น้ำด้านล่างของทะเลสาบมีความเหนียวเหนอะหนะมากกว่าชั้นที่ลึกที่สุดและมืดที่สุด พวกมันฝัง คาร์บอน ไนโตรเจน และฟอสฟอรัสจำนวนมากที่พบในน้ำที่ไหลบ่ามาจากแผ่นดิน Cayelan Carey นักวิทยาศาสตร์ด้านน้ำจืดกล่าวว่า ในฐานะที่เป็นแหล่งกักเก็บสารอาหารที่สำคัญแห่งหนึ่งของธรรมชาติ ทะเลสาบจึงได้รับการยอมรับว่าเป็น “ผู้พิทักษ์” ของสิ่งแวดล้อม “เราคิดว่าทะเลสาบเป็นเสมือนยามรักษาการณ์ เพราะพวกมันรวมเอาการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดที่เกิดขึ้นบนบกเข้าด้วยกันอย่างแท้จริง” แครี่
รองศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพใน วิทยาลัยวิทยาศาสตร์
เวอร์จิเนียเทค และนักวิทยาศาสตร์ในสังกัดของสถาบันฟราลินไลฟ์ไซเอนซ์กล่าว “ทะเลสาบทำหน้าที่นี้ได้อย่างดีเยี่ยมในการรับและแปรรูปคาร์บอน ไนโตรเจน และฟอสฟอรัสทั้งหมดนี้ เพื่อป้องกันไม่ให้ไหลลงสู่มหาสมุทร” แต่งานนั้นอาจถูกรื้อทิ้งได้เนื่องจากภาวะขาดออกซิเจน การสูญเสียความพร้อมใช้ ของออกซิเจน ทีมของ Carey พบในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในสัปดาห์นี้ในGlobal Change Biology นักวิทยาศาสตร์หวาดกลัวมานานหลายปีและเพิ่งได้รับการยืนยันว่าแพร่หลายโดยข้อมูลจากทะเลสาบหลายร้อยแห่ง Anoxia กำลังดูดออกซิเจนจากน้ำจืดของโลก เป็นปรากฏการณ์ที่เชื่อมโยงกับการอุ่นของน้ำที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการไหลบ่าของสารมลพิษส่วนเกินจากการใช้ที่ดิน น้ำอุ่นจะลดความสามารถในการกักเก็บออกซิเจนของน้ำจืด ในขณะที่การสลายสารอาหารโดยการไหลบ่าของจุลินทรีย์ในน้ำจืดจะกลืนกินออกซิเจน ในการทดลองภาคสนามเป็นเวลาเจ็ดปีที่ควบคุมระดับออกซิเจนในน้ำด้านล่างของอ่างเก็บน้ำใกล้เคียง ทีมของ Carey พบว่าสภาวะที่ไม่เป็นพิษมีผลตามที่พวกเขาคาดไว้ นั่นคือ ตะกอนจะปล่อยสารอาหารและคาร์บอนจำนวนมากออกมา แต่พวกเขาไม่ได้เตรียมพร้อมสำหรับขอบเขตของการเปลี่ยนแปลง พวกเขาสังเกตเห็นว่าทะเลสาบไหลจากแอ่งน้ำ ซึ่งกักเก็บสารอาหารและคาร์บอนไว้มากกว่าที่มันจะส่งออก ไปสู่แหล่งสารอาหารที่อยู่ปลายน้ำ เริ่มวัฏจักรที่ภาวะอ็อกเซียในทะเลสาบหนึ่งอาจก่อให้เกิดภาวะอะโนเซียในอีกที่หนึ่ง“ฉันไม่คาดคิดมาก่อนว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของน้ำมากขนาดนี้” แครี่กล่าว “และเพื่อให้เห็นอย่างต่อเนื่องและตลอดเจ็ดปีของการศึกษา ผลกระทบของภาวะอะโนเซียนั้นมีขนาดใหญ่กว่าที่ฉันคาดการณ์ไว้เดิมหลายเท่า”
การค้นพบเหล่านั้นขึ้นอยู่กับการออกแบบการทดลองของทีม
ที่แปลกใหม่ในไม่กี่วิธี ต้องทำในระดับระบบนิเวศทั้งหมด ไม่เพียงแต่ดำเนินการกับตัวอย่างที่ทดสอบในห้องแล็บหรือในตู้เล็กๆ ของก้นทะเลสาบเท่านั้น แต่ต้องมีการเข้าถึงน้ำทั้งหมดด้วย ทีมของ Carey ทำการทดลองภาคสนามในอ่างเก็บน้ำ Falling Creek ในเมือง Vinton รัฐเวอร์จิเนีย โดยสมาชิกในทีมควบคุมระดับออกซิเจนในน้ำด้านล่างของทะเลสาบโดยใช้ระบบการเติมออกซิเจนเชิงวิศวกรรมที่สามารถดึงน้ำออกจากก้นทะเล ฉีดออกซิเจนที่ละลายน้ำเข้าไปที่ความเข้มข้นอิ่มตัวยิ่งยวดบนบก และส่งน้ำที่มีออกซิเจนกลับสู่ด้านล่างโดยไม่เปลี่ยนอุณหภูมิของน้ำ
Carey, Roger Moore และ Mojdeh Khatam-Moore คณาจารย์จากวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ กล่าวว่า การควบคุมเฉพาะระดับออกซิเจนในน้ำด้านล่าง ซึ่งช่วยลดผลกระทบจากอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง จึงมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจผลกระทบของ Anoxia “ด้วยการควบคุมออกซิเจนโดยไม่เปลี่ยนอุณหภูมิ เราสามารถเข้าใจและแยกออกได้ว่าผลกระทบของมันจะเป็นอย่างไร เราสามารถพูดได้อย่างแท้จริงว่าสิ่งที่เราเห็นเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของออกซิเจน ไม่ใช่จากปัจจัยภายนอกอื่นๆ ที่เกิดขึ้นในทะเลสาบ”แต่การวิเคราะห์ผลกระทบของ Anoxia ไม่ได้หยุดอยู่แค่การเพิ่มหรือลดระดับออกซิเจนและการตรวจสอบเคมีของน้ำ ด้วยการทดลองภาคสนาม มีข้อมูลที่คุณต้องการอยู่เสมอแต่ไม่สามารถรวบรวมได้ แครี่กล่าว เป็นการยากที่จะสุ่มตัวอย่างและวัด “ปฏิสัมพันธ์ระหว่างตะกอนกับน้ำ” โดยไม่รบกวนพวกเขาในภาคสนาม นอกจากนี้ยังมีปัญหาด้านลอจิสติกส์: แครี่ไม่สามารถส่งคนไปเก็บข้อมูลทุกวันเป็นเวลาเจ็ดฤดูร้อนทีมงานจึงป้อนข้อมูลที่รวบรวมไว้ในรูปแบบที่แครี่อธิบายว่าเป็น “วิดีโอเกมแห่งทะเลสาบ” ซึ่งจำลองปฏิสัมพันธ์ที่สำคัญแต่ยุ่งยากเหล่านั้น “พื้นฐานของวิดีโอเกมคือสมการมากมายที่เราสามารถปรับเปลี่ยนได้เพื่อทำความเข้าใจว่ากระบวนการใดที่สำคัญที่สุดเมื่ออ่างเก็บน้ำมีระดับออกซิเจนต่ำและสูง” เธอกล่าวโมเดลนี้ยังช่วยให้ทีมได้รับข้อมูลทุกชั่วโมง “นั่นทำให้เราสามารถเข้าใจได้อย่างแท้จริงว่าทะเลสาบตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของออกซิเจนได้เร็วแค่ไหน” แครี่กล่าว
การพลิกบทบาท
นักวิจัยสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงอย่างมากของความเข้มข้นของสารอาหารที่ปล่อยออกมาจากน้ำด้านล่างด้วยภาวะขาดออกซิเจน รวมถึงการส่งออกไนโตรเจนที่เพิ่มขึ้นถึงหกเท่า เมื่อเวลาผ่านไป ทะเลสาบได้เปลี่ยนจากแหล่งกักเก็บฟอสฟอรัสและคาร์บอนเป็นแหล่งสุทธิของสารอาหารทั้งสองไปสู่แหล่งน้ำที่อยู่ปลายน้ำ “สิ่งที่เราเห็นคือทะเลสาบไม่สามารถทำหน้าที่สำคัญในการทำหน้าที่เป็นอ่างกักเก็บคาร์บอน ไนโตรเจน และฟอสฟอรัสได้ อย่างที่ควรจะเป็นหากมีออกซิเจนอยู่ที่นั่น” แครีย์กล่าว “การเปลี่ยนแปลงนี้น่าทึ่งมากสำหรับองค์ประกอบทั้งสามอย่างแยกจากกัน แต่เราเห็นว่าโดยรวมแล้ว ความสามารถของทะเลสาบในการทำหน้าที่เป็นอ่างล้างจานนี้เปลี่ยนไปมาก”คาร์บอน ไนโตรเจน และฟอสฟอรัสทั้งหมดนั้น เมื่อถูกฝังอยู่ที่ด้านล่าง ไม่เพียงแต่ถูกปล่อยลงสู่แหล่งน้ำเท่านั้น ซึ่งอาจเป็นแหล่งอาหารของสาหร่ายที่เป็นพิษ เป็นอันตรายต่อสัตว์ป่าน้ำจืด และทำให้อ่างเก็บน้ำเป็นแหล่งน้ำดื่มได้ แครี่อธิบาย ในที่นี้คือวงจรอุบาทว์ของภาวะอะโนเซียที่ก่อให้เกิดภาวะอะโนเซีย: เมื่อสารอาหารเข้าถึงทะเลสาบ แม่น้ำ และลำธารอื่นๆ มากขึ้น จุลินทรีย์ในแหล่งน้ำแต่ละแห่งจะใช้ออกซิเจนมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อทำลายพวกมัน
การรู้ถึงความรุนแรงของผลกระทบนี้ควรกระตุ้นให้เราดำเนินการเกี่ยวกับการใช้ที่ดิน แครี่เชื่อว่า “การศึกษาของเราเผยให้เห็นถึงกลไกที่ทะเลสาบต้นน้ำกำลังทำร้ายทะเลสาบที่อยู่ปลายน้ำ และหากสิ่งนี้เกิดขึ้นในวงกว้าง เราก็ต้องทำทุกอย่างที่ทำได้เพื่อปกป้องทะเลสาบจากการได้รับฟอสฟอรัส ปุ๋ย และตะกอนมากขึ้น” เธอกล่าว “ฉันหวังว่าเราจะจุดไฟกับผู้คนได้ กระบวนการเหล่านี้กำลังเกิดขึ้นโดยที่เราไม่รู้ด้วยซ้ำ”ผู้ร่วมวิจัยประกอบด้วยนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาหลายคนในCarey Labเช่นเดียวกับ Madeline Schreiber ศาสตราจารย์ภาควิชาธรณีศาสตร์และ Quinn Thomas คณาจารย์ร่วมของDepartment of Biological Sciences and Forest Resources and Environmental Conservationด้านหลังวิทยาลัยทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม โทมัสยังเป็นเพื่อนร่วมคณะวิทยาศาสตร์ข้อมูลในวิทยาลัยวิทยาศาสตร์อีกด้วย
credit : sandersonemployment.com lesasearch.com actsofvillainy.com soccerjerseysshops.com nykodesign.com nymphouniversity.com saltysrealm.com baldmanwalking.com forumharrypotter.com contrebasseries.com
