محققان برای تحقیق در این مورد، توده آبی غنی از مواد مغذی به وسعت حدود دو مایل مربع در سوییس را انتخاب کردند. این دریاچه مانند بسیاری از دریاچه‌های با آب‌وهوای سرد، آب آن فقط یک بار در سال، در ماه‌های سرد، از بالا به پایین مخلوط می‌شود. این دریاچه در بیشتر سال، به صورت لایه‌لایه قرار دارد، آب گرم بالا و آب سرد زیر، به سختی با هم تماس دارند. سپس زمستان، سطح را سرد می‌کند و کل دریاچه می‌چرخد و مخلوط می‌شود.

این تغییرات زمستانی، عامل اصلی پاکسازی دریاچه است. دریاچه در طول ماه‌های تغییر، تقریبا ۵۰ درصد سریع‌تر از روزهای آرام تابستان، نیتروژن را از بین می‌برد، بنابراین زمستان بار سنگین را به دوش کشید.

محققان اظهار کردند: توانایی دریاچه‌ها برای حذف نیتروژن از آب به میزان زیادی به فصل بستگی دارد و با تغییرات اقلیمی در حال تغییر است. نتایج تحقیقات نشان می‌دهد که گرمایش در حال حاضر این ریتم سالانه را از زمان‌بندی قدیمی خود خارج می‌کند.

میکروب‌هایی که با هم کار می‌کنند

مکانیسم اوج زمستانی هنوز مشخص نیست؛ اندازه‌گیری این افزایش ساده اما توضیح آن دشوار بود، با این حال، محققان همکاری احتمالی در گل و لای را کشف کردند که به پاکسازی کمک می‌کند. این کار با ماده «کیتین»، ماده‌ سختی که در پوسته‌ موجودات ریز دریاچه‌ای و پوشش روی جلبک‌های مرده وجود دارد، شروع می‌شود. وقتی این باکتری‌ها به عمق دریاچه می‌روند، در بستر دریاچه جمع می‌شوند و ذخیره‌ای از مواد غنی از کربن می‌سازند.  

به نظر می‌رسد یک گروه از باکتری‌ها از ماده «کیتین» تغذیه  و آن را تجزیه می‌کنند. همچنین، بقایای آنها گروه دوم را تغذیه می‌کند که میکروب‌هایی هستند که نیترات‌زدایی را انجام می‌دهند و پاکسازی نیتروژن را به پایان می‌رسانند.

مشاهده‌ حذف نیتروژن از کل دریاچه توسط میکروب‌ها دشوار است. گازی که آنها تولید می‌کنند در هوا ناپدید می‌شود و مقدار کمی برای اندازه‌گیری می‌ماند. بنابراین محققان از یک شکل قابل ردیابی و برچسب‌گذاری شده‌ نیتروژن استفاده و آن را در رسوبات بررسی کردند. با ردیابی اینکه چه مقدار از آن به گاز تبدیل شده است، آنان پاکسازی را به‌طور مستقیم اندازه‌گیری کردند و سپس یک مدل رایانه‌ای از کل دریاچه ساختند تا بررسی کنند که آیا نمونه‌های کوچک آنها با تصویر کلی مطابقت دارد یا خیر.

نتایج نشان داد، اندازه‌گیری‌ها و مدل با هم هماهنگ بودند و این اعداد همچنان به زمستان، به‌عنوان شلوغ‌ترین بخش سال ختم می‌شدند.

دریاچه‌هایی که زمان پاکسازی خود را از دست می‌دهند

محققان سوال «آینده‌ای گرم‌تر چه چیزی را به همراه خواهد داشت؟» را با در دست داشتن یک مدل کارآمد مطرح و سپس بدترین سناریو را اجرا کردند، با انتشار گازهای گلخانه‌ای بالا به مدت دهه‌ها، شاهد کوتاه و بلند شدن فصل‌های دریاچه بودند.

نتایج نشان داد، تغییرات زمستانی حدود ۲۷ روز کاهش می‌یابد و تقریبا یک ماه از بهترین زمان پاکسازی دریاچه از بین می‌روند. همچنین حذف نیتروژن تقریبا یک دهم کاهش یافت هرچند این مقدار کم به نظر می‌رسد، اما مقیاس بزرگی دارد.

در هزاران دریاچه‌ای که هر ساله در حال تغییر هستند، کاهشی کوچک در فصل پاکسازی، میزان نیتروژنی را که به جای فرار به پایین‌دست، در جای خود می‌ماند، تغییر می‌دهد.

نتایج تحقیقات نشان می‌دهد که اکنون دریاچه‌های سراسر جهان در حال گرم شدن هستند و با گرم شدن مداوم آب‌وهوا، کمتر با هم مخلوط می‌شوند.

این روند فرضی نیست زیرا نتایج نشان می‌دهد که دریاچه‌های سراسر جهان در حال گرم شدن هستند و با گرم شدن مداوم آب‌وهوا، تغییرات کمتری دارند.

بر اساس گزارش ارث، نیتروژنی که دریاچه نمی‌تواند حذف کند، نه تنها ناپدید می‌شود، بلکه از طریق رودخانه‌ها به سمت ساحل می‌رود و باری را که قرار بود دریاچه سبک‌تر کند، حمل می‌کند. نیتروژن اضافی در دریا، جلبک‌ها را تغذیه می‌کند. وقتی جلبک‌ها می‌میرند و می‌پوسند، اکسیژن را از آب می‌گیرند و مناطق مرده باقی می‌گذارند که در آنها چیز کمی زنده می‌ماند.

این مناطق کم‌اکسیژن، خطوط ساحلی نزدیک دهانه رودخانه‌های بزرگ را آسیب می‌زنند. دریاچه‌ای که نیتروژن بیشتری را از خود عبور می‌دهد، به این فشار می‌افزاید و تغییر آرام در یک دریاچه سوییس را به آب اقیانوس دوردست مرتبط می‌کند.  

پیش از این تحقیق، دانشمندان می‌دانستند که دریاچه‌ها، نیتروژن را از آب پاک می‌کنند اما هیچ‌کس این کار را تا این حد به یک فصل واحد وابسته نکرده بود. اکنون شواهد روشنی وجود دارد که فصل زمستانی بیشتر آن را انجام می‌دهد و گرمایش این بازه را محدود می‌کند.

دریاچه در حال گرم شدن می‌تواند به آب‌وهوا آسیب برساند، حتی اگر آب و هوا پاکسازی آن را تضعیف کند.  

نتایج این تحقیق در مجله «میکروبیولوژی طبیعت» (Nature Microbiology) منتشر شده است.

انتهای پیام