Исследователи из Северо-Восточного научно-исследовательского института им. Н.А.Шило ДВО РАН провели масштабное исследование, чтобы понять, как ведет себя фосфор в пресноводных озерах Северо-Востока страны. Фосфор — главный дирижер озерной жизни: он задает тон, определяя, быть водоему здоровым или превратиться в зеленое болото. С одной стороны, он необходим водным растениям и организмам, но его переизбыток приводит к цветению воды, дефициту кислорода и массовой гибели рыбы. Ученые выяснили, как этот элемент путешествует от горных пород до озерных глубин и что заставляет его накапливаться.
Исследование охватило несколько озер, включая древнейшее кратерное озеро Эльгыгыттын. Оказалось, что главный источник фосфора в озерах — это не дождевая вода и не растения, а обычные горные породы, окружающие водоем. Под действием ветра и воды породы разрушаются, образуя делювий — рыхлые отложения на склонах. В этом процессе, подобно тому, как золото моют в лотке, самые ценные и тонкие частицы — глинистые минералы — обогащаются фосфором, железом и марганцем. Эти микроскопические частицы смываются в озера и оседают в самых глубоких местах, формируя «кладовые» фосфора.
Но на этом история не заканчивается. Попав в озеро, фосфор не просто лежит на дне. Он вступает в сложную игру с другими элементами. Ученые обнаружили в пробах удивительный минерал — вивианит. Это ярко-синие или белые кристаллы, которые местные жители иногда находят в донном иле. Вивианит — это природный «склад» фосфора и железа. Его кристаллы, размером от микроскопической пыли до нескольких сантиметров, находят по всему разрезу озерных отложений. Причем, вивианит образуется только в особых условиях — в так называемых восстановительных микросредах, где нет кислорода. Такие зоны часто возникают вокруг остатков водных растений или под слоем органики, где бактерии «высасывают» весь кислород. Таким образом, даже в большом озере, насыщенном кислородом, на микромасштабном уровне могут создаваться условия для накопления фосфора.
Самое интересное, что пики накопления фосфора не привязаны к теплым или холодным климатическим эпохам. Они встречаются и в слоях ледниковых периодов, и в более теплых отложениях голоцена. Это значит, что ключевую роль играет не столько общий климат, сколько локальные условия на дне: наличие органики, активность бактерий и геохимические процессы, перераспределяющие элементы в толще осадка. В некоторых озерах, например, в озере Гранд, эти процессы были настолько активны, что сформировали целые слои, богатые железом, марганцем и фосфором.
Работа магаданских ученых показывает, как природа сама регулирует баланс в водоемах. Зная, где и как накапливается фосфор, можно прогнозировать риски эвтрофикации (заболачивания) озер, даже удаленных от городов и заводов. Ведь, как выяснилось, главный загрязнитель здесь — это сам геологический процесс выветривания, а перераспределение фосфора внутри озер — естественный механизм, работающий миллионы лет. Это исследование — еще один важный шаг к пониманию того, как живут и дышат самые северные и самые чистые водоемы России.
Исследование опубликовано в журнале «Тихоокеанская геология»
