Антропогенні викиди вуглекислого газу (CO2), які ведуть до глобального потепління, протягом тривалого часу вважалися головним фактором, що спричиняє зниження рівня кисню у світовому океані, що загрожує масовим вимиранням морських видів. Однак нові дослідження ставлять під сумнів це твердження, показуючи, що антропогенний вплив може, навпаки, призвести до підвищення рівня кисню в океанах, тим самим змінюючи усталене уявлення про вплив потепління на морську екосистему.
Протягом останніх десятиліть численні наукові роботи моделювали сценарії, згідно з якими підвищення температури світового океану через викиди парникових газів зменшить розчинність кисню у воді, що призведе до збільшення зон гіпоксії (зон із низьким вмістом кисню). У теплішій воді гази розчиняються гірше, що означає зменшення кількості кисню, доступного для дихання морським організмам. Це явище вже частково спостерігається в тропічних регіонах, де рівень кисню у воді нижчий, ніж у приполярних широтах. Багато дослідників прогнозували, що за подальшого глобального потепління подібна тенденція призведе до масової загибелі морських видів, що зробить океани дедалі менш придатними для життя.
Вплив глобального потепління на біогеохімічні процеси в океанах став важливою темою наукових обговорень. Наприклад, у 2022 році в журналі “Science” було опубліковано дослідження, яке передбачало, що за сценарію продовження зростання викидів СО2 температура на планеті може підвищитися на кілька градусів, а це, у свою чергу, спричинить скорочення кисню в океанах, що може мати катастрофічні наслідки для біорізноманіття. Один із авторів цього дослідження, Кертіс Дойч, стверджував, що агресивне зменшення викидів парникових газів є єдиним шляхом для запобігання масштабним вимиранням морських видів. Розрахунки моделювали значне скорочення кисню в океанах та прогнозували швидке розширення зон гіпоксії, що призведе до масової загибелі риб та інших морських організмів.
Однак подальші дослідження показали, що ситуація може бути складнішою, ніж передбачалося раніше. Дослідження, опубліковане в “Nature”, звернуло увагу на явні невідповідності між прогнозами моделей і палеонтологічними даними. Вчені, які вивчали кліматичні періоди минулого, такі як середньоміоценовий та ранньоеоценовий оптимуми (14-18 і ~54-56 мільйонів років тому відповідно), коли середньорічна температура на планеті була значно вищою, ніж сьогодні, не виявили ознак масового вимирання морських видів через брак кисню. В ці епохи температура сягала до +26°C, що значно перевищує найсміливіші прогнози потепління внаслідок антропогенного впливу. Незважаючи на це, рівень біорізноманіття та біопродуктивності в океанах залишався високим, що суперечить припущенню про зменшення кисню через потепління.
Для того, щоб розібратися в цій суперечності, науковці звернулися до аналізу ізотопів азоту в океанічних осадових породах тих періодів. Ізотопи азоту є надійним індикатором процесів денітрифікації — біогеохімічного процесу, що відбувається в умовах низького вмісту кисню. Під час денітрифікації азот вилучається з решток морських організмів і повертається у води континентального шельфу, де знову стає доступним для фотосинтезуючих організмів. Швидкість цього процесу є прямо пропорційною кількості кисню в океанах. Аналіз даних показав, що у вивчені теплі періоди денітрифікація відбувалася з більшою інтенсивністю, ніж у холодніші епохи. Це свідчить про те, що в ті періоди, всупереч очікуванням, океани були добре насичені киснем.
Одним із можливих пояснень цього феномену є зміна циркуляції вод у світовому океані під час потепління. Підвищення температури сприяло активнішому перемішуванню вод, особливо в Південному океані, що оточує Антарктиду. Цей механізм посилював циркуляцію газів, зокрема кисню, в океанічних водах, компенсуючи зменшення розчинності газів через потепління. Дослідники зазначають, що сучасні моделі також показують, що за умов глобального потепління циркуляція вод в Південному океані стає інтенсивнішою, що може зумовити збільшення вмісту кисню в тропічних і субтропічних регіонах.
Така знахідка суттєво змінює уявлення про можливі наслідки антропогенного потепління для океанів. Замість зростання зон гіпоксії, глобальне потепління може призвести до зростання рівня кисню в океанах, що створить сприятливіші умови для морських видів, ніж прогнозувалося раніше. Однак це відкриття не означає, що проблема викидів СО2 може бути ігнорована. Підвищення температури має численні інші негативні наслідки, зокрема вплив на циркуляцію тепла в атмосфері, зміни в погодних умовах та зростання рівня моря, що становлять серйозну загрозу для екосистем та людських спільнот.
Крім того, потрібно враховувати, що кліматичні умови минулих геологічних епох значно відрізнялися від сучасних, і не всі механізми можуть бути повністю зрозумілими чи співставними з тими, що діють сьогодні. Прогнози щодо майбутнього повинні базуватися на комплексному підході, який враховує не тільки фізичні процеси, але й біогеохімічні фактори, що можуть змінюватися в умовах антропогенного впливу. Тому важливо продовжувати дослідження, спрямовані на розуміння впливу глобального потепління на океанічні екосистеми.
Як же бути з дослідженням, яке стверджує, що вміст кисню у світовому океані з 1960 року вже впав на 2%? Досить просто: варто почитати його і переконатися, що розмах узяття проб там, м’яко кажучи, недостатній для того, щоб зробити надійний висновок про вміст кисню в усьому світовому океані. Особливо на тлі того безсумнівного факту, що морське життя стародавніх теплих епох було помітно чисельнішим і різноманітнішим, ніж те, яке ми можемо спостерігати в останні два мільйони років, після серйозного падіння температури океанів / ©ucn
Не менш важливим є той факт, що навіть при зростанні рівня кисню в океанах, деякі види морських організмів можуть бути вразливими до інших факторів змін клімату. Наприклад, коралові рифи вже страждають від потепління океанів та підкислення води через зростання рівня СО2, що загрожує їхньому існуванню. Втрата таких екосистем може мати катастрофічні наслідки для біорізноманіття, навіть якщо рівень кисню залишатиметься достатнім.
З іншого боку, антропогенні викиди мають також безпосередній вплив на наземні екосистеми, і масове вимирання видів у морі, за історичними даними, часто супроводжується аналогічними процесами на суші. Це ще один аргумент на користь того, що глобальні кліматичні зміни можуть мати непередбачувані наслідки, і варто зосередитися на мінімізації антропогенного впливу, щоб запобігти можливим катастрофам.
У підсумку, нові дані про роль антропогенних змін у кисневому балансі океанів змушують переосмислити низку усталених наукових теорій і дають підстави для більш оптимістичних прогнозів щодо майбутнього океанських екосистем. Проте це не означає, що можна ігнорувати загрози, пов’язані з глобальним потеплінням. Наукові дослідження повинні й надалі поглиблювати наше розуміння механізмів впливу кліматичних змін на планету, щоб забезпечити максимально обґрунтовані рішення для збереження біорізноманіття і стабільності екосистем.