Een studie van bosecosystemen die leefgebied bieden aan zeldzame en bedreigde soorten langs beken en rivieren in heel Californië, onthult dat sommige van deze ecologisch belangrijke gebieden onbedoeld profiteren van water dat mensen gebruiken voor hun eigen behoeften. Hoewel het op korte termijn een zegen lijkt voor deze ecosystemen, de kunstmatige voorraad creëert een onbedoelde afhankelijkheid van zijn overvloed, bedreigt het voortbestaan ​​van natuurlijke gemeenschappen op de lange termijn en wijst op de noodzaak van veranderingen in de manier waarop water in de staat wordt beheerd.

"We moeten bewuster omgaan met de waterbehoeften van ecosystemen wanneer we water beheren - zowel voor in het water levende organismen als voor soorten op het land, " zei Melissa Rohde, de hoofdauteur van een studie gepubliceerd op 14 juni, 2021 in de Proceedings van de National Academy of Sciences (PNAS) . "Deze bosecosystemen bevinden zich in een precaire staat omdat we de natuurlijke hydrologische processen hebben verstoord waarop deze plantensoorten vertrouwen om belangrijke levensprocessen te ondersteunen en in stand te houden."

In het seizoensgebonden droge mediterrane klimaat van Californië, planten en dieren zijn aangepast om te vertrouwen op neerslag en het aanvullen van bodemvocht tijdens de regenachtige winter- en lenteseizoenen voor reproductie en groei tijdens de typisch droge zomers. Zodra het bodemvocht is uitgeput, boomsoorten die vaak worden aangetroffen in stroomgangen zoals wilgen, populieren en eiken, gebruiken meestal grondwater uit diepere diepten. Echter, als Rohde, die de studie leidde als een Ph.D. kandidaat aan de State University of New York College of Environmental Science and Forestry (ESF) en wetenschapper bij The Nature Conservancy of California, en haar collega's ontdekten, het verhaal was ingewikkelder.

Door vijf jaar vegetatie-groenheidsgegevens van satellietbeelden te analyseren, vonden de onderzoekers dat in sommige gevallen, deze ecosystemen werden beïnvloed door "watersubsidies" geleverd via menselijke regulering van rivieren, landbouwkanalen en lozingen van afvalwaterzuiveringsinstallaties. die ontdekking, Rohde zei, was een "mind bender." Veranderde bossen langs de beek in de meest droge regio's van de staat bleven langer groen in het droge seizoen en reageerden minder op veranderingen in het grondwaterpeil dan natuurlijke ecosystemen.

Veel van de meest veranderde stroomecosystemen bevinden zich in Central Valley in Californië, het landbouwcentrum van de staat, die een derde van de producten voor de Verenigde Staten produceert. Sinds de goudkoorts in de jaren 1850, de massale menselijke nederzetting die volgde, leidde tot het opruimen van 95 procent van de natuurlijke uiterwaarden in de hele regio. Deze geïsoleerde en beperkte oeverbossen of rivierbossen, bieden nu een belangrijk leefgebied voor bedreigde en bedreigde soorten.

Omdat water van rivieren naar kanalen wordt geleid om de verstedelijking en de agrarische industrie van miljarden dollars op te vangen, het creëert een kunstmatig stabiele omgeving voor oeverbosecosystemen en een "live fast, die young"-fenomeen dat de voorkeur geeft aan snelgroeiende bomen die een piek bereiken en vervolgens binnen enkele decennia afnemen. Maar andere belangrijke ecosysteemfuncties, zoals de regeneratie van nieuwe bosopstanden en hun ontwikkeling in de tijd, worden gecompromitteerd door de ingrijpende veranderingen aan de stroomafname en rivierkanalen, die vastzitten en geen nieuwe uiterwaarden meer creëren waar jonge bomen zich kunnen vestigen.

"We noemen deze bossen de 'levende doden' omdat de bosbodem verstoken is van jonge boompjes en jongere bomen die de volwassen bomen kunnen vervangen wanneer ze sterven, " zei Rohde. Dit heeft gevolgen voor de habitat van bedreigde diersoorten, biodiversiteit, koolstofvastlegging en klimaatverandering.

Rohde zei, "Californië is een van de meest biodiverse regio's ter wereld, met meer soorten dan de rest van de Verenigde Staten en Canada samen. In het midden van de zesde massa-extinctie, de duurzaamheid op lange termijn van de Californische rivierecosystemen en het behoud van de zeldzame en endemische soorten die erin leven, zijn nu afhankelijk van de opzettelijke, gecoördineerd beheer van hulpbronnen en overheidsinstanties." Zij en TNC zullen de inzichten uit het onderzoek gebruiken om wetenschappelijke begeleiding te bieden aan instanties voor natuurlijke hulpbronnen in Californië voor het duurzaam beheer van grondwaterafhankelijke ecosystemen in de hele staat.

Het onderzoeksteam voerde de PNAS onderzoek met behulp van openbaar beschikbare online gegevens en Google Earth Engine, een open-source tool voor het analyseren van gegevens van satellieten en andere wereldwijde ruimtelijke datasets. "Onze methoden en bevindingen openen een hele nieuwe wereld van interdisciplinaire onderzoeksmogelijkheden en manieren waarop waterbeoefenaars kunnen nadenken over de waterbehoeften van ecosystemen om duurzaam waterbeheer te bereiken, ' zei Rohde.

Johannes Stella, een ESF-professor en Rohde's Ph.D. adviseur, is de hoofdonderzoeker van de National Science Foundation-beurs die de studie financierde. Hij zei, "Dit werk is baanbrekend omdat Melissa verschillende grote datasets op een innovatieve manier kon combineren om te begrijpen hoe klimaat en waterbeheer op elkaar inwerken om deze gevoelige ecosystemen in gevaar te brengen. Haar bevindingen zijn belangrijk voor het duurzaam beheer van grondwater, niet alleen in heel Californië, maar in gebieden met weinig water over de hele wereld. Door deze grote milieudatasets creatief te benutten en te integreren, we kunnen nu vragen over resourcebeheer beantwoorden op een schaal die voorheen onmogelijk was."