Vista aerea di un piccolo lago vicino alla città di Clear Lake, Iowa, che rappresenta paesaggi tipici che circondano i laghi in questo studio. Circa il 92 percento della terra nell'Iowa è in produzione agricola e le colture su queste terre ricevono grandi modifiche di azoto come ammoniaca anidra e fosforo. L'eccessiva crescita di alghe causata da questi input di nutrienti ha trasformato molti dei laghi in questa regione di un verde brillante. Sorprendentemente, un certo numero di laghi in questo studio erano più chiari e apparivano più blu del previsto, eppure sono tutt'altro che sani. Gli autori dello studio ipotizzano che livelli di azoto molto elevati, spesso> 10 mg/l, sopprimere le alte concentrazioni di clorofilla (alghe). Credito:John A. Downing
L'apparenza inganna. Guarda un centinaio di laghi nel cuore agricolo degli Stati Uniti e probabilmente vedrai laghi verdi circondati da campi verdi. L'azoto e il fosforo nei fertilizzanti agricoli che aiutano le colture a crescere alimentano anche la crescita di alghe e cianobatteri che in eccesso possono trasformare i laghi del colore della zuppa di piselli.
Tuttavia, quando gli scienziati hanno esaminato 13 anni di dati provenienti da 139 laghi in aree dell'Iowa ad agricoltura intensiva, hanno visto laghi sorprendentemente limpidi nonostante le concentrazioni estremamente elevate di nutrienti.
In uno studio pubblicato il 9 ottobre, 2017 sulla rivista Acque interne scienziati dell'Università del Minnesota Duluth e del Minnesota Sea Grant riferiscono che i laghi erano così eccessivamente fertilizzati che la maggior parte di quelle alghe e cianobatteri contenenti la clorofilla del pigmento verde furono uccisi.
"Uno dei pericoli qui è scambiare una maggiore limpidezza dell'acqua per una migliore qualità dell'acqua, " ha detto Chris Filstrup, autore principale dello studio e ricercatore associato con l'UMD Large Lakes Observatory e Minnesota Sea Grant. "Infatti, la qualità dell'acqua in questi casi è peggiore che nei laghi che hanno più alghe, ancora più bassi livelli di nutrienti."
Le agenzie di regolamentazione hanno spesso utilizzato la limpidezza dell'acqua come indicatore della qualità dell'acqua. I risultati di questo studio suggeriscono che l'approccio potrebbe non funzionare necessariamente in tutte le regioni.
I livelli eccessivi di nutrienti si verificano quando la pioggia e lo scioglimento della neve eliminano il fosforo e l'azoto dai campi agricoli, nutrire un sacco, prati suburbani e centri urbani in laghi e altri corpi idrici. Questo nuovo fenomeno sfida la generalizzazione secondo cui anche concentrazioni estreme di fosforo e azoto continuano ad alimentare la crescita delle alghe.
"In alcuni dei laghi dell'Iowa nel nostro studio abbiamo notato livelli di fosforo 10 volte superiori a quelli che ci aspetteremmo di vedere in un lago del Minnesota settentrionale, " ha detto Filstrup. "Siamo rimasti sbalorditi nel vedere che i livelli di azoto erano più di 30 volte superiori".
Tali livelli estremi di nutrienti sembrano distruggere le alghe e i cianobatteri esistenti con conseguente aumento della limpidezza dell'acqua. Il concetto è simile al modo in cui l'applicazione di troppo fertilizzante sul terreno può danneggiare, se non uccidere, piante e rendere sterile il terreno.
"Pensavamo che la bassa comparsa di alghe ad alte concentrazioni di azoto potesse essere dovuta a squilibri di altri nutrienti, o troppa ombra per far crescere le alghe, o che alcune alghe sono meno verdi o che lo zooplancton mangia più alghe quando c'è molto azoto, " ha detto il coautore John A. Downing, direttore del Minnesota Sea Grant, uno scienziato presso l'UMD Large Lakes Observatory e un professore presso il Dipartimento di Biologia dell'UMD. "Ma nessuna di queste ipotesi è andata a buon fine. L'unica spiegazione che ha senso, finora, è che l'alto contenuto di azoto fa male alle alghe."
La riduzione delle alghe è probabilmente il risultato dell'interazione del fosforo, azoto, il paesaggio e la luce del sole, che quando combinati fa sì che le particelle di nitrato in eccesso nella colonna d'acqua formino specie reattive dell'ossigeno che danneggiano o uccidono le alghe rompendo le loro pareti cellulari e membrane, dicono Filstrup e Downing.
"Potresti pensarlo come il perossido di idrogeno, " ha detto Filstrup. " Versare acqua ossigenata su un taglio fa scoppiare i batteri. Ecco perché frizza. nei laghi, le specie reattive dell'ossigeno che possono formarsi dal nitrato non effervescente ma possono distruggere la materia organica, potenzialmente includendo fitoplancton."
Poiché la domanda di prodotti agricoli continua a crescere e con essa un maggiore uso di fertilizzanti, gli autori sperano che questo studio serva da esempio istruttivo per altre regioni agricole che stanno sperimentando o sono a rischio di un carico estremo di nutrienti.
"Applicare troppo azoto ai campi, prati e giardini sprecano soldi, porta a laghi malsani e danneggia persino il Golfo del Messico. Coltivare colture e gestire i rifiuti animali secondo le migliori pratiche di gestione è essenziale, ", ha detto Downing.
