o g i c a l A s s e s s m e n t o r B i o a s s e s s m e n t an e v a l u at i o n o f th e b i o l o g i c a l c o n d i t i o n o f a w at e rb o d y u s i n g s u r v e y s o f th e s tru c tu r e an d f u n c t i o n o f a c o mm u n i ty o f r e s i d e n t b i o t a . B i o l o g i c a l C r i t e r i a o r B i o c r i t e r i a S c i e n t i f i c m e a n i n g : q u an t i f i e d v a l u e s r e p r e s e n t i n g t h e b i o l o g i c a l c o n d i t i o n o f a w at e rb o d y a s me a s u r e d b y s tru c tu r e an d f u n c t i o n o f th e a qu at i c c o mm u n i t i e s typ i c a l l y at r e f e r e n c e c o n d i t i o n . R e g u l a t o r y m e a n i n g : n arr at i v e d e s c ri p t i o n s o r n u me ri c a l v a l u e s o f th e s tru c tu r e an d f u n c t i o n o f a q u at i c c o mm u n i t i e s i n a w at e rb o d y n e c e s s ar y t o p r o t e c t t h e d e s i g n at e d a qu at i c l i f e u s e , i m p l e m e n t e d i n , o r th ro u g h w at e r q u a l i ty s t an d ar d s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – G l o s s a r y & A c ro ny m s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 3 5B i o l o g i c a l D i v e r s i t y o r B i o d i v e r s i t y r e f e r s t o th e v ari e ty an d v ari ab i l i ty a mo n g l i v i n g o r g an i s m s an d th e e c o l o g i c a l c o m p l e x e s i n w h i c h th e y o c c u r . D i v e r s i t y c an b e d e f i n e d a s th e n u m b e r o f d i f

f e r e n t i t e m s an d th e i r r e l at i v e f r e q u e n c i e s . F o r b i o l o g i c a l d i v e r s i ty , th e s e i t e m s ar e o r g an i z e d at m an y l e v e l s , r an g i n g f r o m c o m p l e t e e c o s y s t e m s t o th e b i o c h e mi c a l s tru c tu r e s th at ar e th e mo l e c u l ar b a s i s o f h e r e d i ty . T h u s , th e t e rm e n c o m p a s s e s d i f f e r e n t e c o s y s t e m s , s p e c i e s , an d g e n e s . B i o l o g i c a l I n d i c a t o r o r B i o i n d i c a t o r an o r g an i s m , s p e c i e s , a s s e m b l a g e , o r c o mm u n i ty c h ar a c t e ri s t i c o f a p art i c u l ar h ab i t at , o r i n d i c at i v e o f a p art i c u l ar s e t o f e n v i r o n me n t a l c o n d i t i o n s B i o l o g i c a l I n t e g r i t y th e ab i l i ty o f an a q u at i c e c o s y s t e m t o s u p p o rt an d m ai n t ai n a b a l an c e d , a d ap t i v e c o mm u n i ty o f o r g an i s m s h a v i n g a s p e c i e s c o m p o s i t i o n , d i v e r s i t y , an d f u n c t i o n a l o r g an i z at i o n c o m p ar ab l e t o t h at o f n atu r a l h ab i t at s w i th i n a r e g i o n B i o l o g i c a l M o n i t o r i n g o r B i o m o n i t o r i n g u s e o f a b i o l o g i c a l e n t i ty a s a d e t e c t o r an d i t s r e s p o n s e a s a me a s u r e t o d e t e rmi n e e n v i r o n me n t a l c o n d i t i o n s . A m b i e n t b i o l o g i c a l s u r v e y s a n d t o x i c i ty t e s t s ar e c o mmo n b i o l o g i c a l mo n i t o ri n g me th o d s . B i o l o g i c a l S u r v e y o r B i o s u r v e y c o l l e c t i n g , p ro c e s s i n g , an d an a l y z i n g a r e p r e s e n t at i v e p o rt i o n o f th e r e s i d e n t a q u at i c c o mm u n i ty t o d e t e rmi n e i t s s tru c tu r a l an d/o r f u n c t i o n a l c h a r a c t e ri s t i c s B i o r e g i o n an y g e o g r ap h i c a l r e g i o n c h ar a c t e ri z e d b y a d i s t i n c t i v e f l o r a an d/ o r f au n a C l e a n W a t e r A c t an a c t p a s s e d b y th e U
. S
. C o n g r e s s t o c o n tr o l w at e r p o l l u ti o n ( f o rm a l l y r e f e rr e d t o a s th e F e d e r a l W at e r P o l l u ti o n C o n tro l A c t o f 1 9 7 2 )
. P u b l i c L a w 9 2

- 5 0 0 , a s ame n d e d
. 3 3 U
. S
. C
. 1 2 5 1 e t s e q . C l e a n W a t e r A c t 3 0 3 ( d ) T h i s s e c t i o n o f th e A c t r e q u i r e s S t at e s , t e rri t o ri e s , an d au t h o ri z e d Tri b e s t o d e v e l o p l i s t s o f i m p ai r e d w at e r s f o r w h i c h ap p l i c ab l e w at e r q u a l i ty s t an d ar d s ar e n o t b e i n g me t , e v e n a f t e r p o i n t s o u r c e s o f p o l l u ti o n h a v e i n s t a l l e d th e mi n i m u m r e q u i r e d l e v e l s o f p o l l u t i o n c o n tro l t e c h n o l o g y . Th e l a w r e q u i r e s th at th e s e j u ri s d i c t i o n s e s t ab l i s h p ri o ri ty r an ki n g s f o r w at e r s o n th e l i s t s an d d e v e l o p T M D L s f o r th e s e w at e r s . S t at e s , t e rri t o ri e s , an d a u th o ri z e d Tri b e s ar e t o s u b mi t th e i r l i s t o f w at e r s o n Ap ri l 1 i n e v e r y e v e n - n u m b e r e d y e ar . C l e a n W a t e r A c t 3 0 5 ( b ) b i e n n i a l r e p o r t i n g r e qu i r e s d e s c ri p t i o n o f th e q u a l i ty o f th e N at i o n ’ s s u r f a c e w at e r s , e v a l u at i o n o f p r o g r e s s m a d e i n m ai n t ai n i n g an d r e s t o ri n g w at e r q u a l i ty , an d d e s c ri p t i o n o f th e e x t e n t o f r e m ai n i n g p ro b l e m s C o s m o p o l i t a n S p e c i e s s p e c i e s w i th w o r l d w i d e d i s tri b u t i o n o r i n f l u e n c e w h e r e th e r e i s s u i t ab l e h ab i t at C r i t e r i a l i mi t s o n a p art i c u l ar p o l l u t an t o r c o n d i t i o n o f a w at e rb o d y p r e s u m e d t o s u p p o rt o r p r o t e c t t h e d e s i g n at e d u s e o r u s e s o f a w at e rb o d y . C ri t e ri a m a y b e n arr at i v e o r n u me ri c . D E L T A n o m a l i e s p e r c e n t a g e o f D e f o r mi t i e s , E r o s i o n s ( e . g . , f i n s , b arb e l s ) , L e s i o n s an d Tu mo r s o n f i s h a s s e m b l a g e s D e s i g n a t e d U s e s th o s e u s e s s p e c i f i e d i n w at e r q u a l i ty s t an d ar d s f o r e a c h w at e rb o d y o r s e g me n t w h e th e r o r n o t t h e y ar e b e i n g att ai n e d D i s t u r b a n c e h u m an a c t i v i t y th at a l t e r s th e n atu r a l s t at e an d c an o c c u r at o r a c r o s s m an y s p at i a l an d t e m p o r a l s c a l e s E c o l o g i c a l I n t e g r i t y th e c o n d i t i o n o f an u n i m p ai r e d e c o s y s t e m a s me a s u r e d b y c o m b i n e d c h e mi c a l , p h y s i c a l ( i n c l u d i n g p h y s i c a l h ab i t at ) , an d b i o l o g i c a l attri b u t e s . E c o s y s t e m s h a v e i n t e g ri ty w h e n th e y h a v e th e i r n at i v e c o m p o n e n t s ( p l an t s , an i m a l s an d o th e r o r g an i s m s ) an d p r o c e s s e s ( s u c h a s g r o w th an d r ep r o d u c t i o n ) i n t a c t
. E c o r e g i o n a r e l at i v e l y h o mo g e n e o u s e c o l o g i c a l ar e a d e f i n e d b y s i mi l ari t y o f c l i m at e , l an d f o rm , s o i l , p o t e n t i a l n atu r a l v e g e t at i o n , h y d r o l o g y , o r o t h e r e c o l o g i c a l l y r e l e v an t v ari ab l e s

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – G l o s s a r y & A c ro ny m s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 3 6E c o s y s t e m - l e v e l f u n c t i o n s

E x i s t i n g U s e s

F u n c t i o n
H e t e r o t r o p h i c
H y p o r h e i c Z o n e

H i s t o r i c a l D a t a
H i s t o r i c a l l y d o c u m e n t e d t a x a

I n d e x o f B i o l o g i c a l/ B i o t i c I n t e g r i t y
I n v a s i v e s p e c i e s

L i f e - h i s t o r y r e q u i r e m e n t s
L i t h o p h i l s L i t h o p e l a g o p h i l s M a i n t e n a n c e o f p o p u l a t i o n s
M e t r i c

M u l t i me t r i c I n d e x

M u l t i v a r i a t e A n a l y s i s
N a r r a t i v e B i o c r i t e r i a p r o c e s s e s p e r f o r me d b y e c o s y s t e m s , i n c l u d i n g , amo n g o th e r th i n g s , p ri m ar y an d s e c o n d ary p r o d u c t i o n ; r e s p i r a t i o n ; n u tri e n t c y c l i n g ; d e c o m p o s i ti o n . S e e d i s c u s s i o n c o n c e rn i n g h o w th i s f u n c t i o n i s c o n s i d e r e d i n t h e d r a f t b i o l o g i c a l c o n d i t i o n g r a d i e n t i n t r an s mi tt a l m e mo r an d u m u n d e r " o u t s t an d i n g i s s u e s " an d i n t h e f i l e : attri b u t e e x p l an at i o n . th o s e u s e s a c tu a l l y att ai n e d i n a w at e rb o d y o n o r a f t e r N o v e m b e r 2 8 , 1 9 7 5 , w h e th e r o r n o t t h e y ar e i n c l u d e d i n th e w at e r q u a l i ty s t an d ar d s ( N o v e m b e r 2 8 , 1 9 7 5 i s th e d at e o n w h i c h U
. S
. E P A p r o m u l g at e d i t s f i r s t w at e r q u a l i ty s t an d ar d s r e g u l at i o n )
. B e c au s e an e x i s t i n g u s e h a s b e e n att ai n e d , i t c an n o t b e r e mo v e d u n l e s s u s e s ar e a d d e d th at r e q u i r e mo r e s tri n g e n t c ri t e ri a . p r o c e s s e s r e q u i r e d f o r n o rm a l p e r f o r m an c e o f a b i o l o g i c a l s y s t e m ( m a y b e ap p l i e d t o an y l e v e l o f b i o l o g i c a l o r g an i z at i o n )
o b t ai n i n g o r g an i c m att e r f r o m o th e r o r g an i s m s r ath e r th an s y n th e s i z i n g i t f r o m i n o r g an i c s u b s tr at e s
ar e a b e l o w th e s tr e a m b e d w h e r e w at e r p e r c o l at e s th r o u g h s p a c e s b e t w e e n th e r o c k s an d c o b b l e s . A l s o kn o w n a s th e i n t e r f a c e b e t w e e n s u r f a c e w at e r an d g r o u n d w at e r . d at a s e t s f r o m p r e v i o u s s tu d i e s , w h i c h c an r an g e f r o m h an d w ri tt e n f i e l d n o t e s t o p u b l i s h e d j o u rn a l art i c l e s t ax a kn o w n t o h a v e b e e n s u p p o r t e d i n a w at e rb o d y o r r e g i o n p ri o r t o e n a c t me n t o f th e C l e an W at e r A c t , a c c o r d i n g t o h i s t o ri c a l r e c o rd s c o m p i l e d b y s t at e o r f e d e r a l a g e n c i e s o r p u b l i s h e d s c i e n t i f i c l i t e r atu r e
an i n t e g r at i v e e x p r e s s i o n o f s i t e c o n d i t i o n a c r o s s m u l t i p l e me tri c s . A n i n d e x o f b i o l o g i c a l i n t e g ri ty i s o f t e n c o m p o s e d o f at l e a s t s e v e n m e tri c s
a s p e c i e s w h o s e p r e s e n c e i n t h e e n v i r o n me n t c au s e s e c o n o mi c o r e n v i r o n me n t a l h arm o r h arm t o h u m an h e a l th
. N at i v e s p e c i e s o r n o n - n at i v e s p e c i e s m a y s h o w i n v a s i v e tr ai t s , a l th o u g h th i s i s r ar e f o r n at i v e s p e c i e s an d r e l at i v e l y c o mmo n f o r n o n - n at i v e s p e c i e s . ( P l e a s e n o t e - th i s t e rm i s n o t c u rr e n t l y i n c l u d e d i n th e b i o l o g i c a l c o n d i t i o n g r a d i e n t )
e n v i r o n me n t a l c o n d i t i o n s n e c e s s ary f o r c o m p l e t i n g l i f e c y c l e s ( i n c l u d i n g , a mo n g o th e r t h i n g s , r e p r o d u c t i o n , g r o w th , m atu r at i o n , mi g r at i o n , d i s p e r s a l )
o r g an i s m s th at th ri v e o n ro c k s o r s t o n e s
o r g an i s m s th at s p a w n i n o p e n g r a v e l l y ar e a s an d h a v e n o g u ard i n g b e h a v i o r
s u s t ai n e d p o p u l at i o n p e r s i s t e n c e ; a s s o c i at e d w i th l o c a l l y s u c c e s s f u l r e p r o du c t i o n an d g r o w th
a c a l c u l at e d t e rm o r e n u me r at i o n r e p r e s e n t i n g s o me a s p e c t o f b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e , f u n c t i o n , o r o th e r me a s u r ab l e a s p e c t an d i s a c h ar a c t e ri s t i c o f th e b i o t a t h at c h an g e s i n s o me p r e d i c t ab l e w a y w i th i n c r e a s e d h u m an i n f l u e n c e
an i n d e x th at c o m b i n e s i n d i c at o r s , o r me tri c s , i n t o a s i n g l e i n d e x v a l u e . E a c h m e tri c i s t e s t e d an d c a l i b r at e d t o a s c a l e an d tr an s f o rm e d i n t o a u n i t l e s s s c o r e p ri o r t o b e i n g a g g r e g at e d i n t o a mu l t i me tri c i n d e x . B o t h t

h e i n d e x an d me tri c s ar e u s e f u l i n a s s e s s i n g an d d i a g n o s i n g e c o l o g i c a l c o n d i t i o n . S e e I n d e x o f B i o t i c I n t e g ri ty . s t at i s t i c a l m e th o d s ( e . g . o r d i n at i o n o r d i s c ri mi n an t an a l y s i s ) f o r an a l y z i n g p h y s i c a l an d b i o l o g i c a l c o mm u n i ty d at a u s i n g m u l t i p l e v ari ab l e s
w ri tt e n s t at e me n t s d e s c ri b i n g th e s tru c tu r e an d f u n c t i o n o f a q u at i c c o mm u n i t i e s i n a w at e rb o d y n e c e s s ar y t o p r o t e c t a d e s i g n at e d aq u a t i c l i f e u s e

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – G l o s s a r y & A c ro ny m s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 3 7N a t i v e an o ri g i n a l o r i n d i g e n o u s i n h a b i t an t o f a r e g i o n ; n atu r a l l y p r e s e n t N o n - d e t r i m e n t a l e f f e c t d o e s n o t d i s p l a c e n at i v e t ax a N o n - n a t i v e o r i n t e n t i o n a l l y i n t r o d u c e d w i th r e s p e c t t o a p art i c u l ar e c o s y s t e m , an y s p e c i e s th at i s n o t f o u n d i n t h at s p e c i e s e c o s y s t e m . S p e c i e s i n tr o du c e d o r s p r e a d f r o m o n e r e g i o n o f th e U
. S
. t o an o th e r o u t s i d e t h e i r n o rm a l r an g e ar e n o n - n at i v e o r n o n - i n d i g e n o u s , a s ar e s p e c i e s i n tr o du c e d f r o m o th e r c o n t i n e n t s . N u m e r i c B i o c r i t e r i a s p e c i f i c q u an t i t at i v e me a s u r e s o f th e s tru c tu r e an d f u n c t i o n o f a q u a t i c c o mm u n i t i e s i n a w at e rb o d y n e c e s s ar y t o p r o t e c t a d e s i g n at e d a q u at i c l i f e u s e P e r i p h y t o n a b r o a d o r g an i s m a l a s s e m b l a g e c o m p o s e d o f att a c h e d a l g a e , b a c t e ri a , th e i r s e c r e t i o n s , a s s o c i at e d d e tri t u s , an d v ari o u s s p e c i e s o f mi c r o i n v e rt e b r at e s P i s c i v o r e p r e d at o ry f i s h th at e at s m ai n l y o th e r f i s h P o l y p h i l s o r g an i s m w i th n o s p e c i a l i z e d s p a w n i n g r e q u i r e me n t s , b e h a v i o r , o r p r e f e rr e d h ab i t at P

/R r at i o o f p h o t o s y n th e s i s t o r e s p i r ati o n i n a s y s t e m P r e s e n t l y A t t a i n e d U s e s th o s e u s e s a c tu a l l y b e i n g att ai n e d i n a w at e rb o d y at th e p r e s e n t mo m e n t R a p i d B i o a s s e s s m e n t P r o t o c o l s c o s t
- e f f e c t i v e t e c h n i q u e s u s e d t o s u r v e y an d e v a l u at e th e a q u at i c c o mm u n i ty t o d e t e c t a qu at i c l i f e i m p ai r me n t s an d t h e i r r e l at i v e s e v e ri t y R e f e r e n c e C o n d i t i o n th e c o n d i t i o n th at a p p ro x i m at e s n atu r a l , u n - i m p a c t e d c o n d i t i o n s ( b i o l o g i c a l , ( B i o l o g i c a l I n t e g r i t y ) c h e mi c a l , p h y s i c a l , e t c . ) f o r a w at e rb o d y . R e f e r e n c e c o n d i t i o n ( B i o l o g i c a l I n t e g ri ty ) i s b e s t d e t e r mi n e d b y c o l l e c t i n g me a s u r e m e n t s at a n u m b e r o f s i t e s i n a s i mi l ar w at e rb o d y c l a s s o r r e g i o n u n d e r u n d i s tu rb e d o r mi n i m a l l y d i s tu r b e d c o n d i t i o n s ( b y h u m an a c t i v i t y ) , i f th e y e x i s t
. S i n c e u n d i s tu rb e d o r mi n i m a l l y d i s tu rb e d c o n d i t i o n s m a y b e d i f f i c u l t o r i m p o s s i b l e t o f i n d , l e a s t d i s tu r b e d c o n d i t i o n s , c o m b i n e d w i th h i s t o ri c a l i n f o rm at i o n , mo d e l s o r o t h e r m e th o d s m a y b e u s e d t o a p p ro x i m at e r e f e r e n c e c o n d i t i o n a s l o n g a s th e d e p artu r e f r o m n atu r a l o r i d e a l i s u n d e r s t o o d
. R e f e r e n c e c o n d i t i o n i s u s e d a s a b e n c h m ark t o d e t e rmi n e h o w m u c h o t h e r w at e r b o d i e s d e p art f r o m th i s c o n d i t i o n du e t o hu m an d i s tu r b an c e . R e f e r e n c e C o n d i t i o n L e a s t D i s t u r b e d C o n d i t i o n : th e b e s t a v ai l ab l e e x i s t i n g c o n d i t i o n s w i th r e g ar d ( B i o l o g i c a l I n t e g r i t y ) , c o n t . t o p h y s i c a l , c h e mi c a l , an d b i o l o g i c a l c h ar a c t e ri s t i c s o r attri b u t e s o f a w at e rb o d y w i th i n a c l a s s o r r e g i o n . T h e s e w at e r s h a v e th e l e a s t amo u n t o f h u m an d i s tu r b an c e i n c o m p ari s o n t o o th e r s w i th i n th e w at e rb o d y c l a s s , r e g i o n o r b a s i n . L e a s t d i s tu r b e d c o n d i t i o n s c an b e r e a d i l y f o u n d , b u t m a y d e p art s i g n i f i c an t l y f r o m n atu r a l , u n d i s t u rb e d c o n d i t i o n s o r mi n i m a l l y d i s tu rb e d c o n d i t i o n s . L e a s t d i s tu r b e d c o n d i t i o n m a y c h an g e s i g n i f i c an t l y o v e r t i me a s h u m an d i s tu r b an c e s c h an g e . M i n i ma l l y D i s t u r b e d C o n d i t i o n : th e p h y s i c a l , c h e mi c a l , an d b i o l o g i c a l c o n d i t i o n s o f a w at e rb o d y w i th v e ry l i mi t e d , o r mi n i m a l , h u m an d i s tu rb an c e i n c o m p ari s o n t o o th e r s w i th i n th e w at e rb o d y c l a s s o r r e g i o n . M i n i m a l l y d i s tu r b e d c o n d i t i o n s c an c h an g e o v e r t i me i n r e s p o n s e t o n atu r a l p ro c e s s e s . B e s t A t t a i n a b l e C o n d i t i o n : a c o n d i t i o n th at i s e q u i v a l e n t t o th e e c o l o g i c a l c o n d i t i o n o f ( h yp o th e t i c a l ) l e a s t d i s tu rb e d s i t e s w h e r e th e b e s t p o s s i b l e m an a g e m e n t p r a c t i c e s ar e i n u s e . Th i s c o n d i t i o n c an b e d e t e rmi n e d u s i n g t e c h n i qu e s s u c h a s h i s t o ri c a l r e c o n s tru c t i o n , b e s t e c o l o g i c a l j u d g m e n t an d mo d e l i n g , r e s t o r at i o n e x p e ri me n t s , o r i n f e r e n c e f r o m d at a d i s tri b u ti o n s

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – G l o s s a r y & A c ro ny m s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 3 8R e f e r e n c e S i t e

R e f u g i a

R e g i o n a l R e f e r e n c e C o n d i t i o n

R h e o p h i l s R e s t o r a t i o n
R i v e r I n v e r t e b r a t e P r e d i c t i o n a n d C l a s s i f i c a t i o n S y s t e m ( R I V P A C S )
S e n s i t i v e t a x a

S e n s i t i v e o r r e g i o n a l l y e n d e mi c t a x a

S e n s i t i v e - r a r e t a x a

S e n s i t i v e - u b i q u i t o u s t a x a

S p a t i a l a n d t e m p o r a l e c o s y s t e m c o n n e c t a n c e

S t r e s s o r s a s i t e s e l e c t e d f o r c o m p ari s o n w i th s i t e s b e i n g a s s e s s e d
. T h e t yp e o f s i t e s s e l e c t e d an d th e typ e o f c o m p ar at i v e me a s u r e s u s e d w i l l v ar y w i th th e p u rp o s e o f th e c o m p ari s o n s . F o r t h e p u rp o s e s o f a s s e s s i n g th e e c o l o g i c a l c o n d i t i o n o f s i t e s , a r e f e r e n c e s i t e i s a s p e c i f i c l o c a l i ty o n a w at e rb o d y th at i s u n d i s tu r b e d o r mi n i m a l l y d i s tu rb e d an d i s r e p re s e n t at i v e o f th e e x p e c t e d e c o l o g i c a l i n t e g ri ty o f o th e r l o c a l i t i e s o n th e s a me w at e rb o d y o r n e arb y w at e rb o d i e s
a c c e s s i b l e mi c r o h ab i t at s o r r e g i o n s w i th i n a s tr e am r e a c h o r w at e r s h e d w h e r e a d e q u at e c o n d i t i o n s f o r o r g an i s m s u r v i v a l ar e m ai n t ai n e d d u ri n g c i r c u m s t an c e s th at th r e at e n s u r v i v a l , e . g . , d ro u g h t , f l o o d , t e m p e r atu r e e x tr e m e s , i n c r e a s e d c h e mi c a l s tr e s s o r s , h ab i t at d i s t u rb an c e , e t c . a d e s c ri p t i o n o f th e c h e mi c a l , p h y s i c a l , o r b i o l o g i c a l c o n d i t i o n b a s e d o n an a g g r e g at i o n o f d at a f r o m r e f e r e n c e s i t e s th at ar e r e p r e s e n t at i v e o f a w at e rb o d y typ e i n an e c o r e g i o n , s u b e c o r e g i o n , w at e r s h e d , o r p o l i t i c a l u n i t
o r g an i s m s th at f l o u ri s h i n f r e e - f l o w i n g w at e r th e r e - e s t ab l i s h me n t o f p r e - d i s tu r b an c e a q u at i c f u n c t i o n s an d r e l at e d p h y s i c a l , c h e mi c a l , an d b i o l o g i c a l c h ar a c t e ri s t i c s
a p r e d i c t i v e me th o d d e v e l o p e d f o r u s e i n th e U n i t e d Ki n g d o m t o a s s e s s w at e r q u a l i ty u s i n g a c o m p ari s o n o f o b s e r v e d b i o l o g i c a l s p e c i e s d i s tri b u t i o n s t o th o s e e x p e c t e d t o o c c u r b a s e d o n a mo d e l d e ri v e d f r o m r e f e r e n c e d at a i n t o l e r an t t o a g i v e n an th ro p o g e n i c s tr e s s ; f i r s t s p e c i e s a f f e c t e d b y t h e s p e c i f i c s tr e s s o r t o w h i c h t h e y ar e " s e n s i t i v e " an d th e l a s t t o r e c o v e r f o l l o w i n g r e s t o r at i o n t ax a w i th r e s tri c t e d , g e o g r ap h i c a l l y i s o l at e d d i s tri b u t i o n p att e rn s ( o c c u rri n g o n l y i n a l o c a l e a s o p p o s e d t o a r e g i o n ) , o f t e n d u e t o u n i q u e l i f e h i s t o ry r e q u i r e me n t s . M a y b e l o n g - l i v e d , l at e m atu ri n g , l o w f e c u n d i ty , l i mi t e d mo b i l i ty , o r r e q u i r e m u tu a l i s t r e l a t i o n w i th o t h e r s p e c i e s . M ay b e amo n g l i s t e d E/T o r s p e c i a l c o n c e rn s p e c i e s . P r e d i c t ab i l i ty o f o c c u rr e n c e o f t e n l o w , th e r e f o r e , r e q u i r e s d o c u me n t e d o b s e r v at i o n . R e c o rd e d o c c u rr e n c e m a y b e h i g h l y d e p e n d e n t o n s am p l e me th o d s , s i t e s e l e c t i o n an d l e v e l o f e f f o rt
. n atu r a l l y o c c u r i n l o w n u m b e r s r e l at i v e t o t o t a l p o p u l at i o n d e n s i ty b u t m a y m ake u p l ar g e r e l at i v e p r o p o rt i o n o f ri c h n e s s . M ay b e u b i qu i t o u s i n o c c u rr e n c e o r m a y b e r e s tri c t e d t o c e rt ai n mi c r o - h ab i t at s , b u t b e c au s e o f l o w d e n s i ty , r e c o r d e d o c c u rr e n c e i s d e p e n d e n t o n s am p l e e f f o rt
. O f t e n s t e n o th e rmi c ( h a v i n g a n arr o w r an g e o f th e r m a l t o l e r an c e ) o r c o l d

- w at e r o b l i g at e s ; c o mmo n l y k

- s tr at e g i s t s ( p o p u l at i o n s m ai n t ai n e d at a f ai r l y c o n s t an t l e v e l ; s l o w e r d e v e l o p m e n t ; l o n g e r l i f e - s p an )
. M ay h a v e s p e c i a l i z e d f o o d re s o u r c e n e e d s o r f e e d i n g s tr at e g i e s . G e n e r a l l y i n t o l e r an t t o s i g n i f i c an t a l t e r at i o n o f th e p h y s i c a l o r c h e mi c a l e n v i r o n me n t ; ar e o f t e n th e f i r s t t ax a o b s e r v e d t o b e l o s t f r o m a c o mm u n i ty . o r d i n ari l y c o mmo n an d ab u n d an t i n n at u r a l c o mm u n i t i e s w h e n c o n v e n t i o n a l s a m p l e me th o d s ar e u s e d
. O f t e n h a v i n g a b r o a d e r r an g e o f th e rm a l t o l e r an c e th an S e n s i t i v e - R ar e t ax a . Th e s e a r e t ax a th at c o m p ri s e a s u b s t an t i a l p o rti o n o f n atu r a l c o mm u n i t i e s , an d t h at o f t e n e x h i b i t n e g at i v e r e s p o n s e ( l o s s o f p o p u l at i o n , ri c h n e s s ) at mi l d p o l l u t i o n l o a d s o r h ab i t at a l t e r at i o n . a c c e s s o r l i n k a g e ( i n s p a c e/t i me ) t o m at e ri a l s , l o c at i o n s , an d c o n d i t i o n s r e q u i r e d f o r m ai n t e n an c e o f i n t e r a c t i n g p o p u l at i o n s o f a q u at i c l i f e ; th e o p p o s i t e o f f r a g m e n t at i o n ; n e c e s s ar y f o r me t ap o p u l at i o n m ai n t e n an c e an d n atu r a l f l o w s o f e n e r g y an d n u tri e n t s a c r o s s e c o s y s t e m b o u n d ari e s p h y s i c a l , c h e mi c a l , an d b i o l o g i c a l f a c t o r s th at a d v e r s e l y a f f e c t a q u at i c o r g an i s m s

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – G l o s s a r y & A c ro ny m s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 3 9S t r u c t u r e t ax o n o mi c an d qu an t i t at i v e attri b u t e s o f an a s s e m b l a g e o r c o mm u n i ty , i n c l u d i n g s p e c i e s ri c h n e s s an d r e l at i v e ab u n d an c e s tr u c tu r a l l y & f u n c t i o n a l l y r e d u n d an t attri b u t e s o f th e s y s t e m = c h ar a c t e ri s t i c s , q u a l i t i e s , o r p r o c e s s e s th at ar e r e p r e s e n t e d o r p e r f o r me d b y mo r e th an o n e e n t i ty i n a b i o l o g i c a l s y s t e m S u b c a t e g o r i z e d U s e s S t at e s an d Tri b e s m a y a d o p t s u b c at e g o ri e s o f a u s e an d s e t th e ap p ro p ri at e c ri t e ri a t o r e f l e c t v ar y i n g n e e d s o f s u c h s u b c at e g o ri e s o f u s e s , f o r i n s t an c e , t o d i f

f e r e n t i at e b e t w e e n c o l d w at e r an d w ar m w at e r f i s h e ri e s T a x a a g r o u p i n g o f o r g an i s m s g i v e n a f o rm a l t ax o n o mi c n a me s u c h a s s p e c i e s , g e n u s , f a mi l y , e t c . T a x a o f i n t e r m e d i a t e t o l e r a n c e c o m p ri s e a s u b s t an t i a l p o rt i o n o f n atu r a l c o mm u n i t i e s ; m a y b e r - s tr at e g i s t s ( e ar l y c o l o n i z e r s w i th r ap i d tu rn - o v e r t i me s ; " b o o m / b u s t p o p u l at i o n c h ar a c t e ri s t i c s )
. M a y b e e u ry th e r m a l ( h a v i n g a b r o a d t h e rm a l t o l e r an c e r an g e )
. M ay h a v e g e n e r a l i s t o r f a c u l t at i v e f e e d i n g s tr at e g i e s e n ab l i n g u t i l i z at i o n o f r e l at i v e l y mo r e d i v e r s i f i e d f o o d typ e s . R e a d i l y c o l l e c t e d w i th c o n v e n t i o n a l s a m p l e me th o d s . M ay i n c r e a s e i n n u m b e r i n w at e r s w i th mo d e r at e l y i n c r e a s e d o r g an i c r e s o u r c e s an d r e d u c e d c o m p e t i t i o n b u t ar e i n t o l e r an t o f e x c e s s i v e p o l l u t i o n l o a d s o r h ab i t at a l t e r at i o n . T o l e r a n t t a x a c o m p ri s e a l o w p r o p o rt i o n o f n atu r a l c o mm u n i t i e s . T ax a o f t e n ar e t o l e r an t o f a b r o a d e r r an g e o f e n v i r o n me n t a l c o n d i t i o n s an d ar e thu s r e s i s t an t t o a v ari e t y o f p o l l u t i o n o r h ab i t at i n du c e d s tr e s s . T h e y m a y i n c r e a s e i n n u m b e r ( s o me t i me s g r e at l y ) i n th e ab s e n c e o f c o m p e t i t i o n . C o mmo n l y r - s tr at e g i s t s ( e ar l y c o l o n i z e r s w i th r ap i d t u rn - o v e r t i m e s ; " b o o m / b u s t " p o p u l at i o n c h ar a c t e ri s t i c s ) , ab l e t o c ap i t a l i z e w h e n s tr e s s c o n d i t i o n s o c c u r . L a s t s u r v i v o r s . T o t a l M ax i mu m D a i l y L o a d th e s u m o f th e a l l o w ab l e l o a d s o f a s i n g l e p o l l u t an t f r o m a l l c o n tri b u t i n g p o i n t an d n o np o i n t s o u r c e s ; c a l c u l at i o n o f th e m a x i m u m a mo u n t o f a p o l l u t an t a w at e rb o d y c an r e c e i v e an d s t i l l me e t w at e r q u a l i ty s t an d ar d s an d an a l l o c at i o n o f th at amo u n t t o th e p o l l u t an t ’ s s o u r c e U s e A t t a i n a b i l i t y A n a l y s i s s tru c tu r e d s c i e n ti f i c a s s e s s me n t o f th e p h y s i c a l , c h e mi c a l , b i o l o g i c a l o r e c o n o mi c f a c t o r s a f f e c t i n g att ai n m e n t o f th e u s e s o f w at e rb o d i e s W a t e r Q u a l i t y S t a n d a r d s a l a w o r r e g u l at i o n th at c o n s i s t s o f th e d e s i g n at e d u s e o r u s e s o f a w at e rb o d y , th e n arr at i v e o r n u me ri c a l w at e r q u a l i ty c ri t e ri a ( i n c l u d i n g b i o c ri t e ri a ) th at ar e n e c e s s ar y t o p r o t e c t th e u s e o r u s e s o f th at p art i c u l ar w at e rb o d y , an d an an t i d e g r a d at i o n p o l i c y W a t e r R e s o u r c e M a n a g e m e n t ( N o n - R e g u l a t o r y ) d e c i s i o n s o n m an a g e m e n t a c t i v i t i e s r e l e v an t t o a w at e r r e s o u r c e s u c h a s p r o b l e m i d e n t i f i c at i o n , n e e d f o r an d p l a c e m e n t o f b e s t m an a g e me n t p r a c t i c e s , p o l l u t i o n a b at e me n t a c t i o n s , an d e f f e c t i v e n e s s o f p r o g r a m a c t i v i t y

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – G l o s s a r y & A c ro ny m s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 4 0

# A **c r** **o n** **y m**  **s**

A C O E Ar my C o rp s o f E n g i n e e r s A L U A q u at i c L i f e U s e B C G B i o l o g i c a l C o n d i t i o n Gr a d i e n t B E A S T B E n th i c A s s e s s me n t o f S e d i m e n T B O D B i o l o g i c a l O x y g e n D e m an d B PJ B e s t P ro f e s s i o n a l J u d g me n t B M P B e s t M an a g e me n t P r a c t i c e C D G C at c h m e n t D i s tu rb an c e Gr a d i e n t C A F O C o n f i n e d A n i m a l F e e d i n g O p e r at i o n C E R C L A C o m p r e h e n s i v e E n v i r o n me n t a l R e s p o n s e , C o m p e n s at i o n , an d L i ab i l i ty A c t C S O C o m b i n e d S e w e r O v e r f l o w s C WA C l e an W at e r A c t E P T E p h e me r o p t e r a , P l e c o p t e r a , Tri c h o p t e r a F W P C A F e d e r a l W at e r P o l l u t i o n C o n tr o l A c t G I S G e o g r ap h i c I n f o rm at i o n S y s t e m s G L E I Gr e at L a ke s E n v i r o n me n t a l I n d i c at o r s H D G H u m an D i s tu rb an c e Gr a d i e n t H D I H u m an D i s tu rb an c e I n d e x I B I I n d e x o f B i o l o g i c a l/B i o t i c I n t e g ri ty I C I I n v e rt e b r at e C o mm u n i ty I n d e x I T F M I n t e r g o v e rn m e n t a l T a s k F o r c e o n M o n i t o ri n g W at e r Q u a l i ty L D M L i n e ar D i s c ri mi n an t M o d e l L W D L ar g e W o o d y D e b ri s N P D E S N at i o n a l P o l l u t an t D i s c h ar g e E l i mi n at i o n S y s t e m N W H I N o n - W a d e ab l e H ab i t at I n d e x O N R W O u t s t an d i n g N atu r a l R e s o u r c e W at e r s Q H E I Q u a l i t at i v e H ab i t at E v a l u at i o n I n d e x R B P R ap i d B i o a s s e s s me n t P r o t o c o l s R C RA R e s o u r c e C o n s e r v at i o n an d R e c o v e r y A c t R D G R i p ari an D i s tu r b an c e Gr a d i e n t

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – G l o s s a r y & A c ro ny m s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 4 1R I V P A C S R i v e r I n v e rt e b r at e P r e d i c t i o n an d C l a s s i f i c at i o n S y s t e m T A L U T i e r e d A q u at i c L i f e U s e T M D L T o t a l M ax i m u m D ai l y L o a d S C I S tr e am C o n d i t i o n I n d e x S T P S e w a g e Tr e at m e n t P l an t s U A A U s e Att ai n ab i l i ty A n a l y s e s W L A s W a s t e L o a d A l l o c at i o n s W Q S W at e r Q u a l i t y S t an d ar d s W W T P W a s t e w at e r Tr e at m e n t P l an t

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T

r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – G l o s s a r y & A c ro ny m s – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 4 2

# A p p e n d i x A

M A I N E T A L U I M P L E M E N T A T I O N C A S E H I S T O R Y 1 

### I . E s t a b l i s h c o n c e p tu a l f o u n d a ti o n S i n c e th e e a r l y 1 9 7 0 s , p ri o r t o a d o p ti o n o f th e C W A , M a i n e w at e r q u al i t y l a w h a s h a d a ti e re d s tru c tur e , b a s e d o n a g r a di e n t o f w a t er q u al i t y c o n d i t i o n s . A n e a r l y art i c u l at i o n o f th e c o n c ep tu al b a s i s f o r a t i er e d ap p r o a c h t o e s t a b l i s h i n g a qu a ti c l i f e u s e s w a s m a d e b y J o h n C ai r n s a n d o th e r s i n a U
. S
. E P A

- s p o n s o re d s y m p o s i u m o n th e b i o l o g i c a l i n t e g ri t y o b j e c ti v e o f th e C l e a n W at e r A c t ( B a l l e n t i n e a n d G u a rr a i a 1 9 7 7 ) , w i th f u rth er e l ab o r at i o n i n C a i r n s e t a l
. ( 1 9 9 3 ) a n d K a r r a n d C h u ( 2 0 0 0 )
. T h e u n d er l y i n g b a s i s d e p i c t s b i o l o g i c a l c o n di ti o n d e c l i n i n g a c r o s s a g r a d i e n t o f s t r e s s o r s . M a i n e ’ s g o a l

- b a s e d m a n a g e me n t c l a s s e s r an g e f r o m C l a s s A A , th e h i g h e s t w a t e r q u a l i t y s t a n d a r d a n d g r e a t e s t r e s tri c t i o n s o n hu m a n a c t i v i t y , t o C l a s s C ( a n d f o r me r l y C l a s s D , d i s c o n t i nu e d ) , th e l o w e s t q u a l i t y s t a n d a r d w i th mo r e f l e x i b l e al l o w a n c e s f o r h u m a n a c t i v i ti e s ( M D E P 2 0 0 4 3 0 5 b re p o rt )
. M a i n e ’ s c u rre n t w a t er q u a l i t y c l a s s i f i c at i o n l a w f o r ri v e r s a n d s t r e a m s e s t ab l i s h e s f o u r ti e r s o f a q u a ti c l i f e u s e ( A L U ) th a t r e p r e s e n t th e u p p e r e n d o f a g r a d i e n t o f b i o l o g i c a l c o n d i t i o n th a t o c c ur s i n th e S t a t e ( S t at e o f M a i n e 1 9 8 5 , C o u rt e m a n c h e t al
. 1 9 8 9 , C o u rt e m a n c h 1 9 9 5 )
. C o n d i t i o n s w o r s e th an th i s u p p e r e n d ( i
. e . , w o r s e th a n C l a s s A A/A , B , o r C ) a r e d e e me d u n a c c e p t a b l e . N u me r i c b i o c ri t e ri a a re b a s e d o n a s s e s s me n t o f b e n th i c m a c r o i n v e rt eb r at e s ( S t at e o f M ai n e 2 0 0 3 , D a v i e s e t a l
. u n p u b l i s h e d m a n u s c ri p t )
. A s s e s s me n t o f al g a l a s s e m b l a g e s a l s o o c c u r s i n mo s t w at erb o di e s b u t n u me r i c c ri t e ri a h a v e n o t y e t b e e n d e v e l o p e d
. M a i n e re l i e s o n th e re s p o n s e o f b e n th i c m a c r o i n v e rt e b r a t e s t o hu m a n i n f l u e n c e s f o r s e v e r al r e a s o n s :

° D i v e r s e l i f e h i s t o ry s t r at e g i e s a n d a w i d e r an g e o f p o l l u t i o n t o l er a n c e ; ° R e l at i v e l y l o n g - l i v e d ( + /

- 1 y e ar ) c o m p ar e d t o a l g a e an d b a c t e ri a ; ° L i mi t e d mo b i l i t y d i mi n i s h e s s t r e s s o r a v o i d a n c e b e h a v i o r a n d e mi g r a t i o n ; ° T h e i n di g e n o u s f i s h a s s e m b l a g e i n M a i n e i s n o t v e ry d i v e r s e a n d i n f o r m a t i o n i s l i mi t e d t o j u s t a f e w s p e c i e s . B i o l o g i s t s i n M a i n e a n d e l s e w h e r e h a v e l o n g o b s e r v e d c l e a r - c u t d i f f er e n c e s i n c o mm u n i t y s tru c tu r e a n d c o m p o s i t i o n o f b e n th i c m a c r o i n v e rt e b r at e s a m p l e s th a t ar e c o l l e c t e d f r o m w a t e r s a c r o s s a c o n ti n u u m o f i n c re a s i n g s t r e s s o r s . T h e c o n c e p tu a l f o u n d at i o n o f th e M a i n e D e p a rt me n t o f E n v i r o n me n t a l P r o t e c ti o n ( M D E P ) B i o l o g i c a l M o n i t o r i n g P r o g r a m ( a n d re s u l ti n g b i o c r i t er i a ) w a s f r a me d b y th r e e f a c t o r s : 1 ) th e f i r s t
- h a n d o b s e r v a ti o n s o f s u c h b i o l o g i c a l r e s p o n s e p att e r n s , 2 ) p u b l i s h e d e m p i r i c al a n d th e o r e t i c a l w o rk i n a q u a ti c s t r e s s e c o l o g y , a n d 3 ) M a i n e ’ s p re - e x i s ti n g w a t e r m a n a g e me n t c o n t e x t
. T h e f i r s t t w o f a c t o r s ar e di s c u s s e d i n s e qu e n c e i n th i s s e c ti o n . T h e w at e r m a n a g e me n t c o n t e x t i s di s c u s s e d i n th e n e x t s e c t i o n , I I
. M e r

g e S c i e n t i f

i c & P o l i c y F o u n d a t i o n s . E

m

p i

ric a l Ob s e r va t i o n s o f M a in e B i o l ogis t s D i f f e r e n c e s i n r e s i d e n t b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e s a r e e v i d e n t e v e n t o th e u n tr a i n e d e y e w h e n th e re a r e s u b s t a n t i al di f f e re n c e s i n w a t er q u al i t y ( F i g u r e A

- 1 )
. T h i s c a n b e i l l u s t r a t e d w i th a v e ry s i m p l e e x a m p l e b a s e d o n a g r a di e n t o f i n c r e a s i n g e nr i c h me n t
. In th e i n i ti al y e ar s o f b i o l o g i c a l a s s e s s me n t i n M a i n e , b i o l o g i s t s o b s er v e d th a t mi n i m a l l y d i s tu rb e d s a m p l i n g l o c at i o n s t e n d e d t o s u p p o rt m a n y i n v e rt e b r a t e t a x a ( h i g h d i v e r s i t y ) , b u t a t l o w t o mo d e r a t e d e n s i t y . In c o n tr a s t , s t r e a m s r e c e i v i n g w e l l

- tr e a t e d o r w e l l

- d i l u t e d d o me s t i c e f f l u e n t s e x h i b i t e d h i g h e r o r g a n i s m d e n s i ti e s , th o u g h th e t y p e s o f o r g a n i s m s w e r e s i mi l a r .
1 Ap p e n d i x A w a s w r i tt e n b y S u s a n D a v i e s , M a i n e D e p art me n t o f E n v i r o n m e n t a l P r o t e c ti o n . DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x A – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 4 3S tr e a m s r e c e i v i n g h e a v y l o a d i n g s o f s e w a g e o r n u t r i e n t
- l a d e n i n du s t r i a l e f f l u e n t s s h o w e d o b v i o u s d i f f e r e n c e s i n t a x a an d n u m b e r s f r o m th at e x p e c t e d i n mi n i m a l l y d i s tu r b e d s tre a m s . S t r e a m s r e c e i v i n g t o x i c a mo u n t s o f c h l o r i n e o r i n du s t r i a l w a s t e s h o w e d m u c h l o w e r d e n s i t i e s an d m a n y mo r e h ar d y t y p e s o f o r g a n i s m s th a n w o u l d b e e x p e c t e d i n u n di s tu rb e d a r e a s . U n d i s t u r b e d W a t e r s h e d S a m p l e U r b a n S t r e a m S a m p l e

D r a g o n f l i e s &

M i d g e s B e e tl e s M a y f l i e s S t o n e f l i e s

D a m s e l f l i e s D r a g o n f l i e s

C a d d i s f l i e s S n a i l s

M i d g e s S c u d s

B e e tl e s C r a n e f l i e s & D a m s e l f l i e s L e e c h e s C a d d i s f l i e s

1 i n c h 1 i n c h F I G U R E A - 1 . D i f f e r e n c e s i n n u m b e r s a n d t y p e s o f o r g a n i s m s t h a t a r e a s s o c i a t e d w i t h d i f f e r e n t l e v e l s o f d i s t u r b a n c e c a n b e e v i d e n t e v e n t o t h e u n t r a i n e d e y e . Pu b l i s h e d E m

p i

ric a l a n d T h e o re tic a l W o r

k in A q u a tic S t r

e s s Ec o l og

y T h e v e r y o b v i o u s d i f f er e n c e s i n b i o l o g i c al re s p o n s e s f o r M a i n e s t r e a m s , d e s c ri b e d ab o v e , are c o n s i s t e n t w i th p ub l i s h e d c o n c e p tu al mo d e l s a n d e m p i ri c al f i n di n g s o f s t r e s s e c o l o g y . T h e s u b s i d y - s tr e s s g r a d i e n t mo d e l o f R e i b e s e l l ( 1 9 7 4 ) , a n d f urth e r d e v e l o p e d b y O d u m e t a l
. ( 1 9 7 9 ) a n d O du m ( 1 9 8 5 ) , p r o v i d e d M a i n e D E P b i o l o g i s t s w i th a th e o r e t i c al mo d e l o f e x p e c t e d p att er n s o f b i o l o g i c a l c h a n g e th at w a s c o n s i s t e n t w i th th e i r o w n e m p i r i c al o b s e r v a ti o n s ( F i g ur e A

- 2 a a n d A

- 2 b )
. D e v e l o p me n t o f n u me r i c b i o c r i t e ri a p r o c e e d e d f r o m th i s u n d er l y i n g e c o l o g i c al p ar a di g m w i th th e g o a l t o s t at i s t i c al l y c h a r a c t e r i z e th e o b s er v e d b i o l o g i c al c o n d i ti o n g r o u p s t o d e t e r mi n e a q u a ti c l i f e u s e c l a s s att a i n me n t
.

S u b s i d y

N a t u r a l

S t r e s s
R e p l a c e m e n t
L e th a l U s a b l e I n p u t

T o x i c I n p u t R e l
. V ari an c e

I n c r e a s i n g P e r t u r b a t i o n P a r a d o x o f E n r i c h m e n t F I G U R E A - 2 a . S u b s i d y - s t r e s s g r a d i e n t : T h e e c o l o g i c a l t h e o r y b a s i s f o r M a i n e ’ s a q u a t i c l i f e u s e d e s c r i p t i o n s ( O d u m e t a l . 1 9 7 9 ) . S o m e d i s t u r b a n c e s h a v e a n e n r i c h i n g o r s u b s i d i z i n g e f f e c t o n b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e s b e c a u s e t h e y p r o v i d e m o r e t h a n n o r m a l u s a b l e r e s o u r c e s ( n u t r i e n t s , o r g a n i c m a t t e r , e t c . ) . I n p u t s i n e x c e s s o f w h a t c a n b e p r o c e s s e d b y t h e r e s i d e n t c o m m u n i t y h a v e a d e t r i m e n t a l e f f e c t ( i n c r e a s e d b i o c h e m i c a l o x y g e n d e m a n d , a c c u m u l a t i o n o f u n u s a b l e r e s o u r c e s , e t c . ) a n d l e a d t o n e g a t i v e c o m m u n i t y r e s p o n s e . T o x i c o r p o i s o n o u s i n p u t s h a v e a n i m m e d i a t e d e t r i m e n t a l e f f e c t .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x A – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 4 4F I G U R E A - 2 b . E mp i r i c a l l y o b s e r v e d s u b s i d y - s t r e s s g r a d i e n t i n M a i n e s t r e a m s , d o c u m e n t e d b y c h a n g e s i n b e n t h i c m a c r o i n v e r t e b r a t e d e n s i t y . L o w l e v e l s o f c o n d u c t i v i t y a r e a n i n d i c a t o r o f s l i g h t e n r i c h m e n t w h i l e h i g h l e v e l s a r e o f t e n a s s o c i a t e d w i t h t o x i c c o n t a mi n a t i o n .

S tr e s s e c o l o g y r e c o g n i z e s b i o l o g i c a l c h a n g e s i n re s p o n s e t o i n c r e a s i n g l e v e l s o f s tre s s o r s ( i
. e . , g r a d i e n t s o f e n v i r o n me n t a l qu a l i t y ) a s d i s t i n c t f r o m th o s e th at o c c u r i n re s p o n s e s t o n a tur al g r a d i e n t s , s u c h a s e l e v a ti o n , c l i m a t e , a l k a l i n i ty , s tr e a m s i z e , a n d g e o g r ap h i c l o c at i o n . W h i l e n a tur al a n d e c o r e g i o n a l g r a d i e n t s c a n a n d d o i n f l u e n c e b i o l o g i c a l e x p e c t ati o n s i n i m p o rt a n t w a y s , b i o l o g i c a l re s p o n s e s f r o m th e h i g h t o th e l o w e n d o f g e n er a l i z e d s tr e s s o r g r a d i e n t s i n M a i n e s tre a m s t e n d t o b e f ar mo r e o b v i o u s ( D a v i e s e t al
. 1 9 9 9 , D a v i e s e t al
. u n p u b l i s h e d m a n u s c ri p t )
. O du m ’ s mo d e l s u p p o rt e d o u r o b s er v at i o n th at s tru c tur al l y d i s ti n c t b i o l o g i c a l g r o u p s e x i s t a c r o s s a g r a d i e n t o f w at e r qu a l i t y . I d e n t i f y i n g p r e d i c t ab l e , c h ar a c t e ri s t i c d i f f e r e n c e s amo n g th o s e b i o l o g i c a l c o n di ti o n g r o u p s c o u l d s e r v e a s th e u n d e rl y i n g c o n c e p tu al b a s i s f o r d e v e l o p me n t o f ti e r e d a q u at i c l i f e u s e s . F o u r b i o l o g i c al c o n d i t i o n g r o up s w o u l d al s o f i t w e l l w i th th e S t a t e ’ s f o ur - t i e r e d s t a n d a r d s f o r d i s s o l v e d o x y g e n , b a c t e ri a , an d h ab i t at d e s c ri b e d i n th e e x i s t i n g w a t e r qu a l i t y c l a s s i f i c ati o n l a w . 

### I I . M e r g e s c i e n ti f i c a n d p o l i c y f o u n d a ti o n s T h e n a rr at i v e a qu ati c l i f e u s e s t a t e me n t s i n M ai n e ’ s T A L U s d e s c r i b e c o n di t i o n s r a n g i n g f r o m “ a s n a tur a l l y o c c ur s ” ( C l a s s AA a n d C l a s s A

- th e h i g h e s t A L U d e s i g n a ti o n s ) t o “ m a i n t e n an c e o f s tru c tu r e a n d f u n c t i o n ” ( C l a s s C

- th e l o w e s t A L U d e s i g n a ti o n a l l o w e d i n M ai n e ) ( T a b l e A

- 1 )
. T h e s u b s i d y - s tr e s s g r a d i e n t mo d e l h e l p e d g u i d e th e d e v e l o p me n t o f th e e c o l o g i c al l y - b a s e d d e f i n i t i o n s i n th e l a w . T h e s e s p e c i f i c d e f i n i t i o n s e s t a b l i s h th e b i o l o g i c al c h ar a c t e ri s ti c s th at a r e r e q u i r e d f o r at t ai n me n t o f e a c h A L U c l a s s i f i c a ti o n ( T ab l e A

- 2 )
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x A – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 4 5T A B L E A - 1 . M a i n e ' s n a r r a t i v e a q u a t i c l i f e a n d h a b i t a t s t a n d a r d s f o r r i v e r s a n d s t r e a m s ( M . R . S . A T i t l e 3 8 A r t i c l e 4 - A § 4 6 4 - 4 6 5 ) . C L AS S M A N A G E M E N T B I O L O G I C A L S T A N D A R D

A A* H i g h q u a l i t y w a t e r f o r r e c r e a t i o n a n d e c o l o g i c a l i n t e r e s t s . N o d i s c h a r g e s o r i m p o u n d m e n t s p e r m i t t e d

. H a b i t a t s h a l l b e c h a r a c t e r i z e d a s n a t u r a l a n d f r e e f l o w i n g . A q u a t i c l i f e s h a l l b e a s n at u r a l l y o c c u r s . A H i g h q u a l i t y w a t e r w i t h l i m i t e d h u m a n i n t e rf e r e n c e . D i s c h a r g e s l i m i t e d t o n o n - c o n t a c t p r o c e s s w a t e r o r h i g h l y t r e a t e d w a s t e w a t e r o f q u a l i t y e q u a l t o o r b e t t e r t h a n t h e r e c e i v i n g w a t e r . I m p o u n d m e n t s a l l o w e d

. H a b i t a t s h a l l b e c h a r a c t e r i z e d a s n a t u r a l

. A q u a t i c l i f e s h a l l b e a s n a t u r a l l y o c c u r s

B G o o d q u a l i t y w a t e r . D i s c h a r g e o f w e l l

- t r e a t e d e f f l u e n t w i t h a m p l e d i l u t i o n p e r m i t t e d

. I m p o u n d m e n t s a l l o w e d

. H a b i t a t s h a l l b e c h a r a c t e r i z e d a s u n i m p a i r e d

. D i s c h a r g e s s h a l l n o t c a u s e a d v e r s e i m p a c t s t o a q u a t i c l i f e . R e c e i v i n g w a t e r s h a l l b e o f s u f f i c i e n t q u a l i t y t o s u p p o r t a l l a q u a t i c s p e c i e s i n d i g e n o u s t o t h e r e c e i v i n g w a t e r w i t h o u t d e t r i m e n t a l c h a n g e s i n t h e r e s i d e n t b i o l o g i c a l c o m m u n i t y . C A c c e p t a b l e w a t e r q u a l i t y . M a i n t a i n s t h e i n t e r i m g o a l s o f t h e F e d e r a l W at e r Q u a l i t y A c t ( f i s h a b l e / s w i m m a b l e )

. D i s c h a r g e o f w e l l

- t r e a t e d e f f l u e n t p e r m i t t e d

. I m p o u n d m e n t s a l l o w e d

. H a b i t a t f o r f i s h a n d o t h e r a q u at i c l i f e . D i s c h a r g e s m a y c a u s e s o m e c h a n g e s t o a q u a t i c l i f e , p r o v i d e d t h a t t h e r e c e i v i n g w a t e r s s h a l l b e o f s u f f i c i e n t q u a l i t y t o s u p p o r t a l l s p e c i e s o f f i s h i n d i g e n o u s t o t h e r e c e i v i n g w a t e r a n d m a i n t a i n t h e s t r u c t u r e a n d f u n c t i o n o f t h e r e s i d e n t b i o l o g i c a l c o m m u n i t y . I m p o u n d

m e n t s R i v e r i n e i m p o u n d m e n t s n o t c l a s s i f i e d a s G r e a t P o n d s a n d m a n a g e d f o r h y d r o p o w e r g e n e r a t i o n S u p p o r t a l l s p e c i e s o f f i s h i n d i g e n o u s t o t h o s e w a t e r s a n d m a i n t a i n t h e s t r u c t u r e a n d f u n c t i o n o f t h e r e s i d e n t b i o l o g i c a l c o m m u n i t y . * T h e n a r r a t i v e a q u a t i c l i f e s t a n d a r d i s t h e s a m e f o r C l a s s A A a n d C l a s s A

. T A B L E A - 2 . D e f i n i t i o n s o f t e r m s u s e d i n M a i n e ’ s w a t e r c l a s s i f i c a t i o n l a w . 1 . A q u a t i c l i f e a n y p l a n t s o r a n i m a l s t h a t l i v e a t l e a s t p art o f th e i r l i f e c y c l e i n f r e s h w a t e r . 2 . A s n a t u r a l l y o c c u r s c o n d i t i o n s w i th e s s e n ti a l l y th e s a m e p h y s i c a l , c h e mi c a l a n d b i o l o g i c a l c h ar a c t e r i s ti c s a s f o u n d i n s i tu a t i o n s w i th s i mi l a r h ab i t at s , f r e e o f m e a s u r ab l e e f f e c t s o f h u m a n a c ti v i t y . 3 . C o m m u n i t y f u n c t i o n me c h a n i s m s o f u p t ake s t o r a g e a n d tr a n s f e r o f l i f e - s u s t a i n i n g m a t e r i a l s a v a i l ab l e t o a b i o l o g i c a l c o mmu n i t y , w h i c h d e t e r mi n e th e e f f i c i e n c y o f u s e a n d t h e a mo u n t o f e x p o rt o f th e m a t e r i a l s f r o m t h e c o mmu n i t y . 4 . C o m m u n i t y s t r u c t u r e t h e o r g a n i z a t i o n o f a b i o l o g i c a l c o mmu n i t y b a s e d o n n u m b e r s o f i n d i v i d u a l s w i t h i n d i f f e r e n t t a x o n o mi c g r o u p s a n d th e p r o p o rti o n e a c h t a x o n o m i c g r o u p r e p r e s e n t s o f t h e t o t a l c o mmu n i t y . 5 . I n d i g e n o u s s u p p o rt e d i n a r e a c h o f w a t e r o r k n o w n t o h a v e b e e n s u p p o rt e d a c c o r d i n g t o h i s t o r i c a l r e c o r d s c o m p i l e d b y S t at e a n d F e d e r a l a g e n c i e s o r p u b l i s h e d i n s c i e n ti f i c l i t e r a tu r e . 6 . N a t u r a l l i v i n g i n o r a s i f i n , a s t at e o f n a tu r e n o t me a s u r ab l y a f f e c t e d b y h u m a n a c ti v i t y . 7 . R e s i d e n t b i o l o g i c a l c o m m u n i t y a q u a ti c l i f e e x p e c t e d t o e x i s t i n a h ab i t a t , w h i c h i s f r e e f r o m th e i n f l u e n c e o f th e d i s c h ar g e o f a n y p o l l u t a n t
. T h i s s h a l l b e e s t ab l i s h e d b y a c c e p t e d b i o mo n i t o r i n g t e c h n i q u e s . 8 . U n i m p a i r e d w i t h o u t a d i mi n i s h e d c ap a c i t y t o s u p p o rt a q u a ti c l i f e . 9 . W i t h o u t d e t r i m e n t a l c h a n g e s i n t h e r e s i d e n t b i o l o g i c a l c o m m u n i t y n o s i g n i f i c a n t l o s s o f s p e c i e s o r e x c e s s i v e d o mi n a n c e b y a n y s p e c i e s o r g r o u p o f s p e c i e s a ttr i b u t ab l e t o h u m a n a c ti v i t y .
C

o n s is te n c y w i t h o t h e r a p

p l

ic a b l e W Q c ri te r ia A s s h o w n i n F i g u r e A

- 3 , M D E P d e s i g n e d th e n ar r ati v e A L U s t o b e p ar a l l e l t o th e t i er e d d i s s o l v e d o x y g e n a n d b a c t e r i a s t a n d ar d s . T h i s w a s d o n e b e c au s e D e p a rtme n t b i o l o g i s t s r e c o g n i z e d th at d i f f e r e n c e s i n a l l o w e d h u m a n a c t i v i ti e s an d w a t e r q u a l i t y c ri t e ri a o f th e di f f er e n t c l a s s e s ( A A , A , B , C ) w o u l d i n e v i t ab l y y i e l d d i f f e r e n t e x p e c t at i o n s f o r a q u at i c c o mm u n i t y r e s p o n s e . F o r e x a m p l e , i t i s u n r e a s o n ab l e t o e x p e c t th e s a me b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e s t o thr i v e i n b o th C l a s s A A w a t e r s ( di s s o l v e d o x y g e n : “ a s n a tur al l y o c c u r s ”

- > 7 p p m f o r M ai n e ; d a m s a n d di s c h ar g e s p r o h i b i t e d ) a n d C l a s s C w at er s ( mi n i m u m d i s s o l v e d o x y g e n 5 p p m ; d a m s , i n d u s tri a l a n d m u n i c i p al d i s c h a r g e s a l l o w e d )
. DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x A – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 4 6A s n a t u r a l l y o c c u r s . H a b i t at : “ n at u r a l ” N o d e t r i m e n t a l c h a n g e ; s u p p o r t a l l i n d i g e n o u s s p e c i e s . H a b i t at : “ u n i m p ai r e d ” M a i nt a i n s t r u c t u r e a n d f u n c t i o n ; s u p p o r t a l l i n di g e n o u s f i s h ( s a l m o ni d s ) . H a b i t at f o r f i s h a n d a q u a t i c l i f e N o n A t t a i nm e n t o f m i ni m um s t a n d a r d s N a t u r a l

V e r y G o o d

S u s t a i n a b l e

D e g r a d e d C l a

s s A A

/ A C l a

s s B C l a

s s C N AResourceCondition

M a i n e ’ s W a t e r Q u a l i ty M a n a g e m e n t C l a s s e s C L A S S A A C L A S S A C L A S S B C L A S S C N A Z e r o d i s c h ar g e ; N o a lt e r n a ti v e s ; D/ C w i t h a mp l e d i lu ti o n ; D O : 5 p p m / 6 0 % s a tu r a ti o n ; N o h y d r o l o g i c D /C E q u a l t o o r D O : 7 p p m /7 5 % s at u r at i o n ; W at e r q u a l i t y s u f f i c i e n t t o a l t e r a ti o n ; D O b e t t e r ; h y dr o 9 p p m f o r s a l m o n i d e n s u r e s a l m o n i d a n d b a c t e r i a a s a l l o w e d ; D O : 7 p p m / s p a w n i n g ; B a c t e r i a : s p a w n i n g/ s u r v i v a l ; n at u r a l 7 5 % s at u r a t i o n ; 6 4 / 1 0 0 mi l

- i n t h e s u m m e r B a c t e r i a : 1 4 2 / 1 0 0 mi l b a c t e r i a a s n at u r a l F I G U R E A - 3 . R e l a t i o n b e t w e e n M a i n e T A L U s a n d o t h e r w a t e r q u a l i t y s t a n d a r d s a n d c r i t e r i a . T h e f i n al l an g u a g e o f th e n arr ati v e a q u at i c l i f e u s e s w a s th e r e s u l t o f e x t e n s i v e n e g o t i a ti o n s b e t w e e n M D E P b i o l o g i s t s a n d s t ake h o l d e r b i o l o g i s t s , u n d er th e p u r v i e w o f a l e g i s l ati v e s ub c o mmi t t e e . L a w y e r s o n b o th s i d e s w e i g h e d i n r e g u l ar l y t o e n s ur e th e f a i r n e s s a n d l e g a l i t y o f th e s t atu t e . M D E P b i o l o g i s t s dr a f t e d th e n a rr at i v e s t a n d a r d s an d d e f i n i ti o n s w i th c a re f u l a tt e n t i o n t o r e t ai n i n g a s o u n d f o u n d ati o n i n e c o l o g i c a l th e o r y . F u rth e rmo r e , c ar e f u l att e n t i o n w a s g i v e n t o h o w e a c h b i o l o g i c a l at t r i b u t e c o u l d b e q u a n ti f i e d ( a n d th u s a s s e s s e d f o r a tt ai n me n t ) , w i th c r e di b l e a n d w i d e l y a c c e p t e d b i o l o g i c al me tr i c s ( T ab l e A

- 3 )
. T A B L E A - 3 . M a i n e t i e r e d u s e s b a s e d o n m e a s u r a b l e e c o l o g i c a l v a l u e s . N a r r a t i v e S t a n d a r d E c o l o g i c a l V a l u e Q u a n t i f i a b l e M e a s u r e s C L A S S A n a tu r a l C L A S S B u n im p a i r e d

, m a i n t

a in i n d

i g e n o u s t a

x

a C L A S S C m a in t a i

n s t r u c tu r e
a n d f u n c t io n T a x o n o m i c a n d N u m e r i c E q u a l i t y ; P r e s e n c e o f I n d i c a t o r T a x a R e t e n t i o n o f t a x a a n d n u m b e r s ; A b s e n c e o f h y p e r d o m i n a n c e ; P r e s e n c e o f s e n s i t i v e t a x a R e s i s t a n c e , R e d u n d a n c y ; R e s i l i e n c e ; B a l a n c e d D i s t r i b u t i o n E n e r g y e x c h a n g e ; R e s o u r c e a s s i m i l a t i o n ; R e p r o d u c t i o n S i m i l a r i t y , R i c h n e s s , A b u n d a n c e , D i v e r s i t y ; E P T , I n d i c a t o r T a x a , B i o t i c I n d e x C o m m u n i t y l o s s ; R i c h n e s s ; A b u n d a n c e ; D i v e r s i t y ; E q u i t a b i l i t y ; E v e n n e s s ; E P T ; I n d i c a t o r T a x a , B i o t i c I n d e x R i c h n e s s ; D i v e r s i t y ; E q u i t a b i l i t y ; E v e n n e s s T r o p h i c g r o u p s ; R i c h n e s s ; A b u n d a n c e ; C o m m u n i t y l o s s ; F e c u n d i t y ; C o l o n i z a t i o n r a t e

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x A – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 4 7H o w d o M a in e ’s t i e r e d a q u a tic l i f

e u s e s re l a t

e t o t h e B i o l ogic a l C o n d it

i o n G r

ad i e n t ? M a i n e ’ s a q u a ti c l i f e s t a n d ar d s s p e c i f y d i f f e re n t l e v e l s ( ti e r s ) o f w at e r q u al i t y n e c e s s ary t o m a i n t a i n d e s i g n a t e d a q u at i c l i f e u s e s . T h e s e s t a n d a r d s c o r r e s p o n d t o th e t i e r s o f th e B i o l o g i c al C o n di ti o n Gr a d i e n t i n F i g u r e A

- 4
. N a t i v e o r n a tu r a l c o n d i t i o n 1 N a u r a l tBiologicalCondition

D e g r a d e dBiologicalCondition

D e g r a d e d S e v e r e l y

A l t e r e d s t r u c t u r e a n d f u n c t i o n 6 2 M i n i m a l l o s s o f s p e c i e s ; s o m e d e n s i t y c h a n g e s m a y o c c u r 3 S o m e r e p l a c e m e n t o f s e n s i t i v e - r a r e s p e c i e s ; f u n c t i o n s f u l l y m ai n t a i n e d 4 S o m e s e n s i t i v e s p e c i e s m a i n t ai n e d ; a l te r e d d i s tr i b u ti o n s ; f u n c t i o n s l a r g e l y m a i n t a i n e d 5 T o l e r a n t s p e c i e s s h o w i n c r e a s i n g d o m i n a n c e ; s e n s i t i v e s p e c i e s a r e r a r e ; f u n c t i o n s a l t e r e d S e v e r e a l t e r a t i o n o f 2 M i n i m a l l o s s o f s p e c i e s ; s o m e d e n s i t y c h a n g e s m a y o c c u r 3 S o m e r e p l a c e m e n t o f s e n s i t i v e - r a r e s p e c i e s ; f u n c t i o n s f u l l y m ai n t a i n e d 4 S o m e s e n s i t i v e s p e c i e s m a i n t ai n e d ; a l te r e d d i s tr i b u ti o n s ; f u n c t i o n s l a r g e l y m a i n t a i n e d 5 T o l e r a n t s p e c i e s s h o w i n c r e a s i n g d o m i n a n c e ; s e n s i t i v e s p e c i e s a r e r a r e ; f u n c t i o n s a l t e r e d S e v e r e a l t e r a t i o n o f N A C B A A A

N A C B A A A

E f

f e c t o f H u m a n D i s t u r b a n c e L o w S t r e s s o r G r a d i e n t H i g h [ S t

r e s s o r g r a d i e n t ] F I G U R E A - 4 . M a i n e T A L U s i n r e l a t i o n t o t h e B C G t i e r s . C l a s s A A a n d C l a s s A h a v e th e s a me n ar r a ti v e a q u ati c l i f e u s e s r e q u i ri n g th at a qu a t i c l i f e b e “ a s n a tur a l l y o c c ur s . ” T h i s p h r a s e i s d e f i n e d i n th e s t atu t e a s “ c o n d i t i o n s w i th e s s e n ti al l y th e s a me p h y s i c al , c h e mi c a l , a n d b i o l o g i c a l c h ar a c t e r i s ti c s a s f o u n d i n s i tu a t i o n s w i th s i mi l a r h ab i t at s , f r e e o f me a s ur ab l e e f

f e c t s o f h u m a n a c ti v i t y . ” T h e s t a t e d g o a l c o n d i t i o n f o r C l a s s A A/A th u s c o n f o rm s t o T i e r 1 o r h i g h T i e r 2 c o n di ti o n s o n th e B C G
. S a m p l e s a tt ai n i n g M D E P C l a s s A n u me r i c c r i t er i a c o v e r a r a n g e o f c o n di ti o n s , s o me o f w h i c h a r e f u l l y c o n s i s t e n t w i th B C G T i e r 1 b u t s o me o f w h i c h w o u l d h a v e t o b e i n t e r p r e t e d a s B C G T i e r 2
. E x a m p l e s o f th e l a tt er a r e mi l d l y e nr i c h e d l o c a ti o n s s h o w i n g h i g h er ab u n d a n c e o f o r g a n i s m s ( th a n “ n atur a l ” f o r M a i n e ) a n d i n c r e a s e d al g a l b i o m a s s , a n d C l a s s A l o c at i o n s th a t ar e i n f l u e n c e d b y d a m s . C l a s s B a q u at i c l i f e s t a n d a r d s r e q u i r e th at th e r e b e “ n o a d v e r s e i m p a c t s ” a n d th at w at e r q u al i t y b e “ s u f f i c i e n t t o s up p o rt al l i n d i g e n o u s a q u at i c s p e c i e s w i th o u t d e tri me n t a l c h a n g e s i n th e r e s i d e n t b i o l o g i c al c o mm u n i t y . ” T h i s p hr a s e i s d e f i n e d a s “ n o s i g n i f i c a n t l o s s o f s p e c i e s o r e x c e s s i v e d o mi n a n c e b y a n y s p e c i e s o r g r o u p o f s p e c i e s a tt r i b u t ab l e t o h u m a n a c ti v i t y . ” T h i s w o r d i n g w a s c are f u l l y c h o s e n t o a l l o w f o r c o mmo n l y o b s e r v e d i n c r e a s e s i n me a s u r e s o f b i o m a s s , d e n s i t y , a n d r i c h n e s s th a t o c c u r i n r e s p o n s e t o mi l d e n r i c h me n t ( a s d ep i c t e d b y O d u m ’ s “ s u b s i d y h u m p ” i n Fi g u r e A

- 2 a a n d A

- 2 b ) b u t t o p r o h i b i t n e g a t i v e b i o l o g i c al c h a n g e s , s u c h a s n o t ab l e l o s s o f i n di g e n o u s t a x a . T h u s th e e x p e c t ati o n f o r C l a s s B i s th at s e n s i t i v e t a x a s h o u l d b e w e l l r ep r e s e n t e d w i th c o mm u n i t y s tru c tu r e c o m p ar a b l e t o C l a s s A
. S a m p l e s a tt ai n i n g M D E P C l a s s B n u me r i c c ri t er i a c o v er a r a n g e o f c o n d i ti o n s , s o me o f w h i c h a r e f u l l y c o n s i s t e n t w i th B C G T i e r 2 b u t s o me o f w h i c h w o u l d h a v e t o b e i n t e r p r e t e d a s B C G T i e r 3 b e c au s e o f th e d e g r e e o f s t ru c tu r a l c h a n g e o r th e f a i l u re t o c o l l e c t S e n s i ti v e - R ar e t a x a . D a m s , w e l l

- m a n a g e d l a n d s c ap e c h a n g e s , a n d w e l l

- tr e at e d p o i n t s o ur c e s ar e al l o w e d i n C l a s s B w at er s . T h e s e c h an g e s m a y r e s u l t i n d e t e c t a b l e s i g n al s s u c h a s a b s e n c e o f mi g r a t o ry t a x a , i n c r e a s e d a l g a l b i o m a s s , h i g h e r t o t a l a b u n d an c e o f o r g a n i s m s , a n d i n c r e a s e d a b u n d a n c e o f s e n s i t i v e - u b i q u i t o u s t a x a ( i
. e . , h i g h e r re l at i v e ab u n d a n c e o f s o me m a y f l i e s a n d s o me f i l t er f e e d e r s ; h i g h e r ab u n d a n c e o f P e r l i d s t o n e f l i e s ) r e s u l t i n g i n a c o mm u n i t y s tru c tur e mo r e c o n s i s t e n t w i th T i e r 3
. DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x A – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 4 8C l a s s C a q u at i c l i f e s t a n d a r d s r e q u i r e th at s tru c tur e an d f u n c t i o n o f th e r e s i d e n t b i o l o g i c al c o mm u n i t y b e m a i n t a i n e d
. N u me r i c b i o c ri t er i a i n M ai n e d o c u me n t th at w at e r b o d y s e g me n t s me e t i n g C l a s s C di s s o l v e d o x y g e n a n d b a c t e ri a s t a n d a r d s , b u t n o t at t a i n i n g C l a s s B s t a n d ar d s , s h o w o b v i o u s d i f f e r e n c e s i n b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e s . In t e r m s o f b e n th i c m a c r o i n v e rt e b r at e s , d i f f e re n c e s c a n b e g e n er al l y d e s c r i b e d a s l o w e r n u m b e r s a n d r i c h n e s s o f c o l d

- w at e r o b l i g at e t a x a a n d th o s e t a x a th at h a v e h i g h d i s s o l v e d o x y g e n r e q u i r e me n t s ( e . g . , g i l l

- b r e ath i n g m a y f l i e s an d s t o n e f l i e s ) , h i g h e r d e n s i t i e s o f f i l t er - f e e di n g o r g a n i s m s , a n d i n c r e a s e d d e n s i t i e s o f s o me t y p e s o f c h i r o n o mi d mi d g e s a n d o th er f a c u l t ati v e o r t o l er a n t g r o u p s . S a m p l e s a tt ai n i n g M D E P C l a s s C n u me r i c c ri t er i a c o v er a r a n g e o f b i o l o g i c al c o n di ti o n s , mo s t o f w h i c h ar e f u l l y c o n s i s t e n t w i th B C G T i e r 3 a n d / o r T i er 4
. Ab o u t 1 0 % o f s a m p l e s th at att a i n M D E P C l a s s C n u me r i c c r i t e ri a w o u l d h a v e t o b e i n t erp re t e d a s B C G T i e r 5 b e c au s e o f th e d e g r e e o f s tru c tu r al c h a n g e o r v e r y l o w n u m b e r s o f S e n s i ti v e t a x a ( e . g . , th e me a n ab u n d a n c e o f E p h e me r o p t e r a i n s i t e s a tt ai n i n g C l a s s C n u me r i c c r i t e ri a i s 8 6 i n di v i d u a l s p e r s a m p l e r b u t ab o u t 1 0 % h a v e l e s s th a n 1 0 m a y f l i e s )
. A tt ai n me n t o f C l a s s C n u me r i c c r i t e r i a u s u a l l y i n d i c at e s th at o th e r c o mm u n i t y s tru c tu r e a ttri b u t e s ar e p re s e n t ( e . g . , e v e n n e s s o f di s t r i b u ti o n s , ri c h n e s s a n d / o r d i v e r s i t y o f th e a s s e m b l a g e o f t a x a o f i n t e r me d i at e t o l e r a n c e )
. H y p e r - d o mi n a n c e o f f i l t er - f e e d e r s , c o m p l e t e a b s e n c e o f e x p e c t e d s e n s i ti v e i n s e c t t a x a ( e s p e c i a l l y s t o n e f l i e s a n d m a y f l i e s ) , a n d h i g h p r o p o rti o n s o f t o l e r an t t a x a s i g n a l a s s e m b l a g e s th a t f a i l t o me e t C l a s s C w a t e r q u al i t y s t a n d ar d s . T h e s e c o n d i t i o n s r e p r e s e n t B C G T i e r s 5 a n d 6
. 

### I I I . E s t a b l i s h t e c h n i c a l p r o g r a m H

o w d o e s M a in e DE P c o l l e c t b i o l og ic a l d a t

a ? T h e M D E P ’ s B i o l o g i c al M o n i t o ri n g P r o g r a m b e g a n s t a n d ar d i z e d s a m p l i n g o f ri v e r a n d s t r e a m m a c r o i n v e rt eb r at e s i n 1 9 8 3 ( l e s s r i g o r o u s l y s t a n d a r d i z e d b i o l o g i c al a s s e s s me n t s h a d b e g u n a t l e a s t 1 0 y e ar s b e f o r e )
. E xp e ri e n c e g a i n e d o n th e P e n o b s c o t Ri v e r ( D a v i e s 1 9 8 7 , R ab e n i e t a l
. 1 9 8 8 ) h a d d e mo n s tr at e d th e p r a c ti c al u s e f u l n e s s an d re l i ab i l i t y o f r o c k

- f i l l e d b a s ke t a rti f i c i al s u b s tr at e s ( K l e mm e t a l
. 1 9 9 0 )
. M ai n e h a s a d ap t e d th e b a s i c d e s i g n o f th e s e d e v i c e s t o e n ab l e s a m p l i n g o f w a t e rb o d y d e p th s r a n g i n g f r o m a s l i tt l e a s 5 c m ( u s i n g r o c k

- f i l l e d me s h b a g s ; D a v i e s e t al
. 1 9 9 9 ) t o a b o u t 1 0 me t e r s i n l ar g e r i v e r i n e i m p o u n d me n t s ( u s i n g b o a t
- r e tr i e v ab l e c o n e s ; C o u rt e m a n c h 1 9 8 4 , D a v i e s a n d T s o mi d e s 2 0 0 2 , h t tp : / / w w w . s t at e . me . u s / d e p/ b l w q / d o c mo n i t o ri n g/ b i o l o g i c a l / b i o r e p 2 0 0 0
. ht m)
. T h e s u c c e s s o f th e s e d e v i c e s h a s e n ab l e d th e M D E P t o ap p l y c o m p ar ab l e f i e l d an d a n a l y t i c a l me th o d s t o n e arl y a l l r i v e r s a n d s tr e a m s o f s i g n i f i c a n t re g u l at o r y i n t er e s t ( D a v i e s a n d T s o mi d e s 2 0 0 2 ) , g r e at l y s i m p l i f y i n g th e d e v e l o p me n t a n d ap p l i c ati o n o f ri v e r a n d s tr e a m b i o c ri t e ri a . Fu rth er , th e p h y s i o g r ap h y o f M ai n e i s q u i t e h o mo g e n e o u s w i th r o u g h l y 8 5 % o f th e S t a t e f al l i n g w i th i n j u s t t w o r e l at i v e l y s i mi l ar e c o r e g i o n s ( O me r n i k 1 9 8 7 )
. F o r th i s re a s o n s t r at i f i c a ti o n b y e c o re g i o n w a s n o t th e c r i t i c a l c o n c e rn th a t i t i s f o r S t a t e s i n s o me o th e r r e g i o n s o f th e c o u n try ( D a v i e s e t a l
. u n p u b l i s h e d m a n u s c ri p t )
. 2 In 1 9 9 9 , M a i n e b e g a n a n al g a l mo n i t o r i n g p r o g r a m t o s tre n g th e n th e i n t e rp r e t at i o n o f e c o l o g i c a l c o n di ti o n b y p r o v i d i n g i n f o r m a t i o n f r o m a s e c o n d b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e . M a i n e ’ s f i s h a s s e m b l a g e i s n atur al l y d e p au p e r at e , l i mi ti n g i t s s u i t ab i l i t y a s a c a n di d at e f o r b i o a s s e s s me n t
. T h e a l g a l mo n i t o r i n g p r o g r a m w i l l a s s i s t th e D e p a rt me n t i n th e d e v e l o p me n t o f r i v e r a n d s tr e a m n u tr i e n t c ri t er i a . T h e D e p art me n t a l s o h a s a c o m p a n i o n b i o mo n i t o ri n g p r o g r a m t o a s s e s s w e t l a n d b i o l o g i c a l c o n di ti o n . D a ta b a s e de v e l o p m e n t B y th e l at e s u mme r o f 2 0 0 4 , th e D ep art me n t h a d e s t ab l i s h e d ab o u t 8 0 0 mo n i t o ri n g s t at i o n s i n al l m a j o r w a t e r s h e d s thr o u g h o u t th e S t a t e ( Fi g u r e A

- 5 )
. D at a f r o m m a c r o i n v e rt eb r at e s a m p l e s ar e s t o r e d i n a n O r a c l e © d a t ab a s e a n d al l s t at i o n s a r e g e o - r e f e r e n c e d i n th e D e p art me n t ' s g e o g r ap h i c i n f o r m a t i o n s y s t e m

2 M a i n e ’ s s o u t h e r n e c o r e g i o n i s v e r y s m a l l b u t r e c e n t d a t a s u g g e s t t h a t s o m e i m p r o v e m e n t i n a c c u r a c y o f c l a s s p r e d i c ti o n c o u l d r e s u l t f r o m b e tt e r a c c o u n ti n g f o r e c o r e g i o n a l d i f f e r e n c e s t h e r e . DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x A – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 4 9F I G U R E A - 5 . M a c r o i n v e r t e b r a t e s a mp l i n g s t a t i o n s i n M a i n e . ( A r c In f o © )
. D at a c o l l e c t e d i n a c c o r d a n c e w i th M a i n e ’ s b i o c r i t er i a p r o t o c o l a r e a n al y z e d u s i n g s t at i s ti c al mo d e l s th at e s ti m a t e t o w h i c h o f th e f o ur w a t e r qu a l i t y c l a s s e s a s a m p l e b e l o n g s . F i n d i n g s o f th e B i o l o g i c a l M o n i t o r i n g P r o g r a m ar e u s e d t o d o c u me n t e x i s t i n g c o n di ti o n s , i d e n ti f y p r o b l e m s , s e t w at e r m a n a g e me n t g o a l s , a s s e s s th e p r o g r e s s o f w at e r r e s o u rc e m a n a g e me n t me a s u r e s , an d tri g g e r n e e d e d r e me d i a l a c t i o n s . Sa m p l i n g m e t h o d s S a m p l e s o f b e n th i c m a c r o i n v e rt e b r a t e s a r e c o l l e c t e d f r o m f l o w i n g s tr e a m s i n r o c k b a g s ( o r b a s ke t s o r c o n e s )
. A t l e a s t th r e e s ub s t r at e s a m p l e r s ar e e x p o s e d i n th e w a t e rb o d y f o r 2 8 d a y s d u r i n g th e l a t e s u mme r , l o w f l o w p e ri o d ( J u l y 1 t o S e p t e m b e r 3 0 )
. T h e M D E P u s u al l y c o n d u c t s s a m p l i n g , b u t o th er s m a y a l s o p e r f o r m m o n i t o ri n g t o d e t er mi n e a tt ai n me n t o f c l a s s i f i c a ti o n i f d o n e a c c o r d i n g t o a qu a l i t y a s s u r a n c e p l a n . La b o r a to r y m e th o d s S a m p l e s ar e r e tri e v e d , s o rt e d , a n d s t o r e d f o r i d e n ti f i c at i o n b y a p r o f e s s i o n al f r e s h w a t e r m a c r o i n v e rt eb r at e t a x o n o mi s t
. O r g a n i s m s ar e i d e n t i f i e d t o s p e c i e s w h e n e v e r p o s s i b l e o r o th er w i s e t o th e l o w e s t t a x o n o mi c l e v e l p o s s i b l e . A n a l y t i c a l m e th o d s I f a s a m p l e s ati s f i e s th e mi n i m u m d a t a re q u i r e me n t s ( t o t al me a n ab u n d a n c e o f at l e a s t 5 0 i n d i v i d u al s , g e n e ri c r i c h n e s s o f at l e a s t 1 5 t a x a f o r 3 r e p l i c a t e s a m p l e r s ) , d a t a ar e e n t er e d i n t o th e M D E P ’ s c o m p u t er s o f tw ar e f o r f u rth er a n a l y s i s th r o u g h th e n u me r i c c ri t e ri a s t a ti s ti c a l mo d e l
. T h e mo d e l i s ab l e t o t ake l a r g e a m o u n t s o f i n f o r m a t i o n g e n e r a t e d f r o m a b i o l o g i c a l s a m p l e , d e s c ri b e w h i c h v ari ab l e s ap p e ar t o b e mo s t s i g n i f i c a n t i n th e c l a s s i f i c a ti o n d e c i s i o n s , a n d p r o v i d e a m a th e m a t i c al s u mm ar y th a t i n t e g r at e s th e i n f o r m at i o n . T h e mo d e l p r o d u c e s p r o b a b i l i t y s c o re s f r o m 0 t o 1 th at i n d i c at e th e l i ke l i h o o d th at a s a m p l e att ai n s e a c h w at e r q u a l i t y c l a s s . 

### I V . D e v e l o p a n d v a l i d a te q u a n ti t a ti v e th r e s h o l d s H

o w d o e s M a in e q u a n t i f

y t h e t i e re d a q u a t ic l i f

e u s e s s o t h a t a t t a in m e n t c a n b e a s s e s s e d ? In th e l a t e 1 9 8 0 ’ s , th e M D E P q u a n ti f i e d th e n a rr at i v e a q u a ti c l i f e g o a l s f o r e a c h w a t er q u al i t y c l a s s b y d e v e l o p i n g a p r o b a b i l i t y - b a s e d s t at i s t i c al mo d e l t o s er v e a s n u me r i c b i o c ri t e ri a ( C o u rt e m a n c h e t al
. 1 9 8 9 , C o u rt e m a n c h 1 9 9 5 , D a v i e s e t al
. u n p u b l i s h e d m a n u s c ri p t )
. T h e mo d e l u s e s 3 1 b i o l o g i c al v ar i a b l e s , m a n y o f w h i c h w e re s p e c i f i c al l y c h o s e n b e c au s e o f th e i r u ti l i t y i n me a s u ri n g s o me i m p o rt an t e c o l o g i c al a t t r i b u t e i n th e n ar r at i v e s t an d ar d
. T h e mo d e l q u a n ti f i e s a n d s t a n d ar d i z e s th e e x p ert j u d g me n t o f b i o l o g i s t s a n d i t n o w s e r v e s a s a n e x p ert s y s t e m f o r d e c i s i o n - m a ki n g ( S e e C a s e E xa m p l e s 3

- 3 a n d 3

- 6)
. T o d e v e l o p th e mo d e l , b i o l o g i s t s u s e d a g r e e d

- u p o n d e c i s i o n ru l e s a n d a D e l p h i t e c h n i q u e ( B ak u s e t al
. 1 9 8 2 ) t o a s s i g n a n a q u at i c l i f e a tt ai n me n t c l a s s i f i c a ti o n ( A , B , C , o r n o n - a tt a i n me n t ) t o 1 4 4 s a m p l e s o f b e n th i c m a c r o i n v e rt e b r a t e d at a , b a s e d o n c o n f o r mi t y o f th e s a m p l e d c o mm u n i t y t o o n e o f th e 3 n a rr ati v e a q u a ti c l i f e s t an d a r d s i n M ai n e ’ s s t atu t e , o r t o a f o urth c a t e g o r y r e p r e s e n t i n g n o n - att ai n me n t o f mi n i m u m S t a t e s t a n d ar d s ( S h e l t o n an d B l o c k s o m 2 0 0 4 , D a v i e s e t a l
. u n p u b l i s h e d m a n u s c ri p t )
. T h e s a m p l e s e v a l u a t e d r e p r e s e n t e d 3 0 0 d i s t i n c t t a x o n o mi c u n i t s an d 7 0 , 0 0 0 o r g a n i s m s c o l l e c t e d f r o m r i v e r s , s tr e a m s , a n d ri v e r i n e i m p o u n d me n t s . T h o s e d a t a a n d th e i r c l a s s i f i c at i o n a s s i g n me n t s w e r e u s e d a s th e b a s e l i n e f o r c o n s t ru c t i o n o f th e e x p e rt s y s t e m , i n th e f o r m o f a l i n e ar di s c r i mi n a n t mo d e l , t o e v a l u a t e f u tu re m a c r o i n v e rt eb r at e s a m p l e s f o r w at e r q u al i t y c l a s s i f i c ati o n att a i n me n t
. T h e o ri g i n al mo d e l w a s u s e d f r o m 1 9 9 2 thr o u g h 1 9 9 9 w h e n th e mo d e l w a s re c al i b r at e d w i th a n a d di t i o n a l 2 2 9 ( f o r a t o t a l o f 3 7 3 ) s a m p l i n g DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x A – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 5 0e v e n t s . T h e r e c al i b r at i o n re s u l t e d i n r e l a ti v e l y mi n o r c h a n g e s t o th e s tru c tur e o f th e o ri g i n a l mo d e l , i n v o l v i n g s i m p l i f i c at i o n o f th e s tru c tu r e o f t w o o f th e s u b

- mo d e l s , th e e l i mi n a t i o n o f t w o p o o rl y p e r f o r mi n g v ar i ab l e s , a n d c h a n g e s i n mo d e l c o e f f i c i e n t s t o a c c o u n t f o r th e n e w d at a . H

o w h a s M a in e e s t a b l is h e d re f

e re n c e c o n d i ti o n s ? M a i n e h a s t ake n a c o n c e p tu a l l y d i f f e r e n t a p p r o a c h t o e s t ab l i s h i n g b a s e l i n e r e f er e n c e c o n d i t i o n s f r o m w h i c h t o d e v e l o p n u me r i c b i o l o g i c a l c ri t e r i a . B e c au s e w e d e t e r mi n e d th a t d e t e c t i o n o f f o u r di s t i n c t b i o l o g i c a l c o n di ti o n g r o u p s , c h ar a c t e ri z e d b y d i f f er e n c e s i n s p e c i f i e d e c o l o g i c al attri b u t e s , w a s o u r m a n a g e me n t g o a l , i t w a s al s o o u r g o al f o r s t at i s t i c al a n a l y s i s . W e d e s i r e d t o d e v e l o p n u me r i c c r i t er i a th at w o u l d e n ab l e u s t o a s s i g n s i t e s t o o n e o f th o s e f o ur c o n d i ti o n g r o u p s ( A , B , C , n o n - a tt a i n me n t )
. T h e r e f o r e , o ur t a s k f o r c h a r a c t e r i z i n g r e f er e n c e c o n d i t i o n s w a s t o c o n c e p tu al l y a n d th e n s t a ti s t i c a l l y d e f i n e th o s e f o ur g r o u p s . T h u s i n a s e n s e , i n i ti al l y b y e x p e rt j u d g me n t a n d th e n b y m u l t i v ar i at e a n al y s i s , w e c r e a t e d a C l a s s A r e f e re n c e c o n d i t i o n ( d e e me d t o b e c l o s e t o n atur a l ) , a C l a s s B r e f e r e n c e c o n d i ti o n , a C l a s s C r e f e re n c e c o n di ti o n , a n d n o n - a tt a i n me n t re f e r e n c e c o n d i t i o n s . U s e o f b i o l o g i c a l i n f o r m at i o n t o e s t a b l i s h a mi n i m a l l y d i s tu r b e d re f er e n c e h a s b e e n c r i t i c i z e d d u e t o th e d a n g e r s o f a t o o c i r c u l ar p r o c e s s . W e h a v e t e s t e d o ur b i o l o g y - b a s e d a p r i o ri a s s i g n me n t o f s i t e s t o C l a s s A u s i n g m o r e tr a d i t i o n a l l y i d e n t i f i e d r e f e r e n c e l o c at i o n s ( i
. e . , b a s e d o n h i g h p e r c e n t n atu r a l l a n d c o v e r ) a n d f o u n d g o o d c o rr e s p o n d e n c e w i th th e b i o l o g i c al l y - d e f i n e d C l a s s A s i t e s . A d o

p tio n o f t h e N u m e r ic B i o c r it

e ri a R u l e O n A p r i l 1 7 , 2 0 0 3 th e M a i n e B o ar d o f E n v i r o n me n t al P r o t e c ti o n a d o p t e d n u me r i c f r e s h w a t e r b i o c r i t e r i a i n ru l e . T h e b i o c r i t e r i a ru l e d e s c r i b e s th e p r o c e s s th at th e M D E P u s e s t o m ake d e c i s i o n s a b o u t att ai n me n t o f a q u a ti c l i f e u s e s i n ri v e r s a n d s tr e a m s . T h e ru l e d e s c r i b e s p r o t o c o l s f o r b i o l o g i c a l s a m p l i n g o f b e n th i c m a c r o i n v e rt eb r at e s , l ab o r a t o r y a n a l y s e s , mo d e l i n g a n al y s i s o f l ab o r at o ry d at a , a n d s e l e c ti v e u s e o f e xp e rt j u d g me n t
. A d o p t i o n o f th i s ru l e q u a n t i t at i v e l y i n t erp re t s M a i n e ’ s e x i s ti n g n ar r at i v e ‘ a qu a ti c l i f e ’ s t a n d ar d s f o r e a c h r i v e ri n e w a t e r q u al i t y c l a s s i f i c a ti o n . 

### V . A p p l i c a ti o n i n w a t e r q u a l i ty m a n a g e m e n t H

o w d o e s t h e M DE P d e c id e w h ic h w a te r b o d ie s a n d l o c a t i o n s t o m o n i t o r ? F o r p urp o s e s o f b i o l o g i c al mo n i t o r i n g , th e M D E P di v i d e d th e S t a t e i n t o f i v e m a j o r r i v e r b a s i n s , w h i c h a r e s a m p l e d o n a 5

- S t . J o h n R i v e r y e ar r o t a ti o n a l s c h e du l e ( F i g u r e A

- 6 ) : A n dr o s c o g g i n , K e n n e b e c a n d M i d

- C o a s t , P e n o b s c o t , S t
. C r o i x a n d N o rth C o a s t al R i v e r s , P i s c at a qu a , S a c o a n d S o u th e rn C o a s t , S t
. J o h n a n d P r e s u m p s c o t
. T h e d e c i s i o n t o mo n i t o r s p e c i f i c l o c a t i o n s o n a w a t e rb o d y c a n b e b a s e d o n a v ari e t y o f f a c t o r s s u c h a s : P e n o b s c o t R i v e r S t . C r o i x R i v e r N o r t h C o a s t a l R i v e r s ° p r i o r kn o w l e d g e o f h u m a n a c ti v i t i e s th at c o u l d h a v e a K e n n e b e c A n d r o s c o g g i n R i v e r d e tri me n t al e f f e c t o n a w at e rb o d y : s a m p l i n g s e e k s t o R i v e r d e t e c t a c tu a l i m p a c t s o n b i o l o g i c al c o mm u n i t i e s ; ° kn o w l e d g e o f f u tu r e p o t e n t i a l th r e at s t o a w at e rb o d y : s a m p l i n g c a n b e d o n e t o c o l l e c t b a s e l i n e d at a b e f o r e , f o r e x a m p l e , d e v e l o p me n t o c c u r s o r a di s c h ar g e i s l i c e n s e d ; P r e s u m p s c o t f o l l o w - u p s a m p l i n g c a n d e t e r mi n e th e e f f e c t , i f a n y , o n th e R i v e r S a c o R i v e r b i o l o g i c a l c o mm u n i t y b y s a i d d e v e l o p me n t o r di s c h ar g e ; P i s c a t a q u a R i v e r ° r e q u i r e me n t / d e s i re t o mo n i t o r th e e f f e c t s o f r e me d i at i o n 2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2 0 0 6 a c ti v i t i e s o r w at e r q u al i t y m a n a g e me n t c h a n g e s ; F I G U R E A - 6 . M a i n e f i v e - y e a r r o t a t i n g b a s i n ° d e s i r e t o e xp a n d c o v e r a g e o f th e mo n i t o ri n g p r o g r a m a n d t o s a m p l i n g s c h e d u l e . mo r e f u l l y d o c u me n t n a tur al v ar i a b i l i t y . DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x A – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 5 1H o w a r e t i e r e d a q u a tic l i f

e u s e s d e s i g n a t e d in M a in e ? T h e q u al i t y o f M a i n e ’ s w a t e r s i s d e s c r i b e d i n t e r m s o f p h y s i c a l , c h e mi c al a n d b i o l o g i c a l c h ar a c t e ri s t i c s a s s o c i at e d w i th th e S t at e ' s w a t e r c l a s s i f i c ati o n p r o g r am . A s e s t ab l i s h e d i n M ai n e s t atu t e ( 3 8 M R S A S e c ti o n s 4 6 4

- 4 7 0 ) , th e c l a s s i f i c ati o n p r o g r a m c o n s i s t s o f d e s i g n a t e d u s e s ( e . g . dr i n ki n g w at e r s u p p l y , r e c r e at i o n i n a n d o n th e w a t e r , h a b i t a t f o r f i s h a n d o th er a q u at i c l i f e ) , c r i t er i a ( e . g . b a c t er i a , di s s o l v e d o x y g e n a n d a q u ati c l i f e ) , a n d c h a r a c t e ri s t i c s ( e . g . n a tur a l , f r e e f l o w i n g ) th at s p e c i f y l e v e l s o f w at er q u al i t y n e c e s s a r y t o m a i n t ai n th e d e s i g n a t e d u s e s . A l l S t at e w at er s h a v e a c l a s s i f i c at i o n a s s i g n me n t ( R i v e r s a n d s tr e a m s : A A , A , B , C ; L ake s : G P A ; M ari n e a n d e s tu ari n e : S A , S B , S C )
. T i e r e d n a rr at i v e a qu a ti c l i f e u s e s s p e c i f i c t o w e tl a n d s a r e c u r r e n tl y u n d er c o n s i d e r at i o n b y M D E P a n d a s up p o rt i n g w e t l a n d b i o mo n i t o r i n g p r o g r a m i s i n p l a c e . T h e c l a s s i f i c a ti o n s y s t e m i n M a i n e i s g o a l

- b a s e d i n th at a s s i g n me n t o f a g i v e n w a t erb o d y t o a u s e c l a s s ( A A , A , B o r C ) m a y n o t n e c e s s ari l y r e f l e c t i t s c u r r e n t c o n d i t i o n s . R a th e r , i t e s t a b l i s h e s th e l e v e l o f q u a l i t y th e S t at e h a s d e e me d th e w at erb o d y m u s t a c h i e v e . M a i n e ’ s c l a s s i f i c at i o n s y s t e m i s a l s o mo r e r i s k b a s e d th an q u al i t y b a s e d
. W at e r qu a l i t y d i f f e r e n c e s amo n g th e v ar i o u s c l a s s e s a re n o t l a r g e , h o w e v e r , th e d i f f e r e n t l e v e l s o f r e s t r i c t i o n s p u t o n h u m a n a c t i v i ti e s a s s o c i at e d w i th e a c h c l a s s e s t ab l i s h e s th e l e v e l o f r i s k s th a t w a t er q u a l i t y c o u l d b e d e g r a d e d re s u l ti n g i n i n c r e a s e d thr e at s t o d e s i g n at e d u s e a tt ai n me n t
. R i v e r s a n d s t r e a m s are a s s i g n e d t o a t i er e d a q u at i c l i f e u s e g o a l ( T ab l e A

- 1 : A A a n d A

- “ a s n a t u r a l l y o c c u r s , ” B

- “ n o de t r i m e n ta l c h a n g e , ” C

- “ m a i n ta i n s t r u c t u r e a n d f u n c t i o n a n d w a te r q u a l i t y s u f f

i c i e n t to s u

p

p o rt s a lm o n i d s ” ) th at r ep r e s e n t s th e b e s t f i t af t er c o n s i d er i n g :

° T h e c urr e n t c o n d i t i o n i n t e rm s o f d i s s o l v e d o x y g e n , b a c t er i a , a n d a q u at i c l i f e ( Fi g u r e A

- 3 ) a n d

° T h e h i g h e s t att a i n ab l e g o a l c o n d i t i o n ( t aki n g i n t o a c c o u n t e c o l o g i c a l a n d s o c i o e c o n o mi c f a c t o r s )
. T h e S t at e w at e r q u al i t y a s s e s s me n t p r o v i d e d i n M a i n e ’ s 3 0 5 b r ep o rt g i v e s th e s t a tu s o f a tt a i n me n t o f th e w a t e r r e s o u r c e g o a l s e s t ab l i s h e d i n th e c l a s s i f i c ati o n p r o g r a m . T h u s , s o me w at er s m a y b e l i s t e d a s i m p a i r e d e v e n th o u g h th e y h a v e r e l a ti v e l y g o o d w a t e r q u a l i t y ( T ab l e A

- 4 ) , e . g . , a C l a s s A r i v e r m a y b e l i s t e d b e c au s e i t d o e s n o t f u l l y a tt ai n th e s t a n d ar d s o f th a t c l a s s b u t m a y b e o f s u f f i c i e n t l y g o o d q u al i t y t o a t t a i n C l a s s B o r C , a n d th e C l e a n W at e r A c t i n t e ri m g o a l
. T h e c l a s s i f i c ati o n p r o g r a m i s r e v i e w e d e v e r y th r e e y e ar s ( T ri e n n i al R e v i e w ) b y th e D e p art me n t a n d th e B o a r d o f E n v i r o n me n t al P r o t e c t i o n ( B o ar d )
. T h e B o ar d m a y , a f t e r o p p o rtu n i t y f o r p u b l i c r e v i e w a n d h e ari n g , m ake r e c o mme n d a t i o n s t o th e L e g i s l atu r e f o r c h a n g e s i n w at e r q u al i t y s t a n d ar d s o r re c l a s s i f i c at i o n o f s e l e c t e d w a t e r s . T h e mo s t r e c e n t r e v i s i o n s t o th e c l a s s i f i c a ti o n p r o g r a m w e r e c o m p l e t e d i n 2 0 0 2

- 2 0 0 3 w h e n th e L e g i s l a tur e au th o ri z e d c l a s s i f i c a ti o n u p g r a d e s t o 7 5 r i v e r , s t r e a m a n d c o a s t a l s e g me n t s t o t al i n g o v e r 8 0 0 mi l e s o f w at er s ( Fi g u r e A

- 7 )
. T A B L E A - 4 . E x a m p l e s o f h o w n u m e r i c b i o c r i t e r i a r e s u l t s d e t e r m i n e w h e t h e r o r n o t a w a t e r b o d y a t t a i n s d e s i g n a t e d a q u a t i c l i f e u s e s i n M a i n e . L e g i s l at i v e C l a s s M o n i t o r i n g R e s u l t A tt a i n s C l a s s ? N e x t S t e p A A Y e s - - C B Y e s - - A B N o T M D L B N A N o T M D L

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x A – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 5 2C l a s s i f i c a t i o n U p g r a d e s f o r M a j o r R i v e r s i n M a i n e , 1 9 7 0 t o 2 0 0 4NumberofRiverMiles 8 0 0

7 0 0

6 0 0

5 0 0 A A & A B 4 0 0

1 9 7 0 1 9 7 9 1 9 8 6 1 9 9 0 1 9 9 9 2 0 0 4 Y e a r C D 3 0 0

2 0 0

1 0 0

0

F I G U R E A - 7 . I n c r e a s e d d e s i g n a t i o n o f C l a s s A A a n d C l a s s A u s e s o n m a j o r M a i n e r i v e r s ( a s s h o w n b y r i v e r mi l e s ) b e t w e e n 1 9 7 0 a n d 2 0 0 4 , a s a r e s u l t o f w a t e r q u a l i t y i m p r o v e m e n t s a n d p u b l i c s u p p o r t f o r t h e C l a s s A A/ A g o a l i n t h e T r i e n n i a l R e v i e w P r o c e s s .
W

h a t is t h e m a n a g e m e n t p e r s p e c t i v e f o r T A L U d e s i gn a ti o n s in M a in e ? C l a s s A A w at e rb o di e s , a s c o m p ar e d t o C l a s s A , h a v e s i g n i f i c a n t l y g r e at e r r e s tri c t i o n s o n al l o w e d a c ti v i t i e s . F o r e x a m p l e , n o d i s c h ar g e o f w a s t e w a t e r a n d n o d a m s ar e a l l o w e d i n C l a s s A A w a t erb o di e s . C l a s s A w at e r s c ar ry a h i g h e r ri s k o f d e g r a d at i o n b e c au s e d i s c h ar g e s a r e al l o w e d , th o u g h th e ri s k i s s m a l l b e c au s e th e y m u s t b e o f “ e q u a l t o o r b e t t e r ” w a t er q u al i t y th a n th e r e c e i v i n g w a t er . D a m s ar e al s o a l l o w e d
. O b s tru c ti o n s t o f l o w , w h e th er m a n - m a d e o r n a tur a l c a n a l t er a s s e m b l a g e s t ru c tu r e f r o m f r e e f l o w i n g c o n d i t i o n s ( P o f f e t a l
. 1 9 9 7 , D a v i e s e t a l
. 1 9 9 9 )
. T h e d e f i n i ti o n i n w at e r qu a l i t y s t an d a r d s f o r th e t e r m “ n a tu r al ” s o u g h t t o l i mi t th e e f f e c t s o f a l t er e d f l o w s t o n o g r e a t er th a n w h a t c o u l d b e e xp e c t e d f r o m a “ n atu r a l ” o b s tru c ti o n t o f l o w ( e . g . , a n atu r a l h y dr o l o g i c al c o n tr o l o r a b e a v e r d am)
. T h u s t o a c c o mmo d a t e d a m s i n C l a s s A , “ n a t u r a l ” i s d e f i n e d a s “ o c c urri n g i n , o r a s i f i n , a s t at e o f n atu re n o t me a s u r ab l y a f f e c t e d b y h u m a n a c t i v i ti e s . ” A s s e m b l a g e s th a t are c h a r a c t er i s ti c o f th e w at e r s ab o v e a n d b e l o w b e a v e r d a m s o r l o w - h e a d , ru n - o f

- r i v e r , m a n - m a d e d a m s ar e d e e me d t o p a s s th i s s t a n d ar d
. M o s t d a m s i n C l a s s A p r o v i d e f o r p a s s a g e o f a n a dr o mo u s f i s h
. C l a s s B w a s o r i g i n al l y ap p l i e d a s th e d e f au l t A L U f o r u n mo n i t o r e d w a t e r s th o u g h c u rre n t u s e d e s i g n a ti o n s a r e n e arl y e q u a l i n s tr e a m mi l e s f o r C l a s s A a n d C l a s s B , b o th o f w h i c h f a

r e x c e e d C l a s s C mi l e s w h e n al l r i v e r s a n d s t r e a m s i n th e S t a t e a r e c o n s i d e r e d ( Fi g u r e A

- 8 )
. Fr o m th e m a n a g e me n t p e r s p e c t i v e , a C l a s s B d e s i g n a t i o n o f t e n ap p l i e s t o w at e rb o d y s e g me n t s e x p o s e d t o w e l l

- tr e a t e d o r w e l l

d i l u t e d d o me s t i c d i s c h a r g e s o r t o are a s s u b j e c t e d t o l a n d s c ap e al t er at i o n s th a t r e s u l t i n mo d e r at e i n c r e a s e s i n th e n u tri e n t a n d o r g a n i c m a tt e r l o a d
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x A – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 5 3C l a s s C n ar r at i v e a q u a ti c l i f e s t a n d a r d s p r o h i b i t an y a c ti v i t i e s th at re s u l t i n th e l o s s o f s t ru c tur e a n d f u n c ti o n 2 % 6 % o f th e r e s i d e n t b i o l o g i c a l c o mm u n i t y . “ C o mm u n i t y s tru c tur e ” i s d e f i n e d a s “ th e o r g a n i z ati o n o f a b i o l o g i c al C l a s s A A C l a s s A d i f f e r e n t t ax o n o mi c g r o u p s a n d th e p r o p o rt i o n e a c h 4 7 % c o mm u n i t y b a s e d o n nu m b e r s o f i n d i v i d u a l s w i th i n C l a s s B 4 5 % t a x o n o mi c g r o u p r e p r e s e n t s o f th e t o t al c o mm u n i t y , ” C l a s s C w h i l e c o mm u n i t y f u n c t i o n i s d e f i n e d a s “ me c h a n i s m s o f u p t ake s t o r a g e a n d t r a n s f er o f l i f e - s u s t a i n i n g m a t e r i al s a v a i l ab l e t o a b i o l o g i c al c o mm u n i t y w h i c h d e t er mi n e th e e f

f i c i e n c y o f u s e a n d th e amo u n t o f e x p o rt o f th e F I G U R E A - 8 . P e r c e n t o f l i n e a r mi l e s o f a l l r i v e r s m a t e r i al s f r o m th e c o mm u n i t y . ” T h i s m a n a g e me n t c l a s s a n d s t r e a m s i n e a c h o f M a i n e ’ s d e s i g n a t e d u s e i s ap p l i e d t o w at e r b o d i e s th a t m a y b e i m p o u n d e d , a l t ere d c l a s s e s ( y e a r 2 0 0 0 ) . b y l a n d s c ap e c h a n g e s , o r th a t re c e i v e i n d u s t r i a l w a s t e w at e r . W

h a t p ro c e s s w a s u s e d to b ring t h e M a in e T A L U b i o c ri te r ia r u l e t h ro ugh a d o

p t

i o n ? T h e M D E P B i o l o g i c al M o n i t o r i n g P r o g r a m c o m p l e t e d p r o v i s i o n al n u me r i c b i o c r i t e r i a i n 1 9 9 0
. T h o s e n u me r i c thr e s h o l d s w e r e th e b a s i s f o r e x t e n s i v e r e g u l at o ry a n d n o n - r e g u l a t o ry D e p art me n t d e c i s i o n s b e t w e e n 1 9 9 0 a n d 2 0 0 3 , e . g . , i s s u a n c e o r d e n i al o f 4 0 1 w at er q u al i t y c e rt i f i c at e s a n d re c o mme n d a t i o n s f o r f l o w m a n a g e me n t c h a n g e s , 3 0 3 d a n d 3 0 5 b l i s ti n g s , p r i o r i ti z at i o n o f at
- r i s k w at e rb o d i e s , an d p r o b l e m i d e n t i f i c a ti o n . In A p r i l 2 0 0 3 , th e S t at e f o r m a l l y a d o p t e d t i e r e d n u me r i c b i o c ri t er i a ru l e s th at w e r e th e r e s u l t o f th e a n al y s i s o f 1 5 y e ar s o f b i o l o g i c al d at a a n d th e e x p er i e n c e g a i n e d th r o u g h 2 0 y e ar s o f r e g u l a t o r y d e c i s i o n - m a ki n g b a s e d o n n u me r i c b i o c ri t e ri a ( T ab l e A

- 5 )
. R e m ark ab l y , th e b i o c ri t er i a ru l e w a s o n e o f th e mo s t c o m p l i c a t e d a n d i m p o rt a n t , b u t l e a s t c o n t e s t e d w a t e r qu a l i t y ru l e s th at th e M a i n e D e p art me n t o f E n v i r o n me n t a l Pr o t e c t i o n h a s a d o p t e d i n th e l a s t 1 5 y e ar s . S t ake h o l d er s f r o m a l l s i d e s h a d b e c o me c o n v i n c e d o f th e me r i t s o f th e a p p r o a c h
. T A B L E A - 5 . C h r o n o l o g y o f M a i n e ’ s b i o c r i t e r i a d e v e l o p m e n t . 1 9 8 3 T h e M D E P B i o l o g i c a l M o n i t o r i n g P r o g r a m b e g a n a s t a n d a r d i z e d p r o g r a m o f s a m p l i n g s t r e a m i n v e r t e b r a t e c o m m u n i t i e s . 1 9 8 6 T h e r e v i s e d W at e r C l a s s i f i c a t i o n P r o g r a m , w h i c h d e f i n e d t i e r e d n a r r at i v e s t a n d a r d s f o r a q u a t i c l i f e , b e c a m e l a w . 1 9 8 9 M D E P s t a f f a n d U n i v e r s i t y o f M a i n e s t a t i s t i c a l e c o l o g i s t , D r . F r a n k D r u m m o n d e m b a r k e d o n t h e d e v e l o p m e n t o f n u m e r i c c r i t e r i a t o s u p p o r t t h e n a r r a t i v e s t a n d a r d s o f t h e l a w . 1 9 9 0 A t e c h n i c a l a d v i s o r y c o m m i t t e e o f s t a k e h o l d e r s c i e n t i s t s w a s c o n v e n e d t o p r o v i d e p e e r r e v i e w a n d o v e r s i g h t o f t h e b i o c r i t e r i a d e v e l o p m e n t p r o c e s s . O v e r t h e c o u r s e o f a p p r o x i m a t e l y 2 1⁄2 y e a r s , M D E P s t a f f , D r . D r u m m o n d , a n d t h e c o m m i t t e e d e v e l o p e d a s t a t i s t i c a l m o d e l b a s e d o n e x p e r t j u d g m e n t a n d l i n e a r d i s c r i m i n a n t a n a l y s i s t o a d d r e s s t h e s c i e n t i f i c g o a l s , a s w e l l a s t h e p o l i c y a n d r e g u l a t o r y g o a l s o f t h e n e w b i o c r i t e r i a p r o g r a m . 1 9 9 1

- P u b l i c i n f o r m a t i o n a l w o r k s h o p s o n t h e p r o c e s s w e r e h e l d i n M a r c h 1 9 9 1 , S e p t e m b e r 1 9 9 3 , a n d D e c e m b e r 1 9 9 3

. 1 9 9 3 1 9 9 9 T h e o r i g i n a l s t a t i s t i c a l m o d e l w a s r e c a l i b r a t e d t o t a k e a d v a n t a g e o f t h e e x p a n d e d d a t a s e t a v a i l a b l e a t t h a t t i m e . 2 0 0 2 D u r i n g a f o r m a l s t a k e h o l d e r r e v i e w p r o c e s s , m e e t i n g s w e r e h e l d i n M a r c h a n d A p r i l a n d c o m m e n t s w e r e s o l i c i t e d f r o m r e p r e s e n t a t i v e s o f t h e h y d r o p o w e r a n d p a p e r i n d u s t r y , e n v i r o n m e n t a l a d v o c a c y g r o u p s , o t h e r S t a t e a g e n c y b i o l o g i s t s ( e . g . , f i s h a n d w i l d l i f e ) , u n i v e r s i t y s c i e n t i s t s , a n d p r i v a t e c o n s u l t a n t s . 2 0 0 2 A w o r k s h o p o n t h e r u l e a n d i t s b a c k g r o u n d w a s h e l d i n e a r l y O c t o b e r f o r t h e M a i n e B o a r d o f E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n . 2 0 0 3 T h e B o a r d o f E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n a d o p t e d t h e r u l e o n A p r i l 3 a n d i t w a s s u b s e q u e n t l y a d o p t e d b y t h e M a i n e S t a t e L e g i s l a t u r e .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x A – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 5 4

# A p p e n d i x B
O H I O T A L U I M P L E M E N T A T I O N C A S E H I S T O R Y 1
In 1 9 9 0 , O h i o E P A a d o p t e d n u me r i c b i o l o g i c a l c ri t er i a i n th e O h i o W at er Q u al i t y S t a n d a r d s ( O h i o W Q S ; O h i o A d mi n i s t r at i v e C o d e 3 7 4 5

- 1 )
. T h e s e c ri t er i a h a v e b e e n u s e d t o g u i d e a n d e nh a n c e w at er q u al i t y m a n a g e me n t p r o g r a m s a n d a s s e s s th e i r e n v i r o n me n t al o u t c o me s . T h e n u me r i c b i o c r i t er i a are a n o u t g r o w th o f a n e x i s ti n g f r ame w o rk o f t i e re d a q u a ti c l i f e u s e s a n d n ar r at i v e b i o l o g i c a l a s s e s s me n t c r i t er i a th at h a s b e e n i n p l a c e s i n c e 1 9 8 0
. T h i s c a s e h i s t o ry i s i n t e n d e d t o s u mm ar i z e th e e v o l u t i o n ary d e v e l o p me n t o f th e c o m p o n e n t s o f th e W Q S a n d mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t p r o g r a m s th a t t o o k p l a c e i n th e l a t e 1 9 7 0 s a n d thr o u g h o u t th e 1 9 8 0 s a n d 1 9 9 0 s . 

### I . E s t a b l i s h c o n c e p tu a l f o u n d a ti o n In i t i a l l y d e v e l o p e d a n d a d o p t e d b y O h i o E P A i n 1 9 7 8 , t i er e d a q u at i c l i f e u s e s re p re s e n t e d a m a j o r r e v i s i o n t o th e e x i s ti n g g e n e r al u s e f r a me w o rk th a t w a s a d o p t e d i n 1 9 7 4
. T h i s l e v e l o f ti e re d u s e s r e c o g n i z e d th e di f f e re n t t y p e s o f w ar mw a t e r a q u at i c a s s e m b l a g e s th at c o rre s p o n d e d t o th e mo s a i c o f n a tur a l f e a tur e s o f th e l a n d s c ap e an d n e arl y t w o c e n tu ri e s o f h u m a n - i n d u c e d c h a n g e s . T h e e v e n tu al d e v e l o p me n t o f mo r e re f i n e d t i e r e d u s e s a n d th e a tt e n d a n t n u me r i c b i o c ri t e ri a th at ar e i n p l a c e t o d a y w a s th e r e s u l t o f a d e c a d e l o n g d e v e l o p me n t p r o c e s s . T h e i m p o rt a n t c o n c e p t s th at s p urr e d a n d g u i d e d th e s e d e v e l o p me n t s i n th e O h i o E P A p r o g r a m ar e d e s c ri b e d a s f o l l o w s : N

a t u r a l H is to r y a n d Z o og e ogr a

p h y T h e e m p i r i c a l e v i d e n c e u s e d t o d e v e l o p th e i n i t i a l c o n c e p t s f o r ti e re d u s e s c a n b e f o u n d i n c o m p r e h e n s i v e w o rk s o n th e n a tu r al h i s t o ry a n d z o o g e o g r ap h y o f th e M i d w e s t s u c h a s Fi s h e s o f O h i o ( T r au t m a n 1 9 5 7 , 1 9 8 1 ) a n d F i s h e s o f I l l i n o i s ( S mi th 1 9 7 9 )
. T h e s e t e x t s d o c u me n t e d th e n a tur al a n d h u m a n - i n d u c e d v ar i a ti o n s i n th e d i s tri b u t i o n , c o m p o s i ti o n , a n d ab u n d an c e o f b i o l o g i c al a s s e m b l a g e s o v e r s p a c e a n d th r o u g h ti me . T r au t m a n ( 1 9 5 7 ) n o t o n l y p r o v i d e s a l e s s o n i n O h i o ’ s n a tur al h i s t o ry , b u t a l s o d e s c ri b e s th e b i o l o g i c a l e v i d e n c e th a t w a s u s e d t o f o r m u l at e th e i n i t i a l c o n c e p t s ab o u t b i o l o g i c al i n t e g r i t y th at e me r g e d i n th e l a t e 1 9 7 0 s a n d e arl y 1 9 8 0 s . S u c h w o rk s al s o d e s c ri b e d th e ke y f e atu re s o f th e l an d s c ap e th at i n f l u e n c e an d d e t er mi n e th e p o t e n t i a l a q u at i c f au n a o f w a t e r b o d i e s an d w e re th e f o r e ru n n er s o f th e r e g i o n al i z a ti o n t o o l s th at ap p e are d s o o n a f t er . A s a n al t e r n a ti v e t o a “ o n e - s i z e - f i t s - a l l ” ap p r o a c h , th e s e p r o v i d e d a n i m p o rt a n t f o u n d a ti o n f o r th e d e v e l o p me n t o f O h i o ’ s t i e r e d u s e s . L

a n d m ar k S t re a m a n d R i v e r P o l

lu t i o n St u d i e s T h e e a r l i e s t s tu di e s o f th e e f f e c t s o f p o l l u ti o n o n b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e s w e re th e p r e c ur s o r s o f th e ap p r o a c h e v e n tu al l y d e v e l o p e d a n d u s e d b y O h i o E P A
. C a m p b e l l ( 1 9 3 9 ) , B r i n e l y ( 1 9 4 2 ) , a n d W urt z ( 1 9 5 5 ) d e s c ri b e d th e c l a s s i c a l z o n e s o f p o l l u ti o n i n f l o w i n g w a t e rb o d i e s . E l l i s ( 1 9 3 7 ) c o n d u c t e d o n e o f th e f i r s t c o m p r e h e n s i v e s tu d i e s o f w at er p o l l u t i o n i n th e U
. S
. i n c l u di n g a n e m p h a s i s o n th e c h r o n i c i m p a c t s o f w a s t e w at e r d i s c h ar g e s . P atri c k ( 1 9 5 0 , 1 9 5 3 ) e m p l o y e d th e c o n c e p t o f s p e c i e s ( o r t ax a ) d i v e r s i t y a s a n i n di c a t o r o f th e “ h e al th a n d w e l l

- b e i n g ” o f a q u a ti c a s s e m b l a g e s an d d e s c r i b e d a “ b i o d y n a mi c c y c l e . ” G au f i n a n d T a r z w e l l ( 1 9 5 3 ) al s o d e s c r i b e d p o l l u t i o n al z o n e s u s i n g a q u ati c a s s e m b l a g e s a n d w e r e th e f i r s t t o a d v o c at e c o s t
- e f f e c ti v e a s s e s s me n t s o f o n e o r t w o r e p r e s e n t a ti v e a s s e m b l a g e s ( e . g . , f i s h a n d m a c r o i n v e rt eb r at e s )
. S ub s e q u e n t s tu d i e s o f th a t t i me i n c l u d e d l a n d m ark p o l l u ti o n i n v e s ti g a t i o n s o f ri v e r s a n d s t r e a m s ( Kru m h o l z a n d M i n c kl e y 1 9 6 4 ; M i l l s e t al
. 1 9 6 6 ; T s a i 1 9 6 8 , 1 9 7 3 ; S p ark s a n d S t a rre tt 1 9 7 5 ; G a mmo n 1 9 7 6 ) , s o me o f w h i c h i n t r o d u c e d s t a n d a r d i z e d a p p r o a c h e s t o

1 Ap p e n d i x B w a s w r i t t e n b y C hr i s Y o d e r , M i d w e s t B i o d i v e r s i t y I n s ti tu t e , C o l u mb u s , O h i o . DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 5 5b i o l o g i c a l d a t a c o l l e c t i o n an d a n al y s i s . T h e s e w e r e th e ke y c i t ati o n s i n th e o ri g i n a l p r o p o s a l f o r th e p r e s e n t
- d a y O h i o E P A b i o l o g i c a l a s s e s s me n t p r o g r a m ( Y o d e r 1 9 7 8 )
. S u c h w o rk s a l s o p r o v i d e d th e i m p e tu s f o r a rti c u l at i n g th e l i n k a g e b e t w e e n e c o l o g i c a l s y m p t o m s o f a q u a ti c h e al th a n d h u m a n - i n d u c e d c h a n g e s i n a q u ati c e c o s y s t e m q u a l i t y th at c a me l at er . C

o n c e p t

s o f B i o l og ic a l I n t

e

gri t y T h e art i c u l a ti o n o f a p r a c ti c a l d e f i n i t i o n o f b i o l o g i c al i n t e g r i t y b y K arr a n d D u d l e y ( 1 9 8 1 ) p r o v i d e d a th e o r e ti c a l f r a me w o rk f o r th e d e v e l o p me n t o f O h i o ’ s nu me r i c b i o l o g i c al c r i t er i a . K e y c o m p o n e n t s o f th i s f r a me w o rk ar e : 1 ) u s i n g b i o l o g i c al a s s e m b l a g e s a s a d i re c t me a s ur e o f a q u ati c l i f e u s e att a i n me n t s t atu s ( H e r r i c k s a n d S c h a e f f e r 1 9 8 5 , K ar r e t a l
. 1 9 8 6 ) , 2 ) th e d e v e l o p me n t a n d u s e o f m u l ti me tr i c a s s e s s me n t t o o l s ( K a rr 1 9 8 1 , K a rr e t a l
. 1 9 8 6 ) , 3 ) d e ri v a t i o n o f r e g i o n a l r e f e re n c e c o n di ti o n t o d e t er mi n e ap p r o p ri at e a q u a ti c l i f e u s e g o a l s a n d a s s e s s me n t e n dp o i n t s ( H u g h e s e t a l
. 1 9 8 6 ) , a n d 4 ) s y s t e m a t i c mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t o f th e S t at e ’ s w at er s . T h i s r e p r e s e n t e d a m a j o r a d v a n c e me n t o v e r p r e v i o u s att e m p t s t o d e f i n e a n d d e v e l o p a w o rk ab l e f r ame w o rk t o a d dr e s s th e c o n c e p t o f i n t e g ri t y ( B a l l e n ti n e a n d G u ar r ai a 1 9 7 7 )
. E m b e d d e d i n th i s f r a me w o rk i s th e r e c o g n i t i o n th at w a t e r q u a l i t y m a n a g e me n t m u s t b e a p p r o a c h e d f r o m a n e c o l o g i c al p er s p e c t i v e th a t i s g r o u n d e d i n s o u n d e c o l o g i c al th e o ry a n d v a l i d at e d b y e m p i r i c al o b s e r v a ti o n . T h i s me a n s d e v e l o p i n g mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t a n d W Q S t o e n c o m p a s s th e f i v e f a c t o r s th at d e t e r mi n e th e i n t e g r i t y o f a w at e r r e s o ur c e ( F i g u r e 1

- 3 ; K ar r e t al
. 1 9 8 6 )
. E

x

p e rie n c e s in A p

p l

y ing S y s te m a tic B i o l ogic a l A s s e s s m e n t s A m a j o r a s p e c t o f th e d e v e l o p me n t o f th e O h i o b i o l o g i c a l a s s e s s me n t p r o g r a m a n d t i e r e d u s e s i s th e e x p e ri e n c e g a i n e d th r o u g h th e i n i ti al a n d s u s t ai n e d d e v e l o p me n t o f s y s t e m at i c b i o a s s e s s me n t s b e g i n n i n g i n th e l a t e 1 9 7 0 s a n d thr o u g h th e 1 9 8 0 s . T h i s i s w h e re th e p r e v i o u s l y d e s c r i b e d me th o d s , c o n c e p t s , a n d th e o r i e s w e r e ap p l i e d , t e s t e d , a n d d e v e l o p e d , r e s u l t i n g i n a tr a c t ab l e s y s t e m f o r me a s u ri n g b i o l o g i c al q u a l i t y a t m u l ti p l e s p a ti al s c a l e s a n d thr o u g h ti me . A n e v o l u t i o n a ry p r o c e s s o c c u r r e d i n w h i c h q u a l i t a ti v e , n ar r ati v e b i o c ri t e r i a w e re i n i ti al l y u s e d t o a s s e s s ri v e r s an d s tr e a m s v i a s y s t e m a t i c w at er s h e d mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t s . T h e d a t a a n d e x p er i e n c e s g a i n e d i n th i s p r o c e s s p r o v i d e d th e r a w m at e ri al s f o r i n c o rp o r ati n g th e c o n c e p t s o f b i o l o g i c a l i n t e g r i t y th at e me r g e d s i m u l t a n e o u s l y . T h i s r e s u l t e d i n f u rth er r e f i n e me n t s t o th e b i o l o g i c a l a s s e s s me n t t o o l s an d c ri t e ri a a n d th e ti er e d u s e s i n c l u d i n g h o w th e y ar e a s s i g n e d a n d a s s e s s e d
. K e y t o th e s u c c e s s o f th i s a p p r o a c h w a s th e i n i ti al d e c i s i o n s ab o u t i n d i c at o r a s s e m b l a g e s a n d me th o d s . T h e s e h a v e r e m a i n e d s t a b l e th r o u g h o u t th e e n t i r e d e v e l o p me n t a n d i m p l e me n t a t i o n p r o c e s s , w i th n o m a j o r mo d i f i c a ti o n s th at w o u l d h a v e re s u l t e d i n m a j o r di s c o n n e c ti o n s o f th e d a t a b a s e . T h e s p e c i f i c me th o d s , t o o l s , a n d c r i t er i a ar e d e s c r i b e d i n S e c t i o n I I
. W h e n nu me r i c b i o c r i t e ri a an d r e f i n e d u s e s w er e a d o p t e d i n 1 9 9 0 , th e d e v e l o p me n t p r o c e s s c o n ti n u e d w i th a d ap t a ti o n s o f th at s y s t e m t o d i f f er e n t w a t e rb o d y t y p e s . A s y s t e m a t i c p r o c e s s f o r c l a s s i f y i n g a n d a s s e s s i n g w e t l a n d s w a s d e v e l o p e d i n th e e a r l y 1 9 9 0 s an d n ar r at i v e b i o c ri t e ri a w ere a d o p t e d i n th e O h i o W Q S
. B i o l o g i c al a s s e s s me n t me th o d s a n d i n d e x e s w ere a l s o d e v e l o p e d f o r th e L ake E r i e n e ar s h o re a n d l a c u s tu ar y h ab i t at s ( T h o m a 1 9 9 9 )
. R o u ti n e a p p l i c ati o n o f th e n u me r i c b i o c ri t e ri a i n s u p p o rt o f dr e d g e a n d f i l l p e r mi t ti n g a n d 4 0 1 c e rti f i c a ti o n s e x p o s e d th e n e e d t o d e v e l o p n e w a s s e s s me n t t o o l s f o r p ri m ary h e a d w at e r s t r e a m s , i
. e . , th o s e dr a i n i n g l e s s th a n o n e s qu ar e mi l e . D e al i n g w i th th e s e w a t e r s r e qu i r e d a c h a n g e i n i n di c at o r g r o u p s e m p h a s i z i n g a q u a ti c a m p h i b i a n s a n d i n v e rt e b r at e s a n d a mo d i f i e d c l a s s i f i c a ti o n s c h e me ( O h i o E P A 2 0 0 3 )
. Fi n al l y , th e O h i o R i v e r V al l e y W at e r S a n i t at i o n C o mmi s s i o n ( O R S A N C O ) d e v e l o p e d a s y s t e m at i c ap p r o a c h f o r a s s e s s i n g f i s h ( E me ry e t a l
. 2 0 0 3 ) a n d m a c r o i n v e rt eb r at e a s s e m b l a g e s o f th e O h i o R i v e r m a i n s t e m a s a p r e c u r s o r t o th e a d o p ti o n o f n u me r i c b i o c r i t e ri a . O th er i n n o v a t i o n s are e x p e c t e d t o f o l l o w an d i n c l u d e r e c al i b r at i o n o f th e s t r e a m a n d r i v e r b i o c r i t e ri a f o l l o w i n g th e r e s a m p l i n g o f r e f e re n c e s i t e s th a t t o o k p l a c e d ur i n g 1 9 9 0

- 1 9 9 9 , u r b a n s tre a m c l a s s i f i c a ti o n i s s u e s ( Y o d er e t al
. 2 0 0 0 , M i l t n er e t al
. 2 0 0 3 ) , an d a d ap t a ti o n t o l e v e l I V e c o re g i o n s a n d o th er g e o mo rp h i c c l a s s i f i c at i o n s c h e me s . T h e s e ar e e x a m p l e s o f a c o n t i nu o u s i m p r o v e me n t p r o c e s s th at n a tur a l l y f o l l o w s th e a d h ere n c e t o th e f u n d a me n t al s o f i n t e g r a ti n g W Q S w i th s y s t e m a t i c mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t
. DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 5 6

### I I . M e r g e s c i e n ti f i c a n d p o l i c y f o u n d a ti o n s Fr o m th e o u t s e t , b i o l o g i c a l a n d w a t e r qu a l i t y a s s e s s me n t s w er e i n t e n d e d t o p l a y a p i v o t a l r o l e i n th e ap p l i c at i o n o f ti e re d u s e s . S i n c e d e s i g n a t e d u s e s w e r e f o r m u l a t e d a n d d e s c ri b e d i n e c o l o g i c al t er m s , i t f o l l o w e d th at th e y s h o u l d b e ap p l i e d a n d me a s ur e d o n a n e c o l o g i c al b a s i s . A t th at t i me , th e r e a d i l y a v a i l ab l e c ri t e r i a w e re c h e mi c a l

- s p e c i f i c a n d th e d e v e l o p me n t o f p r a c ti c al a n d s y s t e m a t i c b i o l o g i c al a s s e s s me n t s w a s i n p i l o t t e s t i n g a n d d e v e l o p me n t s t a g e s . T h e o p e r a ti o n al e x e c u t i o n o f ti er e d u s e s ( W Q S ) w a s d e p e n d e n t o n d e v e l o p i n g a mo r e c o m p r e h e n s i v e an d s y s t e m a t i c ap p r o a c h t o mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t th a t s u p p o rt e d th e w a t e r s h e d a n d w a t e rb o dy s p e c i f i c ap p l i c a ti o n o f ti er e d u s e s . H o w e v e r , t i me w a s r e q u i r e d t o d e v e l o p s t an d a r d i z e d d a t a , t o o l s an d c ri t e ri a , s p a ti al d e s i g n , an d s p at i a l c o v e r a g e , w h i c h w e r e p a rt o f th e mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t p r o g r a m th at d e l i v e r e d f u l l s up p o rt f o r t i e re d u s e s ( a n d a l l o th e r w at er q u al i t y m a n a g e me n t p r o g r a m s )
. Fi g u r e B

- 1 i l l u s t r at e s th e e v o l u ti o n ary a n d i n c re me n t a l p r o c e s s o f th e d e v e l o p me n t o f ti e r e d u s e s , a l l i e d t o o l s a n d c r i t e ri a , a n d th e mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t ap p r o a c h th at w e re n e c e s s a r y t o a c h i e v e f u l l i m p l e me n t a ti o n o f T A L U i n O h i o .

• G e n e r a l A L U • N a r r a t i v e T A L U s • N a r r a t i v e T A L U s • R e f i n e d T A L U s
• F ew S p e c i f i c • M o r e S p e c i f i c • M o r e S p e c i f i c • S p e c i f i c & C o m p l e x C h e m i c a l C r i t e r i a C h e m i c a l C r i t e r i a C h e m i c a l C r i t e r i a C h e m i c a l C r i t e r i a
• N a r r a t i v e “ F r e e • I n i t i a l d e s i g n a t i o n • N a r r a t i v e B i o c r i t e r i a • N u m e r i c a l B i o c r i t e r i a

F r o m s ” o f s p e c i f i c w a t e r s ( i n i t i a l W Q p r o g r a m ( B C G i m p l i c i t )

• “ P i l o t ” b i o l o g i c a l

m o n i t o r i n g p r o g r a m ( B P J b a s e d ; s y s t e m a t i c M & A e n v i s i o n e d ) s u p p o r t )

• D e s i g n a t i o n o f • P h y s i c a l H a b i t a t As s e s s m e n t

• F i x e d s t a t i o n M & A d e s i g n ( c h e m i c a l o n l y ; 1 0 0 + s i t e s ) • F i x e d s t a t i o n M & A d e s i g n ( c h e m i c a l o n l y ; 1 0 0 + s i t e s ) s p e c i f i c w a t e r s b a s e d o n M & A ( U A A p r o c e s s ) • W E T T e s t i n g
• G e o m e t r i c w a t e r s h e d d e s i g n ( i n t e g r a t i o n o f • “ P i l o t ” b i o l o g i c a l • I n t e n s i v e r i v e r & b i o l , c h e m , a n d

m o n i t o r i n g p r o g r a m w a t e r s h e d s u r v e y s p h y s i c a l i n d i c a t o r s ; ( 1 0 - 1 5 s i t e s/ y r . ) i n i t i a t e d ( i n t e g r a t i o n 4 0 0 - 6 0 0 s i t e s / y r . ) o f b i o l , c h e m , a n d p h y s i c a l i n d i c a t o r s ; • I n t e g r a t e d 1 0 0 - 2 0 0 s i t e s/ y r . ) B i o a s s e s s m e n t s ( s y s t e m a t i c W Q p r o g r a m s u p p o r t ) ( 1 9 7 4 - 1 9 7 8 ) ( 1 9 7 8 - 1 9 8 0 ) ( 1 9 8 0 - 1 9 8 7 ) ( 1 9 8 7 - p r e s e n t )

F I G U R E B - 1 . E v o l u t i o n a r y d e v e l o p m e n t o f T A L U a n d a l l i e d t o o l s , c r i t e r i a a n d a s s e s s m e n t s f r o m t h e b a s e l i n e o f t h e 1 9 7 4 W Q S b a s e d o n g e n e r a l u s e s a n d f e w s p e c i f i c w a t e r q u a l i t y c r i t e r i a t o r e f i n e d T A L U s a n d s p e c i f i c c h e m i c a l , p h y s i c a l , a n d b i o l o g i c a l c r i t e r i a i mp l e m e n t e d v i a a n i n t e g r a t e d m o n i t o r i n g a n d a s s e s s m e n t f r a m e w o r k . T h e t h r e e t i m e p e r i o d s b e g i n n i n g w i t h 1 9 7 8 - 1 9 8 0 a p p r o x i m a t e t h e f i r s t t h r e e p h a s e s o f b i o c r i t e r i a d e v e l o p m e n t a n d i m p l e m e n t a t i o n i n F i g u r e 5 - 2 . P

re - d e v e l o

p m e n t P h a s e : 1 9 7 4

- 1 9 7 8 T h e f i r s t W Q S a d o p t e d i n 1 9 7 4 w e r e c o n s i s t e n t w i th th e t e c h n o l o g y a v a i l ab l e at th a t ti me c o n s i s t e d o f g e n e r a l u s e s , “ f r e e f r o m ” s t a t e me n t s , a n d f e w n u me r i c c r i t er i a o f a n y ki n d ( c h e mi c a l , p h y s i c a l , o r b i o l o g i c a l )
. T h e mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t p r o g r a m a d h e r e d t o c o n t e m p o r a ry U
. S
. E P A g u i d a n c e , c o n s i s ti n g o f a f i x e d s t at i o n n e t w o rk ( ap p r o x i m a t e l y 1 0 0 s i t e s , mo n th l y a n d q u a rt e rl y c h e mi c a l s a m p l i n g ) a n d a “ p i l o t ” b i o l o g i c a l p r o g r a m . T h e b a s e l i n e w at er qu a l i t y m a n a g e me n t p r o g r am s ( i
. e . , N P D E S p e r mi t ti n g , f u n di n g , p l a n n i n g ) w e r e al s o i n th e i r i n i t i a l s t a g e s o f d e v e l o p me n t a n d i m p l e me n t a t i o n . A c o m p r e h e n s i v e w at e r q u al i ty b a s e d ap p r o a c h t o p o l l u t i o n ab at e me n t a n d m a n a g e me n t h a d n o t y e t b e e n d e v e l o p e d o r e n v i s i o n e d – ab a t e me n t e f f o rt s f o c u s e d o n t e c h n o l o g y b a s e d l i mi t ati o n s f o r m a j o r p o i n t s o u r c e s . T h e l i n k a g e b e t w e e n W Q S a n d mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t h a d n o t y e t b e e n m a d e , th e l att e r b e i n g v i e w e d a s a l e s s i m p o rt an t , o p ti o n al a c ti v i t y .
DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 5 7I n it ia l T A L U D e v e l o

p m e n t P h a s e : 1 9 7 8- 1 9 8 0 In 1 9 7 8 , t i e r e d a qu ati c l i f e a n d o th e r u s e s ( e . g . , r e c re ati o n , w at e r s u p p l y ) w e r e d e s c r i b e d an d a d o p t e d a l o n g w i th th e d e v e l o p me n t o f n u me r i c c h e mi c al c r i t e ri a f o r p a r a me t e r s s u c h a s di s s o l v e d o x y g e n ( D
. O
. ) , t e m p e r a tur e , a mmo n i a , a n d c o mmo n h e a v y me t a l s ( e . g . , c o p p er , c a d mi u m , l e a d , z i n c , i r o n , c h r o mi u m , a n d n i c ke l )
. T h e t i e r e d u s e s e m a n at e d f r o m r e c o g n i t i o n o f th e b r o a d e r e c o l o g i c al c o n c e p t s d e s c r i b e d i n s e c ti o n I , a s w e l l a s th e b e l i e f th a t a “ o n e - s i z e - f i t s - a l l ” ap p r o a c h t o w at e r q u al i t y m a n a g e me n t ( i
. e . , th e r e s u l t o f a p p l y i n g g e n e r al u s e s ) w a s n e i th er r e a l i s t i c , c o s t
- e f f e c t i v e , n o r s a l e ab l e t o s t ake h o l d er s an d th e p u b l i c . W h i l e t i e r e d u s e s p r o mi s e d mo r e c u s t o mi z e d a n d c o s t
- e f f e c t i v e m a n a g e m e n t o u t c o me s , th e i n t e g r a ti o n o f W Q S an d mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t , w h i c h i s n e c e s s a ry b e f o r e th e s e s t a t e d o b j e c ti v e s c o u l d b e r e al i z e d , h a d n o t y e t t ake n p l a c e . O h i o ’ s Fi r s t T i e re d U s e D e s i g n a t i o n s T i e r e d a qu a ti c l i f e u s e s ar e arti c u l at e d a s n a rr ati v e s t at e me n t s d e s c ri b i n g th e e c o l o g i c a l at t r i b u t e s th at s h o u l d b e s u p p o rt e d b y e a c h t i e r . T h e c r i t er i a a s s o c i a t e d w i th e a c h ti er c o n s i s t e d o f p o l l u t a n t
- s p e c i f i c , s i n g l e v a l u e c ri t e ri a f o r a l i mi t e d s e t o f w at er q u al i t y p ar a me t e r s ( i
. e . , D
. O
. , t e m p e r a tur e , a mmo n i a , c o mmo n h e a v y me t a l s )
. T h e r e w e r e n o b i o l o g i c a l c ri t e r i a at th a t t i me , a l th o u g h th e v i s i o n w a s t o e v e n tu a l l y d e v e l o p a b i o l o g i c al l y - b a s e d a s s e s s me n t p r o c e s s . T h e t i er s i n c l u d e d v ari ati o n s o n a th e me o f w ar mw a t e r a q u a ti c a s s e m b l a g e s a s w ri tt e n i n th e n ar r ati v e f o r th e w a r mw a t e r h ab i t a t ( W W H ) u s e d e s i g n a ti o n :

“ T h e s e are w a t e r s c ap ab l e o f s u p p o rt i n g r ep r o du c i n g p o p u l ati o n s o f f i s h , n o r m a l l y r e f e r

r e d t o a s w ar mw a t e r s p e c i e s , a n d a s s o c i a t e d v e rt e b r a t e a n d i n v e rt e b r a t e o r g a n i s m s a n d p l a n t s o n a n a n nu a l b a s i s . T h e s e s t an d a r d s a p p l y o u t s i d e o f th e mi x i n g z o n e . ” ( O h i o A d mi n i s tr a ti v e C o d e 3 7 4 5

- 1

- 0 7 c . 1 9 7 8 ) T h e i n t e n t o f th e e x c e p ti o n a l w a r mw a t e r h ab i t at ( E W H ) u s e d e s i g n a t i o n i s i l l u s t r at e d b y th e p hr a s e “ T h e s e ar e w a t e r s c ap ab l e o f s u p p o rt i n g ex c e p t

i o n a l a n d u n u s u a l p o p u l a ti o n s o f f i s h
. . . ” I n e s s e n c e , th e EW H d e s i g n a t i o n re q u i r e d e v i d e n c e o f an e x c e p ti o n a l o r u n u s u al a s s e m b l a g e o f f i s h o r a s s o c i at e d a q u a ti c o r g a n i s m s a n d p l an t s o n a n a n n u al b a s i s . I n i t i al l y , E W H d e s i g n a ti o n s w e re m a d e b a s e d o n th e kn o w n l o c a ti o n s o f s e l f

- s u s t a i n i n g p o p u l a ti o n s o f f i s h a n d o th e r a q u at i c s p e c i e s th at w er e c o n s i d e re d o f e x c e p t i o n a l v a l u e , mo s t o f w h i c h h a d e x h i b i t e d h i s t o r i c a l d e c l i n e s i n d i s t r i b u ti o n th r o u g h o u t O h i o a n d th e M i d w e s t i n re s p o n s e t o h u m a n - i n d u c e d c h a n g e s . T h e s e l o c at i o n s al s o c o r r e s p o n d e d t o a c o n g ru e n c e o f n a tur a l l an d s c ap e f e atu re s a s s o c i a t e d w i th O h i o ’ s g l a c i a l g e o l o g y th a t “ i n s u l at e d ” th e s e a s s e m b l a g e s f r o m th e c a s c a d e o f e f f e c t s f r o m a l t e r ati o n i n th e l a n d s c ap e th a t a d v e r s e l y i m p a c t e d th e s a me s p e c i e s i n o th e r mo r e v u l n e r ab l e w at e r b o d i e s . T h e r e s u l t w a s w at er s w i th mo r e i n t a c t h ab i t at s , l e s s al t er e d h y dr o l o g i c a l c h ar a c t e ri s t i c s , a n d w a t e r qu a l i t y th at w a s “ m u c h b e tt er th a n mo s t
. ” A s s u c h , a g o a l o f E W H i s t o p r o t e c t s u c h a q u at i c h ab i t at s a s a r e f u g e f o r r a r e a n d s e n s i t i v e s p e c i e s an d i s v i t al t o th e b r o a d e r r e s t o r at i o n g o a l s o f th e 1 9 7 2 F e d er al W a t e r P o l l u t i o n C o n tr o l A c t ( FW P C A ) a me n d me n t s . A g r e at e r d e g r e e o f p r o t e c ti o n w a s i n i ti al l y a f f o r d e d t o th e s e w a t e r s v i a mo r e s t r i n g e n t w a t e r q u a l i t y c ri t e ri a f o r ke y p ar a me t e r s s u c h a s D
. O
. , a mmo n i a , a n d t e m p e r a tu re ( O h i o A d mi n i s tr a ti v e C o d e 3 7 4 5

- 1

- 0 7 c . 1 9 7 8 )
. W W H b e c a me th e d e f au l t d e s i g n a ti o n f o r al l o th e r w a t e r s th at l a c ke d s u c h “ e x c ep ti o n al a n d u n u s u a l at t r i b u t e s ” , b u t w h i c h r e t a i n e d o r h a d th e p o t e n ti al t o e x h i b i t th e mi n i m u m q u a l i t y th at me t th e b a s e l i n e p r o v i s i o n s o f th e FW P C A ( S e c . 1 0 1 [ a ] [ 2 ] )
. A c o l d w at e r h ab i t a t ( C W H ) d e s i g n at i o n w a s al s o d e v e l o p e d , b u t p r i m ar i l y f o c u s e d o n f i s h er y att r i b u t e s ( i
. e . , S a l mo n i d s ) , w h i c h ar e l ar g e l y art i f i c i a l l y p r o p a g at e d an d m a i n t ai n e d i n O h i o . H o w e v e r , th e p o s s i b i l i t y o f i n c o r p o r ati n g b r o a d e r e c o l o g i c a l a ttri b u t e s i n t o th i s u s e n ar r at i v e w a s i n c l u d e d i n th e d e s i g n a t e d u s e n a rr a ti v e a s f o l l o w s :

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 5 8“ T h e s e are w a t e r s c ap ab l e o f s u p p o rt i n g p o p u l at i o n s o f f i s h , n o r m a l l y r e f e r

r e d t o a s c o l d w at e r s p e c i e s a n d a s s o c i at e d v e rt e b r a t e a n d i n v e rt e b r at e o r g a n i s m s a n d p l a n t s o n a n a n n u al b a s i s . T h e s e w a t e r s ar e n o t n e c e s s a r i l y c ap ab l e o f s u p p o rt i n g s u c c e s s f u l r e p r o d u c t i o n o f S a l mo n i d s a n d m a y b e s t o c ke d p er i o di c a l l y . T h e s e s t an d a r d s a p p l y o u t s i d e o f th e mi x i n g z o n e . ” ( O A C 3 7 4 5

- 1

- 0 7 ) T h e mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t p r o g r a m w a s i n i t i al l y b a s e d o n f i x e d s t a ti o n s a n d e m p h a s i z e d c h e mi c al a s s e s s me n t s , b u t e x p e ri me n t a l ap p r o a c h e s s u c h a s s m a l l

- s c a l e i n t e n s i v e s ur v e y s a n d b i o l o g i c al a s s e s s me n t s w e r e b e i n g d e v e l o p e d a n d t e s t e d
. T h er e w e r e n o e m p i r i c a l l y d e r i v e d o r n a rr ati v e b i o l o g i c al c r i t e r i a t o d e c i d e b e t w e e n EW H a n d W W H
. S p e c i f i c a s s i g n me n t s o f w at er s w er e m a d e u s i n g e x p e rt c o n s e n s u s a n d b e s t p r o f e s s i o n a l j u d g me n t b a s e d o n th e kn o w n e c o l o g i c al att r i b u t e s i n h e r e n t i n e a c h d e s i g n a ti o n . T h u s th e a s s i g n me n t s o f i n d i v i d u a l w at er b o d i e s w e re o n l y a s g o o d a s th e i n f o r m at i o n a v a i l ab l e f o r s u c h w a t e r s , w h i c h w a s l at e r f o u n d t o b e i n c o m p l e t e o r i n a d e q u a t e . O th e r t i e r s i n th e O h i o a q u a ti c l i f e u s e d e s i g n a t i o n s i n c l u d e d s e a s o n a l w a r mw at er h ab i t a t ( S W H ) a n d l i mi t e d w a r mw at e r h ab i t a t ( L W H )
. W at e r q u al i t y c r i t e r i a f o r c o mmo n c h e mi c a l p ar a me t er s w er e ti er e d a n d /o r v ar i e d f o r e a c h u s e d e s i g n a ti o n . C r i t e r i a w e re th e mo s t s t r i n g e n t f o r C W H a n d E W H an d th e l e a s t s tri n g e n t f o r LW H , th e l a tt e r u s e e s s e n t i al l y f u n c ti o n i n g a s a t e m p o r ary v ar i a n c e t o W W H
. I

n it ia l T A L U I m

p l e m e n t a t

i o n a n d D e v e l o

p m e n t P h a s e : 1 9 8 0 - 1 9 8 7 W h i l e th e t i e ri n g p r o v i d e d b y E W H a n d W W H i s c o n c e p tu al l y c o n s i s t e n t w i th th e i n t e n t a n d att r i b u t e s o f th e b i o l o g i c a l c o n di ti o n g r a d i e n t ( B C G ; C h ap t e r s 2 a n d 3 ) , th e t o o l s t o q u a n ti f y an d i m p l e me n t th e a s s o c i at e d c o n c e p t s w e re l a c ki n g i n 1 9 7 8
. T h e i n c l u s i o n o f th e c o n c ep t s o f b i o l o g i c a l i n t e g ri t y ( K ar r a n d D u d l e y 1 9 8 1 ) , o p e r a ti o n a l me a s u r e s o f b i o l o g i c a l c o n d i ti o n ( K ar r e t al
. 1 9 8 6 ) , a n d th e c o n c e p t s o f r e g i o n al i z a ti o n a n d re f e r e n c e s i t e s ( H u g h e s e t a l
. 1 9 8 6 , O me r n i k 1 9 8 7 ) l e d t o f urth e r re f i n e me n t s o f th e t i e r e d u s e s i n th i s p h a s e . T h e s e r e f i n e me n t s r e s u l t e d i n th e p r e s e n t d a y h i er a r c h y o f th e e x c e p t i o n a l w ar mw a t e r , w ar mw at er , m o d i f i e d w ar mw a t e r , a n d l i mi t e d r e s o ur c e w at er s u s e d e s i g n a t i o n s . T h e n arr a ti v e d e s c r i p ti o n s w e r e mo d i f i e d t o re f l e c t th e o p e r a t i o n al d e f i n i ti o n o f b i o l o g i c a l i n t e g r i t y ( K a rr a n d D u d l e y 1 9 8 1 ) , f urth e r i n t e g r a ti n g th e p ar a l l e l d e v e l o p me n t o f n u me r i c b i o l o g i c al c r i t er i a . T h e o ri g i n a l ti e re d u s e s w e re d e v i s e d w i th a n e y e t o w ar d th e e v e n tu al d e v e l o p me n t o f a b i o l o g i c al a s s e s s me n t b a s e d a p p r o a c h t o th e i r i m p l e me n t at i o n . T h e s e i n i t i a l d e v e l o p me n t s t o o k p l a c e i n th e e arl y 1 9 8 0 s an d i n c l u d e d n ar r a ti v e ( o r q u al i t at i v e ) b i o l o g i c al “ c ri t er i a ” ( T ab l e s B

- 1 a n d B

- 2 ) s u p p o rt e d b y b i o l o g i c a l a s s e s s me n t s a n d th e i m p l e me n t a t i o n o f a n i n t e n s i v e s u r v e y d e s i g n e x e c u t e d o n a m a i n s t e m r i v e r o r w a t e r s h e d b a s i s ( O h i o E P A 1 9 8 1 )
. T h e s e e arl y b i o c r i t er i a w e r e b a s e d o n th e e x p e ri e n c e s a n d b e s t p r o f e s s i o n al j u d g me n t o f th e a g e n c y b i o l o g i s t s a n d r e f l e c t e d th e a n a l y t i c a l a n d a s s e s s me n t t o o l s o f th at t i me . A t th e s a me ti me , t c h e mi c a l c r i t e ri a w er e b e i n g f u rth e r d e v e l o p e d a n d w h o l e e f f l u e n t t o x i c i t y ( W E T ) t e s ti n g w a s b e i n g e x p l o re d
. T h e u s e o f mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t i n s u p p o rt o f w a t er q u al i t y m a n a g e me n t p r o g r a m s e m p h a s i z e d W Q S ( a s s i g n i n g ti e re d u s e s ) , c o n s t ru c t i o n g r a n t s ( a d v a n c e d tr e a t me n t j u s t i f i c a ti o n s ) , a n d N P D E S p e r mi t s ( w a t er q u a l i t y b a s e d e f f l u e n t l i mi t s )
. A t th e s a me t i me , th e s t at e w i d e d a t a b a s e th at w o u l d s u p p o rt th e e v e n tu a l a n d mo r e c o m p r e h e n s i v e d e v e l o p me n t o f b i o l o g i c a l , c h e mi c a l , a n d p h y s i c a l a s s e s s me n t t o o l s a n d c r i t e ri a w a s b e i n g a m a s s e d v i a th e s y s t e m a t i c i m p l e me n t a t i o n o f a a n i n t e n s i v e s u r v e y a n d w at e r s h e d a s s e s s me n t p r o c e s s . C o m p ar ati v e l y c o m p l e x c h e mi c al

- s p e c i f i c c r i t er i a w e r e a d o p t e d f o r 1 2 6 p r i o ri t y p o l l u t an t s a n d i n c l u d e d c hr o n i c , a c u t e , an d l e th a l e n dp o i n t s f o r a qu a ti c l i f e ; c r i t e ri a w e r e a l s o a d o p t e d f o r h u m a n h e a l th e x p o s u re s . Wh o l e e f f l u e n t t o x i c i t y t e s ti n g w a s i n tr o d u c e d a n d d e v e l o p e d a s a w at e r q u al i t y b a s e d p e r mi tt i n g t o o l ( Fi g u r e B

- 1 )
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 5 9T A B L E B - 1 . B i o l o g i c a l c r i t e r i a ( f i s h ) f o r d e t e r mi n i n g a q u a t i c l i f e u s e d e s i g n a t i o n s a n d a t t a i n m e n t o f C l e a n W a t e r A c t g o a l s ( N o v e m b e r , 1 9 8 0 ; a f t e r O h i o E P A 1 9 8 1 ) . E v a l u a ti o n “ E x c e p ti o n a l ” “ G o o d ” “ F a i r ” “ P o o r ” C l a s s C l a s s I C l a s s I I C l a s s I I I C l a s s I V C a t e g o r y ( E W H ) ( W W H ) 1
. E x c e p ti o n a l o r u n u s u a l U s u a l a s s o c i a ti o n o f S o me e x p e c t e d s p e c i e s a s s e m b l a g e o f s p e c i e s e x p e c t e d s p e c i e s ab s e n t , o r i n v e r y l o w ab u n d a n c e 2
. S e n s i ti v e s p e c i e s S e n s i ti v e s p e c i e s p r e s e n t S e n s i ti v e s p e c i e s ab s e n t , ab u n d a n t o r i n v e r y l o w ab u n d a n c e 3
. E x c e p ti o n a l l y h i g h H i g h d i v e r s i t y D e c l i n i n g d i v e r s i t y d i v e r s i t y 4
. C o m p o s i t e i n d e x C o m p o s i t e i n d e x C o m p o s i t e i n d e x > 9
. 0 – 9
. 5 > 7
. 0 – 7
. 5 ; < 9
. 0 – 9
. 5 > 4
. 5 – 5

. 0 ; < 7
. 0 – 7
. 5 5

. O u t s t a n d i n g r e c r e a ti o n a l T o l er a n t s p e c i e s F i s h e r y i n c r e a s i n g , b e g i n n i n g t o d o mi n a t e 6
. R ar e , e n d a n g e r e d , o r thr e a t e n e d s p e c i e s p r e s e n t M o s t e x p e c t e d s p e c i e s ab s e n t S e n s i ti v e s p e c i e s ab s e n t

L o w d i v e r s i t y C o m p o s i t e i n d e x < 4
. 0 – 4
. 5 T o l er a n t s p e c i e s d o mi n a t e

C o n d i t i o n s : C at e g o ri e s 1 , 2 , 3 , an d 4 ( i f d at a i s a v ai l ab l e ) m u s t b e m e t an d 5 o r 6 m u s t a l s o b e me t i n o rd e r t o d e s i g n at e d i n a p art i c u l ar c l a s s .

T A B L E B - 2 . B i o l o g i c a l c r i t e r i a ( m a c r o i n v e r t e b r a t e s ) f o r d e t e r mi n i n g a q u a t i c l i f e u s e d e s i g n a t i o n s a n d a t t a i n m e n t o f C l e a n W a t e r A c t g o a l s ( N o v e mb e r , 1 9 8 0 ; a f t e r O h i o E P A 1 9 8 1 ) . E v a l u a ti o n “ E x c e p ti o n a l ” “ G o o d ” “ F a i r ” “ P o o r ” C l a s s C l a s s I C l a s s I I C l a s s I I I C l a s s I V C a t e g o r y ( E W H ) ( W W H ) 1
. P o l l u ti o n s e n s i ti v e P o l l u ti o n s e n s i ti v e P o l l u ti o n s e n s i ti v e P o l l u ti o n s e n s i ti v e s p e c i e s ab u n d a n t s p e c i e s p r e s e n t i n s p e c i e s p r e s e n t i n l o w s p e c i e s ab s e n t mo d e r a t e n u mb e r s n u mb e r s 2
. I n t e r me d i at e s p e c i e s I n t e r me d i a t e s p e c i e s I n t e r me d i a t e s p e c i e s I n t e r me d i a t e s p e c i e s p r e s e n t i n l o w n u mb e r s p r e s e n t i n m o d e r a t e ab u n d a n t p r e s e n t i n l o w n u mb e r s n u mb e r s o r ab s e n t 3
. T o l er a n t s p e c i e s p r e s e n t T o l er a n t s p e c i e s p r e s e n t T o l er a n t s p e c i e s p r e s e n t T o l er a n t s p e c i e s i n l o w n u m b e r s i n l o w n u m b e r s i n mo d e r a t e n u m b e r s ab u n d a n t ( a l l t y p e s m a y b e ab s e n t i f e x tr e me t o x i c c o n d i ti o n s e x i s t ) 4
. N u m b e r o f t a x a > 3 0 1 N u m b e r o f t a x a 2 5

- 3 0 N u m b e r o f t a x a 2 0

- 2 5 N u m b e r o f t a x a < 2 0 5

. E x c e p ti o n a l d i v e r s i t y H i g h d i v e r s i t y M o d e r a t e d i v e r s i t y L o w d i v e r s i t y S h a n n o n i n d e x < 3
. 5 S h a n n o n i n d e x 2
. 9

- 3
. 5 S h a n n o n i n d e x 2
. 3

- 2
. 9 S h a n n o n i n d e x < 2
. 3 1 N u m b e r o f q u an t i t at i v e t ax a f r o m art i f i c i a l s u b s tr at e s

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 6 0A ke y d e v e l o p me n t th at t o o k p l a c e d ur i n g th i s t i me p e ri o d w a s th e p i l o t t e s ti n g o f e c o re g i o n s ( O me r n i k 1 9 8 7 ) a n d th e d e v e l o p me n t o f th e re g i o n a l r e f er e n c e c o n d i ti o n c o n c e p t ( H u g h e s e t a l
. 1 9 8 6 )
. A l o n g w i th th e e me r g i n g c o n c e p t s o f b i o l o g i c al i n t e g r i t y ( G ak s t at t e r e t al
. 1 9 8 1 , K ar r a n d D u d l e y 1 9 8 1 ) a n d m

u l t i me tr i c a s s e s s me n t t o o l s ( K arr 1 9 8 1 , K a rr e t a l
. 1 9 8 6 ) , th e s e a d v a n c e s re p re s e n t th e f o u n d at i o n al d e v e l o p me n t o f th e t o o l s an d c ri t er i a th at e me r g e d o u t o f th i s p h a s e . D u ri n g th i s p h a s e , i n t e g r a t e d b i o l o g i c a l , c h e mi c al , a n d p h y s i c a l a s s e s s me n t s w e r e e m p h a s i z e d i n s u p p o rt o f a w i d e r ar r a y o f m a n a g e me n t i s s u e s ( i n c l u di n g n o n p o i n t s o ur c e s ) i n a d di ti o n t o th e m a i n s t a y p r i o r i ti e s o f c o n s t ru c t i o n g r a n t s an d N P D E S p e r mi tt i n g . T h e r e s u l t s o f th e s e a s s e s s me n t s w er e d o c u me n t e d i n C o m p r e h e n s i v e W a t e r Q u al i t y R e p o rt s , th e p r o d u c t i o n o f w h i c h i n c l u d e d th e f i r s t tru e i n t e g r at i o n o f th e mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t , W Q S , w at e r q u a l i t y mo d e l i n g , a n d p er mi tti n g p r o g r a m s . S tu d y t e a m s w e r e f o r me d f o r e a c h p r o j e c t a n d i n c l u d e d s t a f f me m b e r s h i p f r o m e a c h p r o g r a m . T h e a n al y s e s a n d r e c o mme n d at i o n s i n c l u d e d i n th e s e r e p o rt s p r o v i d e d th e b a s i s f o r W Q S u s e r e v i s i o n s , w a t e r q u a l i t y b a s e d N P D E S p e r mi t s ( i n c l u di n g w a t e r q u al i t y c e rt i f i c a ti o n s ) , a d v a n c e d tr e a t me n t j u s t i f i c a ti o n s , a n d o th er f i n di n g s r e l a t e d t o th e o b s e r v e d i m p a c t s o f n o n p o i n t s o ur c e s . T h e W Q S w e r e mo d i f i e d i n 1 9 8 5 t o i n c l u d e a l i s ti n g o f d e s i g n at i o n s b y i n di v i d u a l w a t e r b o d y , a s o p p o s e d t o d e f au l t d e s i g n a t i o n s o r t ri b u t ar y me m b e r s h i p ( T ab l e B

- 3 )
. T h e o ri g i n al l i s t i n g o f i n di v i d u al w a t e r b o d i e s i n th e W Q S w a s b a s e d o n th e G a z e tt e e r o f O h i o Ri v e r s a n d S t r e a m s ( O h i o D e p t
. o f N atu r al R e s o u r c e s 1 9 6 0 )
. W at e rb o d i e s l i s t e d i n th e G a z e tt e er th a t h a d n o t b e e n a s s e s s e d v i a th e b i o l o g i c a l a n d w a t e r q u al i t y a s s e s s me n t p r o c e s s w e r e a s s i g n e d a “ d e f au l t ” d e s i g n a ti o n o f WW H
. W a t e rb o d i e s th at w e r e o r i g i n al l y d e s i g n at e d i n 1 9 7 8 , o r s u b s e q u e n t t o th a t v er s i o n o f th e W Q S , re t a i n e d th o s e u s e s a n d th i s w a s d e n o t e d f o r e a c h w at e rb o d y i n th e ru l e s ( T ab l e B

- 3 )
. U n c o n f i r me d n o n - W W H u s e s r e qu i r e d v a l i d at i o n b y s i t e - s p e c i f i c mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t d u e t o a p ub l i c n o ti c e i s s u e d b y O h i o E P A i n 1 9 8 1
. I n r e a l i t y , m a n y “ d e f au l t ” WW H d e s i g n at i o n s a l s o r e q u i r e d r e a s s e s s me n t b e c au s e th e v ar i a ti o n s i n w at er s h e d s e tt i n g s a n d s tr e s s o r g r a d i e n t s h a d o n l y b e g u n t o b e r e c o g n i z e d
. T h e G a z e tt e er o f O h i o R i v e r s a n d S tr e a m s d i d n o t i n c l u d e al l j u ri s di c t i o n a l s t r e a m s i n th e S t a t e ; th u s “ u n l i s t e d ” s tre am s w e r e a s s i g n e d u s e d e s i g n a ti o n s a s th e y b e c a me kn o w n v i a th e s y s t e m a t i c a s s e s s me n t o f O h i o w at er s h e d s a n d/ o r a s s i t e s p e c i f i c m a n a g e me n t i s s u e s ar o s e . T h i s f u rth er e m p h a s i z e d th e r o l e o f mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t i n th e d e s i g n a ti o n o f i n di v i d u a l w a t e rb o di e s . O ng o ing T A L U I m

p l

e m e n t a t

i o n a n d M a in te n a n c e P h a s e : 1 9 8 7 - p re s e n t P r o m p t e d b y th e t e s t i n g a n d d e v e l o p me n t s th at t o o k p l a c e i n th e i n i t i al i m p l e me n t a t i o n a n d d e v e l o p me n t p h a s e , O h i o E P A p r o p o s e d a n d a d o p t e d n u me r i c a l b i o l o g i c a l c r i t er i a ( Fi g u r e B

- 2 ) a n d f urth e r r e f i n e me n t s t o th e ti er e d u s e s . T h e n ar r a t i v e s o f th e t i er e d u s e s f i r s t d e v e l o p e d i n 1 9 7 8 w e r e r e v i s e d a n d n e w u s e s w e r e a d d e d , b o th o f w h i c h w e r e i n f l u e n c e d b y th e d e v e l o p me n t s a n d th e mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t e x p e ri e n c e th at t o o k p l a c e i n th e p r e c e di n g t i me p e ri o d
. T h e a q u ati c l i f e u s e n a rr at i v e s w er e re v i s e d t o r e f l e c t th e o p e r ati o n al d e f i n i ti o n o f b i o l o g i c a l i n t e g r i t y ( K ar r a n d D u d l e y 1 9 8 1 ) a n d p r o v i d e d d i r e c t r e f e r e n c e t o h o w th e nu me r i c al b i o l o g i c a l c ri t er i a w e r e d e v e l o p e d a n d d e ri v e d
. T h e s e d e f i n i t i o n s f o l l o w :

“ W a r mw a t e r ” – th e s e a r e w at e r s c ap ab l e o f s up p o rt i n g a n d m a i n t ai n i n g a b a l a n c e d , i n t e g r at e d , a d a p ti v e c o mm u n i t y o f w a r mw a t e r a qu a ti c o r g a n i s m s h a v i n g a s p e c i e s c o m p o s i t i o n , di v e r s i t y , a n d f u n c t i o n a l o r g a n i z a ti o n c o m p ar ab l e t o th e t w e n t y - f i f

th p e r c e n ti l e o f th e i d e n ti f i e d re f e r e n c e s i t e s w i th i n e a c h o f th e f o l l o w i n g e c o re g i o n s : th e i n t e ri o r p l at e au e c o r e g i o n , th e E ri e/ O n t a r i o l ake p l a i n s e c o re g i o n , th e w e s t er n A l l e g h e n y p l at e au e c o r e g i o n an d th e e a s t er n c o r n b e l t p l ai n s e c o re g i o n . F o r th e H ur o n /E ri e l ake p l ai n s e c o re g i o n , th e c o m p ar ab l e s p e c i e s c o m p o s i ti o n , d i v e r s i t y a n d f u n c t i o n a l o r g a n i z a t i o n a r e b a s e d o n th e n i n e ti e th p er c e n ti l e o f a l l s i t e s w i th i n th e e c o r e g i o n . F o r al l e c o r e g i o n s , th e attri b u t e s o f s p e c i e s c o m p o s i ti o n , di v e r s i t y , a n d f u n c ti o n al o r g a n i z at i o n w i l l b e me a s u re d u s i n g th e i n d e x o f b i o t i c i n t e g r i t y , th e mo d i f i e d i n d e x o f w e l l

- b e i n g , a n d th e i n v e rt e b r at e c o mmu n i t y i n d e x a s d e f i n e d i n “ B i o l o g i c a l C ri t e ri a f o r th e Pr o t e c ti o n o f A q u at i c L i f e : V o l u me I I , U s e r s M a nu a l f o r B i o l o g i c a l Fi e l d A s s e s s me n t o f O h i o DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 6 1S u r f a c e W at e r s , ” a s c i t e d i n p ar a g r ap h ( B ) o f ru l e 3 7 4 5

- 1

- 0 3 o f th e A d mi n i s t r a ti v e C o d e . In a d d i t i o n t o th o s e w a t e r b o d y s e g me n t s d e s i g n a t e d i n ru l e s 3 7 4 5

- 1

- 0 8 t o 3 7 4 5

- 1

- 3 2 o f th e A d mi n i s tr ati v e C o d e , al l u p g r o u n d s t o r a g e r e s er v o i r s a r e d e s i g n at e d w a r mw at e r h ab i t at s . A tt ai n me n t o f th i s u s e d e s i g n ati o n ( e x c e p t f o r u p g r o u n d s t o r a g e r e s e r v o i r s ) i s b a s e d o n th e c r i t e ri a i n T a b l e 7

- 1 4 o f th i s ru l e . A t e m p o r ary v ar i an c e t o th e c r i t er i a a s s o c i at e d w i th th i s u s e d e s i g n a t i o n m a y b e g r a n t e d a s d e s c r i b e d i n p a r a g r ap h ( F ) o f ru l e 3 7 4 5

- 1

- 0 1 o f th e A d mi n i s tr a t i v e C o d e . T A B L E B - 3 . E x a mp l e o f i n d i v i d u a l s t r e a m a n d /o r s e g m e n t u s e d e s i g n a t i o n s i n t h e O h i o w a t e r q u a l i t y s t a n d a r d s s h o w i n g a q u a t i c l i f e , w a t e r s u p p l y , a n d r e c r e a t i o n a l u s e d e s i g n a t i o n s . D e s i g n a t i o n w i t h a “ + ” m e a n s t h e u s e h a s b e e n c o n f i r m e d b y m o n i t o r i n g a n d a s s e s s m e n t . D e s i g n a t i o n w i t h a n “ * ” i n d i c a t e s a “ d e f a u l t ” d e s i g n a t i o n o r u n v e r i f i e d d e s i g n a t i o n – t h e s e w a t e r s w i l l e v e n t u a l l y b e a s s e s s e d v i a t h e r o t a t i n g b a s i n a p p r o a c h [ e x c e r p t e d f r o m O h i o A d m i n i s t r a t i v e C o d e 3 7 4 5 - 1 - 0 9 ] .

W a t e r b o d y S e g m e n t U s e D e s i g n a t i o n s

C o m m e n t s S R W A q u a t i c L i f e H a b i t a t W a t e r S u p p l y R e c r e a t i o n W W H E W H M W H S S H C W H L R W P W S A W S I W S B W P C R S C R ú ú ú ú ú ú ú ú S c i o t o R i v e r – F r an k R d
. ( R M 1 2 7
. 7 ) t o d o w n s tr e am f r o m B ri d g e S t
. i n C h i l l i c o th e ( RM 7 0
. 7 )

- Gr e e n l a w n D a m ( R M 1 2 9
. 8 ) t o

F r an k R d
. ( R M 1 2 7
. 7 )

- O l e n t an g y R
. ( R M 1 3 2
. 3 ) t o

Gr e e n l a w n D a m ( R M 1 2 9
. 8 )

- D u b l i n R d
. W T P d am ( R M 1 3 3
. 4 )

t o O l e n t an g y R
. ( R M 1 3 2
. 3 )

- O ’ S h au g h n e s s y D a m ( R M 1 4 8
. 8 )

T o D u b l i n R d
. W T P d am ( R M 1 3 3
. 4 )

- a l l o th e r s e g me n t s S c i p p o C r .

C o n g o C r . ( S c i p p o C r . at R M 1
. 6 4 ) U n n ame d tri b
. S c i p p o C r . ( RM 1 6
. 3 1 ) U n n ame d tri b
. S c i p p o C r . ( RM 1 8
. 8 7 ) Y e l l o wb u d C r . - E b e n h a c k R d
. ( R M 3
. 0 ) t o mo u th

- a l l o t h e r s e g m e n t s R C A Tri b u t ary ( S c i o t o R
. R M 9 6
. 5 ) +
+
+
+ +
+

+
+ *

+

+ + +

+ +

+

+ + +
+
+
+
+ *
+ + + + + + + +
+
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+
+ *
+ + + + + + + +
+
+
+
+ *
+ +

+ + + +

+ E C B P e c o r e g i o n

– i m p o u n d e d M W H

S m a l l d r ai n a g e w a y m ai n t e n an c e
S m a l l d r ai n a g e w a y m ai n t e n an c e S R W = S t at e R e s o u r c e W a t er ; WWH = W arm w a t er H ab i t a t ; E WH = E x c ep t i o n a l W arm w a t er H ab i t at ; M WH = M o d i f i e d W arm w a t er H ab i t at ; S S H = S e a s o n a l S a l m o n i d H a b i t at ; C WH = C o l d w a t er H ab i t a t ; LR W = Li m i t e d R e s o u r c e W a t er s ; PW S = P ub l i c W a t er S u p p l y ; AW S = A g ri c u l tu ra l W a t er S u p p l y ; IW S = In d u s tri a l W a t er S u p p l y ; B W = B a t h i n g W a t er s ; P C R = Pri m ary C o n t ac t R e c r e a t i o n ; S C R = S e c o n d ary C o n t ac t R e c r e a ti o n

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 6 2F I G U R E B - 2 . N u m e r i c b i o l o g i c a l c r i t e r i a a d o p t e d b y O h i o E P A i n 1 9 9 0 , s h o w i n g s t r a t i f i c a t i o n o f b i o c r i t e r i a b y b i o l o g i c a l a s s e m b l a g e , i n d e x , s i t e t y p e , e c o r e g i o n f o r t h e w a r m w a t e r h a b i t a t ( W W H ) a n d e x c e p t i o n a l w a r m w a t e r h a b i t a t ( E W H ) u s e d e s i g n a t i o n s . T h e n a rr at i v e f o r th e e x c e p ti o n al w ar mw a t e r h ab i t at ( EW H ) u s e d e s i g n a ti o n r e t a i n e d th e s a me ap p l i c ati o n l a n g u a g e w i th th e f o l l o w i n g d i f f e r e n c e s ( i n b o l d i t a l i c s ) :

“

E

x c e p t

i o n a l w a r m w a te r ”

- th e s e ar e w a t er s c ap a b l e o f s u p p o rt i n g a n d m a i n t a i n i n g a n ex c e p ti o n a l o r u n u s u a l c o mm u n i t y o f w ar mw a t e r a q u a t i c o r g a n i s m s h a v i n g a s p e c i e s c o m p o s i t i o n , di v e r s i t y , a n d f u n c t i o n a l o r g a n i z ati o n c o m p ar ab l e t o th e s e v e n t y -

f

i f

t h p e r c e n til e o f t h e id e n ti f

i e d re f

e re n c e s ite s o n a s t a te w i d

e b a s is . . . a l l l

a k e s a n d re s e r v o ir s, ex c e p t u p

gro u n d s to r a

g e re s e r v o ir s, a r e d e s i g n a te d ex c e p t

i o n a l w a r m w a te r h a b it a t

s . A tt a i n me n t o f th i s u s e d e s i g n a t i o n ( ex c e p t f o r l a ke s a n d re s e r v o ir s) i s b a s e d o n th e c r i t e r i a i n T ab l e 7

- 1 4 o f th i s ru l e . ” T h e n a rr at i v e f o r c o l d w at e r h ab i t at ( C W H ) w a s a l s o re v i s e d a n d r e f l e c t e d a b r o a d e r ap p l i c at i o n o f th i s u s e f o r r e a s o n s o th e r th a n th e e x i s t e n c e o f m a i n t e n an c e s t o c ki n g o f S a l mo n i d f i s h s p e c i e s : ( i ) “ C o l d w at e r h ab i t a t , i n l a n d t r o u t s t r e a m s ” – th e s e a r e w a t er s w h i c h s u p p o rt tr o u t s t o c ki n g a n d m a n a g e me n t u n d e r th e au s p i c e s o f th e O h i o d ep art me n t o f n atu r al r e s o ur c e s , di v i s i o n o f w i l d l i f e , e x c l u di n g w a t e r s i n l ak e ru n s t o c ki n g p r o g r a m s , l ake o r r e s er v o i r s t o c ki n g p r o g r am s , e x p e r i me n t al o r tri al s t o c ki n g p r o g r a m s , a n d p u t an d t ake p r o g r a m s o n w at e r s w i th o u t , o r w i th o u t th e p o t e n ti a l r e s t o r at i o n o f, n a tur al c o l d w at e r att r i b u t e s o f t e m p e r atu re a n d f l o w . T h e di re c t o r s h al l d e s i g n a t e th e s e w at e r s i n c o n s u l t at i o n w i th th e D i r e c t o r o f th e O h i o d ep art me n t o f n atur a l r e s o u r c e s . ( i i ) “ C o l d w at e r h ab i t a t , n ati v e f au n a ” – th e s e ar e w a t er s c a p ab l e o f s u p p o rti n g p o p u l ati o n s o f n ati v e c o l d w a t er f i s h a n d a s s o c i at e d v e rt e b r at e an d i n v e rt eb r at e
DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 63o r g a n i s m s a n d p l a n t s o n a n a n n u al b a s i s . T h e di r e c t o r s h a l l d e s i g n at e th e s e w a t er s b a s e d u p o n th e r e s u l t o f u s e att a i n ab i l i t y a n al y s e s . T h e WW H , E W H , a n d C W H u s e d e s i g n a ti o n s are c o n s i d e re d c o n s i s t e n t w i th th e mi n i m u m g o a l s o f th e C W A ( S e c t i o n 1 0 1 [ a ] [ 2 ] ) an d th e a s s o c i at e d F e d e r al R e g u l a ti o n ( 4 0 C F R P art 1 3 0 )
. H o w e v e r , th e p u b l i c n o t i c e i s s u e d i n 1 9 8 1 b y O h i o E P A re q u i r e d th a t d e s i g n a t e d u s e s o th e r th an WW H b e v a l i d at e d o n a w a t e r b o d y s p e c i f i c b a s i s p ri o r t o b a s i n g p e r mi tti n g r e qu i r e me n t s o n th e att e n d an t w a t e r q u al i t y c r i t er i a . F u rth e r mo r e , a w at e rb o d y m u s t r e f l e c t th e c ap ab i l i t y t o att a i n th e E W H b i o l o g i c al c ri t e ri a at a s u f f i c i e n t n u m b e r o f s a m p l i n g l o c at i o n s t o b e d e s i g n at e d E W H ( O h i o E P A 1 9 8 7 ) a n d th e C W H d e s i g n a t i o n h a s i t s o w n s e t o f r e q u i re me n t s i n th e n ar r a ti v e . S u c h s h o w i n g s ar e n o t r e q u i r e d f o r W W H , e x c e p t th a t th e p o t e n t i a l t o att a i n m u s t b e d e t er mi n e d b y b i o l o g i c a l a n d h ab i t at a s s e s s me n t s .

“ C o l d w at e r ” – th e s e a r e w at e r s th a t me e t o n e o r b o th o f th e c h a r a c t er i s ti c s d e s c ri b e d i n p ar a g r ap h s ( B ) ( 1 ) ( f ) ( i ) a n d ( B ) ( 1 ) ( f ) ( i i ) o f th i s ru l e . A t e m p o r ar y v ar i a n c e t o th e c r i t e ri a U s e d e s i g n a ti o n s th at d o n o t me e t th e mi n i m u m g o a l s o f th e C W A , an d th u s r e q u i r e a u s e att a i n ab i l i t y a n a l y s i s o n a w a t er b o d y s p e c i f i c a n d / o r s e g me n t
- b y - s e g me n t b a s i s i n c l u d e :

“ M o di f i e d w a r mw a t e r ” – th e s e a r e w at er s th at h a v e b e e n th e s u b j e c t o f a u s e att ai n ab i l i t y a n a l y s i s a n d h a v e b e e n f o u n d t o b e i n c ap ab l e o f s u p p o rti n g a n d m a i n t ai n i n g a b a l a n c e d , i n t e g r a t e d , a d a p ti v e c o mm u n i t y o f w a r mw at e r a qu ati c o r g a n i s m s d u e t o i rre t r i e v a b l e mo d i f i c at i o n s o f th e p h y s i c a l h a b i t at
. S u c h mo d i f i c ati o n s a r e o f a l o n g - l a s t i n g d u r ati o n ( i
. e . , t w e n t y y e ar s a n d l o n g e r ) a n d m a y i n c l u d e th e f o l l o w i n g e x a m p l e s : e x t e n s i v e s tre a m c h a n n e l mo d i f i c at i o n a c t i v i t i e s p er mi tt e d u n d er s e c ti o n s 4 0 1 a n d 4 0 4 o f th e a c t o r C h ap t e r 6 1 3 1 o f th e R e v i s e d C o d e , e x t e n s i v e s e d i me n t a t i o n re s u l ti n g f r o m ab a n d o n e d mi n e l a n d ru n o f f, an d e x t e n s i v e , p e r m a n e n t i m p o u n d m e n t o f f r e e - f l o w i n g w a t e r b o d i e s . T h e attri b u t e s o f s p e c i e s c o m p o s i t i o n , d i v e r s i t y a n d f u n c ti o n al o r g a n i z a t i o n w i l l b e me a s u r e d u s i n g th e i n d e x o f b i o t i c i n t e g ri t y , th e mo d i f i e d i n d e x o f w e l l

- b e i n g , a n d th e i n v e rt eb r at e c o mm u n i t y i n d e x a s d e f i n e d i n “ B i o l o g i c al C r i t e ri a f o r th e Pr o t e c t i o n o f A q u at i c L i f e : V o l u me I I , U s e r s M a n u a l f o r B i o l o g i c al F i e l d A s s e s s me n t o f O h i o S u r f a c e W a t e r s , ” a s c i t e d i n p ar a g r a p h ( B ) o f ru l e 3 7 4 5

- 1

- 0 3 o f th e A d mi n i s tr ati v e C o d e . A t t ai n me n t o f th i s u s e d e s i g n a t i o n i s b a s e d o n th e c r i t e r i a i n T ab l e 7

- 1 4 o f th i s ru l e . T h e mo d i f i e d w a r mw a t e r h a b i t at d e s i g n ati o n c a n b e ap p l i e d o n l y t o th o s e w at er s th at d o n o t a t t a i n th e w ar mw a t e r h ab i t at b i o l o g i c al c r i t er i a i n T ab l e 7

- 1 4 o f th i s ru l e b e c au s e o f i rr e t r i e v ab l e mo d i f i c at i o n s o f th e p h y s i c a l h ab i t at
. A l l w a t e r b o d y s e g me n t s d e s i g n a t e d mo d i f i e d w a r mw a t e r h a b i t at w i l l b e r e v i e w e d o n a t r i e n n i al b a s i s ( o r s o o n e r ) t o d e t e r mi n e w h e th e r th e u s e d e s i g n a ti o n s h o u l d b e c h a n g e d
. A t e mp o r a ry v ar i a n c e t o th e c ri t eri a a s s o c i at e d w i th th i s u s e d e s i g n a t i o n m a y b e g r a n t e d a s d e s c r i b e d i n p a r a g r ap h ( F ) o f ru l e 3 7 4 5

- 1

- 0 1 o f th e A d mi n i s tr a t i v e C o d e . T h e L i mi t e d R e s o ur c e W at e r s ( L RW ) u s e d e s i g n at i o n i s d e f i n e d a s :

“ L i mi t e d r e s o u r c e w a t e r – th e s e ar e w at er s th at h a v e b e e n th e s ub j e c t o f a u s e a t t a i n ab i l i t y a n al y s i s a n d h av e b e e n f o u n d t o l a c k th e p o t e n t i a l f o r a n y r e s e m b l a n c e o f a n y o th e r a q u at i c l i f e h ab i t at a s d e t e r mi n e d b y th e b i o l o g i c a l c r i t er i a i n T ab l e 7

- 1 4 o f th i s ru l e . T h e u s e att a i n ab i l i t y an a l y s i s m u s t d e mo n s tr at e th at th e e x t a n t f au n a i s s u b s t an t i a l l y d e g r a d e d an d th at th e p o t e n t i al f o r r e c o v e ry o f th e f au n a t o th e l e v e l c h ar a c t e ri s t i c o f a n y o th er a q u ati c l i f e h ab i t at i s r e al i s ti c al l y p r e c l u d e d d u e t o n a tur al b a c kg r o u n d c o n d i t i o n s o r i rr e t r i e v ab l e hu m a n - i n d u c e d c o n di ti o n s . A l l w at er b o d y s e g me n t s d e s i g n a t e d l i mi t e d r e s o ur c e w at e r w i l l b e r e v i e w e d o n a tri e n n i al b a s i s ( o r s o o n er ) t o d e t er mi n e w h e th e r th e u s e d e s i g n a ti o n s h o u l d b e c h a n g e d
. L i mi t e d r e s o u rc e w a t e r s a r e al s o t er me d n u i s a n c e DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 6 4p r e v e n ti o n f o r s o me w a t e r b o d i e s d e s i g n at e d i n ru l e s 3 7 4 5

- 1

- 0 8 t o 3 7 4 5

- 1

- 3 0 o f th e A d mi n i s tr a ti v e C o d e . A t e m p o r ary v ar i a n c e t o th e c r i t e r i a a s s o c i at e d w i th th i s u s e d e s i g n a ti o n m a y b e g r a n t e d a s d e s c ri b e d i n p ar a g r ap h ( F ) o f ru l e 3 7 4 5

- 1

- 0 1 o f th e A d mi n i s tr a ti v e C o d e . W a t e r s d e s i g n a t e d l i mi t e d r e s o u r c e w at er w i l l b e a s s i g n e d o n e o r mo r e o f th e f o l l o w i n g c au s a t i v e f a c t o r s . T h e s e c au s at i v e f a c t o r s w i l l b e l i s t e d a s c o mme n t s i n ru l e s 3 7 4 5

- 1

- 0 8 t o 3 7 4 5

- 1

- 3 0 o f th e A dmi n i s tr a ti v e C o d e . ( i ) “ A c i d mi n e dr a i n a g e ” – th e s e are s ur f a c e w at er s w i th s u s t ai n e d p H v a l u e s b e l o w 4
. 1 s . u . o r w i th i n t e r mi tt e n tl y a c i di c c o n d i t i o n s c o m b i n e d w i th s e v e re s t r e a m b e d s i l t at i o n , a n d h a v e a d e mo n s tr a t e d b i o l o g i c a l p e rf o r m a n c e b e l o w th a t o f th e mo d i f i e d w a r mw a t e r h a b i t at b i o l o g i c al c r i t er i a . ( i i ) “ S m a l l dr ai n a g e w a y m a i n t e n a n c e ” – th e s e are h i g h l y m o d i f i e d s u rf a c e w a t e r dr a i n a g e w a y s ( U s u al l y l e s s th a n th re e s q u a r e mi l e s i n dr a i n a g e are a ) th at d o n o t p o s s e s s th e s tre a m mo rp h o l o g y a n d h ab i t at c h ar a c t e ri s ti c s n e c e s s a ry t o s u p p o rt a n y o th e r a q u at i c l i f e h ab i t at u s e . T h e p o t e n ti a l f o r h ab i t at i m p r o v e me n t s m u s t b e p r e c l u d e d du e t o r e g u l ar s tr e a m c h a n n e l m a i n t e n a n c e r e qu i r e d f o r dr ai n a g e p u rp o s e s . ( i i i ) O th e r s p e c i f i e d c o n di ti o n s . T h e d e s i g n a ti o n o f s p e c i f i c w a t e r b o d i e s a s M W H o r L RW r e qu i r e s a u s e att ai n ab i l i t y a n a l y s i s ( U A A ) b a s e d o n a w at erb o d y s p e c i f i c a s s e s s me n t
. T h e s e d o n o t me e t th e mi n i m u m c o n d i t i o n s p re s c r i b e d b y th e C W A ( S e c t i o n 1 0 1 [ a ] [ 2 ] )
. A l l o f th e s e w er e a d o p t e d i n th e O h i o W Q S i n 1 9 9 0
. R e l a t

i o n s h i p o f Oh i o ’ s T i e re d U s e s to t h e B i o l og ic a l C o n d it

i o n G r

a d i e n t O h i o ’ s c u r r e n t t i er e d u s e s re p r e s e n t r e f i n e me n t s t o th e o r i g i n al ti er e d u s e s a d o p t e d i n 1 9 7 8 a n d r e f l e c t th e d e v e l o p me n t s th at b e n e f i t e d f r o m t e n y e ar s o f e x p e ri e n c e i n ap p l y i n g a t i e r e d u s e s y s t e m . T h e p r a c ti c al i m p a c t s o f th e s e r e f i n e d a n d t i e r e d u s e s o n w at er q u al i t y m a n a g e me n t are d e s c ri b e d i n T ab l e B

- 4 a n d i n c l u d e th e d e s i g n a t e d u s e , th e ke y a tt r i b u t e s o f th at u s e , w h y a w a t e r b o d y w o u l d b e d e s i g n a t e d f o r th a t u s e , a n d s o me o f th e p r a c t i c a l i m p a c t s t o w at e r q u a l i t y m a n a g e me n t
. A l l o f th e b i o l o g i c al c r i t e ri a a n d s o me o f th e c h e mi c al /p h y s i c a l c ri t er i a a s s o c i at e d w i th e a c h u s e a r e t i e r e d i n a l o g i c a l r e l a ti o n s h i p t o th e e c o l o g i c a l a ttri b u t e s , w h i c h ar e a s c r i b e d b y th e d e s i g n a t e d u s e n a rr ati v e a n d th e tr an s l at i o n o f th a t n arr a ti v e t o s p e c i f i c c r i t e r i a . T h i s i s c o n s i s t e n t w i th th e c o n c e p t s o f th e B C G i n th a t e xp e c t at i o n s a n d a t t a i n me n t o f e a c h u s e a r e me a s u r e d b y th e b i o l o g i c al c r i t er i a th a t a r e i n tu r n d e s i g n e d t o d e s c ri b e a n d me a s u r e i n c r e me n t s i n qu a l i t y a l o n g th e B C G ( F i g u re B

- 3 )
. C h e mi c a l

- s p e c i f i c a n d p h y s i c al p a r a me t e r s ar e c a s t i n th e r o l e o f s tre s s o r a n d e x p o s u re i n di c at o r s a n d c r i t e ri a ( i
. e . , th e y ar e b e s t u s e d a s d e s i g n c r i t e r i a i n mo d e l i n g a n d T M D L s )
. T h e y d i re c tl y s u p p o rt th e d e v e l o p me n t an d i m p l e me n t ati o n o f ab a t e me n t a n d m a n a g e me n t s tr a t e g i e s v i a w at e r q u al i t y m a n a g e me n t p r o g r a m s b y p r o v i d i n g th e tr a n s l a ti o n b e t w e e n a s s o c i at i o n s o f c au s e a n d e f f e c t v i a mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t t o e n f o r c e ab l e c o n t r o l s v i a p er mi tti n g a n d b e s t m a n a g e me n t p r a c t i c e s v i a T M D L s . T h e b i o l o g i c al c ri t e ri a a r e c a s t i n th e r o l e o f r e s p o n s e i n di c a t o r s a n d a s th e p ri m ary c r i t e ri a f o r d e t er mi n i n g u s e att ai n me n t s t atu s , me a s ur i n g r e l a ti v e q u a l i t y , a n d d o c u me n ti n g th e e f f e c ti v e n e s s o f ab a t e me n t a n d m a n a g e me n t s tr a t e g i e s ( Y o d e r a n d R a n ki n 1 9 9 8 , K a rr a n d Y o d e r 2 0 0 4 )
. T h e l o g i c a l r e l at i o n s h i p b e t w e e n e x p o s u r e an d r e s p o n s e f o l l o w s i n th at s o me o f th e ke y c h e mi c a l c ri t er i a a r e mo r e s tri n g e n t f o r th e u s e s th at a r e r e p re s e n t ati v e o f th e h i g h e r t i er s o f th e B C G ( i
. e . , EW H ) a n d l e a s t s t r i n g e n t f o r th e l o w e s t ti er s ( i
. e . , M W H , L RW )
. T h e s e ar e th e n tr a n s l a t e d a c c o r di n g l y t o w a s t e w at er a n d o th e r w a t er qu a l i t y m a n a g e me n t r e q u i r e me n t s . H o w e v e r , c r i t er i a th a t d o n o t d e mo n s t r a t e a n e m p i r i c a l r e l a ti o n s h i p al o n g th e B C G a r e n o t t i e r e d
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 65T A B L E B - 4 . K e y f e a t u r e s a s s o c i a t e d w i t h t i e r e d a q u a t i c l i f e u s e s i n t h e O h i o W Q S ( O A C 3 7 4 5 - 1 - 0 7 ) . A q u a t i c L i f e U s e K e y A t t r i b u t e s W h y a W a t e r b o d y W o u l d B e D e s i g n a t e d P r a c t i c a l I m p a c t s ( c o m p a r e d t o a b a s e l i n e o f W W H ) W ar m w at e r

H ab i t at ( W W H ) B a l an c e d a s s e m b l a g e s o f f i s h/i n v e rt e b r at e s c o m p ar ab l e t o l e a s t i m p a c t e d re g i o n a l r e f e r e n c e c o n d i t i o n E i th e r s u p p o rt s b i o t a c o n s i s t e n t w i th n u me ri c b i o c ri t e ri a f o r th at e c o r e g i o n o r e x h i b i t s th e h a b i t at p o t e n ti a l t o s u p p o rt r e c o v e ry o f th e a q u at i c f a u n a B a s e l i n e r e g u l at o ry r e q u i r e me n t s c o n s i s t e n t w i th t h e C W A “ f i s h ab l e ” an d “ p ro t e c t i o n & p ro p a g at i o n ” g o a l s ; c ri t e ri a c o n s i s t e n t w i th U
. S
. E P A g u i d an c e w i th S t at e/ r e g i o n a l mo d i f i c at i o n s a s ap p ro p ri at e E x c e p t i o n a l W ar m w at e r

H ab i t at ( E W H ) U n i q u e an d/o r d i v e r s e a s s e m b l a g e s ; c o m p ar ab l e t o u p p er q u art i l e o f s ta te w i de r e f e r e n c e c o n d i t i o n Att ai n me n t o f th e E W H b i o c ri t e ri a d e mo n s tr at e d b y b o th o r g an i s m g r o u p s M o r e s tri n g e n t c ri t e ri a f o r D
. O
. , t e m p e r atu r e , ammo n i a , an d n u tri e n t t ar g e t s ; mo r e s tri n g e n t r e s tri c t i o n s o n d i s s o l v e d me t a l s tr an s l at o r s ; r e s tri c t i o n s o n n at i o n w i d e d r e d g e & f i l l p e rmi t s ; m a y r e s u l t i n mo r e s tri n g e n t w a s t e w at e r tr e at me n t r e q u i r e me n t s C o l d w at e r

H ab i t at ( C W H ) S u s t ai n e d p r e s e n c e o f S a l mo n i d o r n o n - s a l mo n i d c o l d w at e r a q u at i c o r g an i s m s ; b o n a f i d e tr o u t f i s h e ry B i o a s s e s s me n t r e v e a l s c o l d w at e r s p e c i e s a s d e f i n e d b y O h i o E P A ( 1 9 8 7 ) ; p u t
- an d

- t ake tr o u t f i s h e ry m an a g e d b y O h i o D N R S am e a s ab o v e e x c e p t th at c o mm o n m e t a l s c ri t e ri a ar e mo r e s tri n g e n t ; m a y r e s u l t i n mo r e s tri n g e n t w a s t e w at e r tr e at m e n t r e q u i r e me n t s M o d i f i e d W ar m w at e r

H ab i t at ( M W H ) W ar m w at e r a s s e m b l a g e d o mi n at e d b y s p e c i e s t o l e r an t o f l o w D
. O
. , e x c e s s i v e n u tri e n t s , s i l t at i o n , an d/ o r h ab i t at mo d i f i c at i o n s I m p ai r m e n t o f th e WW H b i o c ri t e ri a ; e x i s t e n c e an d/ o r m ai n t e n an c e o f h y d r o l o g i c a l mo d i f i c at i o n s th at c an n o t b e r e v e r s e d o r ab at e d t o att ai n th e WW H b i o c ri t e ri a ; a u s e att ai n ab i l i ty an a l y s i s i s r e q u i r e d L e s s s tri n g e n t c ri t e ri a f o r D
. O
. , a mmo n i a , an d n u t ri e n t t ar g e t s ; l e s s r e s tri c t i v e ap p l i c at i o n s o f d i s s o l v e d m e t a l s tr an s l at o r s ; N at i o n w i d e p e rmi t s ap p l y w i th o u t r e s tri c t i o n s o r e x c e p t i o n ; m a y r e s u l t i n l e s s r e s tri c t i v e w a s t e w at e r tr e at m e n t r e q u i r e me n t s L i mi t e d R e s o u r c e W at e r s ( L R W ) H i g h l y d e g r a d e d a s s e m b l a g e s d o mi n at e d e x c l u s i v e l y b y t o l e r an t s p e c i e s ; s h o u ld n o t r e f l e c t a c u t e l y t o x i c c o n d i t i o n s E x t e n s i v e p h y s i c a l an d h y d r o l o g i c a l mo d i f i c at i o n s th at c an n o t b e r e v e r s e d an d w h i c h p r e c l u d e att ai n me n t o f h i g h e r u s e s ; a u s e att ai n a b i l i ty an a l y s i s i s r e q u i r e d C h e mi c a l c ri t e ri a ar e b a s e d o n t h e p r e v e n t i o n o f a c u t e l y l e th a l c o n d i t i o n s ; m a y r e s u l t i n l e s s r e s tri c t i v e w a s t e w at e r tr e at m e n t r e q u i r e me n t s

F I G U R E B - 3 . T h e r e l a t i o n s h i p o f O h i o ’ s t i e r e d d e s i g n a t e d u s e s a n d n u m e r i c a l b i o l o g i c a l c r i t e r i a t o t h e B i o l o g i c a l C o n d i t i o n G r a d i e n t .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 6 6B e c au s e o f b i o a c c u m u l at i o n c o n c e r n s , m a n y t o x i c a n t c r i t er i a are d e s i g n e d t o p r o t e c t a l l a q u a ti c l i f e u s e s e v e n th o u g h th e y m a y d e m o n s t r a t e a g r a d e d re s p o n s e t o th e nu me r i c b i o c r i t er i a a n d t i e r e d u s e s . F o r s o me o f th e h e a v y me t a l s c r i t e ri a w h e r e tr an s l at o r s w er e d e v e l o p e d b e t w e e n d i s s o l v e d an d t o t a l f o r m s , c o n c e r n s ab o u t th e e f f e c t s o f p o t e n t i al l y i n c r e a s e d di s c h a r g e s o f t o t al me t a l s r e s u l t e d i n a r i s k a s s e s s me n t th a t e x a mi n e d th e re l at i o n s h i p s b e t w e e n th e n u me r i c b i o c ri t e ri a a n d t o t al me t a l s ( O h i o E P A 1 9 9 9 a )
. T h i s l e d t o th e d er i v a ti o n o f “ c ap s ” o n th e a mo u n t o f a d d i ti o n al t o t a l me t al s th at are p er mi tt e d a s a r e s u l t o f th e d i s s o l v e d me t a l s t r a n s l at o r p r o c e s s . T h e s e c ap s v ar i e d i n a c c o r d a n c e w i th th e re l ati o n s h i p s d e mo n s tr at e d w i th th e nu me r i c b i o c r i t e ri a a n d ti e r e d u s e s . O th er p a r a me t e r s th at d o n o t d e mo n s tr at e a n e m p i r i c al r e l a ti o n s h i p a l o n g th e B C G ar e n o t t i e r e d
. F u tu r e d a t a e x p l o r at i o n m a y w e l l r e s u l t i n ti er e d c h e mi c a l o r p h y s i c a l c ri t e ri a f o r s t r e s s o r s th at a r e p r e s e n tl y b a s e d o n f i x e d , s i n g l e v a l u e c ri t e ri a . S u c h r e f i n e d c h e mi c a l c ri t e r i a a r e e xp e c t e d t o p r o v i d e b e n e f i t s t o w at e r s h e d

- b a s e d m a n a g e me n t r e l a t e d t o th e p r i o r i t i z at i o n o f B M P s a n d i n th e ap p l i c at i o n o f e me r g i n g t o o l s s u c h a s p o l l u t an t tr a d i n g . 

### I I I . E s t a b l i s h t e c h n i c a l p r o g r a m Fr o m th e o u t s e t , th e i m p l e me n t a t i o n o f t i e r e d u s e s w a s i n t e n d e d t o i n c l u d e a c o mp r e h e n s i v e a n d s y s t e m a t i c mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t p r o g r a m . T h e i n t e g r a ti o n o f th e t i e r e d u s e s w i th mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t w a s a n e v o l u t i o n ar y d e v e l o p me n t th a t f o l l o w e d th e p r o c e s s o u tl i n e d i n C h ap t er 5 ( T ab l e 5

- 1 ; F i g u r e 5

- 2 ) a n d F i g u r e B

- 1
. H

o w D o e s Oh i o C o l

l e c t B io l ogic a l Da t a ? O h i o E PA e m p l o y s a m u lt i p l e c h e m i c al , p hy s i c al , a n d b i o l o g i c al i n di c ato r s a pp ro ac h t h a t u t i l i z e s e a c h a c c or di n g t o t h eir mo s t a pp ro pri a t e ro l e s a s i n di c a t or s o f s t re s s , e xp o s ure , an d re s p o n s e ( Y o der a n d R ank i n 1 9 9 8 )
. Thi s a p pr o a c h l e a d s t o mo re e f f e c t i v e re g u l a ti o n o f p o l l ut i o n s o urc e s , i m p ro v e d a s s e s s me n t o f di f f u s e an d n o n - c h e m i c al i m p a c t s , a n d i m p r o v e s o ur a b i l i ty t o i m p l e me n t man a g e me nt s t r a

te g i e s f or s u c c e s s f u l l y p ro te c t i n g an d re s t ori n g t h e e c o l o g i c al i nte gr i ty o f w a ter s he d s . K e y a t t rib ute s t h a t t

he b i o l o g i c al i n di c ator s w e re d e v e l op e d t o re f l e c t i n c lu de : 1 ) c o s t
- e f f e c t i v e c o l l e c t i o n o f d at a 2 ) r e a di l y av a i l a b l e s c i e n c e 3 ) b e i n di c a ti v e o f o r e x te n d t o di f f erent t ro p hi c l e v e l s 4 ) i nte gr a te m u l t i p l e e f f e c t s an d e xp o s ure s 5 ) e x hib i t re a s o n a b l e re s p o n s e an d re c o v ery t i me s 6 ) b e p re c i s e a n d re pr o du c i b l e 7 ) b e re s p o n s i v e t o a w i d e r an g e o f p er tur b a ti o n s 8 ) b e re l e v ant to man a g er i al a n d pr o gr am mati c i s s u e s B e c au s e i t i s i m p r a c t i c a l t o mo n i t o r th e e n t i r e o r g a n i s m a s s e m b l a g e s p r e s e n t i n an a q u a ti c e c o s y s t e m , c h o i c e s m u s t b e m a d e . O h i o ’ s c h o i c e o f t w o o r g a n i s m g r o u p s ( b e n th i c m a c r o i n v e rt e b r a t e s an d f i s h ) i s c o n s i s t e n t w i th th e I T F M ( 1 9 9 2 , 1 9 9 5 ) re c o mme n d at i o n s a n d w a s d o n e f o r a n u m b e r o f r e a s o n s . E a c h a s s e m b l a g e h a s b e e n w i d e l y u s e d i n a s s e s s me n t s an d th e r e i s ab u n d a n t i n f o r m a t i o n ab o u t th e i r l i f e h i s t o ri e s , d i s t r i b u t i o n s , a n d e n v i r o n me n t al r e q u i r e me n t s . T h e b e n e f i t o f h a v i n g t w o d i f f er e n t g r o u p s i n d e p e n d e n tl y s h o w i n g th e s a me r e s u l t i s o b v i o u s a n d l e n d s c o n s i d e r ab l e s tre n g th t o a b i o a s s e s s me n t
. H o w e v e r , d i f f e r e n c e s i n th e r e s p o n s e s b y e a c h g r o u p c a n l e a d t o th e d e f i n i t i o n o f p r o b l e m s th a t mi g h t o th er w i s e h a v e g o n e u n d e t e c t e d , u n d err at e d , o r mi s u n d e r s t o o d i n th e a b s e n c e o f i n f o r m at i o n f r o m e i th e r o r g a n i s m g r o u p . F o r e x a mp l e , r e p r e s e n t ati v e s o f o n e a s s e m b l a g e m a y b e ab l e t o t o l e r at e a n d me t ab o l i z e t o x i c s u b s t a n c e s th a t ar e h i g h l y d e tr i me n t al t o r e p r e s e n t at i v e s o f th e o th e r a s s e m b l a g e . T h e di f f er e n c e s i n r e c o v e r y r at e s b e t w e e n e a c h a s s e m b l a g e p r o v i d e a n a d d e d d i me n s i o n t o th e u n d e r s t a n di n g o f h o w ab a t e me n t p r o c e s s e s w o rk a n d d o c u me n t i n c r e me n t al c h a n g e s th r o u g h ti me . T h e v a l u e o f s u c h i n f o r m a t i o n i n a r i s k m a n a g e me n t p r o c e s s s h o u l d b e o b v i o u s . C o m p ar i s o n s b e t w e e n th e p er f o r m a n c e o f f i s h a n d m a c r o i n v e rt e b r a t e s a s a rb i t er s o f a q u a ti c l i f e u s e att ai n me n t s h o w e d n o n - a g r e e me n t b e t w e e n DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 6 7a s s e m b l a g e s at 3 3 % i n n o n - w a d e ab l e ri v e r s , 2 1
. 2 % i n w a d e ab l e s tre a m s , a n d 2 8
. 2 % i n h e a d w at er s tre a m s ( Y o d e r a n d R an ki n 1 9 9 5 a )
. A s s e s s me n t s b a s e d o n a s i n g l e g r o u p w o u l d h a v e o v e r l o o ke d p r o p o rti o n s o f th e i m p a i r me n t th a t a c tu a l l y e x i s t e d , l e t a l o n e th e l o s s o f s i g n a l i n d i a g n o s i n g c au s a l a s s o c i a ti o n s . S o me o f th e c o n c e p t s i n A p p e n d i x C ar e b a s e d o n th i s kn o w l e d g e a n d e x p e ri e n c e . O v erv ie w o f t h e T e c h n i c a l A p

pr o a c h T h e d e v e l o p me n t an d re f i n e me n t o f O h i o ’ s b i o l o g i c al a s s e s s me n t t o o l s a n d c ri t er i a r e f l e c t s a n e v o l u t i o n ar y p r o c e s s th at i s s u mm ar i z e d i n F i g u re B

- 1 a n d i n C h ap t e r 5 ( Fi g u r e 5

- 2 )
. T h e s t a n d a r d i z at i o n o f s a m p l i n g a n d l ab o r at o r y me th o d s o c c urre d f i r s t a n d i l l u s tr at e s th e i m p o rt a n c e o f th e i n i ti al d e c i s i o n s ab o u t me th o d s , t a x o n o mi c re s o l u ti o n , an d p r o f e s s i o n al i s m e ar l y i n th e p r o c e s s ( O h i o E P A 1 9 8 7 , D e S h o n 1 9 9 5 , R a n ki n 1 9 9 5 , Y o d er a n d S mi th 1 9 9 9 )
. F r o m the o ut s et o f t h e s y s te mat i c c o l l e c t i o n o f b i o l o g i c al d a t a i n O hi o , c h o i c e s a b o ut s am p l i n g me th o d s an d l a b or a t ory p ro c e dure s w ere the mo s t i m p o rt ant o f the i ni ti al d e c i s i o n s t h a t w ere ma de . Th e s e d eterm i n e t h e a t t r ib ut e s an d c h a r a c ter i s ti c s o f t h e re s u l ti n g d a t a an d the u s e f u l n e s s a n d ac c ur ac y o f t h e an al y t i c al t o o l s an d c r i t er i a t h a t a re de v e l o p e d
. Thi s , i n t ur

n , d eterm i n e s the qu al i ty o f the e nt i re a pp ro ac h i n c lu di n g i t s a b i l i ty to ac c ur ate l y de term i n e b i o l o gi c al i m p airme nt s a n d di s c r i m i n ate re l a ti v e qu al i ty al o n g the B C G
. B e c au s e o f i t s pri ma ry r o l e a s a re s p o n s e i n di c a to r , i t det erm i n e s o ur p er c e p t i o n s o f en v ir o n me nt al qu al i ty a n d t h e e f f e c ti ve n e s s o f o ur re s p o n s e s vi a w ater qu al i ty man a g e me n t pr o gr am s a n d p o l i c i e s . S

a m p l i ng M e t

h o d s A nu m b er o f de c i s i o n s n e e d t o b e ma d e c o n c erni n g th e ad o p t i o n o f s am p l i n g me th o d s . D e c i s i o n s a b o ut s am p l i n g me t h o d s a n d g e a r , s e a s o n al c o n s i d er a ti o n s , whi c h o r g a ni s m gr o up s t o mo ni to r , w hi c h p a r ame t er s t o me a s ur e a n d re c o rd , whi c h l e v e l o f t ax o n o m y t o u s e , et c . al l w ere ma d e e a rl y i n t h e pr o c e s s . Thi s w a s a c r

i t

i c al j u n c ture i n t h e pr o c e s s s i n c e t h e de c i s i o n s ma de h ere de term i n e d the e f f e c t i v e n e s s o f t h e b i o a s s e s s me nt e f f or

t
. Th e de v e l o p me nt o f s t an d a rdi z e d s am p l i n g me th o d s w a s the mo s t i m p o r t ant i ni t i al t a s k i n t h e i m p l e me nt a ti o n o f O hi o ’ s b i o l o g i c al mo ni to r i n g pr o gr a m . Whi l e man y s am p l i n g me t h o d s an d te c h ni qu e s e xi s te d f o r b o t h ma c r o i n v er tebr a te s an d f i s h , man y l ac k e d ad e qu ate te s t i n g or s t a n d a rdi z a t i o n . T he p r i ma ry t a s k w a s the te s t i n g , d e v e l op me n t , an d v al i d at i o n o f the c h o s e n me th o d s , w hi c h i n v o l v e d te s t i n g e ac h f or i t s a

b i l i ty t o d e l i v er g o o d i nf or

mati o n a t a re a s o n a b l e c o s t
. T he g o al w a s t o u s e meth o d s a n d pr o t o c o l s th a t w o u l d re quire 1

- 3 h o ur s a t a s am p l i n g s i te mak i n g i t p o s s i b l e t o s am p l e s e v er al s i te s e a c h d ay , t en s o f s i te s e ac h w e e k , a n d hun d re d s o f s i te s e a c h s am p l i n g s e a s o n . A s e a s o n al i n d e x p er i o d w a s al s o e s t a b l i s he d d ur

i n g th e s u m me r - e a rl y f al l ( m i d J u n e to m i d O c to b er)
. F o r ma c r o i n v er t eb r a t e s , a rt

i f

i c i al s ub s t r a

t e s w ere th e met h o d o f c h o i c e a n d t h i s w a s c o n s i s t en t w i t h the U
. S
. E P A g u i d a n c e o f th at t i me . Th e a p p l i c at i o n o f thi s me th o d w a s f urt h er te s te d to re f i n e the g e n er al a pp ro ac h i n t h e e a r l y 1 9 8 0 s . A c l u s t er o f f i v e a r ti f

i c i al s ub s t r a

t e s b o u n d t o a c o n c re te b l o c k a re s et i n det e c t a b l e c ur re nt f or a c o l o n i z at i o n p er i o d o f s i x w e e k s . A di p n e t / h an d p i c k s am p l e o f t h e s ur ro u n di n g n at ur al s ub s t r a

te s i n c l u di n g al l av a i l a b l e h a b i t at s i s c o l l e c te d a t t

h e t i me o f s ub s t r a

te ret r i e v al
. Th i s te c h ni qu e , k n o w n a s qu al i t a t i v e s am p l i n g , e m p l o y s a t ri an g u l a r f

r ame di p n et an d c an b e u s e d a s a s t a n d

- al o n e s am p l i n g me t h o d
. A s i t e d e s c r i p t i o n d a t a s h e et i s c o m p l ete d b y a c re w l e a der a n d i n c l u d e s i nf ormat i o n a b o ut the s i te h a b i t at , e n v ir o n me n t al s et t i n g , an d o the r p e r t i n e nt i n f ormat i o n . S am p l e s a re ret r i e v e d , pre s erv e d i n 1 0 % f ormal i n i n th e f i e l d , an d t r an s p o r te d to t h e l a b or a t ory f o r l a t er p ro c e s s i n g . T he s p e c i f i c me th o d s a re d o c u me nte d i n w r i t

te n g ui d an c e manu al s ( O h i o E PA 1 9 8 0 , 1 9 8 7 , 1 9 8 9 b ) t h a t a re c o di f i e d b y re f eren c e i n t h e O hi o W Q S
. Fi s h a r e c o l l e c te d u s i n g v a r i o u s w adi n g a n d b o a t
- mo u n te d p u l s e d D
. C
. e l e c t r o f i s hi n g g e a r s , d ep en di n g o n the w i dth a n d d ep th o f the s t re a m o r r i v er . Th e s e al s o h ad t h ei r or i g i n i n al re ady av a i l a b l e te c h ni qu e s , b u t th e s t

r at i f

i c a ti o n o f the i r u s e i n di f f ere nt s i z e s o f w a t er b o di e s w a s an i s s u e th a t re quire d pr i or te s t i n g a n d d e v e l op me n t
. S am p l i n g i s s t a n d a rdi z e d b y l i n e al di s t an c e o f s t re am o r r i v er a n d re ac h l e n gth s w ere d et erm i n e d b y s am p l i n g s t an d a r d i n c re me nt s at me th o d s t e s t s i te s i n the e a r l y 1 9 8 0 s . Fi s h s am p l e s a re DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 6 8p ro c e s s e d i n t h e f i e l d an d i n c lu de i de nt i f

i c a t i o n t o s p e c i e s , e nu mer a t i o n ( c o un t s an d b i o ma s s ) b y a g e gr o up s ( adu l t , 1 + , 0 + ) , an d de l i n e a t i o n o f e x tern al a n o mal i e s . A qu al i t at i v e h a b i t a t a s s e s s me n t ( Q HE I ; R ank i n 1 9 8 9 , 1 9 9 5 ) i s c o m p l et e d o v er t h e e nt i rety o f the e l e c t r o f i s hi n g re ac h
. Fi s h s i t e s a re s am p l e d o n c e , tw i c e , or th re e t i me s w i thi n t h e s e a s o n al i n d e x p e r i o d , t h e f re qu en c y b ei n g det erm i n e d b y t h e c o m p l e xi ty o f th e s et ti n g an d th e p o t e n t i al f or e p i s o di c i m p ac t s . Th e s p e c i f i c me th o d s a r e d o c u me nte d i n wri t t en gu i d a n c e manu al s ( O hi o E P A 1 9 8 0 , 1 9 8 7 , 1 9 8 9 b ) t h a t a re c o di f i e d b y re f eren c e i n t h e O hi o W Q S
. La b o r a t

o r

y M e t

h o d s E a c h a r t i f

i c i al s ub s t r a

te ( qu a n t

i t a t i v e ) a n d n at ur al s ub s t r a

t e ( qu al i t at i v e ) s am p l e i s p ro c e s s e d i n a c c or d an c e w i th s t a n d a rdi z e d pr o c e d ure s ( O hi o E P A 1 9 8 9 b )
. Thi s i n c l u d e s an i n i t i al pre - p i c k a n d v i s u al s c an f o r r a re an d l a r g e or g a n i s m s , s ub s a m

p l i n g b y ma j or t a x a gr o up ( may f l i e s , s t o n e f l i e s , c a d di s f l i e s , m i d g e s , o th er s ) , a n d i de nt i f

i c a t i o n an d enu mer a t i o n t o t h e l o w e s t p r a c t i c a b l e t ax o n o m i c l e v e l
. O hi o E P A s t af f p erf o rm b o t h f i e l d s am p l i n g an d l a b or a to ry pro c e s s i n g . Fi s h s p e c i me n s th a t c ann o t b e v er i f

i e d i n the f i e l d a re pre s erv e d i n 1 0 % f ormal i n an d t r an s p o r te d to the l a

b or a to ry f or l ater pro c e s s i n g . T he s e a re c h a n g e d to 7 0 % ethy l al c o h o l a n d i d en t i f

i e d t o s p e c i e s . V er i f

i c a ti o n o f di f f i c u lt s p e c i me n s i s p erf orme d b y a t l e a s t o n e qu al i f i e d n o n - O h i o EP A t ax o n o m i s t
. A n a l y ti c a l M e t

h o d s O h i o E P A a n al y z e s b i o l o g i c a l d a t a u s i n g r o u ti n e s a v a i l ab l e i n th e O h i o E C O S d at a s t o r a g e , r e tri e v a l , a n d m a n a g e me n t s y s t e m . D a t a i s e n t er e d i n t o O h i o E C O S f o l l o w i n g a d at a v a l i d at i o n a n d Q A/ Q C p r o c e s s t o e l i mi n at e tr a n s c r i p t i o n a n d o th er err o r s . T h e p ri n c i p al i n d e x e s a r e b a s e d o n m u l t i me tr i c t e c h n i q u e s th at w e r e mo d i f i e d an d c al i b r at e d f o r u s e i n O h i o . F o r f i s h th i s i n c l u d e s th e In d e x o f B i o ti c I n t e g r i t y ( I B I ; K a rr 1 9 8 1 , F au s c h e t a l
. 1 9 8 4 , K ar r e t a l
. 1 9 8 6 ) a n d th e In d e x o f W e l l

- B e i n g ( IW B ; G a mmo n 1 9 7 6 , G a mmo n e t a l
. 1 9 8 1 )
. F o r m a c r o i n v e rt eb r at e s i t i n c l u d e s th e In v e rt e b r at e C o mmu n i t y I n d e x ( I C I ; O h i o E P A 1 9 8 7 , D e S h o n 1 9 9 5 )
. I n a d d i t i o n t o th e p r i m ary i n d e x e s , d at a a n a l y s e s i n c l u d e th e i n d e x me tri c v a l u e s , r e l a ti v e ab u n d an c e , a n d o th e r a g g r e g at i o n s o f th e d at a th at e x h i b i t e c o l o g i c a l l y me a n i n g f u l p a tt e r n s a n d i n f o r m at i o n o v e r s p a c e a n d t i me . T h i s c a n i n c l u d e th e u s e o f m u l t i v ari at e a n a l y s e s , p ar a me tri c an d n o n - p ar a me tri c s t at i s ti c al t e c h n i q u e s , an d d at a m ap p i n g . S ta f f

i n g a n d P ro f

e s s i o n a l i s m Qu al i f i e d an d re gi o n al l y e xp e r i e n c e d s t af f a re e m p l o y e d t o c a r ry o u t the s am p l i n g an d d at a an al y s i s a c t i v i t i e s . S k i l l e d an d e xp eri e n c e d s t af f dire c t , man a g e , a n d s up erv i s e al l ac ti vi t i e s . Thi s i n c lu de s a hi g h l e v e l o f e xp ert i s e i n the f i e l d s i n c e man y o f the c ri t i c al p i e c e s o f i n f o rma ti o n a re re c or de d an d , to a de gre e , i nt er p ret e d h er e . Th e s ame pr o f e s s i o n al s t af f w h o c o l l e c t the f i e l d d at a al s o i nt er p ret an d a p p l y t h e i nf o rma ti o n der i v e d f ro m th e d a t a i n a “ c r a dl e t o gr av e ” f a s hi o n . Thu s t h e s a me s t af f w h o p erf o rm t h e f i e l d w or k al s o p l an t h a t w o r k , p ro c e s s t h e d a t a i nto i n f o rma ti o n , i nt er pret th e re s u lt s , an d a p p l y the re s u l t s v i a a s s e s s me nt an d r ep or ti n g . S u c h s t af f, p a r ti c u l a rl y th o s e w i th s u f f i c i e nt e xp er i en c e , al s o c o n t r i b ut e to p o l i c y an d pr o gr am d e v e l op me n t
. Th e ma j or i ty o f d a t a u s e d b y O hi o E P A i s c o l l e c t e d b y a g e n c y s t af f
. H o w e v er , t h e me th o d s an d a p pr o a c h c a n b e c a r r i e d o ut b y o t h er e nt i ti e s a n d pr ac t i t

i o n er s . S i n c e 1 9 9 9 , O hi o E P A h a s o p er a t e d a v o l u nt a ry c er t i f

i c a t i o n pro c e s s an d thi s w i l l s o o n b e man d a t e d b y th e O hi o Cre di b l e D at a L aw . H

o w D o e s Oh i o D e c id e W h a t W a te r b o d i e s a n d L o c a t i o n s to M o n i to r ? In 1 9 8 0 , O h i o E P A i n i t i a t e d a n i n t e n s i v e w at e r s h e d s ur v e y d e s i g n th a t i n c l u d e d c h e mi c a l / p h y s i c al a n d b i o l o g i c a l a s s e s s me n t s o r s u r v e y s . A b i o l o g i c a l an d w a t er q u al i t y s u r v e y , o r “ b i o s u r v e y , ” i s a n i n t e r di s c i p l i n ary mo n i t o ri n g e f f o rt c o o r di n at e d o n a w at erb o d y s p e c i f i c o r w at er s h e d s c a l e . T h e e f f o rt m a y i n v o l v e a r e l at i v e l y s i m p l e s e tti n g f o c u s i n g o n o n e o r t w o s m a l l s tr e a m s , o n e o r t w o p ri n c i p al s tr e s s o r s , a n d a h a n d f u l o f s a m p l i n g s i t e s o r a m u c h mo r e c o m p l e x e f f o rt i n c l u d i n g e n ti r e dr ai n a g e b a s i n s , m

u l t i p l e a n d o v e rl ap p i n g s t r e s s o r s , a n d t e n s o f s i t e s . T h r o u g h th e 1 9 8 0 s , O h i o E P A c o n d u c t e d b i o s ur v e y s i n 6

- 1 0 d i f f e r e n t s tu d y are a s w i th a n a g g r e g at e t o t a l o f 2 5 0

- 3 0 0 s a m p l i n g s i t e s s a m p l e d /y e ar .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 69• R o t a t i n g b a s i n a p p r o a c h f o r d e t e r m i n i n g a n n u a l m o n i t o r i n g a c t i v i t i e s . • C o r r e l a t e d w i t h N P D E S p e r m i t s c h e d u l e . • S u p p o r t s a n n u a l W Q S u s e d e s i g n a t i o n r u l e m a k i n g . • A l i g n e d w i t h 1 5 y e a r T M D L s c h e d u l e i n 1 9 9 8

. 2 0 0 0 N W D O N E D O

S E D O S W D O C D O 2 0 0 3 2 0 0 1

1 9 9 9 1 9 9 9

2 0 0 3 1 9 9 9

2 0 0 4 2 0 0 1 2 0 0 1 2 0 0 0 2 0 0 3 2 0 0 2

2 0 0 3

1 9 9 9 1 9 9 9

2 0 0 0 2 0 0 0 2 0 0 0

F I G U R E B - 4 . F i v e - y e a r b a s i n a p p r o a c h f o r d e t e r m i n i n g a n n u a l w a t e r s h e d m o n i t o r i n g a n d a s s e s s m e n t a c t i v i t i e s a n d c o r r e s p o n d e n c e t o s u p p o r t m a j o r w a t e r q u a l i t y m a n a g e m e n t p r o g r a m s . W h i l e th e p u rp o s e o f th e s e s u r v e y s w a s t o s u p p o rt m u l t i p l e p r o g r a m o b j e c t i v e s , th e s c h e d u l e o f w at e r qu a l i t y m a n a g e me n t p r o g r a m o u tp u t s w a s n o t al w a y s c o o r di n at e d w i th th e b i o s u rv e y s c h e d u l e . In 1 9 9 0 , th i s p r o c e s s w a s f o r m a l l y c o o r di n at e d b e g i n n i n g w i th a r e v i s i o n t o th e s c h e d u l e f o r r e i s s u a n c e o f m a j o r a n d s i g n i f i c a n t N P D E S p e rmi t s . O h i o E P A f o r m a l l y a d o p t e d a f i v e y e ar b a s i n ap p r o a c h i n w h i c h b i o s ur v e y s w e r e s c h e d u l e d t w o y e ar s i n a d v a n c e o f th e r e i s s u a n c e o f N P D E S p e r mi t s ( Fi g u r e B

- 4 )
. T h e r o t at i n g b a s i n a p p r o a c h p r o v e d i t s u t i l i t y i n t w o o th e r i n s t a n c e s . T h e f i r s t w a s i n s u p p o rt o f O h i o n o n p o i n t s o u r c e a s s e s s me n t i n 1 9 9 0 , an d th e s e c o n d w h e n T M D L s b e c a me a m a j o r p r i o r i t y i n 1 9 9 8
. T h e l att e r w a s s e a ml e s s l y i n t e g r a t e d i n t o th e r o t ati n g b a s i n ap p r o a c h ( O h i o E P A 1 9 9 9 b )
. In th e 1 9 9 0 s , th e d e m a n d f o r th e w at e r s h e d a s s e s s me n t s i n c r e a s e d f u rth er w i th u p t o 7 0 0 s i t e s b e i n g s a m p l e d w i th i n 1 0

- 1 2 s tu d y ar e a s i n s o me y e ar s . T h e p r o c e s s o f p r o g r a m i n t e g r a ti o n w a s f u rth er i n s t i tu ti o n al i z e d w i th a s tru c tu re d p r o c e s s f o r s e l e c t i n g w a t er s h e d s , p l a n n i n g th e mo n i t o r i n g , a n d a n a l y z i n g a n d r e p o rt i n g th e r e s u l t s ( T ab l e B

- 5 )
. T A B L E B - 5 . I mp o r t a n t t i m e l i n e s a n d m i l e s t o n e s i n t h e p l a n n i n g a n d e x e c u t i o n o f t h e r o t a t i n g b a s i n a p p r o a c h c o n d u c t e d a n n u a l l y a n d s i n c e 1 9 9 0 b y O h i o E P A . M i l e s t o n e T i m e l i n e D e c e m b e r - F e b ru ary : I n i t i a l s c r e e n i n g o f th e m a j o r h y d r o l o g i c ar e a s t ake s p l a c e b y s o l i c i t i n g i np u t f r o m th e v ari o u s p r o g r am ( M o n t h s 1

- 3 ) o f f i c e s an d o th e r s t ake h o l d e r s . F e b ru ary - M ar c h : F i n a l p ri o ri t i z at i o n o f i s s u e s an d d e f i n i t i o n o f s p e c i f i c s tu d y ar e a s . R e s o u r c e a l l o c at i o n t ake s p l a c e an d ( M o n t h s 3 th r u 4 ) s tu d y t e a m a s s i g n me n t s ar e m a d e . M ar c h

- M ay : S tu d y p l an n i n g t ake s p l a c e an d c o n s i s t s o f d e t ai l e d m ap r e c o n n ai s s an c e , r e v i e w o f h i s t o ri c a l ( M o n t h s 4 th r u 5 ) mo n i t o ri n g e f f o rt s , an d i n i t i a l s am p l i n g s i t e s e l e c t i o n b y th e s tu d y t e a m . F i n a l s t u d y p l an s ar e r e v i e w e d an d ap p ro v e d
. M ay - J u n e : F i n a l s t u d y p l an s ar e u s e d t o d e v e l o p l o g i s t i c s f o r e a c h f i e l d c r e w . P r ep ar at i o n s ar e m a d e f o r f u l l

- s c a l e ( M o n t h s 5 th r u 6 ) f i e l d s a m p l i n g . J u n e - O c t o b e r : F i e l d s am p l i n g t ake s p l a c e w i th f i e l d c r e w s o p e r at i n g s o me w h at i n d e p e n d e n t l y o n a d ay - t o - d ay b a s i s , ( M o n t h s 6 th r u 1 0 ) b u t c o o rd i n at e d b y th e s tu d y p l an an d t h e t e am l e a d e r . S tu d y t e a m c o mm u n i c at i o n t ake s p l a c e a s n e c e s s ar y , e s p e c i a l l y t o r e s o l v e u n e x p e c t e d s i tu at i o n s . O c t o b e r - F e b r u ary : L ab o r at o ry s a m p l e an a l y s i s t ake s p l a c e f o r c h e mi c a l an d b i o l o g i c a l p ar am e t e r s . R a w d at a i s e n t e r e d ( M o n t h s 1 0 t h ru 1 4 ) i n t o d at ab a s e s f o r r e d u c t i o n an d an a l y s i s . Th e s tu d y t e a m me e t s t o r e v i e w th e i n f o rm at i o n b a s e g e n e r at e d b y th e f i e l d s a m p l i n g a n d to c o o r d i n at e t h e d at a an a l y s i s an d r e p o rt i n g e f f o rt
. N o v e m b e r - M a y : I n f o rm at i o n ab o u t i n d i c at o r l e v e l s 3

- 6 i s r e tri e v e d , c o m p i l e d , an d u s e d t o p r o d u c e an a l y s e s th at w i l l ( M o n t h s 1 1 t h ru 1 7 ) s u p p o rt t h e e v a l u at i o n o f s t atu s an d tr e n d s an d c au s a l a s s o c i at i o n s w i th i n th e s t u d y ar e a . I n t e g r at i o n o f th e i n f o rm at i o n ( i
. e . , a s s e s s me n t ) i s i n i t i at e d
. M ay - D e c e m b e r : T h e a s s e s s me n t p r o c e s s i s c o m p l e t e d b y p r o du c i n g w o rki n g c o p i e s o f th e a s s e s s m e n t f o r r e v i e w b y th e ( M o n t h s 1 7 t h ru 2 4 ) s tu d y t e a m an d a f i n a l e d i t f o r an i n t e rn a l p e e r r e v i e w . F i n a l a s s e s s m e n t ap p r o v e d b y m an a g e me n t f o r u s e w i th i n an d o u t s i d e o f O h i o E P A
. I t i s u s e d t o s u p p o rt 3 0 5 b / 3 0 3 d , NP D E S p e rmi tt i n g , w at e r q u a l i ty s t an d ar d s ( e . g . , u s e d e s i g n at i o n r e v i s i o n s ) , an d o th e r p r o g r am s w h e r e s u r f a c e w at e r q u a l i ty i s o f c o n c e rn . DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 70E a c h b i o s ur v e y i s d e s i g n e d a n d c o n d u c t e d t o me e t thr e e m a j o r o b j e c t i v e s : 1 ) d e t er mi n e th e e x t e n t t o w h i c h u s e d e s i g n at i o n s a s s i g n e d i n th e O h i o W Q S ar e e i th e r att a i n e d o r n o t a t t a i n e d ; 2 ) d e t er mi n e i f u s e d e s i g n a ti o n s a s s i g n e d t o a g i v e n w a t erb o d y ar e ap p r o p ri at e an d at t ai n a b l e ; a n d 3 ) d e t er mi n e i f a n y c h a n g e s i n ke y a m b i e n t b i o l o g i c al , c h e mi c a l , o r p h y s i c a l i n di c at o r s h a v e t ake n p l a c e o v e r t i me , p art i c u l arl y b e f o r e a n d a f t er th e i m p l e me n t at i o n o f p o i n t s o ur c e p o l l u t i o n c o n tr o l s o r b e s t m a n a g e me n t p r a c t i c e s . T h e d at a g a th e r e d b y a b i o s u r v e y i s p r o c e s s e d , e v a l u at e d , a n d s y n th e s i z e d i n a b i o l o g i c al a n d w a t e r q u al i t y r e p o rt
. E a c h b i o l o g i c a l a n d w at e r q u al i ty s tu d y c o n t ai n s a s u mm ar y o f m a j o r f i n di n g s a n d r e c o mme n d a t i o n s f o r r e v i s i o n s t o W Q S ( e . g . , T a b l e B

- 6 ) , f u tur e mo n i t o r i n g n e e d s , o r o th e r a c ti o n s w h i c h m a y b e n e e d e d t o r e s o l v e e x i s ti n g i m p a i r me n t ( s ) o f d e s i g n a t e d u s e s . At th e s ame t i me , th e s y s t e m a t i c e x e c u ti o n o f b a s i n s u r v e y s b u i l d s a l o n g - t e r m d a t ab a s e o v e r s p a c e a n d t i me , c re at i n g a n d s u s t a i n i n g a r e s o ur c e o f th e d e v e l o p me n t a n d i m p r o v e me n t o f t o o l s , c r i t e ri a , p o l i c i e s , a n d l e g i s l a ti o n ( F i g u r e B

- 5 )
. T h e r e c o mme n d a t i o n s f o r u s e d e s i g n a ti o n r e v i s i o n s ar e a d i r e c t r e s u l t o f th e b i o l o g i c al a n d w a t er q u a l i t y a s s e s s me n t
. U s e s are d e s i g n a t e d o n d e mo n s t r at e d p o t e n t i a l t o att a i n a p a rti c u l a r u s e b a s e d o n th e f o l l o w i n g s e qu e n c e ( i n o r d e r o f i m p o rt an c e ) : S t a t e w i d e / R e g i o n a l A p p l i c a t i o n s
• T

M

D L s ( 3 0 3 d ) • S t a t u s /T r e n d s ( 3 0 5 b ) • L o c a l p r o j e c t s • N P S / B M P e f f e c t i v e n e s s e v a l u a t i o n s • N AW Q A/ R E M A P • W a t e r s h e d m g m t . • S W A P • U W A • I W I " g r o u n d

t r u t h i n g " • E n v i r o n m e n t a l I n d i c a t o r s • R e f

i n e d & V a l

i d

a t

e d W

Q Cr it

e r

i a • R e f

e r

e n c e W Q & S

e d

i m e n t b e n c h m a r k

s • B i o l

og i c a l Cr it

e r

i a • B i o l o g i c a l R e s p o n s e

S i g n a t u r e s • R e

g i

o n a l s t r a t

if

i ca t io n ( e c o r eg i o n s , s ub r e

g . ) P r o g r a m D e v e l o p m e n t
• T M D L L i s t i n g / D e - l i s t i n g • R e f

i n e d W Q S U s e s P o l i c y D e v e l o p m e n t

• A n t i d e g r a d a t i o n • N P D E S ( W E T , C S O s ,

S t o r m w a t e r ) • 4 0 4 / 4 0 1 d r e d g e & f i l l • S t r e a m P r o t e c t i o n • N u t

r i e n t m a n ag e m e n t • O v e r a l l p r o g r a m / p o l i c y

e f f e c t i v e n e s s • E n v i r o n m e n t a l a u d i t s T

h e sy s t

e m a t ic a c c u m u l a t

i o n o f i n f o r m a t io n a c r o s s s p a t i a l a n d t e m p o r a l s ca l e s

F I G U R E B - 5 . S t r a t e g i c s u p p o r t p r o v i d e d o v e r t i m e b y s y s t e m a t i c m o n i t o r i n g a n d a s s e s s m e n t ; f u n c t i o n s r e l a t e d t o t h e i mp l e m e n t a t i o n o f T A L U s a r e i t a l i c i z e d a n d u n d e r l i n e d .

1 ) a t t a i n me n t o f th e b i o c r i t e ri a ( i f a tt ai n i n g W W H o r h i g h e r – att a i n me n t o f E W H i s re q u i r e d t o b e d e s i g n a t e d a s E W H ) ; an d 2 ) i f a W W H b i o c r i t er i o n i s n o t me t , th e h ab i t a t p o t e n ti a l d e t er mi n e d b y th e Q u a l i t ati v e H ab i t at E v a l u a ti o n I n d e x ( Q H E I ; R a n ki n 1 9 8 9 , 1 9 9 5 ) a n d an a s s o c i a t e d a s s e s s me n t o f w a r mw a t e r : mo d i f i e d h ab i t at at t r i b u t e s i s u s e d t o d e t e r mi n e th e p o t e n ti a l t o att a i n WW H
. F o r u s e s l e s s th a n WW H ( i
. e . , M W H o r L RW ) , a u s e att a i n ab i l i t y a n al y s i s i s r e q u i re d a n d i n c l u d e s c o n s i d e r a ti o n o f th e f a c t o r s th at e s s e n t i al l y p re c l u d e WW H a tt ai n me n t i n c l u di n g th e f e a s i b i l i t y o f r e s t o ri n g th e w at erb o d y . A u s e att a i n ab i l i t y a n a l y s i s re q u i re s th e f o l l o w i n g i n f o r m at i o n : 1 ) th e p r e s e n t att ai n me n t s t atu s o f th e w at erb o d y b a s e d o n a b i o l o g i c a l a s s e s s me n t p e r f o r me d i n a c c o r d a n c e w i th th e r e q u i re me n t s o f th e b i o c r i t e ri a , th e O h i o W Q S , a n d th e Fi v e - Y e ar M o n i t o r i n g S tr a t e g y ( th e l att er p ert a i n s t o a d e q u a c y o f s p a ti al d e s i g n ) ; 2 ) a h ab i t at a s s e s s me n t t o e v a l u a t e th e p o t e n ti al t o a tt ai n at l e a s t WW H ; an d

1 7 1 DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 53 ) a r e a s o n a b l e r e l at i o n s h i p b e t w e e n th e i m p a i r e d s t a tu s an d th e p r e c l u d i n g h u m a n - i n d u c e d a c ti v i t i e s b a s e d o n a n a s s e s s me n t o f m u l t i p l e i n di c at o r s u s e d i n th e i r ap p r o p ri at e i n d i c at o r r o l e s a n d a d e mo n s tr at i o n c o n s i s t e n t w i th 4 0 C F R P art 1 3 1
. 1 0 [ g ] [ 1

- 6 ]
. In th e e x a m p l e f r o m th e B i g D arb y C r e e k w at e r s h e d a s s e s s me n t c o n d u c t e d i n 2 0 0 0 , a l l o f th e s t r e a m s a n d s e g me n t s l i s t e d i n T a b l e B

- 6 w e r e s a m p l e d i n a c c o r d a n c e w i th O h i o E P A ’ s g e o me tri c a n d i n t e n s i v e s u r v e y d e s i g n . A n u m b e r o f th e s t r e a m s i n T ab l e B

- 6 w e r e o r i g i n al l y a s s i g n e d a qu a ti c l i f e u s e d e s i g n a ti o n s i n th e 1 9 7 8 a n d 1 9 8 5 W Q S b a s e d l ar g e l y o n b e s t p r o f e s s i o n al j u d g m e n t o r b y tri b u t ary me m b e r s h i p , w h i l e o th e r s w e r e n o t y e t d e s i g n a t e d
. T h e c urr e n t b i o l o g i c a l a s s e s s me n t me th o d s a n d n u me r i c a l b i o c ri t e ri a di d n o t e x i s t a t th at t i me . M o s t o f th e l ar g e r t r i b u t a r i e s a n d th e m a i n s t e m w e r e p r e v i o u s l y d e s i g n at e d b a s e d o n b i o s u r v e y s o f s p e c i f i c s e g me n t s a n d s t r e a m s i n 1 9 7 9 , 1 9 8 1 , 1 9 8 8 , an d 1 9 9 2
. T h e u s e d e s i g n at i o n s o f mo s t o f th e m a i n s t e m a n d s o me o f th e m a j o r t r i b u t a r i e s w e re r e s o l v e d b y th o s e e f f o rt s . H o w e v e r , m a n y o f th e s m a l l e r s t r e a m s i n th i s w a t e r s h e d w er e e v a l u at e d f o r th e f i r s t ti me u s i n g a s t a n d ar di z e d b i o l o g i c al ap p r o a c h i n 2 0 0 0
. U l ti m a t e l y , th e d e s i g n a ti o n s f o r e a c h s t r e a m a n d ri v e r s e g me n t ar e b a s e d o n d i r e c t s a m p l i n g a n d a s s e s s me n t s o f e a c h i n d i v i d u a l w at erb o d y a n d th e p r o c e s s e s p r e v i o u s l y d e s c r i b e d
. E x tr ap o l ati o n o f s a m p l i n g r e s u l t s f o r th i s a n d o th e r p u rp o s e s ( e . g . , s t atu s a s s e s s me n t ) i s mi n i m a l a n d o c c ur s o n l y w i th i n i n d i v i du a l w at erb o di e s . T h e ap p l i c ati o n o f th e g e o me tr i c w a t e r s h e d a n d i n t e n s i v e s u rv e y d e s i g n i n c l u d e d al l tri b u t ari e s a n d r e s u l t e d i n th e a d d i ti o n o f 2 6 p r e v i o u s l y u n l i s t e d a n d / o r u n d e s i g n a t e d s t r e a m s . O f th e s e 2 6 s t r e a m s , f o u r w er e d e s i g n at e d EW H , 1 8 a s W W H , f o u r a s M W H , a n d tw o a s L RW ; a n a d d i t i o n al f i v e s tre a m s e g me n t s w e r e s i m u l t a n e o u s l y d e s i g n a t e d C W H
. U n d e r th e 1 9 7 8 W Q S , a l l 2 6 tri b u t a ri e s w o u l d h a v e b e e n d e s i g n a t e d a s EW H b y v i rtu e o f th e i r t r i b u t ary me m b e r s h i p i n th e B i g D arb y w a t er s h e d
. T h i s w a s e x t e n d e d t o o n l y th e 1 9 n a me d tri b u t ari e s i n th e 1 9 8 5 W Q S , o f w h i c h n i n e w er e l at e r c h a n g e d b a s e d o n e a r l i e r b i o s u r v e y d a t a . T h i s e x a m p l e i l l u s t r a t e s th e c o mp ar at i v e l a c k o f a c c ur a c y i n e x t r ap o l at i n g u s e s b y tri b u t ary me m b e r s h i p w i th i n a w a t e r s h e d a n d th e n e e d t o s a m p l e a n d a s s e s s i n di v i d u a l s tre a m s f o r u s e d e s i g n at i o n p u rp o s e s . T A B L E B - 6 . S u m m a r y o f r e c o m m e n d a t i o n s f o r u s e d e s i g n a t i o n s i n t h e B i g D a r b y C r e e k w a t e r s h e d b a s e d o n a b i o l o g i c a l a n d w a t e r q u a l i t y a s s e s s m e n t c o m p l e t e d i n 2 0 0 0 . S y mb o l s a r e l i s t e d f o r t h e e x i s t i n g d e s i g n a t i o n /r e c o m m e n d e d d e s i g n a t i o n (

_ - u n d e s i g n a t e d ; + - v e r i f i e d b y b i o s u r v e y ; * - u n v e r i f i e d d e f a u l t d e s i g n a t i o n f r o m 1 9 7 8 o r 1 9 8 5 W Q S ) .

W a t e r B o d y S e g m e n t U s e D e s i g n a t i o n s

S R W A q u a t i c L i f e H a b i t a t W a t e r S u p p l y R e c r e a t i o n W W H E W H M W H S S H C W H L R W P W S A W S I W S B W P C R S C R

B i g D ar b y C r e ek ( 0 2

- 2 0 0 ) a

- H e a d w at er s t o RM 7 9
. 2

- R M 7 9
. 2 t o m o u t h Fl a t B r an c h ( 0 2

- 2 2 3 ) ( RM 7 8
. 4 8 ) b Tri b u t ary t o F l a t B r an c h ( 0 2

– 3 6 5 ) ( RM 1
. 5 ) Li t t l e D ar b y C r e ek ( 0 2

- 2 5 1 ) ( RM 7 8
. 3 4 ) R M 3
. 5 t o m o u t h U
. T
. t o B
. D ar b y C r . ( 0 2

- 3 6 1 ) ( RM 7 4
. 9 1 ) R M 0
. 7 5 t o m o u th S p a i n C r e e k ( 0 2

- 2 2 2 ) ( R M 7 4
. 3 )

- H e a d w a t er s t o R M 5

. 0 R M 5

. 0 t o m o u t h P l e a s a n t Ru n ( 0 2

- 2 2 1 ) ( RM 7 2
. 0 1 ) *

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DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 7 2W a t e r B o d y S e g m e n t U s e D e s i g n a t i o n s

S R W A q u a t i c L i f e H a b i t a t W a t e r S u p p l y R e c r e a t i o n W W H E W H M W H S S H C W H L R W P W S A W S I W S B W P C R S C R U
. T
. t o B i g D ar b y C r e ek ( 0 2

- 3 6 0 ) ( R M 6 9
. 4 ) RM 1
. 8 t o m o u th H a y R u n ( 0 2

- 2 2 0 ) ( RM 6 7
. 6 ) R M 1
. 1 t o m o u t h Pr a i r i e R u n ( 0 2

- 2 1 9 ) ( RM 6 3
. 8 4 ) B u c k R u n ( 0 2

- 2 0 9 ) ( RM 6 3
. 7 4 ) R ob i n s o n Ru n ( 0 2

- 2 0 7 ) ( RM 5 3
. 6 9 ) S w e e n e y R u n ( 0 2

- 3 5 7 ) ( RM 5 2
. 1 1 ) R M 1
. 7 t o m o u t h S u g ar Ru n ( 0 2

- 2 0 6 ) ( RM 5 0
. 9 2 )

- H e a d w a t er s t o R M 7
. 0

- R M 7
. 0 t o m o u t h U
. T
. t o S u g ar R u n ( 0 2

- 3 5 8 ) ( RM 7
. 3 9 ) W o rth i n g t o n D i t c h ( 0 2

- 2 3 5 6 ) ( R M 5 0
. 6 2 ) RM 0
. 4 t o m o u t h B a l l e n g e r - J o n e s D i t c h ( 0 2

- 3 5 5 ) ( RM 4 9
. 6 8 ) R M 3
. 7 2 t o m o u th Y u t z y D i t c h ( 0 2

- 3 6 4 ) ( R M 4 7
. 1 ) RM 1
. 3 8 t o th e m o u t h Fi t z g er a l d D i t c h ( 0 2

- 2 7 2 ) ( R M 4 4
. 9 6 ) RM 1
. 7 5 t o m o u t h Li t t l e D ar b y C r . ( 0 2

- 2 1 0 ) ( RM 3 4
. 1 ) H e a d w a t er s t o RM 3 6
. 9 Li t t l e D ar b y C r . ( 0 2

- 2 1 0 ) ( RM 3 4
. 1 ) R M 3 6
. 9 t o m o u th C l o v er R u n ( 0 2

- 2 1 8 ) ( RM 3 9
. 8 ) L ak e R u n ( 0 2

- 2 1 6 ) ( RM 3 6
. 9 ) Ju mp i n g Ru n ( 0 2

- 2 1 7 ) ( RM 3
. 9 ) Tr e a c l e C r e ek ( 0 2

- 2 1 3 ) ( R M 3 1
. 3 ) H o w ar d Ru n ( 0 2

- 2 1 5 ) ( RM 5

. 4 ) Pr o c t o r R u n ( 0 2

- 2 1 4 ) ( R M 3
. 6 9 ) B ar r o n C r e ek ( 0 2

- 2 1 2 ) ( RM 2 4
. 4 ) W a mp D i t c h ( 0 2

- 3 6 3 ) ( RM 2 3
. 0 ) S p r i n g F o rk ( 0 2

- 2 1 1 ) ( RM 1 7
. 4 6 )

B a l e s D i tc h ( 0 2

- 3 6 2 ) ( R M 3
. 6 4 ) RM 1
. 7 2 t o m o u t h S mi t h D i t c h ( 0 2

- 3 5 3 ) ( R M 3 1
. 6 9 ) Tri b u t ary t o S m i th D i tc h ( 0 2

- 3 5 4 ) ( RM 0
. 0 6 ) G a y R u n ( 0 2

- 2 9 8 ) ( RM 2 6
. 4 8 ) H e l lb r a n c h R u n ( 0 2

- 2 0 4 ) ( R M 2 6
. 1 ) H e a d w a t er s t o RM 5

. 0 H e l lb r a n c h R u n ( 0 2

- 2 0 4 ) ( R M 2 6
. 1 ) RM 5

. 0 t o m o u th

H a mi l t o n D i t c h ( 0 2

- 2 5 9 ) ( R M 1 1
. 1 9 )

- H d w tr s t o Fe d er R d
. _ +

+
+

_ +

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DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 7 3W a t e r B o d y S e g m e n t U s e D e s i g n a t i o n s

S R W A q u a t i c L i f e H a b i t a t W a t e r S u p p l y R e c r e a t i o n W W H E W H M W H S S H C W H L R W P W S A W S I W S B W P C R S C R Fe d er R d
. t o m o u t h C l o v er G r o f

f D i t c h ( 0 2

- 2 4 5 ) ( R M 1 1
. 1 9

- H d w tr s t o F e d er R d
. Fe d er R d
. t o m o u th S p ri n g w a t er R u n ( 0 2

- 2 0 3 ) ( RM 2 4
. 0 ) U
. T
. t o B i g D ar b y C r e ek ( 0 2

- 3 5 2 ) ( RM 2 3
. 7 7 ) U
. T
. t o B i g D ar b y C r e ek ( 0 2

- 2 7 0 ) ( RM 2 0
. 2 ) U
. T
. t o B i g D ar b y C r e ek ( 0 2

- 3 6 6 ) ( RM 1 8
. 4 1 ) G

r e e n b ri er C r e ek ( 0 2

- 2 0 2 ) ( RM 1 6
. 7 5 ) G e o r g e s C r e ek ( 0 2

- 2 0 1 ) ( RM 1 4
. 4 ) Li z ar d Ru n ( 0 2

- 2 7 3 ) ( RM 1 2
. 9 3 ) _ +

_ + +

_ +

_ +

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* * _ +

_ + * +
* +
* + +

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* +

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* + * _ +

_ +

_ +

_ + a - Ri v er c o d e o f th e r i v er o r s tr e a m s e g m e n t ; b

- R i v er M i l e o f t h e c o n f l u e n c e p o i n t w i t h a

p p l i c a b l e r e c e i v i n g s tre a m
W h i l e th e p r i n c i p a l f o c u s o f a b i o s ur v e y i s o n A Q U A T I C L I F E U S E C H A N G E S : th e s t atu s o f a q u at i c l i f e u s e s , th e s t atu s o f O H I O W Q S ( 1 9 7 8 - 2 0 0 1 ) o th e r u s e s s u c h a s r e c re ati o n a n d w at e r s u p p l y , 3 0 0 1 9 7 8

- 1 9 9 2 1 9 9 2

- 2 0 0 1

? a s w e l l a s h u m a n h e al th c o n c e r n s a r e al s o a d dr e s s e d ( T a b l e B

- 6 )
. T h e f i n d i n g s a n d 2 5 0 c o n c l u s i o n s o f a b i o l o g i c al a n d w a t e r qu a l i t y s tu d y m a y f a c t o r i n t o r e g u l at o r y a c t i o n s t ake n b y O h i o E P A ( e . g . , N P D E S p e r mi t s , D i r e c t o r ’ s O r d e r s , th e O h i o W at e r Q u a l i t y S t a n d ar d s [ O A C 3 7 4 5

- 1 ] ) , a n d a r e e v e n tu al l y 2 0 0
1 5 0SEGMENTS

i n c o rp o r a t e d i n t o W at e r Q u a l i t y P e r mi t S u p p o rt D o c u me n t s ( W Q P S D s ) , S t at e W at er Q u a l i t y M a n a g e me n t P l an s , th e O h i o N o n p o i n t S o u r c e A s s e s s me n t , a n d th e In t e g r at e d R e p o rt ( c o m b i n e d 3 0 3 [ d ] a n d 3 0 5 [ b ] r e p o rt )
. P e ri o di c 1 0 0
5 0

0 ru l e m aki n g s ar e c o n d u c t e d t o i n c o r p o r at e th e u s e r e v i s i o n r e c o mme n d at i o n s i n t o th e O h i o W Q S , th u s r e s o l v i n g th e i s s u e p r i o r to th e ap p l i c at i o n o f w a t e r q u a l i t y m a n a g e me n t ( s e e F i g u r e 5

- 1 , U
. S
. E P A ’ s W at e r Q u a l i t y M a n a g e me n t C y c l e )
. Fi g u re B

- 6 s u mm ar i z e s th e n u m b e r o f s tr e a m a n d r i v e r s e g me n t s ( mo s t l y w h o l e s tr e a m s ) w h e re a q u at i c l i f e u s e s h a v e b e e n r e v i s e d a s th e r e s u l t o f a b i o l o g i c al a n d w a t e r q u al i t y a s s e s s me n t i n O h i o s i n c e 1 9 7 8
. T h i s b e c a me a r o u ti n e p r a c ti c e o n c e th e a s s e s s me n t c ri t e ri a a n d d e c i s i o n - m aki n g p r o c e s s " U P G R A D E S " " D O W N G R A D E S " P R E V I O U S L Y U N D E S I G N A T E D T Y P E O F C H A N G E F I G U R E B - 6 . T h e n u m b e r o f i n d i v i d u a l s t r e a m a n d r i v e r s e g m e n t s i n w h i c h a q u a t i c l i f e u s e d e s i g n a t i o n s w e r e r e v i s e d d u r i n g 1 9 7 8 - 1 9 9 2 a n d 1 9 9 2 - 2 0 0 1 . C a s e s w h e r e t h e u s e w a s r e v i s e d t o a h i g h e r u s e a r e t e r m e d “ u p g r a d e s ” a n d c a s e s w h e r e a l o w e r u s e w a s a s s i g n e d a r e t e r m e d “ d o w n g r a d e s ” . P r e v i o u s l y u n d e s i g n a t e d r e f e r s t o s t r e a m s t h a t w e r e n o t l i s t e d i n t h e 1 9 8 5 W Q S , b u t w h i c h h a v e b e e n a d d e d v i a t h e F i v e - Y e a r B a s i n A p p r o a c h t o m o n i t o r i n g a n d a s s e s s m e n t .
DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 7 4f o r U A A s w er e e s t a b l i s h e d e arl i er i n th e a s s e s s me n t p r o c e s s . It r e q u i r e d th e d e v e l o p me n t o f re l i ab l e t o o l s , p a rti c u l a r l y f o r d e t e rmi n i n g s t a tu s , a s s e s s i n g h a b i t at , a n d d e t er mi n i n g c au s a l a s s o c i at i o n s , al l o f w h i c h a r e p art o f th e d e v e l o p me n t a l p r o c e s s d e s c r i b e d i n F i g u re 5

- 2
. T h e t er m s “ u p g r a d e ” an d
“ d o w n g r a d e ” are u s e d f i g u r a t i v e l y h er e a n d i n Fi g u r e B

- 6 a s d e s c r i p t o r s o f th e di re c ti o n o f c h a n g e f r o m th e d e f au l t u s e t o th at p r o du c e d b y a s t a n d ar di z e d a s s e s s me n t p r o c e s s . T h e m a j o ri t y o f th e s e c h a n g e s are f r o m th e b a s e l i n e o f th e o ri g i n a l d e s i g n a ti o n s m a d e i n 1 9 7 8 o r 1 9 8 5 w i th o u t th e b e n e f i t o f s y s t e m a t i c mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t d a t a , n u me r i c al b i o c r i t er i a , a n d re f i n e me n t s i n th e p r o c e s s th at o c c u r r e d i n th e l a t e 1 9 8 0 s . T h u s , th e o r i g i n a l u s e d e s i g n a ti o n s a r e me r e l y b e i n g “ c o r r e c t e d ” t o th e ap p r o p ri at e u s e b a s e d o n a s t a n d ar di z e d p r o c e s s an d mo r e r o b u s t c r i t er i a a n d a s s e s s me n t s . M o n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t i n f o r m a t i o n , w h e n b a s e d o n a s u f f i c i e n tl y c o m p r e h e n s i v e a n d ri g o r o u s s y s t e m o f e n v i r o n me n t a l i n di c at o r s , i s i n t e g r a l t o p r o t e c ti n g h u m a n h e a l th , p r e s e r v i n g a n d r e s t o ri n g e c o s y s t e m i n t e g r i t y , a n d s u s t a i n i n g a v i ab l e e c o n o my ( I T F M 1 9 9 2 )
. S u c h a s tr at e g y i s i n t e n d e d t o a c h i e v e a b e tt e r r e tur n o n p u b l i c a n d p r i v at e i n v e s t me n t s i n e n v i r o n me n t a l p r o t e c t i o n a n d n atu r a l r e s o u r c e s m a n a g e me n t
. M o r e a n d b e tt er mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t i n f o r m a t i o n i s n e e d e d t o a n s w er th e f u n d a me n t a l qu e s t i o n s ab o u t th e c o n di ti o n o f o ur w a t e r r e s o u rc e s a n d t o s h ap e th e s t r at e g i e s n e e d e d t o a d dr e s s b o th e x i s t i n g a n d e me r g i n g p r o b l e m s w i th i n th e c o n t e x t o f w a t er s h e d

- b a s e d m a n a g e me n t
. T h e s e p ri n c i p l e s h a v e g u i d e d th e d e v e l o p me n t o f s u rf a c e w a t e r mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t at O h i o E P A f o r th e p a s t 2 5 y e ar s an d w i l l c o n ti n u e t o d o s o i n th e f u tu r e . 

### I V . D e v e l o p a n d v a l i d a te q u a n ti t a ti v e th r e s h o l d s Th e l a c k o f ad e qu ate an d re l i a b l e d e c i s i o n c ri ter i a f or b i o l o g i c al a s s e s s me nt h a s hi s tor i c al l y l i m i te d i t s u s e f u l n e s s , re l i a b i l i ty , an d w i der ac c ep t an c e i n w a t er qu al i ty man a g e me n t
. In 1 9 8 0 , O h i o E PA de v e l o p e d a n i ni t i al s et o f de c i s i o n c r i t er i a f or f i s h an d ma c r o i n v er t ebr ate a s s e m b l a g e s th a t c o n s i s te d o f n a r r a

ti v e qu al i ty r a

t i n g s b a s e d i n p a rt o n nu me r i c al b i o l o g i c al i n de x “ g ui de l i n e s ” ( T a b l e s B

- 1 an d B

- 2 )
. Th e s e w ere i nt e n de d t o mo r e di re c tl y re f l e c t a n d a s s e s s th e e c o l o g i c al g o al s e s p o u s e d b y the ti ere d a qu a t i c l i f e u s e s a do p te d i n 1 9 7 8
. T h e s e e a rl y n a r r at i v e b i o c r i ter i a w ere c o m p ri s e d o f c o nte m p o r a ry me a s ure s s u c h a s t a x a r i c h n e s s , i n di c ato r g u i l d s , the S h a n n o n di v er s i ty i n de x , a n d t h e In d e x o f W e l l

- B e i n g ( G am mo n 1 9 7 6 )
. At t a

i n a b l e e xp e c t a ti o n s f or a s et o f n a r r at i v e c o m m

u n i ty a t t r i b ut e s w ere b a s e d o n O h i o ’ s e xp er i e n c e w i th s am p l i n g a

p pro xi mate l y 1 5 0

- 2 0 0 s i t e s s t a te w i d e . Thi s a p pr o a c h w a s u s e d b etw e e n 1 9 8 0 an d 1 9 8 7 a n d w a s a p p l i e d u ni f o rm l y o n a s t a t e w i de b a s i s . A s the t e c hn o l o g y di d n o t y e t e x i s t , n o e f f ort w a s ma de t o ac c o u nt f o r b ac kgr o u n d v a r i a

b i l i ty b y u s i n g l a n d s c a p e p a r ti t

i o ni n g f r ame w o r k s s u c h a s e c ore g i o n s . Th e n a r r at i v e c l a s s i f i c a ti o n s y s t e m c o n s i s t e d o f a s s i g ni n g n a r r a

t i v e qu al i ty r a ti n g s s u c h a s e x c ep t i o n al ( c o n s i s t e nt w i t h the E x c ep t i o n al W a rm w a t er H a b i t at u s e ) , g o o d (W a rm w ater H a b i t a t u s e ) , f air , a n d p o o r . E x c ep t i o n al an d g o o d me t t he g o al s o f t h e C l e an W ater A c t w hi l e f a

i r a n d p o o r re f l e c te d a f a

i lure to a t t ai n th o s e g o al s ( T a b l e s B

- 1 a n d B

- 2 )
. Th e p ur p o s e o f thi s n a r r a

t i v e c l a s s i f i c a t i o n s y s te m w a s e s s e nt i al l y tw o f o l d : 1 ) t o pr o v i d e a n o b j e c t i v e , s y s t e ma ti c b a s i s f o r a s s i g n i n g aqu at i c l i f e u s e s t o s urf ac e w a ter s ; an d 2 ) t o p ro v i de an o b j e c t i v e , s t a n d a rdi z e d a p pro ac h f o r de term i ni n g the ma g n i tu d e a n d s e v er i ty o f aqu at i c l i f e i m p airme nt s f or a s s e s s me nt p ur p o s e s . C o n s i d er a b l e j u dg me n t w a s u s e d i n a p p l y i n g the s e e a rl y n a r r at i v e b i o l o g i c al c r i te r i a o n a s i te - s p e c i f i c b a s i s a n d t h e s y s te m w a s c h a r ac t er i s t

i c o f b etw e en a l e v e l 2 a n d 3 p ro gr am ( Se e A p

p e n di x C )
. Th e a g gre g a te i m p a c t o f t h e s e a s s e s s me nt s p l ay e d a ma j o r ro l e i n s ett i n g an d e v alu a t i n g W Q S u s e d e s i g n at i o n s , d e s i g n i n g w a t er qu al i ty man a g e me nt p l an s , an d de v e l o p i n g a d v an c e d t r e atme nt j u s t i f

i c a t i o n s f or m u n i c i p al s e w a g e t re atme nt p l ant s . T he s e c r i ter i a al s o pro v i de d a b a s i s f o r d e s i g n at i n g s t re am an d r i v er s e g me nt s a s a t t ai ni n g , p a r ti al l y a t t ai ni n g , or n o t a t t a

i ni n g d e s i g n a te d aqu a t i c l i f e u s e s i n th e 1 9 8 2 , 1 9 8 4 , a n d 1 9 8 6 O hi o E PA 3 0 5 b rep ort s . T he y w ere , h o w e v er , i nhere ntl y pr o n e to un der e s t i mat i n g i m p airme nt ( D e S h o n 1 9 9 5 )
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 7 5R e gio n a l l y R e f

er

e n c e d N u m er ica l B io l o

gica l C r

i t er

i a In 1 9 8 6 , a ma j or e f f ort w a s u n dert ak e n to d e v e l op r e g i o n al l y re f eren c e d an d c al i br a te d nu mer i c b i o l o g i c al c r

i t er i a u s i n g a s t ate w i de s et o f re g i o n al re f eren c e s i te s . Th i s w a s s p ur re d b y the O h i o S t re am R e g i o n al i z a ti o n P r o

j e c t i n wh i c h t h e a p p l i c at i o n o f O mer n i k ’ s ( 1 9 8 7 ) e c ore gi o n s an d the re gi o n al re f ere n c e s i te c o n c e p t ( Hu g he s et al
. 1 9 8 6 ) w a s t e s te d
. F or th e f i s h a s s e m b l a g e , t h e In de x o f W e l l

- B e i n g w a s mo di f i e d ( O hi o E P A 1 9 8 7 ) an d the In d e x o f B i o t i c In t e gri ty ( IB I ; K a r r 1 9 8 1 , K a r r e t al
. 1 9 8 6 ) w a s a dd e d
. Fo r ma c r o i n v er t ebr a t e s , t h e In v er t ebr a t e C o m m

u n i ty In d e x ( I C I ; O h i o E P A 1 9 8 7 , D e S h o n 1 9 9 5 ) rep l ac e d t h e n a

r r a

t i v e e v alu a t i o n s u s e d pre v i o u s l y . The IB I an d I C I c o n s i s t o f met r i c s t h a t i n c l u d e c o m m

u n i ty p ro d u c t i o n , f un c t i o n , t o l e r an c e , an d rep ro du c ti o n i n an a g gre g a t e d i n d e x . Thi s pr o v i d e s f or a more r i g or o u s , e c o l o gi c al l y o r

i ent e d a p pr o ac h to a s s e s s i n g a qu a t i c c o mm u n i ty he alt h a n d w e l l

- b e i n g . Th e pr o c e s s o f deri vi n g the nu me r i c al b i o l o g i c al c ri te r i a i s de s c r i b e d mo re e xte n s i v e l y i n O h i o EP A ( 1 9 8 7 , 1 9 8 9 a , b ) an d Y o der a n d R ank i n ( 1 9 9 5 a)
. T h e d e r i v ati o n o f th e c ur re nt nu me ri c al b i o l o g i c al c r i t er i a i s b a s e d o n th e b i o l o g i c al “ p erf o rman c e ” th at i s d e mo n s t r at e d at l e a s t i m p a c t e d , re g i o n al re f ere n c e s i t e s . T h i s i s c o n s i s t e n t w i th th e o p er ati o n al d e f i n i t i o n o f b i o l o g i c al i n te gri ty a s d e f i n e d b y K a r r an d D u d l e y ( 1 9 8 1 ) , w h i c h p r o v i d e s th e th e o re ti c al b a s i s f or th i s f r ame w o rk
. T h e nu me ri c al b i o l o g i c al c ri t er i a re s u l ti n g f r o m th e a p p l i c ati o n o f th i s f r ame w o rk rep re s e n t th e a s s e m b l a g e p e rf o r man c e th at c an re a s o n a b l y b e att ai n e d g i v e n c o n t e m p o r a ry b a c kgr o u n d c o n di ti o n s . A l th o u g h th e s e d o n o t e man at e f r o m an att e m p t t o d e f i n e “ p ri s t i n e , ” p re - C o l u m b i an c o n di ti o n s , th e d e s i g n f r ame w o rk i n c l u d e s a p r o v i s i o n t o “ mai n t ai n ” th e b i o c ri t eri a b y c o n ti nu al l y re s am p l i n g th e r e f ere n c e s i t e s – r e f er e n c e c o n di t i o n i s mo n i t o re d s o th at al l re f ere n c e s i te s a re r e s am p l e d o n c e e a c h d e c a d e . T hi s p r o mo t e s th e p eri o di c an d o r d e rl y re a s s e s s me n t o f re f ere n c e c o n di ti o n an d th e d at a b a s e th at d ri v e s th e c al i br at i o n o f th e b i o l o g i c al i n de x e s an d t h e d e ri v ati o n o f th e nu meri c b i o c ri teri a . Fur th ermo r e , th e k n o w l e d g e b a s e u s e d i n th e d e v e l o p me n t o f th e m u l ti me t ri c i n d e x e s i n c l u de s an aw a re n e s s o f p r e - s e ttl e me n t f au n a s an d th e i r c h a r a c t eri s ti c s . T h i s i s e n t i re l y c o n s i s t e n t w i th th e B C G an d th e d e s c r i p ti o n o f att ri b u t e s f r o m “ a s n atur al l y o c c ur s ” t o an i n c re a s i n g l y d i s tur b e d s t at e . T hu s , i f p ri s t i n e c o n di t i o n s d o re turn th i s w o u l d b e re f l e c t e d b y th e p eri o di c a d j u s tme n t s t o th e m u l ti me t ri c i n d e x e s , the ir c al i br ati o n , an d /o r th e nu meri c al b i o l o g i c al c ri t eri a . B i o l o g i c al c ri t eri a i n O h i o a re b a s e d o n tw o p ri n c i p al o rg an i s m gr o up s , f i s h an d ma c r o i n v ert eb r a t e s . Nu meri c al b i o l o g i c al c ri teri a f o r ri v er s an d s t re am s w ere d eri v e d b y u ti l i z i n g th e re s u l t s o f s am p l i n g c o n du c t e d at mo r e th an 4 0 0 re f e re n c e s i te s th a t rep re s e n t th e “ l e a s t i m p a c t e d ” c o n di t i o n s w i th i n e a c h e c o r e g i o n ( O h i o E P A 1 9 8 7 , 1 9 8 9 a )
. T h i s i n f o rmati o n w a s th e n mer g e d w i th i n th e e x i s ti n g f r ame w o r k o f ti e r e d a qu ati c l i f e u s e s t o e s t a b l i s h at t ai n a b l e , b a s e l i n e b i o l o g i c al a s s e m b l a g e p erf o rman c e e xp e c t ati o n s o n a r e g i o n al b a s i s . B i o l o g i c al c ri t er i a v a ry b y e c o re g i o n , a q u ati c l i f e u s e d e s i g n ati o n , s i te typ e , an d b i o l o g i c al i n d e x ( Fi g ur e B

- 2 )
. T h e f r ame w o rk w i th i n w h i c h b i o l o g i c al c ri t er i a w ere e s t a b l i s h e d an d u s e d t o e v al u ate O h i o ri v er s an d s t

r e am s i n c l u d e s th e f o l l o w i n g ma j o r s t e p s :

• s e l e c t i o n o f i n di c at o r or g an i s m gr o up s ; • e s t a b l i s h s t an d a r di z e d f i e l d s am p l i n g , l a b o r at o ry , an d an al yti c al me th o d s ; • s e l e c t i o n an d s am p l i n g o f l e a s t i m p a c t e d re f ere n c e s i t e s ; • c al i b r a ti o n o f m u l ti me t ri c i n d e x e s ( e . g . , I B I , I C I ) ; • s e t nu me ri c b i o c ri t eri a b a s e d o n att ri b ut e s s p e c i f i e d b y e a c h ti ere d a qu at i c l i f e u s e de s i g n ati o n ; • r e f ere n c e s i te re - s a m p l i n g ( 1 0 % o f s i te s s am p l e d e a c h y e a r b e g i n n i n g i n 1 9 9 0 ) ; an d , • mak i n g p e ri o di c ( i
. e . , o n c e p e r 1 0 y e a r s ) a d j u s tme n t s t o th e m u l ti

- me t ri c i n d e x e s , nu meri c b i o c ri t e ri a , or b o th a s d et er m

i n e d b y re f er e n c e s i t e re s a m

p l i n g re s u l t s ( N o t e : th i s l a tt er s t ep h a s y e t t o b e u n d ert ak e n b y O h i o E P A )
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 76

# O h i o I B I C a l i b r a t i o n & B i o c r i t e r i a D e r i v a t i o n P r o c e s s T h e ma j o r s t ep s i n th e b i o l o g i c al c ri t eri a c al i b r a ti o n , d er i v ati o n , an d a p p l i c a ti o n p r o c e s s a re s u mma ri z e d i n Fi g ur e B

- 7
. T h e p r o c e s s i nte gr at e s th e t e c h ni c al p r o c e s s o f i n d e x d eri v ati o n an d c al ib r ati o n w i th n a r r a

ti v e s t at e me n t s a b o u t th e d e s i re d b i o l o g i c al a s s e m b l a g e c o n d i ti o n an d re g i o n al i z ati o n ( e . g . , e c o re g i o n s )
. T h i s l att er s t ep i s p a rt

i c u l a rl y i m p o rt an t a s i t i s n e e d e d t o s t r a

ti f

y re g i o n al l an d s c a p e v a ri a b i l i ty w i th i n a t r a c t a b l e f r ame w o rk
. Fi g ure B

- 7 p o rtr ay s th e c al i b r a ti o n o f th e I B I f o r w a di n g s i t e s . A s i m i l a r s t ep w i s e pr o c e dure w a s u s e d t o c al i br at e th e In v ert eb r a t e C o mm u n i t y In d e x f o r ma c r o i n v ert eb r at e s ( O h i o E P A 1 9 8 7 , D e S h o n 1 9 9 5 ) an d th e IB I s f o r th e h e a d w at e r an d b o at a b l e s i t e t yp e s . O n c e re f ere n c e s i t e s a re s e l e c t e d an d s am p l e d ( S t ep 1 i n Fi g ure B

- 7 ) th e b i o l o g i c al d at a i s f i r s t u s e d t o c al i b r a t e th e IB I ( S t ep 2 ) an d I C I
. F o r f i s h thre e di f f ere n t IB I s w ere d e ri v e d , o n e e a c h f o r h e a d w at er s , w adi n g ( S t ep 3 ) , an d b o at s i t e s . T h e re f ere n c e s i t e I B I s a r e th e n u s e d t o e s t a b l i s h nu meri c al b i o l o g i c al c ri t eri a ( S t ep s 4 an d 5 )
. A n o t c he d b o x - an d

- w h i s k er p l o t me th o d w a s u s e d t o an al y z e th e di s t ri b u ti o n o f IB I s b y e c o re g i o n ( S t ep 4 )
. T h e s e p l o t s c o n t ai n s am p l e s i z e , me di an s , r an g e s w i th o u tl i er s , an d 2 5 t h an d 7 5 th p er c e n ti l e s . B o x p l o t s h av e o n e i m p o rt an t a d v an t a g e o v e r th e u s e o f me an s an d s t an d a r d d e v i ati o n s ( or s t an d a r d er r o r s ) b e c au s e th e y d o n o t a s s u me a p a rti c u l a r di s t r i b u ti o n o f th e d at a . Fur th ermo re , o u tl i er s ( i
. e . , d at a p o i n t s th a t a re tw o i nt erqu a r ti l e r an g e s b e y o n d th e 2 5 th o r 7 5 th p erc e n ti l e s ) d o n o t e x ert an u n du e i n f l u e n c e a s th e y c an o n me an s an d s t an d a r d er r or s . In e s t a b l i s h i n g b i o l o g i c al c ri t er i a f o r a p a r ti c u l a r a re a o r e c o re g i o n w e att e m p t e d t o rep re s e n t th e “ typ i c al ” b i o l o g i c al c o mm u n i ty p e rf o rman c e , n o t th e e x t re me s an d o u tl i er s . T h e s e c an b e d e al t w i th o n a c a s e - b y - c a s e o r s i t e - s p e c i f i c b a s i s , i f n e c e s s a ry . O n c e nu meri c al b i o l o g i c al c ri t er i a a re d e t erm i n e d , th e y a re th e n u s e d i n mak i n g a s s e s s me n t s o f s p e c i f i c r i v er s an d s t re am s ( S t ep 6 )
.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ M e t r i c 5 3 1

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ N u m b e r o f S p e c i e s V a r i e s x D r a i n a g e A r e a N o . o f D a r t e r S p p . V a r i e s x D r a i n a g e A r e a N o . o f S u n f i s h S p p . > 3 2

- 3 < 2 N o . o f S u c k e r S p p . V a r i e s x D r a i n a g e A r e a I n t o l e r a n t S p e c i e s

> 1 0 0 s q . m i

. > 5 3

- 5 < 3 < 1 0 0 s q . m i

. V a r i e s x D r a i n a g e A r e a % T o l e r a n t S p e c i e s V a r i e s x D r a i n a g e A r e a % O m n i v o r e s < 1 9 1 9

- 3 4 > 3 4 % I n s e c t i v o r e s

< 3 0 s q . m i

. V a r i e s x D r a i n a g e A r e a > 3 0 s q . m i

. > 5 5 2 6

- 5 5 < 2 6 % T o p C a r n i v o r e s > 5 1

- 5 < 1 % S i m p l e L i t h o p h i l s V a r i e s x D r a i n a g e A r e a % D E L T A n o m a l i e s > 1

. 3 0

. 5

- 1

. 3 < 0

. 5 R e l a t i v e A b u n d a n c e > 7 5 0 2 0 0

- 7 5 0 < 2 0 0

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 

### I . S e l e c t & s a m p l e r e f e r e n c e s i t e s I I . C a l i b r a t i o n o f I B I m e t r i c s I I I . C a l i b r a t e d I B I m o d i f i e d f o r O h i o w a t e r s

I V . E s t a b l i s h e c o r e g i o n a l p a t t e r n s / e x p e c t a t i o n s V . D e r i v e n u m e r i c b i o ­ c r i t e r i a : c o d i f y i n W Q S V I . N u m e r i c b i o c r i t e r i a a r e u s e d i n b i o a s s e s s m e n t s
F I G U R E B - 7 . T h e m a j o r s t e p s o f t h e O h i o E P A n u m e r i c b i o l o g i c a l c r i t e r i a c a l i b r a t i o n a n d d e r i v a t i o n p r o c e s s l e a d i n g t o t h e i r a p p l i c a t i o n i n b i o l o g i c a l a n d w a t e r q u a l i t y a s s e s s m e n t s ; t h i s e x a m p l e i s f o r t h e I n d e x o f B i o t i c I n t e g r i t y ( I B I ) f o r w a d i n g s i t e s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 7 7Th e o utc o me i s a s y s t e ma ti c p ro c e s s f o r me a s ur i n g t h e e s s e nt i al p ro d u c t s o f a qu a t i c s t ru c t ure an d f un c t i o n th a t r ep re s e nt s y m p t o m s o f e c o s y s t e m he alth
. B C G der i v e d a n d c al ib r a t e d nu mer i c b i o c r i ter i a pr o v i d e t a

n g i b l e me a s ure s o f aqu at i c a s s e m b l a g e s b y w hi c h e c o s y s t e m he al th an d w e l l

- b ei n g c a n b e i n f er

re d
. The t a

n g i b l e pro du c t s o f h e al t hy w ater s h e d s a r e de s ir a b l e b i o ma s s , w a t er qu al i ty th at i s s ui t a b l e f or al l u s e s , a n d an a b i l i ty t o a s s i m i l a te b a c k gr o u n d i n p ut s th at do n o t alter t h e k e y c h a r ac t er i s t

i c s o r p ro c e s s e s a s s o c i a te d w i th th e a qu a t i c a s s e m b l a g e s d et a i l e d i n t h e B C G ( T a b l e B

- 7 )
. T he k e y i n di c a to r s o f e a c h a re b i o l o g i c al a s s e m b l a g e p erf orman c e c o n s i s te nt w i th t h e de s i g n a te d u s e ( me a s ure d b y th e b i o l o g i c al i n d e x e s an d c o m p a r e d t o t h e nu meri c b i o c r i t er i a) an d c h e m i c al a n d p hy s i c al qu al i ty c o m p a r a

b l e to l e a s t i m p ac te d re g i o n al r e f ere n c e c o n di t i o n s a n d o t he r ac c ep t a b l e e xp o s ure th re s h o l d s .
T A B L E B - 7 . T h e t a n g i b l e p r o d u c t s t h a t a r e s y mp t o m a t i c o f a q u a t i c e c o s y s t e m h e a l t h a n d t h e m e a s u r a b l e b i o l o g i c a l , c h e m i c a l , a n d p h y s i c a l i n d i c a t o r s o f h e a l t h y a n d d e g r a d e d a q u a t i c s y s t e m s . T a n g i b l e “ P r o d u c t s ” B i o m a s s

W at e r Q u a l i t y A s s i mi l at i v e C ap a c i t y H e a l t h y D e s i r ab l e f o r m s ( q u a l i ty b i o d i v e r s i ty , g a me f i s h , b i r d s , m a mm a l s , i n v e rt s . , p l an t s , a l g a e , mi c r o b e s ) C o m p ar ab l e t o r e g i o n a l r e f e r e n c e P ro c e s s e s b a c kg r o u n d ru n o f f an d m at e ri a l s w i th o u t ad v e r s e c h an g e s i n b i o t a D e g r a d e d U n d e s i r ab l e f o rm s ( l o w q u a l i ty b i o d i v e r s i ty , n u i s an c e ab u n d an c e s , t o l e r an t s p e c i e s d o mi n at e ) P o o r e r t h an r e g i o n a l r e f e r e n c e I n ab i l i ty t o p r o c e s s b a c k g r o u n d i n p u t s du e t o r e d u c e d c ap a c i ty t o b i o l o g i c a l l y an d p h y s i c a l l y p r o c e s s e x c e s s m at e ri a l s M e a s u r a b l e I n d i c a t o r s : B i o l o g i c a l a s s e m b l a g e s

C h e mi c a l i n d i c at o r s

P h y s i c a l I n d i c at o r s M e e t o r e x c e e d n u me ri c b i o c ri t e ri a f o r T A LU M e e t s n u me ri c c ri t e ri a ( s o me ar e T A L U b a s e d ) an d i s w i th i n r e f e r e n c e th r e s h o l d s P ro v i d e s e s s e n t i a l h ab i t at attri b u te s an d h y d r o l o g y D o e s n o t me e t b i o c ri t e ri a f o r T A L U ; r e s p o n s e v ari e s b y i m p a c t t yp e an d s e v e ri t y o f i m p ai r me n t E x c e e d s n u me ri c c ri t e ri a an d/ o r r e f e r e n c e th r e s h o l d s D e g r a d e d h ab i t at an d a l t e r e d h y d r o l o g y
W

h at P r

o c e s s W a s U s e d t o A d o

p t B i o cr i t er

i a in t h e O h io W QS ? T h e a d o p t i o n o f n u me r i c b i o c r i t e r i a a n d t i e re d u s e s i n th e O h i o W Q S h a s b e e n a n e v o l u t i o n ary p r o c e s s o v e r th e p r e c e di n g 2 5 y e ar s . T h e re w e r e m a n y i m p o rt an t e v e n t s th at d e t e r mi n e d th e m ake - u p a n d a c c e p t a n c e o f th e b i o c r i t e ri a a n d T A L U i n O h i o . T h e s e mi l e s t o n e s ar e s u mm ar i z e d i n T ab l e B

- 8
. S o me o f th e ke y e v e n t s th at re s u l t e d i n a w i d e r a c c e p t a n c e o f th e p r e s e n t d a y b i o c r i t er i a an d t i e re d u s e s w e r e th e l e g a l p r o c e e d i n g s o n th e u s e c h a n g e s th at o c c u r r e d i n th e l o w er C u y ah o g a R i v e r i n 1 9 8 8 a n d O tt a w a R i v e r i n 1 9 8 9
. O h i o E P A a d o p t e d a re c o mme n d a t i o n th a t th e u s e d e s i g n at i o n o f th e C u y ah o g a R i v e r m a i n s t e m b e c h a n g e d f r o m a L i mi t e d W ar mw a t er H ab i t a t u s e d e s i g n a t i o n t o W a rm w at e r H ab i t at b a s e d o n b i o l o g i c a l a n d w at er q u al i ty s u r v e y s c o n d u c t e d b e t w e e n 1 9 8 4 a n d 1 9 8 7 a n d th e e n s u i n g U A A p r o c e s s . T h e f o r me r u s e w a s a d o p t e d i n 1 9 7 8 a s a v ar i a n c e f o r s p e c i f i c p o i n t s o ur c e d e ri v e d p o l l u t a n t s . T h e b i o l o g i c a l a s s e s s me n t s c o n c l u d e d th a t w h i l e th e m a i n s t e m w a s s e v e r e l y i m p a i r e d , th e p o t e n ti a l t o att a i n W W H w i th a c h i e v ab l e w at e r q u a l i t y b a s e d m a n a g e me n t o f p o i n t s o u rc e s w a s s u p p o rt e d b y th e h ab i t at a s s e s s me n t th at s h o w e d a s u f f i c i e n tl y i n t a c t h ab i t a t
. T h i s w a s e v e n tu a l l y r e s o l v e d v i a a l e g a l p r o c e s s th a t i n c l u d e d ap p e a l s o f th e i n i ti a l d e c i s i o n u p t o th e O h i o S u p r e me C o u rt
.

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 78T A B L E B - 8 . K e y e v e n t s a n d m i l e s t o n e s t h a t o c c u r r e d i n t h e e v o l u t i o n a r y d e v e l o p m e n t , a d o p t i o n , a n d i m p l e m e n t a t i o n o f b i o l o g i c a l a s s e s s m e n t s , n u m e r i c b i o c r i t e r i a , a n d t i e r e d a q u a t i c l i f e u s e s i n O h i o b e t w e e n 1 9 7 4 a n d t h e p r e s e n t . Y E A R M I LE S T O N E D E S C R I P T I O N 1 9 7 4 F i r s t O h i o W Q S G e n e r a l u s e , f e w n u me ri c c ri t e ri a , n arr at i v e “ f r e e f r o m s ” 1 9 7 8 I n i t i a l T A L U s T i e r e d u s e s a d o p t e d , s p e c i f i c c h e mi c a l c ri t e ri a 1 9 8 0 N arr at i v e “ b i o c ri t e ri a ” F i r s t o r g an i z e d ap p r o a c h t o b i o l o g i c a l a s s e s s me n t ; s y s t e m at i c mo n i t o ri n g & a s s e s s m e n t 1 9 8 3

- 4 S tr e am R e g i o n a l i z at i o n P ro j e c t T e s t i n g an d v a l i d at i o n o f O m e rn i k ’ s e c o r e g i o n s an d r e f e r e n c e s i t e c o n c e p t s i n O h i o 1 9 8 6

- 7 D e ri v at i o n o f n u me ri c b i o c ri t e ri a S t at e w i d e d at a c o l l e c t e d t o d at e w a s u s e d t o d e v e l o p , d e ri v e , an d c a l i b r at e n u me ri c b i o c ri t e ri a b a s e d o n m u l ti me tri c i n d e x e s ; b i o c ri t e ri a “ U s e r M an u a l s ” p u b l i s h e d 1 9 8 7 B i o c ri t e ri a p ro p o s e d i n W Q S I n i t i a l p r o p o s a l f o r n u me ri c b i o c ri t e ri a 1 9 8 7

- 8 9 H e ari n g s o n C u y ah o g a R i v e r u s e c h an g e L i t i g at i o n o f r e v i s i o n o f a s e g me n t o f th e ri v e r f o rm L W H t o WW H ; r e g u l at e d e n t i t i e s C o n t e s t e d b a s i s f o r th e “ u p g r a d e ” ; th e f i r s t t e s t o f th e t e c h n i c a l an d p o l i c y a s p e c t s o f th e n u me ri c b i o c ri t e ri a an d T AL U i m

p l e me n t at i o n ; r e s o l v e d at O h i o S u p r e me C o u rt 1 9 8 9 H e ari n g s o n O tt a w a R i v e r u s e c h an g e L i t i g at i o n o f r e v i s i o n o f a s e g me n t o f th e ri v e r f r o m L W H t o WW H ; r e g u l at e d e n t i t i e s c h a l l e n g e d ; i s s u e s e tt l e d a f t e r C u y ah o g a c a s e ru l i n g ; l e d to mo r e s tri n g e n t r e g u l at i o n o f p o i n t an d n o n p o i n t s o u r c e s . 1 9 9 0 B i o c ri t e ri a a d o p t e d N u me ri c b i o c ri t e ri a an d r e f i n e m e n t s t o T A L U s w e r e f o r m a l l y a d o p t e d i n W Q S 1 9 9 0 F i v e - Y e ar B a s i n Ap p r o a c h A r o t at i n g b a s i n ap p r o a c h th at i n te g r at e d ke y W Q m an a g e m e n t p r o g r a m o u t p u t s ( e . g . , N P D E S p e rmi t s ) w a s i n i t i at e d ; u s e c h an g e s p ro c e s s e d i n an n u a l ru l e m a ki n g s 1 9 9 1 I n t e rn a l tr ai n i n g an d o ri e n t at i o n A l l w at e r p r o g r a m s t a f f r e c e i v e s t r ai n i n g i n W Q S , mo n i t o ri n g & a s s e s s me n t , mo d e l i n g , an d p e rmi t d e v e l o p me n t an d t h e i r i n t e g r at i o n .
1 9 9 5 1 9 9 8 L a ke E ri e B i o a s s e s s m e n t W e t l an d s b i o a s s e s s me n t m e th o d s an d b i o c ri t e ri a B i o l o g i c a l a s s e s s me n t me th o d s an d i n d e x e s d e v e l o p e d f o r ap p l i c ati o n t o L ake E ri e n e ar s h o r e an d l a c u s t u ary h ab i t at s B i o a s s e s s me n t me th o d s an d n arr a t i v e c ri t e ri a w e r e d e v e l o p e d f o r w e t l an d s ; i n c l u d e s v ari o u s s t an d ard i z e d a s s e s s me n t me th o d s ( b e y o n d d e l i n e a t i o n ) an d a c l a s s i f i c at i o n s c h e me . 1 9 9 8 T M D L d e v e l o p me n t p r o c e s s & s c h e d u l e T M D L d e v e l o p me n t w a s i n t e g r at e d i n t o t h e F i v e - Y e ar B a s i n Ap p r o a c h a d s c h e d u l e thr o u g h 2 0 1 5 1 9 9 9 R e - s a m p l i n g o f r e g i o n a l r e f e r e n c e s i t e s F i r s t r e - s am p l i n g o f r e g i o n a l r e f e r e n c e s i t e s w a s c o m p l e t e d v i a th e F i v e - Y e ar B a s i n Ap p r o a c h 2 0 0 3 P ri m ar y H e a d w at e r H ab i t at A s s e s s m e n t an d c l a s s i f i c at i o n s c h e me f o r p ri m ar y h e a d w at e r s tr e a m s th at ar e n o t i n c l u d e d i n t h e e x i s t i n g n u me ri c b i o c ri t e ri a ar e d e v e l o p e d a s a re s u l t o f s tr e a m m an a g e m e n t ap p l i c at i o n s . 2 0 0 3 O h i o R i v e r O R S AN C O d e v e l o p s b i o l o g i c a l a s s e s s m e n t t o o l s an d i n d e x e s a s a p r e c u r s o r t o n u me ri c b i o c ri t e ri a f o r th e O h i o R
. m ai n s t e m .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 7 9D a t a c o l l e c t e d v i a f o l l o w - u p mo n i t o r i n g b e t w e e n 1 9 8 4 a n d 2 0 0 0 s h o w s th at att a i n me n t o f th e WW H b i o c r i t e ri a i s i n c r e a s i n g i n th e m a i n s t e m a n d p r o v i n g th e v a l i di t y o f b o th th e W W H d e s i g n a ti o n a n d th e w a t e r q u al i t y b a s e d p o l l u ti o n ab at e me n t th a t th e r e d e s i g n a t i o n s p u r r e d ( F i g u r e B

- 8 )
. A s i mi l ar c a s e i n v o l v i n g th e O tt a w a R i v e r w a s r e s o l v e d w h e n th i s l e g a l d e c i s i o n w a s m a d e . N o o th er ap p e al s o f th e h u n dr e d s o f u s e c h an g e s th a t h a v e b e e n m a d e s i n c e th at ti me h a v e b e e n f i l e d
. T h e s y s t e m at i c p r o c e s s o f r e s o l v i n g u s e d e s i g n ati o n i s s u e s ah e a d o f w at er q u al i t y m a n a g e me n t a c t i o n s ( p er mi tti n g , l i s ti n g , f u n di n g , p l a n n i n g ) h a s p r o c e e d e d a s o n e o f th e mo s t i m p o rt a n t o u t c o me s o f th e Fi v e - Y e ar B a s i n A p p r o a c h s i n c e th at ti me . T h e n e x t m a j o r mi l e s t o n e f o r th e p r o g r a m w i l l b e th e an a l y s i s o f th e f i r s t s e t o f r e f e re n c e s i t e s r e - s a m p l i n g th a t t o o k p l a c e i n th e 1 9 9 0 s . In a d d i ti o n , l e v e l IV s u b r e g i o n s h a v e b e e n d e l i n e a t e d , w h i c h o f

f er s a n a d di t i o n a l l e v e l o f p o t e n t i a l s t r at i f i c a ti o n t o th e b i o c ri t er i a d er i v a ti o n p r o c e s s . T h e d e v e l o p me n t s th at o c c u rr e d i n th e l at e 1 9 9 0 s i n c l u d i n g b i o l o g i c al a s s e s s me n t a n d c l a s s i f i c at i o n s c h e me s f o r w e tl a n d s , L ake E r i e n e a r s h o r e a n d l a c u s tu ary h ab i t at s , p r i m ary h e a d w at er s tr e a m h ab i t at , a n d th e O h i o R i v e r al l h ap p e n e d a s a r e s u l t o f th e g r o u n d w o rk l a i d i n th e 1 9 8 0 s f o r s tr e a m s a n d r i v e r s . It i l l u s tr at e s th e n atu r a l g r o w th p r o c e s s th at c a n o c c u r o n c e th e f u n d a me n t al s o f th e ap p r o a c h a r e d e v e l o p e d , t e s t e d , a n d a d o p t e d
.

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 C U Y A H O G A R I V E R : I C I

1 9 8 6 1 9 8 8 1 9 9 1 1 9 9 6 1 9 8 4 1 9 8 7 2 0 0 0 n = 9 n = 5 n = 1 0 n = 5 n = 5 n = 1 4 n = 1 1INVERTEBRATECOMMUNITYINDEX(ICI)

T o x i c R e s

p o n se T h r

e sh o l d (

I C

I < 1 8 ) W

W

H B i o cr it e r

i on ( ICI = 3 6 )

F I G U R E B - 8 . B o x - a n d - w h i s k e r p l o t s o f I n v e r t e b r a t e C o m m u n i t y I n d e x ( I C I ) r e s u l t s i n t h e m a i n s t e m o f t h e C u y a h o g a R i v e r b e t w e e n A k r o n a n d C l e v e l a n d b e t w e e n 1 9 8 4 a n d 2 0 0 0 .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x B – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 8 0

# A p p e n d i x C
T e c h n i c a l G u i d e l i n e s : T e c h n i c a l E l e m e n t s o f a B i o a s s e s s m e n t P r o g r a m ( S U M

M

A R Y O F DR A F T D O C U M E

NT ) [ T h i s d o c u m e n t h a s u n d e r g o n e r e v i e w b y S t a t e a n d U . S . E P A R e g i o n a l b i o l o g i s t s a n d m a n a g e r s . D a t a a n a l y s e s a r e c u r r e n t l y b e i n g c o n d u c t e d t o r e f i n e c e r t a i n t e c h n i c a l e l e m e n t s ( e . g . , s u b s a mp l i n g l e v e l , t a x o n o mi c r e s o l u t i o n , s p a t i a l a r r a y o f s i t e s ) t h a t d e t e r mi n e t h e l e v e l o f r i g o r . A r e v i s e d v e r s i o n w i l l b e p r e p a r e d f o r a m o r e c o m p r e h e n s i v e r e v i e w b y S t a t e s a n d T r i b e s p r i o r t o f i n a l i z a t i o n . A d r a f t d o c u m e n t w i l l b e a v a i l a b l e t o t h e p u b l i c i n 2 0 0 6 . ] W

h a t are t h e s e t e c h n ic a l g u id e l

in e s a n d w h a t i s t h e p u r p o s e o f t h e d o c u m e n t ? T h i s d o c u me n t i s i n t e n d e d p r i m ar i l y f o r u s e b y S t at e an d T r i b a l p r o g r a m m a n a g e r s a n d s t af f r e s p o n s i b l e f o r mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t an d W Q S p r o g r a m s . S t a t e s a n d T r i b e s c a n u s e th i s i n f o r m a t i o n t o a s s e s s a n d c o mm u n i c a t e th e p r e c i s i o n o f b i o l o g i c a l p r o g r a m s a n d , i f d e e me d n e c e s s a ry , t o r e f i n e a n d mo d i f y th o s e p r o g r a m s . A s S t a t e s a n d T ri b e s i n c r e a s i n g l y u s e b i o l o g i c a l a s s e s s me n t s a n d c r i t er i a t o r e f i n e d e s i g n a t e d a q u at i c l i f e u s e s , th e n e e d t o r e c o g n i z e a n d c o mm u n i c a t e th e l e v e l o f p r e c i s i o n o f th e b i o l o g i c a l p r o g r a m t ake s o n g r e a t er i m p o rt a n c e . In a d d i ti o n , w h e n th e m a j o ri t y o f S t at e s are i n v ar i o u s s t a g e s o f d e v e l o p i n g a n d i m p r o v i n g th e i r b i o l o g i c a l a s s e s s me n t p r o g r a m s , S t at e s a n d T ri b e s c a n u s e th e t y p e o f d e t ai l e d g u i d e l i n e s a n d mi l e s t o n e s p r o v i d e d i n th i s d o c u me n t t o e v a l u a t e th e i r p r o g r e s s . B i o a s s e s s me n t i s a m a j o r c o m p o n e n t o f mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t p r o g r a m s th a t i n c l u d e o th e r c h e mi c a l , p h y s i c a l , a n d e n v i r o n me n t al me a s u r e s a n d i n di c at o r s ( I T FM 1 9 9 2 , 1 9 9 5 ; Y o d er a n d R a n ki n 1 9 9 8 )
. T h i s d o c u me n t d e s c ri b e s th e c ri ti c al , o r ke y , t e c h n i c al a ttri b u t e s a n d p r o c e s s e s o f S t at e a n d T ri b al b i o l o g i c a l a s s e s s me n t p r o g r a m s . S t a t e a n d T r i b a l mo n i t o r i n g p r o g r a m s c a n a l s o u s e th e t e c h n i c al i n f o r m a t i o n p r e s e n t e d i n th i s d o c u me n t a s a p r o c e d u r a l t e m p l a t e f o r e v a l u a ti n g th e t e c h n i c al e l e me n t s o f th e i r c h e mi c a l a n d p h y s i c a l mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t a p p r o a c h e s . U l t i m a t e l y , th e i n t e g r a t i o n o f c h e mi c al a n d p h y s i c a l a s s e s s me n t w i th b i o l o g i c a l a s s e s s me n t w i l l p r o v i d e i n f o r m a t i o n t o h e l p S t a t e s a n d T ri b e s b e tt e r d e t e r mi n e p r i o r i t i e s an d m ake mo r e i n f o r me d m a n a g e me n t d e c i s i o n s . S t a t e a n d T ri b al p r o g r a m s c a n a c h i e v e a p p r o p r i a t e l e v e l s o f p r e c i s i o n i n th e i r mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t p r o g r a m s T h e 1 2 K ey T e c h n i c a l E l e m e n t s o

f a B i o a s s e s s m e n t P ro g r a m u s i n g c u r r e n t l y a v a i l ab l e me th o d s a n d t e c h n o l o g i e s , a n d th e s e ap p r o a c h e s w i l l S am p l i n g D e s i g n C o m p o n e n t p r o d u c e a s u f f i c i e n tl y a c c u r a t e , 1
. T e m

p o r a l P e r i o di c i t y o f th e s am p l i n g 2
. S p a t i a l Co v e r a g e o f th e s i t e s w i th i n t h e ar e a o f i n t e r e s t c o m p r e h e n s i v e , a n d c o s t
- e f f e c t i v e p r o g r a m 3
. N a t u r a l C l a s s i f

i c a t i o n o f th e w at e rb o d i e s a s a f r a m e w o rk c ap ab l e o f s up p o rt i n g a l l w a t er q u al i t y f o r a s s e s s me n t m a n a g e me n t p r o g r a m s . 4
. R e g i o n a l R e f

e re n c e Co n di t i o n d e v e l o p me n t 5

. R e f

e re n c e S i te s S e l e c t i o n C r i te r i a W

h a t are t h e ke y t e c h n ic a l e l e m e n t s o f a M e th o d s C o m p o n e n t b i o a s s e s s m e n t p rogr a m ? 6
. N u m b e r an d ki n d s o f I n d i c a t o r A s s e m b l a g e s 7
. M e th o d s f o r Sa m p l e Co l l e c t i o n T h er e ar e 1 2 ke y t e c h n i c al e l e me n t s th at 8
. M e th o d s f o r Sa m p l e P ro c e s s i n g c o m p o s e th re e b a s i c me th o d o l o g i c al D at a I n t e rp r e t at i o n C o m p o n e n t c o m p o n e n t s : s a m p l i n g d e s i g n , me th o d s , a n d 9
. Att e n t i o n t o Ec o lo g i c a l A tt r i b u te s f o r i n d i c at o r s d a t a i n t e r p r e t at i o n ( s e e b o x a t ri g h t )
. T o 1 0
. C a l i b r at i o n o f B i o l o g i c a l E n d

p o i n ts 1 1
. D i a g n o s t i c C a p a b i l i t y o f th e i n d i c at o r s b e tt e r u n d er s t a n d e a c h t e c h n i c al e l e me n t i n a 1 2
. U s e o f P ro f

e s s i o n a l R e v i e w o f d o c u me n t at i o n an d me th o d s b i o a s s e s s me n t p r o g r a m , i t i s i m p o rt a n t t o DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x C – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 8 1arti c u l at e th e u n d e rl y i n g r a ti o n al e f o r e a c h
. T h e t e c h n i c a l e l e me n t s w i l l b e d e s c ri b e d i n d e t a i l i n th e dr a f t d o c u me n t th at i s b e i n g p r e p ar e d f o r r e v i e w . H

o w d o e n v i ro n m e n t a l m a n a g e r s u s e t h e s e g u i d

e l

in e s to e v a l u a t e t h e p re c is i o n o f t h e ir b i o a s s e s s m e n t p rogr a m ? In c l u d e d i n th e T e c h n i c a l G u i de l i n e s d o c u me n t i s a c h e c kl i s t th at e n ab l e s m a n a g e r s a n d t e c h n i c a l s t a f f t o e v a l u a t e th e i r p r o g r a m ’ s l e v e l o f ri g o r f o r e a c h o f th e 1 2 ke y t e c h n i c a l e l e me n t s . T h e c h e c kl i s t i n c l u d e s f o u r l e v e l s o f r i g o r , w i th L e v e l 4 b e i n g th e mo s t ri g o r o u s . F o r a n o v e r al l a s s e s s me n t o f a w at e r q u al i t y a g e n c y ’ s b i o a s s e s s me n t p r o g r a m , a c h e c kl i s t s h o u l d b e c o m p l e t e d f o r e a c h a s s e m b l a g e a n d w a t e rb o d y e c o t y p e , a s b i o a s s e s s me n t p r o g r a m s m a y h a v e d i f f e re n t l e v e l s o f r i g o r f o r di f f er e n t w at erb o d y e c o t y p e s . It i s i m p o rt a n t f o r th e w at e r q u a l i t y a g e n c y t o d e t er mi n e a n d r e c o n c i l e th e s e f o r m a n a g e me n t p u rp o s e s s i n c e d i f f e ri n g l e v e l s o f r i g o r p r o v i d e d i f f e r e n t l e v e l s o f c o n f i d e n c e i n d e c i s i o n - m a ki n g . E v a l u a ti o n o f a p r o g r a m ’ s l e v e l o f r i g o r s h o u l d b e c o n d u c t e d c o l l ab o r a ti v e l y w i th S t at e a n d T ri b al t e c h n i c a l s t af f a n d m a n a g e r s . D o c u me n t at i o n w i l l s up p o rt c o m p l e ti o n o f th e c h e c kl i s t r e g ar di n g a s p e c t s o f th e t e c h n i c al e l e me n t s . S o me v ar i at i o n b e t w e e n di f f e re n t e l e me n t s w i l l l i ke l y o c c u r i n t er m s o f p e r f o r m a n c e l e v e l ( i
. e . , o n e e l e me n t m a y r e c e i v e a L e v e l 4 , w h i l e a n o th er i s d e t ermi n e d t o b e L e v e l 2 )
. T h er e f o r e , a s c al e th at c o m b i n e s th e r ati n g o f a l l e l e me n t s w i l l p r o v i d e a n o v e r a l l i n d i c ati o n o f b i o a s s e s s me n t p r o g r a m r i g o r . T h i s c u m u l at i v e e v a l u at i o n p r o v i d e s a d e t a i l e d an al y s i s o f th e s tr e n g th s a n d w e akn e s s e s o f th e c o m p r e h e n s i v e b i o a s s e s s me n t an d b i o c ri t er i a p r o g r a m . In th i s r a ti n g s y s t e m , w e h a v e c o n s i d e re d al l e l e me n t s t o b e o f e q u al w e i g h t
. H o w e v e r , th e d at a a c qu i s i t i o n ( s a m p l i n g , p r o c e s s i n g ) a n d t r e at me n t ( an a l y s i s ) p h a s e i s th e l i n c h p i n o f a n y p r o g r a m . O n e o f th e qu e s t i o n s u n d er d i s c u s s i o n i n p r e p a r at i o n o f th i s dr a f t d o c u me n t i s h o w t o e v a l u a t e th e i n f l u e n c e o f th e s e p a rti c u l ar l y ke y e l e me n t s . W

h a t are t h e i m

p l

ic a ti o n s o f h a v ing a b i o as s e s s m e n t p rogr a m w i t h a h i gh l e v e l o f r i g o r ? T h e ri g o r a n d q u a l i t y o f b i o l o g i c al a s s e s s me n t s m a y v a ry a mo n g w a t e r re s o ur c e a g e n c i e s . T h e q u al i t y o f th e b i o l o g i c a l d at a i s i n t e g r a l t o e f f e c ti v e l y a n d a c c u r at e l y a n s w e ri n g q u e s t i o n s a b o u t c o n d i t i o n , p r o t e c ti o n , r e s t o r at i o n , o r o th e r m a n a g e me n t d e c i s i o n s r e g ar d i n g s u r f a c e w at er re s o u r c e s . F o r e x a m p l e , b i o a s s e s s me n t d at a o b t ai n e d u s i n g a l o w l e v e l o f r i g o r m a y p r o v i d e a l e s s er d e g r e e o f re s o l u ti o n n e e d e d t o d i f f e r e n ti at e m a n y s tr e s s o r e f f e c t s f r o m n a tu r a l v ari ab i l i t y . T h e g u i d e l i n e s f o c u s o n f o ur l e v e l s o f ri g o r , H i g h w h e r e L e v e l 4 i s th e mo s t ri g o r o u s a n d p r o v i d e s th e h i g h e s t q u al i t y o f d at a . T h e l o w e r l e v e l s o f r i g o r m a y d e t e c t a n d d e s c r i b e s e v e r e l y a l t e re d w a t e r s , a n d t o a mo r e l i mi t e d e x t e n t , w a t e r b o d i e s i n th e b e s t c o n d i ti o n . A s th e l e v e l o f ri g o r i n c r e a s e s , th e ab i l i ty t o d i s c e r n mo r e p r e c i s e l y d i f f e r e n t l e v e l s o f b i o l o g i c a l c o n di ti o n i n c r e a s e s . Fi g u r e C

- 1 i l l u s tr at e s th e th e o re ti c al p e r f o r m a n c e o f th e f o u r l e v e l s o f ri g o r o f b i o a s s e s s me n t t e c h n i q u e s i n a s s e s s i n g c o n d i t i o n a n d th e l e v e l o f c o n f i d e n c e i n th o s e a s s e s s me n t s . L o wLevelofConfidence

L e v e l 1 L e v e l 2 L e v e l 3 L e v e l 4LevelofConfidence

L e v e l 1 L e v e l 2 L e v e l 3 L e v e l 4

D e t e c t i n g a n d q u a n t i f y i n g i n t e r me d i at e l y s tr e s s e d s i t e s , a c c ur at e l y d e s c ri b i n g a s s o c i at e d c au s e s a n d s o ur c e s , a n d me a s u ri n g a l o n g a s tr e s s o r g r a di e n t w i l l b e d o n e mo r e a c c ur at e l y a n d w i th mo r e c o n f i d e n c e a s th e l e v e l o f r i g o r U n d i s tu r b e d I n t e r m e d i a t e S e v e r e L e v e l o f S t r e s s o n E c o s y s t e m F I G U R E C - 1 . C o n c e p t u a l i l l u s t r a t i o n o f c o n f i d e n c e i n d e t e c t i n g d i f f e r e n t s t r e s s l e v e l s a s a f u n c t i o n o f a s s e s s m e n t r i g o r ( L e v e l s 1 - 4 w i t h 4 b e i n g m o s t r i g o r o u s ) .
DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x C – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 8 2i n c r e a s e s . In F i g u r e C

- 1 , L e v e l 4 p r o v i d e s th e h i g h e s t c o n f i d e n c e i n th e b i o l o g i c a l a s s e s s me n t al o n g th e s tr e s s o r g r a di e n t
. P r o g r e s s i v e l y l e s s ri g o r o u s me th o d s p r o v i d e h i g h e r c o n f i d e n c e i n th e a s s e s s me n t at th e e x tr e me s o f th e s tre s s o r c o n t i n u u m , o f t e n o n l y u s e f u l f o r s t a tu s a s s e s s me n t s . T h e d i f f e re n c e i n l e v e l s o f r i g o r w i l l b e mo r e ap p ar e n t i n ap p l i c at i o n s re q u i ri n g d i a g n o s t i c c ap ab i l i t y . B y f i r s t i d e n ti f y i n g th e l e v e l o f ri g o r a tt ai n e d b y e a c h o f th e ke y e l e me n t s an d th e o v e r al l ap p r o a c h , S t at e s a n d T r i b e s c a n b e tt e r u s e th e d a t a a n d i n f o r m a t i o n . F o r i n s t a n c e , S t at e s a n d T r i b e s m a y n e e d a h i g h l e v e l o f c o n f i d e n c e i n a n a s s e s s me n t , s u c h a s th a t a s s o c i at e d w i th a L e v e l 3 o r 4 b i o a s s e s s me n t , t o d e t e r mi n e l e v e l o f s tre s s a l o n g a g r a d i e n t ( Fi g u r e C

- 1 )
. L e s s r i g o r o u s me th o d s w o u l d n o t re l i ab l y d e t e c t di s tu rb a n c e . F i g u r e C

- 2 i s a c o n c e p tu al i l l u s t r a ti o n d e p i c ti n g h o w i n c r e a s i n g l y c o m p r e h e n s i v e b i o a s s e s s me n t s b e t t e r d e t e c t a n d di s c r i mi n at e di f f e r e n c e s a l o n g th e B C G
. A s c u rre n t l y d e f i n e d , L e v e l 4 e m p l o y s n u me r i c b i o c r i t e ri a , b a s e d o n c a l i b r at e d an d re f i n e d a s s e s s me n t t o o l s ( e . g . , c a l i b r at e d i n d e x e s o r mo d e l o u tp u t ) th at , i n tur n , a r e b a s e d o n re g i o n a l re f e r e n c e c o n d i ti o n s a t a s u f f i c i e n tl y d e t ai l e d l e v e l o f g e o g r ap h i c s tr a ti f i c at i o n a n d c l a s s i f i c ati o n o f a q u a ti c e c o t y p e s . T h i s ap p r o a c h c a n di s c r i mi n at e d i f f er e n t c o n d i t i o n t i e r s ( e . g . , a s i n th e B i o l o g i c a l C o n d i t i o n Gr a di e n t ) w i th i n a kn o w n m ar g i n o f u n c e rt a i n t y . L e v e l 3 u s u a l l y e m p l o y s a n u me r i c a n d/ o r n arr a ti v e a s s e s s me n t me th o d o l o g y th a t d i s c r i mi n at e s a mo n g f e w e r c o n d i t i o n c a t e g o ri e s a n d r e f l e c t s a n o r d i n a l s c al e o f me a s u r e me n t ( i
. e . , e x c e l l e n t , g o o d , f a i r , p o o r )
. A s s e s s me n t p r o g r a m s th a t r a t e a s L e v e l 2 m a y b e u n a b l e t o d i f f e r e n ti at e mo r e th a n t w o b r o a d c a t e g o ri e s o r c l a s s e s o f c o n d i ti o n . T h i s l e v e l h a s a l a r g e d e g r e e o f u n c e rt ai n t y ab o u t a s s e s s i n g s tre s s o r s , a n d th e p a s s /f ai l b o u n d ar y m a y r e f l e c t a n u n d e r - o r o v e r - p r o t e c ti v e th r e s h o l d
. L e v e l 1 f u n c ti o n s a s a g e n e r a l s c r e e n i n g t o o l a n d m a y i d e n t i f y b e s t c o n di ti o n s f r o m th e w o r s t i n o n l y a v e ry c o ar s e s e n s e . T h e u n c e rt ai n t y w i th a L e v e l 1 r a t e d p r o g r a m p r e c l u d e s r e s o l u t i o n t o m a n y m a n a g e me n t q u e s t i o n s w i th o u t F I G U R E C - 2 . C o n c e p t u a l i l l u s t r a t i o n o f t h e c a p a b i l i t y o f i n c r e a s i n g l y f u rth e r mo n i t o ri n g a n d a s s e s s me n t s . c o m p r e h e n s i v e b i o a s s e s s m e n t s t o d e t e c t a n d d i s c r i mi n a t e a l o n g t h e b i o l o g i c a l c o n d i t i o n g r a d i e n t . S h a d e d a r e a s r e p r e s e n t r e l a t i v e d e g r e e o f u n c e r t a i n t y . L e v e l 4BIOLOGICALCONDITIONGRADIENT(BCG)

C A P A B I L I T Y T O D E T E C T S T R E S S O R S ( R E S O L U T I O N O F A S S E S S M E N T ) H

IG H E

S T L O W E

S T 1
2
3
4
5
6 E x

c e l l e n t

G o o d

F

a i

r

Po o r P a s s

F

a i

l L e v e l 3 L e v e l 2

1 0 0

0 N a tu r a l Co n d i t

io n
+

− L e v e l 1

M

i n i

m a l C

h a n ge s E v

i d

e n t C

h a n ge s M

o d

e r

a t

e C

h a n ge s M

a jo r C

h a n ge s Se v e r

e C

h a n ge s L e v e l 4BIOLOGICALCONDITIONGRADIENT(BCG)

C A P A B I L I T Y T O D E T E C T ( R E S O L U T I O N O F A S S E S S M E N T ) H

IG H E

S T L O W E

S T 1
2
3
4
5
6 E x

c e l l e n t

G o o d

F

a i

r

Po o r P a s s

F

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l L e v e l 3 L e v e l 2

1 0 0

0 N a tu r a l Co n d i t

io n
+

− L e v e l 1

M

i n i

m a l C

h a n ge s E v

i d

e n t C

h a n ge s M

o d

e r

a t

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h a n ge s M

a jo r C

h a n ge s Se v e r

e C

h a n ge s L e v e l 4BIOLOGICALCONDITIONGRADIENT(BCG)

C A P A B I L I T Y T O D E T E C T S T R E S S O R S ( R E S O L U T I O N O F A S S E S S M E N T ) H

IG H E

S T L O W E

S T 1
2
3
4
5
6 E x

c e l l e n t

G o o d

F

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Po o r P a s s

F

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l L e v e l 3 L e v e l 2

1 0 0

0 N a tu r a l Co n d i t

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+

− L e v e l 1

M

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m a l C

h a n ge s E v

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h a n ge s M

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a t

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h a n ge s M

a jo r C

h a n ge s Se v e r

e C

h a n ge s L e v e l 4BIOLOGICALCONDITIONGRADIENT(BCG)

C A P A B I L I T Y T O D E T E C T ( R E S O L U T I O N O F A S S E S S M E N T ) H

IG H E

S T L O W E

S T 1
2
3
4
5
6BIOLOGICALCONDITIONGRADIENBIOLOGICALCO E x

c e l l e n t

G o o d

F

a i

r

Po o r P a s s

F

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l L e v e l 3 L e v e l 2

1 0 0

0 N a tu r a l Co n d i t

io n
+

− L e v e l 1

M

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m a l C

h a n ge s E v

i d

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h a n ge s M

o d

e r

a t

e C

h a n ge s M

a jo r C

h a n ge s Se v e r

e C

h a n ge s L e v e l 4T(BCG)

C A P A B I L I T Y T O D E T E C T S T R E S S O R S ( R E S O L U T I O N O F A S S E S S M E N T ) H

IG H E

S T L O W E

S T 1
2
3
4
5
6 E x

c e l l e n t

G o o d

F

a i

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Po o r P a s s

F

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l L e v e l 3 L e v e l 2

1 0 0

0 N a tu r a l Co n d i t

io n
+

− L e v e l 1

M

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m a l C

h a n ge s E v

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h a n ge s M

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h a n ge s M

a jo r C

h a n ge s Se v e r

e C

h a n ge s L e v e l 4NDITIONGRADIENT(BCG)

C A P A B I L I T Y T O D E T E C T ( R E S O L U T I O N O F A S S E S S M E N T ) H

IG H E

S T L O W E

S T 1
2
3
4
5
6 E x

c e l l e n t

G o o d

F

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Po o r P a s s

F

a i

l L e v e l 3 L e v e l 2

1 0 0

0 N a tu r a l Co n d i t

io n
+

− L e v e l 1

M

i n i

m a l C

h a n ge s E v

i d

e n t C

h a n ge s M

o d

e r

a t

e C

h a n ge s M

a jo r C

h a n ge s Se v e r

e C

h a n ge s

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x C – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 8 3DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x C – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 84

# A p p e n d i x D

T h e R o l e o f R e f e r e n c e C o n d i t i o n i n B i o l o g i c a l A s s e s s m e n t a n d C r i t e r i a (I

NT R OD U C T IO N T O DR A F T D O C U M E

NT O N D E V E

L OP M E

NT A N D A PP L

IC A T IO N O F T H

E R E F

E

R E NC E C O N

DIT IO N C O NC E

P T ) T h e C l e a n W at er A c t ’ s b i o l o g i c a l i n t e g r i t y o b j e c t i v e an d f i s h ab l e s w i mm ab l e g o a l s p o s e s i g n i f i c a n t c h a l l e n g e s t o S t at e s an d T ri b e s c h ar g e d w i th e v a l u a ti n g w h e th e r a q u at i c r e s o u rc e s u n d e r th e i r m a n a g e me n t a c h i e v e th e o b j e c t i v e a n d g o al s . O n e o f th e c ri ti c a l c h a l l e n g e s i s th e d e v e l o p me n t o f a s t a n d ar d o r b e n c h m ark b y w h i c h t o j u d g e w h e th e r p art i c u l a r w at e r b o d i e s a r e i n a c c o r d w i th th e o b j e c t i v e a n d g o a l s . T h e c o n c e p t o f a “ r e f e r e n c e c o n d i t i o n ” an d i t s i m p l e me n t a ti o n f o r m th e f o u n d a ti o n o n w h i c h t o m ake s u c h j u d g me n t s . T h i s d o c u me n t p r o v i d e s S t a t e s , T ri b e s , a n d o th er p r a c ti ti o n er s w i th g u i d e l i n e s o n th e r e f e r e n c e c o n di ti o n c o n c e p t an d h o w t o ap p l y i t i n th e i r w at e r m a n a g e me n t p r o g r a m s , p arti c u l a r l y f o r a s s e s s i n g th e c o n d i t i o n o f a q u a ti c r e s o u r c e s . T h e s e g u i d e l i n e s ar e i n t e n d e d t o b r o a d e n th e i m p l e me n t at i o n o f b i o l o g i c a l mo n i t o r i n g a n d a s s e s s me n t , t o i n c re a s e th e c o n s i s t e n c y a mo n g S t a t e s a n d T r i b e s , an d t o i m p r o v e th e s u c c e s s o f i n d i v i d u a l p r o g r a m s . S t a t e s , T r i b e s , an d o th er s h a v e d e v e l o p e d a n d i m p l e me n t e d th e c o n c e p t o f r e f e re n c e c o n d i t i o n i n a v ar i e t y o f w a y s t o me e t th e i r i n di v i d u a l n e e d s , w i th o u t c o m p r e h e n s i v e g u i d an c e f r o m th e U
. S
. E P A
. T h i s “ b o tt o m - u p ” ap p r o a c h h a s b o th a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s . A d v a n t a g e s i n c l u d e th e e x p l o r ati o n o f a v ar i e t y o f i n t e rp r e t at i o n s o f th e c o n c ep t a n d th e i r i m p l e me n t a t i o n , y i e l di n g i n f o r m a t i o n o n s u c c e s s e s a n d d i f f i c u l t i e s . Fr o m th e s e e xp e r i e n c e s c o me s a n e v a l u ati o n o f w h at w o rk s a n d w h at d o e s n o t
. D i s a d v a n t a g e s i n c l u d e th e d i v e r s i t y o f o p i n i o n s ab o u t th e c o n c ep t an d i t s r o l e , l e a d i n g t o p o t e n t i a l c o n f u s i o n a n d s o me t i me s c o n tr a d i c t o r y i n t e rp r e t a ti o n a n d i m p l e me n t a ti o n . T h e t e c h n i c al a n d p o l i c y c h a l l e n g e s i n h e r e n t i n th i s e f f o rt h a v e r e s u l t e d i n c o n s i d e r ab l e v ari at i o n i n h o w i n d i v i d u al S t at e s a n d T ri b e s d e f i n e a n d u s e th e c o n c e p t
. E s t ab l i s h i n g a n d u s i n g th e r e f e re n c e c o n di ti o n c o n c ep t a p p r o p ri a t e l y i s c r i t i c al t o i m p l e me n t i n g b i o l o g i c al c ri t e ri a an d ti er e d a q u ati c l i f e u s e s t o p r o t e c t an d r e s t o r e w at e r r e s o ur c e q u al i t y . P art o f th e p u rp o s e o f th i s d o c u me n t i s t o e n c o u r a g e c o n s i s t e n c y , b o th i n th e l a n g u a g e th at i s u s e d t o e x p re s s th e c o n c e p t , a n d i n i t s e v e ry d a y ap p l i c at i o n . T h i s d o c u me n t w i l l c o v e r th e f o l l o w i n g t o p i c s : a d e s c r i p t i o n o f th e c o n c e p t o f r e f e r e n c e c o n d i t i o n a s w e l l a s r e l at e d t e r m s a n d c o n c e p t s ( i n c l u di n g mi n i m a l l y d i s tu rb e d , l e a s t d i s turb e d , a n d b e s t att ai n ab l e c o n d i t i o n s ) ; me th o d s f o r c h ar a c t e r i z i n g r e f er e n c e a n d re l at e d c o n di ti o n s ; u s i n g w a t e r b o d y c l a s s i f i c at i o n t o p a rti ti o n n atur al v ar i ab i l i t y ; s e tti n g th r e s h o l d s t o d e t e r mi n e a c h i e v e me n t o f a t a r g e t c o n d i t i o n ; a n d ap p l i c at i o n o f th e c o n c e p t i n h e a v i l y mo d i f i e d r e g i o n s ( e . g . , u rb an l an d s c ap e s , a g ri c u l tur al r e g i o n s ) a n d w a t e r b o d i e s ( r e s er v o i r s , r e g u l at e d r i v e r s )
. B o th t e c h n i c a l a n d i m p l e me n t a ti o n i s s u e s are a d dr e s s e d t o i n c r e a s e th e u n d e r s t a n d i n g o f th e c o n c e p t s . A s e c t i o n o n f re q u e n tl y a s ke d q u e s t i o n s a n d a n s w er s i s i n c l u d e d t o a d dre s s t o p i c s o f p arti c u l ar c o n c e r n t o p r a c ti ti o n er s . T hr o u g h o u t th e d o c u me n t , e x a m p l e s ar e dr a w n f r o m e x i s t i n g S t a t e an d T r i b a l p r o g r a m s t o i l l u s t r at e s p e c i f i c ap p l i c at i o n s th at a r e c o n s i s t e n t w i th th e g u i d e l i n e s . In A p r i l 2 0 0 3 , U
. S
. E P A ’ s O f f i c e o f W at er s p o n s o r e d a N ati o n al B i o l o g i c al A s s e s s me n t a n d C ri t e ri a W o rk s h o p i n C o e ur d ’ A l e n e , I d ah o . T h i s w o rk s h o p c o n t ai n e d s e s s i o n s o n a v ar i e ty o f r e l a t e d t o p i c s i n c l u d i n g s e s s i o n s o n th e re f e re n c e c o n di ti o n c o n c ep t , w a t e r q u al i t y s t a n d ar d s , b i o c r i t er i a , ti e re d a q u at i c l i f

e u s e s , a n d i n d e x d e v e l o p me n t
. A C D th a t c o n t a i n s m a n y o f th e p r e s e n t ati o n s at th i s w o rk s h o p i s i n c l u d e d a s an ap p e n d i x t o p r o v i d e a s n ap s h o t o f th e s t at e o f th e s c i e n c e a t th at ti me , a n d a me a n s t o f l e s h
DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x D – A u g u s t 1 0 , 2 0 0 5 1 8 5o u t s o me o f th e i s s u e s n o t a d dr e s s e d i n d e t ai l i n th e b o d y o f th i s d o c u me n t
. M at eri a l i n th i s d o c u me n t s u p e r s e d e s a n y c o n tr a d i c t o ry m a t e r i al p r e s e n t e d o n th e C D b e c au s e th i n ki n g h a s e v o l v e d s i n c e th at ti me . T e c h n i c a l a n d i m p l e m e n t a t i o n i s s u e s A p r i n c i p a l t e c h n i c a l c h al l e n g e f a c i n g S t at e s a n d T ri b e s i s a c c ur at e l y d e t er mi n i n g a r e f e re n c e o r r e l a t e d c o n d i t i o n f r o m th e r a n g e o f h i s t o ri c al an d c urr e n t e c o l o g i c a l c o n d i t i o n s . T h i s m a y i n v o l v e th e a n al y s i s o f d a t a f r o m e x i s ti n g r e f e r e n c e s i t e s a n d / o r th e mo d e l i n g o f h i s t o r i c al i n f o r m ati o n a n d e x p ert o p i n i o n . T e c h n i c al i s s u e s i n c l u d e u n d e r s t a n di n g a n d t aki n g i n t o a c c o u n t n a tur al v ar i a b i l i t y th r o u g h c l a s s i f i c at i o n a n d/ o r mo d e l i n g o f n atu r al g r a d i e n t s . B o th c l a s s i f i c a ti o n a n d mo d e l i n g n e e d t o b e e c o l o g i c a l l y v a l i d , y e t p r a c t i c a l f o r S t a t e s a n d T ri b e s . A re l at e d i s s u e i s d e t ermi n i n g w h e th e r an e x i s t i n g c o n d i t i o n i s s i g n i f i c a n tl y ( b o th e c o l o g i c a l l y a n d s t ati s ti c a l l y ) d i f f ere n t f r o m a s p e c i f i e d c o n di ti o n ( e . g . , a s s p e c i f i e d i n w a t e r q u al i t y s t a n d ar d s )
. S c i e n t i f i c ri g o r i s n e c e s s ary , t e m p e r e d b y e a s e o f u n d er s t a n di n g a n d i m p l e me n t a t i o n . I mp l e me n t a t i o n i s s u e s r e v o l v e ar o u n d h o w S t a t e s a n d T ri b e s c a n ap p l y th e r e f e re n c e c o n d i t i o n c o n c e p t t o p r o t e c t a n d i m p r o v e a n e x i s t i n g b i o l o g i c al c o n d i t i o n thr o u g h ap p l i c a ti o n i n w a t e r q u a l i t y s t a n d a r d s , i n c l u d i n g :

° R e f i n e me n t o f a q u at i c l i f e u s e s th r o u g h a ) s e tt i n g c o n d i ti o n th re s h o l d s , b ) i n t e rp re t i n g/tr a n s l ati n g n arr a ti v e a q u at i c l i f e u s e s , a n d c ) e s t ab l i s h i n g s u b c at e g o r i e s o f ti er e d a q u at i c l i f e u s e s ;

° E s t ab l i s h me n t o f n u me r i c b i o l o g i c a l c ri t er i a ;

° Q u a n t i t at i v e b i o l o g i c a l d e s c r i p ti o n o f e x i s t i n g d e s i g n a t e d u s e s th r o u g h b i o a s s e s s me n t s ; a n d

° D e t e r mi n at i o n o f d e p a rtur e o f e x i s t i n g c o n di ti o n f r o m b i o l o g i c a l i n t e g r i t y . U
. S
. E P A g u i d a n c e o n th e i m p l e me n t ati o n o f th e re f e r e n c e c o n d i t i o n c o n c e p t b al an c e s th e n e e d f o r s c i e n ti f i c r i g o r a n d th e n e e d f o r p r a c ti c al ap p l i c at i o n , th a t t o g e th er r e s u l t i n th e p r o t e c ti o n an d i m p r o v e me n t o f w at e r q u al i t y .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x D – A u g u s t 1 0 , 2 0 0 5 1 8 6

# A p p e n d i x E
S t a ti s ti c a l G u i d a n c e f o r D e v e l o p i n g I n d i c a t o r s f o r Ri v e r s a n d S t r e a m s : A G u i d e f o r C o n s t r u c t i n g M u l ti m e t r i c a n d M u l ti v a r i a t e P r e d i c ti v e B i o a s s e s s m e n t M o d e l s ( S U M

M

A R Y O F DR A F T D O C U M E

NT ) [ T h i s d o c u m e n t h a s u n d e r g o n e v a r i o u s l e v e l s o f r e v i e w b y a t e c h n i c a l w o r k g r o u p a n d U . S . E P A r e p r e s e n t a t i v e s . T h e c u r r e n t v e r s i o n i s b e i n g p r e p a r e d f o r a m o r e c o m p r e h e n s i v e r e v i e w p r i o r t o f i n a l i z a t i o n . T h e f i n a l d o c u m e n t i s a n t i c i p a t e d i n 2 0 0 5 . ] S t a t e s a r e f a c e d w i th th e c h a l l e n g e s o f n o t o n l y d e v e l o p i n g t o o l s th a t are b o th ap p r o p ri at e an d c o s t
e f

f e c ti v e ( B a rb o ur 1 9 9 7 ) , b u t al s o th e ab i l i t y t o t r a n s l at e s c i e n t i f i c d a t a f o r m aki n g s o u n d m a n a g e me n t d e c i s i o n s r e g ar d i n g w at e r re s o u rc e s . T h e a p p r o a c h t o a n a l y s i s o f b i o l o g i c al ( a n d o th er e c o l o g i c a l ) d at a s h o u l d b e s tr a i g h tf o r w a r d t o f a c i l i t a t e a tr an s l ati o n f o r m a n a g e me n t ap p l i c at i o n . T h i s i s n o t me a n t t o r e d u c e th e ri g o r o f d a t a a n al y s i s b u t t o e n s u r e i t s p l a c e i n m aki n g c ru c i al d e c i s i o n s r e g ar di n g th e p r o t e c ti o n , mi ti g at i o n , a n d m a n a g e me n t o f th e n at i o n ’ s a q u at i c r e s o u rc e s . I n f a c t , b i o l o g i c a l mo n i t o ri n g s h o u l d c o m b i n e b i o l o g i c a l i n s i g h t w i th s t at i s ti c al p o w er ( K a rr 1 9 8 7 )
. K ar r a n d C hu ( 1 9 9 9 ) s t at e th at kn o w l e d g e o f r e g i o n a l b i o l o g y a n d n a tur al h i s t o ry ( n o t a s e a r c h f o r s t a ti s t i c a l r e l ati o n s h i p s a n d s i g n i f i c a n c e ) s h o u l d dr i v e b o th s a m p l i n g d e s i g n a n d a n a l y t i c a l p r o t o c o l
. A c e n t r al p r e mi s e o f b i o l o g i c al a s s e s s me n t i s c o m p ar i s o n o f th e b i o l o g i c al r e s o ur c e s o f a w a t e rb o d y t o a n e x p e c t e d r e f e re n c e c o n di ti o n . T h e c o n d i t i o n o f th e w at e rb o d y i s e v a l u at e d b y i t s d e p artu re f r o m th e e x p e c t e d c o n di ti o n . B i o l o g i c al a s s e s s me n t o f w at erb o d i e s d e p e n d s o n o u r ab i l i t y t o d e f i n e , me a s u r e , a n d c o m p ar e a n a s s e s s me n t e n dp o i n t b e t w e e n s i mi l a r s y s t e m s . T h i s g u i d a n c e o u tl i n e s a n a l y ti c al me th o d o l o g i e s t o p e r f o r m t w o t a s k s :

• C h ar a c t e r i z e b i o l o g i c a l e x p e c t ati o n . • D e t e r mi n e w h e th e r a s i t e d e v i a t e s f r o m th at e x p e c t at i o n . T h e me th o d s c o n s i d e re d h er e u s e th e s a me g e n e r al ap p r o a c h : s i t e s a r e a s s e s s e d b y c o m p ar i n g th e a s s e m b l a g e o f o r g a n i s m s f o u n d a t a s i t e t o a n e xp e c t at i o n d e ri v e d f r o m o b s e r v a t i o n s o f m a n y r e l at i v e l y u n d i s turb e d r e f e r e n c e s i t e s . T h e e x p e c t a ti o n s ar e mo d i f i e d b y c l a s s i f y i n g th e re f e re n c e s i t e s t o a c c o u n t f o r n a tur al v ar i ab i l i t y . B i o l o g i c a l v ari ab l e s ar e t e s t e d f o r r e s p o n s e t o s tr e s s o r s b y c o m p ar i s o n o f u n d i s turb e d o r mi n i m a l l y d i s tu rb e d re f e r e n c e s i t e s an d d i s tu rb e d s i t e s . A s e t o f “ ru l e s ” i s d e v e l o p e d f r o m th i s i n f o r m a t i o n , w h i c h a r e th e n u s e d t o d e t er mi n e i f th e b i o t a o f a s i t e d e v i at e f r o m th e e x p e c t ati o n , i n d i c at i n g th e d e g r e e t o w h i c h th e s i t e i s i m p a c t e d
. S e v e r a l a n al y t i c al me th o d s h a v e b e e n d e v e l o p e d t o a s s e s s th e c o n d i ti o n o f w a t e r re s o u r c e s f r o m b i o l o g i c a l d at a , b e g i n n i n g w i th th e s ap r o b i e n s y s t e m i n th e e arl y 2 0 th c e n tu r y t o p r e s e n t
- d a y d e v e l o p me n t o f b i o l o g i c a l m arke r s ( C a i rn s a n d Pr att 1 9 9 3 )
. T h i s d o c u me n t p r o v i d e s g u i d a n c e f o r t w o me th o d s f o r a n a l y z i n g a n d a s s e s s i n g w a t e rb o d y c o n d i t i o n f r o m a s s e m b l a g e a n d c o mm u n i t y - l e v e l b i o l o g i c a l i n f o r m a t i o n :

1
. M u l t i me tri c a s s e s s me n t u s i n g a n i n d e x th at i s th e s u m o f s e v e r a l me tri c s . T h i s i s th e b a s i s o f th e I n d e x o f B i o ti c I n t e g r i t y ( I B I ) ( K a rr e t a l
. 1 9 8 6 ) , th e I n v e rt e b r a t e C o mm u n i t y In d e x ( I C I ) ( O h i o E P A 1 9 9 0 ) ; th e R ap i d B i o a s s e s s me n t P r o t o c o l ( P l af ki n e t al
. 1 9 8 9 ) ; a n d S t at e i n d e x e s d e v e l o p e d f r o m th e s e ( e . g . , S o u th e r l a n d a n d S tri b l i n g 1 9 9 5 , B a rb o u r e t a l
. 1 9 9 6 a , B ar b o u r e t al
. 1 9 9 6 b )
. DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x E – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 8 72
. A s s e s s me n t c o m p ar i n g a c tu a l s p e c i e s c o m p o s i ti o n at a s i t e t o a n i d e al i z e d r e f e re n c e s i t e p r e di c t e d f r o m a m u l t i v ar i a t e s t a ti s t i c a l mo d e l
. T h i s i s th e b a s i s o f th e R i v e r I n V e rt e b r at e Pr e d i c ti o n A n d C l a s s i f i c ati o n S y s t e m ( R IV P A C S ; W ri g h t e t a l
. 1 9 8 4 , F u r s e e t a l
. 1 9 8 4 , M o s s e t al
. 1 9 8 7 , W ri g h t 1 9 9 5 , Wr i g h t 2 0 0 0 ) a n d th e A U S tr al i an R IV e r A s s e s s me n t S y s t e m ( A U S R I V A S ; D a v i e s 2 0 0 0 , S i m p s o n a n d N o r r i s 2 0 0 0 )
. M a n y o th er me th o d s ar e p o s s i b l e , a s w e l l a s p e r m u t a ti o n s o f th e t w o me th o d s ab o v e , a l l o f w h i c h a r e b e y o n d th e s c o p e o f th i s d o c u me n t
. T h e t w o ap p r o a c h e s w e r e s e l e c t e d b e c au s e :

• T h e y u s e c o mm u n i t y a n d a s s e m b l a g e d a t a . • T h e me th o d s a r e n o t r e s tri c t e d t o a n y o n e a s s e m b l a g e . T h e e x a m p l e s a l l u s e f r e s h w a t e r b e n th i c m a c r o i n v e rt eb r at e s , b u t a n y o th er a s s e m b l a g e c o u l d al s o b e u s e d , s u c h a s f i s h p h y t o p l a n k t o n , z o o p l a n k t o n o r m a c r o p h y t e s . • T h e me th o d s a r e g e n er a l , an d h a v e b e e n u s e d b y s e v e r a l a g e n c i e s i n m a n y ar e a s . T h e e x a m p l e s u s e d t o i l l u s t r at e th e me th o d s h a v e a l s o b e e n c ar r i e d o u t o v e r w i d e g e o g r ap h i c ar e a s w i th m a n y s i t e s , d e mo n s tr at i n g th e g e n e r al i t y o f th e me th o d s . • T h e me th o d s h a v e b e e n f u l l y d o c u me n t e d a n d i l l u s tr at e d w i th c a s e e x a m p l e s . • T h e s e a n al y s i s me th o d o l o g i e s are c o s t
- e f f e c ti v e a n d e a s y t o c o mm u n i c a t e t o m a n a g e r s a n d th e p u b l i c . O n c e th e f r a me w o rk f o r b i o a s s e s s me n t i s i n p l a c e , c o n d u c ti n g b i o a s s e s s me n t s b e c o me s r e l at i v e l y s tr a i g h t f o r w a r d
. E i th e r a t a r g e t e d d e s i g n th at f o c u s e s o n s i t e - s p e c i f i c p r o b l e m s o r a p r o b ab i l i t y - b a s e d d e s i g n , w h i c h h a s a c o m p o n e n t o f r a n d o mn e s s an d i s a p p r o p r i at e f o r 3 0 5 ( b ) , ar e a - w i d e , a n d w at e r s h e d mo n i t o r i n g , c an b e d o n e e f f i c i e n tl y . R o u ti n e mo n i t o r i n g o f r e f e r e n c e s i t e s m a y b e b a s e d o n a p r o b a b i l i t y d e s i g n , w h i c h w i l l a l l o w c o s t e f f i c i e n c i e s i n s a m p l i n g w h i l e mo n i t o ri n g th e s t atu s o f th e re f er e n c e c o n d i t i o n o f a S t a t e ’ s s t r e am s . P o t e n ti a l r e f e re n c e s i t e s o f e a c h s t r e a m c l a s s w o u l d b e r a n d o ml y s e l e c t e d f o r s a m p l i n g , s o th a t a n u nb i a s e d e s ti m a t e o f r e f e re n c e c o n di ti o n c a n b e d e v e l o p e d
. A r a n d o mi z e d s u b s e t o f r e f e r e n c e s i t e s c a n b e r e s a m p l e d a t s o me r e g u l ar i n t er v a l ( e . g . , a 4

- y e ar c y c l e ) t o p r o v i d e i n f o r m a t i o n o n tr e n d s i n r e f e re n c e s i t e s . T h i s d o c u me n t o u t l i n e s th e s t e p s re q u i r e d t o c o m p l e t e m u l t i me tr i c a n d m u l ti v ar i at e p r e d i c t i v e a s s e s s me n t mo d e l s . It i n c l u d e s s e c t i o n s b ri e f l y c o v e r i n g th e c o n c ep tu al p ri n c i p l e s b e h i n d e a c h s t ep a n d th e n u s e s a n e x a m p l e d at a s e t th at d e mo n s tr at e s th e p r a c t i c a l ap p l i c a ti o n o f th o s e p r i n c i p l e s s t e p b y s t e p . It b e g i n s w i th a d i s c u s s i o n o f s o me c o n c e p t s an d ap p r o a c h e s c o mmo n t o b o th t e c h n i q u e s an d th e n mo v e s i n t o m

u l t i me tr i c a n d m u l ti v ar i at e p r e d i c t i v e mo d e l s . At th e e n d , i t c o n c l u d e s w i th a di s c u s s i o n o f h o w b i o c r i t e ri a c a n b e d e v e l o p e d f r o m e i th e r o f th e ap p r o a c h e s .

DR A F T : U s e o f B i o l o g i c a l I n f

o r

m a t i o n to B e t te r D e f

i n e D e s i g n a te d A q u a t i c L i f

e U s e s i n S t a te a n d T r i b a l W a te r Q u a l i t y S t a n d a r

d

s : T i e re d A q u a t i c L i f

e U s e s – A p

p e n d i x E – A u g u s t 1 0, 2 0 0 5 1 8 8U n i t e d S t a t e s E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n Ag e n c y O f f i c e o f W a t e r W a s h i n g t o n , D C 2 0 4 6 0 ( 4 3 0 4 T ) E P A- 8 2 2 - R - 0 5 - 0 0 1 A u g u s t 2 0 0 5