Шестнадцать лет данных дистанционного зондирования показывают, что в крупнейших пресноводных озерах Земли изменение климата влияет на тенденции фиксации углерода. Финансируемые НАСА исследования 11 крупнейших пресноводных озер в мире объединили полевые и спутниковые наблюдения, чтобы дать новое понимание того, как большие водоемы фиксируют углерод, а также как изменяющийся климат и озера взаимодействуют.

Ученые из Мичиганского технологического исследовательского института (MTRI) изучили пять Великих Лаврентьевских озер, граничащих с США и Канадой; три Африканских Великих озера-Танганьика, Виктория и Малави; озеро Байкал в России; и Большие Медвежьи и Большие Невольничьи озера в Канаде.

Эти 11 озер содержат более 50% поверхностной пресной воды, на которую полагаются миллионы людей и бесчисленное множество других существ, что подчеркивает важность понимания того, как они изменяются в результате изменения климата и других факторов.

В двух канадских озерах и озере Танганьика произошли наибольшие изменения в первичной продуктивности—росте водорослей в водоеме. Колебания продуктивности указывают на большие изменения в озерных экосистемах.

"Основой пищевой цепи в этих озерах является продуктивность водорослей. Эти озера имеют океанические размеры и объединяются с фитопланктоном—мелкими водорослями",-сказал соавтор Гэри Фаненштиль, сотрудник MTRI и недавно вышедший на пенсию старший научный сотрудник Лаборатории экологических исследований Великих озер NOAA. - Мы измерили скорость фиксации углерода, то есть скорость фотосинтеза водорослей в этих озерах. По мере того, как эта скорость меняется, увеличивается или уменьшается, это означает, что меняется все озеро, которое имеет разветвления по всей пищевой цепи, от зоопланктона до рыбы."

На эти озера влияет множество факторов. Изменение климата, увеличение питательных веществ (эвтрофикация) и инвазивные виды в совокупности вызывают общесистемные изменения, что затрудняет определение конкретных причин, особенно с земли при ограниченных наблюдениях на месте.

Подсчет фитопланктона по цвету

Но спутниковые снимки облегчили сортировку шума и дают представление о времени и пространстве. Майкл Сэйерс, ученый-исследователь MTRI и ведущий автор исследования, использует дистанционное зондирование цвета океана—делая выводы о типе и количестве фитопланктона на основе цвета воды—для отслеживания динамики пресноводного фитопланктона.

"Мы полагались на активы НАСА—спутник MODIS, который летает с 2002 года, к которому мы применяем алгоритм и модель, которые мы разрабатывали в MTRI в течение десятилетия", - сказал Сэйерс. "Когда мы начинаем подсчитывать количество пикселей в качестве глобальных наблюдений за 11 озерами в течение 16 лет, это действительно очень примечательно." Пикселы, наблюдаемые на каждом озере, исчисляются "миллионами", добавил он.

Одним из наиболее примечательных аспектов результатов является то, насколько быстро произошли изменения в этих пресноводных озерах—заметное количество менее чем за 20 лет. Это исследование способствует достижению цели Системы углеродного мониторинга НАСА - определить, какой вклад вносят пресноводные озера в глобальный углеродный цикл.

"Три самых больших озера в мире демонстрируют серьезные изменения, связанные с изменением климата, с изменением общей биологической продуктивности на 20-25% всего за последние 16 лет", - сказал Фаненштиль.

Больше Чем Водоросли

За 16 лет наблюдений наибольший рост продуктивности наблюдался на озерах Грейт-Беар и Грейт-Невольничьих в северной Канаде, а на озере Танганьика в юго-восточной Африке-на озере Танганьика. Эти тенденции связаны с повышением температуры воды, а также солнечной радиацией и снижением скорости ветра.

Сэйерс сказал, что изучение продуктивности, обилия водорослей, чистоты воды, температуры воды, солнечной радиации и скорости ветра в пресноводных озерах дает более богатую картину общей экосистемы.

"Температура и солнечная радиация являются факторами изменения климата", - сказал Сэйерс. "Изменения хлорофилла и прозрачности воды не обязательно вызваны изменением климата, но могут быть вызваны эвтрофикацией или инвазивными видами, такими как мидии квагга."

Исследователи использовали измерения озер, выполненные флотом исследовательских судов Исследовательского центра Великих озер, чтобы обосновать истинность спутниковых наблюдений и обеспечить входные данные для модельных оценок.

Статья "Тенденции фиксации углерода в одиннадцати крупнейших озерах мира: 2003-2018 годы" опубликована в журнале Water. Исследователи планируют продолжить свои исследования, применяя то, что они узнали до сих пор, к роли вредного цветения водорослей в потоке углерода в атмосферу.

Как говорится, вода-это жизнь. Получение лучшего понимания того, как изменения продуктивности озер влияют на водоемы, на которые полагается так много людей, важно для сообществ, живущих на берегах озер. Это также важно для мирового сообщества, поскольку мы углубляемся в роль пресноводных озер в глобальном углеродном цикле и изменении климата.

ИСТОЧНИК