Почему планктон в озере весной уходит на глубину: найдена связь с минерализацией воды
Весной в озере жизнь начинает менять «этажи». Когда поверхность воды прогревается, часть планктона отнюдь не спешит наслаждаться теплом, а наоборот уходит глубже. Международная группа ученых выяснила, что одним из ключевых факторов здесь оказывается не только интенсивность инсоляции и температура воздуха, но и количество растворенных в озерной воде минеральных солей.
Исследователи изучили озеро Долгое в Беларуси — самый глубокий водоем страны. В нем обитает редкий древний рачок длиннохвостый лимнокаланус (Limnocalanus macrurus), внесенный в Красную книгу Беларуси.
У озера появляется «тепловой барьер»
Весной между теплой водой у берегов и более холодными слоями в центре и на глубине формируется так называемый термобар — довольно резкая вертикальная температурная граница. По мере прогрева водоема она становится все менее выраженной. Кстати, от вертикального термобара важно отличать горизонтальную температурную и плотностную границу в водоемах — термоклин.
Именно этот процесс способен перестроить распределение планктона. Теплолюбивые организмы могут оставаться в более теплой прибрежной зоне, а виды, предпочитающие холодную воду, перемещаются вглубь.
Чтобы понять механизм, ученые создали численную модель озера. В нее заложили физику движения и нагрева воды, биологические процессы, химические превращения, а также реальные погодные условия — солнце, облачность и ветер. Модель проверили на событиях последней недели марта 2024 года, когда в озере Долгое появился термобар.
Но главный сюрприз оказался связан с минерализацией воды. Исследователи меняли ее содержание в модели от 0,2 до 0,3 г растворенных солей на литр. Казалось бы, разница небольшая. Однако даже такое изменение заметно влияло на поведение озера.
Чем больше минеральных веществ содержалось в воде, тем быстрее прогревалась ее поверхность. Термобар при этом смещался дальше от берега и возникал почти на сутки раньше. В результате холодолюбивый планктон раньше оказывался вытеснен из прогретого поверхностного слоя и начинал уходить на глубину.
Маленькая перемена в воде — большая перестройка экосистемы
Для озерных обитателей это не просто смена «адреса». Планктон составляет основу питания многих рыб, а потому его распределение влияет на всю водную пищевую сеть. Кроме того, чувствительность планктонных организмов к температуре и химическому составу воды позволяет использовать их как индикатор состояния водоема.
Авторы считают, что разработанная модель поможет точнее оценивать изменения озерных экосистем на фоне климатических перемен. Следующим этапом ученые планируют воспроизвести в модели осенние процессы в озере Долгое.
Результаты исследования опубликованы в журнале Modeling Earth Systems and Environment.
Для понимания более широкого контекста интересны некоторые материалы Hi-Tech Mail. Например, в статье о воздействии Эль-Ниньо на Тихий океан показано, как изменение температуры и перемешивания воды отражается на количестве фитопланктона, а через него — на всей пищевой цепи.
Еще одна публикация посвящена тому, как потепление меняет распределение питательных веществ в океане: ученые связывают расслоения воды с сокращением доступного фосфора, важного для планктона и рыб.
О роли водоросли спирогира в здоровье экосистем озера Байкал мы рассказали здесь.