Учёные бьют тревогу: падение уровня кислорода в океанах приближает планету к опасной черте

Исследователи выступили с инициативой включить истощение запасов растворенного кислорода в Мировом океане, озёрах и реках в концепцию планетарных границ. В фундаментальной работе, обнародованной на страницах журнала Limnology and Oceanography, специалисты комплексно проанализировали взаимодействие кислородного голодания водной среды с девятью уже утвержденными критериями — от климатических сдвигов и деградации биосферы до нарушения биогеохимических циклов и закисления морских вод. Согласно их выводам, нынешние темпы падения уровня кислорода неумолимо подталкивают планету к критической черте, за которой экологические разрушения станут необратимыми уже на век живущих ныне поколений.

Ключевой триггер этого процесса напрямую увязан с глобальным потеплением. С ростом температур способность воды удерживать кислород неуклонно падает, при этом за индустриальную эпоху океан принял на себя свыше 90% избыточного тепла, порожденного антропогенными выбросами. По расчетам авторов, колебания растворимости кислорода обуславливают примерно половину текущих потерь этого элемента в океанических водах. Ситуацию усугубляют замедление вертикального водообмена и стремительное разрастание зон с экстремально низким содержанием кислорода.

Не менее разрушительное воздействие оказывает загрязнение водоемов соединениями азота и фосфора. Избыток биогенов провоцирует бурное цветение водорослей, чье последующее гниение силами микроорганизмов поглощает колоссальные объемы кислорода. Возникающий дефицит трансформирует весь цикл веществ: активизируется восстановление нитратов с улетучиванием азота в атмосферу, а бескислородный донный ил начинает высвобождать фосфор. Это запускает опасную цепную реакцию, при которой нехватка O₂ лишь подстегивает дальнейшую деградацию среды.

Взаимосвязь деоксигенации с климатом выходит далеко за рамки температурного фактора. В условиях гипоксии активизируются процессы синтеза закиси азота — мощнейшего парникового агента, разрушающего озоновый слой планеты. В глубоководных впадинах Черного и Балтийского морей безвоздушная среда приводит к образованию токсичного сероводорода, а анаэробные микробы начинают выделять метан.

Наиболее наглядно кризис проявляется в живой природе. Даже незначительное сокращение кислорода губительно сказывается на темпах роста, выживаемости и репродуктивном потенциале обитателей водного мира — от крошечного зоопланктона до промысловых рыб и рифообразующих кораллов. Ученые также связывают экспансию малокислородных зон с перестройкой миграционных маршрутов морской фауны и сбоями в работе биологического насоса, который отвечает за транспортировку углерода из поверхностных слоев в океанические глубины.

В качестве измеримых параметров авторы выделяют четыре ключевых показателя: абсолютную концентрацию O₂, масштабы распространения гипоксии и аноксии, степень насыщения воды кислородом, динамику видового состава биоиндикаторов, а также метаболический индекс Φ, сопоставляющий дыхательные потребности живых организмов с реальным наличием ресурса. При этом традиционная граница гипоксии в 2 мг/л оказалась несовершенной: многие виды страдают от удушья гораздо раньше, в то время как узкоспециализированные организмы адаптированы к жизни в суровых условиях.

Особую тревогу вызывает инерционность водных экосистем. Даже мгновенное прекращение выбросов углекислого газа не способно сразу остановить деоксигенацию: накопленное тепло и колоссальные тайминги циркуляции глубоких вод обрекают океан на потерю кислорода на протяжении веков. Полное обновление кислородного фонда в глубинах Мирового океана занимает порядка тысячи лет. При негативном сценарии с наращиванием выбросов скорость субокеанической деоксигенации к 2100 году может возрасти втрое по сравнению с сегодняшними показателями.

Исследователи призывают рассматривать истощение кислорода не как локальную экопроблему, а как системный сбой планетарного масштаба. Статус официальной десятой планетарной границы еще предстоит закрепить математически, однако имеющиеся эмпирические данные уже свидетельствуют о стремительном падении уровня кислорода и тесной сцепке этого процесса с другими глобальными угрозами. В числе приоритетных задач науки эксперты называют развитие сети мониторинга пресных и морских вод, доработку климатических моделей, изучение физиологических пределов выносливости видов и обращение к палеоданным для поиска экологически безопасных точек отсчета.

Источник: iXBT