The role of hydraulic loading and nutrients in the ecology of mediterranean shallow lakes

Abstract

Bu doktora çalışmasında farklı iklim koşullarına maruz kalan sığ göllerdeki dış kaynaklı besin tuzu yüklemesi, hidrolik yükleme ve göl içi besin tuzu süreçleri arasındaki ilişkiler üç farklı yaklaşım kullanılarak çalışılmıştır: Avrupa iklim kuşağı boyunca zaman yerine mekan yaklaşımı kullanılan mezokozm deneyleri; Eymir ve Mogan Gölleri'nin uzun zamanlı su ve besin tuzu bütçelerinin zaman serisi analizleri; Mogan Gölü'nün, havza ve göl modeli kullanılarak, 2020-2090 yılları arası öngörülen iklim koşullarında modellenmesi. Mezokozm deneyleri, göllerdeki besin tuzu tutulumunun dış kaynaklı besin tuzu yüklemesine bağlı olduğunu ve aynı zamanda iklim koşullarından etkilenen bitki ve fitoplankton biyokütle artışının da besin tuzu tutulumunda önemli bir role sahip olduğunu göstermiştir. Fitoplankton büyümesi sıcaklıkla artış göstermiş fakat sıcaklık artışı aynı zamanda düşük su seviyelerine neden olarak, sığ mezokozmlarda makrofit gelişimini arttırmış ve yüksek besin tuzu tutulumuna yol açmıştır. Zaman serisi analizleri ve modelleme projeksiyonları sığ göllerin yağış ve buharlaşmaya karşı hassas olduğunu ve düşük su seviyesi ve kuruma riskinin olduğu dönemlere yol açacağını göstermiştir. Su seviyesinin yüksek olduğu bol yağışlı yıllarda besin tuzu derişiminin daha düşük olduğu ve bahar ve kış aylarındaki dış kaynaklı besin tuzu yüklemesine bağlı olarak değişiklik gösterdiği görülmüştür. Kurak geçen yıllarda ise azalan su miktarı sebebiyle kış ve bahar aylarındaki dış kaynaklı besin tuzu yüklemesi düşük seviyede olmasına rağmen yaz aylarında gerçekleşen buharlaşma ve iç besin tuzu yüklemesi göl besin tuzu derişiminde önemli bir artışa sebep olmuştur. Modelleme yaklaşımı gelecekte daha kuru ve sıcak iklim şartlarında dış kaynaklı besin tuzu yüklemesinde azalma gerçekleşse dahi besin tuzu derişiminin artabileceğini yol açabileceğini göstermiştir.

In this Ph.D.-research three approaches were used to study the relationship between external nutrient loading, hydraulic loading and in-lake nutrient processes in shallow lakes under different climate conditions: a space-for-time mesocosm experiment on a climate gradient across Europe; time series analysis of long-term water and nutrient budgets of Lakes Eymir and Mogan; a combination of catchment and lake modelling of Lake Mogan under the projected climate conditions for 2020-2090.The mesocosm experiments showed that nutrient retention in lakes depended on external nutrient loading but plant and phytoplankton biomass production played an important role and were influenced by climate. Phytoplankton production increased with temperature, but warmer temperatures also led to lower water levels which favoured macrophyte development in shallow mesocosms leading to higher nutrient retention. Both the time series analysis and the modelling projections showed the sensitivity of shallow lakes to changes in precipitation and evaporation, leading to periods with low water levels and a risk of drying out. During wet years with high water levels nutrient concentrations were low and determined by external nutrient loading in winter and spring. During dry years, external loading in winter and spring was lower, due to reduced runoff, but evaporative water loss and internal loading from the sediment during summer caused peaks in lake nutrient concentrations. The modelling approach showed that under a future drier and warmer climate, nutrient concentrations can increase, even when external loading decreased.