每年夏天，越来越多的湖泊沙滩被迫关闭，原因是有毒藻类的水华。虽然气候变化常常被指责，但新的研究表明了更复杂的故事：气候与农业和城市径流等人类活动相互作用，这些活动将多余的养分引入水域。该研究阐明了为什么一些湖泊比其他湖泊更易受害，以及气候和人类影响如何相互作用——提供了问题加重的线索。研究人员发现了与气候相关的藻类生物量水平和随时间变化的关键模式，适用于淡水湖泊。他们现在使用新颖的方法创建和分析来自开放访问政府资源和卫星遥感的长期数据集。
每年夏天，越来越多的湖泊沙滩被迫关闭，原因是有毒藻类的水华。虽然气候变化常常被指责，但新的研究表明了更复杂的故事：气候与农业和城市径流等人类活动相互作用，这些活动将多余的养分引入水域。该研究阐明了为什么一些湖泊比其他湖泊更易受害，以及气候和人类影响如何相互作用——提供了问题加重的线索。
密歇根州立大学的研究人员发现了与气候相关的藻类生物量水平和随时间变化的关键模式，适用于淡水湖泊。他们使用新颖的方法创建和分析来自开放访问政府资源和卫星遥感的长期数据集。这项研究发表在《国家科学院院刊》上，为气候如何影响湖泊生态系统提供了重要见解。
该团队研究了美国各地湖泊在过去34年内的叶绿素水平，这是藻类生物量的一个衡量标准。气候变化被认为会加剧湖泊的藻类水华，并增加“制度转变”或生态系统结构和功能的突然和持久变化的可能性。
“我们的研究表明，气候变化与藻类生物量之间的关系比以前理解的更加复杂，”密歇根州立大学自然科学学院的教授、该研究的共同主笔之一帕特里夏·索朗诺说。“虽然气候变化是一个重要驱动因素，但我们发现影响并不总是逐渐或可预测的。为了有效管理和保护湖泊，我们需要在许多不同的地方和区域环境中研究这些影响。”
传统上，研究人员一直难以使用现有湖泊取样数据预测藻类生物量的变化。为了克服这一挑战，密歇根州立大学的团队，由索朗诺和农业与自然资源学院的定量生态学家帕特里克·汉利领导，开发了一种新颖的方法。利用超过30年的公开卫星影像，研究人员使用机器学习创建了一个前所未有的数据集，涵盖了24452个美国湖泊的藻类生物量。该团队将此数据集与LAGOS-US结合，这是一个大型地理空间研究平台，用于描述美国湖泊特征，索朗诺与Lyman Briggs College的院长肯德拉·斯宾斯·切鲁维利尔等人花费多年开发。其分析是首次记录气候与藻类之间因果关系的研究之一。
他们发现气候导致约三分之一（34%）测试湖泊的藻类生物量发生变化，但以意想不到的方式。对于气候相关变化的湖泊，仅有13%容易发生制度转变，只有4%生产力增加，而71%的湖泊发生了突发但仅是暂时的变化。
这种缺乏普遍和持久变化的现象可能看起来让人欣慰。然而，检测到的年度突发变化在生物量方面通常未被测量，这使得这些突发变化的研究缺乏。这导致了对气候对水质（如藻类生物量）影响的理解存在空白。幸运的是，本文使用的方法能够捕捉到这些传统方法可能错过的突发波动。
这种大规模的方法还揭示了气候驱动的藻类反应的变异性，取决于环境条件和人类干扰水平。受到低到中等人类影响的湖泊更有可能对气候做出反应，而已经受到重度人类压力的湖泊，例如因农业增加的养分输入，较少与气候相关。
“我们的研究强调在评估湖泊健康时，考虑气候和其他人类影响因素的重要性，尤其是在几十年的时间跨度上，”Lyman Briggs College表示。“这项研究为制定有效的策略以减轻这些压力源的影响并保护湖泊提供的珍贵资源奠定了重要基础。”
