Пресноводные озера мира замерзают на более короткие периоды времени из-за изменения климата. Этот сдвиг имеет серьезные последствия для безопасности людей, а также качества воды, биоразнообразия и глобальных циклов питательных веществ, согласно новому обзору международной группы исследователей во главе со Стефани Хэмптон из Carnegie Science.
Этот анализ, проведенный учеными из США, Канады и Швеции, представляет собой важный призыв к действию для исследований экологии пресной воды в зимнее время. Он опубликован в журнале Science.
В мире есть миллионы пресноводных озер, большинство из которых замерзают зимой. Тщательный обзор команды указывает на значительный сдвиг в продолжительности льдообразования на озерах за последние 25 лет, при этом таяние началось как минимум на месяц раньше, чем в предыдущие столетия.
«Средняя продолжительность ледового покрова сократилась на 31 день за последние 165 лет, и тысячи озер, которые исторически замерзали каждую зиму, теперь переживают годы безо льда», — объясняет Хэмптон. «Это имеет серьезные последствия для сообществ по всему миру, которые зависят от этих озер для питьевой воды, отдыха, рыбалки и передвижения по ледяным дорогам, а также для духовной и культурной идентичности».
Заместитель директора по биосферным наукам и инженерии Carnegie Science, Хэмптон — пресноводный эколог с 18-летним опытом изучения микроскопического планктона в озере Байкал в Сибири. За последнее десятилетие она расширила сферу своей работы, чтобы рассмотреть глобальные тенденции в озерном льду в условиях потепления в мире.
Анализ группы анализирует экологический вред, причиненный потерей льда, начиная от состояния отдельных озер и заканчивая хрупким балансом динамических циклов, составляющих земную систему.
Исследователи утверждают, что изучение озер в зимнее время — традиционно избегаемое из-за логистических проблем и проблем безопасности — должно быть предпринято экологами по всему миру, чтобы по-настоящему понять широкомасштабные риски, связанные с потерей льда. В их статье определены несколько ключевых областей для дополнительных исследований, которые имеют серьезные последствия для здоровья человека и окружающей среды.
По словам Хэмптон и ее коллег, принципиально важно, что более короткая продолжительность ледового покрова и более высокие температуры влияют на биогеохимию и микробный метаболизм в озерах и подвергают их большему риску ухудшения качества воды. Например, токсичное цветение цианобактерий может образовываться в более теплой воде, подвергая риску как рыбу, так и людей. Еще больше усложняя ситуацию, условия с низким содержанием кислорода, вызванные этим цветением, могут высвобождать металлы, которые секвестрируются в осадочных отложениях на дне озера, создавая дополнительные проблемы с качеством воды.
Исследователи отмечают, что изменения в продолжительности ледового покрова также оказывают влияние на биоразнообразие озерных экосистем. Например, изменения температуры могут позволить инвазивным видам, которые адаптированы к более теплой воде, процветать, в то время как холодноводные рыбы и другие организмы подвергаются отрицательному воздействию.
Исследователи отмечают важность дальнейших исследований того, как потеря льда в озерах влияет на глобальный углеродный цикл. Данные свидетельствуют о том, что ледяной покров позволяет озерам поглощать углерод из атмосферы, а потепление воды приводит к выбросам большего количества метана, закиси азота и других парниковых газов.
Кроме того, потеря льда приводит к увеличению испарения воды из озера, что со временем может сократить доступ местного сообщества к пресной воде, и потенциально подвергает живущих поблизости людей более интенсивным снегопадам и большей эрозии. Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять многочисленные способы, которыми озера способствуют круговороту воды в мире, который теплеет.
«Совершенно очевидно, что многие озера замерзают позже, тают раньше или и то, и другое», — утверждает Хэмптон. «Более миллиарда человек живут вблизи замерзающих озер, и эти изменения теперь влияют на то, как люди используют озера. Анализируя то, что мы знаем о том, как эти изменения влияют на экосистемы озер и человеческие сообщества, мы определили ключевые темы, которые необходимо изучить более подробно. Только понимая широту и сложность этих рисков, мы можем разработать стратегии по их смягчению».
Хотя такие ученые, как Хэмптон, десятилетиями изучали экологию Северного полушария и высокогорных озер, исследования зимних озер — это новая область. Хэмптон и другие коллеги находятся на переднем крае продвижения безопасных исследовательских протоколов в условиях обледенения. Ранее в этом году она и ее коллеги провели «зимнюю школу» на озере Траут в Висконсине, где молодые исследователи обучались тому, как безопасно брать пробы из водоемов, покрытых льдом.
«Заглядывая вперед, нам необходимо инвестировать в более глубокое понимание решающей роли, которую озерный лед играет в здоровье нашей планеты и в сообществах, зависящих от этих водоемов», — заключает Хэмптон.
