Кислород, фундаментальный элемент, поддерживающий почти всю многоклеточную жизнь на планете, стремительно исчезает из водных экосистем. В новом обзоре, опубликованном 30 июня в авторитетном журнале Limnology and Oceanography, группа ученых предупреждает о нарастающем кризисе, вызванном деятельностью человека. Исследователи призывают официально добавить деоксигенацию водоемов в систему планетарных границ — концепцию, определяющую безопасные пределы воздействия человечества на биосферу.

Система планетарных границ под угрозой

Концепция планетарных границ была впервые представлена в 2009 году группой из 28 ученых. Она выделяет девять ключевых процессов, нарушение которых угрожает стабильности Земли. В их число входят изменение климата, закисление океана, утрата биоразнообразия, разрушение озонового слоя и химическое загрязнение. На сегодняшний день семь из девяти границ уже нарушены.

Ведущий автор исследования Эрика Феррер, постдокторант Национального центра экологического анализа и синтеза Университета Калифорнии в Санта-Барбаре, подчеркивает системный характер угрозы. По ее словам, здоровье водных экосистем критически важно для стабильности всей планеты, а деоксигенация не действует изолированно, усиливая и другие негативные процессы.

Физика и химия удушья океана

Важно понимать разницу между кислородом в молекуле воды (H2O), который недоступен для дыхания, и растворенным кислородом (O2), жизненно необходимым для обитателей водной среды. Ситуация усугубляется двумя основными факторами.

Первый — глобальное потепление. По мере роста средней температуры Земли водоемы нагреваются. Теплая вода физически удерживает меньше растворенного кислорода, чем холодная. Кроме того, теплые поверхностные слои создают барьер, препятствующий перемешиванию и поступлению кислорода в глубинные воды.

Второй фактор — загрязнение питательными веществами. Сельское хозяйство, промышленные стоки и ливневые воды сбрасывают в водоемы избыток азота и фосфора. Это вызывает массовое цветение водорослей. Отмирая, водоросли разлагаются, и этот процесс потребляет огромные объемы кислорода. Потепление и избыток питательных веществ также стимулируют активность микробов, которые дополнительно «съедают» доступный газ.

Статистика необратимых потерь

Данные Copernicus — инициативы Европейского союза по мониторингу окружающей среды — показывают тревожную динамику: с 1950-х годов океан потерял примерно 2% растворенного кислорода. Ученые прогнозируют, что к концу столетия потери составят еще от 1% до 7%. Хотя эти цифры могут показаться незначительными, даже небольшое снижение концентрации кислорода способно нарушить хрупкий баланс экосистем и лишить организмов возможности выживать.

Новые индикаторы и план действий

Исследователи пришли к выводу, что деоксигенация приближается к «небезопасному пространству» с последствиями, которые, вероятно, окажутся необратимыми в течение нашей жизни. Чтобы контролировать ситуацию, ученые предложили четыре индикатора для оценки состояния водной среды:

  • Концентрация растворенного кислорода и распространенность зон с критически низким уровнем газа.
  • Показатель близости воды к своей емкости по растворенному кислороду.
  • Метаболический индекс, сравнивающий потребности организмов в кислороде с его фактической доступностью.

Включение водной деоксигенации в систему планетарных границ призвано не только привлечь внимание к растущей угрозе, но и дать человечеству четкий план действий для предотвращения коллапса водных экосистем.