Nya strategier för flodförvaltning behövs för att upprätthålla vattenförsörjningen och undvika stora krascher i populationer av vattenlevande liv, forskare argumenterar i ett perspektiv som publicerades idag i Natur .

Forskarna säger att ett nytt tillvägagångssätt är nödvändigt när klimatet värms, vilket har lett till historiska dödsfall som händelsen i januari 2019 i Murray-Darling Basin i Australien som såg allvarlig vattenbrist orsaka svårigheter för invånarna och döda miljontals fiskar.

"Världens floder står inför tuffa tider, " sa redaktionens huvudförfattare, Jonathan Tonkin, som just avslutat en postdoktorandtjänst vid Oregon State Universitys College of Science. "Ikoniska arter som Murray-torsken, den största sötvattensfisken i Australien, riskerar att försvinna. I en värmebölja 2018 i Tyskland och Schweiz, tusentals fiskar dog. Den fleråriga torkan i Kalifornien har begränsat vattentillgången och orsakat förödelse på våtmarker, strandnära skogar, fisk och annat vattenlevande liv."

Tonkin och hans medförfattare skisserar en plan i fyra delar för ett "anpassat" tillvägagångssätt för flodförvaltning – som går bortom att bara övervaka ekosystem till att förstå de biologiska mekanismerna som spelar.

"Vi måste utveckla prognosverktyg som projicerar hur nyckelarter, livsstadier och ekosystem svarar på miljöförändringar, " sa medförfattaren David Lytle, professor i integrativ biologi vid OSU College of Science. "Vi kan inte bara spåra saker som arternas mångfald och populationsöverflöd och jämföra dem med historiska medelvärden - ofta när negativa trender upptäcks, det är för sent att vända dem."

Svaret, författarna hävdar, utvecklar "processbaserade" modeller som kan spåra och förutsäga hur ekosystem förändras när förhållanden – som mindre flodflöden – förändras. Modellerna kan skräddarsys för livsstadier av populationer, hela samhällen av arter och händelseförlopp, gör det möjligt att identifiera tipppunkter.

"Till exempel, en torrare framtid med färre och mindre översvämningar har projicerats för att omorganisera och förenkla växelverkan mellan strandkantsväxtarter i torrlandets flodsystem i sydvästra USA, sa Tonkin, nu vid University of Canterbury i Nya Zeeland. "De förväntade förändringarna kan minska samhällenas motstånd mot klimatförändringar och förmåga att avvärja invasioner av icke-inhemska arter. Att veta att, chefer kan ingripa innan ett problem får fäste."

Att bygga effektiva modeller innebär ett långsiktigt finansieringsåtagande för att samla in mer data om flodarternas grundläggande biologi, vilket innebär år av fältövervakning. Tills datalagret har byggts upp, göra modellerna enklare, och hitta sätt att skapa kopplingar över luckor i data, kan hjälpa.

"Arter med liknande livshistoria eller egenskaper reagerar möjligen på liknande sätt på förändrade flodförhållanden, så det är möjligt att studier av en art kan ge information om modeller och förvaltning på andra håll, sa Tonkin.

Men i slutändan kräver konstruktionen av de bästa modellerna mer information, vilket är anledningen till att författarna hävdar att datainsamling är det bästa nästa steget för flodforskare och -förvaltare.

De andra tre stegen är:

• Beskriv nyckelprocesser i modeller. Forskare behöver bättre artikulera sambanden mellan ekosystemattribut och vattenflödesmönster.
• Fokusera ledningen på flaskhalsar. Ingripa på ett sätt som hindrar befolkningar från att krascha under extrema flöden samtidigt som du fokuserar på de mest sårbara livsstadierna, inte bara befolkningsöverflöd.
• Var tydlig med osäkerheter. Kvantifiera nivån av förtroende som kan placeras i modellers förutsägelser, och uppdatera modellerna regelbundet när ny data blir tillgänglig.

"Den biologiska mångfalden i sötvatten håller på att försvinna, " sa Tonkin. "Klimatförändringar förstärker trycket på flodernas ekosystem som urbaniseringen orsakar, invasiva arter och föroreningar. När krisen förvärras, vi måste ändra hur vi studerar, modellera och hantera floder för att skydda de tjänster de tillhandahåller mänskligheten och hela planeten."