隨著美國西部的變暖，海狸將成為河流水質的一個更大的促進因素。根據斯坦福大學科學家和同事的一項新研究，隨著氣候變化使水質惡化並威脅到生態系統，海狸製造的水壩可能有助於減輕損害。

這項研究將於今天（11月8日）發表在《自然通訊》雜誌上，它揭示了當涉及到山區流域的水質時，海狸壩的影響遠遠大於氣候驅動的季節性極端降水。這些木質障礙物提高了上游的水位，將水引向周圍的土壤和二級水道，統稱為河岸區。這些區域就像過濾器一樣，在水重新進入下游的主渠道之前，過濾掉多餘的營養物質和污染物。

這種大型齙牙兩棲囓齒動物的有益影響在未來幾年內將會增長。雖然氣候變化造成的更熱、更乾旱的條件會降低水質，但這些條件也促成了美國西部海狸的複蘇，並因此導致了水壩建設的爆炸。

“該研究的高級作者、斯坦福大學地球系統科學教授Scott Fendorf說：”由於我們在美國西部的山區流域變得更加干燥和溫暖，這應該導致水質惡化。”然而，在這項研究之前我們並不知道，海狸活動對水質的巨大影響是對氣候變化的一種積極反擊。”

海狸利用樹枝、植被、岩石和泥土建造水壩和住所。眾所周知，它們會咬斷樹木以獲取建築材料。海狸的活動可以幫助抵消氣候變化對河流水質的破壞。

海狸大壩的深遠影響的發現是偶然的。2017年，作為芬道夫實驗室的博士生，研究的主要作者克里斯蒂安-杜威已經開始沿著東河進行實地工作，東河是科羅拉多州中部克雷斯特布特附近的科羅拉多河的一條主要支流。

最初，Dewey打算跟踪水文的季節性變化，以及河岸區對山區流域的營養物質和污染物的影響。

杜威說：”完全是運氣好，一隻海狸決定在我們的研究地點建一個水壩。”他現在是俄勒岡州立大學的博士後學者（其吉祥物順便就是一隻海狸）。”這個海狸大壩的建造為我們提供了進行一個偉大的自然實驗的機會。”

面對氣候變化，海狸壩可能有助於保護山區分水嶺的水質。

在這項研究中，Dewey和同事們審查了由安裝在河流和整個河岸地區的傳感器每小時收集的水位數據。該小組還收集了水樣，包括從地表以下收集的水樣，以監測營養物質和污染物水平。

為了了解在全球變暖產生更頻繁的干旱和降雨量極端波動的未來，海狸壩可能會對水質產生怎樣的影響，研究人員將歷史上乾旱的一年，即2018年，東河沿線的水質與第二年的水質進行了比較，當時水位異常高。他們還將這些全年的數據集與2018年7月底開始的近三個月期間的水質進行了比較，當時海狸大壩擋住了河流。

水質是衡量水是否適合某一特定用途的標準–例如，生態系統健康或人類消費。在乾旱時期，由於流經河流和溪流的水較少，污染物和過量營養物（如氮）的濃度上升。這時需要大雨和季節性融雪來沖走污染物並恢復水質。

通過對影響污染物如何集中或流向下游的相互關聯的生物、化學和物理過程的測量和計算機建模，研究人員發現，海狸大壩通過在大壩上方和下方的水位之間創造一個令人驚訝的陡降，極大地完成了對硝酸鹽（一種氮的形式）的清除。

春季融雪後的溫暖、乾燥的夏季也會產生巨大的水位變化，產生壓力梯度，將水推入周圍的土壤。梯度越大，水和硝酸鹽進入土壤的流量就越大，在那裡，微生物將硝酸鹽轉化為無害的氣體。

研究人員發現，無論是高水年（2019年）還是乾旱年（2018年），與平均日相比，有大壩的梯度增加至少是沒有大壩的夏季高峰期的10倍。換句話說，大壩的影響超過了氣候水文的極端情況–在乾旱或豐富的融雪的任一方向–一個數量級。

斯坦福大學Doerr可持續發展學院的Terry Huffington教授和斯坦福大學伍茲環境研究所的高級研究員Fendorf說：”海狸正在對抗水質退化，並通過產生模擬的水文極端情況來改善水質，這使氣候的作用相形見絀。”

當海狸大壩在位時，從所研究的東河段去除不需要的氮氣，在季節性的極端情況下提高了44%。氮對水質來說是一個特別有害的問題，因為它促進了藻類的過度生長，而藻類在分解後會使水中的氧氣匱乏，以支持多樣化的動物生活和健康的生態系統。

這項研究提醒我們，在對氣候變化的未來影響進行全面評估時，也必須包括生態系統變化的反饋。

Fendorf說：”我們預計氣候變化會在乾旱時期引起水文極端現象和水質退化，在這項研究中，我們看到，如果不是因為發生了其他生態變化，也就是海狸、它們擴散的水壩和它們不斷增長的種群數量，這確實會成為事實。”