22 July 2022, 22:00

Предложен индекс «синхронизации» для оценки изменений водоемов

Предложен индекс «синхронизации» для оценки изменений водоемов
Source: flickr

Фосфор необходим организмам для синтеза жизненно важных веществ, таких как нуклеиновые кислоты, белки, АТФ и прочие. В водных экосистемах его избыток (например, из-за сброса сточных вод с удобрениями) приводит к слишком интенсивному размножению фитопланктона, недостаток чреват гибелью обитателей водоема, а потому его можно рассматривать как один из показателей состояния экосистемы. Содержание хлорофилла а, необходимого для фотосинтеза эукариот и некоторых прокариот, напрямую зависит от продуктивности водных объектов.

В своей новой работе сотрудники Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (Пущино), Белорусского государственного университета (Минск) и Московского государственного психолого-педагогического университета (Москва) предложили индекс, отображающий синхронизированность содержания фосфора и хлорофилла а, и продемонстрировали, как с его помощью можно отслеживать экологическое состояние водоемов. Авторы изучили пробы из трех Нарочанских озер (Беларусь), а также проанализировали данные полувековой давности.

До конца 80-х годов озера насыщались удобрениями с сельхозугодий, отчего в них стали активно размножаться водоросли. Затем были предприняты природоохранные меры, состояние водоемов улучшилось, однако в них произошло вселение дрейссен. Эти моллюски — отличные фильтраторы, но если их будет слишком много, то планктонному сообществу не достает питательных веществ, равно как и многим другим моллюскам. Водоем очищается, однако фекалии дрейссен, насыщенные фосфором и азотом, копятся на дне, и там разрастаются водоросли. Это нарушает баланс экосистемы, и лишь в середине 90-х годов биологические и гидрохимические характеристики Нарочанских озер стабилизировались.

Расчеты индексов, характеризующих синхронизацию колебаний хлорофилла и фосфора, позволили довольно просто описать сложные трофические механизмы, сопровождавшие изменения экосистемы озер. Оказалось, что фазовая синхронизация происходит только после стабилизации экосистемы Нарочанских озер, а значит, по индексам, предложенными авторами, можно определять, насколько далека водная экосистема от своего наиболее оптимального и устойчивого состояния. Такой подход не требует множества измерений и учета многочисленных факторов, влияющих на продуктивность конкретного водоема.

На данный момент фазовая синхронизация экологических процессов недостаточно изучена, а потому требуется комплексный подход, сочетающий полевой мониторинг и математическое моделирование. Авторы подчеркивают, что так удастся лучше понять взаимосвязи между процессами, упускаемыми при экологических исследованиях.

News article publications

Read also

Микросенсор превратил рачка в светлячка
Сделано это не из хулиганских побуждений: так биологи могут быстро и безболезненно оценить кислотность внутренней среды животного и отследить опасное влияние глобального потепления на природные экосистемы
Ecology
Hydrobiology
New techniques
Sensors
13 July 2023
Гидробиологи обнаружили новые виды микроракообразных на плато Путорана
Авторы определили закономерности их распределения, а также обнаружили 23 новых для региона таксона, а 4 — новых для науки
Ecology
Hydrobiology
Zoology of invertebrates
27 June 2022
Летнее потепление приведет к исчезновению дальневосточной ели в долинах
Ученые выявили, что потепление климата повлияет на распространение ели аянской - одного из главных промышленных видов хвойных деревьев Дальнего Востока России. Причем эффект потепления будет зависеть от сезона: если увеличится максимальная температура летних месяцев, то эта хвойная порода исчезнет из долин и останется только в высокогорных районах. Если же потепление проявится в зимний период, то на вершинах горной системы создадутся более благоприятные условия для ее произрастания. Полученные результаты помогут оценить риски потери ели аянской, что повлияет на экономику региона.
Biogeography
Botany
Ecology
22 January 2024
Океанологи выяснили, куда пропадает речная вода из Карского моря
Ученые выяснили, что пресная вода, поступающая в Карское море из рек, в осенне-зимний период течениями переносится в море Лаптевых. В результате к январю ранее опресненная центральная часть Карского моря восстанавливает свою соленость. Поскольку соленость воды сильно влияет на интенсивность образования льда, это открытие будет полезно при прогнозировании толщины ледяного покрова в судоходных районах Арктики.
Ecology
Hydrology
Oceanology
10 November 2023
У 0,37% мидий из Кольского залива - трансмиссивный рак двустворчатых моллюсков
Ученые определили, что мидии в Кольском заливе болеют трансмиссивным, то есть заразным раком, передающимся от больной особи здоровым через воду. Генетический анализ показал, что это смертельно опасное для моллюсков заболевание распространилось в Кольский залив из северных областей Тихого океана, вероятно, с мидиями, «путешествующими» на днищах судов. Поэтому, чтобы предотвратить потенциальные эпидемии рака среди мидий, необходим постоянный мониторинг здоровья моллюсков в морях России.
Cancer Research
Genetics
Hydrobiology
3 November 2023
Использование тепловых насосов поможет сохранить вечную мерзлоту
Отказ от аккумуляторов в пользу тепловых насосов с регулируемой мощностью снизил стоимость охладительных установок на солнечной энергии на 44%. Эти устройства становятся популярны в северных регионах, где их используют для сохранения вечной мерзлоты. При этом несколько маломощных тепловых насосов, использующих энергию от солнечных батарей на охлаждение грунта, оказались на 30–35% эффективнее одного высокомощного.
"Green" technologies
Ecology
Energy industry
18 September 2023