En långsiktig trend av ekologisk förbättring dyker upp i bergen väster om Boulder. Forskare från University of Colorado Boulder har funnit att Niwot Ridge - ett högalpint område i Klippiga bergen, öster om Continental Divide — återhämtar sig långsamt från ökad surhet orsakad av fordonsutsläpp i Colorados Front Range.

Deras resultat visar att salpeter- och svavelsyranivåerna i Green Lakes Valley-regionen i Niwot Ridge generellt har minskat under de senaste 30 åren, speciellt sedan mitten av 2000-talet. Resultaten, vilket tyder på att alpina regioner över Mountain West kan återhämta sig, publiceras i Journal of Geophysical Research:Biogeosciences.

Detta är goda nyheter för vilda djur och vilda blommor i Rocky Mountain National Park norr om Niwot Ridge, som är beroende av begränsade nivåer av surhet i vattnet och jorden för att trivas. Colorados Rocky Mountains är också källan till mycket vatten för människor som bor i Mountain West, och integriteten hos dessa ekosystem påverkar både kvantiteten och kvaliteten på detta vatten.

"Det ser ut som att vi gör rätt. Genom att kontrollera fordonsutsläpp, några av dessa riktigt speciella platser som gör Colorado unikt går tillbaka till vad de brukade vara, sa Jason Neff, medförfattare på tidningen och chef för Sustainability Innovation Lab vid Colorado (SILC).

Nästan alla områden i världen, inklusive Colorados Klippiga bergen, har påverkats under de senaste 200 åren av ökade sura näringsämnen, som kväve, innesluten i regn och snö. kväveoxider, som nitrat, produceras främst från fordon och energiproduktion. Ammonium är en huvudingrediens i vanliga jordbruksgödselmedel.

Kväve är ett grundläggande näringsämne som krävs i ekosystem. Men när kvävenivåerna ökar för mycket, denna förändrade jord- och vattenkemi kan göra det svårt för inhemska växter att trivas eller till och med överleva – vilket leder till en kaskad av negativa konsekvenser.

På sommaren, solen värmer upp de östra flankerna av Front Range, får den varmare luften att stiga – tar med sig kväve från bilar, industri och jordbruk med det. När denna luft svalnar, den bildar moln över Klippiga bergen och faller tillbaka som eftermiddagens åskväder – avsätter föroreningar, förklarade Neff.

På 1970-talet så kallat "surt regn" drabbade östkustens ekosystem mycket hårdare än Mountain West, berömt att utplåna fiskbestånd och döda träd över stora delar av delstaten New York. Men forskare arbetar fortfarande med att förstå hur ökade nivåer av sura näringsämnen påverkar den alpina regionen och hur lång tid det tar för dessa ekosystem att återhämta sig.

För att fylla denna kunskapslucka, forskarna analyserade data från 1984 till 2017 om atmosfärisk deposition och strömvattenkemi från Mountain Research Station, en forskningsanläggning av Institute of Arctic and Alpine Research (INSTAAR) och CU Boulder belägen på Niwot Ridge. De fann att runt tidigt 2000-tal, nivåerna av salpetersyra och svavelsyra slutade att öka i Green Lakes Valley. I mitten av 2000-talet började de minska.

Deras resultat var inte alla goda nyheter, dock. Halterna av ammonium från gödsel har mer än fördubblats i nederbörd i detta område mellan 1984 och 2017, vilket indikerar ett behov av att fortsätta övervaka denna jordbrukskemikalie och dess effekter på bergsekosystemet.

Från fältarbete till statistik

Detta arbete bygger på årtionden av fältarbete av Colorado-forskare vid CU Boulder och därefter.

Niwot Ridge är en av 28 nätverk för långtids ekologisk forskning (LTER) i USA, finansierat av National Science Foundation. Dess 4 kvadratkilometer sträcker sig från Continental Divide ner till den subalpina skogen, 41 km nordväst om Boulder. Forskare vid CU Boulder, såväl som Colorado State University och United States Geological Survey, har samlat in data här sedan mitten av 1970-talet, vandra genom snö, snöslask och regn för att få det.

På 80-talet, 90- och 2000-talen arbetade de för att uppmärksamma ökande försurning i Colorado bergsekosystem som ett behov av föroreningsreglering i Front Range.

Denna nya forskning möjliggjordes av dessa hängivna forskare, betonar Neff.

"Vi använde vattenkvalitetsmodeller och statistiska metoder för att analysera de långsiktiga datamängder som Niwot-forskare har samlat in i årtionden, " sa Eve-Lyn Hinckley, en medförfattare på tidningen och fellow till INSTAAR. "Datan är tillgänglig för alla att ladda ner. Våra modelleringsmetoder gjorde det möjligt för oss att utvärdera mönstren de har på ett rigoröst sätt."

Sedan 1990, Bill Bowman, chef för bergsforskningsstationen och professor i ekologi och evolutionsbiologi, har undersökt hur näringsämnen som kväve påverkar växter i bergsekosystem. Han har funnit att alpina miljöer är unika i hur de reagerar på dessa näringsämnen.

"Det är ett system som är anpassat till låga näringsämnen, samt ett hårt klimat och en mycket kort växtsäsong — och frost mitt i säsongen. Dessa är mycket långsamt växande växter. Och de kan helt enkelt inte svara på tillsatsen av mer kväve i systemet, sa Bowman, också stipendiat i INSTAAR.

Han har också funnit att dessa ekosystem återhämtar sig ganska långsamt, även efter att sura element som kväve inte längre tillsätts. Men som Neff, som avslutade sin kandidatexamen med Bowman 1993 med hjälp av Niwot Ridge-data, han ser denna forskning som uppmuntrande.

Även om det går långsamt, de sa, dessa resultat visar att ekosystemet har en chans att återhämta sig.

"Vi har fortfarande luftkvalitetsproblem i Front Range. Men även med dessa luftkvalitetsproblem, denna forskning visar att reglering av utsläpp från fordon och kraftverk har stor inverkan, sa Neff.