大风暴事件在流域生物地球化学中起关键作用
耶鲁大学领导的一项新的研究发现，恶劣的天气事件导致大量的有机物质绕过水源系统，将它们推向下游更大的河流、沿海水域和内陆盆地——这对通过分水岭的水质有着深远的影响。
耶鲁大学领导的一项新的研究为理解流域的生物地球化学提供了一个新的概念框架。该框架结合了水文和生物地球化学理论来检验流域生态学中已建立的概念。
这篇论文,发表在期刊上生态的研究表明，虽然不常见的恶劣天气事件会导致大量的有机物质绕过水源系统，将它们推向下游更大的河流、沿海水域和内陆盆地。
这一现象可能对全世界的水系统的质量和发生在其中的化学过程产生深远的生态影响。溶解的有机物——一种复杂的化合物的混合物，它渗入水道，使河流和溪流呈现出颜色——引入了营养物质和污染物，影响了二氧化碳从水中的逸出，并影响了穿透水中的光线量。这反过来又会影响浮游植物的水平，而浮游植物是许多生物的主要食物来源。
这篇论文,发表在期刊上生态的研究表明，虽然不常见的恶劣天气事件会导致大量的有机物质绕过水源系统，将它们推向下游更大的河流、沿海水域和内陆盆地。
这一现象可能对全世界的水系统的质量和发生在其中的化学过程产生深远的生态影响。溶解的有机物——一种复杂的化合物的混合物，它渗入水道，使河流和溪流呈现出颜色——引入了营养物质和污染物，影响了二氧化碳从水中的逸出，并影响了穿透水中的光线量。这反过来又会影响浮游植物的水平，而浮游植物是许多生物的主要食物来源。
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长期以来，研究人员一直认为，有机物质是由“一级”溪流中的生物体自然处理的——河网源头的较小溪流——产生新的化合物，这些化合物反过来由下游的生物体处理，整个系统都在进行这个过程。这个过程被称为河流连续体概念。
但这篇新论文强调，这一过程并没有考虑到恶劣天气事件的重要性，因为恶劣天气事件会引发有机物进入水道的“脉冲”。正如作者解释的那样，这些事件也推动，或“分流”，这些有机物在这些反应发生之前就经过了源头，因为它们也加快了水流的速度。
他们把这个理论称为“脉冲分流概念”。
他说:“我们预测，很多这种有机物实际上被分流到小河流，反应发生在大河流甚至沿海海洋。彼得·雷蒙德他是耶鲁大学林业与环境研究学院(F&ES)的生态系统生态学教授，也是这项研究的主要作者。“我们还为流域生物地球化学提供了一个新的概念理论，通过第一原则证明了这一点，并可转移到其他流域和其他营养物质。”
此前的研究估计，约60%的DOM从陆地景观到水道的运输发生在15天内，包括大雨或融雪的日子。
雷蒙德说:“由于物质输送的浓度随着事件的大小而增加，当有几个大事件而不是几个小事件时，地表的总通量是最大的。”“然而，在这些大事件中发生的‘分流’也减少了在较小的溪流和河流中被移除的物质的数量。
“所以这是一种双重的附加效应，出口更多的这些有机材料到沿海水域。”
研究人员说，DOM运输的变化可能会影响内陆水域和Sound的汞输入、溶解氧浓度和水的清晰度。
但这篇新论文强调，这一过程并没有考虑到恶劣天气事件的重要性，因为恶劣天气事件会引发有机物进入水道的“脉冲”。正如作者解释的那样，这些事件也推动，或“分流”，这些有机物在这些反应发生之前就经过了源头，因为它们也加快了水流的速度。
他们把这个理论称为“脉冲分流概念”。
他说:“我们预测，很多这种有机物实际上被分流到小河流，反应发生在大河流甚至沿海海洋。彼得·雷蒙德他是耶鲁大学林业与环境研究学院(F&ES)的生态系统生态学教授，也是这项研究的主要作者。“我们还为流域生物地球化学提供了一个新的概念理论，通过第一原则证明了这一点，并可转移到其他流域和其他营养物质。”
此前的研究估计，约60%的DOM从陆地景观到水道的运输发生在15天内，包括大雨或融雪的日子。
雷蒙德说:“由于物质输送的浓度随着事件的大小而增加，当有几个大事件而不是几个小事件时，地表的总通量是最大的。”“然而，在这些大事件中发生的‘分流’也减少了在较小的溪流和河流中被移除的物质的数量。
“所以这是一种双重的附加效应，出口更多的这些有机材料到沿海水域。”
研究人员说，DOM运输的变化可能会影响内陆水域和Sound的汞输入、溶解氧浓度和水的清晰度。
由于物质输送的浓度随着事件的大小而增加，当有几个大事件时，离开景观的总通量最大。
这篇论文是由詹姆斯·摩尔庄园他是F&ES的克利夫顿·r·马塞尔(Clifton R. Musser)水文学教授，以及圣十字学院的威廉·索布查克(William Sobczak)。
这项工作的一部分是由美国国家科学基金会的宏观系统生物学基金资助的，该基金支持探索气候和土地利用变化对区域到大陆尺度的生物和生态系统的影响的研究。
“大风暴，无论是暴雨还是暴风雪，都会对从陆地流向下游、通过河流和小溪并最终流向海洋的物质产生重大影响，”他说蒂姆Kratz他是美国国家科学基金会(NSF)生物科学理事会的项目主任，该理事会资助了这项研究。“这些结果表明，陆地和海洋通过溪流和河流连接，其方式比我们想象的要复杂得多。”
作者说他们的发现为流域生物地球化学建模提供了一个重要的框架，并将帮助科学家更好地预测和理解河网中的生态过程。
这项工作的一部分是由美国国家科学基金会的宏观系统生物学基金资助的，该基金支持探索气候和土地利用变化对区域到大陆尺度的生物和生态系统的影响的研究。
“大风暴，无论是暴雨还是暴风雪，都会对从陆地流向下游、通过河流和小溪并最终流向海洋的物质产生重大影响，”他说蒂姆Kratz他是美国国家科学基金会(NSF)生物科学理事会的项目主任，该理事会资助了这项研究。“这些结果表明，陆地和海洋通过溪流和河流连接，其方式比我们想象的要复杂得多。”
作者说他们的发现为流域生物地球化学建模提供了一个重要的框架，并将帮助科学家更好地预测和理解河网中的生态过程。
——凯文Dennehy
kevin.dennehy@yale.edu203 436 - 4842
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2016年2月1日出版