Kompleks dynamik gør søvand grønt og brunt

Mange søer og damme skifter farve - fra behagelig blå eller klar til grumset brun eller grøn, forårsaget af afstrømning af næringsstoffer og kulstof, kombineret med varmere temperaturer.

Forskere og vandforvaltere arbejder på at forudsige forhold, der skaber farveændringer og algeblomster, men det er lettere sagt end gjort.

Forskere har for det meste antaget, at de økosystemforhold, der fører til disse skift, er lineære, sådan at tilføje mere fosfor til en sø, for eksempel, ville direkte og forholdsmæssigt føre til mere algevækst.

Men en ny global undersøgelse af søer finder, at disse forhold er meget mere komplekse, indbyrdes forbundne og ikke -lineære.

"Vores undersøgelse viser, at vi ikke præcist kan forudsige, hvordan søer reagerer på tilsat kulstof og næringsstoffer uden at inkorporere ikke -lineær dynamik og overveje begge input sammen, "sagde Meredith Holgerson, adjunkt i Institut for Økologi og Evolutionær Biologi i Landbrugs- og biovidenskabskollegiet, og første forfatter til undersøgelsen, "Integrering af økosystemmetabolisme og forbrugere Allochthony afslører ikke -lineære drivere i Lake Organic Matter Processing, ", der blev offentliggjort 6. august i tidsskriftet Limnologi og Oceanografi .

Søer og damme udsættes i stigende grad for eutrofiering, en proces, hvor tilsatte næringsstoffer fremmer plante- og algevækst, der gør søer grønne, lavere iltindhold i vandet og kan være giftigt. En anden ændring ved søers ansigt er "brunfarvning, "hvor en stigning i organisk kulstof gør søen mørkere og øger nedbrydningen. Klimaændringer kan forværre disse forhold, da hyppigere og intense storme øger afstrømningen af ​​næringsstoffer og organisk stof fra det landlige landskab.

Undersøgelsen undersøger, hvordan input af fosfor og kulstof til søer interagerer og påvirker plantevækst, respiration og fødevarealloktoni - hvor meget af en organismes biomasse stammer fra landkilder versus vandkilder.

I undersøgelsen, et team på otte forskere gennemgik den videnskabelige litteratur for at sammensætte datasæt af økosystemmetabolisme (brutto primærproduktion og respiration i en sø) og madweballoktoni (hvor meget terrestriske kilder brænder næringsnettet) fra søer rundt om i verden. Mens tidligere undersøgelser undersøgte stofskifte eller allokthony uafhængigt, denne undersøgelse er den første til at sammenligne dem samtidigt på tværs af et bredt sæt søer. Ved at bringe de to målinger sammen, forskerne havde en klarere forståelse af, hvordan søer reagerer på ændringer i både næringsstoffer og kulstof.

"Vi fandt ud af, at størstedelen af ​​vores relationer var ikke -lineære for både stofskifte og allokthony, "Sagde Holgerson.

For eksempel, brutto primærproduktion (den samlede hastighed, som plantemateriale produceres) steg kun lineært ved mellemliggende niveauer af total fosfor. På lave og høje niveauer, tilføjelse af fosfor ændrede ikke væsentligt brutto primærproduktion.

I fortiden, konventionel visdom sagde, at højere eksterne input af terrestrisk kul ville føre til mere allokthony i fødevarebanen. "Men i stedet, vi fandt ud af, at den højeste allokthoni krævede mellemliggende niveauer af kulstof og fosfor, "Sagde Holgerson." For at forudsige, hvordan søer vil reagere på ændringer i nærings- og kulstofbelastninger, vi er nødt til at forstå formerne for disse relationer. "

Da sødynamikken ikke er lineær, hun sagde, undersøgelsen peger på mulige tærskler for ændring.

"Uden at tage højde for disse tærskelforskydninger og potentielle interaktioner mellem kulstof og næringsstoffer, vi ville forkert forudsige en søs reaktion på ændringer, " hun sagde.

Ultimativt, Holgerson sagde, løsninger til eutrofiering og bruning vil indebære at reducere nærings- og kulstofbelastninger til søer, hvilken, mens det er ligetil i teorien, er svære at gennemføre.