Удобрения и плотины лишают водоемы кислорода

Реки, ручьи, озера и водохранилища являются не только живописными элементами ландшафта, но и жизненно важными системами для всей планеты. Эти внутренние водоемы, подобно живым организмам, «дышат» кислородом. Однако новое исследование, проведенное учеными Утрехтского университета, показывает, что за последнее столетие, в эпоху антропоцена, человеческая деятельность привела к их удушью. Работа, опубликованная в журнале Science Advances, выявила кардинальные изменения в процессах производства и потребления кислорода во внутренних водах с 1900 года, вызванные антропогенным воздействием.

Кислород, важнейший ресурс для жизни на Земле, играет ключевую роль и в других биогеохимических циклах, таких как круговорот углерода и азота. Снижение концентрации кислорода в воде, известное как гипоксия, порождает серьезные проблемы, которые накапливаются в различных прибрежных и пресноводных системах. Это приводит к гибели рыбы, нарушению пищевых цепей, ухудшению качества воды и другим последствиям, уже затрагивающим пресноводные экосистемы по всему миру. Исследование подчеркивает, что это не локальная, а планетарная проблема.

В основе истощения кислорода лежит ускорение его цикла. Группа исследователей под руководством ученых-геологов из Утрехта, Джунджи Ванга и Джека Мидделбурга, впервые разработала глобальную модель, описывающую весь кислородный цикл внутренних вод мира. Джек Мидделбург объясняет, что эта модель предлагает наиболее полное понимание этого цикла в глобальном масштабе, позволяя предвидеть проблемы, связанные с кислородом, понять их причины и, возможно, вовремя принять меры.

Выяснилось, что внутренние водоемы стали гораздо более «активными» с точки зрения кислородного обмена. Глобальный «оборот кислорода», то есть объемы его производства и потребления, значительно увеличился. Однако потребление кислорода в этих водах теперь превышает его производство, превращая их во все возрастающий поглотитель атмосферного кислорода.

Джунджи Ванг говорит, что интенсификация сельского хозяйства, увеличение объемов сточных вод, строительство плотин и потепление климата – все это меняет функционирование наших пресноводных экосистем. Поступление большего количества питательных веществ в реки, озера и водохранилища стимулирует бурный рост водорослей. Когда эти водоросли отмирают и разлагаются, они потребляют огромное количество кислорода. Джек Мидделбург уточняет, что главные причины кроются именно в прямой деятельности человека. Во-первых, поступление питательных веществ, например, из-за избыточного внесения удобрений, является основным фактором этого ускорения. Во-вторых, не менее важным оказалось увеличение времени прохождения пресной воды к морю из-за строительства плотин и водохранилищ.

В то же время косвенные антропогенные воздействия, такие как повышение температуры, снижают растворимость кислорода в воде, замедляют его вертикальный перенос в толще воды и ускоряют процессы, которые его потребляют. Джунджи Ванг отмечает, что до сих пор научное сообщество считало главной причиной ускорения кислородного цикла именно повышение температуры. Однако их модель показывает, что вклад потепления в это явление составляет лишь около 10-20%.

Исследование демонстрирует, что современный кислородный цикл во внутренних водах кардинально отличается от того, каким он был в начале 1900-х годов. Джек Мидделбург подчеркивает, что хотя эти воды занимают лишь крошечную долю поверхности Земли, теперь они ежегодно удаляют из атмосферы почти 1 миллиард тонн кислорода – это примерно половина того, что весь Мировой океан возвращает обратно. Джунджи Ванг добавляет, что нельзя больше игнорировать внутренние водоемы в глобальных климатических и кислородных бюджетах. Они меняются быстрее, чем предполагалось, и являются критически важными элементами сложной системы Земли.