Повышение уровня CO₂ усилит цветение водорослей по всему миру

Рост концентрации CO₂ в атмосфере будет стимулировать вредоносное цветение водорослей (ВЦВ) в глобальном масштабе. К такому выводу пришли учёные Йоланда Верспаген и Йеф Хёйсман из Амстердамского университета (Нидерланды) на основе новых математических моделей, лабораторных экспериментов и полевых исследований. Их результаты будут опубликованы в открытом доступе в научном журнале PLOS ONE.

Вредоносное цветение водорослей представляет угрозу для качества воды в богатых питательными веществами прудах, озёрах и водохранилищах. Густые цветения могут подавлять водные растения и приводить к гибели рыбы. Некоторые вредоносные виды водорослей способны вырабатывать токсины, вызывающие серьёзные, а иногда и смертельные заболевания печени, пищеварительной и нервной систем у птиц, млекопитающих и людей. Поэтому ВЦВ является серьёзной проблемой для управления качеством воды и часто приводит к закрытию водоёмов для рекреации.

Голландские учёные на основе исследований токсичных цианобактерий представили теоретические и экспериментальные доказательства того, что цветение водорослей будет усиливаться с ростом уровня CO₂. Водорослям необходим CO₂ для фотосинтеза и роста, и в процессе цветения они могут истощать концентрацию CO₂, растворённого в воде. Повышение концентрации CO₂ в атмосфере усиливает его приток в озёра, что замедляет истощение растворённого CO₂ и позволяет водорослям развивать гораздо более высокую плотность популяции.

Новизна работы заключается в тесном сочетании математических моделей и экспериментов. Этот подход позволяет детально количественно прогнозировать сложные обратные связи между ростом водорослей и доступностью CO₂ в воде. Модельные результаты показывают, что цветение водорослей будет особенно усиливаться в богатых питательными веществами водах. Если все питательные вещества (такие как нитраты и фосфаты) присутствуют в достаточном количестве, то доступность CO₂ становится основным контролирующим фактором для развития густых цветений.

«По сути, рост концентрации CO₂ в атмосфере — это один большой эксперимент по удобрению беспрецедентно крупного масштаба. Усиленный приток CO₂ в водные экосистемы — это не проблема нескольких локальных озёр; он будет усиливать цветение водорослей в богатых питательными веществами водах по всему миру», — говорит профессор Йеф Хёйсман. Ранее, в публикации в Ecology Letters, учёные уже показали, что повышение уровня CO₂ будет специфически усиливать цветение именно в водоёмах с высокой нагрузкой питательных веществ. В малопродуктивных водах с дефицитом питательных веществ, где развитие густых цветений невозможно, реакция будет иной: соотношение углерода к питательным веществам в биомассе водорослей увеличится, что снизит их питательную ценность для других организмов в пищевой цепи.