Они существуют по всему миру, являются одними из самых продуктивных экосистем на Земле и являются домом для разнообразных диких животных. Они также важны для мировой экономики. Это эстуарии - прибрежные заливы, где встречаются пресная речная вода и соленая океанская вода.
Но это простое определение противоречит сложности, разнообразию и важности эстуария для устойчивого развития человека.
«Эстуарии сложны тем, что они не очень хорошо подходят для земной науки или океанографии», - сказал Ник Нидзеко, профессор кафедры географии Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. Назовите их дельтами, топями, солончаками, гаванями, проливами или заливами, эстуарные системы не являются ни полностью морскими, ни полностью речными или прибрежными. Это смешение характеристик, разнообразие мест обитания и изменчивость качества затрудняет для ученых выводы о том, какой коллективный вклад эти системы вносят в глобальные процессы, особенно в отношении круговорота углерода и питательных веществ в прибрежной зоне..
«Мы называем метаболизм экосистемы общим метаболизмом всего в эстуарии - всех животных, всех растений», - сказал Нидзеко. «Это интегрированная мера того, сколько органического углерода производится или потребляется в определенном месте». Он объяснил, что эстуарии, которые важны для рыболовства, транспорта, судоходства и удаления сточных вод, в основном изучались по отдельности, но их совокупное влияние на углеродный баланс океана до сих пор остается чем-то вроде черного ящика.
Оказывается, согласно наблюдениям Нидзеко, что более крупные эстуарные системы обычно менее продуктивны на единицу размера, чем более мелкие. Концепция «чем больше, тем эффективнее» уходит своими корнями в эволюционную биологию.
"Это хорошо известно о животных," сказал он. Идея, известная как закон Клейбера, заключается в том, что скорость метаболизма животного пропорциональна трем четвертям его массы. Чем крупнее животное, тем медленнее его метаболизм. «Мышь живет пару лет, ее сердце бьется быстро, и ей нужно постоянно есть, чтобы жить. Слон ест время от времени, его сердце бьется медленнее, и он живет десятилетиями», - объяснила Нидзеко.
То же самое масштабирование в три четверти применяется к устьям рек. Изучив серию опубликованных исследований метаболизма экосистемы, Нидзеко определил, что продуктивность эстуарной системы часто не линейно зависит от размера; более крупные и глубокие эстуарные системы несколько менее продуктивны на единицу размера, чем их более мелкие и мелкие аналоги.
«Объяснение того, почему у слона метаболизм медленнее, чем у мыши, дает тот же ответ на вопрос, почему залив Сан-Франциско не так продуктивен на единицу размера, как Голета-Слау», - сказал Нидзеко.«Это в основном определяется физикой. В этой статье показано, что метаболизм связан со временем пребывания питательных веществ - другими словами, с тем, как быстро питательные вещества проходят через систему».
Выводы могут повлиять на то, как оцениваются эстуарии с точки зрения их пользы и их места в более широком глобальном круговороте углерода, а также на планирование использования этих территорий. Учет размера и глубины в расчетах продуктивности эстуария может также позволить ученым оглянуться назад и понять, что могло быть утрачено в результате вторжения в прибрежные водно-болотные угодья, которые исторически были объектами освоения, такие как залив Сан-Франциско, порты и гавани вокруг. мира, а также системы очистки сточных вод.
Кроме того, эти результаты показывают, что несколько проектов по восстановлению небольших эстуарных систем могут иметь относительно большее влияние, чем один проект в более крупной системе. Но Нидзеко быстро указывает, что более крупные системы также могут делать то, чего не могут более мелкие системы, особенно в области биоразнообразия.
«Но это может дать некоторое представление о том, как проектировать или оценивать охраняемые территории», - сказал он. В ближайшем будущем Нидзеко планирует вывести эту концепцию из мелководного эстуарного масштаба в другую крайность - масштаб океанического бассейна.
"Та же схема имеет место, но мы еще не совсем понимаем, почему", - сказал он.