密歇根州立大學(Michigan State University)的科學家們已經表明，溪流可以成為地區景觀的關鍵健康指標，但它們被監控的方式可以得到改善。

《生態學快報》上的一項新研究展示了河流如何被用作傳感器來診斷流域對土地利用方式變化的敏感性或彈性，包括長期使用化肥。該研究的共同作者、MSU地球和環境科學家杰伊·扎內斯克(Jay Zarnetske)說，將溪流作為傳感器，特別是在源頭附近，可以讓科學家、土地利用管理者和農民能夠診斷出哪些流域可以更可持續地用于糧食生產。

他說:“我們驚訝地發現，這些溪流是長期營養狀況良好的傳感器。”“我們的研究方法表明，如果收集到的樣本數量相對較少，那么我們就能從相對較少的樣本中得到很多信息。”這一認識對于保護水生生態系統和確保人類水安全至關重要。

人類活動，特別是農業，已經污染了整個地球的淡水生態系統，造成了巨大的生態和經濟損失。Zarnetske補充說，肥料和化石燃料中的過量營養物質會引發有毒的藍藻細菌泛濫和膨脹的低氧死亡區域，從而破壞生態系統提供食物和水的能力。“對地球上的磷和氮的控制是人類和地球上其他生物命運的最大威脅之一，大多數人都不知道人類對磷和氮循環的操縱正在發生，它幾乎影響著地球上的每一個地方，即使不是最大的，也是目前對人類命運的威脅之一。”

有一些壯觀的航拍照片，照片上的海藻在溪流的入口處生長，流進水體，比如伊利湖。然而，大部分的碳和營養物都是在上游的上游水域進入水道的。因此，與其嘗試在口腔中診斷問題，更有效的解決問題的方法是在離源頭更近的地方取樣。

Zarnetske說:“基本上，我們不是站在遠離源頭的大溪流中，而是觀察流經我們的時間。我們可以說明，周期性地在該地區檢測，并從最小的河流到分水嶺的最大溪流采集樣本，信息量會大得多。”

研究小組發現，由于溫度、水流等因素的變化，每個小河流的化學反應都有很大的波動。然而，由于每個小河流的行為和它在更大的河流系統的化學作用中所起的作用，變化是有秩序的。

“這是出乎意料的，”艾伯特說。“令人驚訝的是，我們發現一年中的任何時候都有一份頭水樣本，提供了大量關于營養來源的信息，以及在哪里進行修復工作。”

未來的研究將在全球范圍內應用這些方法，以適應不同的農業流域和森林景觀的變化。例如，Zarnetske將研究太平洋西北部的源頭，以及北極地區迅速升溫和解凍的景觀。

這些新方法也有助于在選擇最合適的地方進行可持續農業用地和發展，或確定對全球變暖(如北極地區)的流域反應方面作出直接的努力。

由于快速的氣候變暖，北極地區的土壤主要是冰凍的。隨著北極冰層和永久凍土融化，它們將沉積物和營養物質釋放到河流和海洋中。雖然這些日益渾濁的水和營養物質的影響是未知的，但他們的新方法可以開發一個基線，開始監測它們的影響。

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