Неожиданное влияние пересыхания верховьев на динамику азота

В верховьях речных сетей водотоки пересыхают летом и возобновляются с приходом весенних дождей. Эти временные водотоки малы по отдельности, но в совокупности составляют большую часть протяженности глобальной речной сети, и их химический состав влияет на качество воды ниже по течению.

По мере потепления климата верховья рек проводят все больше времени в пересохшем состоянии. В исследовании, опубликованном в Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, Зарэк и его команда изучили, как увеличение периода сухости влияет на динамику азота в водосборном бассейне.

Ученые установили 21 датчик в речной сети национального леса Талладега в Алабаме для сбора данных о пересыхании водотоков и содержании азота в течение года. Эти частые измерения (каждые 15 минут) дополнили ручными замерами в ходе шести кампаний на семи участках водосбора. Исследователи ожидали, что увеличение стока весной смоет питательные вещества вниз по течению и повысит уровень азота в устье речной сети.

Вместо этого они наблюдали обратное: когда сток в верховьях увеличивался, концентрация азота в устье снижалась. Возможная причина — усиленное поглощение азота прибрежной растительностью и другими организмами, нуждающимися в питательных веществах, что предотвращало его вынос вниз по течению. Пополнение водоносного горизонта весной в результате возобновления стока также может стимулировать химические реакции, удаляющие азот.

Исследователи также обнаружили, что как концентрация азота в водосборе, так и скорость его удаления были максимальными в период пересыхания верховьев, что они отметили как «неожиданный» результат. По их гипотезе, высокие концентрации азота могут быть связаны с тем, что низкий сток создает идеальные условия для микробной активности, повышающей содержание азота в воде. Те же условия могут быть благоприятны и для других микробов, удаляющих азот.

Положение в речной сети не было сильным предиктором концентраций азота. Это наблюдение указывает, что на динамику азота влияет множество характеристик водотоков, приводя к неоднородному распределению его концентраций в системе. Результаты подчеркивают необходимость дополнительного пространственно распределенного мониторинга водотоков.