Секвенирование микробной ДНК показывает, что загрязнение питательными веществами и изменение климата усиливают эвтрофикацию озер
Цветение водорослей, все чаще наблюдаемое в канадских озерах, связывают как с загрязнением питательными веществами из-за сельскохозяйственных стоков, так и с изменением климата. Новое исследование под руководством Университета Конкордия с использованием секвенирования ДНК донных микробов показало, что эти два фактора усиливают друг друга, что глубоко влияет на здоровье озерных экосистем.
Ученые использовали данные и образцы из Международного института устойчивого развития «Экспериментальная озерная область» (ELA) — группы из 58 озер на северо-западе Онтарио, предназначенных для исследований пресной воды. Они объединили данные экологического мониторинга за более чем пять десятилетий с палеогенетическими реконструкциями по донным микробам, охватывающими более века. Секвенирование ДНК из озерных отложений позволило получить представление о составе прошлых сообществ водорослей и сравнить их с современными, что дало критическое понимание их изменений за десятилетия.
Исследование, опубликованное в журнале Environmental Microbiology, показало, что эвтрофикация усиливается совместным воздействием загрязнения и потепления. Ученые изучили образцы отложений пяти озер ELA: три удобрялись фосфором и другими питательными веществами, а два оставались нетронутыми. В удобренных озерах произошли быстрые и резкие изменения в сообществах водорослей, приведшие к устойчивому цветению — явному признаку эвтрофикации. В контрольных озерах таких резких изменений не было, но наблюдался постепенный рост сообществ водорослей около 1980 года, когда начался устойчивый рост региональных температур воздуха.
Статистическое моделирование показало, что наиболее сильные изменения в сообществах водорослей происходили при одновременном воздействии питательных веществ и климата. Эти факторы совместно делают экосистему более нестабильной и уязвимой к стрессам, вызванным изменением климата.
«Эта работа расширяет мониторинговые исследования в ELA, добавляя к ним компонент древней ДНК, — говорит соавтор Дэвид Уолш. — Эта методология позволяет заглянуть дальше в прошлое и получить более широкое представление о меняющемся сообществе в толще воды. Она демонстрирует синергетическое взаимодействие между изменением климата и поступлением питательных веществ, ведущее к более быстрым реакциям в микробном сообществе».