物理科技生物学-PHYICA

科罗拉多山脉从“酸雪平夏树雨”的影响中反弹回来

地球 2022-06-05 00:00:13

科罗拉多大学博尔德分校凯尔西·辛普金斯 在科罗拉多州博尔德西北25英里的落基山脉,草地、森林和山脊构成了尼沃特山脊的高山景观

信用:威廉·鲍曼 博尔德西部山区出现了生态改善的长期趋势

科罗拉多大学博尔德分校的研究人员发现,尼沃特岭——落基山脉的一个高山地区,位于大陆分水岭的东部——正从科罗拉多州前沿山脉的车辆排放物导致的酸度上升中缓慢恢复

他们的结果显示,在过去的30年里,尤其是从2000年代中期开始,尼沃特山脊的绿色湖泊流域地区的硝酸和硫酸含量普遍下降

这些发现表明西部高山地区可能正在恢复,并发表在《地球物理研究杂志:生物地球科学》上

这对尼沃特山脊以北的落基山国家公园的野生动物和野花来说是个好消息,它们依赖于水和土壤中有限的酸度来茁壮成长

科罗拉多州的落基山脉也是生活在西部山区的人们的大量水源,这些生态系统的完整性影响着水的数量和质量

“看起来我们做得很对

该论文的合著者、科罗拉多州(SILC)可持续发展创新实验室主任贾森·内夫说:“通过控制汽车排放,一些让科罗拉多州独一无二的真正特殊的地方又回到了过去。”

在过去的200年里,世界上几乎每一个地区,包括科罗拉多州的落基山脉,都受到雨雪中酸性营养物质(如氮)增加的影响

像硝酸盐一样,氮氧化物主要是由车辆和能源生产产生的

铵是普通农用肥料的主要成分

氮是生态系统所需的基本养分

但是,当氮含量增加过多时,这种土壤和水化学的变化会使本地植物难以茁壮成长,甚至难以生存,从而导致一连串的负面后果

夏天,太阳加热了锋面山脉的东翼,导致温暖的空气上升——随之带来汽车、工业和农业中的氮气

奈夫解释说,随着空气变冷,它在落基山脉上空形成云,并作为下午的雷暴落下——沉积污染物

在20世纪70年代,所谓的“酸雨”对东海岸生态系统的影响比西部山区要严重得多,众所周知,它会毁灭纽约北部大片地区的鱼类种群和树木

但是科学家们仍在努力了解酸性营养物质含量的增加如何影响高山地区,以及这些生态系统需要多长时间才能恢复

为了填补这一知识空白,研究人员分析了1984年至2017年来自山区研究站的大气沉积和河水化学数据,该研究站是北极和高山研究所(INSTAAR)和位于尼沃特岭的科罗拉多大学博尔德分校的研究机构

他们发现,大约在2000年早期,绿色湖泊流域的硝酸和硫酸水平停止上升

在2000年代中期,它们开始减少

然而,他们的发现并不都是好消息

1984年至2017年间,该地区的降雨量增加了一倍多,表明需要继续监测这种农业化学品及其对山区生态系统的影响

从实地工作到统计 这项工作建立在科罗拉多大学博尔德分校和其他大学的研究人员数十年的实地工作基础上

尼沃特岭是美国28个长期生态研究(LTER)网站之一

S

,由国家科学基金会资助

它的4平方英里从大陆分水岭一直延伸到博尔德西北25英里的亚高山森林

科罗拉多大学博尔德分校以及科罗拉多州立大学和美国地质调查局的研究人员自20世纪70年代中期以来一直在这里收集数据,徒步穿越雪、雨夹雪来获取数据

在80年代、90年代和2000年代,他们致力于引起人们对科罗拉多山区生态系统日益酸化的关注,这是前线地区污染治理的需要

奈夫强调,这项新的研究是由这些富有献身精神的科学家促成的

“我们使用水质模型和统计方法来分析尼沃特研究人员几十年来收集的长期数据集,”该论文的合著者、INSTAAR研究员伊芙-林·欣克利说

“数据可供任何人下载

我们的建模方法允许我们以一种严格的方式评估它们所包含的模式

" 自1990年以来,山区研究站主任、生态学和进化生物学教授比尔·鲍曼一直在研究氮等营养物质如何影响山区生态系统中的植物

他发现高山环境对这些营养物质的反应是独特的

“这是一个适应低营养、恶劣气候和非常短的生长季节——以及季节中间霜冻——的系统

这些是生长非常缓慢的植物

鲍曼也是INSTAAR的一名成员,他说:“它们就是不能对系统中加入更多的氮做出反应。”

他还发现,这些生态系统恢复相当缓慢,甚至在像氮这样的酸性元素不再被添加之后

但是像内夫一样,他在1993年用尼沃特里奇的数据和鲍曼一起完成了他的本科荣誉论文,他认为这项研究是令人鼓舞的

他们说,即使进展缓慢,这些结果表明生态系统有机会恢复

“我们在前线仍然有空气质量问题

但即使有这些空气质量问题,这项研究表明,控制汽车和发电厂的排放也有很大的影响,”内夫说

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