Широко разпространените и понякога драстични морски намаления на кислорода подчертават чувствителните видове, тенденция, която ще продължи с изменението на климата

учените

Избягването на хищници, храносмилането и други животински дейности, включително тези на хората, изискват кислород. Но тази нова съставка вече не е толкова лесно да се получи от морския живот, разкриват няколко нови проучвания.

През последното десетилетие нивата на кислород в океаните спаднаха, тревожна тенденция, свързана с изменението на климата, казва Андреас Ошлис, океанограф от Центъра за изследване на океана Хелмхолц Кил в Германия, чийто екип проследява нивата на кислород в целия свят. „Бяхме изненадани от интензивността на промените, които видяхме, от скоростта, с която кислородът се спуска в океана и от степента на въздействието върху морските екосистеми“, казва той.

Не е изненадващо за учените, че затоплящите се океани ги карат да губят кислород, но мащабът на гмуркането изисква спешно внимание, казва Ошлис. Последните проучвания разкриват, че нивата на кислород в някои тропически региони са спаднали с изумителните 40 процента през последните 50 години. Нивата са паднали по-слабо на други места, със средна загуба от 2% в световен мащаб.

Океанските животни обаче, големи и малки, реагират на дори леки промени в кислорода, като търсят убежище в райони с по-висок кислород или чрез коригиране на поведението, откриват Oschlies и други в тяхната област. Тези корекции могат да изложат животните на нови хищници или да ги принудят в регионите с недостиг на храна. Изменението на климата вече създава сериозни проблеми за морския живот, като подкисляването на океана, но деоксигенирането е най-належащият проблем, пред който са изправени морските животни днес, казва Ошлис. В края на краищата, казва той, „всеки трябва да диша“.

Утайка в Мексиканския залив, която произхожда отчасти от реки като Мисисипи. Речните утайки носят хранителни вещества от торове, които подхранват цъфтежа на водорасли и изчерпват нивата на кислород в океаните. Кредит: Обсерватория на Земята на НАСА

Проблем в хранителната мрежа

Затоплящият се океан губи кислород по две причини: Първо, колкото по-топла става течността, толкова по-малко газ може да задържи. Ето защо газираните напитки се изравняват по-бързо, когато се оставят на слънце, казва Ошлис. Второ, докато полярният морски лед се топи, той образува слой от плаваща вода на морската повърхност над по-студени и по-солени води. Този процес създава един вид капачка, която може да попречи на потоците да смесват водата от повърхността към по-дълбоки дълбочини. И тъй като целият кислород навлиза в това местообитание на повърхността или директно от атмосферата, или от повърхностния фитопланктон, който го произвежда по време на фотосинтезата, по-малкото смесване означава по-малко от него на дълбочина.

Някои крайбрежни региони около екватора са естествено зони с ниско съдържание на кислород, тъй като съдържат богати на хранителни вещества води, където бактериалните цъфтежи консумират кислород, когато разлагат мъртвия морски живот. Но промените в екосистемите на други места, включително в открития океан и около полюсите, бяха изненадите и притесненията на Oschlies и други, тъй като тези региони не се смятаха за уязвими. Климатичните модели, които проектират бъдещи промени, също рутинно подценяват загубите на кислород, които вече са наблюдавани в световния океан, той и колегите му докладваха в Nature миналата година, друга причина тази тенденция да изисква повече внимание, казва той.

Ефектите от дори много фини капки кислород върху зоопланктона, животните в основата на хранителната мрежа, които се събират във водния стълб, са документирани в доклад от декември 2018 г. на Science Advances. „Те са много чувствителни“, казва ръководителят на изследването Карън Уишнър, океанограф от университета в Род Айлънд, дори повече, отколкото очаквах. Някои видове плуват към по-дълбоки, по-хладни води с повече кислород. „Но в даден момент това не им помага просто да се задълбочат“, казва той, защото може да бъде по-трудно да се намери храна или да се възпроизвеждат в по-хладни води. Както отбелязва, много хищници, включително риби, калмари и китове, ядат зоопланктон или ядат риба, която яде зоопланктон, така че начините, по които зоопланктонът може да се справи с последиците, увеличават хранителната мрежа.

Освен прекъсванията на хранителната мрежа, животните се сблъскват и с други физиологични предизвикателства, тъй като телата им се адаптират към по-ниски нива на кислород. Китайските скариди размахват опашките си с по-малко сила, за да спестят енергия в по-ниска кислородна среда и в резултат на това стават по-малко пъргави, съобщава проучване за морското и сладководното поведение и физиологията. Освен това някои мъжки риби произвеждат все по-малко подвижни сперматозоиди, тъй като нивата на кислород намаляват и тенденцията не изглежда да се покачва в бъдещите поколения, когато нивата на кислород се подобрят, съобщават изследователите в Nature Communicationsin 2016.

Основните сензорни функции, като виждане и слух, също могат да страдат в океана с ниско съдържание на кислород, казва Лилиан Маккормик, докторант в Калифорнийския университет в Сан Диего. Техните предварителни резултати показват, че дори малките капки на зрението влошават кислорода в някои зоопланктони. (Това важи и за хората, с доказателства, че хората, които пътуват на голяма надморска височина, изпитват намален цвят и нощно виждане.) Много видове зоопланктон разчитат на визуални сигнали, за да мигрират през водния стълб всяка сутрин, за да избегнат хищници, така че загубата на зрение може да попречи на способността им да улавят тези леки сигнали, казва тя.

Някои същества, като медузи, са по-толерантни към ниско съдържание на кислород от други. Но всички животни ще усетят въздействието на дезоксигенирането, защото всички те са развили своя кислороден капацитет по някаква причина, казва Брад Сейбел, океанограф от Университета в Южна Флорида, който е работил с Уишнър върху скорошното проучване на зоопланктона. "Всяка капка кислород ще повлияе на оцеляването и ефективността", казва той.

Карта, показваща нивата на разтворения кислород в глобалните океани (а) и как нивата на кислорода са намалявали или нараствали за десетилетие. Кредит: Schmidtko, et al., Nature 2017

Свиващи се местообитания

Тъй като регионите, богати на кислород, стават по-оскъдни, настоящите местообитания на рибите също ще се свият и ще принудят икономически важни видове, като риба тон, която генерира в световен мащаб около 42 милиарда долара годишно, в нови диапазони. В тропическия североизточен Атлантически океан изследователите са установили, че местообитанията за риболов на риба тон и риба риба са намалели с 15 процента от 1960 до 2010 г. (pdf) поради загуба на кислород.

Крайбрежните риболовни дейности също могат да се сблъскат с допълнителен натиск от селскостопански отток, който опложда консумиращите кислород цъфтеж на водорасли, когато те се разпадат, както беше в Мексиканския залив близо до устието на река Мисисипи. Тези "мъртви зони" принуждават някои риби да търсят райони с по-висок кислород в краищата на типичните им ареали. Това може да помогне на рибарите да ги намерят, тъй като рибите се събират в тези кондензирани райони, но също така създава фалшиво усещане за изобилие и няма да бъде устойчиво в дългосрочен план, отбелязва Сейбел.

За да се справи с общия проблем с дезоксигенирането, Oschlies помогна да се организира международна конференция по темата в Кил миналия септември. Присъстващите изготвиха импровизирана декларация, наречена Килска декларация за деоксигениране на океаните, за да повишат осведомеността сред международните правителства, ООН и обществеността, както и да призоват за незабавни действия. Те искат правителствата и международните групи да направят по-сериозни стъпки за ограничаване на изменението на климата и намаляване на крайбрежния отток, който задълбочава изчерпването на кислорода. Изследователите са моделирали новото изявление след Декларацията на Монако (pdf), която според Oschlies е помогнала за повишаване на международната осведоменост за подкисляването на океана през 2008 г.

„Наистина има за цел да бъде предупреждение както за обществеността, така и за различни правителствени и международни агенции, че това е основен проблем“, казва Вишнер, един от над 300 учени от над 30 страни, подписали изявлението. Сейбел, също подписала, не казва нищо по въпроса: „Мисля, че това е потенциално много сериозно“.