lachtani přestat křičet a skluzu, jeden po druhém, z mola do moka-hnědá voda z Řeky Fraser poblíž Vancouveru, British Columbia. Povrch vody je hladký, s výjimkou řady vlnky pohybující se pomalu vzhůru. Zdá se, že lachtani vědí, že klidný povrch popírá zmatek pod ním.,
příliv se jen otočil, a jazyk soli vodou je první plíživé, pak cval, zpět do Fraser jen pár hodin poté, co byl vyloučen silný odliv během předchozího bodu mrazu. Přestože se povrch zdá klidný, Podvodní křižovatka čerstvé a slané vody se potácí s turbulentními víry tak silnými jako v oceánu. Zmatek vířící vody a suspendovaných sedimentů dezorientuje domácího lososa, poskytuje snadný svátek pro lachtany.
ne všechny řeky končí tak dramaticky jako Fraser., Ale míchání sladkovodních potoků a řek se slanou přílivy oceánu v částečně uzavřeném těle vody—přírodní vědci říkají ústí—paliv některé z nejvíce produktivních ekosystémů na Zemi, a také některé z nejvíce ohrožených.
dlouho před příchodem civilizace, časní lidé rozpoznali bounty ústí a učinili z těchto oblastí ohnisko lidského bydlení. Naneštěstí, nadměrné rozvinutí, špatné využití půdy a staletí průmyslové kontaminace si vybraly daň na většině ústí řek., Boston Harbor, San Francisco Bay, a řeka Hudson jsou děti plakátů pro degradaci životního prostředí.
přesto existuje naděje. Ústí jsou pohraničí mezi solí-a sladkovodní prostředí, a jsou neuvěřitelně rozmanité jak biologicky, tak fyzicky. Rozmanitost a vysoká energie ekosystému činí ústí řek pozoruhodně odolnými. S lepším porozuměním těmto systémům můžeme zvrátit jejich úpadek a obnovit ekologické bohatství těchto cenných, i když blátivých prostředí.
jak Ústí funguje?,
z pohledu fyzika je rozdíl hustoty mezi čerstvou a slanou vodou zajímavý. Když se říční voda setká s mořskou vodou, lehčí sladká voda stoupá nahoru a přes hustší slanou vodu. Mořská voda ústí do ústí pod odtékající říční vodou a tlačí svou cestu proti proudu podél dna.
často, stejně jako v řece Fraser, k tomu dochází při náhlé slané frontě. Přes takovou frontu se obsah soli (slanost) a hustota mohou měnit z oceánské na čerstvou v několika desítkách metrů vodorovně a stejně málo jako metr svisle.,
doprovázející tyto silné gradienty slanosti a hustoty jsou velké vertikální změny směru a síly proudu. Tyto vířící vody z povrchu nevidíte, ale rybář může zjistit, že jeho síť má svůj vlastní život, když ji snižuje do zdánlivě klidné vody.
Plinius Starší, proslulý Římský přírodovědec, pane senátore, a velitel Císařské Flotily v 1. století N. L., pozoroval to podivné chování rybářů se sítěmi v Úžině Bospor, poblíž Istanbulu., Pliny odvodil, že povrchové a spodní proudy proudí v opačných směrech, a poskytl první písemnou dokumentaci toho, co nyní nazýváme „estuarinovou cirkulací“.“
vniknutí slané vody
protilehlé proudy čerstvé a slané vody někdy plynou hladce, jeden nad druhým. Když však rozdíl rychlosti dosáhne určitého prahu, dochází k prudkým turbulencím a sůl a sladká voda se mísí., Přílivové proudy, které působí nezávisle na cirkulaci estuarinu, také přidávají k turbulenci, míchání soli a sladkých vod k produkci brakické vody v Ústí.
v řece Fraser je tento oběh omezen na velmi krátkou a energickou čelní zónu poblíž úst, někdy jen několik set metrů dlouhou. V jiných ústích řek, jako je San Francisco Bay, Chesapeake Bay, nebo na Řeku Hudson, sůl přední a doprovodné ústí řek oběhu, rozšíření vnitrozemských pro mnoho kilometrů.,
pozemní vniknutí soli je pečlivě sledováno inženýry kvůli možným důsledkům pro zásobování vodou, pokud vniknutí soli sahá příliš daleko. Například město Poughkeepsie, NY, 60 mil severně od ústí řeky Hudson, závisí na řece pro svou pitnou vodu. Zhruba jednou za deset let způsobují sucha vniknutí soli, aby se přiblížila k příjmu sladké vody Poughkeepsie. Naposledy se tak stalo v roce 1995, kdy se z přehrad proti proudu musela vylévat další voda, aby se slaná fronta nestala nebezpečím pro veřejné zdraví.,
životní úroveň ústí řek
cirkulace Estuarinu slouží cenné, ekologické funkci. Kontinuální spodní tok poskytuje účinný ventilační systém, kreslení v nové oceánské vodě a vypuzování brakické vody. Kdyby to nebylo pro tento přirozený „splachovací“ proces, vody ústí by stagnovaly, znečištění by se nahromadilo a kyslík by byl vyčerpán.
Tento oběhový systém vede k neuvěřitelné ekologické produktivitě. Živiny a rozpuštěný kyslík jsou neustále zásobovány z oceánu a odpady jsou vylučovány v povrchových vodách., Tato čerpací akce vede k některým z nejvyšších rychlostí růstu mikroskopických rostlin (vědci ji nazývají „primární produkcí“) v jakémkoli mořském prostředí. To hemží populace planktonu, který je základnou pro rozmanité a cenné potravních sítí, což vyvolává růst některé z našich nejvíce ceněné ryby, ptáci a savci—losos, mořský okoun, velké modré volavky, orli, tuleni a vydry, abychom jmenovali alespoň některé.
síla oběhu závisí částečně na přívodu říční vody, aby se slaná voda vrátila zpět., San Francisco Bay oblast se stala centrem diskuse v posledních letech, protože existuje mnoho zájmů, které soutěží o sladké vody tekoucí do Zálivu—zejména zemědělství a městské zásobování vodou rozšiřuje do Jižní Kalifornie. Ekologové se rozhodl, že San Francisco Bay by měl dostat „svůj podíl“ čerstvé vody pocházející z Sacramento-San Joachim delta, protože drtivá sladkovodní biotopy v této oblasti jsou obzvláště citlivé na pronikání soli.,
oběh Estuarinu je také ovlivněn přílivy; silnější přílivy obecně zvyšují výměnu a zlepšují ekologickou funkci systému. Ústí řeky Hudson, například, je přílivový pro 153 mil ve vnitrozemí do Troy, NY. Algonquin Indové nazývali řeku Mohicanituk, “ řeka, která teče oběma směry.“
systém
Ústí má své problémy. Některé jsou samy způsobené; některé jsou způsobeny zneužíváním lidského bydlení.
ústí, se všemi jeho dynamické záchvěvy, má jeden atribut, který podporuje jeho vlastní zkázu: pasti sedimentů., Když se do ústí vlévá bahno a pevné látky z řeky, narazí na solnou frontu. Na rozdíl od čerstvé vody, která jezdí nahoru a přes solné vrstvy sedimentu vypadne z povrchové vrstvy do hustší, slanější vrstva vody se stěhují do ústí. Jak klesá, dostane se do pasti a hromadí se na dně. Pomalu, Ústí roste muddier a muddier, mělčí a mělčí.
občas velká povodeň vytlačí sůl přímo z Ústí, nesoucí bahnitý sediment spolu s ním., Jádra sedimentů v řece Hudson naznačují, že sediment se může hromadit 10, 20, nebo dokonce 50 let, kterým se vrstvy každý rok jako prsteny stromů. Ale pak hurikán nebo velká tání sněhu zaplaví řeku, vymaže vrstvy sedimentu a pošle bahno na moře.
„epizodické“ chování ukládání sedimentů je dobrou zprávou a špatnou zprávou. Je to dobré, protože velká bouře může udržet Ústí příliš mělké příliš rychle. Ve skutečnosti se zdá, že za posledních 6 000 let si přírodní bagrování velkými bouřemi udržovalo téměř konstantní hloubku vody v ústí řeky Hudson.,
špatnou zprávou je, že sediment si zachovává „paměť“ všech kontaminantů, které jím prošly v průběhu let. Environmentální předpisy jsou nyní mnohem přísnější než před 50 lety a přestali jsme používat mnoho chemikálií, které hrají katastrofu s životním prostředím. Například polychlorované bifenyly (Pcb) byly zakázány v roce 1970, protože se ukázaly být toxické pro ryby a zvířata, a lidé, kteří konzumují je., Přesto máme stále problém s kontaminací v Hudsonu a dalších řekách, protože PCB se pomalu rozpadají a každá nová povodeň tyto „starší“ kontaminanty remobilizuje a prodlužuje naši expozici.
stékající efekty
miliardy dolarů se nyní vynakládají na vyčištění amerických Ústí kontaminovaných průmyslovým znečištěním. Například v Bostonu stál nový kanalizační systém vytvořený na záchranu bostonského přístavu daňové poplatníky asi 5 miliard dolarů. Program Superfund americké Agentury pro ochranu životního prostředí shromažďuje a vynakládá miliardy dolarů více na sanaci ústí řek.,
často jsou sanační strategie složité a kontroverzní. V případě Hudson River, tam je vášnivou debatu o tom, zda PCB kontaminované usazeniny by měly být odstraněny—vylovili s high-tech metody, které teoreticky minimalizovat poškození životního prostředí nebo ponechány v klidu. Tato debata se otáčí na epizodické bouře jev: Jsou kontaminované sedimenty tam zůstat, nebo by to mohlo dostat vzbudil, když další hurikán myje přes Hudson Valley?
kromě úklidu musí být části Hudsonu vytěženy pro navigační účely., Bagrování není tak nákladné nebo obtížné, ale najít místo pro umístění kontaminovaných sedimentů je problém. Přístav v New Yorku zaplňuje opuštěné uhelné doly v Pensylvánii kontaminovaným bahnem, ale to není dlouhodobé řešení.
zatímco problémy amerických Ústí jsou komplikované a drahé, blednou ve srovnání s asijskými Ústí. Celý Bangladéšský národ leží v ústí a dolní nivě řeky Ganges-Brahmaputra., Další asijské řeky jako Mekong, Chiang Jiang (nebo Yangtze) a Huang Ho (nebo žlutá řeka) jsou přeplněné a napjaté koncentrovanými lidskými osadami. Globální vzestup hladiny moře způsobuje ztrátu půdy, zvýšené záplavy a zvýšené vniknutí soli do těchto Ústí.
poptávka po vodě proti proudu pro zavlažování a domácí použití významně snižuje průtok sladké vody těmito systémy., Ústí řeky Indus a Huang Ho v posledních několika desetiletích trpělo drastickým snížením toku sladké vody a dopad těchto lidských změn je právě nyní uznáván. Nové politiky, o využití území, odvádění vody, a dokonce i globální produkce oxidu uhličitého (který ovlivňuje globální oteplování a nárůst mořské hladiny) bude zapotřebí k ochraně těchto zranitelných ústí řek prostředí a jejich lidských obyvatel.,
míchání nových nápadů
jednou z výzev výzkumu estuarinu je to, že většina významných problémů je interdisciplinární, zahrnující fyziku, biologii, chemii, geologii a často veřejnou politiku a ekonomiku. Ústí jsou také neuvěřitelně rozmanité, přicházejí ve všech tvarech a velikostech. Přesto vědci jsou neustále napadán veřejných politik zobecnit naše výsledky ze studií jedné ústí a aplikovat je na zbytek světa je v ústích řek.,
jako vědci je jednou z našich rolí předvídat změny v životním prostředí vzhledem k různým přírodním a lidským vlivům. Abychom mohli v budoucnu předvídat zdraví Ústí, musíme odpovědět na některé základní otázky týkající se současnosti a minulosti. Jak daleko bude sůl pronikat, pokud bude průtok řeky snížen na polovinu? Zvyšují nebo snižují změny toku řeky rychlost, jakou sedimenty Ústí? Jaký vliv mají takové změny na ryby, které se rozmnožují ve sladké vodě?
to, co se dozvídáme, bude rozhodující pro lidskou populaci, která stále více oceňuje pobřežní vody., Potřebujeme zdravé veřejné politiky snížit zranitelnost pobřežních záplav a k ochraně pitné vody, dodávek potravin, a některé ze světově nejdůležitějších přírodních stanovišť. Lepší politiku budeme rozvíjet pouze tehdy, pokud je budeme moci zakotvit v lepší vědě.