Аноксия порождает аноксию: положительная обратная связь для деоксигенации умеренных озёр

Аноксия угрожает внутренним водоёмам по всему миру. Как только она возникает в озере, недостаток кислорода запускает нисходящую спираль, которая ускоряется с усилением глобального потепления. На это указывают результаты международного исследования с участием учёных из TU Bergakademie Freiberg, опубликованные в Global Change Biology.

Согласно исследованию, озёра, однажды затронутые недостатком кислорода в глубоких водах, страдают от него снова в следующем году. В результате условия жизни для рыб и беспозвоночных продолжают ухудшаться, усиливается выделение парниковых газов и интенсифицируются циклы питательных веществ.

Международная исследовательская группа впервые проанализировала долгосрочные данные по более чем 600 озёрам — в основном в Северной Америке и Европе. Основываясь на данных, соавтор работы, младший профессор Максимилиан Лау из TU Bergakademie Freiberg, заключает: «Если в один год содержание кислорода в озере падает ниже критического уровня, существует очень высокая вероятность, что в следующем году оно пострадает от ещё более серьёзного дефицита кислорода».

Он добавляет: «Хотя эту проблемную порочную спираль можно вывести из предыдущих знаний о динамике питательных веществ, нашей команде впервые удалось расшифровать эффект вовлечённых процессов благодаря большому размеру выборки».

Используя данные более чем 100 000 независимых измерительных кампаний, исследование проясняет взаимосвязь между температурой воды, удержанием питательных веществ в осадке, развитием планктонных водорослей и дефицитом кислорода. Благодаря этим выводам команда может прогнозировать восприимчивость водоёмов к дальнейшим кислородным кризисам. Результаты могут помочь исследователям и властям лучше понимать состояние озёр и улучшать его с помощью целевого управления питательными веществами.

Новые данные позволяют провести долгосрочное исследование

Анализируемые долгосрочные данные об уровнях фосфора, хлорофилла и кислорода в воде поступили из 656 озёр и были предоставлены учёными из сети GLEON (Global Lake Observatory Network). Команду особенно интересовали данные по тем озёрам, которые уже демонстрируют признаки истощения кислорода. Они часто расположены в умеренной зоне Европы и Северной Америки, которая особенно характеризуется деятельностью человека.

«Данные и опыт, которыми обменивались в рамках GLEON, были центральными для этого проекта. Работая вместе, мы смогли охарактеризовать силу и повсеместность обратной связи по истощению кислорода в более чем 600 озёрах на пяти континентах», — говорит ведущий автор Эбби Льюис из Virginia Tech.

Как происходит истощение кислорода в озёрах

В целом, повышение температур способствует удлинению периода стратификации озёр. Во время стратификации обмен водой между тёплыми слоями у поверхности и глубокими холодными слоями затруднён. Из-за изменения климата продолжительность и стабильность этой так называемой термической стратификации озёр увеличивается, особенно из-за всё более раннего наступления весны. Это даёт процессам разложения больше времени, чтобы полностью использовать ограниченный запас кислорода в глубинных водах. Кроме того, повышение температур способствует усиленному образованию водорослей.

Когда водоросли отмирают, они разлагаются бактериями на дне, которые потребляют кислород. Это приводит к недостатку кислорода в озере, особенно в самых глубоких частях. Устойчивый дефицит кислорода приводит к гибели почти всех высших организмов в воде.