Уровень кислорода во внутренних водоемах – реках, ручьях, озерах и водохранилищах – по всему миру снижается. Это явление, ставшее особенно заметным в течение последнего столетия, известного как антропоцен, является прямым следствием человеческой деятельности. Пресноводные экосистемы буквально «задыхаются», что нарушает их жизненно важные функции.
Процессы производства и потребления кислорода во внутренних водах кардинально изменились с 1900 года. Истощение кислорода, или гипоксия, вызывает серьезные проблемы в пресноводных системах по всему миру, приводя к гибели рыбы, нарушению пищевых цепей и ухудшению качества воды. Это также влияет на другие биогеохимические циклы, такие как круговороты углерода и азота, и представляет собой проблему планетарного масштаба.
Недавнее исследование, опубликованное в журнале Science Advances, проливает свет на эту проблему. Ведущие исследователи из Утрехтского университета, ученые-геологи Цзюньцзе Ван и Джек Мидделбург, разработали первую в мире глобальную модель, описывающую весь кислородный цикл внутренних вод.
Цель этой новаторской модели – предоставить наиболее полное понимание кислородного цикла в глобальном масштабе. Она позволяет прогнозировать проблемы, связанные с дефицитом кислорода, выявлять их причины и, следовательно, способствует своевременному вмешательству для смягчения последствий.
Ключевой вывод исследования заключается в том, что глобальный «круговорот кислорода» – скорость его производства и потребления – во внутренних водах увеличился. Однако решающим открытием стало то, что теперь эти водоемы потребляют значительно больше кислорода, чем производят.
В результате внутренние воды превратились в растущий поглотитель атмосферного кислорода. Ежегодно они изымают из атмосферы почти 1 миллиард тонн кислорода. Эта величина составляет примерно половину того объема кислорода, который весь Мировой океан выделяет обратно в атмосферу. Современный кислородный цикл во внутренних водах разительно отличается от того, каким он был в начале 1900-х годов.
Основными причинами ускоренного потребления кислорода являются антропогенные факторы. Главные из них – увеличение поступления питательных веществ из таких источников, как сельское хозяйство (избыточное внесение удобрений) и сточные воды. Это вызывает бурный рост водорослей, последующее разложение которых требует огромного количества кислорода. Строительство плотин и водохранилищ также играет роль, увеличивая время пребывания воды в системе.
Повышение температуры воды из-за изменения климата вносит свой вклад, но его роль оказалась менее значительной, чем предполагалось ранее. Потепление снижает растворимость кислорода в воде, замедляет его вертикальный перенос в водной толще и ускоряет биологические процессы, потребляющие кислород. Однако, согласно исследованию, на долю потепления приходится лишь около 10–20% наблюдаемого ускорения деоксигенации. Основными движущими силами остаются прямое воздействие человека – поступление нутриентов и изменение гидрологического режима.
Значение этих открытий огромно. Внутренние воды больше нельзя игнорировать при составлении глобальных климатических и кислородных бюджетов. Эти экосистемы меняются быстрее, чем считалось ранее, и представляют собой важнейшие элементы сложной системы Земли, несущие на себе отчетливый «антропоценовый след».
Процессы производства и потребления кислорода во внутренних водах кардинально изменились с 1900 года. Истощение кислорода, или гипоксия, вызывает серьезные проблемы в пресноводных системах по всему миру, приводя к гибели рыбы, нарушению пищевых цепей и ухудшению качества воды. Это также влияет на другие биогеохимические циклы, такие как круговороты углерода и азота, и представляет собой проблему планетарного масштаба.
Недавнее исследование, опубликованное в журнале Science Advances, проливает свет на эту проблему. Ведущие исследователи из Утрехтского университета, ученые-геологи Цзюньцзе Ван и Джек Мидделбург, разработали первую в мире глобальную модель, описывающую весь кислородный цикл внутренних вод.
Цель этой новаторской модели – предоставить наиболее полное понимание кислородного цикла в глобальном масштабе. Она позволяет прогнозировать проблемы, связанные с дефицитом кислорода, выявлять их причины и, следовательно, способствует своевременному вмешательству для смягчения последствий.
Ключевой вывод исследования заключается в том, что глобальный «круговорот кислорода» – скорость его производства и потребления – во внутренних водах увеличился. Однако решающим открытием стало то, что теперь эти водоемы потребляют значительно больше кислорода, чем производят.
В результате внутренние воды превратились в растущий поглотитель атмосферного кислорода. Ежегодно они изымают из атмосферы почти 1 миллиард тонн кислорода. Эта величина составляет примерно половину того объема кислорода, который весь Мировой океан выделяет обратно в атмосферу. Современный кислородный цикл во внутренних водах разительно отличается от того, каким он был в начале 1900-х годов.
Основными причинами ускоренного потребления кислорода являются антропогенные факторы. Главные из них – увеличение поступления питательных веществ из таких источников, как сельское хозяйство (избыточное внесение удобрений) и сточные воды. Это вызывает бурный рост водорослей, последующее разложение которых требует огромного количества кислорода. Строительство плотин и водохранилищ также играет роль, увеличивая время пребывания воды в системе.
Повышение температуры воды из-за изменения климата вносит свой вклад, но его роль оказалась менее значительной, чем предполагалось ранее. Потепление снижает растворимость кислорода в воде, замедляет его вертикальный перенос в водной толще и ускоряет биологические процессы, потребляющие кислород. Однако, согласно исследованию, на долю потепления приходится лишь около 10–20% наблюдаемого ускорения деоксигенации. Основными движущими силами остаются прямое воздействие человека – поступление нутриентов и изменение гидрологического режима.
Значение этих открытий огромно. Внутренние воды больше нельзя игнорировать при составлении глобальных климатических и кислородных бюджетов. Эти экосистемы меняются быстрее, чем считалось ранее, и представляют собой важнейшие элементы сложной системы Земли, несущие на себе отчетливый «антропоценовый след».