Gli incendi urbani interrompono i corsi d'acqua e i loro minuscoli abitanti: la perdita di questi insetti è un avvertimento di problemi idrici più grandi

Un mondo minuscolo e vibrante prospera lungo il fondo roccioso della maggior parte dei corsi d'acqua.Mentre la luce del sole filtra attraverso l’acqua, ninfe delle effimere, non più grandi di un'unghia, si aggrappano ai ciottoli ricoperti di alghe.Il loro apparato boccale, a forma di pennello, raschia il rivestimento verdastro, lasciando deboli tracce mentre si nutrono.Sei zampe sottili li ancorano contro la corrente, mentre le branchie piumate ondeggiano dolcemente, traendo ossigeno dall'acqua corrente.

Questa scena è comune nei torrenti e nei torrenti ben mantenuti che scorrono attraverso aree popolate.Ma quando gli incendi si diffondono, i materiali tossici lasciati dietro possono devastare questo ecosistema.

Quando pensi agli incendi urbani, potresti immaginare alberi e case carbonizzati.Ma sotto la superficie dei corsi d’acqua vicini, gli incendi possono anche causare uno sconvolgimento silenzioso, che colpisce le popolazioni di creature che sono importanti indicatori della salute dell’acqua.

Gli incendi sono a parte naturale di molti ecosistemi.Ringiovaniscono i paesaggi eliminando i cespugli morti e rilasciando sostanze nutritive dalla vegetazione e dal suolo.

Quando gli incendi si spostano dalla natura ai quartieri, tuttavia, incontrano una serie di combustibili drasticamente diversi.Gli incendi urbani consumano un mix di materiali sintetici e naturali, tra cui case, veicoli, dispositivi elettronici e prodotti chimici domestici.Questo crea un insieme unico di problemi ciò può avere conseguenze di vasta portata per i corsi d’acqua e le creature che li chiamano casa.

COME un ingegnere ambientale, studio come le azioni umane sulla terra influenzano la chimica e l'ecologia dei sistemi idrici superficiali, compreso un importante gruppo di abitanti dei corsi d'acqua: macroinvertebrati bentonici.Queste minuscole creature, che includono effimere, plecotteri e tricotteri, non sono solo fonti di cibo per i pesci e altri organismi viventi nei corsi d'acqua, ma fungono anche da controllori della qualità dell'acqua della natura.

Il Camp Fire del 2018 è stato un campanello d’allarme

Nel novembre 2018, il fuoco da campo devastò la città di Paradise, in California, distruggendo oltre 18.000 case e altre strutture.All’indomani di questo tragico evento, io e i miei colleghi esaminato gli effetti di incendi urbani su larga scala sulla chimica dei bacini idrografici vicini.

I risultati furono allarmanti: Concentrazioni di metalli nei bacini idrografici colpiti sono aumentati drasticamente, fino a duecento volte rispetto ai livelli pre-incendio.Le concentrazioni di questi metalli sono state superate Criteri acuti dell'EPA per l'habitat acquatico, livelli raccomandati che indicano quando un metallo ha raggiunto la soglia di “tossico” per gli organismi presenti nell'acqua.

Questi livelli elevati di metalli possono comportare rischi sia per gli ecosistemi che per la salute umana.

Per gli esseri umani, i bacini idrografici contaminati possono compromettere le fonti di acqua potabile richiedendo un trattamento estensivo dell’acqua o addirittura rendendo temporaneamente inutilizzabili alcune riserve idriche.

La fauna selvatica, in particolare le specie acquatiche sensibili come pesci e anfibi, si trova ad affrontare minacce immediate derivanti da questi inquinanti.I metalli tossici possono interrompere i loro cicli riproduttivi, ostacolare la crescita E destabilizzare gli ecosistemi.Piccoli macroinvertebrati bentonici forniscono i primi avvertimenti del danno.

Testimoni silenziosi:Macroinvertebrati bentonici

Nei loro stadi larvali, i macroinvertebrati bentonici vivono sul benthos, o fondo, del corso d'acqua, dove sono costantemente esposti all'acqua, rendendoli sensibili ai cambiamenti nella chimica del corso d'acqua.

Gli appassionati di pesca a mosca potrebbero riconoscere in queste creature l'ispirazione per le mosche che costruiscono.Costituiscono cibo per altre forme di vita acquatica, ma la loro presenza, diversità e abbondanza forniscono anche informazioni sugli eventi di inquinamento a breve termine e sui cambiamenti ambientali a lungo termine che i soli test chimici potrebbero non rilevare.

Molte specie hanno cicli di vita brevi, consentendo agli scienziati di osservare rapidamente i cambiamenti.Diverse specie hanno anche tolleranze diverse per l’inquinamento, fornendo un quadro sfumato della qualità dell’acqua.

Marshall Fire ha alterato radicalmente la qualità dell'acqua

Proprio mentre stavamo finendo la nostra analisi dei campioni di Camp Fire, l'11 dicembre.30, 2021, il Fuoco Marshall comunità devastate nel mio stato natale, il Colorado, distruggendo oltre 1.000 case nella contea di Boulder Spartiacque del Coal Creek.

Per i due anni successivi all'incendio, ho lavorato con un team dell'Università del Colorado Boulder per monitorare la chimica dell'acqua, le popolazioni di macroinvertebrati bentonici e le alghe a Coal Creek.Abbiamo scoperto che il deflusso dei detriti dell'incendio drammaticamente alterato sia la qualità dell’acqua che l’equilibrio ecologico nei siti colpiti dagli incendi.

I nostri risultati hanno mostrato livelli persistentemente elevati di metalli tossici e diminuzioni nelle specie acquatiche sensibili, indicando potenziali rischi a lungo termine per le attività umane, come la pesca e l’irrigazione.Hanno anche dimostrato che la ripresa richiederebbe probabilmente molti anni.

Gli incendi urbani creano un cocktail tossico per i corsi d’acqua

In modo simile a quanto avvenuto dopo il Camp Fire, abbiamo osservato i siti urbani colpiti dagli incendi della contea di Boulder elevate concentrazioni di nutrienti e metalli, compresi rame, nichel, piombo e zinco.Misurando l'acqua piovana, abbiamo potuto dimostrare che questi inquinanti venivano convogliati da sistemi di drenaggio in cemento che incanalavano rapidamente l'acqua nel torrente.Abbiamo notato 84 casi in cui le concentrazioni di metalli erano eccessive Limiti dei criteri di vita acquatica EPA nel primo anno.

Abbiamo anche misurato cambiamenti significativi nei tipi e nel numero di macroinvertebrati bentonici presenti.Uno dei risultati più sorprendenti è stato l’impatto sul consumo di alghe effimere, particolarmente sensibili ai cambiamenti nella qualità dell'acqua.

Nel tratto urbano bruciato del torrente abbiamo osservato un fenomeno interessante:abbondante crescita di alghe, ma meno effimere che si nutrono di alghe.Ciò suggerisce che il deflusso degli incendi sta avendo un duplice effetto sull’ecosistema del corso d’acqua:I nutrienti provenienti dalla vegetazione bruciata stanno probabilmente stimolando la crescita delle alghe, mentre i metalli tossici provenienti dai detriti degli incendi urbani sembrano avere un effetto negativo sugli organismi sensibili come le effimere.

Le alghe, sebbene abbondanti, potrebbero accumulare metalli tossici dall'acqua.Quando altri organismi consumano queste alghe, potrebbero potenzialmente ingerire anche questi metalli.Questo processo, noto come bioaccumulo, può portare a concentrazioni crescenti di materiali tossici che risalgono la catena alimentare.

Cosa significano le prove?

È importante notare che l’impatto complessivo degli incendi urbani sulla vita dei corsi d’acqua è ancora in fase di studio.Non possiamo ancora dire in modo definitivo se il numero di organismi sia basso perché stanno morendo o se stanno sperimentando effetti più subdoli, come una ridotta riproduzione.La diminuzione delle popolazioni di effimere, tuttavia, è un indicatore preoccupante dello stress dell’ecosistema.

Per gli esseri umani, le implicazioni sono sfumate.Sebbene Coal Creek non sia una fonte di acqua potabile, viene utilizzata per l'irrigazione e le attività ricreative.L'acqua contaminata da metalli potrebbe accumularsi nei sedimenti del corso d'acqua e continuano a colpire gli organismi sensibili a lungo termine.

La salute generale del torrente influisce anche sulla sua capacità di filtrare l’acqua e sostenere la biodiversità.

Proteggere i corsi d'acqua e i loro ecosistemi

La storia raccontata da questi ruscelli e dai loro minuscoli abitanti è chiara:Gli incendi urbani rappresentano una seria minaccia per la qualità dell’acqua e la vita acquatica.Per proteggere i corsi d’acqua, le comunità devono ridurre il rischio di incendi e il successivo deflusso. Migliorare la pianificazione urbana, la gestione delle acque piovane e il monitoraggio dei bacini idrografici possono contribuire a salvaguardare le risorse idriche.

La salute dei corsi d’acqua influisce sulla salute delle comunità.Tutti possono trarre beneficio ascoltando l’avvertimento delle effimere.