Гипоксические мертвые зоны, которые возникают, когда уровень растворенного кислорода в воде падает настолько низко, что рыбы и другие водные животные, живущие там, задыхаются, являются хорошо документированными проблемами во многих прибрежных водах.
Теперь новое исследование под руководством Университета Дьюка показывает, что они также встречаются в пресноводных городских ручьях.
«Мы были удивлены, обнаружив, что эти мертвые зоны возникают на наших собственных дворах, а не только в реках и прибрежных водах ниже по течению от основных точечных источников загрязнения питательными веществами», - сказала руководитель исследования Джоанна Блащак, выпускница докторантуры Университета Герцога в 2018 году. Николаевская школа экологии.
Блащак и ее коллеги опубликовали свое рецензируемое исследование 3 декабря в журнале Limnology & Oceanography.
Для проведения исследования они измерили концентрацию растворенного кислорода, уровень освещенности, химический состав воды и речной сток в шести ручьях, истощающих городские водоразделы в Дареме и Роли, Северная Каролина, с 2015 по 2017 год.
Они использовали данные, чтобы смоделировать рост водорослей и бактерий, потребляющих кислород, в ручьях и изучить частоту падения концентрации растворенного кислорода ниже двух миллиграммов на литр, что опасно для рыб и других водных организмов.
«Ручки, дренирующие развитые районы, подвержены интенсивным, эрозионным ливневым потокам, когда дороги и ливневые трубы быстро направляют стоки в ручьи во время штормов, не позволяя воде просачиваться в почву», - сказал Блащак..
Мы обнаружили, что эрозия, вызванная этими интенсивными потоками, изменила форму некоторых русел ручьев до такой степени, что вода практически перестала течь в них в конце лета. Они превратились в серию бассейнов, содержащих большое количество стоков питательных веществ и органических веществ, в том числе азота из протекающих канализационных труб, удобрений и экскрементов домашних животных».
Повышенный уровень питательных веществ стимулировал большее потребление растворенного кислорода бактериями в воде, в результате чего бассейны стали гипоксическими, пока следующий шторм не смыл их.
Одни водотоки оказались более уязвимыми, чем другие, в зависимости от лежащей в их основе геологии.
«Каналы, которые более подвержены эрозии, могут быть перекрыты недавно обнажившимися выходами коренных пород и водопропускными трубами, что приведет к образованию межливневых бассейнов, которые так подвержены гипоксии», - объяснил Блащак..
Мы обнаружили, что темпы роста водорослей, поддерживающих речные пищевые сети, были медленнее в ручьях с более частыми интенсивными штормовыми потоками. Вместе с возникновением гипоксии это рисует мрачную и стрессовую картину для пресноводных организмов, которые пытаются выжить в этих городских потоках», - сказала она.
Хотя исследование проводилось только для небольших водотоков, стекающих с городских водосборных бассейнов, его результаты широко применимы, отметил Блащак, потому что бассейны являются повсеместными особенностями рек, что еще больше усугубляется многолетним наследием строительства плотин и плотин. удаление.
«Обычно предполагается, что гипоксия не возникает в ручьях и реках из-за течения ручья, которое обычно перемещает воду достаточно быстро, чтобы предотвратить сокращение растворенного кислорода бактериями до уровня гипоксии», - сказала она. «Однако строительство плотин и другие антропогенные изменения, которые останавливают поток воды, делают эти пресноводные экосистемы особенно уязвимыми для гипоксии с негативными последствиями для биоразнообразия, особенно в реках, уже обремененных высоким уровнем загрязнения питательными веществами».