Järvedel on ülemaailmses lämmastikuringes oluline roll. Veekogudes elutsevad mikroorganismid muudavad lämmastikuühendid, näiteks nitraadi või ammoniaagi, lämmastikgaasiks, mis eraldub atmosfääri. Seda protsessi nimetatakse denitrifikatsiooniks ning ligi 20 protsenti siseveekogude looduslikust lämmastiku eraldumisest toimub just sellisel viisil. Baseli Ülikooli teadlaste juhitud uuest uuringust aga selgub, et see puhastusvõime on kliimamuutuste suhtes väga tundlik, vahendab EurekAlert!.

Uurimistööks koguti proove Šveitsis Luzerni järvepiirkonnas asuvast Baldeggi järvest. See 5,3 ruutkilomeetri suurune veekogu on tüüpiline näide parasvöötme järvest, kus vesi seguneb täielikult ühe aasta jooksul.

Uurijad tõestasid, et denitrifikatsiooni aktiivsus ongi tihedalt seotud just hooajalise vee segunemisega. Näiteks talvel segunevad täielikult Baldeggi järve soe hapnikurikas pinnavesi, siirdekiht ning külm hapnikuvaene süvavesi.

Selles faasis on denitrifikatsioon ligi 50 protsenti aktiivsem kui suvise kihistumise ajal ning siin peitubki kliimamuutusega seotud oht. Uuringu kaasautori Cameron Callbecki sõnul sõltub järvede lämmastiku eraldamise võime tugevalt aastaaegadest, mille rütmi aga kliimamuutused muudavad.

Temperatuuri soojenemise korral võib talvine segunemisfaas lüheneda umbes 27 päeva võrra. Selle tulemusena väheneks ka veest eraldatava lämmastiku hulk. Keskkonnateadlase sõnul ei ole aga veel selge, miks toimub denitrifikatsioon just talvisel ajal.

Järved täidavad ülemaailmses lämmastikuringes kriitilist rolli, sest kui siseveekogud lämmastikku ei eralda, voolab see jõgede kaudu ookeani. Sellel võivad aga olla tõsised tagajärjed ranniku ökosüsteemidele, näiteks vetikate vohamise või nn surnud tsoonide tekkimise näol. Uuringu kaasautori dr Moritz Lehmanni sõnul näitavad tulemused, et isegi suhteliselt väikesed nihked järvede hooajalises segunemise rütmis võivad mõjutada lämmastikuringet nii ühe järve tasandil kui ka ülemaailmses mastaabis.

Setteproovid ja järve mudel

Denitrifikatsiooni mõõtmiseks kasutati kahte meetodit. Esmalt lisati setteproovidesse haruldast isotoopi sisaldavaid lämmastikumolekule. Isotoop ja spetsiaalsed mõõtmistehnikad võimaldasid kindlaks teha, kui suur osa märgistatud lämmastikust muudeti lämmastikgaasiks. See näitaja peegeldaski denitrifikatsiooni aktiivsust.

Teiseks loodi tervet Baldeggi järve hõlmav mudel, et hinnata eraldatava lämmastiku koguhulka. Callbeck märkis, et mudeli tulemused langesid vaatlusandmetega kokku. See võimaldas teha omakorda usaldusväärseid prognoose järve lämmastikueralduse kohta ja kinnitas, et talv on tõepoolest denitrifikatsiooni intensiivsem periood.

Setetes avastati ka omalaadne mikroobide koostöö. Teatud bakterid lagundavad kitiini ehk zooplanktoni kestadest ja surnud vetikatest pärinevat vastupidavat molekuli, mis ladestub järve põhja. Selle lagunemise käigus tekivad ühendid, mis on teistele mikroorganismidele energiaallikaks. Need omakorda käivitavad denitrifikatsiooni, muutes nitraadi lämmastikgaasiks. Kitiini lagundamine on seega kütuseks protsessile, mille abil eraldatakse veest liigne lämmastik.

Järgmise sammuna plaanitakse uurida, kas vaadeldud protsessid mõjutavad ka kliimat kahjustava dilämmastikoksiidi ehk naerugaasi teket.

Teadlaste avastuste kohta saab lugeda lähemalt teadusajakirjas Nature Microbiology.