栄養素と温暖化が相互に作用して、山間部の湖沼は前例のない生態学的状態に追い込まれている

Nutrients and warming interact to force mountain lakes into unprecedented ecological states.

• Isabella A Oleksy
• Jill S Baron
• Peter R Leavitt
• Sarah A Spaulding

抄録

20世紀の反応性窒素（N）の沈着は、標高の高い湖沼の珪藻類群集の変化と強く結びついていたが、他の藻類群の顕著な同時期の変化は、さらなる推進要因を示唆している。我々は、湖底堆積物を用いて、小氷期末期の1850年から2010年までの2つの山間部の湖沼における変化の起源とその大きさを調査した。その結果、藻類群集の豊富さと組成に劇的な変化が見られた。珪藻が最も豊富な光合成生物であることに変わりはないが、珪藻色素の濃度は減少し、一方で葉緑素を表す色素は1950年以降200～300％増加し、藻類の総バイオマスは2倍以上に増加した。いくつかの藻類の変化は1900年に始まったが、ほとんどの堆積物の変化は、地球システムへの人間が引き起こした多くの変化に見合うように1950年に加速した。Nの沈着に加えて、エオリアンダストの沈着がリンを寄与した可能性があります。1983年以降の夏季の気温と地表水温の大幅な上昇は、高地の生態系に直接的、間接的な影響を与えている。このような温暖化は、栄養塩の利用と一次生産を直接的に強化した可能性がある。温暖化の間接的な影響としては、特に氷河が減少することにより、地質・氷圏源からの養分の溶出が増加したことが挙げられる。因果関係のメカニズムを推測しているが、一次生産者群集の変化は歴史的な前例がなく、1950年以降の地球規模の変化の加速と一致しているようである。

While deposition of reactive nitrogen (N) in the twentieth century has been strongly linked to changes in diatom assemblages in high-elevation lakes, pronounced and contemporaneous changes in other algal groups suggest additional drivers. We explored the origin and magnitude of changes in two mountain lakes from the end of the Little Ice Age at 1850, to 2010, using lake sediments. We found dramatic changes in algal community abundance and composition. While diatoms remain the most abundant photosynthetic organisms, concentrations of diatom pigments decreased while pigments representing chlorophytes increased 200-300% since 1950 and total algal biomass more than doubled. Some algal changes began 1900 but shifts in most sedimentary proxies accelerated 1950 commensurate with many human-caused changes to the Earth System. In addition to N deposition, aeolian dust deposition may have contributed phosphorus. Strong increases in summer air and surface water temperatures since 1983 have direct and indirect consequences for high-elevation ecosystems. Such warming could have directly enhanced nutrient use and primary production. Indirect consequences of warming include enhanced leaching of nutrients from geologic and cryosphere sources, particularly as glaciers ablate. While we infer causal mechanisms, changes in primary producer communities appear to be without historical precedent and are commensurate with the post-1950 acceleration of global change.