《Nature》文章:温带湖泊的广泛缺氧
水体系统溶解氧(DO)浓度影响生物多样性 、养分生物地球化学 、温室气体排放 、饮用水质量 ,最终影响人类健康 。许多水生物种需要氧气充足的栖息地 和凉爽的水来生存温暖的夏季 。深水DO的损失通过促进沉积物中积累的营养物质释放到水中 来降低水质,从而增加浮游植物生物量。这一过程还可促进有害藻华 ,破坏供水,危害人体健康 。尽管海洋存在大规模脱氧,但湖泊中尚无系统的大规模脱氧研究。
针对该问题,美国纽约州特洛伊市伦斯勒理工学院生物科学系Kevin C. Rose教授联合来自全球多位科研人员展开研究。
在该文章中,详细描述了他们的的试验方法,包括如何(1)编译和质量检查数据;(2)插值圈定水层地层;(3)对这些数据进行统计分析。统计分析的重点是气候特征(气温、风速、降水和短波辐射)、DO浓度和饱和度、水温和深水生境质量的长期趋势特征;识别和表征溶解氧浓度和水温随时间变化的潜在非线性;表征DO浓度变化与溶解度、叶绿素和土地利用之间的关系;识别深水DO饱和度变化的预测因子,并表征地表温度趋势的气象驱动因素。
研究人员分析了45,148个溶解氧和温度曲线,并计算了1941年至2017年393个温带湖泊的趋势。他们发现,在表层和深水栖息地,溶解氧的减少是普遍存在的。地表水的减少主要与水温升高时溶解度降低有关,尽管在一些高产的变暖湖泊中,地表水的溶解氧增加了,这可能是由于浮游植物产量的增加。相比之下,深水的减少与更强的热分层和水清晰度的丧失有关,但与气体溶解度的变化无关。研究结果表明,气候变化和水体清晰度下降改变了湖泊的物理和化学环境。淡水中溶解氧的下降幅度是世界海洋的2.75 ~ 9.3倍,并可能威胁到基本的湖泊生态系统服务 。

(a)DO浓度、(b)DO百分比饱和度、(c)趋势幅度的密度图。红色分布表示地表水趋势,蓝色分布表示深水趋势。
每个图的x轴范围覆盖中位数的两个标准差,或大约95%的数据。垂直虚线表示中位数趋势,黑色竖线突出显示零趋势。
来源:Nature