Az ELKH-BME Vízgazdálkodási Kutatócsoport kutatója, Török Gergely és Gary Parker, a University of Illinois at Urbana-Champaign professzora a folyómedrek part menti növényzetének a mederszélességre gyakorolt hatását vizsgálták. Közösen folytatott kutatómunkájuk során azt találták, hogy a növények talajának szemösszetétele kulcsfontosságú szerepet játszik ebben. Ha a talaj szemcsés, akkor a növényzet megjelenésével a folyómeder egyre szűkebbé válik. Ha viszont a partfal kohézív talajból épül fel, akkor a növényzet megjelenésével egyre szélesedő meder várható. A kutatás eredményeit bemutató publikáció a Nature portfóliójába tartozó, rangos Scientific Reports folyóiratban jelent meg.
Balra: White River, Interior, South Dakota, USA. Jobbra: Shawnee National Forest – Panther Den Wilderness, Illinois, USA.
Forrás: a szerzők fotói
A növényzet morfológiai (alaktani) hatásának feltárása régóta foglalkoztatja a kutatóközösséget. Számos terepi megfigyelés és laboratóriumi kísérlet is egyértelművé tette, hogy a part menti növényzetnek jelentős hatása lehet a folyók morfológiai folyamataira és emiatt a folyók geometriájára is. Ezt szemléletesen mutatja be például ez a videó.
A megfigyelések alapján az az érdekes anomália rajzolódott ki, hogy a part menti növényzet megjelenésére egyes esetekben mederszűkülés, máskor -szélesedés volt a reakció. A növényzet megjelenésének hatása tehát nem volt egyértelmű.
Ennek tisztázása céljából Török Gergely és Gary Parker közös kutatási projektjükben egy 1D morfodinamikai modellt dolgozott ki, amelynek teszteléséhez esettanulmányra volt szükségük. Ezért kezdtek foglalkozni a növényzet okozta jellegzetességek feltárásával.
A kutatók 175 folyószakasz morfológiai tulajdonságai alapján vizsgálták a part menti növényzet mederszélességre gyakorolt hatásának kérdéskörét. A világ különböző pontjairól származó vízfolyások part menti növényborítottságát műholdas felvételek segítségével határozták meg. Ezután kapcsolatot kerestek a különböző morfológiai jellemzők és a növényzet között. A modell alkalmazásával a különböző növényborítottsági osztályokhoz tartozó pontokra illesztett görbék meglepő magyarázatot adtak a part menti növényzet szerepére. A statisztikai analízis azt mutatta, hogy kohézív talaj (Sand-bed) esetén a növényzet megjelenésével és elburjánzásával a meder átlagos csúsztatófeszültsége csökken, ami mederszélesedéssel párosul. Ellenkező esetben, amennyiben a meder szemcsés (Gravel-bed) talajból épül fel, a parti növényzet elterjedésével a csúsztatófeszültség növekszik, ami miatt a meder egyre szűkebb lesz.
A csúsztatófeszültség-becslés hibájának pontatlansága a mederanyag jellemző szemcseméretének függvényében. A különböző színek az eltérő növényborítottsági osztályokat mutatják. Class I: növényzet nélküli part menti sáv – kék; Class II: a növényborítottság 5% alatti – piros; Class III: a növényborítottság 5 és 50% közé esik – zöld; Class IV: a növényborítottság nagyobb, mint 50% – lila.
Forrás: Török és Parker, 2022
Publikációjuk nemzetközi visszhangot váltott ki, felkérésre a Torinói Egyetemen (Politecnico de Torino) mutathatták be kutatómunkájukat 2022 novemberében.
A projekt az OTKA posztdoktori kiválósági program pályázaton Török Gergely által elnyert ösztöndíj (135037) keretében, valamint az MTA Bolyai János Kutatási Ösztöndíj támogatásával valósult meg.