Пищевые сети рек под угрозой из-за широко распространенной практики в гидроэнергетике
Сокращение численности водных насекомых ниже по течению от некоторых гидроэлектростанций связано с широко распространенной практикой под названием гидропикинг (hydropeaking), при которой сброс воды увеличивается в дневное время, когда велик спрос на электроэнергию. К такому выводу пришло новое исследование под руководством Геологической службы США (USGS) с участием учёных из Университета штата Орегон, Университета штата Юта и Университета штата Айдахо. Результаты показывают, что негативные эффекты, возможно, удастся смягчить с помощью альтернативных методов работы ГЭС.
Водные насекомые играют ключевую роль в речных пищевых сетях и являются основной пищей для бесчисленных видов рыб, птиц, летучих мышей и других диких животных. Это исследование определило, как резкие изменения уровня воды влияют на водных насекомых на каждой стадии жизни. Это важный шаг к пониманию того, как потенциально улучшить здоровье рек ниже по течению от ГЭС, использующих гидропикинг, по всему миру.
Исследование частично основывалось на масштабном проекте гражданской науки: было собрано более 2500 проб насекомых на реке Колорадо в Гранд-Каньоне, ниже плотины Глен-Каньон. Эти данные почти полностью собраны гидами по рекам, образовательными группами и другими гражданскими учеными. Учёные также протестировали влияние резких изменений уровня воды, сравнив разнообразие насекомых на 16 крупных зарегулированных реках на западе США, где степень гидропикинга различается. Полный отчёт опубликован в журнале BioScience.
"Впервые это исследование определяет экологические последствия гидропикинга отдельно от других стрессоров, создаваемых плотинами, и выявляет конкретные причинно-следственные связи, ответственные за потерю биоразнообразия ниже гидроэлектростанций", — сказал Тед Кеннеди, учёный USGS и ведущий автор исследования. "Эти результаты могут помочь управляющим ресурсами улучшить здоровье рек, продолжая удовлетворять общественные потребности в возобновляемой гидроэлектроэнергии".
Гидроэнергетика обеспечивает около 19% мирового производства электроэнергии, что намного превышает суммарные показатели солнечной, ветровой и других возобновляемых источников. Многие ГЭС работают в режиме гидропикинга, когда сбросы воды могут меняться в 10 и более раз в течение суток. Эти крупные почасовые изменения уровня реки создают искусственные приливы вдоль береговой линии, к которым пресноводные организмы не адаптированы.
Насекомые, откладывающие яйца у береговой линии рек, особенно уязвимы к воздействию гидроэлектростанций. Экологически важные группы насекомых, такие как многие виды подёнок, веснянок или ручейников, откладывают яйца на камни или растительность чуть ниже поверхности воды, где они скоро вылупляются. Если уровень воды быстро падает и обнажает яйца, они могут высохнуть и погибнуть до вылупления.
"Эти большие суточные подъёмы и пики речного стока из-за плотин ГЭС ненормальны. До строительства плотин почти не было серьёзных суточных изменений уровня рек в таких местах, как Гранд-Каньон", — сказал Дэвид Литл, профессор Университета штата Орегон и соавтор статьи. "Это может нарушить практику откладывания яиц у некоторых видов, и масштаб этого воздействия недооценивался. До сих пор никто по-настоящему не изучал этот аспект, и наши результаты показывают, что он вызывает серьёзные проблемы для здоровья рек".
Почти полное отсутствие подёнок, веснянок и ручейников в реке Колорадо в Гранд-Каньоне десятилетиями озадачивало учёных. Данное исследование демонстрирует, что режим гидропикинга на плотине Глен-Каньон частично ответственен за это. Мерами смягчения последствий, которые могут рассмотреть управляющие, могут быть поддержание низкого и стабильного уровня реки в периоды, когда воздействие на выработку электроэнергии на плотине Глен-Каньон было бы минимальным, например, по выходным. Это могло бы дать насекомым несколько дней для успешной кладки яиц.
"Если смягчающие меры окажутся успешными, более разнообразное сообщество водных насекомых должно улучшить здоровье экосистемы реки Колорадо в Гранд-Каньоне, включая крупнейшую сохранившуюся популяцию находящегося под угрозой исчезновения горбатого чубача", — сказал Кеннеди.
Успех этого проекта во многом обусловлен широким кругом речных гидов, лодочников и молодёжи, которые внесли свой вклад в создание беспрецедентной базы данных о водных насекомых. Эти граждане-учёные собрали более 2500 проб на реке Колорадо в Гранд-Каньоне за трёхлетний период. Это большой массив данных позволил учёным сделать научные выводы, которые в противном случае были бы невозможны.
"Многие насущные вопросы в экологии остаются без ответа, потому что учёные упираются в ограничения данных, когда невозможно собрать достаточно информации для ответа на сложные вопросы на больших территориях", — сказал Кеннеди. "Это исследование — яркий пример того, как сотрудничество в области гражданской науки может принципиально продвинуть знания и дать важные новые идеи".