Глобальное потепление угрожает экосистемам, активизирующимся в холодный период

В рамках кампании Winter Grab (Зимний захват) по сбору данных в период холодного сезона, лимнолог Кирилл Щапов из Миннесотского университета в Дулуте бурит отверстие во льду озера Мичиган, недалеко от Грин-Бей, штат Висконсин. Фото Сьюзан Козиер

Грин-бей, штат Висконсин. Ранее на этой неделе, в очень холодный день, Кирилл Щапов, лимнолог из Университета Миннесоты в Дулуте, находясь в двухстах метрах от берега озера Мичиган, бурил зеленым буром сверкающий ледяной покров, простиравшийся до горизонта. Фонтан воды вырвался наружу, когда шнек сделал своё дело. И вот уже Кирилл с коллегами деловито опускают сеть и специальные приборы в получившуюся лунку во льду, собирая образцы воды и моллюсков, которые жили на дне озера примерно в 5-ти метрах ниже.

Исследование ледяных полей — это лишь один из элементов амбициозного исследования США и Канады, получившего название «Зимний захват», чтобы лучше понять, как пять Великих озер функционируют в разгар зимы и как изменение климата меняет их экосистемы. 14 февраля, в рамках недельной кампании, посвященной «наихудшему» ледяному покрову сезона, десятки исследователей из 19 научно-исследовательских институтов и правительственных учреждений использовали сани, снегоходы и даже лодки на воздушной подушке и ледоколы, чтобы исследовать около 30-ти объектов ледяного покрова, жизнь и химию озер.

Ученые уже давно проводят такие исследования в теплое время года, но что касается Великих озер и других больших озер в целом, то есть явный пробел о процессах происходящих в холодное время года, — говорит лимнолог Университета Миннесоты Тед Озерский, который руководил проектом «Зимним захват». Попытка понять экосистему озера, используя только исследования в теплую погоду, добавляет Щапов, сродни чтению только половины книги.

Озерский выдвинул идею нового проекта после научного семинара в 2019 году, в котором обсуждалась тема озер. В результате была выявлена нехватка данных о исследованиях в холодную погоду. Например, менее 5% исследований на Великих озерах было проведено зимой. Исследователи говорят, что одна из причина сезонного сдвига заключается в том, что озера часто считались относительно бездействующими, недоступными в том числе из-за погодных условий и как результат не исследовались в холодное время. Кроме того, если исследовательская деятельность совмещается с преподаванием в учебном заведении, то лучше заниматься наукой весной и летом, когда вода доступнее, а занятия не проводятся. В результате ученые мало знают о зимнем положении дел в экосистемах водоемов: отсутствует информация о изменении в поведении организмов в зависимости от времени года и насколько значительны изменения в пищевых цепях замерзших озёр.

Глобальное потепление угрожает экосистемам, активизирующимся в холодный период. Например, исследование, опубликованное в прошлом году в журнале Nature Geoscience [1], показало, что при повышении глобальной температуры воздуха на 1°C, озера теряют почти десятидневный ледяной покров. А анализ, опубликованный в журнале Geophysical Research Letters в 2015 году, показал, что из 235 озер по всему миру, Великие озера нагреваются быстрее всего. Озеро Верхнее сейчас каждую зиму не замерзает примерно на 2 месяца дольше, чем в конце 1850-х годов. И некоторые ученые предсказывают, что Великие озера освободятся от льда к концу столетия.

«Мы теряем лед, не имея четкого представления о том, что мы теряем экологически под ним», — говорит Стефани Хэмптон, специалист по пресной воде из Вашингтонского университета в Пуллмане, которая не участвовала в проекте Озерского. Например, нижняя сторона ледяных покровов может обеспечить среду обитания для планктона и микробов, а протяженность и толщина льда могут изменять количество света, проходящего сквозь него и попадающего в воду, влияя на химические и биологические процессы.

На этой неделе у побережья Грин-Бэй ученые взяли образцы воды, чтобы каталогизировать микроорганизмы, которые активны подо льдом, и изучить, как они могут влиять на круговорот питательных веществ. Образцы отправляются в лабораторию биогеохимика Морин Коулман в Чикагском университете, которая будет использовать секвенирование ДНК и другие методы для идентификации микробов и других организмов. Эти результаты дополнят аналогичный пятилетний набор данных, который лаборатория Коулмана уже собрала из образцов, взятых в теплое время года.

Может быть, есть какие-то новые виды, которые появляются зимой, мы просто понятия не имеем, — говорит Коулман. Она называет проект «Зимний захват», который заканчивается в начале следующей недели, беспрецедентным и долгожданным, потому что мы получаем представление всей этой обширной географической области.

Другие исследователи изучают зимние популяции водорослей, которые могут помочь предсказать вероятность их цветения летом. Ясно одно, сказал Кирилл Щапов, готовясь опустить кислородомер под лед: зимой озеро “совсем не мертво”.

В конечном счете, исследователи надеются, что их результаты подстегнут усилия по изучению зимних озер в еще более широком масштабе с использованием ледоколов, плавучих буев и приборов, базирующихся подо льдом. Зимой наблюдается волна исследований, — говорит Хэмптон, — потому что мы становимся все более и более взволнованными, разговаривая друг с другом и признавая, что озера экологически гораздо более активны, чем мы думали.

Используемая литература