Северные озера могут столкнуться с наибольшими экологическими изменениями из-за сокращения и потепления зим

В холодных и снежных регионах мира более короткие и теплые зимы — одно из наиболее заметных последствий изменения климата. Для пресноводных озер это означает более позднее замерзание, более раннее вскрытие и более тонкий лед. Новое исследование, опубликованное в Ecology Letters, показывает, что экологические последствия этих зимних изменений могут быть наиболее драматичными для озер высоких широт.

"Экология покрытых льдом озер — это своего рода черный ящик для лимнологов", — говорит Тед Озерски, биолог из Университета Миннесоты в Дулуте, руководивший исследованием. Долгое время считалось, что подо льдом ничего интересного не происходит, поэтому лишь немногие работы изучали процессы в замерзших озерах. Однако по мере сокращения ледового покрова зимняя экология озер привлекает все больше внимания. Ключевой вопрос: как озера отреагируют на более короткие, теплые зимы и меньший ледовый покров?

Новая статья, написанная исследователями из США, Норвегии и Канады, показывает, что изменения зимних ледовых и снежных условий окажут наибольшее экологическое воздействие на арктические озера, затем на бореальные и умеренные. Причина кроется во взаимодействии между временем поступления солнечной радиации и сезонностью ледового покрова.

На высоких широтах большая доля годового солнечного света поступает, пока озера еще покрыты льдом. Например, на 75° с.ш. более половины годовой солнечной энергии достигает поверхности Земли в период, когда озера покрыты льдом. На 45° с.ш. этот показатель ближе к 25%. В результате даже небольшие изменения продолжительности или прозрачности льда могут кардинально изменить количество света, достигающего толщи воды на высоких широтах.

"Здесь, в северной Норвегии и других арктических регионах, многие озера остаются замерзшими вплоть до периода полярного дня, испытывая 24-часовой солнечный свет", — говорит соавтор Аманда Посте из Норвежского института исследований природы. — "В этих арктических озерах продукция подо льдом может вносить существенный вклад в пищевые сети озер, что может быть поставлено под угрозу прогнозируемым увеличением снежного покрова в некоторых регионах. С другой стороны, потеря льда в период круглосуточного солнечного света может привести к увеличению продуктивности открытой воды".

Команда объединила модели поступления солнечного света с реалистичными сценариями снежного и ледового покрова для различных широт. Также было изучено, как свет взаимодействует с температурой в озерах на разных широтах. Поскольку свет и температура являются ключевыми факторами биологической продуктивности, понимание их изменений необходимо для прогнозирования сдвигов в пищевых сетях и функционировании озерных экосистем.

Ключевые выводы исследования:

• Доступность света в озерах высоких широт гораздо более чувствительна к изменениям ледовых и снежных условий, чем в озерах умеренных широт.
• Изменение климата увеличивает сезонное перекрытие света и тепла, особенно на высоких широтах, усиливая потенциал для роста растений и активности животных.
• В результате озера высоких широт могут претерпеть более драматичные экологические сдвиги, включая изменения продуктивности, динамики пищевых сетей и сроков биологических событий.

Статья предлагает новую основу для понимания того, как изменение климата повлияет на озерные экосистемы, и формулирует проверяемые прогнозы для будущих исследований.

"Многие исследователи, начинающие изучать замерзшие озера, фокусируются только на одном регионе", — отмечает Озерски. — "Наша коллаборация включает ученых, работающих на озерах в очень разных местах: от Миннесоты до бореального Квебека и высокой Арктики. Совместная работа позволила нам выявить эту интересную крупномасштабную закономерность".

Исследование подчеркивает, что зима играет ключевую роль в формировании озерных экосистем, и изменения, происходящие в период ледового покрова, могут иметь мощные и долгосрочные последствия, особенно для северных озер. Авторы сейчас работают с десятками исследовательских групп по всему миру, чтобы собрать стандартизированные наблюдения с различных покрытых льдом озер для проверки и уточнения прогнозов модели.