Biberteiche mit tieferen Sedimenten speichern mehr Stickstoff, wie eine einfache Kartierung zeigt

Biberteiche enthalten Stickstoff, einen essentiellen Nährstoff, der zu einer Verschmutzung werden kann, wenn zu viel vorhanden ist. Landmanager müssen wissen, ob Biberteiche Stickstoff speichern oder freisetzen, aber chemische Tests können teuer sein. Eine neue Studie zeigt, wie eine einfache Kartierung der Tiefe und des Sediments eines Biberteichs Managern sagen kann, ob es sich um eine Stickstoffquelle oder -senke handelt.

Die Studie wurde im veröffentlicht Journal of Geophysical Research: Biogeowissenschaften.

Stickstoff wird in synthetischen Düngemitteln verwendet und kommt natürlich in Gülle vor, so dass Beweidung und Landwirtschaft die Flüsse im Westen der USA mit Stickstoff verseucht haben, was zu einer Eutrophierung stromabwärts führte. Frühere Studien haben gezeigt, dass Stickstoff stromabwärts von Biberteichen entweder höher oder niedriger sein kann. Aber nur wenige Studien haben genau untersucht, was mit Stickstoff in einem Biberteich passiert, und die Frage offen gelassen, ob Biberteiche eher gut oder schlecht für die Stickstoffverschmutzung sind und ob Biber wieder in das Ökosystem eingeführt werden sollten.

„Es hängt vom Fluss ab, aber für Standorte wie den, den wir untersucht haben, könnte die Wiederansiedlung von Bibern eine kluge Entscheidung sein“, sagte Desneiges Murray, ein Biogeochemiker, der die Studie während seiner Zeit an der Utah State University leitete. (Sie ist jetzt an der University of New Hampshire.) „Diese Ökosysteme haben sich in erster Linie mit Bibern entwickelt. Also, die kombinierten Effekte von weniger Erosion, besser Widerstand gegen Waldbrändemehr Wasserspeicherung während Dürren und jetzt der Vorteil der langfristigen Stickstoffspeicherung – es gibt viele Gründe, warum Menschen die Wiederansiedlung von Bibern in ihren natürlichen Lebensräumen erleichtern sollten.

Zwischen 1600 und 1800 25 bis 160 Millionen Biber wurden in den angrenzenden Vereinigten Staaten fast ausgerottet. Bis Ende der 1980er Jahre hatten sie sich zwischendurch erholt 6 und 12 Millionen Biber; Heute werden in den Vereinigten Staaten Bemühungen zur Wiedereinführung von Bibern unternommen, mit unterschiedlichem Erfolg und unterschiedlicher Popularität.

Die neue Studie kartiert Zonen innerhalb eines Biberteichsystems, das als Komplex bezeichnet wird und sich in den Bear River Mountains nördlich von Salt Lake City befindet. Murray und ihre Co-Autoren definierten fünf Zonen basierend auf Wasserfluss, Teichtiefe und Sedimentdicke und Korngröße. Sie sammelten Daten darüber, wie viel Stickstoff und Sauerstoff sich in verschiedenen Zonen im Wasser befanden, sammelten Proben von Teichsedimenten und nahmen lange Sedimentkerne, um Nährstoffveränderungen im Laufe der Zeit zu analysieren. Dann kartierten sie alles und achteten dabei besonders auf das Verhältnis von Sedimenttiefe und Wassertiefe.

„Dieser neue Ansatz, geomorphe Einheiten innerhalb eines Biberkomplexes zu betrachten, wird hilfreich sein, um zu verstehen, warum Biber Stickstoff oder Schwermetalle oder die Entwässerung von Säureminen reduziert haben“, sagte Emily Fairfax, Hydrologin und selbsternannte „Biberologin“. if that were a thing“ an der California State University-Channel Islands. Fairfax war an der Studie nicht beteiligt.

Der meiste Stickstoff gelangt als gelöster und partikulärer Stickstoff in Biberteiche. Einmal in den Sedimenten des Teichs kann Stickstoff chemische Umwandlungen in andere Formen durchlaufen, wie z. B. Ammonium, inertes Stickstoffgas oder reaktives Stickstoffdioxidgas, das Ozon in der Atmosphäre abbauen kann.

Die Forscher fanden heraus, dass der Biberteich bis zu 15 % des eingebrachten Stickstoffs speicherte, hauptsächlich in den Sedimenten der Stauwasserzone. Die Rückstauzone weist dickere, an organischen Stoffen reiche Sedimente und die niedrigen Sauerstoffkonzentrationen auf, die erforderlich sind, damit Stickstoff in inertes Stickstoffgas umgewandelt werden kann, das gespeichert werden kann. Andere Zonen mit weniger Sediment oder mehr Sauerstoff konnten nicht so viel Stickstoff speichern. Es ist die erste derartige Korrelation zwischen der kleinräumigen Geomorphologie eines Biberteichs und Stickstoff und öffnet die Tür zu neuen Wegen zur Bewertung von Nährstoffen in Biberteichen.

Eine große Erkenntnis für Murray ist, dass die Kartierung der Zonen von Biberteichen ein leistungsstarkes Werkzeug für sich ist – Landverwalter könnten die chemischen Analysen überspringen, wenn sie nur nach einer Schätzung des Stickstoffkreislaufs suchen. Teiche mit dickeren, organisch reichen Sedimenten und flachem, sauerstoffarmem Wasser speichern eher Stickstoff; sich schneller bewegende Teiche mit mehr Sauerstoff und weniger Sedimenten setzen eher Stickstoff frei.

„Die von uns durchgeführten Experimente sind schwierig, zeitaufwändig und teuer“, so Murray, was die Kartierung zu einer einfacheren und billigeren Alternative macht. „Diese enge Beziehung, die wir zwischen der Form eines Biberteichs und seiner Chemie gefunden haben, ist wirklich überzeugend, und das sind grundlegende Messungen, die jeder mit einem wissenschaftlichen Hintergrund durchführen könnte.“

Die neue Forschung ist eine Fallstudie eines bestimmten Standorts, aber Fairfax glaubt, dass der Kartierungsansatz überall dort nützlich sein wird, wo Biber gefunden werden.

„Sie haben die wichtigen Zonen für die Denitrifikation und Nährstoffverarbeitung identifiziert, und das hat viel Potenzial, weil Biber nicht genau dieselben Dämme bauen“, sagte Fairfax. Sie betonte auch die Bedeutung lokaler Studien.

„Politik wird sich nicht ändern, wenn Entscheidungsträger nicht lokale Daten sehen“, sagte Fairfax. „Ich habe nicht viele Studien über den Einfluss von Bibern auf die Nährstoffbelastung im Westen gesehen, daher ist dies eine wirklich wertvolle Fallstudie, die der Literatur hinzugefügt werden kann.“