Фрекен Бок

Здесь мы представляем первое известное сообщение об одном таком экологическом сюрпризе в масштабах озера — заметном синем обесцвечивании льда и воды в ряде высокоэвтрофных прерийных озер в конце зимы 2021 года. сообщение о феномене голубой воды в течение нескольких дней распространилось в социальных сетях (Facebook, Twitter), в традиционных новостях (печать, радио, телевидение) и в государственных учреждениях (Министерство окружающей среды Саскачевана, Агентство водной безопасности Саскачевана). Анализ водных и липидно-растворенных биомаркерных пигментов показал, что синий цвет является результатом высоких концентраций цианобактериального пигмента С-фикоцианина, полученного из позднеосеннего цветения Aphanizomenon flos-aquae .которые вмерзли в прибрежный лед в конце 2020 года. Такие явления могут стать более частыми, поскольку воды умеренного пояса продолжают нагреваться, эвтрофироваться и взаимодействовать с другими новыми изменениями окружающей среды (Birk et al. 2020 ).

Экологические сюрпризы, вероятно, будут происходить чаще по мере того, как масштабы удобрения озер и увеличения потепления в неизведанных водах (Christensen et al. 2006 , Filbee-Dexter et al. 2017 ). Исторически сложилось так, что такие отклонения от экспериментальных ожиданий или механистических прогнозов часто возникали из-за неполного понимания естественного диапазона экосистемных условий, формы временной близорукости, известной неоэкологам как «невидимое настоящее» (Magnuson 1990 ), но знакомой палеолимнологи (Смол 2008). Однако непрекращающийся рост населения и использование ресурсов могут подтолкнуть некоторые пресноводные экосистемы к траекториям, которые невозможно легко предсказать на основе текущих исследований, ориентированных на процессы. Продолжающиеся примеры таких экологических неожиданностей включают гистерезисное изменение состояния в мелководных озерах (Scheffer et al. 2001 , Carpenter 2003 ), внезапное сокращение запасов пресноводных и морских рыб (Myers et al. 1997 ), подледное цветение диазотрофных цианобактерий (Wejnerowski et al . и др. , 2018 г., Щербак и др. , 2019 г.), и внезапная адаптация инвазивных видов за пределами их очевидных биологических пределов (Дики и др., 2021 г.).), а также примеры меньшего масштаба, которые, вероятно, занижены (Sechidis et al. 2017 ).

Хотя уровни токсина были низкими (около 0,2 мкг микроцистина/л), высокие концентрации С-фикоцианина вызвали обеспокоенность общественности по поводу эвтрофикации, загрязнения и изменения климата и привели к быстрому реагированию со стороны правительства и академических кругов. Учитывая, что изменение климата и загрязнение питательными веществами увеличивают масштабы и продолжительность цветения цианобактерий, синее окрашивание озерного льда может стать широко распространенным явлением в эвтрофных озерах, покрытых льдом.Несмотря на признание причин и последствий загрязнения питательными веществами, качество воды во многих озерах в пределах населенных водосборов продолжает снижаться (ЕАОС , 2018 г., Ле Моал и др., 2019 г. ), что приводит к непредвиденным последствиям (Карпентер, 2003 г. ). В течение 20-го века эта деградация часто была связана с загрязнением фосфором из точечных источников, таких как города, очистные сооружения и интенсивные животноводческие хозяйства (Schindler 1977 , Jeppesen et al. 2005 ). 

Продолжающаяся эвтрофикация внутренних вод из-за загрязнения питательными веществами может сочетаться с беспрецедентным потеплением атмосферы и озер, создавая новые экологические сюрпризы. Здесь мы сообщаем о первом известном случае заметного синего обесцвечивания льда и воды в прерийных озерах с высокой эвтрофностью в конце зимы 2021 года. Об интенсивном синем окрашивании впервые сообщили правительственным учреждениям подледные рыбаки в начале марта 2021 года, а затем широко распространилось через социальные сети, в результате чего в первых нациях и обеспокоенность общественности по поводу возможного выброса септических полей, разливов токсичных веществ, загрязнения городов и бесхозяйственности в сельском хозяйстве.Aphanizomenon flos-aquae в конце октября 2020 года вмерз в прибрежный лед. Дистанционное зондирование с использованием спутниковых платформ Sentinel 3 A/B OLCI и Sentinel 2 A/B MSI показало, что синее окрашивание охватило 0,68 ± 0,24 км2 .(4,25 ± 1,5% площади поверхности озера), сохранялась в течение 4 недель и располагалась в пределах 50 м от берега озера в районах, где осеннее цветение цианобактерий было особенно интенсивным. 

 После того, как азот уменьшился во время HW в Пайн-Лейк, цианобактерии перешли от разнообразного сообщества с видами, которые фиксируют атмосферный азот, и другими, не обладающими такой способностью, к сообществу, в котором доминируютАфанизоменон flos-aquae . Корреляционный анализ показал, что цветение Пайн-Лейк было связано с эвфотической TP, общим азотом (TN), более ранним весенним вскрытием льда и более высокими температурами воздуха. Из-за увеличения количества осадков PLRS могла использовать систему чаще, чем предполагалось. Сосновое озеро остается продуктивным, и цель мезотрофной продуктивности не достигнута. Однако анализ аноксии предполагает, что продуктивность озера должна заметно снизиться к 2032 году при продолжении эксплуатации ГС. HW представляет собой доступный вариант для стратифицированных озер с высоким внутренним содержанием фосфора.