Мировые озера быстро теряют кислород по мере потепления климата — ученые
Уровень кислорода в пресноводных озерах умеренного климата в мире снижается быстрее, чем в океанах, что угрожает биоразнообразию пресной воды и ее качеству, гласит исследование, опубликованное 2 июня в журнале Nature.
Исследование показало, что с 1980 года уровень кислорода в обследованных озерах умеренной зоны снизился на 5,5% на поверхности и на 18,6% в глубоких водах. Между тем, во множестве озер, в основном загрязненных питательными веществами, уровень поверхностного кислорода повышался по мере того, как температура воды превышала порог, благоприятствующий цианобактериям, которые могут создавать токсины, когда они процветают в виде вредных цветков водорослей.
«Вся сложная жизнь зависит от кислорода. Это система поддержки водных пищевых сетей. И когда вы начинаете терять кислород, у вас есть потенциал потерять виды, — сказал профессор Политехнического института Ренсселера Кевин Роуз. — Озера теряют кислород в 2,75–9,3 раза быстрее, чем океаны, и это снижение будет иметь последствия для всей экосистемы».
Исследователи проанализировали в общей сложности более 45 000 профилей растворенного кислорода и температуры, собранных с 1941 года из почти 400 озер по всему миру. Большинство долгосрочных записей было собрано в умеренной зоне, которая охватывает от 23 до 66 градусов северной и южной широты. Помимо биоразнообразия, концентрация растворенного кислорода в водных экосистемах влияет на выбросы парниковых газов, биогеохимию питательных веществ и, в конечном счете, на здоровье человека, отметили ученые.
Хотя озера составляют всего около 3% поверхности земли, они содержат непропорционально большую концентрацию биоразнообразия планеты. Ведущий автор Стивен Ф. Джейн сказала, что изменения касаются как их потенциального воздействия на пресноводные экосистемы, так и того, что они предполагают об изменении окружающей среды в целом.
«Озера являются индикаторами или „стражами“ изменений окружающей среды и потенциальных угроз окружающей среде, поскольку они реагируют на сигналы, поступающие из окружающего ландшафта и атмосферы. Мы обнаружили, что эти непропорционально более биологические системы быстро меняются, что указывает на то, в какой степени продолжающиеся атмосферные изменения уже повлияли на экосистемы», — сказала Джейн.
Хотя широко распространенные потери растворенного кислорода в исследованных озерах связаны с изменением климата, путь между потеплением климата и изменением уровня кислорода в пресной воде обусловлен различными механизмами между поверхностными и глубоководными водами.
По мере того как температура поверхностных вод повышалась на 0,38 градуса по Цельсию за десятилетие, концентрация растворенного кислорода в поверхностных водах снижалась на 0,11 миллиграмма на литр за десятилетие. «Насыщение кислородом, или количество кислорода, которое может удерживать вода, уменьшается с повышением температуры. Это известная физическая взаимосвязь, и она объясняет большую часть тенденции в поверхностном кислороде, которую мы наблюдаем», — сказала Роуз.
Однако в некоторых озерах одновременно наблюдалось повышение концентрации растворенного кислорода и потепление температуры. Эти озера, как правило, более загрязнены богатым питательными веществами стоком из сельскохозяйственных и развитых водоразделов и имеют высокие концентрации хлорофилла.
«Тот факт, что мы наблюдаем увеличение растворенного кислорода в этих типах озер, потенциально является показателем широко распространенного увеличения цветения водорослей, некоторые из которых производят токсины и вредны. Однако в отсутствие таксономических данных мы не можем сказать это окончательно, но ничто другое, о чем мы знаем, не может объяснить эту закономерность», — сказала Роуз.
Концентрация кислорода регулирует многие другие характеристики качества воды. Когда уровень кислорода снижается, бактерии, которые процветают в средах без кислорода, такие как те, которые производят мощный парниковый газ метан, начинают размножаться. Это говорит о возможности того, что озера выделяют в атмосферу повышенное количество метана в результате потери кислорода. Кроме того, отложения выделяют больше фосфора в условиях низкого содержания кислорода, добавляя питательные вещества в уже напряженные воды.
«Текущие исследования показали, что уровень кислорода в мировом океане быстро снижается. Это исследование теперь доказывает, что проблема еще более серьезна в пресных водах, угрожая нашим запасам питьевой воды и хрупкому балансу, который позволяет сложным пресноводным экосистемам процветать, — сказал декан Научной школы Курт Бренеман. — Мы надеемся, что этот вывод придаст большую актуальность усилиям по устранению все более пагубных последствий изменения климата».
