В анализе, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, команда под руководством ORNL использовала геопространственное моделирование с высоким разрешением для количественной оценки воздействия наземной, энергетической и водной инфраструктур на реки и ручьи страны.Используя данные о речных стоках Геологической службы США, исследователи составили карту изменений естественной гидрологии, чтобы оценить, как развитие инфраструктуры и конкуренция за водные ресурсы влияют на окружающую среду в национальном масштабе. Их подход, основанный на данных, проливает свет на то, в какой степени городская инфраструктура влияет на водные ресурсы и водные виды, и может помочь городам снизить нагрузку на региональные экосистемы.Результаты показывают, что преобразование городских земель и производство электроэнергии вместе влияют на семь процентов водотоков в США, которые влияют на среду обитания более 60 процентов всех североамериканских видов пресноводных рыб, мидий и раков.
«Если учесть, что большинство этих водотоков включает в себя большие реки и их основные притоки с многочисленными видами, воздействие на окружающую среду является ошеломляющим», — сказал ведущий автор Райан Макманамей, водный эколог из отдела экологических наук ORNL и Института городской динамики. В исследовании рассчитано воздействие на 1223 вида рыб, мидий и раков.
По крайней мере, 260 из них уже вымерли на местном уровне, а многие из оставшихся классифицированы как находящиеся под угрозой исчезновения.Кроме того, исследователи провели тематические исследования в пяти городах США, Атланте; Ноксвилл, Теннесси; Феникс и Тусон, Аризона; и Лас-Вегас, создав модели для конкретных регионов, чтобы охарактеризовать географические переменные и изолировать следы городов от земли, энергии и воды от окружающего ландшафта.
«Города частично влияют на окружающую среду, и мы хотим понять, сколько энергии потребляет один город или как его растительный покров и производство электроэнергии влияют на общую картину», — сказал Макманамей.В пяти городах преобразования городских земель отрицательно повлияли на большую протяженность ручьев в целом, чем любой другой рассматриваемый фактор, включая производство электроэнергии. Возведение дорог, зданий и других непроницаемых поверхностей изменяет естественный круговорот воды, вытесняет запасы воды для сообществ, расположенных ниже по течению, и может угрожать потере богатых и разнообразных водных видов.«Преобразование городских земель и производство электроэнергии являются важными проблемами для городов, потому что их влияние будет расти по мере того, как города будут продолжать развивать свою инфраструктуру», — сказал соавтор ORNL и директор Института городской динамики Будхендра Бхадури.
Анализ показал, что воздействие на экосистемы не было прямо пропорционально численности населения, что указывает на то, что более крупные города не обязательно оказывают большее влияние на водную жизнь. Авторы подчеркивают важность сотрудничества между городами для разработки местной политики и лучшего управления их влиянием на региональные экосистемы, поскольку многие земельные, энергетические и водные инфраструктуры контролируются местными органами власти и коммунальными предприятиями.
«Как источник, так и решение глобальных экологических проблем могут находиться в руках городов. К сожалению, обсуждаемые нами изменения в значительной степени преобразуют, а не дешевы», — сказал Макманамей. «Наша цель здесь — дать городам возможность взглянуть на общую картину, так сказать, и создать показатели, которые помогут им двигаться к более экологически обоснованной политике по мере их дальнейшего развития».