Molti laghi e stagni stanno cambiando colore, dal piacevole blu o trasparente al marrone scuro o verde, causato dal deflusso di nutrienti e carbonio, insieme a temperature più calde.

Scienziati e gestori dell'acqua stanno lavorando per prevedere le condizioni che creano cambiamenti di colore e fioriture algali, ma è più facile a dirsi che a farsi.

I ricercatori hanno per lo più supposto che le relazioni ecosistemiche che portano a questi cambiamenti siano lineari, tale che aggiungendo più fosforo a un lago, Per esempio, porterebbe direttamente e proporzionalmente a una maggiore crescita di alghe.

Ma un nuovo studio globale sui laghi rileva che queste relazioni sono molto più complesse, interconnessi e non lineari.

"Il nostro studio indica che non possiamo prevedere con precisione come i laghi rispondono al carbonio e ai nutrienti aggiunti senza incorporare dinamiche non lineari e considerando entrambi gli input insieme, " disse Meredith Holgerson, professore assistente presso il Dipartimento di Ecologia e Biologia Evolutiva del College of Agriculture and Life Sciences, e primo autore dello studio, "L'integrazione del metabolismo dell'ecosistema e dell'alloctonia dei consumatori rivela fattori non lineari nell'elaborazione della materia organica del lago, " che è stato pubblicato il 6 agosto sulla rivista Limnologia e Oceanografia .

Laghi e stagni sono sempre più soggetti a eutrofizzazione, un processo in cui i nutrienti aggiunti promuovono la crescita di piante e alghe che rendono i laghi verdi, abbassare i livelli di ossigeno nell'acqua e può essere tossico. Un altro cambiamento del volto dei laghi è "doratura, " dove un aumento del carbonio organico oscura il lago e aumenta la decomposizione. Il cambiamento climatico può esacerbare queste condizioni poiché tempeste più frequenti e intense aumentano il deflusso di nutrienti e materia organica dal paesaggio terrestre.

Lo studio esamina come gli input di fosforo e carbonio ai laghi interagiscono e influenzano la crescita delle piante, respirazione e alloctonia della rete alimentare:quanta parte della biomassa di un organismo ha avuto origine da fonti terrestri rispetto a fonti acquatiche.

Nello studio, un team di otto ricercatori ha esaminato la letteratura scientifica per compilare set di dati sul metabolismo dell'ecosistema (produzione primaria lorda e respirazione in un lago) e sull'alloctonia della rete alimentare (quanto le fonti terrestri alimentano la rete alimentare) dai laghi di tutto il mondo. Mentre studi precedenti hanno esaminato il metabolismo o l'alloctonia in modo indipendente, questo studio è il primo a confrontarli simultaneamente su un'ampia gamma di laghi. Mettendo insieme le due metriche, i ricercatori avevano una comprensione più chiara di come i laghi rispondono ai cambiamenti sia nei nutrienti che nel carbonio.

"Abbiamo scoperto che la maggior parte delle nostre relazioni non erano lineari sia per il metabolismo che per l'alloctonia, " ha detto Holgerson.

Per esempio, la produzione primaria lorda (il tasso totale di produzione di materiale vegetale) è aumentata linearmente solo a livelli intermedi di fosforo totale. A livelli bassi e alti, l'aggiunta di fosforo non ha modificato significativamente la produzione primaria lorda.

Nel passato, la saggezza convenzionale ha affermato che maggiori apporti esterni di carbonio terrestre porterebbero a una maggiore alloctonia nella rete alimentare. "Ma invece, abbiamo scoperto che la più alta alloctonia richiedeva livelli intermedi di carbonio e fosforo, " ha detto Holgerson. "Per prevedere come i laghi risponderanno ai cambiamenti nei carichi di nutrienti e di carbonio, dobbiamo capire le forme di queste relazioni".

Poiché la dinamica del lago non è lineare, lei disse, lo studio indica possibili soglie di cambiamento.

"Senza tenere conto di questi cambiamenti di soglia e delle potenziali interazioni tra carbonio e nutrienti, prevediamo erroneamente la risposta di un lago al cambiamento, " lei disse.

In definitiva, Holgerson ha detto, soluzioni all'eutrofizzazione e all'imbrunimento comporteranno la riduzione del carico di nutrienti e carbonio nei laghi, quale, pur essendo semplice in teoria, sono difficili da implementare.