Stikstofdepositie veroorzaakt door menselijke activiteiten kan leiden tot een verhoogde productie van fytoplankton in boreale meren. De reactie van boreale meren op stikstofdepositie zal sterk afhangen van het gehalte aan organische koolstof van elk meer, die naar verwachting zullen toenemen met het toekomstige warmere en nattere klimaat. Dit blijkt uit een proefschrift aan de Universiteit van Umeå.

De wereldwijde toename van anorganische stikstofdepositie via verbranding van fossiele brandstoffen, bemesting en bosbouw hebben drastisch ingegrepen in de natuurlijke stikstofcyclus van de aarde. Voedselwebben van boreale meren, die historisch gezien tot nu toe weinig stikstofdepositie hebben gehad, zijn naar verwachting bijzonder gevoelig voor een toename van de beschikbaarheid van anorganische stikstof.

Tegelijkertijd, globale verandering gemedieerd door opwarming, meer neerslag, en verminderde atmosferische sulfaatafzetting verhoogt terrestrische opgeloste organische koolstofbeladingen naar aquatische systemen.

Echter, experimenten met hele meren die de gevolgen aantonen van een verhoogde beschikbaarheid van anorganische stikstof en organische koolstof op de productiviteit en de voedselwebstructuur in natuurlijke boreale meren, ontbraken tot nu toe.

Om deze vragen te beantwoorden, Anne Deininger voerde experimenten uit met stikstofbemesting in het hele meer. Ze bestudeerde zes meren in Noord-Zweden met van nature verschillende organische koolstofconcentraties (twee heldere meren, twee meren met tussenliggende niveaus van organische koolstof, en twee organische koolstofrijke meren, "bruin") over drie jaar.

De opstelling omvatte een jaar meten van referentieomstandigheden en twee jaar met experimentele stikstofmanipulaties. Vervolgens, Anne Deininger volgde hoe de toegevoegde stikstof in de voedselketen terechtkwam, hoe het verschillende groepen organismen beïnvloedde, en ten slotte getest of de respons verschilde afhankelijk van het organische koolstofgehalte van de meren.

Nitraattoevoeging verhoogde duidelijk de productie van fytoplankton en biomassa in alle experimentele meren. Echter, Anne Deininger ontdekte dat dit stimulerende stikstofeffect afnam met een hoger gehalte aan organische koolstof in het meer, veroorzaakt door de toegeschreven lichtreductie.

"Dit zijn zeer interessante resultaten omdat het laat zien dat de reactie van voedselwebben in de boreale meren op verhoogde stikstofdepositie sterk verband houdt met de organische koolstofconcentratie in elk meer. het betekent ook dat mondiale veranderingen en de effecten daarvan op de mondiale koolstofcyclus sterk bepalend zullen zijn voor de reactie van boreale meren op veranderingen in stikstofdepositie. Dit is iets waar we tot nu toe alleen maar over konden speculeren, ’ zegt Anne Deininger.

Een andere belangrijke vraag die in het proefschrift aan de orde komt, is hoe stikstofdepositie de consumenten van fytoplankton kan beïnvloeden, en de voedselwebstructuur in het algemeen. interessant, ook de reactie van consumenten (d.w.z. zoöplankton) op stikstoftoevoeging verschilde afhankelijk van het organische koolstofgehalte van elk meer. Vooral in helderdere meren met een laag organisch koolstofgehalte, fytoplankton werd zo verrijkt met stikstof dat het voedsel van slechte kwaliteit werd voor zoöplankton. Dus, hoewel voedselbronnen toenamen met toevoeging van stikstof, de verminderde voedselkwaliteit resulteerde in een verminderde groei van hun consumenten en minder energie die naar de voedselketen werd overgebracht. In bruinere en meer organische koolstofrijke meren, de voedselkwaliteit was niet in dezelfde mate verminderd als in helderwatermeren en het voedselweb was duidelijk beter bestand tegen stikstoftoevoeging.

"Samengevat, mijn proefschrift suggereert dat elke verandering in het landschap die de beschikbaarheid van anorganische stikstof verbetert, vooral van invloed zal zijn op voedselwebben in de open waterzone van helderwatermeren. In tegenstelling tot, door globale verandering veroorzaakte toename van de export van organische koolstof van land naar boreale meren zal resulteren in meer meren met een lagere productie van fytoplankton en biomassa en met voedselwebben die beter bestand zijn tegen verhoogde stikstofdepositie, ’ zegt Anne Deininger.

belangrijk, als volgende stap moet toekomstig onderzoek uitwijzen waar de stikstof die wordt afgezet in organisch rijke meren uiteindelijk terechtkomt. Omdat het in de open waterzone niet zo efficiënt wordt opgenomen door het voedselweb, het kan microbiële paden binnendringen op de bodem van het meer of als alternatief worden weggespoeld en opgenomen door stroomafwaartse oevervegetatie.

In tijden van toenemende computercapaciteit, het verzamelen van gegevens van empirische veldexperimenten is cruciaal om voorspellende kaders en modellen te bouwen om te diagnosticeren wanneer, waar en hoe ecosystemen zullen reageren op wereldwijde veranderingen en veranderingen in stikstofdepositie.

"Dit maakte deel uit van mijn werk en het ontwikkelen van dergelijke modellen is belangrijk, omdat het ons vermogen om toekomstige wereldwijde veranderingen te beheren enorm zal helpen."