小溪河流可以作为地区景观的关键健康指标传感器

密歇根州立大学(Michigan State University)的科学家们已经表明，溪流可以成为地区景观的关键健康指标，但它们被监控的方式可以得到改善。

《生态学快报》上的一项新研究展示了河流如何被用作传感器来诊断流域对土地利用方式变化的敏感性或弹性，包括长期使用化肥。该研究的共同作者、MSU地球和环境科学家杰伊·扎内斯克(Jay Zarnetske)说，将溪流作为传感器，特别是在源头附近，可以让科学家、土地利用管理者和农民能够诊断出哪些流域可以更可持续地用于粮食生产。

他说:“我们惊讶地发现，这些溪流是长期营养状况良好的传感器。”“我们的研究方法表明，如果收集到的样本数量相对较少，那么我们就能从相对较少的样本中得到很多信息。”这一认识对于保护水生生态系统和确保人类水安全至关重要。

人类活动，特别是农业，已经污染了整个地球的淡水生态系统，造成了巨大的生态和经济损失。Zarnetske补充说，肥料和化石燃料中的过量营养物质会引发有毒的蓝藻细菌泛滥和膨胀的低氧死亡区域，从而破坏生态系统提供食物和水的能力。“对地球上的磷和氮的控制是人类和地球上其他生物命运的最大威胁之一，大多数人都不知道人类对磷和氮循环的操纵正在发生，它几乎影响着地球上的每一个地方，即使不是最大的，也是目前对人类命运的威胁之一。”

有一些壮观的航拍照片，照片上的海藻在溪流的入口处生长，流进水体，比如伊利湖。然而，大部分的碳和营养物都是在上游的上游水域进入水道的。因此，与其尝试在口腔中诊断问题，更有效的解决问题的方法是在离源头更近的地方取样。

Zarnetske说:“基本上，我们不是站在远离源头的大溪流中，而是观察流经我们的时间。我们可以说明，周期性地在该地区检测，并从最小的河流到分水岭的最大溪流采集样本，信息量会大得多。”

研究小组发现，由于温度、水流等因素的变化，每个小河流的化学反应都有很大的波动。然而，由于每个小河流的行为和它在更大的河流系统的化学作用中所起的作用，变化是有秩序的。

“这是出乎意料的，”艾伯特说。“令人惊讶的是，我们发现一年中的任何时候都有一份头水样本，提供了大量关于营养来源的信息，以及在哪里进行修复工作。”

未来的研究将在全球范围内应用这些方法，以适应不同的农业流域和森林景观的变化。例如，Zarnetske将研究太平洋西北部的源头，以及北极地区迅速升温和解冻的景观。

这些新方法也有助于在选择最合适的地方进行可持续农业用地和发展，或确定对全球变暖(如北极地区)的流域反应方面作出直接的努力。

由于快速的气候变暖，北极地区的土壤主要是冰冻的。随着北极冰层和永久冻土融化，它们将沉积物和营养物质释放到河流和海洋中。虽然这些日益浑浊的水和营养物质的影响是未知的，但他们的新方法可以开发一个基线，开始监测它们的影响。

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