New experimental data to implement ecological network analysis of nitrogen and phosphorus in two eutrophic lagoons
Viaroli, Pierluigi | |
Eutrofikacijos ir klimato kaitos sąveika kelia grėsmę pakrančių˛ lagūnų˛ biogeocheminiam funkcionavimui. Azoto ir fosforo dinamika buvo analizuojama dviejose eutrofinėse lagūnose: Sacco di Goro lagūnoje Šiaurės Adrijoje ir Kuršių˛ mariose, pietrytinėje Baltijos jūros dalyje. Derinant eksperimentinius ir matematinio modeliavimo metodus buvo siekiama ištirti maistmedžiagių˛ sulaikymo ir pašalinimo procesus. Klimato, ekstremalių, įvykių, anoksijos ir skirtingų bioturbuojančių organizmų poveikis buvo tirtas in vitro eksperimentais. Siekiant sudaryti medžiagų tinklus, vaizduojančius N ir P apykaitą visoje lagūnoje, buvo atlikti išsamūs dugno nuosėdose vykstančiu˛ procesu˛ matavimai, kurie buvo analizuojami naudojant apibendrinantį matematinio modeliavimo įrankį. Rezultatai išryškina didelį analizuojamų sistemų pažeidžiamumą, ypač vasarą ir esant itin aukštai temperatūrai bei sausringam laikotarpiui. Tokiomis sąlygomis didėja vidinė maistmedžiagių˛ regeneracija, kuri gerokai viršija išorinės prietakos ir šalinimo procesus; tai, savo ruožtu, skatina fotosintetinančių organizmų vystymąsi. Buvo nustatytos jautrios zonos, kurioms būdinga l̇ėta vandens apykaita, daug organinių medžiagų turinčios ir chemiškai redukuotos nuosėdos. Joms būdinga žema deguonies koncentracija ir nuodingų junginių kaupimasis riboja bentoso makrobestuburių bendrijos veiklą. Maistinių medžiagų stechiometrijos atžvilgiu, ypač kritinių oksinių-anoksinių virsmų metu, N ir P ciklai šiose zonose diverguoja, atsiranda nesubalansuota maistmedžiagių regeneracija ir didelis P perteklius.
The biogeochemical functioning of coastal lagoons is threatened by the interplay between eutrophication and climate change. In this study, the nitrogen and phosphorus dynamics were analysed in two eutrophic lagoons (the Goro Lagoon, North Adriatic Sea and the Curonian Lagoon, SE Baltic Sea) by combining experimental and modelling approaches aimed at investigating variations in their nutrient retention or removal capacity. The effects of climatic extremes, anoxia events, and the presence of different bioturbating organisms were tested with experimental activities carried out at the microscale. Detailed measurements on benthic processes have been implemented to construct networks depicting N and P circulation at the whole lagoon scale that were analysed via an integrative modelling tool. Results underline the high vulnerability of the analysed systems, mostly in summer and under heat waves and dry periods. Under these conditions the extent of internal recycling processes increase, largely exceeding external inputs and removal processes, with positive feedbacks on primary producers’ activity. Vulnerable areas were identiőed, and they were characterized by low water circulation, muddy, organic-rich, and chemically reduced sediments, where the low oxygen concentration, and the accumulation of toxic compounds limit the presence of a biodiverse benthic community. In the perspective of nutrient stoichiometry, N and P cycling diverges in these vulnerable areas, especially during critical oxic-anoxic transitions, resulting in unbalanced regeneration and large P excess.