Các phép đo vi sinh vật có thể được sử dụng để đo dòng chảy của sông

Cách tiếp cận “genohydrology” (tiếp cận sinh học) của nhóm nghiên cứu có ý nghĩa rất quan trọng do nhiều con sông ở Bắc Cực bắt nguồn từ những vùng địa hình rất xa xôi hiểm trở và khó đo đạc, quá trình triển khai các công tác đo đạc dòng chảy nước rất nguy hiểm và tốn kém. Nhóm nghiên cứu cũng tin rằng, mô hình của họ có khả năng thích ứng với các con sông có đặc điểm tương tự và có vùng đầu nguồn xa xôi trên khắp thế giới. Kết quả nghiên cứu này đã được công bố trên tạp Chí Nghiên cứu tài nguyên nước.
 

Các nhà sinh thái học và nhà sinh vật học Byron thuộc trường Đại học Khoa học Trái đất, Đại dương và Khoa học Khí quyển của OSU đã tiến hành nghiên cứu và cho biết: “Có những thời điểm các cộng đồng vi sinh vật ở các con sông phát triển sinh trưởng nhanh ở các con sông và tăng giảm theo mùa, đồng thời có mối tương quan nhất định với nhau”.


 

Những con sông này có chung đặc điểm về phân loại sinh học các loài động thực vật thủy sinh, hoặc các loại vi khuẩn, nhưng sự phong phú của sự phân loại và cấu trúc (taxa) các loài là khác nhau và thay đổi theo dòng chảy.
 

Các nhà nghiên cứu tập trung vào sáu con sông Bắc Cực - Kolyma, Lena, Mackenzie, Ob, Yenisey và Yukon - và lấy mẫu nước từ các cửa sông. Sau khi chiết xuất DNA của vi khuẩn từ các mẫu lấy được, họ đã phá vỡ mã di truyền và phân lập một phân đoạn gọi là gen 16R rRNA. Phân đoạn này được tìm thấy trong tất cả các vi khuẩn, nhưng các nhà khoa học cho biết chúng có chứa các biến thể có thể được sử dụng để xác định các chủng vi khuẩn khác nhau.
 

"Để dự đoán dòng chảy, chúng tôi đã tìm loại vi khuẩn nào được phát hiện với các mức lưu lượng khác nhau. Chúng tôi sau đó đã xem xét vi khuẩn từ dòng sông mà chúng tôi muốn dự đoán và ước tính lượng lưu lượng dựa trên mối quan hệ được xác định trước đó giữa dòng chảy và sự phong phú của các loài vi khuẩn" -  ông Stephen Good, nhà thủy văn học thuộc trường Đại học Khoa học Nông nghiệp của OSU và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết.
 

Sử dụng dữ liệu 33 năm đo lưu lượng từ các con sông, ông Good và các đồng nghiệp của ông đã tạo ra một thuật toán có thể ước tính dòng chảy của các con sông dựa trên hồ sơ vi khuẩn mà họ lập ra. Khi họ thử nghiệm trên mô hình dòng chảy của sông chỉ dựa trên lượng mưa và dòng chảy đầu nguồn. Kết quả cho thấy, thuật toán vi mô của họ đạt độ chính xác hơn 20 phần trăm.
 

"Nếu chúng tôi đặt đồng hồ đo lưu lượng trong sông, chúng tôi sẽ có được các phép đo tốt hơn, nhưng điều đó không dễ thực hiện trong nhiều trường hợp. Phân tích thủy văn  dựa vào cộng đồng sinh vật cần một phương pháp khác để giúp dự đoán dòng chảy ngoài độ dốc, lượng mưa, địa mạo và khí hậu, và thuật toán này được phát triển bởi Stephen dường như có hiệu quả và có tiềm năng tốt hơn"- Ông Crump, một nhà nghiên cứu cho biết thêm.
 

Các nhà nghiên cứu cũng cho biết, bước nghiên cứu tiếp theo của họ sẽ là kết hợp các yếu tố khác vào mô hình phức tạp mà nhóm nghiên cứu vừa thiết lập  bao gồm cả lượng mưa và để xem liệu phương pháp này có áp dụng được cho các hệ thống sông khác hay không.
 

"Các vi khuẩn mà chúng tôi xác định có thể được tìm thấy ở các con sông khác, mặc dù không nhất thiết phải có cùng một lượng, vì vậy mô hình sẽ phải được điều chỉnh để phù hợp với các con sông khác, điều kiện khác. Chúng tôi đang tiếp tục nghiên cứu phương pháp này trên khắp miền tây Oregon Hoa kỳ, tại đây dự án đã và đang cố gắng kết hợp lượng mưa vào quá trình này"- ông Good chia sẻ.