一项新的研究发现，当涉及到山区流域的水质时，海狸大坝比气候驱动的季节性极端降水影响更大。
随着美国西部变暖，河狸将成为改善河流水质的更大福音。
根据斯坦福大学科学家及其同事的一项新研究，随着气候变化使水质恶化并威胁生态系统，著名的海狸水坝可能有助于减轻损害。
这项研究将于今天(11月8日)发表在《自然通讯》杂志上，它揭示了海狸水坝对山区流域水质的影响，比气候驱动的季节性极端降水影响要大得多。木质屏障提高了上游的水位，将水分流到周围的土壤和二级水道，统称为河岸带。这些区域就像过滤器一样，在水重新进入下游主河道之前过滤掉多余的营养物质和污染物。
这种巨大的、龅牙的两栖啮齿类动物的有益影响看起来在未来几年还会增长。尽管气候变化造成的更炎热、干旱的条件会降低水质，但同样的条件也导致了美国西部美洲河狸的复兴，从而导致了水坝建设的激增。
该研究的资深作者、斯坦福大学地球系统科学教授斯科特·芬多夫(Scott Fendorf)说:“随着美国西部山区流域变得越来越干燥和温暖，这应该会导致水质恶化。”“然而，在这项研究之前我们不知道，海狸活动对水质的巨大影响是应对气候变化的积极手段。”
海狸用树枝、植被、岩石和泥土建造水坝和小屋。它们以啃倒树木做建筑材料而闻名。海狸的活动可以帮助抵消气候变化对河流水质的破坏。
一个幸运的自然实验
发现海狸水坝的深远影响纯属偶然。2017年，作为芬多夫实验室的一名博士生，该研究的主要作者克里斯蒂安·杜威(Christian Dewey)开始沿着科罗拉多河的主要支流东河进行野外工作，东河靠近科罗拉多州中部的Crested Butte。
最初，杜威开始追踪水文的季节性变化，以及河岸带对山区流域营养和污染物的影响。
杜威现在是俄勒冈州立大学的博士后学者(顺便说一句，该校的吉祥物就是一只海狸)，他说:“完全是运气使然，一只海狸决定在我们的研究地点建一座水坝。”“这座海狸大坝的建设为我们提供了进行一项伟大自然实验的机会。”
面对气候变化，河狸坝可能有助于保持山区流域的水质。
水坝对比干旱年份和湿润年份
在这项研究中，杜威和他的同事们回顾了安装在河流和整个河岸地区的传感器每小时收集的水位数据。该团队还收集了水样，包括地下的水样，以监测养分和污染物水平。
为了了解未来全球变暖会导致更频繁的干旱和降雨量的极端波动，研究人员将历史上干旱的2018年东河流域的水质与水位异常高的第二年的水质进行了比较。他们还将这些长达一年的数据集与近三个月期间的水质进行了比较，从2018年7月底开始，当时河狸坝阻塞了河流。
水质是衡量水是否适合某一特定用途的标准，例如生态系统健康或人类消费。在干旱时期，由于流经河流和小溪的水量减少，污染物和过量营养物质(如氮)的浓度就会上升。然后需要倾盆大雨和季节性融雪来冲洗污染物，恢复水质。
通过对影响污染物如何集中或流向下游的相互关联的生物、化学和物理过程的测量和计算机建模，研究人员发现，海狸坝通过使大坝上下水位惊人地急剧下降，极大地增加了硝酸盐(氮的一种形式)的去除。
春天融雪之后温暖干燥的夏天也会产生很大的水位变化，从而产生压力梯度，将水推入周围的土壤。梯度越大，水和硝酸盐流入土壤的量就越大，在土壤中微生物将硝酸盐转化为无害的气体。
在东河，研究人员发现，在高潮年(2019年)和干旱年(2018年)，与平均日相比，有大坝的梯度增长至少是没有大坝的夏季高峰时期的10倍。换句话说，大坝的影响超过了极端的水文气候——无论是干旱还是大量融雪——一个数量级。
斯坦福杜尔可持续发展学院的特里·赫芬顿教授、斯坦福森林环境研究所高级研究员芬多夫说:“海狸正在通过模拟水文极端情况来对抗水质退化，改善水质，这些极端情况使气候变化相形见绌。”
河狸坝建成后，在极端季节条件下，将研究的东河段多余氮的去除率提高了44%。氮对水质是一个特别有害的问题，因为它促进藻类过度生长，藻类一旦分解，就会使水中失去维持多种动物生命和健康生态系统所需的氧气。
这项研究提醒我们，在全面评估气候变化的未来影响时，也必须考虑到来自生态系统变化的反馈。
芬多夫说:“我们预计气候变化会导致干旱时期的水文极端情况和水质退化。在这项研究中，我们看到，如果没有发生其他生态变化，也就是海狸、它们增殖的水坝和它们不断增长的数量，情况确实会是这样。”
该研究的共同作者隶属于劳伦斯伯克利国家实验室。
这项研究得到了美国能源部和科罗拉多州哥特落基山生物实验室的支持。
