Eine der wichtigen Funktionen eines Flusses besteht darin, einen Teil der Verschmutzung, die ins Wasser gelangen kann, wie Rasendünger und schädliche Bakterien, zu entfernen, bevor das Wasser empfindliche stromabwärts gelegene Ökosysteme wie Flussmündungen und Ozeane erreicht. Untersuchungen der University of New Hampshire haben ergeben, dass die Größe der Wassereinzugsgebiete eine wichtige Rolle bei der Fähigkeit eines Flussnetzes spielt, diese Arbeit zu leisten. Die Ergebnisse fördern das Verständnis darüber, welche Flussmündungen und Küstengebiete in ihren Wassereinzugsgebieten stärker von der menschlichen Entwicklung betroffen sein werden, und werfen auch ein Licht auf die Feinheiten des globalen Kohlenstoffkreislaufs.
„So wie das Kreislaufsystem des menschlichen Körpers Blut bewegt, Nährstoffe transportiert und Abfall filtert, erfüllen die Flussnetze des Planeten sehr ähnliche Funktionen“, sagte Wilfred Wollheim, Professor für natürliche Ressourcen und Umwelt und Hauptautor der Studie. „Es ist jedoch nicht bekannt, was steuert, wie viel Schadstofffiltration Flüsse leisten können, oder ob es hauptsächlich in kleinen oder großen Flüssen auftritt. Wenn die menschliche Körpergröße zunimmt, nimmt die Menge an Energie zu, die sie für ihre Arbeit oder ihren Stoffwechsel benötigt , nimmt ebenfalls zu, aber langsamer. Wir wollten sehen, ob etwas Ähnliches mit dem aquatischen Stoffwechsel passiert oder – wie wir entdeckt haben – etwas anderes.“
In der Studie, die kürzlich in veröffentlicht wurde Naturkommunikation, verwendeten die Forscher ein Modell, das das, was über die Funktionsweise von Bächen und Flüssen bekannt ist, integriert, und stellten fest, dass mit zunehmender Wassereinzugsgebietsfläche, die durch das Flussnetz entwässert wird, die Rate, mit der Flüsse die Verschmutzung filtern, nicht nur linear zunimmt – es steigt noch schneller. Sie beschreiben, was sie über die Größe von Wassereinzugsgebieten und die Funktion von Flüssen herausgefunden haben, als superlineare Skalierung und sagen, dass dies auftritt, weil größere Flüsse überproportional zur Filterfunktion des gesamten Netzwerks aquatischer Ökosysteme beitragen, zu denen Seen, Bäche, Flüsse und Feuchtgebiete gehören können.
Um so viel Verschmutzung wie möglich aus Flussmündungen und Ozeanen fernzuhalten, zeigt die Forschung, dass es in kleineren Wassereinzugsgebieten, die weniger sind, wichtiger ist, die Landnutzung zu steuern und die Verschmutzung durch nicht punktuelle Quellen – wie Abflüsse mit Düngemitteln, Herbiziden, Insektiziden und giftigen Chemikalien – zu mindern in der Lage, Schadstoffe zu filtern als größere Wassereinzugsgebiete. Es ist auch wichtig, die nicht punktuelle Verschmutzung in Teilen der Wasserscheide zu verringern, die näher an einer Mündung oder einem Küstengebiet liegen, wo das System weniger Chancen hat, die Schadstoffe zu filtern, bevor es diese kritischen Bereiche erreicht.
Die Forschung enthüllt auch neue Informationen über die Rolle von Flüssen im globalen Kohlenstoffkreislauf.
„Land ist bekanntlich eine Netto-Kohlenstoffsenke, aber neuere Forschungen haben ergeben, dass ein großer Teil dieses Kohlenstoffs tatsächlich in Flüssen landet“, sagte Wollheim. „Unsere Forschung zeigt, dass aquatische Ökosysteme größerer Wassereinzugsgebiete aufgrund der superlinearen Skalierung möglicherweise den Kohlenstoff, der vom Land ins Wasser gelangt (und vermutlich dort gespeichert wird), zurück in die Atmosphäre freisetzen, während dies in kleineren nicht so offensichtlich wäre Wasserscheiden.“
Das Team hofft, dass diese neuen Informationen über das Verhalten aquatischer Ökosysteme und Flüsse dazu beitragen werden, bessere Strategien zum Umgang mit Umweltverschmutzung zu entwerfen und das Verständnis der Rückkopplungsschleife zwischen den Ökosystemen der Erde und der Atmosphäre und deren Auswirkungen auf die Geschwindigkeit des Klimawandels zu verbessern.
Co-Autoren sind unter anderem Andrew Robison von der UNH, Tamara Harms von der University of Alaska, Lauren Koenig und Ashley M. Helton von der University of Connecticut, Chao Song von der Michigan State University, William Bowden von der University of Vermont und Jacques Finlay von der University of Vermont Universität von Minnesota.
Die Studie ist als PDF verfügbar Hier.