研究发现大雨最终会带来大量藻类大量繁殖

JonathonThom从DavidBuoy上的仪器收集门多塔湖数据。图片来源：威斯康星大学麦迪逊分校的PaulShcramm

在世界上湖泊丰富的地区，藻类大量繁殖是一个日益严重的问题。漂浮的绿色浮渣不仅对希望享受水的人造成滋扰，它们还会变成有毒物质并威胁公众健康。

这些大量繁殖背后的主要驱动力是磷，一种广泛用于农业中的作物施肥元素，磷可以从土地流入湖泊——尤其是在大雨期间。威斯康星大学麦迪逊分校的一项新研究显示了风暴磷“加载”后多久会引发藻类爆炸，但也描述了影响湖泊何时以及是否达到临界点的许多其他因素。

“你刚刚经历了一场大风暴并不意味着现在你会得到一个大的[藻类]大量繁殖。大量繁殖要复杂得多。”SteveCarpenter说，他是发表在《美国国家科学院院刊》上的一份报告的主要作者。

Carpenter是威斯康星大学麦迪逊分校湖沼学中心名誉主任和综合生物学名誉教授，他带领一组研究人员深入研究在麦迪逊最大、研究时间最长的水体门多塔湖上收集的长期数据集。

科学家们知道，每年只有少数最高降水风暴事件将大约四分之三的磷输送到湖中。在其他湖泊，先前的研究记录了大风暴过后大量藻类大量繁殖。

但是，在门多塔湖，这种动态更为复杂。虽然磷无疑是藻类大量繁殖的关键成分，但门多塔湖在产生藻类之前可以炖很长时间。事实上，该报告发现，从一场大风暴到大量繁殖的平均滞后时间为15天，从一场释放磷的大雨到一次显着的藻类大量繁殖之间的延迟时间长达两个月。

发生什么了?事实证明，磷只是藻类大量繁殖的一部分。Carpenter确定了另外三个起作用的关键因素：平静的风、温暖的地表水和少量被称为浮游动物的微小甲壳类动物。

就像冬季解冻进入春季时陆地上每年发生的“绿化”一样，随着水域变暖，湖泊会出现爆炸式增长，尤其是藻类。刮风时，这种藻类混入水柱，但当风停时，它可以浮到水面并形成水华。只有当以藻类为食的浮游动物数量很少时，所有这一切才会发生。如果浮游动物数量很多，它们可以吃掉足够多的藻类来阻止水华。

Carpenter指出门多塔湖数据集中的时间段，在这些时间段中，这些变量控制了富含磷的湖泊。平均而言，从1980年代到2000年代初期，浮游动物的丰度很高，使水域更加清澈。此外，1993年的一个凉爽、灰蒙蒙、多云的夏季使地表水温保持较低水平，尽管春季和夏季的大雨使湖中充满了磷，但水华极少出现。

Carpenter说，这些变量的相互作用将使我们很难达到可以精确预测藻类大量繁殖的程度。它们也不受人类控制。根据研究人员的说法，这为想要使水质朝着更好的方向发展并阻止未来藻类大量繁殖的人们留下了一个明确的选择：关闭磷水龙头。

大幅减少陆地上使用的磷量将减少流入我们水域的磷。虽然湖中已有的磷在系统中循环需要一些时间，但最终自然过程会降低负荷。Carpenter说，这不是一个快速的解决方案，但它是目前摆在桌面上的唯一选择。

“太阳会照耀，风会吹，食草动物会随着食物网和物种入侵而波动，”他说，“你真正可以控制的一件事是你可以降低磷含量。”