Порочный круг потери кислорода угрожает качеству воды в озерах

Ученые подтвердили, что озера по всему миру стремительно теряют кислород. В ходе уникального семилетнего эксперимента на уровне целой экосистемы исследователи из Виргинского политехнического института изучили последствия этой глобальной тенденции для качества воды.

Донные воды озер, насыщенные осадками, являются критически важным природным резервуаром, поглощающим и захоранивающим огромные объемы углерода, азота и фосфора из поступающего с суши стока. Однако, как показало исследование, опубликованное в Global Change Biology, эта функция может быть разрушена аноксией — потерей доступного кислорода. Это явление связано с потеплением вод из-за изменения климата и чрезмерным стоком загрязняющих веществ. Теплая вода хуже удерживает кислород, а микробы, разлагающие питательные вещества из стока, активно его потребляют.

В ходе эксперимента, в котором искусственно изменялся уровень кислорода в придонных водах водохранилища Фоллинг-Крик (Вирджиния), команда обнаружила не только ожидаемый выброс питательных веществ и углерода из донных отложений, но и масштабные изменения в функционировании водоема. Озеро превратилось из поглотителя (сток) в источник питательных веществ для нижележащих водотоков, запустив порочный круг, в котором аноксия в одном водоеме может порождать аноксию в другом.

«У меня не было ожиданий, что изменения в химическом составе воды будут настолько значительными, — отметила ведущий исследователь Кейлан Кэри. — Эффект от аноксии оказался на несколько порядков больше, чем я изначально предполагала».

Переломная роль

Исследователи наблюдали резкие изменения: экспорт азота увеличился в шесть раз. Со временем озеро превратилось из чистого поглотителя фосфора и углерода в чистый источник этих веществ для нижележащих водоемов.

Высвобожденные углерод, азот и фосфор не только попадают в толщу воды, что может стимулировать токсичное цветение водорослей и вредить экосистеме, но и переносятся вниз по течению. В этом и заключается порочный круг: по мере поступления большего количества питательных веществ в другие водоемы, микробы в них будут потреблять все больше кислорода для их разложения.

«Наше исследование раскрывает механизм, с помощью которого вышележащие озера наносят вред нижележащим, — говорит Кейлан Кэри. — Если это происходит повсеместно, то мы должны сделать все возможное, чтобы защитить озера от поступления дополнительного фосфора, удобрений и осадков».