В течение десятилетий эксперты спорили о том, может ли сокращение количества азота, поступающего в озера, улучшить качество воды в долгосрочной перспективе, даже несмотря на то, что сине-зеленые водоросли могут связывать азот из воздуха. Тем не менее, ни одно озеро с уменьшенным поступлением азота не наблюдалось достаточно долго, чтобы прояснить это - до сих пор: ученые из Лейбниц-Института пресноводной экологии и внутреннего рыболовства (IGB) проанализировали многолетние данные, чтобы доказать, что уменьшение содержания азота в Берлинском озере Мюггельзее является ключом к уменьшению цветения водорослей летом. Они показали, что количество атмосферного азота, связанного сине-зелеными водорослями, слишком мало, чтобы его можно было использовать в качестве аргумента против экологически необходимого сокращения поступления азота.
В 1970-х годах ученые обнаружили, что поступление питательных веществ, главным образом фосфора и азота, из сельского хозяйства и сброса сточных вод было основной причиной чрезмерного роста растений и водорослей в озерах и реках. С тех пор специалисты по управлению водными ресурсами сосредоточились на сокращении поступления фосфора. «Хотя эта стратегия часто работает, она ни в коем случае не всегда успешна. Летом в мелководных озерах отложения выделяют большое количество фосфора. В этих случаях уменьшение поступления азота может помочь контролировать цветение водорослей, потому что водоросли нуждаются как в фосфоре, так и в азоте для До сих пор, однако, не было убедительных доказательств того, что сокращение поступления азота, что является более сложным и дорогостоящим, чем сокращение фосфора, работает в долгосрочной перспективе», - заявил эколог пресноводных ресурсов IGB д-р. Том Шэтвелл, объясняющий отправную точку исследования.
Долгосрочные данные обеспечивают глубокое понимание
Для проведения своего исследования ученые провели статистический анализ данных за 38 лет (1979-2016 гг.). С 1970-х годов в озере Мюггельзее (в Берлине, Германия) и его притоках еженедельно берутся пробы в рамках долгосрочной программы по изучению концентрации фосфора и азота, а также видового состава в сообществах водорослей. Мюггельзее является одним из немногих озер в мире, в которых произошло значительное снижение загрязнения фосфором и азотом, и мониторинг которых проводился в течение достаточно длительного времени, чтобы сделать выводы о влиянии снижения поступления азота.
Каждое лето в воде озера Мюггельзее наблюдался избыток фосфора. Ученые пришли к выводу, что именно уменьшение содержания азота привело к уменьшению цветения водорослей и повышению прозрачности воды. Вопреки распространенному мнению, виды сине-зеленых водорослей не замещали азот, недостающий из притоков, азотом из атмосферы в долгосрочной перспективе. На самом деле численность сине-зеленых водорослей не увеличилась, а связывание атмосферного азота было очень небольшим. «Для фиксации атмосферного азота требуется гораздо больше энергии, чем для использования соединений азота, присутствующих в воде. Сине-зеленые водоросли, очевидно, используют этот метод только в случае крайней необходимости и при наличии достаточного количества солнечной энергии», - пояснил д-р Ян Келер, соавтор. - автор и руководитель исследовательской группы «Фотосинтез и рост фитопланктона и макрофитов» в IGB.