Eftersom kraften i extrema väderhändelser ökar med klimatförändringarna, ett team av forskare varnar för att sjöar runt om i världen kan förändras dramatiskt, hotar ekosystemens hälsa och vattenkvalitet.

Och det internationella teamet rapporterar att vår begränsade förståelse för hur sjöar – särskilt alger vid basen av näringsnät – kan reagera på mer extrema stormar representerar en kunskapslucka som ökar risken.

Teamet med 39 forskare från 20 länder på fyra kontinenter undersökte vad som för närvarande är känt om hur sjöekosystem reagerar på extrema stormhändelser. Forskarna fann att de inte med säkerhet kan förutsäga hur sjöar kommer att reagera på de mer frekventa och intensiva stormarna som förväntas i en värmande värld.

"Om extrema väderhändelser avsevärt förändrar kolet, näringsämne, eller energicykling i sjöar, vi får bättre reda ut det snabbt, sa Jason Stockwell, en akvatisk ekolog vid University of Vermont som ledde den nya forskningen, "eftersom sjöar kan vända, som en glödlampa, från ett hälsosamt tillstånd till ett ohälsosamt - och det kan vara svårt eller omöjligt att vända tillbaka dem igen."

Den nya studien fokuserade på växtplankton-mikroskopiska växter allmänt kända som alger. "Fytoplankton är särskilt oroande eftersom de är basen i näringsväven, "sa Stockwell, "och en kritisk drivkraft för vattenkvalitet."

Den nya studien, "Stormpåverkan på växtplanktonsamhällets dynamik i sjöar, " publicerades i tidskriften Global förändringsbiologi den 5 mars.

Stormar framöver

Det är välkänt att extrema väderhändelser skadar egendom, infrastruktur, och miljön, inklusive sötvattenresurser som är avgörande för människors hälsa. Dock, sjöar är särskilt känsliga för stormhändelser eftersom de upplever stormar direkt och får stormavrinning från hela deras vattendelar. Avrinning inkluderar sediment, näringsämnen, mikroplaster, och mycket mer.

"Vi har en bra uppfattning om hur sjöar reagerar fysiskt på stormar:vattenpelaren blandas, vattentemperaturförändringar, och sediment kan vändas upp från botten eller levereras av floder och bäckar för att göra sjön grumligare, ", sa Stockwell. "Men det fysiska svaret av sjön är bara en del av historien. Den biologiska påverkan av stormar på växtplankton och andra växter och djur är grundläggande för hur sjöar beter sig – och, som vår studie visar, dåligt förstådd."

I en sökning av tusentals vetenskapliga artiklar från hela världen, forskarna hittade bara 31 studier på 18 sjöar som kopplade stormar till sötvattensjöförhållanden, och sedan till växtplankton. Informationen var inte bara sparsam, men de få tillgängliga fynden var inkonsekventa. Det blev tydligt att forskarsamhället har en dålig förståelse för hur växtplankton reagerar på stormar, eller hur deras svar kan skilja sig åt beroende på stormtyper, över olika sjöar, eller till och med vid olika tider på året.

Ny kunskap behövs

Forskarna efterlyser ett samarbete, multidisciplinär insats av modellerare, limnologer, vattendelningsexperter och andra forskare, genom forskningssamordningsnätverk – såsom Global Lake Ecological Observatory Network (GLEON) – för att utveckla och främja ett forskningsramverk för stormpåverkan på växtplankton.

Forskargruppen föreslår flera forskningsinriktningar, inklusive att integrera vattendelare och fysiska modeller med biologiska modeller för att bättre förutsäga växtplanktonsvar på storminducerade förändringar i sjöförhållandena. Forskarna rekommenderar också fortsatta och utökade långsiktiga sjöövervakningsprogram, i kombination med nätverk av elektroniska högfrekvenssensorer, för att utvärdera kortsiktiga förändringar, framväxande mönster, och långsiktiga reaktioner av sjöar och vattenkvalitet på stormhändelser.

Liknande forskning krävs också för djurplankton, små betar som är lite mindre än ett riskorn som är nödvändig mat för fisk. Målet är att bättre förstå de vägar genom vilka stormar påverkar processer i vattendelare och växter och djur i sjöar.

"Vi måste snabbt lära oss mer - så att vi bättre kan svara på det mycket verkliga och trängande hotet från klimatförändringar på sjöar runt om i världen, "sa Stockwell, chef för UVM:s Rubenstein Ecosystem Science Laboratory. "Utan friska sjöar, vi är sjunkna, " han sa.