澳大利亚水火两重天 森林大火和雨水是如何改变我们的水道
当全世界惊恐地注视着黑色夏季的森林大火时，我们警告说，如果真的下雨，我们的水生生态系统将遭到破坏。
在森林大火之后，降雨会将大量烧焦植被和裸露土壤的灰烬和碎片冲刷到河流中。火灾还会导致土壤“恐水症”，即土壤拒绝吸收水分，从而在更高强度下产生更多径流。火灾产生的灰尘和污染物，包括有毒金属、碳和阻燃剂，也会威胁到河流的生物多样性。
不出所料，当大雨最终扑灭了许多大火时，我们河流中的优质水变成了像蛋糕粉一样粘稠的污泥。
在第一场雨之后的几周里，我们从这些河流中取样。这就是我们所看到的。
在墨累河上游取样
特别值得关注的是位于维多利亚和新南威尔士州交界处的墨累河上游，这对供水至关重要。那里的森林大火尤其严重。
在火灾后的风暴活动后，京吉尔里克附近的马溪的污泥。保罗•杰•麦克伦尼/作者提供
当期待已久的降雨最终到达墨累河上游集水区时，出现了局部大风暴。成吨的火山灰、沉积物和碎屑被冲入小溪和墨累河。穆雷上游流域燃烧区域的陡峭地形产生了大量快速流动的径流，带着泥沙和污染物。
我们于2020年1月和2月收集了墨累河上游的水样，以评估对河流动植物的影响。
我们的水样的浑浊度是正常水样的30倍，悬浮固体总量高达每升765毫克。锌、砷、铬、镍、铜和铅等重金属的浓度远远高于健康水道的指导值。
火山灰和沉淀物覆盖了墨累河中的卵石。保罗•杰•麦克伦尼/作者提供
我们把从墨累河收集的水带到实验室，在那里我们对浮萍(一种漂浮的水生植物)、水蚤(小型水生无脊椎动物)和幼年淡水蜗牛进行了一系列毒理学实验。
我们发现
在暴露于受山火影响的河水的7天内，浮萍的生长速度降低了30-60%。
水蚤暴露在受影响的水中48小时后，会吸收大量悬浮沉积物。暴露后，水蚤繁殖明显受损。
淡水蜗牛卵囊被窒息。火山灰导致蜗牛幼虫在14天后完全死亡。
根据我们的初步调查，这些对生长、繁殖和死亡率的令人伤心的影响主要是灰和污染物综合作用的结果。
但它们可能会对鸟类和鱼类等大型动物产生长期的连锁反应，这些动物依赖蜗牛卵、水蚤和浮萍等生物群为食。
鱼怎么了?
紧接着沉积物的第一个脉冲，死亡的鱼(主要是引进的欧洲鲤鱼和本地的墨累鳕鱼)在维多利亚的Burrowye保护区墨累河岸边被观察到。但他们的死因到底是什么?
一具死的默里·科德尸体在森林大火后的默里河岸边被发现。保罗•杰•麦克伦尼/作者提供
我们的第一个假设是它们死于水中缺氧。这是因为火山灰和营养物质与夏季高水温结合会引发细菌等微生物活动的增加。
这反过来又会消耗水中的溶解氧浓度(也称为缺氧)，因为微生物消耗氧气。而广泛的缺氧会导致大规模的鱼类死亡。
但令我们惊讶的是，尽管墨累河中的溶解氧低于正常水平，但我们并没有记录到足以导致缺氧的水平。相反，我们看到死鱼的鳃里有大量的沉积物。鱼的死亡也很局限。
在这种情况下，我们认为鱼的死亡仅仅是由河流中极高的沉积物和灰尘造成的，这些物质堵塞了鱼鳃，而不是水中缺乏溶解氧。
这些发现并不罕见，在2003年维多利亚州的森林大火之后，鱼类死亡被归因于低溶解氧和高浊度的结合。
那么，我们如何为未来的森林火灾做准备呢?
防止火灾后的沉积物被冲进河流是很困难的。设置泥沙屏障和其他侵蚀控制措施可以保护特定区域。然而，在集水区规模上，需要一种更全面的方法。
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一种方法是加大力度重新种植河堤(称为河岸带)，以帮助缓冲径流。更进一步的是，考虑用不容易燃烧的本土植物，如黑木(Acacia melanoxylin)，重新种植这些区域。
已知有稀有或濒危水生物种的溪流应成为消防准备活动的重点。有些物种只存在于高度局部性的地区，如维多利亚中部的濒危原生横条纹星系(galaxias fuscus)。这意味着极端的火灾事件会导致整个物种的灭绝。
黑色夏季大火后，Jingellic附近墨累河岸边的灰烬和死鱼。保罗•杰•麦克伦尼/作者提供
这就是为什么在多个集水区将濒危物种重新引入它们以前的活动范围以扩大它们的分布是重要的。
增加我们河流内部的连通性也可以让鱼类等动物逃避糟糕的水质——水坝和堰可以防止这一点。拆除这些屏障或安装“鱼道”可能对保护鱼类种群免受森林火灾影响很重要。
然而，大坝也可以用来造福动植物(生物群)。当泥沙被冲进大河时，就像我们在黑夏火灾后看到的墨累河一样，从大坝释放的优质水可以用来稀释从受火灾影响的支流冲进来的劣质水。
公民科学家也可以提供帮助。研究人员很难在森林大火期间和之后立即监测水生生态系统，无人值守的监测站经常遭到破坏或摧毁。
CSIRO正与国家当局和公众密切合作，以改进像EyeOnWater这样的公民科学应用程序，以收集水质数据。随着更多的人关注更多的领域，这些数据可以提高我们对水生生态系统对火灾响应的理解，并为未来火灾的战略规划提供信息。
这些是现在就可以采取的一些简单的第一步。
最近对森林火灾研究的投资主要集中在以前的火灾如何影响物种的分布和健康。但是，如果我们想要避免野生动物灾难，我们还必须期待未来森林大火影响的缓解。
