Исследователи разработали новую методику оценки антропогенных изменений в водотоках восточной части США

Новая система классификации водотоков, разработанная учёными Национальной лаборатории Ок-Ридж Министерства энергетики США, поможет оценить физические изменения ручьёв и рек США под влиянием человека и будет способствовать более эффективному управлению водными ресурсами.

Инновационная структура, описанная в журнале PLOS ONE, призвана объединить ключевые для экологии водотоков физические характеристики среды обитания — размер, уклон, температуру, гидрологию, степень ограниченности долины и тип субстрата — в комплексную карту разнообразия водотоков. Первоначальный анализ для восточной части США выявил более 5000 типов водотоков, большинство из которых редки, и до одной трети из них подвержены антропогенному воздействию.

Команда под руководством ORNL использовала геопространственные наборы данных, дистанционное зондирование и прогнозный анализ для картирования примерно одного миллиона участков речной сети на востоке США. Этот проект является первым крупным усилием по созданию геопространственной инвентаризации типов водотоков в таком масштабе на уровне отдельных участков русла.

Исследование, финансируемое Управлением водных энергетических технологий Министерства энергетики США, направлено на предоставление промышленности, регуляторам и заинтересованным сторонам научных данных для эффективного развития и управления гидроэнергетическими системами, а также для смягчения экологических последствий производства энергии.

Новая система классификации создана для анализа связанного ландшафта, где водопользование в верховьях влияет на среду обитания в низовьях, поддерживающую различные экосистемы. По словам ведущего соавтора Райана Макманамея из ORNL, такой целостный взгляд на разнообразие водотоков на большой территории ранее был недоступен, но он необходим для понимания естественных и изменённых условий.

Анализ показал, что комбинации физических признаков дают в общей сложности 1521 тип водотока. При этом 95% от общей длины водотоков в 1,5 млн км приходится менее чем на 30% типов, что говорит о редкости большинства типов. Сравнение с данными о землепользовании выявило, что почти 70% водотоков на востоке США находятся под влиянием плотин, регулирования, фрагментации или значительных нарушений ландшафта. Для 32% типов водотоков (492 из 1521 классов) не менее 95% их протяжённости так или иначе затронуты деятельностью человека, что означает потерю трети речного разнообразия региона. Редкие типы, особенно крупные речные системы, страдают сильнее.

Предложенная структура классификации может использоваться для определения приоритетных зон для сохранения или восстановления, а также для планирования компенсационных мероприятий. В качестве примера исследователи определили редкие, сильно изменённые типы водотоков и наметили около 30 000 км участков рек для проектов восстановления. Комплексный взгляд на физическое разнообразие водотоков имеет практическое применение для промышленности, коммунальных служб и заинтересованных сторон, поддерживая управление водными ресурсами через информирование экологических норм и стратегий развития.