Пока экологи изучают озера умеренного пояса, зима была для них межсезоньем. Трудно, даже опасно заглядывать под лед, и они решили, что растения, животные и водоросли в любом случае мало что делают в темноте и на холоде.
Но международная группа из 62 ученых, изучающая более 100 озер, пришла к выводу, что жизнь подо льдом яркая, сложная и удивительно активная. Их выводы усложняют понимание пресноводных систем, так же как изменение климата нагревает озера по всей планете.
«Поскольку ледовые сезоны во всем мире становятся короче, мы теряем лед, не понимая, что мы теряем», - сказала Стефани Хэмптон, профессор Вашингтонского государственного университета и ведущий автор исследования, опубликованного в журнале. Экологические письма. «Пища для рыб, химические процессы, влияющие на выбросы кислорода и парниковых газов, изменятся по мере отступления льда».
«Озеро не засыпает, когда оно покрыто льдом и снегом», - сказала Лиз Блад, программный директор отдела биологии окружающей среды Национального научного фонда, который финансировал исследование. «Хотя более низкие зимние температуры и уровень освещенности могут замедлить жизнь в озере, водоросли и зоопланктон по-прежнему многочисленны.
"Что произойдет, если ледяной покров озера уменьшится при повышении температуры?" она сказала. «Эти результаты являются важным шагом в понимании того, какие могут быть далеко идущие изменения для озерных экосистем».
Прозрачность льда и рост водорослей
Пресная вода имеет основополагающее значение для общества. Мы используем его для питья, производства, производства энергии, ирригации и рыбы - особенно важного источника белка в развивающихся странах. Ожидается, что глобальное потепление изменит то, что мы ценим в пресной воде, поскольку исследование, проведенное в соавторстве с Хэмптоном в прошлом году, показало, что озера во всем мире нагреваются.
Новое исследование показывает, что то, что происходит зимой, может иметь существенное влияние на то, что происходит в остальное время года. Это особенно актуально для озер, которые пропускают много солнечного света, стимулируя рост водорослей и зоопланктона на нижней стороне льда. Они, в свою очередь, служат источником пищи для рыб в начале их вегетационного периода.
«В некоторых озерах, где лед действительно чистый и не очень много снежного покрова, может быть много фотосинтеза и высокая продуктивность», - сказал Хэмптон, имеющий большой опыт изучения озера Байкал в России, самое глубокое озеро в мире.«Итак, в этом исследовании были некоторые озера, продуктивность которых зимой на самом деле превышала продуктивность, которую вы могли бы увидеть летом».
'Уникальная маленькая микроэкосистема'
Хэмптон сказала, что ее российские коллеги видели «уникальную маленькую микроэкосистему» подо льдом, с нитями, свисающими из-под поверхности.
«Интересно думать об этих озерах, сквозь лед которых проходит много света», - сказала она. «Российские исследователи, которые проводят много времени на Байкале, напоминают нам, что когда вы получаете лед, у вас появляется новая среда обитания. Это может быть обширная среда обитания, простирающаяся через все озеро».
Морские биологи задокументировали ключевую роль морского льда в поддержании полярных пищевых сетей.
«Под морским льдом вы видите рост продуктов с высоким содержанием полезных жирных кислот, и их вклад в общую годовую продуктивность достигает 30 процентов», - сказал Аарон Галлоуэй из Орегонского института морской биологии, соавтор, который был постдокторантом. в WSU, когда началось исследование.
Но до этого исследования ученые, занимающиеся пресноводными ресурсами, «вообще не могли делать какие-либо оценки», - сказал Хэмптон. Исследования замерзших пресноводных водоемов были слишком разрозненными. Действительно, Группа экологии планктона Международного общества лимнологии, которая оказала большое влияние на науку о воде, разработала теоретическую модель озер, включающую взаимодействие планктона, питательных веществ, температуры и перемешивания. Но в 2011 году группа заявила, что на зиму просто не обращают внимания.v
"Это было довольно сильное заявление о том, как мало мы знаем о зиме", - сказал Хэмптон.
оценено 140 наборов измерений
Итак, она и ее коллеги-экологи озер разместили запрос на получение данных в рассылке профессиональных коллег, ожидая примерно 30 ответов. Они получили 140 ответов от исследователей с измерениями различных зимних условий, таких как уровень планктона и питательных веществ, которые можно было сравнить с летними значениями.
Их результаты сильно различались, часто в зависимости от того, было ли озеро покрыто чистым льдом или снегом, который блокировал большую часть света.
«В некоторых случаях мы знаем, что зоопланктон подо льдом действительно важен для заселения популяций, которые летом взлетят и станут более многочисленными», - сказал Хэмптон. В других случаях водоросли могут потреблять большое количество питательных веществ подо льдом, поэтому у летних водорослей остается меньше питательных веществ для собственного роста.
Последствия изменения климата
Изменение климата требует введения еще одного набора соображений.
«С изменением климата меняется ряд вещей, которые на самом деле влияют на характеристики самого льда», - сказал Хэмптон. Ледовый сезон может быть короче. Снега может быть меньше, что позволит пропускать больше света. Или во время образования льда может быть больше дождя, из-за чего лед становится мутным.
Предсказывать эти изменения, по ее словам, «будет непросто».
Как бы то ни было, ученым, занимающимся изучением озер, придется надеть свое зимнее снаряжение.
«В целом, это исследование говорит нам о том, что у лимнологов больше нет межсезонья», - сказал Хэмптон. «Больше никаких простоев, тем более, что мы так быстро теряем лед».