Глобальное изменение климата, спровоцированное антропогенными выбросами, ведет к неуклонному обеднению кислородом пресноводных систем, причем наибольшую тревогу вызывает состояние тропических водных артерий. К такому выводу пришли авторы масштабного исследования, обнародованного 15 мая в авторитетном научном журнале Достижения науки. В ходе работы ученые зафиксировали долгосрочную тенденцию к снижению концентрации растворенного кислорода в подавляющем большинстве рек мира, а тропические регионы оказались в эпицентре этой экологической угрозы. Полученные данные, по мнению специалистов, настоятельно диктуют необходимость скорейшей разработки превентивных мер, способных затормозить процесс дезоксигенации и предотвратить коллапс пресноводных экосистем.
Руководителем исследовательской группы выступил профессор Кун Ши, представляющий Нанкинский институт географии и лимнологии (NIGLAS) при Китайской академии наук. Первым автором публикации значится доктор Циань, а в коллектив также вошел исследователь из Университета Тунцзи. Для того чтобы проследить динамику изменения уровня кислорода в реках на протяжении длительного временного отрезка, ученые применили алгоритм машинного обучения, с помощью которого проанализировали данные, собранные на 21 439 речных участках по всему земному шару за период с 1985 по 2023 годы.
Результаты этого анализа продемонстрировали отчетливую глобальную тенденцию. Концентрация кислорода в реках снижалась со средней скоростью -0,045 мг л-1 декада-1, причем признаки дезоксигенации были зафиксированы в 78,8% всех изученных случаев. Растворенный кислород, как подчеркивается в работе, является критически важным компонентом для поддержания здоровья речных экосистем: он обеспечивает жизнедеятельность водных организмов, способствует сохранению биоразнообразия и регулирует ключевые биогеохимические циклы. Падение его уровня неминуемо ведет к ухудшению состояния водной среды, создавая угрозу для популяций рыб и других видов пресноводной фауны.
Тропические реки оказались в зоне наибольшего риска
Наиболее драматичные потери кислорода были обнаружены именно в тропических реках, расположенных в поясе между 20° южной широты и 20° северной широты, включая водные артерии Индии. Этот вывод стал неожиданностью для самих исследователей, поскольку ранее преобладало мнение, что наибольшей опасности дезоксигенации подвержены реки высоких широт, где процесс потепления зачастую протекает более интенсивно. Как показало исследование, тропические реки изначально отличаются нестабильной динамикой, что делает их особенно уязвимыми перед лицом продолжающегося падения уровня кислорода. Сочетание этой исходной нестабильности с более высокой скоростью дезоксигенации создает в таких условиях повышенную вероятность наступления гипоксии — состояния, при котором содержание кислорода становится критически низким для поддержания большинства форм водной жизни.
Помимо климатических факторов, ученые обратили внимание на влияние гидрологических характеристик. В частности, изучалось, каким образом характер речного стока и наличие плотин сказываются на кислородном режиме водоемов. Исследователи установили, что изменения в объеме и скорости течения, а также зарегулирование рек искусственными сооружениями, могут существенно усугублять процесс дезоксигенации, особенно в сочетании с повышением температуры воды.
вание плотина влияет на снижение содержания здоровья.
Условия как с низким, так и с высоким потоком, по-видимому, частично снижают деоксигенацию по сравнению с условиями с нормальным потоком. В реках с низким расходом скорость деоксигенации была на 18,6% ниже, а в условиях высокого стока скорость деоксигенации была на 7,0% ниже.
Затопление плотины дало разные эффекты в зависимости от глубины водохранилища. В неглубоких водоемах затоплено плавление кислорода. Однако в более консервативных водоемах это помогло снизить деоксигенацию в водохранилищах.
Волны тепла ускоряют деоксигенацию реки
Дальнейший анализ показал, что снижение растворимости кислорода, вызванное потеплением климата, является основной причиной глобального снижения содержания кислорода, на долю которого приходится 62,7% наблюдаемых изменений.
Метаболизм экосистемы, происходящий под влиянием таких факторов, как температура, свет и поток воды, вызывает 12% деоксигенацию.
Команда также исследовала роль волны тепла. Их результаты заключаются в том, что на волнах тепла происходит 22,7% глобальной дезоксигенации рек. Волны тепла увеличили скорость деоксигенации на 0,01 мг л-1 декада-1 в соответствии с требованиями при средних климатических температурах.
В целом, полученные результаты усиливают растущее воздействие потепления климата на проточные пресноводные экосистемы, а также уникальные, как лотические экосистемы. Исследователи говорят, что тропические реки следует считать главным приоритетом тенденции к смягчению последствий, направленной на предотвращение усугубления кислородного истощения. Исследование также обеспечивает необходимую основу, которую политика может использовать при разработке стратегий по решению проблем дезоксигенации во всем мире.