Уровень кислорода в озёрах и водохранилищах мира стремительно снижается. Это угрожает их обитателям и качеству воды. Таковы неутешительные выводы учёных-лимнологов, участников международного проекта GLEON. Они сделаны на основании анализа данных, собранных глобальной сетью станций за 80 лет. Единственным российским водоёмом, включенным в исследование, стало Можайское водохранилище. На нём в течение нескольких десятилетий работают сотрудники географического факультета Московского государственного университета имени Ломоносова.
Сопоставление мониторинговых данных показало, что начиная с 1980 года уровень кислорода в пресноводных водоёмах в умеренной зоне снизился на 5,5% на поверхности и на 18,6% в придонном слое воды. При этом в большой группе озёр и водохранилищ, в основном загрязнённых питательными веществами, уровень кислорода на поверхности вырос вместе с превышением температуры воды нижней границы 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", — подчеркнула одна из авторов работы — научный сотрудник географического факультета МГУ Оксана Ерина.
Фото: Дмитрий Никитин, участник конкурса "Самая красивая страна"
Концентрация растворённого кислорода в пресных водоёмах также 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 3% поверхности суши, в них сосредоточена непропорционально большая часть живых существ и растений планеты. Происходящие изменения вызывают беспокойство, поскольку могут негативно сказаться на состоянии пресноводных экосистем.
Снижение концентрации кислорода в поверхностных горизонтах происходит в первую очередь из-за увеличения температуры воды, что является следствием климатических изменений. Количество кислорода, которое может растворяться в воде, уменьшается при нагреве.
Однако в некоторых водоёмах учёные выявили одновременное повышение концентрации растворённого кислорода и рост температуры. Эти водные объекты, как правило, сильнее загрязнены биогенными веществами и имеют высокую концентрацию хлорофилла. Хороший прогрев и повышенное содержание питательных веществ способствуют активному цветению цианобактерий. Их фотосинтез вызывает перенасыщение поверхностных вод растворённым кислородом. Негативный аспект явления связан с токсинами, которые выделяют эти организмы. Они могут сделать воду непригодной для питья.
В глубоководной зоне температура воды за многолетний период в основном остаётся стабильной. Здесь снижение концентрации кислорода происходит в связи с прогревом поверхностных вод и увеличением продолжительности тёплого периода.
Прогрев поверхностных вод в сочетании со стабильной температурой более глубоких слоёв приводит к увеличению разницы в плотностях между ними. Это расслоение водной толщи называют стратификацией. Чем сильнее стратификация, тем меньше возможностей для перемешивания воды. В результате кислород с меньшей вероятностью будет поступать в придонные слои в тёплый период. Усиление стратификации приводит к 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 Ерина.
Схема расположения водоемов, участвовавших в исследовании
В ходе работы, результаты которой опубликованы в журнале Nature, лимнологи проанализировали более 45 тысяч профилей растворённого кислорода и температуры почти 400 озёр в разных районах мира. Большинство данных собрано в умеренном поясе.
Группа географического факультета МГУ под руководством Оксаны Ериной ведёт работы на Можайском водохранилище. В ближайшие годы планируется усовершенствовать программу мониторинга и повысить информативность собираемых данных.