Den sjøløver stoppe bellowing og slip, en etter en, av kai i mocha-brunt vann i Fraser River, i nærheten av Vancouver, British Columbia. Overflaten er glatt, bortsett fra en linje av bølger beveger seg sakte oppover elven. Den sjøløver synes å kjenne at den rolige overflaten ikke står i forhold til uro under.,
tidevannet har nettopp slått, og en tunge av salt vann er første snikende, så galopperende tilbake i Fraser bare et par timer etter å ha blitt utvist av en sterk innsats under den forrige nivå. Selv om overflaten vises rolig, undersjøisk skjæringspunktet mellom ferskt og salt vann roils med turbulente virvler så sterk som i havet. Forvirringen av virvlende vann og suspenderte sedimenter disorients hjemover-bundet laks, og gir en enkel fest for sjøløver.
Ikke alle elver slutt så dramatisk som Fraser., Men en blanding av ferskvann bekker og elver med salt i havet tidevannet i en delvis lukket kropp av vann—naturlig forskerne kaller det en elvemunning—brensel noen av de mest produktive økosystemene på Jorden, og også noen av de mest sårbare.
Lenge før advent av sivilisasjon, tidlige menneskene anerkjent bounty i elvemunningen og laget disse regionene et samlingspunkt for menneskelig ferdsel. Dessverre, overdevelopment, dårlig arealbruk, og århundrer av industriell forurensning har tatt en toll på de fleste elvemunninger., Boston Harbor, San Francisco Bay og Hudson River er plakaten barnet for miljøødeleggelser.
det er Ennå håp. Elvemunninger er borderlands mellom salt – og ferskvann miljøer, og de er utrolig mangfoldig både biologisk og fysisk. Mangfold og høy energi av økosystemet gjøre elvemunninger bemerkelsesverdig motstandsdyktige. Med en bedre forståelse av disse systemene, kan vi reversere sine nedgang og gjenopprette den økologiske rikdom av disse verdifulle, selv om de er møkkete omgivelser.
Hvordan gjør en elvemunning arbeid?,
Fra en fysiker synspunkt, tetthet forskjellen mellom ferskt og salt vann gjør elvemunninger interessant. Når elven vann møter saltvann, lettere friskt vann stiger opp og over tettere salt vann. Sjøvann neser i elvemunningen under utstrømme river vann, presser sin vei oppover langs bunnen.
Ofte, som i Fraser River, skjer dette ved en brå salt foran. Over en slik front, saltholdighet (salinitet) og tetthet kan endres fra oseanisk til frisk i bare noen få titalls meter horisontalt og så lite som en meter vertikalt.,
Tilhørende disse sterke saltholdighet og tetthet graderinger er store vertikale endringer i gjeldende retning og styrke. Du kan ikke se disse virvlende vann fra overflaten, men en fisker kan finne at hans net tar på å leve sitt eget liv når han senker den inn i tilsynelatende rolig vann.
Plinius den eldre, den kjente Romerske naturalist, senator, og til kommandør av den Keiserlige Flåte i det 1. århundre A. D., observert dette særegne atferd av fishermens’ garn i Stredet Bosporos, i nærheten av Istanbul., Plinius utledes at overflaten og bunnen strømninger ble flyter i motsatt retning, og han sørget for den første skriftlige dokumentasjonen av det vi nå kaller den «estuarine sirkulasjon.»
Saltvann inntrenging
Den motsatte fersk-og saltvann bekker noen ganger flyte jevnt, den ene over den andre. Men når hastigheten forskjell når en viss terskel, kraftig turbulens resultater, og salt-og ferskvann er blandet., Tidevannsstrømmer, som fungerer uavhengig av estuarine sirkulasjon, også legge til turbulens, å blande salt og friskt vann for å produsere brakkvann i munningen.
I Fraser River, dette opplaget er begrenset til et svært kort og energisk frontal sone nær munnen, noen ganger bare flere hundre meter lang. I andre elver, som for eksempel San Francisco-Bukten Chesapeake Bay, eller Hudson River, salt foran og tilhørende estuarine sirkulasjon utvide innlandet for mange miles.,
innersiden inntrenging av salt er nøye overvåket av ingeniører på grunn av de potensielle konsekvensene å vannforsyning hvis salt inntrenging strekker seg for langt. For eksempel, byen av Poughkeepsie, NY, 60 km nord for munningen av Hudson River, avhenger av elven for sitt drikkevann. Omtrent en gang per tiår, tørke forhold føre til salt inntrenging å nærme Poughkeepsie ferskvann inntak. Siste gang dette skjedde, i 1995, ekstra vann måtte bli sølt fra dammer oppstrøms for å holde salt foran fra å bli en offentlig helsefare.,
selve livsnerven i elvemunninger
Estuarine sirkulasjon serverer en verdifull, økologiske funksjon. Den kontinuerlige bunnen flyt gir en effektiv ventilasjon system, tegning i nye oseanisk vann og utvise brakkvann. Hvis det ikke var for denne naturlige «flushing» prosess, vannet i elvemunningen ville bli stillestående, forurensning ville samle seg, og oksygen ville være oppbrukt.
Denne sirkulasjonen systemet fører til utrolig økologiske produktivitet. Næringsstoffer og oppløst oksygen er stadig resupplied fra havet, og avfall som er utvist i overflatevann., Dette pumpingen fører til noen av de høyeste vekstratene av mikroskopiske planter (forskere kaller det «primærproduksjonen») i alle marine miljø. Denne teeming befolkning av plankton gir et utgangspunkt for varierte og verdifulle food webs, drivkraft bak veksten av noen av våre mest verdifulle fisk, fugler og pattedyr—laks, stripete bass, great blue heron, skallet ørn, sel og oter, for å nevne noen.
I kraft av sirkulasjon, avhenger av tilførsel av elvevann til å presse salt vann tilbake., San Francisco Bay området har blitt et senter for uenighet i de siste årene fordi det er mange interesser som konkurrerer om den ferske vannet som strømmer inn i brønnen—i hovedsak jordbruk og urban water supplies utvide til Sør-California. Miljøvernere er fast bestemt på at San Francisco Bay bør få «sin del» av den friske vannet som kommer fra Sacramento-San Joachim delta fordi de aller ferskvann habitater i regionen er spesielt sårbare for salt inntrenging.,
Estuarine sirkulasjon er også påvirket av tidevannet; sterkere tidevann generelt forbedre utveksling og forbedre den økologiske funksjonen til systemet. Hudson elvemunning, for eksempel, er tidevanns for 153 km inn i landet for å Troy, NEW york Algonquin Indianerne kalte elven Mohicanituk, «elva som renner begge veier.»
Kaste opp systemet
Elvemunninger har sine problemer. Noen er selvforskyldt, og noen er forårsaket av misbruk av menneskelig ferdsel.
En elvemunning, med alle dens dynamiske røre, har en egenskap som fremmer sin egen ødeleggelse: Det feller sediment., Når suspendert gjørme og faste stoffer fra en elv inn elvemunningen, de møter salt foran. I motsetning til ferskvann, som rir opp og over saltvann lag, sediment faller ut av overflatelaget i tettere, saltere lag av vann beveger seg inn i elvemunningen. Som det synker, det blir fanget og samler seg på bunnen. Sakte, elvemunningen vokser muddier og muddier, grunnere og grunnere.
noen Ganger en stor flom vil presse salt rett ut av elvemunningen, bærer den gjørmete sediment sammen med det., Sediment cores i Hudson River viser at sedimentet kan samle seg for 10, 20, eller til og med 50 år, å legge ned lag for hvert år som tre ringer. Men da en orkan eller stor snøsmelting flom i elva, visker ut de lag av sedimenter, og sender gjørme ut til havet.
«episodisk» oppførsel av sediment deponering er gode nyheter og dårlige nyheter. Det er bra fordi en stor storm kan holde en elvemunning fra å bli for grunt for fort. Faktisk, det ser ut til at i løpet av de siste 6000 år, den naturlige mudring av store stormer har beholdt nesten konstant dybde i Hudson elvemunningen.,
Den dårlige nyheten er at sedimentet beholder en «minne» av alle forurensninger som har gått gjennom det i løpet av årene. Miljø regler er langt strengere nå enn de var for 50 år siden, og vi har sluttet å bruke mange kjemikalier som spille ødeleggelse med miljøet. For eksempel, polyklorinerte bifenyler (Pcb) ble forbudt i 1970-årene fordi de ble vist å være giftig for fisk og dyreliv, og til menneskene som spiser dem., Men vi har fortsatt en forurensning problem i Hudson og andre elver fordi Pcb er treg til forfall og hver ny flom remobilizes disse «eldre» forurensninger og forlenger vår eksponering.
Trickle-down effekter
Milliarder av dollar blir nå brukt til å rydde opp i Amerikanske elver er forurenset av industriell forurensning. I Boston, for eksempel, den nye kloakk-systemet ble opprettet for å lagre Boston Harbor kostnader skattyterne ca $5 milliarder. Den Superfund program som ble startet av Environmental Protection Agency (epa, samler og bruker milliarder av dollar mer for å avhjelpe elvemunninger.,
Ofte avhjelpe strategier er kompleks og kontroversiell. I tilfelle av Hudson-Elven, og det er en opphetet debatt om PCB-forurensede sedimenter bør fjernes—mudret opp med høyteknologiske metoder som teoretisk minimere skade—eller venstre uforstyrret. At debatten dreier på episodisk storm fenomen: Er den forurensede sedimenter er det å bo, eller kan de få rørt opp når neste orkan skyller gjennom Hudson Valley?
Bortsett fra opprydding tiltak, deler av Hudson trenger å bli mudret opp for navigasjons-formål., Mudring er ikke så kostbart eller vanskelig, men å finne et sted å sette forurensede sedimenter er et problem. Havnen i New York har vært å fylle opp forlatt Pennsylvania kull gruver med sin forurenset slam, men det er ikke en langsiktig løsning.
Mens problemene i Amerikansk elvemunninger er komplisert og kostbart, de bleke i forhold til Asiatiske elvemunninger. Hele folket i Bangladesh ligger i elvemunningen og lavere floodplain i Ganges-Elven Brahmaputra., Andre Asiatiske elver som Mekong, Chiang Jiang (eller Yangtze), og Huang Ho (eller Gule Elven) er overfylt og anstrengt av konsentrert menneskelige bosetninger. Global havstigning forårsaker et tap av landet, økt flom og økt salt inntrenging i disse elvemunninger.
behovet for vann oppstrøms for vanning og innenlands bruk reduserer ferskvann strømmer gjennom disse systemene., Den Indus-Elven og Huang Ho elvemunninger har lidd av en drastisk reduksjon av ferskvann flyt over de siste tiårene, og virkningen av disse menneskelige endringer er bare nå å bli anerkjent. Nye retningslinjer om arealbruk, vann avledning, og til og med globale karbondioksid produksjon (som påvirker global oppvarming og stigning i havnivået) vil være nødvendig for å verne disse sårbare estuarine miljøer og deres menneskelige innbyggere.,
Hisse opp nye ideer
En av de største utfordringene med estuarine forskning er at de fleste av de betydelige problemene er tverrfaglig, og involverer fysikk, biologi, kjemi, geologi, og ofte offentlig politikk og økonomi. Elvemunninger er også utrolig variert, og kommer i alle former og størrelser. Men forskere er stadig utfordret av offentlige beslutningstakere til å generalisere våre resultater fra studier av en elvemunning og bruke dem til resten av verden er elvemunninger.,
Som forskere, en av våre oppgaver er å forutsi endringer i miljøet, gitt ulike naturlige og menneskeskapte påvirkninger. For å kunne si helse i elvemunninger i fremtiden, har vi noen grunnleggende spørsmål å svare på om nåtid og fortid. Hvor langt vil salt melder om vannføring er halvert? Gjøre endringer i vannføring vil øke eller redusere hastigheten som sedimenter shoal elvemunningen? Hvilken effekt gjøre slike endringer har på fisk som gyter i ferskvann?
Hva vi lærer, vil være avgjørende for en menneskelig befolkning som i økende grad verdier kystnære farvann., Vi trenger lyd offentlig politikk for å redusere sårbarheten for oversvømmelser og for å beskytte drikkevann, mat forsyninger, og noen av verdens mest viktige habitater. Vi vil utvikle en bedre politikk bare hvis vi kan bakken dem i bedre vitenskap.