Gli scienziati della Michigan State University hanno dimostrato che i flussi possono essere indicatori chiave di salute del paesaggio di una regione, ma il modo in cui vengono monitorati può essere migliorato.

Nuova ricerca in evidenza in Lettere di ecologia mostra come i corsi d'acqua possono essere utilizzati come sensori per diagnosticare la sensibilità o la resilienza di uno spartiacque ai cambiamenti nelle pratiche di utilizzo del suolo, compreso l'uso a lungo termine di fertilizzanti. Utilizzo dei flussi come sensori, in particolare, vicino alle sorgenti - può consentire agli scienziati, gestori del territorio e agricoltori per diagnosticare quali bacini idrografici possono essere sviluppati in modo più sostenibile per la produzione alimentare, disse Jay Zarnetske, MSU scienziato della terra e dell'ambiente e coautore dello studio.

"Siamo rimasti sorpresi nel vedere che i flussi erano buoni sensori delle condizioni dei nutrienti a lungo termine, " ha detto. "I nostri metodi mostrano che possiamo imparare molto da un numero relativamente piccolo di campioni se vengono raccolti in modo più strategico di quanto impongano le attuali pratiche di gestione dei bacini idrografici. Questa comprensione è fondamentale per proteggere gli ecosistemi acquatici e garantire la sicurezza dell'acqua umana".

Attività umana, soprattutto l'agricoltura, ha inquinato gli ecosistemi di acqua dolce in tutto il pianeta, provocando enormi danni ecologici ed economici. L'eccesso di nutrienti da fertilizzanti e combustibili fossili può innescare fioriture di cianobatteri tossici e vaste zone morte ipossiche, minare la capacità degli ecosistemi di fornire cibo e acqua che sostengono le società umane, Zarnetske ha aggiunto.

Per lo studio, Ben Abbott, precedentemente alla MSU e ora alla Brigham Young University, ha guidato un team internazionale in una regione della Francia culturalmente e storicamente importante. L'area, che ha visto quasi un millennio di attività agricola, serve da modello per capire come l'uso crescente di fertilizzanti a base di azoto e fosforo abbia un impatto duraturo sui bacini idrografici.

"La manipolazione del fosforo e dell'azoto nel paesaggio è una delle più grandi minacce al destino dell'umanità e del resto della vita su questo pianeta, " Ha detto Zarnetske. "La maggior parte delle persone non ha idea che si stia verificando la manipolazione umana dei cicli del fosforo e dell'azoto, sta interessando quasi ogni luogo del pianeta ed è uno dei, se non il più grande, attuale minaccia per il destino dell'umanità".

Ci sono drammatiche foto aeree di fioriture algali che crescono alla foce di ruscelli che scorrono in corpi d'acqua, come il Lago Erie. Però, la maggior parte del carbonio e dei nutrienti entra nei corsi d'acqua a monte, alle sorgenti. Quindi, piuttosto che cercare di diagnosticare problemi alla bocca, un modo più efficiente per affrontare il problema sarebbe quello di campionare molte aree più vicine alle sorgenti.

"Fondamentalmente, invece di stare in un grande ruscello lontano dalle sorgenti e osservare ciò che ci scorre oltre nel tempo, "Zarnetsk ha detto, "illustriamo che può essere molto più istruttivo viaggiare periodicamente nella regione e prelevare campioni dai corsi d'acqua più piccoli a quelli più grandi nello spartiacque".

Il team ha scoperto che la chimica di ogni piccolo flusso oscillava ampiamente a causa dei cambiamenti di temperatura, flusso d'acqua e altri fattori. C'era un ordine nella variabilità, però, poiché c'era sincronia nel comportamento di ogni piccolo corso d'acqua e il suo ruolo nella chimica del più grande sistema fluviale.

"Era inaspettato, " ha detto Abbott. "Un po' sorprendentemente, abbiamo scoperto che un singolo campionamento delle sorgenti in qualsiasi periodo dell'anno fornisce molte informazioni sulla provenienza dei nutrienti e su dove indirizzare gli sforzi di ripristino".

La ricerca futura applicherà questi metodi a livello globale, a diversi bacini idrici agricoli e paesaggi forestali che subiscono cambiamenti nei modelli di precipitazione. Per esempio, Zarnetske studierà le sorgenti nel Pacifico nord-occidentale e i paesaggi in rapido riscaldamento e disgelo nell'Artico.

I nuovi metodi possono anche aiutare a dirigere gli sforzi nella selezione dei luoghi più appropriati per terreni agricoli sostenibili e sviluppo o nell'identificazione di risposte spartiacque al riscaldamento globale, come quelli dell'Artico.

paesaggi artici, dove i terreni sono prevalentemente ghiacciati, si stanno rapidamente scongelando a causa del rapido riscaldamento climatico. Mentre il ghiaccio artico e il permafrost si sciolgono, rilasciano sedimenti e sostanze nutritive nei fiumi e nei mari. Mentre gli effetti di queste acque e sostanze nutritive sempre più torbide sono sconosciuti, il loro nuovo approccio può sviluppare una linea di base per iniziare a monitorare il loro impatto.