Изменение климата ослабляет очищающую функцию озер
Озера выполняют важную экологическую функцию – участвуют в глобальном круговороте азота. Микроорганизмы в воде перерабатывают соединения азота, такие как нитраты и аммиак, превращая их в газообразный азот, который затем уходит в атмосферу. Этот процесс называется денитрификацией и помогает выводить избыток азота из экосистемы.
Около 20% естественного удаления азота во внутренних водоемах происходит именно благодаря таким процессам. Новое исследование ученых из Базельского университета и института Eawag показало, что эта природная система очистки может серьезно пострадать из-за глобального потепления. Для исследования специалисты изучили озеро Бальдеггер в районе Люцернских озер. Это типичное для умеренного климата озеро, где вода полностью перемешивается один раз в год.
Ученые обнаружили, что эффективность денитрификации напрямую зависит от сезонного перемешивания воды. Зимой слои озера – теплая насыщенная кислородом верхняя вода, переходный слой и холодная глубинная вода с низким содержанием кислорода – смешиваются между собой. В это время процесс удаления азота становится почти на 50% активнее, чем летом, когда озеро разделено на отдельные слои.
Именно здесь исследователи видят угрозу со стороны изменения климата. По словам ученых, способность озер очищать воду от азота сильно зависит от сезонных циклов, которые постепенно меняются из-за потепления. При сильном повышении температуры зимний период перемешивания воды может сократиться примерно на 27 дней, а вместе с ним уменьшится и объем удаляемого азота. При этом ученые пока точно не знают, почему денитрификация особенно активна именно зимой.
Озера выполняют роль природных фильтров в глобальном круговороте азота. Если они перестанут эффективно удерживать и перерабатывать азот, его избыток будет попадать через реки в океаны. Это может привести к цветению водорослей у побережий, образованию "мертвых зон" с нехваткой кислорода и повреждению уязвимых экосистем. Чтобы измерить интенсивность денитрификации, исследователи применили два метода. Сначала в образцы донных отложений добавили азот с редким изотопом 15N, что позволило отследить, сколько этого азота превратилось в газообразную форму. Затем ученые создали модель всего озера Бальдеггер и подсчитали общий объем перерабатываемого азота. Результаты измерений и компьютерной модели совпали, подтвердив, что именно зимой денитрификация наиболее активна.
Также исследование выявило своеобразное "сотрудничество" микроорганизмов на дне озера. Одни бактерии разлагают хитин – прочный материал, который остается от панцирей зоопланктона, водорослей и других организмов. В процессе образуются вещества, служащие источником энергии для других микробов, запускающих денитрификацию и превращающих нитраты в газообразный азот. Иными словами, разложение хитина обеспечивает своеобразное "топливо" для естественной очистки воды.
