Международный коллектив ученых разработал модель естественной смертности зоопланктона в пресных озерах и оценил объем поступления органических веществ в водную толщу, связанный с разложением мертвых животных. Расчет потока важен тем, что органическое вещество мертвого зоопланктона может стимулировать микробную активность в озере и тем самым способствовать разложению всей накопленной и растворенной в воде органики. Следствием этих процессов будет увеличение выхода углекислого газа из озера в атмосферу. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Plankton Research.
В водных экосистемах важной частью углеродного цикла считается разлагающееся органическое вещество, в том числе мертвая биомасса, образующаяся при отмирании растений и животных. В летнее время для многих глубоких озер типично разделение водной толщи на слои разной плотности. Неживые частички органики оседают в слоях воды различной плотности с разной скоростью. В результате в озере могут сложиться условия, когда мертвое органическое вещество не погружается на дно, где оно, как это обычно считается, захоранивается, а задерживается в воде, разлагается микроорганизмами и выделяется в атмосферу в виде парниковых газов.
Международный коллектив ученых, в состав которого вошли исследователи ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», оценил роль погибших ветвистоусых рачков в круговороте органического углерода в озерах. Используя данные о численности рачков в толще воды и их гибели в немецком озере Штехлин, исследователи разработали эколого-математическую модель для расчета смертности зоопланктона и прогноза связанного с разложением мертвых животных выделения органического углерода в толщу воды. Исследователи выяснили, что органическое вещество, полученное из мертвой массы рачков, может стимулировать микробную активность в озере и в будущем превратить водоем из поглотителя в источник углерода.
В зоопланктонном сообществе озера доминировали несколько видов ветвистоусых рачков. Чтобы оценить вклад погибшего планктона в круговорот органического углерода, исследователи рассмотрели распад останков в толще воды и разработали модель, имитирующую эти процессы и предсказывающую распределение выделяемых органических веществ и углерода в озере по глубине. Выяснилось, что летом, когда озеро разделено на слои воды разной плотности, близкие скорости разложения мертвых рачков наблюдаются в теплой воде около поверхности и на глубине, где температура воды резко падает, а ее плотность растет.
Ученые также обнаружили неочевидные различия между разными видами в их вкладе в общий поток углерода, распределение органического вещества в толще воды и в способности стимулировать микробную деятельность. Показатели зависели от состояния популяций и экосистемы озера. Так, например, исследователи полагали, что маленькие рачки будут вносить меньший вклад в выделяемое органическое вещество. Однако общая смертность популяции мелкого вида была самой высокой среди всех исследованных видов, из-за чего их влияние наоборот оказалось наибольшим.
«В пресноводных водоемах мертвый зоопланктон представляет собой большую часть разлагающегося органического вещества, что делает его останки повсеместным и потенциально обильным источником органического углерода. Вещество, выделяемое мертвым зоопланктоном в окружающую воду, содержит более 7000 соединений, многие из которых богаты азотом и серой и могут стимулировать микробную активность и ускорить разложение более стойкого органического вещества. Это может повлиять на вклад глубоких озер в цикл углерода. Мы прогнозируем, что в будущем из-за глобального потепления, которое влияет на устойчивость разделения водной толщи на слои разной плотности, такой эффект будет усиливаться», — рассказал кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института биофизики СО РАН Александр Толомеев.
Исследование поддержано Российским фондом фундаментальных исследований и Немецким научным фондом (проект № 21-54-12003).
Информация предоставлена Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»
Источник фото: ru.123rf.com
