Зачем изучать озеро Эри зимой? Это озеро является Великим озером, на которое больше всего влияет летняя гипоксия — потеря кислорода на дне, которая влияет на рыбу и другие живые сообщества, — и, по словам доктора Твисса, оно является хорошим стражем изменения климата. «Озеро Эри, самое мелкое из Великих озер, также является самым холодным из всех Великих озер зимой», — говорит он. «Эти крайности делают его хорошей средой для прогнозирования того, как изменятся озера с глобальным изменением климата».Поскольку интенсивность вредоносного цветения водорослей в озере Эри растет, некоторые будут искать связь между летним цветением водорослей и гипоксией. Не обязательно так, — говорит Твисс.
Фактически, его результаты показывают, что количество планктона зимой больше, чем летом. Взяв пробы льда за последние пять зим и проанализировав хлорофилл, производимый водорослями и фотосинтезирующими бактериями, Твисс и его команда определили, что с ноября по апрель в озере наблюдается большая первичная продуктивность, больше, чем весной или летом.«Мы были удивлены, когда проанализировали« грязный лед », который, как мы думали, содержал именно его. Вместо этого он содержал хлорофилл, большая часть которого была получена из диатомовых водорослей».
Когда они исследовали толщу воды на предмет содержания кремнезема — соединения, составляющего твердую несущую структуру диатомовых водорослей, — они не обнаружили многого. Скорее всего, к февралю, когда группа проводила поиски, диатомовые водоросли уже в основном накапливали кремнезем, а цветущие зимой диатомеи погружались в отложения озера.
Таким образом, зимняя продуктивность, достигающая пика в декабре-январе, создает источник биомассы, которая запускает процесс разложения и забирает у нижних слоев кислород. Видимое цветение водорослей, которое наступит через несколько месяцев и попадает в заголовки газет, на самом деле ограничено верхними поверхностными слоями озера.
Они находятся на расстоянии многих метров от гипоксических зон внизу.Твисс и его команда собрали пробы со всего озера с корабля канадской береговой охраны Griffon, несмотря на зимние трудности. Но его исследования были поддержаны доктором Карен Биндинг из Environment Canada, партнером, который смог использовать спутниковые снимки, чтобы увидеть водоросли из космоса.
Доктор Биндинг использует изображения, полученные со спутников НАСА и европейских спутников, для наблюдения за развитием вредоносного цветения водорослей на поверхности озера Эри в теплую погоду с 2004 года. Глядя на цвет воды и другие данные из десятков тысяч точек данных. , она могла определить время, интенсивность и степень цветения водорослей.
Но только когда она услышала результаты доктора Твисс, подробно описывающие существование зимней продуктивности, она начала рассматривать изображения зимних месяцев. Она сопровождала его в следующем сезоне. Результаты, достижения? Образцы с грифона и спутниковые снимки рассказывают одну и ту же историю: зимняя продуктивность выше, чем в летние месяцы.
Биндинг говорит: «Вы могли слышать звук ломающегося льда позади вас и видеть, как цветение выходит из ледяных карманов в виде полосы ила и диатомовых водорослей». После этого исследования Министерство охраны окружающей среды Канады уделяет повышенное внимание исследованиям зимней продуктивности.Доктор Джо ДеПинто, старший научный сотрудник LimnoTech в Анн-Арборе, штат Мичиган, и бывший профессор U Buffalo and Clarkson, имеет обширный опыт в области водных исследований и программ управления в районе Великих озер.
DePinto сообщает, что LimnoTech завершает разработку и применение модели гипоксии Центрального бассейна озера Эри. В модели серьезность гипоксии определяется сочетанием физических факторов, таких как толщина плотного нижнего слоя воды во время стратификации, степень вертикального перемешивания, вызванного ветром, и рост фитопланктона, вызванный нагрузкой фосфором. Фитопланктон производит органическое вещество, которое использует кислород, когда водоросли оседают на дно бассейна.По словам ДеПинто, «в той мере, в какой зимняя продукция органического вещества фитопланктона все еще доступна для разложения, требующего кислорода в течение летнего стратифицированного периода, она будет способствовать гипоксии Центрального бассейна.
Поэтому мы определенно включим этот источник органического вещества в нашу модель, чтобы оценить ее значимость ». Хотя они еще не достигли этой стадии, они будут работать с группой Twiss, чтобы сделать это.Твисс отмечает, что даже зимой 2012 года, когда не было ледяного покрова, команда многое почерпнула из данных.
Партнер проекта доктор Майк Маккей, директор программы морских наук Университета Боулинг Грин: «У нас есть некоторые интересные данные за зиму 2012 года. диатомовые водоросли ". Это, вероятно, может иметь последствия для зоопланктона, который обычно питается более крупными диатомовыми водорослями, и, в свою очередь, рыб, которые питаются этим зоопланктоном. «Однако, — говорит МакКей, — мы можем не знать полного эффекта в течение нескольких лет, когда рыба, которая зависела от зимней продуктивности с 2012 года, созрела и была подсчитана с помощью рыбных съемок». Таким образом, вся трофическая сеть озера находится под воздействием степени ледяного покрова из года в год и степени зимней продуктивности.
Возможно, эти год от года изменения делают озеро Эри живой лабораторией изменения климата.