Student Emily Cavaliere studerar en vattenreningsprocess som håller sjöar "levande" på vintern. Kredit:Dave Stobbe för University of Saskatchewan
Medan det mesta av naturen sover lugnt under stela kanadensiska vintrar, sjöar är mer än vakna under sina tjocka, isiga täcken.
University of Saskatchewan Ph.D. Student Emily Cavaliere och hennes handledare Helen Baulch har funnit att en renande kemisk process som kallas "denitrifiering" hjälper till att upprätthålla vattenkvaliteten i präriesjöarna under vintern - en tidigare vetenskaplig okänd.
"Mitt arbete har avfärdat forskarnas antagande att sjöar är vilande tills våren kommer, sade Cavaliere. Där det finns vatten, det finns liv."
Genom att ta upp kväve, "vänliga" bakterier som lever i sedimenten i sjöar eliminerar detta näringsämne permanent från vattnet. Denna denitrifieringsprocess är avgörande för att upprätthålla vattenkvaliteten.
Med resultat publicerade i tidskriften Biogeokemi , Baulch och Cavaliere har varit de första att hitta bevis för att denitrifikation i sjöar sker under is lika snabbt som på sommaren. Forskare har hittills antagit att kalla temperaturer skulle bromsa denitrifikationen.
För mycket näringsämnen kan orsaka algblomning. Dessa blomningar leder till dålig vattenkvalitet, öka kostnaderna för att behandla vatten. Dessa slemmiga växtliknande organismer får en tillväxtboost när näringsämnen som kväve eller fosfor tar sig in i vattendrag.
Emily Cavaliere (höger) och Emily Baulch. Kredit:Dave Stobbe för University of Saskatchewan
"Emilys arbete kommer att hjälpa oss att förstå hur hastigheten på vattennäringscykeln kommer att förändras i framtiden, när vintern blir kortare, sade Baulch, professor vid U of S School of Environment and Sustainability (SENS) och Cavalieres handledare. "Detta är nyckeln till att förstå framtida vattenkvalitet och för att bättre hantera våra vattenresurser."
Cavaliere har upptäckt att reningsprocessen pågår på vintern eftersom kvävenivåerna fortfarande är höga i vattnet. Detta uppmanar bakterierna att fortsätta denitrifieringen oavsett temperaturen.
Under tre långa vintrar, hon tillbringade timmar utomhus med att samla prover av vatten och sediment från nio Saskatchewan-sjöar. Hon var tvungen att lära sig att borra is med en skruv, samma sort som används för isfiske. Det var ingenting som de milda Oregon-vintrarna hon hade upplevt där hemma, Hon sa.
"Vinterforskning är verkligen sällsynt över hela världen - men särskilt i Saskatchewan, där kallt väder skapar utmaningar även för den modigaste studenten, sa Baulch.
Med en plan att ta examen snart och sedan bedriva ett postdoktoralt stipendium, Cavaliere hoppas kunna fortsätta undersöka vinterhemligheter gömda under sjöarnas yta.
Nästa stora fråga som hon och Baulch kommer att ta itu med är effekten av klimatförändringar, med möjliga kortare och mildare vintrar, kommer att ha på avlägsnandet av kväve i sjöar och hur algblomningen kommer att påverkas i sin tur.
"Vi förväntar oss att sjöar kommer att bli mer känsliga för näringsföroreningar, helt enkelt som ett resultat av värmande vattentemperaturer, ", säger Baulch. "Detta betyder att vi förväntar oss att se tätare och mer allvarliga blomningar."
