一点钱程模仿一只河狸，竟然救活了整片大草原？科学家用仿生黑科技复苏干涸溪流

别再死磕传统治水了！科学家在蒙大拿草原做了一个疯狂实验，竟然靠“假海狸”复活了一条河。

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文 | 卢晓雨

出品 | 海潮天下

在美国蒙大拿州的大平原地区，季节性干旱正成为威胁当地生态与畜牧业的长期挑战。每年夏季中后期，原本流淌的草原溪流大都会走向干涸，导致野生动物丧失水源，牧场草料产量急剧下降。

海潮天下（Marine Biodiversity）小编注意到，史密森尼国家动物园和保护生物学研究所于2026年5月29日公布了一项最新的生态修复案例。科研团队在退化河道中模拟美洲河狸（Castor canadensis）的筑坝行为，人工构建低矮的木质堰体，成功地减缓了水流速度、并抬高了局部水位，为大平原溪流生态系统的自我修复提供了新的工程路径。

健康的草原溪流中，原本就依赖河狸的自然修筑活动来维持水文平衡。在发育完整的溪流系统中，河狸利用树枝、泥土搭建的水坝，能够有效拦截河水，迫使主流速降低，并将多余的水量推向两侧的洪泛区。这种水分的溢出效应，能长期滋养周边的土壤，促进柳树、三角叶杨等木本植物的生长。反过来，这些植物为河狸提供了充足的食物与筑巢原材料，也给昆虫、鸟类及两栖动物创造了密集的栖息网络，形成了一个可以自我维持的良性循环。

▲上图：该研究地点中一处正在拦截水流的人工河狸坝。画面显示，该河段的河道已经明显拓宽，两岸的滨溪植被也正在逐步恢复生长。摄影：©Maya Rayle / 史密森尼学会

但是，长期的过度放牧和人类工程干预打破了这种自然的调节机制。

在植被破坏和河狸流失后，溪流在面临暴雨或春季融雪时，极易演变为破坏力巨大的激流。由于缺乏水坝等障碍物的阻拦截留，湍急的洪水直接冲刷缺乏根系固持的河床，导致河道严重下切，形成了深沟状的槽道。这种几何形态的变化，让地表水与周围土地完全脱离，两侧的地下水位就随之急剧下降，原本湿润的洪泛区逐步退化为干旱地带，引发大面积的植物枯死。随之而来的，则是更严重的土壤侵蚀，使生态系统陷入难以逆转的恶性循环。

▲美洲河狸（Castor canadensis）是北美大陆体型最大的啮齿动物，号称“生态系统工程师”。它们尾巴扁平如桨，长着防水的皮毛和不断生长的强健门齿，能够砍倒树木并用枝条、泥土修筑坚固的河狸坝。这些水坝在给它们自身提供了抵御捕食者的安全巢穴之余，客观上也改变了局部水文结构，将湍急的溪流转化为大面积的湿地。上图是一只河狸的标本。©Linda Wong 摄于国家自然博物馆 | 海潮天下（Marine Biodiversity）

在已经严重下切的溪流中，由于缺乏食物和水深，河狸往往无法直接存活和定居。史密森尼的科研人员因此采用了“仿生生态工程”的思路，人工介入，来替代早期消失的河狸。

他们在河道中人工打入木桩，并编织树枝，建造了一种被称为河狸坝模拟物（BDAs）的低矮多孔结构。

这些人工结构在设计上，并不寻求完全封死或截断河流，而是保持了一定的通透性，其核心功能是在高水期对流经的水体进行物理阻尼。当洪水通过这些人工堰体时，流速被强制降低，部分水流被顺势分流至干涸的洪泛区，从而重新浸润周边土壤并补充地下水。

▲上图：本图展示了每个研究地点的具体实验设计。其中，红点代表TMS-4传感器，用于实时记录微气候条件；图中同时标明了AudioMoth录音设备的布设位置，用以监测鸟类的鸣叫声。每个研究地点均包含配对的对照区与修复区，以便进行长期的对比研究。图源：©Maya Rayle/Smithsonian

为了精确评估这一仿生工程的实际成效，该研究团队建立了一套长期的量化监测网络。

其中一个最关键的测定指标，是夏季的土壤水分动态变化。科研人员在人工结构周边不同距离部署了传感器，用来持续记录暴雨过后土壤湿度的流失速率。早期的实测数据表明，经过人工河狸坝调控的河段，其周边土壤的持水时间明显延长。这种水文条件的改善直接转化为植物生长期和绿期的延长，使草原植物在往年最干旱的夏末季节仍能保持绿色，从而提升了整个区域的生态初级生产力。