Доказано е, че промените в притока на сладка вода, обусловени от климата, влияят върху структурата и функцията на крайбрежните екосистеми. Оценихме промените във влиянието на речния отток върху крайбрежните системи на Северозападна Патагония (СЗП) през последните десетилетия (1993–2021 г.) чрез комбиниран анализ на дългосрочни времеви редове за речния отток, хидрологична симулация, данни от спътници и данни за повторен анализ на състоянието на морската повърхност (температура, мътност и соленост). Значително намаление на минималния отток в зона, обхващаща шест големи речни басейна, беше наблюдавано на седмичен, месечен и сезонен мащаб. Тези промени са най-силно изразени в северните басейни със смесен режим (напр. река Пуело), но изглежда напредват на юг към реки, характеризиращи се с нивален режим. В съседното двуслойно вътрешно море намаленият приток на сладка вода съответства на по-плитък халоклин и повишени повърхностни температури в Северна Патагония. Нашите резултати подчертават бързо развиващото се влияние на реките върху съседните естуарни и крайбрежни води в СЗП. Подчертаваме необходимостта от междуекосистемно наблюдение, прогнозиране, смекчаване и адаптиране към променящия се климат, заедно със съответно адаптивно управление на басейните на системите, които осигуряват отток към крайбрежните морски води.
Реките са основният източник на континентален приток на сладка вода към океаните1. В полузатворените крайбрежни системи реките са основен двигател на циркулационните процеси2 и мост между сухоземните и морските екосистеми, транспортирайки хранителни вещества, органични вещества и седименти, които допълват тези от крайбрежния и открития океан3. Последните проучвания съобщават за промени в обема и времето на притока на сладка вода към крайбрежния океан4. Анализите на времеви редове и хидрологични модели показват различни пространствено-времеви модели5, вариращи например от силно увеличение на изхвърлянето на сладка вода във високи географски ширини6 - поради увеличеното топене на леда - до низходящи тенденции в средни географски ширини поради засилената хидрологична суша7. Независимо от посоката и мащаба на наскоро докладваните тенденции, изменението на климата е определено като основен двигател на променените хидрологични режими8, докато въздействията върху крайбрежните води и екосистемите, които те поддържат, все още не са напълно оценени и разбрани9. Временните промени в речния поток, повлияни от изменението на климата (променящи се модели на валежите и повишаване на температурите) и антропогенния натиск, като например водноелектрически язовири или резервоари10,11, отклонения за напояване и промени в земеползването12, представляват предизвикателство за анализа на тенденциите в притока на сладка вода13,14. Например, няколко проучвания показват, че райони с голямо разнообразие от гори показват по-голяма устойчивост на екосистемите по време на суша, отколкото тези, доминирани от горски насаждения или земеделие15,16. В средните географски ширини, разбирането на бъдещите въздействия на изменението на климата върху крайбрежния океан чрез разграничаване на ефектите от изменението на климата и локалните антропогенни смущения изисква наблюдения от референтни системи с ограничени промени, така че промените в хидрологичния режим да могат да бъдат отделени от локалните човешки смущения.
Западна Патагония (> 41° южна ширина на тихоокеанското крайбрежие на Южна Америка) се очертава като един от тези добре запазени региони, където текущите изследвания са от съществено значение за наблюдение и опазване на тези екосистеми. В този регион свободно течащите реки взаимодействат със сложната крайбрежна геоморфология, за да оформят един от най-обширните макроестуари в света17,18. Поради своята отдалеченост, речните басейни на Патагония остават забележително непроменени, с висока местна горска покривка19, ниска гъстота на населението и като цяло без язовири, резервоари и напоителна инфраструктура. Уязвимостта на тези крайбрежни екосистеми към промените в околната среда зависи главно, в по-широк смисъл, от взаимодействието им с източниците на прясна вода. Притокът на прясна вода в крайбрежните води на Северозападна Патагония (NWP; 41–46 ºS), включително директните валежи и речния отток, взаимодейства с океанските водни маси, особено с високосолените субантарктически води (SAAW). Това, от своя страна, влияе върху моделите на циркулация, обновяване на водата и вентилация20 чрез генериране на силни градиенти на соленост, с висока степен на сезонни вариации и пространствена хетерогенност в халоклина21. Взаимодействието между тези два водни източника също влияе върху състава на планктонните съобщества22, влияе върху затихването на светлината23 и води до разреждане на концентрациите на азот и фосфор в SAAW24 и засилено снабдяване с ортосиликати в повърхностния слой25,26. Освен това, притокът на сладка вода води до силен вертикален градиент на разтворен кислород (DO) в тези естуарни води, като горният слой обикновено показва висока концентрация на DO (6–8 mL L−1)27.
Сравнително ограничената намеса, характеризираща континенталните басейни на Патагония, контрастира с интензивното използване на бреговата линия, особено от аквакултурната индустрия, ключов икономически сектор в Чили. В момента класирана сред водещите производители на аквакултури в света, Чили е вторият по големина износител на сьомга и пъстърва и най-големият износител на миди28. Отглеждането на сьомга и миди, което в момента заема около 2300 концесионни обекта с обща площ от около 24 000 хектара в региона, генерира значителна икономическа стойност в южната част на Чили29. Това развитие не е без въздействие върху околната среда, особено в случая на отглеждането на сьомга, дейност, която допринася с екзогенни хранителни вещества за тези екосистеми30. Доказано е също, че е силно уязвима към промените, свързани с климата31,32.
През последните десетилетия проучвания, проведени в NWP, съобщават за намаляване на притока на сладка вода33 и прогнозират намаляване на речния поток през лятото и есента34, както и удължаване на хидрологичните засушавания35. Тези промени в притока на сладка вода влияят върху непосредствените параметри на околната среда и имат каскадни ефекти върху по-широката динамика на екосистемите. Например, екстремните условия в крайбрежните повърхностни води по време на лятно-есенните засушавания стават по-чести и в някои случаи са повлияли на аквакултурната индустрия чрез хипоксия36, засилен паразитизъм и вредно цъфтене на водорасли32,37,38 (HABs).
През последните десетилетия проучвания, проведени в NWP, съобщават за намаляване на притока на сладка вода33 и прогнозират намаляване на речния поток през лятото и есента34, както и удължаване на хидрологичните засушавания35. Тези промени в притока на сладка вода влияят върху непосредствените параметри на околната среда и имат каскадни ефекти върху по-широката динамика на екосистемите. Например, екстремните условия в крайбрежните повърхностни води по време на лятно-есенните засушавания стават по-чести и в някои случаи са повлияли на аквакултурната индустрия чрез хипоксия36, засилен паразитизъм и вредно цъфтене на водорасли32,37,38 (HABs).
Настоящите познания за намаляването на притока на сладка вода в NWP се основават на анализа на хидроложките показатели39, които описват статистическите или динамичните свойства на сериите от хидрологични данни, получени от ограничен брой дългосрочни записи и минимално пространствено покритие. Що се отнася до съответните хидрографски условия в естуарните води на NWP или съседния крайбрежен океан, няма налични дългосрочни in-situ записи. Предвид уязвимостта на крайбрежните социално-икономически дейности към въздействията от изменението на климата, приемането на всеобхватен подход за управление и адаптиране към изменението на климата, основан на интерфейса земя-море40, е наложително. За да се справим с това предизвикателство, ние интегрирахме хидроложко моделиране (1990–2020 г.) със сателитни данни и данни за повторен анализ на състоянието на морската повърхност (1993–2020 г.). Този подход има две основни цели: (1) да се оценят историческите тенденции в хидроложките показатели в регионален мащаб и (2) да се изследват последиците от тези промени за съседната крайбрежна система, особено по отношение на солеността, температурата и мътността на морската повърхност.
Можем да предоставим различни видове интелигентни сензори за наблюдение на хидрологията и качеството на водата, заповядайте за консултация.
Време на публикуване: 18 септември 2024 г.