Повсюдне, а місцями навіть стрімке падіння рівня кисню в морському середовищі ставить під удар вразливі види — і ця тенденція буде продовжуватися з подальшим зміною клімату. Саме по собі те, що з потеплінням океани втрачають кисень, вчених не дивує, але масштаб цього падіння вимагає термінових заходів, настільки великі наслідки для морських екосистем.
Чим би вони не займалися — ховалися від хижаків, переварювали їжу і так далі — всяким організмам потрібно кисень. Але роздобути цей життєво важливий елемент морській флорі і фауні стає все складніше, показують недавні дослідження.
За останнє десятиліття рівень кисню в океані різко впав, і ця тенденція пов’язана зі зміною клімату, пояснює Андреас Ошліс (Andreas Oschlies), океанограф Центру досліджень океану імені Гельмгольца в Кілі, Німеччина, чия команда відстежує рівень кисню в океані по всьому світу.
Саме по собі те, що з потеплінням океани втрачають кисень, вчених не дивує, але масштаб цього падіння вимагає термінових заходів, попереджає Ошліс. Недавні дослідження показують, що рівень кисню у деяких тропічних регіонах за останні 50 років впав на 40%. В інших місцях збідніння виявилося менш радикальним — в середньому в світі рівень кисню скоротився на 2%.
Однак морські тварини — як великі, так і мікроскопічні — реагують навіть на незначні зміни рівня кисню, прямуючи в зони з більш високим його вмістом або змінюючи поведінку, виявили Ошліс і його колеги. В результаті цих поведінкових коригувань тварини можуть стати здобиччю для нових хижаків або переселитися в райони, бідні їжею. Зміна клімату створює серйозні проблеми для морської флори і фауни вже зараз, наприклад, окислення середовища — однак найгостріше перед мешканцями морів варто дезоксигенація або втрата кисню, пояснює Ошліс. Зрештою, дихати треба всім, каже він.
Харчовий ланцюг — масштабна проблема
Нагріваючись, океан втрачає кисень з двох причин: по-перше, чим тепліше рідина, тим менше газу вона може утримати. Ось чому газовані напої на сонці видихаються швидше, пояснює Ошліс. По-друге, коли тане полярний морський лід, на поверхні утворюється шар талої води, що відрізняється за своїми властивостями від холодних і більш солоних вод на глибині. Так виходить свого роду «кришка», яка заважає течіям перемішувати поверхневі води з глибинними. І оскільки кисень надходить у це середовище проживання через поверхню безпосередньо з атмосфери, або від фітопланктону, що мешкає на поверхні — чим слабкіше змішування, тим менше його проникає на глибину.
Деякі прибережні райони по обидві сторони екватора є від природи «гарячими точками» з низьким вмістом кисню, бо їх води, де цвітуть водорості споживають кисень, розкладаючи мертву матерію, багаті поживними речовинами. Але зміни в інших екосистемах, у тому числі у відкритому океані і навколо полюсів, особливо насторожують Ошліса і його колег, тому що ці регіони ніколи не вважалися вразливими. Кліматичні прогнози на майбутнє схильні недооцінювати втрати кисню, а між тим вони вже йдуть повним ходом, повідомили Ошліс з колегами в журналі «Nature». І це ще одна причина, чому розвиток подій вимагає особливо пильної уваги, попереджає він.
Навіть незначне зниження безпосередньо позначається на поведінці в товщі води зоопланктону — найдрібніших організмів, складових нижчої ланки харчового ланцюга, наголошується в звіті «Science Advance» від грудня 2018 року. «Вони дуже чутливі», — пояснює Карен Вішнер (Karen Wishner), океанограф з Університету Род-Айленда. Навіть більше, ніж очікувалося, зізнається вона. Деякі види спрямовуються на глибину в більш прохолодні води, насичені киснем. «Але в якийсь момент у них просто не виходить піти ще глибше», — зазначає вона. Чим глибше і холодніше, тим складніше стає добувати їжу і розмножуватися. Зоопланктон і риби, що його поїдають, самі служать їжею цілого ряду хижаків, — наприклад, кальмарів і китам — тому їх поведінка і стан неминуче позначиться на всьому харчовому ланцюжку.
Крім збоїв у харчовому ланцюжку, у міру звикання до більш низьких рівнів кисню тварини стикаються і з іншими фізіологічними проблемами. Так, китайські креветки в бідній киснем воді починають слабкіше рухати хвостами, щоб економити енергію. Від цього вони втрачають рухливість, спритність, зазначає недавнє дослідження з фізіології морських і прісноводних організмів, опубліковане в минулому місяці. Крім того, зі зниженням рівня кисню самці починають виробляти менше рухомих сперматозоїдів, — причому цей збій так і не виправляється у наступних поколінь, навіть якщо рівень кисню нормалізується, зазначив журнал «Nature Communications» в 2016 році.
У бідному киснем середовищі можуть постраждати і основні сенсорні функції, наприклад, зір і слух, каже Ліліан Маккормік (Lillian McCormick), аспірант Каліфорнійського університету в Сан-Дієго. З отриманих нею попередніх даних випливає, що навіть невелике зниження кисню призводить до погіршення зору у ряду видів зоопланктону. (До речі, те ж саме відбувається і з людьми на великій висоті: вони втрачають гостроту нічного зору і гірше розрізняють кольори). Багато видів зоопланктону покладаються на зорові сигнали, — це дозволяє їм переміщатися по товщі води і уникати хижаків, тому з втратою зору вони перестануть їх вловлювати і стануть більш вразливими, пояснює вона.
- Вчені з’ясували, як куріння шкодить екології
- “Зелений” фільтр з синтетичної деревини очищає воду так само, як тропічні рослини
- Нова система видаляє вуглекислий газ з повітря
Деякі істоти до низького вмісту кисню більш терпимі, — наприклад, медузи. Але наслідки дезоксигенації відчують всі без винятку тварини, яким потрібен кисень, зазначає Бред Сейбел (Brad Seibel), океанограф з Університету Південної Флориди. Вони з Вішнером разом працювали над недавнім дослідженням зоопланктону. «Будь-яке зниження рівня кисню знизить живучість і плодючість», — зазначає він.
Скорочення ареалу
Зі скороченням багатих киснем регіонів скоротяться і ареали промислових риб, — наприклад, тунця, чий вилов щорічно складає суму в 42 мільярди доларів США, — змусивши їх мігрувати до нових рубежів. У північно-східній частині тропічної Атлантики середовище проживання тунця — а з нею і масштаб рибного промислу — скоротилася з 1960 по 2010 рік на 15%.
Прибережне рибальство натрапить на труднощі внаслідок сільськогосподарських стоків, які прискорюють цвітіння водоростей. При подальшому гнитті витрачається величезна кількість кисню, — цей процес ми вже спостерігали в Мексиканській затоці біля гирла Міссісіпі. Деякі види риб пускаються геть з цих «мертвих зон» на пошуки зон, багатих киснем, — ближче до кордонів свого природного ареалу. Ця скупченість полегшує завдання рибалкам, але при цьому створює відчуття помилкового достатку. У довгостроковій перспективі нічого доброго з цього не вийде, передрікає Сейбел.
Для вирішення загальної проблеми зниження кисню Ошліс у вересні минулого року допоміг організувати міжнародну конференцію в Кілі. Її учасники підписали імпровізований документ під назвою «Кільска декларація з дезоксигенації океану» з тим, щоб привернути увагу всіх держав, Організації Об’єднаних Націй та громадськості і закликати до негайних дій. Підписанти хочуть, щоб уряди і міжнародні організації зробили більш серйозні кроки з метою уповільнити зміна клімату і скоротити забруднення узбережжя стічними водами, яке посилює зниження рівня кисню. Нову декларацію дослідники змоделювали за зразком Монакської декларації від 2008 року, яка, на думку Ошліса, свого часу довела важливість проблеми окислення океану до свідомості багатьох.
«Для громадськості та різних урядових і міжнародних організацій має стати попередженням про те, що це важлива проблема», — пояснює Вішнер. Всього декларацію підписали понад 300 учених із 30 країн. Сейбел, один з підписантів, говорить відверто: «Думаю, майбутнє нас чекає найсумніше».