Широке, а часом і різке зниження морського кисню наголошує на чутливих видах, тенденція, яка продовжуватиметься зі зміною клімату

закінчується

Втеча хижаків, травлення та інші види діяльності тварин, включаючи діяльність людей, потребують кисню. Але кілька нових досліджень виявляє, що цей новий інгредієнт для морських мешканців вже не так просто отримати.

За останнє десятиліття рівень кисню в океанах різко впав - тривожна тенденція, пов’язана зі зміною клімату, говорить Андреас Ошліс, океанограф Центру досліджень океану імені Гельмгольца в Кіль, Німеччина, команда якого відстежує рівень кисню у всьому світі. "Ми були здивовані інтенсивністю змін, які ми побачили, швидкістю зниження кисню в океані та величиною впливу на морські екосистеми", - говорить він.

Не дивно для вчених, що потепління океанів змушує їх втрачати кисень, але масштаби занурення вимагають термінової уваги, каже Ошліс. Недавні дослідження показують, що рівень кисню в деяких тропічних регіонах за останні 50 років впав на дивовижні 40 відсотків. Рівні впали в інших місцях дещо помітніше, у середньому глобальні втрати склали 2 відсотки.

Однак великі та малі тварини океану реагують на навіть незначні зміни кисню, шукаючи притулку в районах з підвищеним вмістом кисню або коригуючи поведінку, виявили Ошлі та інші у своїй галузі. Ці корективи можуть піддавати тварин нових хижаків або змусити їх потрапляти в дефіцитні їжею регіони. Зміна клімату вже створює серйозні проблеми для морського життя, такі як закислення океану, але дезоксигенація є найбільш актуальною проблемою, з якою стикаються морські тварини сьогодні, говорить Ошліс. Зрештою, каже він, "кожен повинен дихати".

Осад у Мексиканській затоці, який частково бере свій початок з таких річок, як Міссісіпі. Річковий осад несе поживні речовини з добрив, що паливають цвітіння водоростей і виснажують рівень кисню в океанах. Кредит: Обсерваторія Землі НАСА

Проблема в харчовій мережі

Нагрівання океану втрачає кисень з двох причин: По-перше, чим теплішою стає рідина, тим менше газу в ній може бути. Ось чому газовані напої швидше сплющуються, залишаючись на сонці, каже Ошліс. По-друге, коли полярний морський лід тане, він утворює шар плаваючої води на поверхні моря над більш холодними, солоними водами. Цей процес створює своєрідний ковпачок, який може перешкодити течіям змішувати воду з поверхні на глибші глибини. І оскільки весь кисень потрапляє в це середовище існування на поверхні, або безпосередньо з атмосфери, або з поверхневого фітопланктону, який виробляє його під час фотосинтезу, менше змішування означає менше його на глибині.

Деякі прибережні регіони навколо екватора є природними районами з низьким вмістом кисню, оскільки вони містять багаті поживними речовинами води, де цвітіння бактерій споживає кисень, коли вони розкладають мертвих морських мешканців. Але зміни в екосистемах в інших місцях, у тому числі у відкритому океані та навколо полюсів, були сюрпризами та занепокоєнням Ошлі та інших, оскільки ці регіони не розглядались як вразливі. Кліматичні моделі, які прогнозують майбутні зміни, також регулярно занижують втрати кисню, які вже спостерігались у Світовому океані, він і його колеги повідомляли в Nature минулого року, ще одна причина, чому ця тенденція вимагає більшої уваги, каже він.

Вплив навіть дуже незначних перепадів кисню на зоопланктон, тварини біля основи харчової павутини, що скупчуються у товщі води, було задокументовано у звіті від Science Advances від грудня 2018 року. "Вони дуже чутливі", - каже керівник дослідження Карен Вішнер, океанограф з Університету Род-Айленда, навіть більше, ніж я очікувала. Деякі види плавають у глибших, прохолодних водах з більшою кількістю кисню. "Але в якийсь момент це не допомагає їм просто заглибитися", - каже він, оскільки знайти їжу або розмножуватися в прохолодних водах може бути складніше. Як він зазначає, багато хижаків, у тому числі риба, кальмари та кити, їдять зоопланктон або їдять рибу, яка їсть зоопланктон, тому способи боротьби зоопланктону з наслідками збільшують харчову мережу.

Окрім порушення роботи харчової мережі, тварини стикаються з іншими фізіологічними проблемами, оскільки їх організм пристосовується до нижчих рівнів кисню. Китайські креветки махають хвостом з меншою силою, щоб зберегти енергію в середовищах з низьким вмістом кисню і, як результат, стають менш спритними, повідомляється в дослідженні поведінки та фізіології морських і прісних вод. Крім того, деякі самці риб виробляють все менше і менше рухомих сперматозоїдів у міру зниження рівня кисню, і, здається, ця тенденція не зросте в наступних поколіннях, коли рівень кисню покращиться, повідомляють дослідники в Nature Communicationsin 2016.

Основні сенсорні функції, такі як бачення і слух, також можуть страждати в океані з низьким вмістом кисню, говорить Ліліан Маккормік, докторант Каліфорнійського університету в Сан-Дієго. Їх попередні результати свідчать про те, що навіть крихітні перепади зору погіршують вміст кисню в деяких зоопланктонах. (Це також стосується людей, свідчать про те, що люди, які подорожують на великій висоті, відчувають зниження кольору та нічного зору.) Багато видів зоопланктону покладаються на візуальні сигнали для міграції через товщу води щоранку, щоб уникнути хижаків, тому втрата зору може перешкодити їх здатності підхоплювати ці легкі сигнали, говорить вона.

Деякі істоти, такі як медузи, більш терпимі до низького вмісту кисню, ніж інші. Але всі тварини відчують вплив дезоксигенації, оскільки всі вони з певної причини змінили свою кисневу ємність, говорить Бред Сейбель, океанолог з Університету Південної Флориди, який працював з Вішнером над недавнім дослідженням зоопланктону. "Будь-яка крапля кисню вплине на живучість та ефективність роботи", - говорить він.

Карта, що показує рівні розчиненого кисню у світових океанах (а) та те, як рівень кисню зменшувався або збільшувався за десятиліття. Кредит: Schmidtko та ін., Nature 2017

Скорочуються місця проживання

У міру того, як багаті киснем регіони стануть дедалі рідшими, місця існування риб також зменшаться і змусять економічно важливі види, такі як тунець, який у світі приносить приблизно 42 мільярди доларів щороку, на нові діапазони. У тропічній північно-східній частині Атлантики дослідники виявили, що середовище проживання тунця та риби-риби було зменшено на 15 відсотків з 1960 по 2010 рік (pdf) через втрату кисню.

Прибережне рибальство також може зіткнутися з додатковим тиском сільськогосподарського стоку, який запліднює цвітіння водоростей, що споживає кисень, у міру їх розпаду, як це було в Мексиканській затоці біля гирла річки Міссісіпі. Ці "мертві зони" змушують деяких риб шукати райони з підвищеним вмістом кисню на краях їх типових ареалів. Це може допомогти рибалкам знайти їх, оскільки риба збирається в цих ущільнених районах, але це також створює помилкове відчуття достатку і не буде стійким у довгостроковій перспективі, зазначає Сейбель.

Щоб вирішити загальну проблему дезоксигенації, Ошліс допоміг організувати міжнародну конференцію з цього питання в Кіль в вересні минулого року. Учасники підготували імпровізовану декларацію під назвою Кільська декларація про дезоксигенацію Світового океану для підвищення обізнаності серед міжнародних урядів, ООН та громадськості, а також закликають до негайних дій. Вони хочуть, щоб уряди та міжнародні групи зробили більш серйозні кроки у боротьбі зі зміною клімату та зменшенням стоку в прибережних районах, що посилює виснаження кисню. Дослідники змоделювали нову заяву після декларації Монако (pdf), яка, на думку Ошліса, сприяла підвищенню рівня інформованості міжнародної організації щодо закислення океану в 2008 році.

"Це справді має бути попередженням як для громадськості, так і для різних урядових та міжнародних відомств, що це є головною проблемою", - говорить Вішнер, один із понад 300 вчених з більш ніж 30 країн, які підписали заяву. Сейбель, також підписант, нічого про це не говорить: "Я думаю, це потенційно дуже серйозно".