Ekologer har länge vetat att föroreningar från jordbruk och avlopp kan orsaka låga syreförhållanden och fiskdöd i floder. En studie publicerad idag i Naturkommunikation rapporterar att flodhästavfall kan ha en liknande effekt i Afrikas Mara-flod, som passerar genom det världsberömda Maasai Mara National Reserve of Kenya, hem till fler än 4, 000 flodhästar.

Medförfattare Emma Rosi, en sötvattensekolog vid Cary Institute of Ecosystem Studies, förklarar, "Tillsammans, Maras bofasta flodhästar lägger till cirka 8, 500 kg – eller 9,3 ton – delvis rötat växtmaterial till floden varje dag. Vi var intresserade av hur detta massiva inflöde av organiskt material och näringsämnen påverkade vattenlivet."

Flodhästar tillbringar sina nätter med att beta på savannen och dagarna med att vältra sig i grunda pooler för att hålla sig svala och fly solen. När de vältras, de utsöndrar avfall, som tömmer syre från vattnet när det sönderfaller. Mikrobiell aktivitet producerar också kemikalier som ammonium och sulfid, känd för att vara giftig för fisk.

"Under torra perioder, syrefattigt vatten samlas i flodhästbassänger. Periodiska intensiva regn spolar så småningom vattnet nedströms. Denna plötsliga puls av syrefattigt vatten kan orsaka tillfällig hypoxi och fiskdödar, " konstaterar Rosi.

Över tre år, teamet övervakade vattenkemin och flödet nedströms från 171 flodhästpooler. Av de dokumenterade 55 spolflödena – definierade som när regnhändelser ökade flodflödet till två gånger sin normala hastighet – minskade koncentrationerna av löst syre under 49 av händelserna, faller tillräckligt lågt för att orsaka fiskdöd 13 gånger.

För att förstå mekanismerna som driver kraschar med löst syre, teamet genomförde flera experimentella metoder. Eftersom flodhästar är för farliga för att närma sig, sensorer kopplade till en fjärrstyrd båt användes för att mäta vattenkemi i flodhästpooler. För att simulera strömflödet och förstå effekterna av syreförbrukning genom tillsatt flodhästavfall, experiment utfördes i artificiella bäckar i badkarsstorlek. Teamet manipulerade också en pool i Mara för att producera ett experimentellt spolningsflöde.

Två distinkta faktorer var kopplade till minskningar av löst syre. När vatten med låg syrehalt från flodhästpooler blandas med uppströms flodvatten, det minskar flodens totala koncentration av löst syre. På samma gång, flodhästpoolsediment som sköljs ut under spolningsflöden fortsätter att använda upp syre när de sönderfaller nedför floden.

Denna forskning tyder på att en ändring av en flods flödesreglering genom dammar eller vattenuttag kan få ekologiska konsekvenser i afrikanska floder med flodhästar. Medförfattare David Post vid Yale University förklarar, "I Mara River-systemet, spolflöden är viktiga för att rensa flodhästavfall ur pooler, men de ackumulerade giftiga kemikalierna och syrefattigt vatten har allvarliga effekter på vattenlevande liv nedströms."

Även om periodiska fiskdödar kan låta som en dålig sak, teamet observerade att den döda fisken gav en matkälla för asätare som fåglar och krokodiler.

Studien bidrar till vår förståelse av ett flodsystem med stora flodhästar, vilket sannolikt var mycket vanligare innan flodhästar eliminerades från mycket av sitt historiska utbud.

Huvudförfattaren Christopher Dutton från Yale University förklarar, "Det finns den här idén att orörda floder inte ska ha löst syre kraschar, men vi tror att detta beror på att generationer av forskare har studerat platser som inte längre har intakta stora djurlivspopulationer, medan Marafloden är unik eftersom den gör det. Detta system erbjuder ett fönster in i det förflutna och illustrerar hur ekosystem kan ha fungerat innan mänsklig påverkan."