Wetenschap
Onderzoek naar de rol van grondwater in de duurzaamheid van ecosystemen
Tot nu toe is grondwater – een cruciale waterbron over de hele wereld, vooral in droge gebieden – grotendeels niet onderzocht wat betreft het belang en de rol ervan bij het in stand houden van ecosystemen. Een nieuwe onderzoeksinspanning onder leiding van het SUNY College of Environmental Science and Forestry (ESF) in samenwerking met de University of California Santa Barbara (UCSB), Cardiff University en Desert Research Institute (DRI) onderzoekt de relatie tussen grondwater en ecosystemen in heel Californië.
Hun bevindingen zijn opgenomen in Natuurwater .
Onder leiding van dr. Melissa Rohde, die de studie voltooide als onderdeel van haar doctoraatsonderzoek in het Oeverstaten Echohydrology Lab van dr. John Stella bij ESF, gebruikte het team satellietbeelden en grondwatermonitoringsgegevens om drempels voor de grondwaterdiepte en seizoensveranderingen te identificeren die gevoelige ecosystemen in heel Californië onder het Sustainable Groundwater Management Act-kader van de staat.
"Een grote meerderheid van het zoete water op onze planeet is grondwater, maar we erkennen of beheren dit niet op duurzame wijze, wat ernstige gevolgen heeft voor mensen en natuurlijke ecosystemen", zegt Dr. Rohde, nu directeur van Rohde Environmental Consulting, LLC.
"Grondwater is van cruciaal belang voor veel ecosystemen, maar wateragentschappen en natuurbeschermers houden zelden rekening met hun waterbehoeften. Om dat met elkaar te verzoenen, biedt ons onderzoek een eenvoudige en praktische aanpak om ecologische drempels en doelen te detecteren die praktijkmensen kunnen gebruiken om watervoorraden toe te wijzen en te beheren."
Gebruikmakend van 38 jaar Landsat-satellietbeelden (1985–2022) en grondwaterputgegevens over de hele staat, onderzocht de studie de impact op belangrijke plantengemeenschappen. Een grote uitdaging was het ontwikkelen van gestandaardiseerde meetgegevens die kunnen worden toegepast in diverse ecosystemen met locatiespecifieke wateromstandigheden.
Het team heeft op een nieuwe manier een gemeenschappelijke methode voor gegevenstransformatie toegepast om drempels voor de groenheid van de vegetatie en de grondwaterdiepte in de loop van de tijd te identificeren. Deze kunnen de grondwaterbehoeften voor ecosystemen bepalen en zo helpen bij het nemen van beslissingen over watergebruik en planning.
"Grondwaterafhankelijke ecosystemen zoals wetlands, uiterwaarden en oeverzones zijn van zeer groot belang voor de biodiversiteit. Ruim 80 tot 90 procent van de soorten in een algemene regio kan in een of andere vorm afhankelijk zijn van deze ecosystemen", aldus Dr. Stella , co-auteur van de studie en vice-president voor onderzoek bij ESF.
"We hebben een eenvoudige statistische benadering toegepast op zeer grote datasets om waarschuwingssignalen en instandhoudingsdoelstellingen voor een grote diversiteit aan ecosysteemtypen te identificeren."
Dankzij de enorme geografische reikwijdte en de lange tijdlijn die het onderzoek bestrijkt, kon het team evalueren hoe grootschalige systemen reageren op grote klimaatschokken, zoals de historische droogte in Californië die plaatsvond tussen 2012 en 2016, en waar individuele grondwaterafhankelijke ecosystemen kunnen voorkomen. dienen als veerkrachtig toevluchtsoord tegen droogte.
“Dit type onderzoek, dat de hele staat Californië gedurende bijna veertig jaar bestrijkt, is pas de afgelopen jaren mogelijk geworden en toont de belofte voor soortgelijke onderzoeken over een veel groter geografisch gebied met behulp van de aanpak die is ontwikkeld door Dr. Rohde, " merkte co-auteur Dr. Dar Roberts van UCSB op.
Er werd ontdekt dat grondwaterafhankelijke vegetatie die een verbinding met het grondwater onderhoudt, tijdens droogtegebeurtenissen kan dienen als kritieke toevluchtsoord tegen droogte voor verwante soorten, zoals oevervogels of vissen. Wanneer de grondwaterstanden tijdens droogte echter dieper worden dan de wortelzones van planten, kunnen deze veilige havens verloren gaan.
"Een belangrijke conclusie uit dit onderzoek is dat we kunnen gebruiken wat we weten over hoe diep de wortels van verschillende soorten planten zich vaak bevinden om te schatten welke grondwaterstanden nodig zijn om de gezondheid van het ecosysteem te behouden", zegt co-auteur Dr. Christine Albano van DRI. "We ontdekten dat de vegetatie gezonder was waar het grondwaterpeil zich binnen ongeveer 1 meter van de maximale worteldiepte bevond, vergeleken met waar het grondwater dieper was."
Het onderzoeksteam heeft goede hoop dat hun aanpak en bevindingen kunnen helpen bij het nemen van beslissingen over waterbeheer in Californië en daarbuiten.
"Deze studie wapent grondwaterbeheerders met een intuïtieve, locatiespecifieke maatregel die een datagestuurde basis kan bieden voor het begeleiden van de watertoewijzing en het herstel van ecosystemen", zegt co-auteur en professor Kelly Caylor van UCSB.
"Wereldwijd worden er steeds meer inspanningen geleverd om grondwaterbronnen voor meerdere doeleinden te beheren, niet alleen om de drinkwaterbehoeften of hoogwaardige landbouw te ondersteunen. Ons werk biedt een solide basis waarop we duidelijke richtlijnen kunnen ontwikkelen voor het beheer van grondwater ter ondersteuning van een breed scala aan van de behoeften binnen stroomgebieden in Californië en daarbuiten”, zegt co-auteur prof. Michael Singer van de Universiteit van Cardiff.