Показано, що зміни в надходженні прісної води, зумовлені кліматом, впливають на структуру та функції прибережних екосистем. Ми оцінили зміни впливу річкового стоку на прибережні системи Північно-Західної Патагонії (ПЗП) протягом останніх десятиліть (1993–2021) шляхом комбінованого аналізу довгострокових часових рядів стоку, гідрологічного моделювання, даних, отриманих із супутників, та даних повторного аналізу про стан поверхні моря (температура, каламутність та солоність). Значне зниження мінімального стоку в зоні, що охоплює шість основних річкових басейнів, було помітно на тижневому, щомісячному та сезонному рівнях. Ці зміни були найбільш виражені в північних басейнах зі змішаним режимом (наприклад, річка Пуело), але, схоже, просуваються на південь до річок, що характеризуються нівальним режимом. У сусідньому двошаровому внутрішньому морі зменшення надходження прісної води відповідає мілководнішому галокліну та підвищенню температури поверхні по всій північній Патагонії. Наші результати підкреслюють швидкозмінний вплив річок на сусідні естуарні та прибережні води в ПЗП. Ми наголошуємо на необхідності міжекосистемного спостереження, прогнозування, стратегій пом'якшення та адаптації до змін клімату, а також відповідного адаптивного управління басейнами систем, що постачають стік у прибережні морські води.
Річки є основним джерелом надходження континентальної прісної води до океанів1. У напівзакритих прибережних системах річки є важливим рушієм процесів циркуляції2 та мостом між наземними та морськими екосистемами, транспортуючи поживні речовини, органічні речовини та осади, що доповнюють надходження з прибережного та відкритого океану3. Нещодавні дослідження показали зміни в обсязі та часі надходження прісної води до прибережного океану4. Аналіз часових рядів та гідрологічних моделей показує різні просторово-часові закономірності5, починаючи, наприклад, від сильного збільшення скидів прісної води у високих широтах6 — через збільшення танення льоду — до тенденцій до зниження в середніх широтах через посилення гідрологічної посухи7. Незалежно від напрямку та масштабів нещодавно зареєстрованих тенденцій, зміна клімату була визначена як основний рушій змінених гідрологічних режимів8, тоді як вплив на прибережні води та екосистеми, які вони підтримують, ще не повністю оцінений та зрозумілий9. Тимчасові зміни стоку, на які впливають зміна клімату (зміна режиму опадів та підвищення температури) та антропогенний тиск, такий як гідроелектростанції або водосховища10,11, перенаправлення іригаційних вод та зміни у землекористуванні12, створюють труднощі для аналізу тенденцій у надходженні прісної води13,14. Наприклад, кілька досліджень показали, що райони з високим різноманіттям лісів демонструють більшу стійкість екосистем під час посух, ніж ті, де переважають лісові насадження або сільське господарство15,16. У середніх широтах розуміння майбутнього впливу зміни клімату на прибережний океан шляхом розмежування наслідків зміни клімату та локальних антропогенних порушень вимагає спостережень з опорних систем з обмеженими змінами, щоб зміни гідрологічного режиму можна було відокремити від локальних антропогенних порушень.
Західна Патагонія (> 41° пд.ш. на тихоокеанському узбережжі Південної Америки) є одним із таких добре збережених регіонів, де постійні дослідження є важливими для моніторингу та захисту цих екосистем. У цьому регіоні вільнотекучі річки взаємодіють зі складною прибережною геоморфологією, формуючи один з найпротяжніших макроестуаріїв у світі17,18. Через свою віддаленість річкові басейни Патагонії залишаються надзвичайно непорушними, з високим рівнем природного лісового покриву19, низькою щільністю населення та загалом вільними від дамб, водосховищ та іригаційної інфраструктури. Вразливість цих прибережних екосистем до змін навколишнього середовища залежить головним чином, у ширшому сенсі, від їхньої взаємодії з джерелами прісної води. Надходження прісної води в прибережні води Північно-Західної Патагонії (ПЗП; 41–46 º пд.ш.), включаючи прямі опади та річковий стік, взаємодіє з океанічними водними масами, особливо з високосолоними субантарктичними водами (СБВ). Це, у свою чергу, впливає на характер циркуляції, оновлення води та вентиляції20 через утворення сильних градієнтів солоності з високим ступенем сезонних коливань та просторової неоднорідності в галокліналі21. Взаємодія між цими двома джерелами води також впливає на склад планктонних спільнот22, впливає на ослаблення світла23 та призводить до розведення концентрацій азоту та фосфору в SAAW24 та посиленого постачання ортосилікатів у поверхневому шарі25,26. Крім того, надходження прісної води призводить до сильного вертикального градієнта розчиненого кисню (РК) у цих естуарних водах, причому верхній шар зазвичай демонструє високу концентрацію РК (6–8 мл L−1)27.
Відносно обмежене втручання, що характеризує континентальні басейни Патагонії, контрастує з інтенсивним використанням узбережжя, особливо аквакультурою, ключовим сектором економіки Чилі. Чилі, яка наразі входить до числа провідних світових виробників аквакультури, є другим за величиною експортером лосося та форелі, а також найбільшим експортером мідій28. Вирощування лосося та мідій, яке наразі займає близько 2300 концесійних ділянок загальною площею близько 24 000 га в регіоні, створює значну економічну цінність на півдні Чилі29. Цей розвиток подій не позбавлений впливу на навколишнє середовище, особливо у випадку вирощування лосося, діяльності, яка сприяє надходженню екзогенних поживних речовин до цих екосистем30. Також було показано, що воно дуже вразливе до змін, пов'язаних з кліматом31,32.
В останні десятиліття дослідження, проведені в NWP, повідомляли про скорочення надходження прісної води33 та прогнозували зменшення стоку влітку та восени34, а також продовження гідрологічних посух35. Ці зміни в надходженні прісної води впливають на безпосередні параметри навколишнього середовища та мають каскадний вплив на динаміку екосистеми в цілому. Наприклад, екстремальні умови в прибережних поверхневих водах під час літньо-осінніх посух стали частішими, а в деяких випадках вплинули на аквакультуру через гіпоксію36, посилення паразитизму та шкідливе цвітіння водоростей32,37,38 (HABs).
В останні десятиліття дослідження, проведені в NWP, повідомляли про скорочення надходження прісної води33 та прогнозували зменшення стоку влітку та восени34, а також продовження гідрологічних посух35. Ці зміни в надходженні прісної води впливають на безпосередні параметри навколишнього середовища та мають каскадний вплив на динаміку екосистеми в цілому. Наприклад, екстремальні умови в прибережних поверхневих водах під час літньо-осінніх посух стали частішими, а в деяких випадках вплинули на аквакультуру через гіпоксію36, посилення паразитизму та шкідливе цвітіння водоростей32,37,38 (HABs).
Поточні знання про зменшення надходження прісної води в Північно-Західній частині моря базуються на аналізі гідрологічних показників39, які описують статистичні або динамічні властивості гідрологічних рядів даних, отриманих з обмеженої кількості довгострокових записів та мінімального просторового охоплення. Що стосується відповідних гідрографічних умов в естуарних водах Північно-Західної частини моря або прилеглого прибережного океану, то довгострокові записи in-situ відсутні. Враховуючи вразливість прибережної соціально-економічної діяльності до впливу зміни клімату, вкрай важливо застосувати комплексний підхід до управління та адаптації до зміни клімату, що базується на взаємодії суша-море40. Щоб вирішити цю проблему, ми інтегрували гідрологічне моделювання (1990–2020) із даними, отриманими зі супутників, та даними повторного аналізу про стан поверхні моря (1993–2020). Цей підхід має дві основні мети: (1) оцінити історичні тенденції гідрологічних показників у регіональному масштабі та (2) вивчити наслідки цих змін для прилеглої прибережної системи, зокрема щодо солоності, температури та каламутності поверхні моря.
Ми можемо надати різні типи інтелектуальних датчиків для моніторингу гідрології та якості води, ласкаво просимо до консультації.
Час публікації: 18 вересня 2024 р.