北卡罗来纳州达勒姆——在 2 月头一个温和的日子里，杜克大学的艾米丽·伯恩哈特 (Emily Bernhardt) 和她的溪流生态团队穿上了他们的臀部涉水靴，冒险前往新希望溪 (New Hope Creek) 梧桐树成荫的河岸。

这条小溪蜿蜒穿过教堂山和达勒姆的部分地区，然后注入北卡罗来纳州中部的主要饮用水供应地约旦湖。

Bernhardt 涉水进入浅溪并将气体传感器浸入水中。 她和同事们一直在监测藻类、昆虫、鱼类和其他河流生物在进行生命活动时吸收和释放这些气体时发生的氧气和二氧化碳的波动：光合作用、生长、消化、分解。

伯恩哈特说：“生活在河流中的所有生物的这种‘吸气和呼气’有点像溪流的脉搏。” “这是进出系统的能量的基本衡量标准。”

传统上，此类研究依赖于对几个小时或几天内采集的少量流的测量——本质上是快照。 困难在于，不规则和剧变是流的常态，前杜克大学博士后菲尔萨沃伊说。

随着季节和风暴的变化，流量每天甚至每分钟都可能发生变化。 生活在河流中的生物必须应对从涓涓细流到激流的水流。

“在任何一天，你都可以去当地的小溪，它可能会干涸，也可能会淹没河岸。”萨沃伊说。

现在，借助现代传感器技术，科学家们可以在数周和数月内每周 7 天、每天 24 小时自动跟踪流式生命体征。 数据被上传到公共门户网站，任何人都可以在其中查看或下载数据。

Bernhardt 说：“这就像在医生办公室给你脉搏一次，而不是戴着 Fitbit。”

在 2 月 14 日发表在美国国家科学院院刊上的一篇论文中，Bernhardt、Savoy 和来自其他九个机构的同事分析了美国 222 条河流至少一年的数据：蜿蜒穿过亚利桑那州的沙漠，奔腾而过 波多黎各热带雨林，蜿蜒穿过中西部的农田。

传感器在昼夜交替、洪水和干旱期间每五分钟记录一次溶解氧、二氧化碳、光照和其他数据。 希望持续跟踪能让他们更深入地了解溪流的“脉搏”，以及他们维持生命的能力如何随着土地开发和气候变化而变化。

伯恩哈特 (Bernhardt) 重新加入了她在上游实验室的其他成员，他们正在那里收集蜉蝣和其他昆虫。 在那里，她拉起一把落叶和一块岩石，上面覆盖着一种叫做附生生物的绿褐色粘性物质——一种藻类和微生物的混合物，附着在河床的岩石和树枝上。

“这是食物网的基础。”伯恩哈特说。 “很多虫子都靠这些为生。”

附生生物从太阳获取能量并利用它来生长。 昆虫、蜗牛和贻贝以附生藻类为食，鱼类则捕食昆虫。

研究作者报告说，溪流生命会发生什么变化可能取决于人类活动如何改变到达水面的阳光量以及水流的稳定性。

在 New Hope Creek，多叶的无花果树、山毛榉和枫树在一年中的大部分时间里都在边缘遮荫，形成了一个树冠，限制了可以到达溪流较窄的河段的光线。

伯恩哈特说，气候变化导致的降雨量变化——严重的干旱或山洪暴发——会使构成食物网基础的藻类和其他生物干涸或消失。

这一天，阳光斑驳的水流在岩石和浅滩上潺潺流淌，营造出平静的景象。 “但三周前它还在肆虐。”伯恩哈特说。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。