Ученые предупредили о новой глобальной угрозе: потеря кислорода в океанах может нарушить устойчивость Земли

Содержание растворенного кислорода в водоемах планеты стремительно сокращается, и этот процесс уже выходит далеко за рамки локальной экологической проблемы. Международная группа ученых пришла к выводу, что деоксигенация океанов, морей, рек и озер представляет собой один из важнейших факторов, способных нарушить устойчивость всей земной системы. По мнению исследователей, потеря кислорода в водной среде должна рассматриваться наравне с изменением климата, утратой биоразнообразия и загрязнением окружающей среды как одна из ключевых глобальных угроз XXI века.

Результаты масштабного научного обзора опубликованы в журнале Limnology and Oceanography. Работу подготовили специалисты Института океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего совместно с другими исследовательскими организациями.

Растворенный кислород является основой существования практически всех сложных водных экосистем. Именно он обеспечивает дыхание рыб, моллюсков, ракообразных, кораллов, планктона и миллионов других организмов. Кроме того, кислород играет важнейшую роль в многочисленных химических и биогеохимических процессах, которые поддерживают естественное функционирование океанов и внутренних водоемов.

Когда концентрация кислорода начинает снижаться, нарушается работа целых экосистем. Многие виды теряют привычные места обитания, сокращается численность рыб, меняется состав микроорганизмов, ухудшается качество воды, а природные механизмы переработки органических веществ начинают работать значительно менее эффективно.

По словам авторов исследования, деоксигенация сегодня развивается значительно быстрее, чем предполагалось еще несколько десятилетий назад. Причем этот процесс затрагивает не только океаны. Аналогичные изменения наблюдаются в морях, эстуариях, прибрежных акваториях, реках, озерах и даже небольших пресноводных водоемах.

Главной причиной снижения содержания кислорода ученые называют деятельность человека. В первую очередь речь идет о глобальном изменении климата. По мере повышения температуры вода удерживает все меньше растворенного кислорода. Одновременно усиливается стратификация водных масс — теплые поверхностные слои хуже перемешиваются с более холодными глубинными водами, из-за чего кислород перестает эффективно поступать на глубину.

Дополнительную проблему создает загрязнение водоемов соединениями азота и фосфора, поступающими с сельскохозяйственных угодий, очистных сооружений и промышленных предприятий. Избыточное количество питательных веществ вызывает бурное размножение водорослей. После их массовой гибели микроорганизмы начинают активно разлагать органическое вещество, расходуя огромное количество кислорода. В результате формируются так называемые «мертвые зоны» — участки водоемов, практически непригодные для жизни большинства животных.

Особую обеспокоенность исследователей вызывает то, что деоксигенация тесно связана практически со всеми ключевыми экологическими процессами, определяющими устойчивость нашей планеты.

Авторы рассматривают ее в контексте концепции планетарных границ — научной модели, описывающей пределы безопасного функционирования земной системы. Эта концепция была предложена в 2009 году и включает девять фундаментальных процессов, нарушение которых может привести к необратимым изменениям окружающей среды.

Среди них изменение климата, закисление океана, потеря биоразнообразия, нарушение биогеохимических циклов азота и фосфора, изменение землепользования, сокращение запасов пресной воды, загрязнение окружающей среды новыми химическими веществами, изменение состояния озонового слоя и увеличение концентрации атмосферных аэрозолей.

Исследователи считают, что содержание растворенного кислорода должно стать самостоятельным элементом этой системы, поскольку оно напрямую влияет практически на каждую из существующих планетарных границ.

Так, снижение уровня кислорода усиливает выбросы парниковых газов, включая метан и закись азота, образующихся в бескислородных условиях. Эти соединения значительно ускоряют глобальное потепление, которое, в свою очередь, еще сильнее уменьшает содержание кислорода в воде. Возникает опасный механизм положительной обратной связи, при котором одна проблема усиливает другую.

Потеря кислорода также ускоряет разрушение морских экосистем. Многие виды рыб, беспозвоночных и микроорганизмов либо погибают, либо вынуждены покидать привычные районы обитания. Это нарушает пищевые цепи, влияет на распределение морских ресурсов и сокращает биологическое разнообразие.

Даже крупные морские млекопитающие, такие как киты, дельфины и тюлени, хотя и дышат атмосферным воздухом, оказываются косвенно зависимыми от содержания кислорода в воде. Исчезновение привычной добычи и изменение структуры экосистем заставляют животных менять маршруты миграции, районы кормления и способы поиска пищи.

Не менее серьезные последствия ожидают и человека. Миллионы людей во всем мире зависят от морского рыболовства как источника продовольствия и доходов. Снижение продуктивности океанов может привести к сокращению рыбных запасов, ухудшению продовольственной безопасности и дополнительной экономической нагрузке на прибрежные регионы.

Авторы исследования подчеркивают, что деоксигенацию нельзя рассматривать как отдельную экологическую проблему. Она одновременно является следствием изменения климата, загрязнения окружающей среды и нарушения природных циклов, а также сама усиливает эти процессы. Именно поэтому борьба с потерей кислорода требует комплексного подхода.

По мнению исследователей, первоочередными задачами становятся сокращение выбросов парниковых газов, уменьшение поступления азота и фосфора в водоемы, восстановление прибрежных экосистем, защита морских природных территорий и постоянный мониторинг содержания растворенного кислорода в мировом океане и пресноводных экосистемах.

Особое значение приобретает международное сотрудничество. Поскольку океан представляет собой единую взаимосвязанную систему, локальные меры способны дать лишь ограниченный эффект. Только совместные действия государств могут замедлить развитие процессов, которые уже сегодня затрагивают практически все регионы планеты.

Авторы подчеркивают, что кислород в воде является не менее важным элементом устойчивости Земли, чем состав атмосферы или температура климата. Если тенденция к снижению его содержания сохранится, последствия могут стать необратимыми в масштабах человеческой жизни. Именно поэтому ученые предлагают официально признать деоксигенацию одной из фундаментальных планетарных границ, требующих постоянного контроля наряду с изменением климата и утратой биоразнообразия.