Прозрачная чистая вода озера Тахо — предмет гордости местных жителей и приманка для туристов. Хотя прозрачность воды — измеряемая глубиной проникновения видимого света — снизилась с момента начала измерений в 1968 году, усилия по сохранению за последние два десятилетия стабилизировали её.
Однако новое исследование, опубликованное в прошлом месяце в журнале «Limnology and Oceanography Letters», показывает, что ситуация с ультрафиолетовым (УФ) излучением выглядит иначе. Глубина проникновения УФ-излучения в озеро Тахо сильно варьируется в зависимости от экстремальных влажных и засушливых лет. Поскольку УФ-излучение может влиять на химические и биологические процессы, изменение подводной освещённости между годами может иметь серьёзные последствия для экосистемы озера Тахо.
Вопрос прозрачности
Для измерения прозрачности воды в озере Тахо, пресноводном озере глубиной 1645 футов (594 метра), расположенном на границе Калифорнии и Невады в горах Сьерра-Невада, учёные опускают в воду белый диск и записывают, насколько глубоко они его видят. Аналогичный подход используется для измерения УФ-излучения, но поскольку оно невидимо для наших глаз, они опускают датчик, который измеряет различные длины волн УФ-излучения по мере его погружения.
Восемнадцать лет назад учёные из Исследовательского центра окружающей среды Тахо при Калифорнийском университете в Дейвисе начали собирать данные об УФ-излучении из озера каждые 2–3 недели, создав долгосрочную запись, редкую для озёр в любой точке мира.
«Вы можете использовать спутники для изучения долгосрочных тенденций прозрачности воды, и люди делали это по всей территории США и по всему миру, — сказал Кевин Роуз, эколог пресноводных водоёмов из Политехнического института Ренсселера в Нью-Йорке, — но многодесятилетняя запись об УФ-излучении — это уникальный актив». Роуз не участвовал в исследовании.
«Мы обнаружили огромные колебания прозрачности УФ-излучения год от года».
Несколько исследований использовали данные из этой записи, но лимнолог Шохей Ватанабэ из Исследовательского центра окружающей среды Тахо и его коллеги хотели провести всесторонний анализ того, испытывает ли озеро Тахо изменения в проникновении УФ-излучения в период с 2006 по 2023 год.
Ватанабэ изначально ожидал увидеть постепенное снижение проникновения УФ-излучения за период исследования, повторяющее тенденцию видимого света. «Вместо этого мы обнаружили огромные колебания прозрачности УФ-излучения год от года», — сказал он.
В засушливые годы, такие как 2014–2015, УФ-излучение проникало глубже, чем в исключительно влажные годы, такие как 2017, когда Сьерра-Невада получила второй по величине объём осадков с 1910 года.
«Это поразительная разница», — сказал Ватанабэ. Наиболее заметные различия произошли весной и в начале лета, когда солнечная радиация наиболее сильна. УФ-излучение было в 100 раз сильнее на глубине 10 метров (32 фута) под поверхностью и достигало почти в 4 раза большей глубины летом в засушливые годы.
Шохей Ватанабэ и другие учёные собирают данные об УФ-излучении в озере Тахо уже 18 лет.
Явление происходит из-за того, что влажные годы смывают в озеро больше частиц и растворённого органического вещества со склонов окружающих гор. Это вещество блокирует УФ-излучение.
Видимый свет показал лишь двукратную разницу в глубине проникновения в озеро между влажными и засушливыми годами, поскольку более длинные волны видимого света не так легко блокируются растворённым органическим веществом в воде. Невооружённым глазом посетители могут заметить некоторые изменения прозрачности воды между годами, «но это не стократная разница», — сказал Ватанабэ.
Ожог солнцем для экосистемы
Баланс УФ-излучения и видимого света имеет решающее значение для пресноводных экосистем. УФ-излучение разрушает растворённое органическое вещество, выделяя углекислый газ в атмосферу. Как и УФ-излучение может вызвать у нас солнечный ожог, оно может нанести вред пресноводным организмам, повреждая ДНК и подавляя фотосинтез. Оно также может повлиять на поведение зоопланктона — эти организмы активно избегают вредного УФ-излучения, мигрируя глубже днём.
Для наиболее биологически вредных длин волн УФ-излучения, включая 305 и 320 нанометров, различия от года к году в озере Тахо были наиболее выраженными.
Однако УФ-излучение не всегда вредно для экосистемы. Роуз отметил предыдущие исследования, показывающие, что оно предотвращает успешное размножение инвазивных рыб, таких как синежаберный солнечник, в чистых водах озера Тахо, потому что личинки не выживают при высоком УФ-излучении. Рыба ограничивается мутными прибрежными зонами, такими как причалы.
«Я действительно хочу подчеркнуть важность долгосрочного мониторинга для такого рода экологических исследований».
Резкие сдвиги в проникновении УФ-излучения между влажными и засушливыми годами означают значительные изменения в экосистемах озера — и эти колебания могут усилиться из-за вызванных человеком климатических изменений. «Когда мы думаем об озере Тахо сейчас, проходящем через циклы осадков, это также означает потенциальный биологический ущерб», — сказал Роуз. Для полного понимания того, как отреагируют эти сообщества, потребуется постоянный мониторинг.
Подобные циклы УФ-излучения могут наблюдаться и в других чистых горных озёрах по всему миру, но каждая озёрная система имеет уникальные характеристики, которые влияют на световые модели. «Я действительно хочу подчеркнуть важность долгосрочного мониторинга для такого рода экологических исследований», — сказал Ватанабэ.
Ватанабэ и его коллеги сейчас планируют и проводят исследования, чтобы определить, как эти вариации УФ-излучения влияют на углеродный цикл озера Тахо, первичную продуктивность и другие биологические процессы. «Это следующий шаг», — сказал он.
Автор: Эндрю Чапман (@andrewchapman.bsky.social), научный писатель.
Ссылка на источник: Chapman, A. (2025), Precipitation extremes drive swings in Lake Tahoe’s UV exposure, Eos, 106, https://doi.org/10.1029/2025EO250234. Опубликовано 26 июня 2025 года.
Текст © 2025. Авторы. CC BY-NC-ND 3.0.