一项美国新研究显示，气候变化导致水质恶化，威胁生态系统，而海狸正帮助减轻这种损害。
干旱期间，流经河流和溪流的水量减少，因此污染物和氮等过量营养物质的浓度会上升。
修筑水坝会抬高上游水位，将水引入周边土壤和次级水道，并形成起过滤作用的区域。
研究人员发现，在季节性极端变化期间，一座海狸坝使研究所涉东河河段去除多余氮的能力提高了44%。
一项新研究指出，随着气候变化加剧水质恶化并威胁生态系统，海狸及其修筑的水坝或能帮助减轻损害。
研究人员报告称，在山地流域的水质方面，海狸坝的影响可能远远超过气候驱动的季节性降水极端变化。
这些木质屏障会抬高上游水位，将水引入周边土壤和次级水道，这些区域统称为河岸带。河水在下游重新汇入主河道之前，这些区域会像过滤器一样滤除过量营养物质和污染物。
这种有益影响来自这些体型庞大、门牙突出的两栖啮齿动物，未来几年似乎还会进一步增强。气候变化带来的高温干旱条件会降低水质，但这些条件也促使美国西部的美洲海狸数量回升，进而导致筑坝活动激增。
“随着美国西部的山地流域变得更加干燥、温暖，水质理应会恶化，”斯科特·芬多夫说。他是斯坦福大学地球系统科学教授，也是这篇论文的资深作者；论文发表于《自然·通讯》。
“然而，在开展这项研究之前，我们并不知道，海狸活动对水质有着巨大影响，能够积极抵消气候变化的影响。”
海狸与一项自然实验
海狸坝影响深远这一发现纯属偶然。2017年，克里斯蒂安·杜威在芬多夫的实验室攻读博士期间，开始沿东河开展野外工作。东河是科罗拉多河的一条主要支流，位于科罗拉多州中部克雷斯特德比特附近。
起初，杜威计划追踪水文状况的季节性变化，以及河岸带对山地流域中营养物质和污染物的影响。
“纯属碰巧，一只海狸决定在我们的研究地点筑坝，”如今在俄勒冈州立大学从事博士后研究的杜威说。“这座海狸坝的建成，为我们开展一次绝佳的自然实验提供了机会。”
在这项研究中，杜威及其同事分析了安装在河流中和整个河岸带的传感器每小时采集的水位数据。研究团队还采集了水样，包括地下水样本，以监测营养物质和污染物的含量。
为了解在全球变暖导致干旱更加频繁、降雨量剧烈波动的未来，海狸坝可能如何影响水质，研究人员比较了东河一段河道在历史上较为干旱的2018年和次年水位异常偏高时的水质。他们还将这两年的全年数据与海狸坝阻断河流期间的水质进行了比较；该时段从2018年7月下旬开始，持续近三个月。
海狸坝清除河流中的硝酸盐
水质衡量水是否适合特定用途，例如维持生态系统健康或供人饮用。干旱期间，流经河流和溪流的水量减少，污染物和氮等过量营养物质的浓度便会上升。之后需要强降雨和季节性融雪冲走污染物，恢复水质。
研究人员通过测量和计算机建模，分析了影响污染物浓缩或向下游流动的生物、化学和物理过程之间的相互联系。他们发现，海狸坝通过在坝上游和下游水位之间形成出人意料的巨大落差，大幅提高了硝酸盐的去除量。硝酸盐是一种氮化合物。
春季融雪后的温暖干燥夏季也会造成显著的水位变化，从而形成压力梯度，推动水流入周边土壤。梯度越大，流入土壤的水和硝酸盐就越多；土壤中的微生物会将硝酸盐转化为无害气体。
研究人员发现，在东河，无论是水位偏高的2019年还是干旱的2018年，筑坝时的压力梯度增幅都至少是无坝情况下夏季峰值的10倍（与平均日相比）。换句话说，无论是干旱还是大量融雪，水坝的影响都比气候造成的水文极端变化高出一个数量级。
“海狸正在抵消水质恶化，并通过制造远超气候影响的模拟水文极端变化来改善水质，”芬多夫说。他是斯坦福大学杜尔可持续发展学院教授，也是斯坦福大学伍兹环境研究所高级研究员。
海狸坝存在期间，研究所涉东河河段去除多余氮的能力在季节性极端变化的基础上提高了44%。氮对水质尤其有害，因为它会促进藻类过度繁殖；藻类分解时会耗尽水中的氧气，而氧气是多样化动物生命和健康生态系统所必需的。
这项研究提醒我们，在全面评估气候变化未来影响时，也必须纳入生态系统变化带来的反馈。
“我们原本预计，气候变化会导致水文极端变化，并在干旱期间造成水质恶化，”芬多夫说，“这项研究显示，如果没有正在发生的另一种生态变化——海狸数量增长、筑坝活动增多——情况确实会如此。”
这项研究的共同作者来自劳伦斯伯克利国家实验室。
美国能源部和位于科罗拉多州戈西克的落基山生物学实验室为这项研究提供了支持。
来源：亚当·哈达齐为斯坦福大学
