气候变化或许会改变湖泊颜色

文/祝叶华

一项最新研究显示，如果全球变暖持续下去，全球蓝色湖泊将面临变成绿色棕色的风险。该研究首次公布了全球湖泊颜色清单，湖水颜色的变化可能表明生态系统健康的丧失。

湖泊变色

空气、温度、降水、湖泊深度和海拔高度以及藻类和淤泥等因素决定了湖泊的颜色。

2022年9月发表在Geophysical Research Letters上的报告中，使用了2013年至2020年期间全球85360个湖泊和水库的514万张卫星图像来确定它们最常见的水色。结果发现，地球上的湖泊分为两种基本颜色：蓝色和绿棕色，其中蓝色湖泊远没有绿棕色湖泊常见，在地球上的湖泊中所占比例不到三分之一。蓝色湖泊主要位于凉爽的高纬度地区，有高降水和冬季冰覆盖，而占比69%的绿棕色湖泊则分布更广，主要位于干旱地区、大陆内陆和沿海岸线。这项研究发现，温暖的海水会产生更多的藻华，这将倾向于把湖泊变成绿色，所以如果气候变化持续下去，蓝色湖泊的比例可能会减少。湖水的颜色部分取决于水中的物质，但水深和周围土地利用等因素也很重要。与蓝色湖泊相比，绿色或棕色湖泊有更多的藻类、沉积物和有机物。

不断变化的颜色可能会改变人们使用这些水体的方式，并为湖泊生态系统的稳定性提供线索。

同样在变色的海洋

覆盖在海洋表面的有机物，如浮游植物，也会改变海洋的颜色。随着海洋变暖，洋流变得更加不规则，水中的分层变得更加复杂，这意味着温暖地区不容易与寒冷地区混合。海洋中成千上万种浮游植物，在特立独行适应着温暖或寒冷的海水。但随着海洋持续变暖，一些物种可能会灭绝，一些则大量繁殖，而另一些会迁移到不同的地区。早在2019年，一篇发表在Nature Communications上的研究模拟了随着海洋持续变暖，浮游植物将如何变化。

结果显示，在“一切如常”的情况下，温室气体排放继续保持不变，海洋中最蓝的亚热带地区将变得更蓝，赤道和两极的绿色区域将变得更绿。因此，研究人员的结论是:到2100年，世界上一半的海洋将拥有更蓝的蓝色和更绿的绿色。对于这样的结论，研究人员指出，海洋颜色的微妙变化是一个早期的警告信号，浮游植物是海洋食物网的基础。海洋中的一切都需要浮游植物的存在，如果这一系统发生大规模的变化，整个食物链都会受到影响。

气候让湖水变暖

美国国家航空航天局（NASA）和美国国家科学基金会（National Science foundation）2015年资助的一项研究表明，气候变化正在使世界各地的湖泊迅速变暖，威胁着淡水供应和生态系统。这项研究涉及世界上超过一半的淡水供应，结果研究发表在Geophysical Research Letters上。研究显示，随着全球变暖速度的加快，湖泊中藻类数量预计将增加20%。对鱼类和动物有毒的藻类预计将增加5%。这项研究使用了超过25年的卫星温度数据和235个湖泊的地面测量数据，发现湖泊平均每10年变暖0.34℃，这比海洋或大气变暖的速度都要快，会产生深远的影响。

各种气候因素都与变暖趋势有关。在北方气候地区，湖泊在春天更早的时候就失去了冰的覆盖，世界上许多地区的云层覆盖更少，使它们的水更多地暴露在温暖的阳光下。湖泊的巨大变化不仅是不可避免的，早期的研究发现，随着气温上升，湖泊的生产力下降。许多湖泊的温度比空气温度变暖得更快，而且在高纬度地区观测到的变暖幅度最大，其他气候变暖研究中也得到了类似的结论。暖水热带湖泊的温度上升可能没有那么剧烈，但这些湖泊升温加剧仍可能对鱼类产生重大负面影响。

湖水变色的影响

社会依赖地表水来满足人类的绝大多数用途。不仅仅是饮用水，还有制造业、能源生产和农作物灌溉。淡水鱼中的蛋白质在发展中国家尤为重要。水温影响着对生态系统的健康和活力至关重要的许多其他性质。当温度急剧偏离正常水平时，湖中的生命形式会发生巨大变化，甚至消失。

所以如果一些湖泊真的变得不那么蓝了，专家推测，人们可能会失去部分已经开始重视的资源。湖泊常被用作饮用水、食物或娱乐。如果水被藻类堵塞得更严重，就可能失去玩耍的吸引力，或者清理饮用水的成本更高。可能会有一段时间，水无法使用，鱼类可能不再存在，所以当这些湖泊从蓝色变成绿色时，人们将无法从这些湖泊获得同样的生态系统服务。此外，在瑞典和芬兰等湖泊文化盛行的地区，湖水颜色的变化可能具有娱乐和文化意义。随着气候持续变暖，北欧的湖泊可能会失去冬季的冰盖，这可能会影响冬季和文化活动。

之前的研究使用了更复杂、更精细的尺度来了解湖泊生态系统的健康状况，但水色是一种简单但可行的水质指标，可以从全球范围内的卫星观察到。这种方法提供了一种研究偏远湖泊如何随气候变化的方法。湖泊的颜色可以暗示一个湖泊生态系统的稳定性，颜色的变化表明生活在水中的生物条件的变化。所以2022年9月这项新研究的一个好处是，它为科学家评估气候变化如何影响地球淡水资源提供了一个基线，对湖泊的持续监测可以帮助科学家发现未来的变化。