Летние штормы повышают риск цветения цианобактерий в чистых озерах
Исследователи из Института пресноводной экологии и внутреннего рыболовства им. Лейбница (IGB) в крупномасштабном эксперименте в LakeLab на озере Штехлин изучили, как летние штормы меняют экологию глубоких чистых озер. В экспериментальных цилиндрах лаборатории, где водный столб был глубоко перемешан, смоделировали эффект шторма.
Из более глубоких слоев на поверхность были подняты питательные вещества, неорганический углерод и водоросли, что спровоцировало массовое развитие цианобактерий — так называемое цветение сине-зеленых водорослей. Результаты показывают, почему такое цветение в условиях изменения климата происходит не только в мелких, богатых питательными веществами водоемах, но и в глубоких чистых озерах.
Ключевой вывод: экстремальные погодные явления, такие как летние штормы, не только краткосрочно меняют физические условия в озерах, но и долгосрочно влияют на их экологию. Смоделированный шторм вызвал каскад биологических и химических реакций, который длился неделями.
Работа опубликована в журнале Limnology and Oceanography Letters.
LakeLab позволяет проводить повторные и контрольные исследования в полевых условиях
Предыдущие данные о реакции озер на экстремальные штормы в основном основывались на наблюдательных исследованиях. Было сложно отделить эффекты физических воздействий от вторичных факторов, таких как внешний приток питательных веществ.
Этот эксперимент был иным: LakeLab расположен в озере Штехлин. В 24 озёрных мезокосмах диаметром 9 метров и глубиной около 20 метров водный столб изолирован от остальной части озера. Исследователь IGB д-р Йенс Нейстгаард разработал методологию для моделирования шторма и равномерного перемешивания воды в части мезокосмов.
«Поскольку другие условия окружающей среды были одинаковыми во всех мезокосмах, эксперимент позволил провести множественные повторности и контроли с перемешиванием и без него. Это уникальная экспериментальная установка. Само озеро Штехлин осталось незатронутым изменениями», — отметил ученый.
Каскад долгосрочных экологических изменений
Смоделированный шторм транспортировал питательные вещества и фитопланктон из глубинных вод на освещенную солнцем поверхность, что привело к резкому увеличению биомассы водорослей.
«В глубоких чистых озерах, таких как Штехлин, водоросли могут расти и в более глубоких слоях воды, потому что там достаточно солнечного света. Когда эти водоросли вымываются штормом наверх, они могут массово размножаться благодаря оптимальным условиям», — пояснила исследователь IGB д-р Стелла Бергер, координировавшая эксперименты вместе с д-ром Йенсом Нейстгаардом.
Изменялся состав водорослей и микроорганизмов: часть водорослей потреблялась микроорганизмами, другая часть опускалась на дно. Остались нитчатые цианобактерии, которые в результате перемешивания размножились массово — развилось цветение. Цианобактерии могут быть токсичны для людей и животных.
Изменение климата: риск цветения водорослей растет и в глубоких чистых озерах
Изменение климата вызывает учащение летних штормов, что создает новую проблему для пресноводных экосистем. «Потепление озер из-за изменения климата не только увеличивает риск цветения водорослей в богатых питательными веществами мелких озерах. Глубокие чистые озера также подвержены риску из-за учащения летних штормов, как показывают наши результаты», — заявил ведущий автор исследования, профессор IGB Ханс-Петер Гроссарт.
«Именно эти озера часто имеют особую природоохранную ценность, так как в прошлом они в значительной степени не подвергались антропогенному влиянию или уже восстановились от него».