22 июля 2022, 22:00

Предложен индекс «синхронизации» для оценки изменений водоемов

Экология
Гидробиология
Предложен индекс «синхронизации» для оценки изменений водоемов
Источник: 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.

Публикации из новости

Phase synchronization of chlorophyll and total phosphorus oscillations as an indicator of the transformation of a lake ecosystem
Rusakov A.V., Adamovich B.V., Nurieva N.I., Kovalevskaya R.Z., Mikheyeva T.M., Radchikova N.P., Zhukava H.A., Veres Y.K., Zhukova T.V., Medvinsky A.B.
Q1 Scientific Reports 2022 цитирований: 0
Open Access
Open access