黄石河的源头是美国著名的国家公园黄石河的山溪和雪峰，它可以自由下坡，直到700英里外的密苏里河。它是美国本土48个州最长的无水坝河流。
去年8月，黄石公园的一种寄生虫杀死了数千条鱼，其中大部分是白鱼，这使黄石公园成为了全国的头条新闻。由于担心寄生虫会传播到其他水域，蒙大拿的官员们被迫对渔民、椽木和船工关闭了河流。盛夏时节，这条风景优美、鳟鱼丰富的河流却出奇地荒芜。秋季，渔业重新开放，但在蒙大拿州的其他水域发现了这种寄生虫。
一种非原生寄生虫不知何故进入河流似乎是一件不寻常的事情。但是，一个新的、广泛的山区砂砾河床河流系统模型，如黄石公园，描绘了一个更复杂的场景:一系列人类活动结合在一起，使河流系统退化，使它们更容易受到诸如寄生虫等破坏性外部影响。这项研究花了40年的时间，但大部分总结为最近的一篇论文-改写了对这些河流生态动态的理解。它还对人类的河谷活动，如房屋建造、大坝建设、灌溉和渠化，这些活动可能缓慢地阻塞高度动态的河流系统，以及依赖于它们的生物多样性，使其死亡发出了强烈的光。188金博网注册就送188
例如，黄石公园的水被改道用于灌溉，河流的河道也被改道用于防洪，土地所有者为了防止侵蚀而设置了卵石防波堤或抛石。尽管黄石公园没有水坝，但这些其他人类活动可以减缓并改变河流的流量，最重要的是，改变了地面上的河流路线和黄石山谷宽阔的砾石和卵石底部下看不见的水流之间复杂的相互作用。人类对河流的这种改变会削弱河流的活力和复原力，特别是再加上气候变化导致的气温上升以及蒸发和灌溉增加导致的水流减少。
一个新的，三维插图的砂砾河床系统。e·哈林顿/嗯插图
实际上，这些无数的人类活动导致了像黄石这样的河流的“免疫系统”的削弱，使水生生物更容易受到诸如杀死鱼类的寄生虫之类的压力。该论文称，这些有害的变化正在整个北美西部的水道和其他山区河流系统中发生，包括一些在欧洲、安第斯山脉、喜马拉雅山脉和新西兰高原地区发现的河流。
世界上大多数砾石河床的河流都经历了退化，许多地方的管理者正试图挽回损失。例如，在怀俄明州杰克逊附近的斯内克河，地方和联邦官员正在努力恢复河岸栖息地20世纪中期，由于修建22英里、15英尺高的防洪大堤而受损。这些防洪堤使冲积平原能够进行一些建设，但却剥夺了河流的防洪能力和其他生态功能。
在欧洲，大多数山区河流在过去的几个世纪里都被大大驯服了。德拉瓦河——从阿尔卑斯山流出，经过克罗地亚和奥地利，最后流入多瑙河——历史上一直受到农业、水电大坝和洪水控制的限制。然而，近年来，环保人士和政府官员已经开始行动起来主要的修复项目重新连接支流和漫滩，并恢复德拉瓦河岸地区。
靠健康的生活，山河水系众多。最近发表在杂志上的论文科学的进步这里汇集了来自不同学科的研究人员，从熊类生物学家到鸟类学家，再到有蹄类生物学家。他们惊讶地发现，大量的物种严重依赖黄石生态系统产生的生物多样性，而不仅仅是鱼类和其他水生物种。188金博网注册就送188
尽管河流泛滥平原本身只占许多河谷的大约3%，“这些砾石河床河流系统是奇迹发生的地方，”蒙大拿大学(University of Montana)湖沼学教授、论文第一作者理查德·豪尔(Richard Hauer)说。“三分之二的物种一生中有一部分时间生活在漫滩上。”
例如，在山区河谷中，大约70%的鸟类依赖于河流系统创造的栖息地。
在新模式中提出科学的进步纸张、融雪和地下水流动的通道,但绝大多数的水系统中目前正在慢慢通过错综复杂的地下网络的鹅卵石,碎石,和沙子构成整个山谷底部,从一个山脉的基地。
这种地下栖息地的生物生产力远比以前认为的要高，是微生物和水生昆虫的家园，如石蝇，它们对河流的食物链至关重要。水在岩石和沙子的基质中不断流动，过滤掉有机物质，释放出氮、磷和其他营养物质，这些物质通过整个系统涌出。这些营养物质随后被提供给地表的植物和昆虫——这是一种生物肾上腺素的刺激。
“我再也不会以同样的方式看待河流了。”
这种营养脉冲是一个食物链的基础，它在整个山谷创造了生物多样性，滋养了柳树、杨木和白杨，反过来又吸引了鸟类和海狸、麋鹿和驯鹿。188金博网注册就送188狼和灰熊会被猎物吸引。
与以前的模型相比，这是一幅更为广阔和详细的河流生态系统图。直到这项工作在20世纪70年代开始，研究人员认为潜流带——地下水是河流系统的一部分——只在河床和河岸一米左右的范围内。现在很明显，它占据了河谷的大部分。
“我再也不会以同样的方式看待河流了，”加拿大不列颠哥伦比亚省的独立灰熊生物学家迈克尔·普罗科特(Michael Proctor)说，他是这篇论文的作者之一。“这给了我为灰熊保护河谷的论点一个有力的打击，因为我不仅仅是在为熊辩护，而是在为自然界的广泛多样性辩护。”
这些河流系统扮演着其他角色。地面上的河流不断地跳过河道，形成新的河道网络。与此同时，废弃的河道被砾石覆盖，变成石蝇和其他昆虫的重要栖息地，这些昆虫是鱼类的饲料。水流穿过山谷底部的碎石，在泛滥平原的无数地方表面流动，创造了不断变化的池塘、渗出物、泉水和其他重要的栖息地。
河水与地下水的相互作用是河流生态系统的基础。在冬天，冷水被储存在岩石和砾石中，在夏天浮出水面，达到温和的温暖温度。冬天温暖的水池和夏天凉爽的水池为鱼类和其他物种创造了避难所。
这种水的混合物在预防疾病方面起着重要作用，这也是寄生虫入侵黄石公园的故事的一部分。由于排水用于灌溉和安装抛石等结构，地下水和河水之间的混合减少。这意味着储存在砾石中的冷水在夏季减少，在冬季增加。
“海水变硬会导致一系列非常糟糕的事情发生，直接影响到渔业，”Hauer说。“[鱼池]在温暖的水和压力。”水温越高，它们的新陈代谢就越快，“它们不能吃足够的食物，也不健康。”这让它们很容易受到疾病的侵袭。”挤在冰冷的水中可能会让它们接触到更多的寄生虫，而温暖的水可能会增加寄生虫的数量。
与此同时，入侵的斑马和白斑贻贝——美国西部一个日益严重的问题，扰乱了淡水生态系统的生态——也喜欢温暖的水域。研究表明，河流生态系统的退化可能有助于它们的繁荣。
Hauer说，这些有害影响——加上气候变化导致的流量减少、夏季变长、水温和空气温度变暖——正在极大地降低砾石河床河流的恢复能力。
黄石公园的砾石河床，河流穿过黑峡谷。吉姆·皮科/黄石国家公园
自由流动的砂砾河床的另一个重要特征是它们的不稳定性。它们在物理上具有破坏性，不断搅动，撕裂河岸栖息地，重建和更新这个系统，尤其是在涨潮期间。河流将表层土壤、砂砾和木屑从一个地方冲刷到下游的新家园，从而创造了一系列新的生态系统。这反过来又重启了植物的演替。这与现有的栖息地(从成熟的杨木森林到草原)相融合，形成了一个复杂的斑驳的马赛克，增加了生物的丰饶度。
“如果你用水坝或碎石把电力从河里取出来，”豪尔说，“就不会有更新——河流不会移动周围的砾石，也不会创造新的栖息地。”营养物质不会分散。一切都被锁定，开始衰老和衰退。”
这种新的保护模式的意义是巨大的——而且可能使河流保护变得更加困难，因为它涉及到更大范围的人类活动。科学家们说，如果我们继续从这些生态系统中拿走一些零碎的东西，像黄石这样的河流将继续减少，特别是在气候变化的影响不断增加的情况下。
“人们不喜欢听到他们正在做的事情正在杀死河流，”豪尔说。但他坚持认为，如果社会希望解决生态问题，就需要知道它的活动是如何改变自然世界的。豪尔说:“酒鬼要做的第一件事就是站起来，说‘嗨，我叫里克，我是个酒鬼。’”
