За последние 8000 лет Большое Солёное озеро в Юте чутко реагировало на изменения климата и притока воды. Новые данные об изотопах осадков указывают на то, что человеческая деятельность за последние 200 лет привела озеро в биогеохимическое состояние, невиданное как минимум 2000 лет.
Геохимик из Университета Юты применил изотопный анализ к осадкам, извлечённым со дна озера, чтобы охарактеризовать изменения в озере и его водосборном бассейне с того времени, как озеро приняло свою нынешнюю форму из огромного пресноводного озера Бонневилль, которое когда-то покрывало большую часть северной Юты.
«Озёра — это отличные интеграторы. Они являются точкой сосредоточения воды, осадков, углерода и питательных веществ», — сказал Габриэль Боуэн, профессор и заведующий кафедрой геологии и геофизики. «Мы можем прийти к таким озёрам и посмотреть на их отложения, и они многое расскажут нам об окружающем ландшафте».
Согласно новому исследованию Боуэна, опубликованному в прошлом месяце в журнале «Geophysical Research Letters», осадочные записи создают контекст для текущих изменений в конечных солёных озёрах, которые поддерживают хрупкие, но жизненно важные экосистемы, и могут помочь определить цели для их управления.
Это исследование помогает заполнить критические пробелы в геологических и гидрологических записях озера в то время, когда уровень воды в озере, истощённом засухой, держится около своего исторического минимума.
«У нас есть все эти замечательные наблюдения, столько мониторинга, столько информации и интереса к тому, что происходит сегодня. У нас также есть наследие людей, которые наблюдают за огромными изменениями в озере, произошедшими за десятки и сотни тысяч лет», — сказал Боуэн. «Чего нам не хватало, так это масштаба в середине».
Это время охватывает первое прибытие белых поселенцев в Юту, но после того, как озеро Бонневилль отступило, образовав Большое Солёное озеро.
Анализируя изотопы кислорода и углерода, сохранившиеся в озёрных отложениях, исследование реконструирует водный и углеродный балансы озера с течением времени. Выделяются два отчётливых сдвига, вызванных деятельностью человека:
- Верхние 10 метров первого керна, пробуренного в 2000 году к югу от острова Фремонт, содержат осадки, принесённые в озеро до 8000 лет назад.
- Другие образцы, полученные Геологической службой США, представляют собой только верхние 30 сантиметров осадков, отложенных за последние несколько сотен лет.
«Первый позволяет нам взглянуть на то, что происходило за 8000 лет до появления здесь поселенцев», — сказал Боуэн. «Второй — это более мелкие керны, которые позволяют нам увидеть, как изменилось озеро после прибытия поселенцев».
Боуэн подверг эти донные отложения анализу, который определяет соотношения изотопов углерода и кислорода, проливая свет на ландшафт, окружающий озеро, и воду в озере в разные периоды прошлого.
«Углерод рассказывает нам о биогеохимии, о том, как углерод циркулирует через озеро, и на это влияют такие вещи, как выветривание горных пород, которые приносят углерод в озеро, и растительность в водосборном бассейне, которая также вносит углерод, растворяющийся в воде и поступающий в озеро», — сказал он.
Анализ Боуэна задокументировал резкое изменение содержания углерода, что указывает на глубокие изменения, совпавшие с прибытием мормонских пионеров в долину Солёного озера, где они ввели орошаемое земледелие для поддержки быстрорастущего сообщества.
«Мы видим большой сдвиг в изотопах углерода, и он меняется от значений, более характерных для выветривания горных пород, поступления углерода в озеро из-за растворения известняка, к более органическим источникам, к источникам из растительности», — сказал Боуэн.
Новый углеродный баланс после заселения был беспрецедентным за 8000 лет наблюдений после упадка озера Бонневилль.
Далее изотопный анализ кислорода Боуэна реконструировал водный баланс озера с течением времени. «По сути, это говорит нам о балансе испарения и притока воды в озеро. Когда озеро расширяется, соотношение изотопов кислорода снижается. Когда озеро сокращается, оно повышается, что в основном говорит нам о скорости изменения объёма озера. Мы видим небольшие колебания, но ничего серьёзного, пока не дойдём до 1959 года».
Это год, когда компания Union Pacific построила 20-мильную дамбу, чтобы заменить историческую железнодорожную эстакаду, разделив северное крыло озера, у которого нет притоков, с южным крылом, также известным как залив Гилберт, который получает приток из трёх рек. Вода поступает через разрыв в дамбе в северное крыло, теперь делая южное крыло открытой системой.
«Мы коренным образом изменили гидрологию озера и придали ему отток. Мы видим это очень чётко в изотопах кислорода, которые начинают вести себя по-другому», — сказал он.
Парадоксально, но воздействие этого изменения состояло в том, что воды залива Гилберт стали преснее, чем были бы в противном случае, что позволило выиграть время для борьбы с падением уровня озера и повышением солёности из-за других причин.
«Если мы посмотрим на более длительный временной масштаб, 8000 лет, то увидим, что озеро в основном находилось в состоянии высокого испарения. Оно было, по сути, в состоянии сокращения и консолидации на протяжении всего этого времени. И это изменилось только тогда, когда мы построили дамбу».
Предоставлено:
Университет Юты.