Анализ, опубликованный в Biological Reviews, объединил результаты 184 исследований, взятых из 885 отдельных экспериментов по всему миру, которые изучали влияние добавления азота и фосфора, основных компонентов удобрений, в ручьи и реки. Хотя в анализ были включены только исследования, в которых ученые экспериментально добавляли азот и фосфор, загрязнение азотом и фосфором может стекать с ферм в ручьи, озера и реки, а также через сброс сточных вод.
В больших количествах загрязнение удобрениями может вызвать вредоносное цветение водорослей и привести к гибели рыб.
«В целом, мы обнаружили, что высокие уровни питательных веществ влияют на ручьи и реки повсюду», – сказал ведущий автор исследования Марсело Ардон, доцент кафедры лесного хозяйства и экологических ресурсов Университета штата Северная Каролина. «Куда бы мы ни посмотрели, мы видели увеличение численности и биомассы организмов, которые живут в ручьях, а также ускорение процессов, которые происходят в ручьях – как быстро растут водоросли, как быстро разлагаются листья и как быстро растут организмы, которые питаются на них."
В ходе исследований исследователи обнаружили, что азот и фосфор приводят к усилению роста пищевой сети, например, у водорослей, насекомых, поедающих водоросли, и рыб, поедающих насекомых. В затененных ручьях, где водоросли не растут, они сообщили, что азот и фосфор ускоряют разложение листьев и ускоряют рост организмов, которые ими питаются.
«Мы наблюдали в среднем 48-процентное увеличение общего количества и активности биомассы на всех уровнях пищевой сети», – сказал Ардон. «Мы также обнаружили, что пищевые сети наиболее сильно реагируют на добавление азота и фосфора."
Хотя эксперты уже используют наличие определенного типа хлорофилла – хлорофилла а – в воде для обнаружения роста водорослей, исследователи заявили, что с помощью этого метода можно не заметить загрязнение водоемов, где водоросли не растут и где разложение листьев или других растительных веществ. является основным источником пищи для других организмов.
«Пищевые сети в этих ручьях не зависят от водорослей – деревья затеняют водоросли», – сказал Ардон. "Ручьи там зависят от опадающих и разлагающихся листьев, которые поедают насекомые, такие как ручейники и веснянки. В этих потоках, основанных на обломках, мы обнаружили реакцию на увеличение содержания азота и фосфора, аналогичную реакции водорослей."
Другое открытие заключалось в том, что такие факторы, как свет, температура и исходные концентрации азота и фосфора, влияли на реакцию на увеличение двух питательных веществ.
«Все эти факторы определят, какова будет реакция на повышенный уровень азота и фосфора», – сказал соавтор исследования Райан Утц из Университета Чатема.
По словам Ардона, полученные данные имеют значение для экологической политики.
«Агентство по охране окружающей среды просило штаты найти способы уменьшить сток азота и фосфора в водотоки, потому что мы знаем, что они могут вызвать эти действительно большие проблемы», – сказал Ардон. "Мы знаем это в большом масштабе, и мы не знаем подробностей. Многие штаты, которые предлагают критерии для уменьшения количества питательных веществ в воде, сосредотачиваются только на реакции водорослей. Наше исследование предполагает, что регулирующим органам следует расширить свою точку зрения."