В будущем эстуарии столкнутся с более высокими нагрузками по питательным веществам

Dec 20, 2023

Новое исследование показывает, что на Атлантическом побережье и восточном побережье Мексиканского залива в ближайшие десятилетия, скорее всего, произойдет значительное увеличение нагрузки питательными веществами, что поставит эти районы под повышенный риск вредоносного цветения водорослей.

Нагрузка питательными веществами представляет интерес во многом потому, что она является ключевым фактором цветения водорослей, которое представляет опасность как для здоровья человека, так и для окружающей среды.

В зависимости от типа водорослей их цветение может выделять токсины, которые вредят жизни как человека, так и животных. Цветение водорослей также способствует образованию «мертвых зон», где в воде мало кислорода, необходимого для поддержания здоровой экосистемы. Кроме того, цветение водорослей может также увеличить затраты на очистку питьевой воды и для промышленных секторов, которые полагаются на чистую воду. А риск цветения водорослей возрастает из-за более высоких температур, связанных с глобальным изменением климата.

«Мы знаем о важности нагрузки питательными веществами для здоровья экосистемы, поэтому мы хотели оценить устья рек в 48 смежных штатах, чтобы определить, насколько уязвимы эти устья к увеличению нагрузки питательными веществами», — говорит Лиз Монтефиоре, соавтор статьи об этой работе. и постдокторант-исследователь в Университете штата Северная Каролина. «По сути, наша цель заключалась в том, чтобы использовать прогнозное моделирование для оценки среднегодовой биогенной нагрузки на устья рек в период с 2035 по 2065 годы. Мы смогли провести оценку всех основных эстуариев в 48 нижних штатах, за исключением устья реки Миссисипи. "

«Одной из движущих сил этого исследования является то, что, если в устье наблюдается повышенная нагрузка питательными веществами, восстановить это устье исключительно сложно», — говорит Натали Нельсон, соавтор исследования и доцент кафедры биологической и сельскохозяйственной инженерии в Северной Каролине. Состояние. «В первую очередь более эффективно предотвращать высокие нагрузки по питательным веществам, чем решать проблемы, связанные с нагрузкой по питательным веществам, как только они возникли. Мы хотели помочь политикам определить, какие системы подвергаются наибольшему риску и могли бы существенно выиграть от усилий по сохранению, чтобы предотвратить увеличение питательных веществ. нагрузки».

Для исследования исследователи использовали как исторические данные, так и существующие исследования, которые предсказывали землепользование и климатические условия в континентальной части США в период с 2035 по 2065 год. Затем эти данные были включены в модель, которая предсказывала среднегодовую нагрузку азота и фосфора для 112 эстуариев в нижние 48 штатов.

Исследователи применили модель к периодам времени, охватывающим 1990–2020 и 2035–2065 годы.

«Наша цель при этом моделировании не заключалась в том, чтобы определить, какой будет конкретная нагрузка по питательным веществам для того или иного устья – эта модель не предназначена для обеспечения такого уровня детализации», – говорит Нельсон. «Скорее, наша цель состояла в том, чтобы определить, в каких эстуариях, скорее всего, произойдет наибольшее увеличение нагрузки питательными веществами. Это то, что эта модель может сделать хорошо».

«Мы обнаружили, что почти во всех эстуариях будет наблюдаться увеличение нагрузки питательными веществами», — говорит Монтефиоре. «Но самый высокий рост, по-видимому, наблюдается в Североатлантическом регионе, который простирается от Новой Англии до Вирджинии, причем наибольший рост происходит в прибрежных регионах к северу от Чесапикского залива».

Чтобы помочь представить результаты моделирования в контексте, исследователи также оценили чувствительность каждого устья к увеличению нагрузки питательными веществами. Исследователи использовали существующие исследования, чтобы классифицировать эстуарии на основе степени, в которой их состояние может ухудшиться, если нагрузка на них питательными веществами увеличится.

Исследователи также оценили «адаптационную способность» каждого устья, по сути, учитывая ресурсы, доступные в каждом устье, которые власти могли бы использовать для значимого решения проблемы нагрузки питательными веществами. Эти факторы включали такие вещи, как законы и правила штата, наличие данных мониторинга и количество водно-болотных угодий в устье реки. Чем больше ресурсов доступно, тем выше показатель адаптивной способности устья.

«Учет чувствительности, адаптивной способности и прогнозируемого увеличения нагрузки биогенными веществами позволяет получить более сложную и более полную оценку того, какие устья наиболее уязвимы», — говорит Нельсон.