Уровень кислорода в озёрах и водохранилищах мира стремительно снижается. К таким выводам пришли лимнологи (специалисты, изучающие пресноводные водоёмы) из разных стран, объединившись под эгидой глобальной сети лимнологических станций GLEON.
Результаты исследования международного коллектива учёных, среди которых научный сотрудник географического факультета МГУ, опубликованы в журнале Nature.
Используя данные с 1941 года, исследователи проанализировали более 45 000 профилей растворённого кислорода и температуры почти 400 озёр по всему миру. Большинство данных наблюдений собрано в умеренном поясе – от 23 до 66 градусов северной и южной широты. Единственным российским водоёмом, включённым в исследование, стало Можайское водохранилище, которое в течение многих десятилетий изучается сотрудниками географического факультета МГУ. Несмотря на свои небольшие размеры, это один из немногих российских водоёмов, где собраны многолетние данные о содержании растворённого кислорода, температуре и о других параметрах воды.
Учёные выяснили, что, начиная с 1980 года, уровень кислорода в водоёмах умеренной зоны снизился на 5,5% на поверхности и на 18,6% в придонном слое воды. При этом в большой группе водоёмов, в основном загрязнённых питательными веществами, уровень кислорода на поверхности повысился, когда температура воды превысила нижнюю границу активного развития токсичных цианобактерий. «Все процессы в водной среде зависят от кислорода. Это система поддержки водных пищевых сетей. И когда озеро начинает терять кислород, то это является одним из ключевых факторов исчезновения в нём различных видов, в том числе рыб. Озёра и водохранилища теряют кислород в 2,7-9,3 раза быстрее, чем океаны. Такое снижение будет иметь последствия для всей экосистемы водоёмов», — сказала к.г.н., научный сотрудник географического факультета МГУ и один из авторов статьи Оксана Ерина.
Помимо биоразнообразия, концентрация растворённого кислорода в водных экосистемах влияет на выбросы парниковых газов, динамику биогенных веществ и, в конечном итоге, на здоровье человека. Несмотря на то, что озёра и водохранилища составляют всего около трёх процентов поверхности суши Земли, в них сосредоточена непропорционально большая часть биоразнообразия планеты. Происходящие изменения могут негативно сказаться на состоянии пресноводных экосистем.
Снижение концентрации кислорода в поверхностных горизонтах в первую очередь связано с увеличением температуры воды, вызванным глобальными климатическими изменениями. Чем выше температура, тем меньше кислорода может раствориться в поверхностных слоях воды. Однако в некоторых водоёмах исследователи выявили одновременное повышение концентрации растворённого кислорода и рост температуры. Эти водные объекты, как правило, больше загрязнены биогенными веществами и имеют высокую концентрацию хлорофилла. Хороший прогрев и повышенное содержание питательных веществ способствуют усиленному размножению цианобактерий, фотосинтез которых вызывает перенасыщение поверхностных вод кислородом. Вместе с тем микроорганизмы выделяют токсины и снижают качество воды.
В глубоководной зоне температура воды за многолетний период в основном стабильна. Здесь снижение концентрации кислорода связано с прогревом поверхностных вод и увеличением продолжительности теплового периода. Прогрев поверхностных вод в сочетании со стабильной температурой более глубоких слоев приводит к увеличению разницы в плотностях между этими слоями. Это усиливает такое явление, как стратификация, или расслоение водной толщи. Чем сильнее стратификация, тем меньше возможностей для перемешивания насыщенной кислородом воды поверхностных слоёв с придонными. Это приводит к истощению запасов кислорода в придонных слоях и формированию бескислородных зон и заморов рыб.
«Концентрация кислорода регулирует и многие другие характеристики качества воды. В бескислородных условиях начинают размножаться болезнетворные бактерии, в том числе те, которые производят парниковый газ метан. Это позволяет предположить, что в результате потери кислорода озёра выбрасывают в атмосферу повышенное количество метана. Кроме того, при отсутствии кислорода происходит выход фосфора из донных отложений, усиливая нагрузку на водоёмы, которые и так часто подвергаются многолетнему антропогенному загрязнению», — отметила Оксана Ерина.