Jednoho z prvních mírných únorových dnů si vévodská Emily Bernhardt a její tým pro ekologii potoků oblékli své brodivce a vydali se na břehy New Hope Creek lemované platany.
Potok si razí cestu částmi Chapel Hill a Durham, než se vlije do jezera Jordan, hlavního zdroje pitné vody pro střední Severní Karolínu.
Bernhardt se přebrodil do mělkého potoka a ponořil do vody senzor plynu. Ona a kolegové sledovali kolísání kyslíku a oxidu uhličitého, ke kterým dochází, když jsou tyto plyny přijímány a uvolňovány řasami, hmyzem, rybami a dalšími organismy z vodních toků, zatímco se věnují životu: fotosyntéza, růst, trávení, rozkládání.
„Toto ‚vdechování a vydechování‘všech organismů žijících v řece je jakýmsi pulsem proudu,“řekl Bernhardt. "Je to základní měřítko energie, která jde dovnitř a ven ze systému."
Tyto studie se tradičně spoléhaly na měření malého počtu toků pořízených během několika hodin nebo dní – v podstatě jde o snímek. Potíž je v tom, že normou pro toky jsou nepravidelnosti a otřesy, řekl bývalý postdoktor Duke Phil Savoy.
Proud toku se může měnit ze dne na den a dokonce i z minuty na minutu s ročními obdobími a bouřkami. Organismy žijící v řece se musí potýkat s toky, které se pohybují od bystřiny po pramínek.
"Kterýkoli den můžete jít dolů k místnímu potoku a může být suchý, nebo může být záplava přes břehy," řekl Savoy.
Nyní mohou vědci díky moderní senzorové technologii automaticky sledovat proud vitálních funkcí 24 hodin denně, sedm dní v týdnu, v průběhu týdnů a měsíců. Data se nahrávají na veřejný webový portál, kde si je může kdokoli vizualizovat nebo stáhnout.
„Je to jako nechat si jednou změřit puls v ordinaci, než nosit Fitbit,“řekl Bernhardt.
V článku publikovaném 14. února v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences Bernhardt, Savoy a kolegové z devíti dalších institucí analyzovali data z 222 řek po celých Spojených státech amerických za rok: Arizonské pouště, spěchající portorickými deštnými pralesy, klikatící se zemědělskou půdou na Středozápadě.
Senzory zaznamenávaly rozpuštěný kyslík, oxid uhličitý, světlo a další data každých pět minut ve dne i v noci, během měnících se ročních období, povodní a sucha. Doufáme, že nepřetržité sledování je přivede blíže k pochopení „pulzu“toků a toho, jak se jejich schopnost podporovat život může změnit s rozvojem půdy a změnou klimatu.
Bernhardt se znovu připojil ke zbytku své laboratoře proti proudu řeky, kde sbírali jepice a jiné brouky. Tam vytáhla hrst spadaného listí a kámen pokrytý zelenohnědou kaší zvanou perifyton - směs řas a mikrobů, která se drží na kamenech a větvičkách v korytě potoka.
"Toto je základ potravní sítě," řekl Bernhardt. "Spousta brouků se tím živí."
Periphyton zachycuje energii ze slunce a využívá ji k růstu. Hmyz, hlemýždi a mušle se živí perifytonovými řasami a ryby hmyz loví a konzumují.
Co se stane s proudem života, bude pravděpodobně záviset na tom, jak lidská činnost změní množství slunečního světla, které dopadá do vody, a na stabilitě proudění, uvádějí autoři studie.
U New Hope Creek stíní listnaté platany, buky a žvýkačky po většinu roku okraje a vytvářejí baldachýn, který omezuje světlo, které se může dostat do užších úseků potoka.
Posuny srážek způsobené změnou klimatu – intenzivní sucha nebo bleskové povodně – mohou vysušit nebo odstřelit řasy a další organismy, které tvoří základ potravní sítě, řekl Bernhardt.
V tento den sluncem zalitá voda zurčící přes kameny a pušky vytvořila poklidnou scénu. "Ale před třemi týdny to zuřilo," řekl Bernhart.
