English
Efektywny monitoring wód wymaga dobrze zaprojektowanej sieci pomiarowej. W artykule opublikowanym w Nature Sustainability zespól amerykańskich naukowców analizuje rozmieszczenie mierników w systemie rzek Kalifornii i na tej podstawie podpowiada, jak można zaprojektować sieci wodowskazowe w celu wspierania zrównoważonej gospodarki wodnej. Przybliżamy też wyniki dużego, międzynarodowego projektu CELLDEX, którego celem było zbadanie czynników warunkujących tempo rozkładu materii organicznej w rzekach i strumieniach na całym globie. Wniosek, że człowiek istotnie przyczynia się do przyspieszenia tego procesu, wcale nie jest zaskoczeniem. Podobnie jak fakt, że zjawiska ekstremalne w jeziorach, takie jak zakwity glonów, fale upałów oraz niskie poziomy wód, często ze sobą współwystępują, chociaż wzorce globalne ich częstotliwości są zróżnicowane.
Naukowcy donoszą o tym w Nature Communication. Z kolei praca analizująca wieloletnie dane na temat wpływu zmniejszającej się ilości śniegu na sezonowość przepływów w strumieniach i dynamikę odprowadzania wód z lądu do mórz pozwala zweryfikować dotychczasowy dogmat, że mniej śniegu oznacza wcześniejszy przepływ strumieni. Zjawisko okazuje się dużo bardziej złożone. Ponieważ drastycznie brakuje nam wody o odpowiedniej do spożycia jakości, zespół niemieckich biochemików prezentuje nowy biomateriał na bazie chitozanu, skuteczny w dezynfekcji wody z bakterii. Na koniec polecamy intrygujący artykuł, w którym autor rozpatruje tezę, że wędkowanie rekreacyjne ma dużo wspólnego z hazardem.
1. Strategic stream gauging network design for sustainable water management
Andrews L., Grantham T.E. (2024). Strategic stream gauging network design for sustainable water management. Nat Sustain.
Wszyscy wiemy, że racjonalne i efektywne zarządzanie wodami wymaga dobrze zaprojektowanej sieci pomiarowej, która dostarcza wyczerpujących i wiarygodnych informacji o stanie środowiska. Nieprawidłowe rozmieszczenie wodowskazów w sieci rzecznej uniemożliwia precyzyjne śledzenie przepływów i znacząco ogranicza możliwość właściwego zarządzania zasobami wody. W artykule opublikowanym na łamach Nature Sustainability para naukowców z University of California w Berkeley, USA przedstawia holistyczne podejście do projektowania kompleksowej sieci wodowskazowej z uwzględnieniem priorytetów gospodarki wodnej, w tym eksploatację zbiorników, ochronę różnorodności biologicznej i monitorowanie hydroklimatu.
Stosując to podejście na przykładzie systemu monitoringu rzek w Kalifornii, naukowcy wskazali istotne luki w obecnym systemie i opracowali wskazania do rekonfiguracji lokalizacji mierników. Praca ta przedstawia, w jaki sposób można zaprojektować sieci wodowskazowe w celu wspierania zrównoważonej gospodarki wodnej. Niestety, czasopismo nie oferuje otwartego dostępu do artykułu, ale zdecydowanie warto postarać się o jego pozyskanie.
2. Human activities shape global patterns of decomposition rates in rivers
Tiegs S.D., Capps K.A., Costello D.M. et al. (2024). Human activities shape global patterns of decomposition rates in rivers. Science, eadn1262.
Rzeki i strumienie znacząco przyczyniają się do globalnego obiegu węgla, rozkładając ogromne ilości lądowej materii roślinnej. Pomimo że zajmują niecałe 0,6 proc. wolnej od lodu powierzchni lądu, to trafia do nich 0,72 mld ton węgla rocznie. Jednakże tempo rozkładu materii w rzekach jest bardzo zróżnicowane, a wzorce i czynniki napędzające ten proces pozostają słabo poznane. Analizą problemu zajął się zespół wykonawców projektu CELLDEX (Cellulose Decomposition Experiment), składający się z niemal 150 badaczy z całego świata. Naukowcy wykorzystali wystandaryzowany test (test bawełnianego paska) do pomiaru tempa rozkładu celulozy w 514 ekosystemach wody płynącej w georeferencyjnych lokalizacjach na wszystkich siedmiu kontynentach i w każdym z głównych biomów lądowych Ziemi. Na rozkład celulozy duży wpływ ma wiele wzajemnie oddziałujących czynników środowiskowych.
Opracowane modele wykazały, że wzorce przestrzenne rozkładu celulozy są bardzo heterogeniczne i zależne od charakterystycznej kombinacji wielu czynników. Do najważniejszych zmiennych należały: średnia dobowa temperatura wody, dostępność azotu i fosforu oraz średnia roczna temperatura powietrza. Zmiana klimatu, zwiększone obciążenie substancjami odżywczymi, przekształcenia użytkowania gruntów zlewni i zmiany w szacie roślinnej będą przyspieszać tempo rozkładu materii organicznej w rzekach i strumieniach, co spowoduje zmniejszenie krótkotrwałej sekwestracji dwutlenku węgla i jego transferu do magazynów długoterminowych, takich jak zbiorniki wodne, tereny zalewowe i oceany.
3. Multivariate extremes in lakes
Woolway R.I., Tong, Y., Feng, L. et al. (2024). Multivariate extremes in lakes. Nat Commun 15, 4559.
Mówi się, że nieszczęścia chodzą parami, a w przypadku zdarzeń ekstremalnych nawet batalionami. Pojęcie ekstremum oznacza warunki wykraczające poza przyjętą normę wieloletnią, a w przypadku jezior zdarzenia ekstremalne często obejmują zjawiska takie, jak występowanie zakwitów glonów, fal upałów oraz niskich poziomów wód. Naukowcy wykorzystali dane literaturowe i obserwacje satelitarne do przeanalizowania współwystępowania tych trzech zjawisk w ponad 2,7 tys. jezior na całym świecie od lat 80. XX w. do teraz. W analizowanym okresie w 75 proc. badanych jezior odnotowano wzrost częstotliwości równoczesnego wystąpienia co najmniej dwóch z rozpatrywanych zdarzeń, a w 25 proc. wszystkich trzech (w 5 proc. wzrost ten był znaczący).
Niby nic nowego, bo wiemy, że analizowane ekstrema w jeziorach są ze sobą powiązane, ale artykuł przedstawia szczegółową analizę natężenia tych zjawisk w różnych regionach geograficznych w powiązaniu z ryzykiem ich wystąpienia. Największy wzrost częstotliwości występowania ekstremalnych zjawisk zaobserwowano w regionach, w których notowany jest wzrost zużycia nawozów rolniczych, wzrost temperatury wód jezior oraz spadek dostępności wody. Ponieważ zdarzenia ekstremalne w jeziorach są zjawiskiem coraz częstszym, kluczowe jest zrozumienie ich wzajemnych oddziaływań i skutków dla ekosystemu oraz uwzględnienie w przyszłych ocenach ryzyka.
4. Streamflow seasonality in a snow-dwindling world
Han J., Liu Z., Woods R. et al. (2024). Streamflow seasonality in a snow-dwindling world. Nature 629, 1075–1081.
Analiza opadów śniegu na półkuli północnej w ciągu ostatnich 70 lat pokazuje, że śnieg łagodzi wpływ zmiennych poziomów opadów na przepływy w rzekach. Ocieplenie klimatu sprawia, że w zimnych regionach świata opady śniegu zanikają i zostają zastąpione przez deszcze, co zmienia dynamikę pokrywy śnieżnej, a w konsekwencji przepływy wód. W artykule opublikowanym w Nature hydrolodzy z Uniwersytetu Tsinghua w Pekinie badają, w jaki sposób zredukowana ilość śniegu będzie wpływać na sezonowość przepływów w strumieniach i dynamikę odprowadzania wód z lądu do mórz.
Autorzy wykorzystali obserwacje z ponad 3 tys. zlewni na półkuli północnej, dla których dostępne były odpowiednie dane (obejmujące lata 1950-2020). Oprócz badania frakcji opadów śniegu analizowali dwie inne miary: moment Q, wyrażany jako środek masy strumienia (ang. center of mass of streamflow, CTQ), który oznacza okres w roku, w którym występuje 50 proc. rocznego Q, oraz sezonową zmienność wielkości Q, tzw. wskaźnik koncentracji strumienia (ang. streamflow concentration index, QCI), którego wysokie wartości oznaczają dużą zmienność sezonową.
Autorzy wykazali, że w okresie badawczym 1950-2020 średnia frakcja opadów śniegu na półkuli północnej stale spadała, co nie odpowiada trendom CTQ we wszystkich badanych lokalizacjach. Niemniej korelacja z QCI była silniejsza. W miarę zmniejszania się frakcji opadów śniegu czas środka masy strumienia może przyspieszyć lub się opóźnić. Tymczasowe zmiany w czasie przepływu strumienia wraz ze zmniejszającą się frakcją opadów śniegu ujawniają gradient od wcześniejszego przepływu strumieni w zlewniach bogatych w śnieg do opóźnionego przepływu strumieni w zlewniach mniej zaśnieżonych.
Co więcej, międzyroczna i sezonowa zmienność czasu przepływu strumienia rośnie wraz ze spadkiem frakcji opadów śniegu zarówno w czasie, jak i w przestrzeni. Odkrycia te korygują dotychczasową heurystykę mniej śniegu oznacza wcześniejszy przepływ strumieni i wskazują na złożoną zależność reżimów sezonowych przepływów strumieni w sytuacji zmniejszania się ilości śniegu.
5. Biomaterial-based sponge for efficient and environmentally sound removal of bacteria from water
You Z., Lorente A., Marlina D. et al. (2024). Biomaterial-based sponge for efficient and environmentally sound removal of bacteria from water. Sci Rep 14, 12496.
Projektowanie materiałów zdolnych do dezynfekcji wody bez uwalniania szkodliwych produktów ubocznych nadal jest wyzwaniem. Zespół biochemików z Wolnego Uniwersytetu Berlińskiego zaprezentował na łamach czasopisma Scienitific Reports nowatorski, polikationowy materiał gąbczasty wykazujący silne właściwości antybakteryjne. Jest on wytwarzany z pochodnych chitozanu i włókien celulozowych. Charakteryzuje się wysoce porowatą strukturą uzyskaną w procesie kriożelacji. Dla celów porównawczych naukowcy zsyntetyzowali serię kriożeli, składających się z czystego chitozanu (CHI), chitozanu z różnym udziałem kationowych czwartorzędowych ugrupowań amoniowych, a także kriożeli z włóknami celulozowymi.
Prezentowane kriożele w ciągu 6 godzin wykazały redukcję nawet do 4-log (99,99 proc.) w stosunku do Gram-dodatnich B. subtilis i Gram-ujemnych E. coli. Włączenie do chitozanu czwartorzędowych grup amonowych znacząco poprawiło adsorpcję bakterii i działanie przeciwbakteryjne produktu, zwiększając jego efektywność w redukcji bakterii nawet do 4,5-log w ciągu 1 godziny inkubacji. Oznacza to, że materiał ten może zdezynfekować ponad 30 razy więcej skażonej bakteriami wody w ciągu 1 godziny niż sam waży. Ekologiczna synteza z wody i łatwo dostępnych biomateriałów, w połączeniu z opłacalnością i prostotą technologii, zapewnia wszechstronność i możliwość zastosowania materiału na szeroką skalę w procesie dezynfekcji.
6. Catch uncertainty and recreational fishing attraction: Propositions and future research directions
Arlinghaus R. (2024). Catch uncertainty and recreational fishing attraction: Propositions and future research directions. Fish and Fisheries00: 1–20.
Sezon wędkowania w pełni, zatem na koniec warto przybliżyć Czytelnikom intrygujące podejście do interpretacji pobudek, które skłaniają nas do podejmowania tej aktywności. Dlaczego wędkarstwo jest pociągające dla tak wielu ludzi? Ponieważ ma wiele wspólnego z hazardem. Taką tezę stawia i testuje w oparciu o obszerny przegląd literatury ichtiolog, profesor Robert Arlinhaus z IGB w Berlinie. Na podstawie analizy publikacji z zakresu psychologii środowiskowej, neuronauki, antropologii, rekreacyjnych badań motywacyjnych rybaków, a także popularnych książek rybackich, dowodzi, że główną siłą motywującą miliony ludzi do rybactwa rekreacyjnego nie jest sukces połowu, ale jego niepewność.
W takim ujęciu wędkowanie to rodzaj wyzwania i podlega zasadom wynikającym z teorii gier. Według autora, powody, dla których ludzie uprawiają rybołówstwo rekreacyjne, są w dużej mierze odmienne od tych, które decydują o rybołówstwie komercyjnym i mają przede wszystkim aspekt emocjonalny. Zaprezentowana w artykule interpretacja może przyczynić się do wyjaśnienia pewnych dobrze znanych, a trudnych do wytłumaczenia zjawisk, takich jak nadmierne inwestowanie czasu i pieniędzy w tę aktywność (często przekraczające wartość rynkową pozyskanych ryb), brak samoregulacji pod względem wysiłku włożonego w działanie przy małej efektywności połowów, nieoptymalną satysfakcję pomimo rosnących wskaźników połowów czy nawet dominację mężczyzn w populacji wędkarzy rekreacyjnych.
Takie niedogmatyczne spojrzenie na rekreacyjne rybołówstwo zdecydowanie otwiera nowe ścieżki do eksploracji zjawiska. Czy zapalonymi wędkarzami zostają przede wszystkim ludzie ze zwiększoną skłonnością do hazardu? Fascynujący artykuł na pograniczu psychologii, ekologii i ekonomii z elementami teorii gier. Polecam, szczególnie przed sezonem!
