Пищевые сети используются для отображения кормовых отношений. Описывая структуру этих сетей, ученые могут предсказать, как растения и животные, живущие в экосистеме, отреагируют на изменения.
Соавтор доктор Эмма Рози-Маршалл, водный эколог из Института экосистемных исследований Кэри, комментирует: «Учитывая деградированное состояние мировых рек, понимание пищевых сетей имеет важное значение для сохранения находящихся под угрозой исчезновения животных, улучшения качества воды и управления продуктивным рыболовством. . "В рамках проекта, в котором участвовала команда из более чем 10 исследователей из Института экосистемных исследований Кэри, Государственного университета Монтаны, Государственного университета Айдахо, Университета Вайоминга, Геологической службы США и Чикагского университета Лойола, было проведено исследование шести участков. Река Колорадо, многие из которых настолько отдалены, что потребовались двухнедельные прогулки на лодке по каньону.Участки исследования были распределены вдоль 240-мильного участка ниже по течению от плотины Глен-Каньон, строительство которой было завершено в 1963 году для подачи воды и нужд гидроэлектроэнергии.
В течение трехлетнего исследования были собраны и обработаны образцы рационов более 3600 животных и 4200 популяций беспозвоночных. Среди выводов команды: после экспериментального наводнения на участках возле плотины произошли самые драматические изменения в структуре и функциях пищевых сетей.
Ведущий автор доктор Вятт Кросс из Университета штата Монтана комментирует: «Плотина Глен-Каньон изменила экологию реки Колорадо. Сразу же вниз по течению в холодных водах с низким содержанием наносов появились экзотические растения и животные, которые не эволюционировали вместе с местными видами. . Теперь мы видим сокращение биоразнообразия и взаимодействия новых видов, которые привели к нестабильности этих речных пищевых сетей ».
Около плотины Глен-Каньон исследователи обнаружили, что в пищевых сетях преобладают инвазивные новозеландские грязевые улитки и неместная радужная форель, с большими несоответствиями в пищевой сети и лишь небольшим процентом доступных беспозвоночных, поедаемых рыбой. Напротив, в пищевых сетях ниже по течению было больше местных видов рыб и меньше беспозвоночных, которые более эффективно потреблялись рыбой, в том числе находящийся под угрозой исчезновения вид, внесенный в федеральный список, — горбатый голавль.В марте 2008 года Министерство внутренних дел провело эксперимент, имитировавший условия наводнения перед плотиной, что дало возможность увидеть, как высокие потоки влияют на пищевые сети с очень разными характеристиками.
Рози-Маршалл объясняет: «Стабильность пищевой сети повышалась по мере удаления от плотины Глен-Каньон, при этом участки ниже по течению у притоков оказались наиболее устойчивыми. В этих местах наводнение не вызвало серьезных изменений в структуре пищевых сетей или продуктивности видов. . "Иная картина для участков возле плотины.
Как отмечает соавтор исследования доктор Колден Бакстер, водный эколог из Университета штата Айдахо, «Эти неэффективные с точки зрения энергопотребления упрощенные пищевые сети претерпели серьезную реструктуризацию после экспериментального наводнения». Резко сократилось количество грязевых уловов Новой Зеландии. А изменения в сообществах водорослей привели к росту численности мошек и мошек — излюбленной пищи форели — что привело к почти утроению численности неместной радужной форели.Радужная форель, завезенная у плотины Глен-Каньон в 1960-х годах, является важным средством любительского рыболовства.
Но когда плотность форели увеличивается вверх по течению, а рыба перемещается вниз по течению в Гранд-Каньон, они могут конкурировать с местными рыбами за ограниченные пищевые ресурсы, иногда охотясь на молодь.«Понимание того, как и почему высокие потоки влияют на численность форели, — это ценная информация, которую лица, принимающие решения, могут использовать для управления речными ресурсами и их защиты», — отмечает д-р Теодор Кеннеди, координатор проекта и соавтор исследования в отделе мониторинга Гранд-Каньона Геологической службы США и Исследовательский центр.Доктор Роберт Холл, эколог из Университета Вайоминга, отмечает: «Хотя пищевые сети, расположенные ниже по течению, в нашем исследовании оказались более стабильными, они явно являются тенью условий, существовавших до плотины.
Река Колорадо протекает через Гранд-Каньон. А беспозвоночные, которые когда-то были важной частью пищевой сети, такие как поденки и ручейники, прядущие сети, явно отсутствуют ".Сегодня многие экосистемы похожи на реку Колорадо: смесь местных и неместных видов, обитающих в измененной человеком среде обитания.
Авторы исследования продемонстрировали, что крупномасштабные модификации, такие как плотины, могут иметь далеко идущие последствия для того, как энергия течет через пищевые сети, изменяя их стабильность и приводя к менее устойчивым экосистемам.Кросс заключает: «Заглядывая в будущее, нам необходимо разработать прогнозы того, как нарушения распространяются по экосистемам, влияя на виды или услуги, от которых мы зависим, чтобы мы могли реализовать проактивные стратегии».
Это исследование является продуктом Программы адаптивного управления плотиной Глен-Каньон, совместной инициативы, которая поддерживает научные исследования в Гранд-Каньоне как помощь в принятии решений и управлении. Центр мониторинга и исследований Гранд-Каньона Геологической службы США (USGS Grand Canyon Monitoring and Research Center) проводит научные исследования и мониторинг, которые информируют Бюро по мелиорации об управлении и эксплуатации плотины Глен-Каньон.