Iako brojna jezera širom sveta pokazuju porast srednje godišnje temperature tokom poslednjih nekoliko decenija, i dalje je teško proceniti dugoročne uticaje zagrevanja u vodnim tijelima sa različitim fizičkim i hemijskim svojstvima i raznolikim zajednicama.
Istraživanje ovih uticaja je ključno ne samo za ribe, makrobeskičmenjake ili vodene makrofite, već i za planktonske organizme, koji čine osnovu vodene mreže hrane i imaju značajan uticaj na materijalne cikluse.
Uprkos širokom spektru sofisticiranih tehnika razvijenih za proučavanje ove važne grupe, razjašnjavanje kako međusobno povezani faktori životne sredine pokreću funkcionisanje planktona je i dalje težak zadatak zbog tipično brze dinamike ovih zajednica.
Monitoring zasnovan na redovnom radu na terenu je ključni deo istraživanja vodenih sistema, ali je takođe dugotrajan i laboratorijski intenzivan, zbog čega svaki napor uzorkovanja ograničava i prostor i vreme. U izvesnom smislu, ovo je kao da pratite strimovanje serije sa nekoliko sezona gledajući samo nekoliko snimaka iz svake epizode, pokušavajući da pogodite šta je stvarna priča.
Potrebni su nam komplementarni pristupi da poboljšamo našu sposobnost da procenimo, procenimo ili predvidimo ekološke efekte klimatskih promena. Numerički modeli su perspektivni kandidati za ovu ulogu, koji postepeno dobijaju na značaju u ekološkim istraživanjima. Uopšteno govoreći, takvi modeli opisuju fundamentalne odnose u obliku matematičkih jednačina zasnovanih na aktuelnim podacima i naučnim saznanjima. U takve odnose spadaju npr. rast vrsta u funkciji dostupnosti namirnica ili zavisnosti fotosintetičke aktivnosti biljaka od intenziteta svetlosti.
Snaga modeliranja leži u mogućnosti kreiranja kompjuterski generisanih simulacija o promenama u populaciji, zajednici ili ekosistemu i njihovom okruženju kroz prostor i/ili vreme, pomažući da se pronađe uzročnost iza prirodnih fenomena. Dakle, dok terenska i eksperimentalna posmatranja daju podatke o nizu privremenih stanja i uslova, modeliranje ima za cilj procese koji indukuju vremenske promene u tim stanjima i uslovima.
U mađarsko-grčkoj saradnji, Karoli Palffi, istraživač Plankton Ecology Group instituta, proučavao je dinamiku planktonskih algi (fitoplanktona, glavnih primarnih proizvođača vodenih staništa) koristeći pristup ekološkog modeliranja. Rad je objavljen u časopisu Limnologi and Oceanographi .
Analizirajući seriju podataka o Balatonskom jezeru, Mađarska je u svojoj prethodnoj studiji otkrio da je dugoročni porast srednje godišnje temperature vode praćen povećanjem sezonskih fluktuacija u sastavu fitoplanktona (povećanje sezonske varijabilnosti), što bi moglo ukazivati na pad stabilnosti ekosistema. . On i njegove kolege su takođe uspeli da demonstriraju nešto veoma slično u eksperimentu mezokosmosa, postavljajući pitanje da li postoji opštija veza između zagrevanja i dinamike planktonskih algi.
Novorazvijeni model je omogućio da se simuliraju promene u fitoplanktonu na nivou vrste pod različitim temperaturnim scenarijima.
Rezultat simulacija bio je u saglasnosti sa prethodnim zapažanjima, povišena srednja temperatura izazvala je izraženije sezonske promene u sastavu fitoplanktona, ali je stepen ovog uticaja takođe u velikoj meri zavisio od toga kako su zajednice dobile neorganske hranljive materije neophodne za njihov rast.
Shodno tome, odnos dva najvažnija, azota i fosfora, kao i vremenske fluktuacije u snabdevanju nutrijentima imale su značajan uticaj na efekat zagrevanja. Ovo je u bliskoj saglasnosti sa nedavnim studijama koje ukazuju na važnost razmatranja uslova opterećenja nutrijentima (tzv. trofičko stanje vodnog tela) prilikom procene uticaja klimatskih promena na vodene ekosisteme.
Pored hranljivih materija, početno bogatstvo vrsta simuliranih zajednica takođe je uticalo na njihov odgovor na zagrevanje. Sa metodološke tačke gledišta, ovo je važan nalaz, jer sugeriše da izbor adekvatnog broja vrsta može biti ključan u planiranju eksperimenata klimatskih promena na nivou zajednice.
Rad takođe rasvetljava kakve dugoročne posledice može imati povećanje sezonske varijabilnosti fitoplanktona u pogledu stabilnosti.
Na višim srednjim temperaturama, sezonski ekstremi u sastavu zajednice postali su izraženiji, pomerajući zajednice ka nižoj ukupnoj ravnomernosti.
Na dužoj vremenskoj skali, povišene temperature su takođe povećale verovatnoću gubitka vrsta, dajući matematičko objašnjenje za ulogu zagrevanja u smanjenju stabilnosti planktonske zajednice i na taj način modifikujući funkcionisanje vodenog ekosistema. Istraživačka grupa ima planove za dalje proširenje modela, olakšavajući simulaciju uticaja klimatskih promena u prostornom kontekstu, kao i na nivou planktonske mreže hrane.
