Концентрация кислорода в водах нашей планеты стремительно и резко снижается — от прудов до океана. Прогрессирующая потеря кислорода угрожает не только экосистемам, но и жизнедеятельности больших слоев общества и всей планеты, утверждают авторы международного исследования с участием GEOMAR, опубликованного в Nature Ecology & Evolution.
Они призывают признать потерю кислорода в водоемах еще одной планетарной границей, чтобы сосредоточить на ней глобальный мониторинг, исследования и политические меры.
Кислород является фундаментальным требованием жизни на планете Земля. Потеря кислорода в воде, также называемая водной деоксигенацией, представляет угрозу для жизни на всех уровнях. Международная группа исследователей описывает, как продолжающаяся деоксигенация представляет собой серьезную угрозу для жизнедеятельности значительной части общества и стабильности жизни на нашей планете.
Предыдущие исследования выявили ряд глобальных масштабных процессов, называемых планетарными границами, которые регулируют общую пригодность для жизни и стабильность планеты. Если критические пороги в этих процессах будут преодолены, риск крупномасштабных, резких или необратимых изменений окружающей среды («переломных моментов») возрастет, а устойчивость нашей планеты, ее стабильность будут поставлены под угрозу.
Среди девяти планетарных границ — изменение климата, изменение землепользования и потеря биоразнообразия. Авторы нового исследования утверждают, что водная деоксигенация одновременно реагирует на другие планетарные пограничные процессы и регулирует их.
«Важно, чтобы водная деоксигенация была добавлена в список планетарных границ», — сказал ведущий автор исследования профессор Роуз из Политехнического института Ренсселера в Трое, штат Нью-Йорк. «Это поможет поддержать и сосредоточить глобальный мониторинг, исследования и политические усилия на помощь нашим водным экосистемам и, в свою очередь, обществу в целом».
Во всех водных экосистемах — от ручьев и рек, озер, водохранилищ и прудов до эстуариев, побережий и открытого океана — концентрация растворенного кислорода за последние десятилетия быстро и существенно снизилась.
С 1980 года потери кислорода в озерах и водохранилищах составили 5,5% и 18,6% соответственно. С 1960 года потери кислорода в океане составили около 2%. Хотя эта цифра кажется небольшой, из-за большого объема океана она представляет собой огромную массу потерянного кислорода.
Морские экосистемы также испытали существенную изменчивость в истощении кислорода. Например, средние воды Центральной Калифорнии потеряли 40% своего кислорода за последние несколько десятилетий. Объемы водных экосистем, затронутых истощением кислорода, резко возросли по всем типам.
«Причины потери кислорода в воде — глобальное потепление из-за выбросов парниковых газов и поступления питательных веществ в результате землепользования», — говорит соавтор исследования профессор Андреас Ошлис из в Центра океанических исследований имени Гельмгольца GEOMAR в Киле.
Если температура воды повышается, растворимость кислорода в воде снижается. Кроме того, глобальное потепление усиливает стратификацию водной толщи, поскольку более теплая, малосоленая вода с меньшей плотностью располагается поверх более холодной, соленой глубинной воды ниже.
Это затрудняет обмен бедных кислородом глубоких слоев с богатыми кислородом поверхностными водами. Кроме того, поступление питательных веществ с суши способствует цветению водорослей, что приводит к большему потреблению кислорода, поскольку больше органического материала опускается на дно и разлагается микробами на глубине.
Районы моря, где кислорода настолько мало, что рыбы, мидии или ракообразные больше не могут выживать, представляют угрозу не только самим организмам, но и экосистемным услугам, таким как рыболовство, аквакультура, туризм и культурная практика.
Микробиотические процессы в регионах с дефицитом кислорода также приводят к увеличению производства мощных парниковых газов, таких как закись азота и метан, что может привести к дальнейшему усилению глобального потепления и, таким образом, стать основной причиной дефицита кислорода.
Авторы предупреждают: мы приближаемся к критическим порогам деоксигенации воды, которые в конечном итоге повлияют на ряд других планетарных границ.
«Растворенный кислород регулирует роль морской и пресной воды в формировании климата Земли. Улучшение концентрации кислорода зависит от устранения коренных причин, включая потепление климата и сток с освоенных территорий», - сказал профессор Роуз. «Неспособность решить проблему деоксигенации воды в конечном итоге повлияет не только на экосистемы, но и на экономическую деятельность, а также на общество на глобальном уровне».
Тенденции деоксигенации воды представляют собой четкое предупреждение и призыв к действию, которые должны вдохновить на изменения, направленные на замедление или даже смягчение этой планетарной границы.
