Тем не менее, когда ученые просмотрели данные за 13 лет по 139 озерам в интенсивно сельскохозяйственных районах Айовы, они увидели озера, которые были удивительно чистыми, несмотря на чрезвычайно высокие концентрации питательных веществ.В исследовании, опубликованном 9 октября 2017 года в журнале Inland Waters, ученые из Университета Миннесоты в Дулуте и Миннесотского Си Грант сообщают, что озера были настолько чрезмерно удобрены, что погибло большинство водорослей и цианобактерий, содержащих зеленый пигмент хлорофилл.«Одна из опасностей здесь заключается в том, чтобы ошибочно принять повышенную прозрачность воды за улучшение качества воды», — сказал Крис Филструп, ведущий автор исследования и научный сотрудник обсерватории больших озер UMD и Minnesota Sea Grant. «Фактически, качество воды в этих случаях хуже, чем в озерах, где больше водорослей, но ниже уровень питательных веществ».Регулирующие органы часто использовали прозрачность воды в качестве индикатора качества воды.
Результаты этого исследования показывают, что подход не обязательно работает во всех регионах.Чрезмерный уровень питательных веществ возникает, когда дождь и таяние снега смывают фосфор и азот с сельскохозяйственных полей, кормовых участков, пригородных лужаек и городских центров в озера и другие водоемы. Это новое явление не поддается обобщению, согласно которому даже экстремальные концентрации фосфора и азота продолжают способствовать росту водорослей.«В некоторых озерах Айовы в нашем исследовании мы отметили уровень фосфора в 10 раз больше, чем мы ожидали бы увидеть в озере северной Миннесоты», — сказал Филструп. «Мы были удивлены, увидев, что уровень азота был более чем в 30 раз выше».
Такие экстремальные уровни питательных веществ, по-видимому, уничтожают существующие водоросли и цианобактерии, что приводит к увеличению прозрачности воды. Эта концепция аналогична тому, как внесение слишком большого количества удобрений на землю может повредить, если не убить, растения и сделать почву бесплодной.
«Мы думали, что низкий внешний вид водорослей при высоких концентрациях азота может быть из-за дисбаланса других питательных веществ или слишком большого количества тени для роста водорослей, или что некоторые водоросли менее зеленые, или что зоопланктон поедает больше водорослей при большом количестве азота. , — сказал соавтор Джон А. Даунинг, директор Миннесотского морского гранта, ученый из обсерватории больших озер Университета штата Мэриленд и профессор кафедры биологии Университета Мэриленд. «Но ни одна из этих гипотез не оправдалась. Единственное объяснение, которое пока имеет смысл, состоит в том, что высокий уровень азота вреден для водорослей».
Уменьшение количества водорослей, вероятно, является результатом взаимодействия фосфора, азота, ландшафта и солнечного света, которые в сочетании заставляют чрезмерные частицы нитрата в водной толще образовывать активные формы кислорода, которые повреждают или убивают водоросли, разрывая их клеточные стенки и мембраны. — говорят Филструп и Даунинг.«Вы можете думать об этом как о перекиси водорода», — сказал Филструп. «Поливание перекиси водорода на срез вызывает взрыв бактерий. Вот почему он шипит.
В озерах активные формы кислорода, которые могут образовываться из нитратов, не шипят, но они могут разрушать органические вещества, в том числе и фитопланктон».По мере того как спрос на сельскохозяйственную продукцию продолжает расти и вместе с этим увеличивается использование удобрений, авторы надеются, что это исследование послужит поучительным примером для других сельскохозяйственных регионов, которые испытывают или находятся под угрозой чрезмерной нагрузки питательными веществами.«Применение слишком большого количества азота к полям, лужайкам и садам приводит к потере денег, ведет к появлению нездоровых озер и даже к ущербу для Мексиканского залива.
Выращивание сельскохозяйственных культур и удаление отходов животноводства в соответствии с передовыми методами управления имеют важное значение», — сказал Даунинг.