公民科学揭示了水力发电对河流食物网的影响

突现的岩石(如图)是水生昆虫重要的产卵地点。格伦峡谷大坝的水力调峰工程在淡水生物不适应的河流海岸线上制造了人工潮汐。如果水位迅速下降并暴露虫卵,它们就会在孵化前变干并死亡。来源:David Herasimtschuk©淡水画报

突现的岩石(如图)是水生昆虫重要的产卵地点。格伦峡谷大坝的水力调峰工程在淡水生物不适应的河流海岸线上制造了人工潮汐。如果水位迅速下降并暴露虫卵,它们就会在孵化前变干并死亡。来源:David Herasimtschuk©淡水画报

根据一项研究,一些水电大坝下游水生昆虫的减少与一种被称为水力峰值的普遍做法有关,即在电力需求大的白天,河水流量会增加新的研究由美国地质调查局以及俄勒冈州立大学、犹他州立大学和爱达荷州立大学的研究人员领导。研究结果表明,通过使用替代水电实践,有可能减轻这些负面影响。

水生昆虫在河流食物网中发挥着重要作用,是无数鱼类、鸟类、蝙蝠和其他野生动物的主要食物来源。这项研究确定了突然的水位变化如何影响水生昆虫生命的每个阶段,这是了解如何潜在地改善世界各地水力峰值大坝下游河流健康的重要一步。

这项研究部分基于一项大型公民科学项目,该项目在大峡谷的科罗拉多河(Glen Canyon Dam下游)采集了2500多个昆虫样本。这个数据集几乎完全是由河流导游、教育团体和其他公民科学家收集的。研究人员还通过比较美国西部16条大坝河流的昆虫多样性,测试了水位突然变化对河流健康的影响,这些河流的水力峰值程度各不相同。完整的报告可在该杂志的网站上找到bob手机官方网页版登录生物科学

该研究的主要作者、美国地质勘探局科学家泰德·肯尼迪说:“这项研究首次确定了水力峰值与其他大坝施加的压力源分开的生态影响,并确定了导致水力大坝以下生物多样性丧失的具体因果关系。”“这些结果可能有助于资源管理者改善河流健康,同时仍能满足社会对可再生水电的需求。”

水电提供了全球约19%的电力供应,远远超过太阳能、风能和其他可再生能源的总和。许多水电站都采用水力调峰的方式运行,在一天内,水的释放量可能会变化10倍或更多。河流水位每小时的巨大变化在河流沿岸形成了淡水生物不适应的人工潮汐。

在溪流海岸线附近产卵的昆虫尤其容易受到水电站大坝的影响。生态上重要的昆虫类群,如许多种类的蜉蝣、石蝇或石蝇,将卵产在略低于水面的岩石或植被上,在那里它们很快就会孵化。如果水位迅速下降并暴露虫卵,它们就会在孵化前变干并死亡。

“由于水电大坝,河流流量每天大幅上升和达到峰值是不正常的。在建造大坝之前,像大峡谷这样的地方,河流水位几乎每天都没有大的变化,”俄勒冈州立大学教授、论文的合著者大卫·莱特尔说。“这可能会打断一些物种的产卵行为,而这一影响没有得到充分的认识。到目前为止,还没有人真正关注这方面,我们的研究结果表明,这对河流健康造成了严重的问题。”

大峡谷科罗拉多河中几乎没有蜉蝣、石蝇和石虱,这让科学家们困惑了几十年。这项研究表明,格伦峡谷大坝的水力调峰操作是部分原因。管理人员可以考虑的缓解措施可能包括在对格伦峡谷大坝发电影响最小的时候,例如周末,保持河流水位较低和稳定。这可以让昆虫在几天内产卵成功。

肯尼迪说:“如果缓解流动成功,一个更多样化的水生昆虫群落应该会改善大峡谷科罗拉多河生态系统的健康状况,包括现存最大的濒危座头鲸种群。”

这个项目的成功在很大程度上要归功于广泛的河流向导、划船者和年轻人,他们为一个前所未有的水生昆虫数据库做出了贡献。这些公民科学家在三年的时间里,在大峡谷的科罗拉多河上收集了2500多个样本。合作伙伴大峡谷青年仅提供了150多个样本,他们的努力本期视频介绍.这个庞大的数据集使科学家能够得出否则不可能得出的科学结论。

肯尼迪说:“生态学中许多紧迫的问题仍然没有答案,因为科学家们遇到了数据限制,他们不可能收集到足够的数据来回答大范围内的复杂问题。”“这项研究是一个强有力的例子,说明了公民科学合作如何从根本上促进学习并产生重要的新见解。”

资料来源:美国地质调查局新闻稿