Ученые предупреждают: в мировом океане кончается кислород (Scientific American, США)

Чем бы они ни занимались — скрывались от хищников, переваривали пищу и так далее — всяким организмам требуется кислород. Но заполучить этот жизненно важный элемент морской флоре и фауне становиться все сложнее, показывают недавние исследования.

За последнее десятилетие уровень кислорода в океане резко упал, и эта настораживающая тенденция связана с изменением климата, объясняет Андреас Ошлис (Andreas Oschlies), океанограф Центра исследований океана имени Гельмгольца в Киле, Германия, чья команда отслеживает уровень кислорода в океане по всему миру. «Нас изумило, как разительны перемены, как быстро падает уровень кислорода, и как велики последствия для морских экосистем», — ужасается он.

Само по себе то, что с потеплением океаны теряют кислород, ученых не удивляет, но масштаб этого падения требует срочных мер, предупреждает Ошлис. Недавние исследования показывают, что уровень кислорода в некоторых тропических регионах за последние 50 лет упал на 40%. В других местах оскудение оказалось менее радикальным — в среднем по миру уровень кислорода сократился на 2%.

Однако морские животные — как большие, так и микроскопические — реагируют даже на незначительные изменения уровня кислорода, устремляясь в зоны с более высоким его содержанием или меняя поведение, обнаружили Ошлис и его коллеги. В результате этих поведенческих корректировок животные могут стать добычей для новых хищников или угодить в районы, бедные пищей. Изменение климата создает серьезные проблемы для морской флоры и фауны уже сейчас — например, окисление среды — однако острее всего перед обитателями морей стоит дезоксигенация или потеря кислорода, объясняет Ошлис. В конце концов, дышать надо всем, говорит он.

Пищевая сеть — масштабная проблема

Нагреваясь, океан теряет кислород по двум причинам: во-первых, чем теплее жидкость, тем меньше газа она может удержать. Вот почему газированные напитки на солнце выдыхаются быстрее, объясняет Ошлис. Во-вторых, когда тает полярный морской лед, на поверхности образуется слой талой воды, отличающейся по своим свойствам от холодных и более соленых вод на глубине. Так получается своего рода «крышка», которая мешает течениям перемешивать поверхностные воды с глубинными. И поскольку кислород поступает в эту среду обитания через поверхность — либо непосредственно из атмосферы, либо от обитающего на поверхности фитопланктона — чем слабее смешивание, тем меньше его проникает на глубину.

Некоторые прибрежные районы по обе стороны экватора являются от природы «горячими точками» с низким содержанием кислорода, потому что их воды, где цветущие водоросли потребляют кислород, разлагая мертвую материю, богаты питательными веществами. Но изменения в других экосистемах, в том числе в открытом океане и вокруг полюсов, особенно настораживают Ошлиса и его коллег, потому что эти регионы никогда не считались уязвимыми. Климатические прогнозы на будущее склонны недооценивать потери кислорода, а между тем они уже идут полным ходом, сообщили Ошлис с коллегами в журнале «Нейчэ» (Nature). И это еще одна причина, почему развитие событий требует особо пристального внимания, предупреждает он.

Даже незначительное снижение напрямую сказывается на поведении в толще воды зоопланктона — мельчайших организмов, составляющих низшее звено пищевой цепи, отмечается в отчете «Сайенс эдванс» (Science Advance) от декабря 2018 года. «Они очень чувствительные», — объясняет Карен Вишнер (Karen Wishner), океанограф из Университета Род-Айленда. Даже больше, чем ожидалось, признается она. Некоторые виды устремляются на глубину в более прохладные воды, насыщенные кислородом. «Но в какой-то момент у них просто не получается уйти еще глубже», — отмечает она. Чем глубже и холоднее, тем сложнее становится добывать пищу и размножаться. Зоопланктон и рыбы, которые его поедают, сами служат пищей целому ряду хищников, — например, кальмарам и китам — поэтому их поведение и состояние неминуемо скажется на всей пищевой цепи.

Помимо сбоев в пищевой сети, по мере привыкания к более низким уровням кислорода животные сталкиваются и с другими физиологическими проблемами. Так, китайские креветки в бедной кислородом воде начинают слабее двигать хвостами, чтобы экономить энергию. От этого они теряют подвижность и ловкость, отмечает недавнее исследование по физиологии морских и пресноводных организмов, опубликованное в прошлом месяце. Кроме того, с понижением уровня кислорода самцы начинают вырабатывать меньше подвижных сперматозоидов, — причем этот сбой так и не выправляется у последующих поколений, даже если уровень кислорода нормализуется, отметил журнал «Нейчэ коммьюникейшенз» (Nature Communications) в 2016 году.

В бедной кислородом среде могут пострадать и основные сенсорные функции, например, зрение и слух, говорит Лилиан Маккормик (Lillian McCormick), аспирант Калифорнийского университета в Сан-Диего. Из полученных ею предварительных данных следует, что даже небольшое снижение кислорода приводит к ухудшению зрения у ряда видов зоопланктона. (К слову, то же самое происходит и с людьми на большой высоте: они теряют остроту ночного зрения и хуже различают цвета). Многие виды зоопланктона полагаются на зрительные сигналы, — это позволяет им перемещаться по толще воды и избегать хищников, поэтому с потерей зрения они перестанут их улавливать и сделаются более уязвимыми, объясняет она.

Некоторые существа к низкому содержанию кислорода более терпимы, — например, медузы. Но последствия дезоксигенации почувствуют все без исключения животные, которым нужен кислород, отмечает Брэд Сейбел (Brad Seibel), океанограф из Университета Южной Флориды. Они с Вишнером вместе работали над недавним исследованием зоопланктона. «Любое снижение уровня кислорода снизит живучесть и плодовитость», — отмечает он.

Сокращение ареала

С сокращением богатых кислородом регионов сократятся и ареалы промысловых рыб, — например, тунца, чей лов ежегодно составляет сумму в 42 миллиарда долларов США, — вынудив их мигрировать к новым рубежам. В северо-восточной части тропической Атлантики среда обитания тунца — а с ней и масштаб рыбного промысла — сократилась с 1960 по 2010 год на 15%.

Прибрежное рыболовство столкнется с трудностями вследствие сельскохозяйственных стоков, которые ускоряют цветение водорослей. При последующем гниении тратится огромное количество кислорода, — этот процесс мы уже наблюдали в Мексиканском заливе близ устья Миссиссипи. Некоторые виды рыб пускаются прочь из этих «мертвых зон» на поиски зон, богатых кислородом, — ближе к границам своего естественного ареала. Эта скученность облегчает задачу рыбакам, но при этом создает ощущение ложного изобилия. В долгосрочной перспективе ничего хорошего из этого не выйдет, предрекает Сейбел.

Для решения всеобщей проблемы снижения кислорода Ошлис в сентябре прошлого года помог организовать международную конференцию в Киле. Ее участники подписали импровизированный документ под названием «Кильская декларация по дезоксигенации океана» с тем, чтобы привлечь внимание всех государств, Организации Объединенных Наций и общественности и призвать к незамедлительным действиям. Подписанты хотят, чтобы правительства и международные организации предприняли более серьезные шаги с целью замедлить изменение климата и сократить загрязнение побережья сточными водами, которое усугубляет снижение уровня кислорода. Новую декларацию исследователи смоделировали по образцу Монакской декларации от 2008 года, которая, по мнению Ошлиса, в свое время довела важность проблемы окисления океана до сознания многих.

«Для общественности и различных правительственных и международных организаций это должно стать предупреждением о том, что это важная проблема», — объясняет Вишнер. Всего декларацию подписали более 300 ученых из порядка 30 стран. Сейбел, один из подписантов, говорит без обиняков: «Думаю, будущее нас ждет самое печальное».