|
|
Результаты
экспериментов в североамериканских
озерах
Сравнение результатов исследований озер,
которые были ацидифицированы в процессе
экспериментальных работ и подверженных этому
воздействию в результате кислотных дождей
обобщена в работе Шиндлера (Schindler et.al. 1991).Здесь
приводится краткий перевод этой статьи.Краткое
описание экспериментальных озер
Гидрохимия.Внутреннее образование щелочности
(Internal alkalinity generation - IAG). Внутреннее
образование щелочности (IAG)
является важным источником щелочности во всех
“мягких” озерах, которые имеют относительно
крупные притоки серы и нитратов и
продолжительное время водообмена. Следует
указать, что три экспериментальных озера по
ацидификации ( Little
Rock Lake ,L223 и L302S) генерируют значительное
количество щелочности путем микробиальной
утилизации сульфатов. Они также генерируют
щелочность путем микробиальной денитрификации и
водорослевое потребление
нитратов.Высвобождение кальция и в меньшей
степени магния и натрия из озерных отложений
обеспечивает дополнительный IAG. Высвобождение
железа и марганца обеспечивает сезонный приток
IAG в гиполимнион (hypolimnion – the water between the upper layer that
rapidly changes temperature during summer and the botton of a lake).
Концентрации фосфора в экспериментальных озерах
не подвергаются влиянию ацидификации, что
подтверждает тот факт, что водородный ион имеет
маленькое прямое воздействие на круговорот
фосфора в природных водах. Химические
исследования, проведенные в экспериментальных
озерах показали несколько путей, в которых
круговорот азота разрушается в результате
ацидификации. Во первых, возрастающий приток
нитратов из любого источника увеличиваетIAG из-за
увеличивающейся денитрификации и водорослевой
минерализации. При рН ниже 5,5-5,6 нитрификация в
двух озерах экспериментальной озерной области
(ELA) прекращала приводить к увеличению
концентраций аммония в озерах.В Little Rock Lake не было
свидетельств того, что нитрификация
сдерживалась при рН 5,2 , но частичное снижение
этого процесса наблюдалось не первой стадии
экспериментов (1989 – 1990 гг.) В LRL эпилимнические
клетки цианобактерии Anabaene, известного фиксатора
азота, не появлялись при рН 5,6. Что подтверждает
тот факт, что фиксация азота была разрушена. При
рН 4,7 фиксация азота не наблюдалась визуально в
экспериментальной части водоема, в тоже время
отмечается в контрольной части.
Прозрачность.
Прозрачность во всех трех водоемах увеличилась,
так как произошли изменения ДОС (растворенный
органический углерод).Показано (Watras, Baker, 1988), что
низкие значения ДОС вызывают изменения в
спектральном распределении света, укорачивая
длину световой волны, что приводит к увеличению
прозрачности.
В начало страницы
Фитопланктон.
Ацидификация не уменьшила продукцию
фитопланктона, биомассу и хлорофилл в
эпилимнионе, исключая осень, когда плотность
клеток металимнических и гиполимнических видов
переместилась в эпилимнион, продукция
фитопланктона даже увеличилась в L 233 . Увеличение
продукции в глубоких слоях произошло вследствии
увеличения прозрачности. Вместе с тем,
разнообразте видов фитопланктонного сообщества
уменьшилось во всех трех озерах. Обнаружена
значительная корреляция между рН и
разнообразием.
Наблюдается снижение руководящей роли
хризофит (Chrysophyllan), которые типичны для малых
“мягких” озер. И увеличение динофлегеллят
(dinoflagellates) и мелких цианофитов (Cyanophytes) Снижение
разнообразия в фитопланктонном сообществе было
главным образом вызвано уменьшившимся обилием
нескольких первоначально доминирующих видов и
увеличившимся обилием нескольких более
толерантным к кислотности видам.Общее годовое
число фитопланктонных видов значительно не
изменилось: они колебались от 75 до 100.
В начало страницы
Зоопланктон.
Общая величина
биомассы зоопланктона не изменилась в
результате снижения рН до 5,0. Небольшое снижение
биомассы каланоид копепод. Биомасса коловраток и
циклопид копепод оставалась более или менее
постоянной, хотя состав видов изменился.
Наблюдалось только небольшое снижение числа
видов при рН выше 5, потому что некоторые
исчезнувшие или сокращенные по численности виды
были заменены более приспособленными к
кислотности видами. Например, в озере 223 (Lake 223) при
рН 5,6 три из 23 доминирующих вида снизили свою
биомассу , в то время как биомасса двух
увеличилась. В озере 302 (Lake 302 S) семь из 23
первоначально обильных видов уменьшились при рН
5,6 , а два вида – увеличились. При рН 5,1 девять
видов снизили свою биомассу и только 4 вида
–увеличились. Из 25 доминирующих видов в озере
Little Rock Lake, четыре вида уменьшили свою биомассу
при рН 5,6 , в то время, как два вида возросли. При рН
5,1 семь видов из 25 первоначальных доминантов в LRL
уменьшились и только три вида увеличили свою
биомассу. Во всех этих примерах отношение
увеличившихся видов к видам сократившим
биомассу уменьшается по мере снижения величины
рН.
Как указывает Шиндлер (Schindler et. al. 1991) в
зоопланктоне трех озер, участвующих в
эксперименте ,в процессе ацидификации
наблюдались как сходные черты, так и несколько
ключевых различий (Malley et.al. 1982; Frost Montz, 1988; Chang, Mailley,
1989; Gonzales et.al. 1990). Среди кладоцер Daphnia galeata mendotae
доминировала первоначально в зоопланктоне озера
223, но она исчезла при рН 5,5 -–5,6. В LRL Daphnia dubia
доминировала при естественном значении рН, а при
снижении активной реакции среды ее численность
уменьшилась. В обоих озерах Daphnia catawba заметно
увеличила свою биомассу по мере уменьшения рН, но
оставалась доминирующим видом при низких
значениях рН. В LRL Daphnia parvula также увеличила
численность при ацидификации не только после
достижения величины рН 4,7. В озере 302S виды дафний
D. retrocurva и D.longiremi s полностью
исчезли при рН 5,1. В последующем (1989 – 1990 гг.) D.catawba
сначала появилась в небольших количествах, а
затем численность ее заметно возрасла.
Среди других кладоцер босмины увеличили свою
численность по мере ацидификации.Bosmina longirostris
стала наиболее обильной среди кладоцер в озере
302S, составляя около 99% общей биомассы при рН 5.
Diaphanosoma birgei исчезла из озер 223 и 302S и уменьшилась
при рН 5,1 и ниже в озере LRL. Holopedium gibberum проявил
различную реакцию. Он увеличил свою численность
при ацидификации в озере 223, но снизился в LRL после
первого года рН 5,2 б в тоже время полностью исчез
из озера 302S.
Среди каланоид копепод Epischura lacustrisснизилась при
рН ниже 5,6 и исчезла из всех озер при рН 5,1. Diaptomus
sicilis также исчезла из озера 223. Diaptomus minitus
увеличилась во всех трех озерах при уменьшении
рН до 5,1 , но снизилась или исчезла при рН ниже 5.
Циклопиды копепод также выражали различную
реакцию на ацидификацию. Tropocyclops prasinus mexicanus
исчезла из озера 223, но увеличилась в 302S и LRL.
Снижение Diacyclops chomasi и Mesocyclops edax наблюдалось при рН
4,7 одновременно с заметным увеличением в озере LRL
Среди коловраток Keratella taurocephala увеличивала
биомассу в процессе ацидификации во всех трех
озерах, участвующих в эксперименте. K cochlearis была
доминирующим видом при высоких значениях рН и
уменьшила свою численность по мере увеличения K.
taurocephala. В озере Little Rock Lake (LRL) другие ранее
обильные виды коловраток, включаяAsplan chna priodonta Kellicottia longispina ,Conochilus spp. Снизили
свою численность, тогда как Synchaeta spp увеличилась
при низких значениях рН. Наоборот, все
представители рода Polyarthra выразили свою
индиферентность к процессу ацидификации.
Как указывает Фрост (Sierszen, Frost, 1990) в процессе
ацидификации имеет место компенсаторное
замещение, в результате которого не наблюдалось
изменений в активности представителей
растительноядного зоопланктона.
В начало страницы
Зообентос.
В первый , наиболее драматический период
эксперимента по ацидификации в обоих озерах (223 и
302 S) отмечено исчезновение чувствительных к
кислотности видов бентосных ракообразных.
Сообщество бентосных ракообразных в озере LRL, где первоначальный состав
отличался от озер в экспериментальной озерной
области проявил меньшую восприимчивость к
ацидификации. В озере 223 у Mysis relicta не наблюдалось воспроизводства при
рН меньше 6 и они исчезли из водоема при рН 5,8 (Nero,
Schindler, 1983).
Пресноводный рак Orconectes viridis
в озере 223 уже при рН 5,6 начал снижать свою
численность. Ряд изменений, как сопровождающих
это снижение было зафиксировано, включая
увеличение числа паразитов и сбрасывание икры (France
1987; France, Graham, 1985), уменьшение
способности адсорбировать кальций при низких рН
(Malley, 1980) и размягчение
эксоскелета (Davies, 1989).
Значительные негативные изменения происходили в
процессах воспроизводства раков.
Популяция раков в озере 302S
также сснизилась в процессе ацидификации, хотя
здесь они не исчезли так быстро, как в озере 223:не наблюдалось увеличения паразита
Thelophania.
Воздушные насекомые (Chironomidae) не уменьшили свои
показатели ни по численности, ни по биомассе в
озере 223, хотя число видов и разнообразие заметно
уменьшилось при значениях рН ниже 5,6. Также как и
в фитопланктоне и в зоопланктоне, среди
хирономид наблюдается замена исчезающих в
результате ацидификации видов на другие, более
талерантные представители этой группы
зообентоса.. При низких значениях рН полностью
исчезает поденка Heptagenia в озере 223, что связано с
процессом ацидификации. Аналогично, в результате
эксперимента исчезли из состава зообентоса
личинки Caenis и Leptophlebia при значениях рН 4,7 и 5,2
соответственно.
Бентические ракообразные, в частности Sida
снизили свою численность при рН 5,6 и полностью
исчезли при рН 5,2. Chydorus и Alonella увеличились в
течение первого года при рН 5,2 и это связано
больше с реакцией на развитие водорослевых
обрастаний, чем с прямым воздействием
ацидификации. Acroperus harpae показывает сильную
положительную реакцию на ацидификацию, реакцию,
которая может быть связана с уменьшением
хищничества со стороны личинок крупногубого
окуня
В начало страницы
|
|
|
|