Forskere bruger vilde ris til at forudsige sundheden for søer og vandløb i Minnesota

Ved at studere vilde ris i søer og vandløb, et team af forskere ledet af University of Minnesota har opdaget, at sulfat i vandveje omdannes til giftige niveauer af sulfid og øger andre skadelige elementer. Dette inkluderer methylkviksølv, den eneste form for kviksølv, der forurener fisk.

Sulfat er en forbindelse, der frigives til ferskvand fra minedrift, spildevand, gødning, forbrænding af fossile brændstoffer, og anden menneskelig aktivitet, samt fra naturlige geologiske kilder i nogle dele af staten. Forskerne har for nylig offentliggjort tre relaterede undersøgelser om emnet sulfat i vand i Journal of Geophysical Research:Biogeosciences , udgivet af American Geophysical Union.

"Vilde ris tjener som flagskibsart eller som svarer til vores 'kanariefugl i en kulmine, 'giver os en advarsel om, hvordan menneskelig aktivitet påvirker vores vandkvalitet i Minnesota, " sagde Amy Myrbo, en forskningsmedarbejder ved University of Minnesotas LacCore/CDSCO-facilitet i Department of Earth Sciences og hovedforfatter af to af de tre undersøgelser. "Resultaterne af vores undersøgelser er vigtige, fordi de viser, at stigninger i sulfat i vores søer og vandløb kan have flere negative konsekvenser for økosystemer, selvom sulfat i sig selv er relativt godartet."

Vilde ris er kulturelt vigtige for flere grupper i Minnesota, især indianere. Vilde ris giver også levesteder og føde til vandfugle og andet dyreliv. Forskning i 1940'erne og 1950'erne viste, at vilde ris voksede bedst i søer med lavt sulfatindhold i Minnesota, men ingen vidste hvorfor. Korrelationen var et puslespil, da sulfat ikke er særlig giftigt for planter eller dyr.

Denne nye forskning finder, at problemet er sulfid, ikke sulfat. Sulfat kan omdannes til giftige niveauer af sulfid i vådområdernes jord, som dem, hvor vilde ris spirer og har rødder. Vilde ris er en etårig plante, der skal spire hvert forår fra frø, der blev droppet det foregående efterår i den våde jord. Anaerobe mikrober i jorden laver sulfid fra sulfat i det overliggende vand. Søer, vandløb, og vådområder, der har høje koncentrationer af opløst sulfid i sedimentet, har derfor en lav sandsynlighed for at være vært for vilde ris.

Ud over frigivelsen af ​​sulfid, forskerne fandt ud af, at accelereret nedbrydning af planter i vandveje forårsaget af sulfater frigiver fosfor og nitrogen, som befrugter vandkroppen og kan ændre plantesamfundet inden for økosystemet - herunder stigende algeblomst. De mikrober, der omdanner sulfat til sulfid, producerer også methylkviksølv, den eneste form for kviksølv, der forurener fisk.

"Minnesota er unik blandt amerikanske stater og canadiske provinser ved, at det har en vandkvalitetsstandard, der regulerer sulfat, " sagde Myrbo. "Dette handler ikke kun om vilde ris. Vi har nu fundet ud af, at det at putte sulfat i vores vand har konsekvenser i sidste ende, herunder mere kviksølv i fisk, ændringer i habitat for ænder, og ændringer i fødekæden."

Over tre somre i 2011, 2012, og 2013, forskere undersøgte vandprøver og sedimenter fra mere end 100 søer og vandløb i Minnesota, hvor der vokser vild ris, eller hvor de fandt ud af, at der skulle vokse vild ris. Mange af disse vandveje var i det nordøstlige Minnesota, hvor sulfat ikke forekommer naturligt. Forskerne foretog mere end 100 målinger på hvert sted, hvor de studerede sedimentkerner, vand i sedimentet, overflade vand, og forskellige planter. De analyserede ting som vandets kemi, dybde og gennemsigtighed.

I næsten alle tilfælde, vandet med de højeste niveauer af sulfat havde ingen vilde ris, selvom andre forhold syntes ideelle til væksten af ​​vandplanten. Holdets feltforskning, der viste virkningerne af sulfat på vandkvaliteten, afspejlede undersøgelser af andre forskere i tanke.

"Vores forskning er baseret på hård videnskab og viste de samme resultater som andre undersøgelser i kunstige miljøer, "Myrbo sagde." Vi ved, at spørgsmål vedrørende vores vandveje kan være meget komplekse, men vi håber, at vores arbejde kan bruges til at lave en god offentlig politik, der balancerer vores stats økonomiske behov med fødevaresuverænitet og beskyttelse af miljøet. "