文摘
约塞米蒂,国王峡谷,红杉国家公园保护超过1200的高山湖泊。这些湖泊为动植物提供健康的家庭,提供干净的水下游的社区。这些湛蓝的湖泊是高在山上,他们接受很低的营养的分水岭。营养帮助生物生长和健康。然而,人类活动从社区逆风添加营养物质到空气中。这些营养素在气流远程分水岭通过雨,雪,干颗粒。他们增加湖泊藻类的生长,破坏植物和动物之间的平衡。我们进行实验来确定需要的营养量增加藻类的生长。我们比较这些水平当前湖泊营养浓度,发现超过一半的湖泊有浓度低于确定预警点,只有不到一半的更高的关注。
为什么我们担心太多的养分在高山湖泊吗?
我们为什么要担心呢营养物质他们都不是一件好事吗?我们吃蔬菜和水果和肥料添加到我们的花园,我们的身体和我们的植物所需的营养生长和保持健康。但是内华达山脉的湖泊出现在岩石通常低的盆地大量的营养。植物和动物住在这些湖泊是用来住在水养分的含量较低。虽然这些湖国家公园,公园边界不保护他们免受空气污染。营养物质由工业、农业和汽车和卡车漂移到山分水岭在气流和沉积通过雨,雪,干颗粒(图1)。这些污染物从社区在加州中央谷,旧金山海湾地区,远在亚洲(1,2]!
- 图1 -氮的来源包括农场、车辆和工厂位于逆风社区。
- 这些来源的氮被气流上山。在这里,它可以分为山地流域作为干燥粒子的一部分,雨或雪。
氮是这些污染物之一。尽管氮可能有利于植物在我们的花园,当过多的氮最终在高山湖泊可以使水不健康和破坏植物和动物之间的平衡关系,住在那里(3]。氮能增加的数量藻类在这些湖泊。当大量的藻类死亡和衰减,这一过程可以减少氧气溶解在湖水。动物就像昆虫和青蛙生活在水里需要溶氧呼吸和生存。这些昆虫和青蛙是其他动物如鸟类的食物来源,蛇,和鼩。因此,营养和藻类的变化可以级联影响动物生活在湖泊和那些以它们为食。海藻也可以改变湖泊look-reducing清晰的方式,使他们更绿色或模糊的4]。我们可以跟踪这些湖泊的变化通过监测和研究对营养回答特定的问题。
脉冲的高山湖泊
科学家们在领域的工作湖沼学正在努力保护山地湖泊在约塞米蒂,红杉,国王峡谷国家公园。我们和我们的工作人员领域科学家每年上调了湖泊采集水样本,采取科学的测量。我们监控76个湖泊的公园!氮浓度是一个测量我们收集。每年我们可以比较氮测量是否上升,下降或保持不变。但是我们不明白如果这些氮含量会导致太多的藻类生长。我们不知道有多少氮太多。当一个医生测量你的脉搏,他或她可以告诉你如果你心率是一种健康的数量,因为医生知道心脏健康应该多快节奏。然而,我们不知道,健康的号码是高山湖泊的营养。
我们如何测试“太多是多少?”
我们开发了实验帮助我们回答多少氮过多的高山湖泊。我们把大容器在湖泊和这些容器装满了湖中间的水(图2)。任何自然藻类生活在容器中的每个湖也被湖水。然后添加氮每个容器。我们把少量的氮在第一个集装箱,并在第二个容器数量略高。我们继续添加氮大量直到15容器。我们等了7天给藻类吸收氮的时间和成长。我们收集水样之前和之后的7天内,测量海藻的数量在每个样本。
- 图2 -(一)我们使用小气垫船携带和设置容器中间的湖。
- 空水瓶被用作浮选支持的容器。(B)我们的集装箱装满了湖水,并添加了不同数量的氮。这使我们开发数字氮和藻类的生长之间的关系。
我们发现,当我们增加了更多的氮,更多的藻类增长(图3)。我们用一个图表来比较氮浓度海藻的数量增长。图表显示了氮的数量现在当海藻第一次开始成长(图3,点A)。这是一个预警,我们开始看到太多的氮。图表还显示,当海藻开始生长非常快(图3,点B)。在这一点上有太多的营养。最后,图显示了藻类的生长在最高点时,它开始水平(图3,点C)。这意味着,有更多比藻类氮片断藻类增长速度不够快,无法跟上。在高氮磷等营养物质浓度可以限制藻类的生长(5]。
- 图3 -左边的图显示了总氮和藻类的生长之间的关系。
- 氮的三个层次,我们检查标记A, B, C沿着曲线。右边的图显示的数据从一个实验(绿色圆圈)。橙色的线显示了曲线符合我们的数据。我们的数据使我们能够确定点的氮浓度,B和c。例如,我们观察到藻类增长当氮达到4 - 12磅。
我们想要最关注当氮浓度达到第一次预警点(图3,点A)。我们从我们的实验,我们达到这一点当氮浓度4 - 12 ppb(磅)。这是一个非常低的十亿分之也就像一个加半茶匙的染料奥运游泳池!需要很少的氮使藻类生长速度比我们想要的。但知道这个金额和关注,我们将有时间采取行动,保护我们的高山湖泊。如果我们等得太久,营养和藻类的变化会破坏植物和动物之间的平衡关系,住在这些湖泊。
位置很重要
我们看起来更密切的湖泊有较高的氮浓度,得知他们的位置在景观重要。发现湖泊内华达山脉的最高的地方,或在岩石,陡峭的分水岭,可能有更多的氮因为一些植物生长。植物吸收和存储氮和氮减少,达到溪流和湖泊。水和营养,也更快地传播了陡峭的斜坡。这意味着更多的氮到达湖泊位于陡峭的斜坡周围的地区。位置不是万能的,但它确实对一些湖泊很重要!
还有时间来做出改变
我们比较了大量的氮以我们监测的76个湖泊中定义的数量我们我们的实验和计算的湖泊的百分比超过每一层。我们发现13%的这些湖泊低于水平的关注(这意味着他们有健康的氮水平),有37%的氮浓度,在预警点(A), 29%的人在最快速增长(B),和21%的高氮点(C)藻类氮比他们可以使用的地方。好消息是,超过一半的湖泊氮水平,是健康的或在早期预警点。所以,当我们看到太多的营养物质在某些湖泊,许多湖泊仍然健康。
我们如何使用这些信息来减少污染达到山湖吗?作为科学家,我们可以确保国家公园经理他们需要传达的信息关于这些湖泊对公众的健康(就是你!)和政策制定者。公众和决策者有权做出决定,将改善我们的空气和水的质量。
你能做什么?是的!日常的选择你可以帮助减少污染。例如,在本地你可以买更多的食物,比如从农贸市场和当地的小农场,所以它不需要从遥远的地方运来的。你可以试着少用汽车和自行车和公共交通更频繁。同时,你会发现如果你的社区采取行动来保护空气和水的质量。参与!如果你对这个话题感兴趣和想要帮助,你可以改变!
术语表
营养物质:↑所使用的一种物质有机体生存,成长,和繁殖。氮是一种重要的营养物质,是许多蛋白质的一部分使用的植物和动物。
分水岭:↑土地面积渠道降雨和融雪小溪和河流,并最终湖泊、海湾、和海洋。流域由更高的土地山脊等领域。
藻类:↑水生植物从单细胞浮游植物到多细胞形成像海藻。海藻含有色素,允许他们利用阳光让自己的食物水和二氧化碳。
湖沼学:↑研究的化学、生物和物理的内陆水域。类似于海洋学但主要淡水环境中执行。
氮浓度:↑氮的质量或重量在1升的水。我们报告氮浓度使用十亿分之几的单位(磅)。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
确认
迈克尔•华纳视觉信息专家,国家公园服务,本文创建了数据。图1被华纳从图形适应和重新开发最初通过空气资源国家公园服务的部门,由杰夫Lempke科罗拉多州立大学。
原始的文章
↑听说,a . m ., Sickman j . o . 2016。氮评估点:开发和应用内华达山脉海拔湖泊,加利福尼亚。生态球7:1-20。doi: 10.1002 / ecs2.1586
引用
[1]↑Bytnerowicz,。Tausz, M。,Alanso, R., Jones, D., Johnson, R., and Grulke, N. 2002. Summer-time distribution of air pollutants in Sequoia National Park, California.环绕。投票。118:187 - 203。doi: 10.1016 / s0269 - 7491 (01) 00312 - 8
[2]↑主持婚礼,w . C。,and Sickman, J. O. 2011. Mineral dust transport to the Sierra Nevada, California: loading rates and potential source areas.j .地球物理学。Biogeosci >,116:G1。jg001394 doi: 10.1029/2010
[3]↑Aczel所说,m . 2019。氮循环是什么和为什么它是关键的生活?前面。年轻人41。doi:10.3389 / frym.2019.00041
[4]↑高盛,c . r . 1988。初级生产力、营养和透明度在发病早期ultra-oligotrophic太浩湖富营养化的内华达。Limnol。Oceanogr。33:1321-33。doi: 10.4319 / lo.1988.33.6.1321
[5]↑更加严格,r . w . 2008。磷限制范式的湖泊。启Hydrobiol Int。93:433-45。doi: 10.1002 / iroh.200811068