برای قرن‌ها، انسان‌ها فقط آنچه سگ‌آبی‌ها روی سطح زمین انجام می‌دهند دیده‌اند؛ بریدن درختان، ساختن سدها و ایجاد برکه‌هایی که جنگل‌ها و رودخانه‌ها را به تالاب تبدیل می‌کنند. این دگرگونی‌ها پرندگان، ماهی‌ها، حشرات و دیگر موجودات را جذب می‌کند.
اما در زیر زمین چه می‌گذرد؟ آن بخش از داستان تا مدت‌ها ناشناخته مانده بود.
اکنون پژوهش‌های جدید پرده از راز تأثیر برکه‌های سگ‌آبی بر آب‌های زیرزمینی برداشته‌اند. نتایج نشان می‌دهد این جانوران فقط سازندگان خانه‌های گرم و نرم نیستند، بلکه در حال بازطراحی جریان آب در کل چشم‌انداز طبیعی زمین هستند، به‌ویژه در مناطقی که منابع آبی محدودند.
چگونه سگ‌آبی‌ها مسیر آب زیرزمینی را تغییر می‌دهند
برکه‌های سگ‌آبی فقط گودال‌هایی روی سطح زمین نیستند. زمانی که سگ‌آبی‌ها سد می‌سازند، آب پخش شده و به‌تدریج در خاک فرو می‌رود. این فرایند به شارژ دوباره لایه‌های زیرزمینی خاک و سنگ کمک می‌کند که به عنوان سفره‌های آب (آبخوان‌ها) شناخته می‌شوند.
در فصل‌های خشک، به‌ویژه در اواخر تابستان، این آب زیرزمینی می‌تواند تنها منبع حفظ جریان رودخانه‌ها باشد.
اما دانشمندان می‌خواستند بدانند: آیا این آب در همان‌جا می‌ماند یا در زیر زمین به مسیر دیگری می‌رود؟ چه مقدار آب واقعاً ذخیره می‌شود؟ و آیا نوع خاک یا بستر زمین تأثیری بر این ذخیره دارد؟
پژوهش در کوه‌های راکی کلرادو
پژوهشگران دانشگاه کنتیکت برکه‌های سگ‌آبی را در کوه‌های راکی کلرادو بررسی کردند. این منطقه دارای رودخانه‌هایی با بسترهای سنگریزه‌ای عمیق است که گاهی تا ۱۶ متر زیر سطح زمین گسترش یافته‌اند.
این لایه‌های سنگریزه مانند اسفنج‌های طبیعی عمل می‌کنند که آب را جذب کرده و از طریق کانال‌های پنهان در زیر زمین به سمت پایین‌دست هدایت می‌کنند.
تأثیر برکه‌های سگ‌آبی بر جریان آب
تیم تحقیقاتی با ترکیب ابزارهای گوناگون، از جمله مدل‌سازی کامپیوتری، داده‌های آب و هوایی و اندازه‌گیری‌های زمینی، رفتار آب را بررسی کرد. آن‌ها همچنین از روش یادگیری ماشینی موسوم به «تخمین‌گر چگالی عصبی» برای هم‌ترازی دقیق‌تر مدل‌های خود با واقعیت استفاده کردند.
«پژوهش ما یکی از نخستین مدل‌های هیدرولوژیکی را ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد پس از آب‌گرفتگی ناشی از سگ‌آبی‌ها، در سیستم زیرسطحی چه می‌گذرد و چگونه ساختار خاک می‌تواند نتیجه را تغییر دهد.» — لی‌جینگ وانگ، پژوهشگر اصلی
با تغییر شرایط در مدل‌ها، پژوهشگران دریافتند که نوع ساختار زیرزمینی اهمیت زیادی دارد. در مناطقی با بستر سنگریزه‌ای کم‌عمق و خاک نازک، برکه‌های سگ‌آبی تأثیر قوی‌تری بر شارژ آب‌های زیرزمینی دارند. به عبارت دیگر، برکه‌های سگ‌آبی در چنین مکان‌هایی می‌توانند بهتر به نگهداری آب در زمین کمک کنند.
آب ورودی و خروجی: نقش تبخیر و گیاهان
تیم پژوهشی همچنین پدیده‌ای به نام تبخیر و تعرق (Evapotranspiration) را بررسی کرد؛ یعنی آبی که از طریق تبخیر و استفاده گیاهان وارد جو می‌شود.
به گفته وانگ، در مناطق خشک مانند غرب ایالات متحده، هرچه آب بیشتری در دشت سیلابی وجود داشته باشد، تبخیر و تعرق نیز افزایش می‌یابد.
«در نگاه به بودجه آبی، آب‌گرفتگی ناشی از سگ‌آبی‌ها می‌تواند میزان آب موجود در سیستم را کاهش دهد، چون بخش بیشتری از آن به هوا تبخیر می‌شود.» — لی‌جینگ وانگ
پژوهش نشان داد که اگر لایه خاک بالای بستر سنگریزه‌ای ضخیم باشد، میزان تبخیر و تعرق آن‌قدر زیاد می‌شود که حتی ممکن است ذخیره آب زیرزمینی کاهش یابد یا از بین برود، زیرا آب بیشتری توسط هوا و گیاهان مصرف می‌شود.
آب ذخیره‌شده به کجا می‌رود؟
نتایج نشان داد برکه‌های سگ‌آبی میزان تغذیه آب زیرزمینی را تا ۱۰ برابر نسبت به دوره‌های خشک افزایش می‌دهند. با این حال، این آب در همان‌جا باقی نمی‌ماند.
«وقتی آب به بستر سنگریزه‌ای می‌رسد، آن‌جا نمی‌ماند؛ بلکه به پایین‌دست حرکت می‌کند. در واقع، این بستر مانند رودخانه‌ای پنهان زیر بستر اصلی است که آب بیشتری را در زیرزمین به جریان می‌اندازد.» — وانگ
به این معنا که آبی که سگ‌آبی‌ها به زیرزمین می‌فرستند ممکن است از منطقه خارج شود و از طریق مسیرهای پنهان زیر بستر رودخانه حرکت کند، بدون آن‌که لزوماً به گیاهان و جانوران محلی سود برساند.
روایت متفاوت در نیوانگلند
اگرچه این مطالعه بر کلرادو متمرکز بود، وانگ اکنون در حال بررسی برکه‌های سگ‌آبی در نیوانگلند است؛ جایی که شبکه رودخانه‌ها پیچیده‌تر است و نتایج می‌تواند متفاوت باشد.
«در نیوانگلند، برخلاف کوه‌های راکی با شبکه ساده رودخانه‌ها، سیستم آبی چندشاخه و پر از شاخه‌های فرعی و سدهای متعدد سگ‌آبی است. این امر تنوع زیستی بیشتری ایجاد کرده و به حفظ تالاب‌ها و دشت‌های سیلابی بالغ کمک می‌کند.» — وانگ
سگ‌آبی‌ها و کیفیت آب
یکی از جنبه‌های کمتر دیده‌شده این پدیده، تأثیر بر کیفیت آب است. هنگامی که سگ‌آبی‌ها منطقه‌ای را غرق می‌کنند، میزان اکسیژن در آب زیرسطحی تغییر می‌کند.
کاهش اکسیژن به افزایش باکتری‌های بی‌هوازی منجر می‌شود؛ میکروب‌هایی که در محیط‌های فاقد اکسیژن رشد می‌کنند. این تغییر ممکن است کوچک به نظر برسد، اما می‌تواند پیامدهای بزرگی داشته باشد.
این باکتری‌ها ممکن است فلزات سنگینی را آزاد کنند که در رسوبات گیر افتاده‌اند. در مناطق صنعتی قدیمی یا نزدیک به معادن رهاشده، این موضوع می‌تواند آب پایین‌دست را آلوده‌تر کند.
«اگر منطقه بکر باشد، این مسئله چندان نگران‌کننده نیست. اما در مناطقی مانند سایت ما در کلرادو، نزدیک معادن متروکه، فلزات محلول بیشتری در پایین‌دست مشاهده می‌کنیم.» — وانگ
او افزود: «برکه‌های سگ‌آبی می‌توانند منافع زیست‌محیطی زیادی داشته باشند، اما هنوز درک کاملی از توازن بین بودجه آبی و کیفیت آب نداریم. لازم است مزایا و پیامدها را هم‌زمان بسنجیم.»
سگ‌آبی‌ها؛ مهندسان طبیعی ذخیره آب زیرزمینی
سگ‌آبی‌ها شاید ندانند، اما با ساخت سدها و کند کردن جریان آب، در حال ایجاد اثرهای زنجیره‌ای در اعماق زمین هستند. برکه‌های آن‌ها به مقابله با خشکسالی و آتش‌سوزی‌های جنگلی کمک می‌کند، تالاب‌ها را بازمی‌گرداند و آب‌های زیرزمینی را شارژ می‌کند.
با این حال، این فعالیت‌ها نحوه حرکت و ترکیب آب را نیز تغییر می‌دهد. این پژوهش دریچه‌ای تازه برای درک چگونگی استفاده از رفتار سگ‌آبی‌ها در بازسازی زمین‌های خشک و آسیب‌دیده گشوده است.
اما همان‌طور که پژوهشگران تأکید می‌کنند، راه‌حل‌های طبیعی همیشه ساده نیستند. برای درک کامل، باید آنچه در سطح زمین و در اعماق زیر آن اتفاق می‌افتد، هم‌زمان بررسی شود.
نتایج کامل این تحقیق در مجله Water Resources Research منتشر شده است.
