Исследование показало, что 80% рек Земли быстро теряют кислород

Фото из открытых источников

Уровень кислорода снизился почти в 80 процентах рек по всему миру, и они будут продолжать терять этот ценный ресурс, если мы не предпримем серьезных изменений. Результаты нового исследования были опубликованы в журнале Science Advances.

Спутниковые и климатические данные, собранные в период с 1985 по 2023 год, показывают, что более 16 000 рек по всему миру теряют растворенный кислород. В среднем, эти реки теряют 0,045 миллиграмма кислорода на литр за каждое десятилетие.

При недостатке растворенного кислорода, необходимого для поддержания жизни под водой, реки, а также сообщества, зависящие от их воды и ресурсов, находятся под серьезной угрозой.

Эти выводы были сделаны группой ученых из Китайской академии наук под руководством эколога Ци Гуаня.

Команда исследователей собрала данные с 3,4 миллионов спутниковых снимков за последние четыре десятилетия, чтобы выявить закономерности в содержании растворенного кислорода в реках по всему миру и спрогнозировать их будущее при различных климатических сценариях.

К концу столетия, если предположить, что выбросы углекислого газа будут продолжать расти аналогичными темпами (в отличие от некоторых наихудших сценариев), ожидается, что реки на большей части Южной Америки, в Индии, Арктике и на востоке Соединенных Штатов потеряют около 10 процентов растворенного кислорода.

Наиболее серьезные изменения на данный момент произошли в тропических реках, таких как Ганг в Индии и Амазонка в Южной Америке. В частности, река Ганг теряет кислород в 20 раз быстрее, чем в среднем по миру.

Ученые этого не ожидали.

Ранее предполагалось, что реки в высоких широтах будут испытывать наибольшую деоксигенацию, поскольку эти регионы являются очагами изменения климата.

Однако тропические реки с самого начала имели недостаток: поскольку их воды и так были теплее, в них уже был более низкий уровень растворенного кислорода. Это означало, что они уже были ближе к состоянию гипоксии (недостаточности кислорода для поддержания большинства форм жизни).

Гуань и его команда обнаружили, что многие факторы способствуют глобальному снижению содержания кислорода в реках, но ни один из них не играет столь важной роли, как изменение климата.

Изменение климата, вызванное деятельностью человека, снижает растворимость кислорода (способность водоема удерживать растворенный кислород). Согласно новому исследованию, на растворимость кислорода приходится около 63 процентов глобального снижения содержания кислорода в реках.

Наиболее вероятной причиной изменения растворимости кислорода является изменение температуры воды. В более теплой воде содержится меньше растворенного кислорода, поскольку молекулы кислорода и воды получают больше энергии в виде тепла.

Растворенный кислород сильно отличается от атомов кислорода, которые соединяются с водородом, образуя воду. Растворенный кислород необходим водным организмам для «дыхания»: это касается животных, растений, планктона, бактерий и всего остального, что живет под водой.

Однако связи, удерживающие кислород в воде в растворенном состоянии, относительно слабые. Даже небольшое изменение температуры достаточно, чтобы разорвать их, позволяя кислороду улетучиться.

Потребность водных видов в растворенном кислороде для выживания сильно различается. Тем не менее, изменение на 0,1 миллиграмма на литр речной воды — примерно столько же было потеряно в среднем за последние четыре десятилетия — достаточно, чтобы вызвать серьезные изменения в речных экосистемах.

Водные организмы могут повышать уровень растворенного кислорода за счет фотосинтеза, поэтому подводные растения поддерживают здоровье водоемов. Кислород из атмосферы также может растворяться в воде под действием физических сил, таких как бурлящие речные пороги или аэраторы, используемые в искусственных прудах.

Именно поэтому во многих реках, включенных в это исследование, плотины на мелководье и периоды сильной жары способствовали снижению уровня растворенного кислорода. Уменьшение потока воды означает, что меньше кислорода поступает в воду из воздуха; периоды сильной жары, по сути, вытесняют кислород из рек.

Состав воды также оказывает существенное влияние на уровень растворенного кислорода, который может содержать река. Деятельность человека изменяет состав воды как в русле, так и в устье рек: уменьшает количество воды в реках и увеличивает ее содержание растворенных веществ, таких как соль, питательные вещества и органические вещества (что еще больше снижает растворимость кислорода).

Поскольку водные организмы зависят от растворенного кислорода для выживания, даже небольшое снижение его уровня может быстро привести к массовой гибели.

После этого река, полная мертвой рыбы и водорослей, быстро расходует оставшийся растворенный кислород, поскольку бактерии начинают разлагать оставшиеся органические вещества.

В связи с увеличением степени деоксигенации рек по всему миру, подобные мертвые зоны могут стать более распространенным явлением.

«Дезоксигенация — очень медленный процесс. Если он затянется надолго, негативные последствия затронут речные экосистемы», — сказал Гуань. «Низкий уровень кислорода может вызвать ряд экологических кризисов, таких как сокращение биоразнообразия и ухудшение качества воды».

Такие сценарии гораздо более вероятны, если реки потеряют еще четыре или пять процентов растворенного кислорода: столько же, сколько, как ожидается, они потеряют в течение следующих семи десятилетий, если человечество не предпримет срочных мер для предотвращения дальнейших выбросов ископаемого топлива.

«Систематическое понимание этих изменений имеет решающее значение для повышения устойчивости речных экосистем к устойчивым рискам деоксигенации посредством целенаправленных мер и стратегий, а также способствует достижению устойчивого управления реками по всему миру», — заключают Гуань и его команда.