Уровень кислорода в озерах и водохранилищах мира стремительно снижается. Это угрожает их биоразнообразию и качеству воды. К таким выводам пришли специалисты-лимнологи из разных стран, объединившись под эгидой глобальной сети лимнологических станций GLEON. Результаты исследования международного коллектива ученых, среди которых научный сотрудник географического факультета МГУ Оксана Ерина, опубликованы в журнале Nature.

Используя данные, начиная с 1941 года, исследователи проанализировали более 45 000 профилей растворенного кислорода и температуры почти 400 озер по всему миру. Большинство данных наблюдений собрано в умеренном поясе – от 23 до 66 градусов северной и южной широты. Единственным российским водоемом, включенным в исследование, стало Можайское водохранилище, которое в течение многих десятилетий изучается сотрудниками географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

В ходе изучения пресноводных водоемов и сопоставления мониторинговых данных ученые выяснили, что начиная с 1980 года уровень кислорода в водоемах умеренной зоны снизился на 5,5% на поверхности и на 18,6% в придонном слое воды. При этом в большой группе водоемов, в основном загрязненных 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 нем различных видов, в том числе рыб. Озера и водохранилища теряют кислород в 2,7-9,3 раза быстрее, чем океаны. Такое снижение будет иметь последствия для всей экосистемы водоемов», — сказала к.г.н., научный сотрудник географического факультета МГУ Оксана Ерина.​

Помимо биоразнообразия, концентрация растворенного кислорода в водных экосистемах влияет на выбросы парниковых газов, динамику биогенных веществ и, в конечном итоге, на здоровье человека. Несмотря на то, что озера и водохранилища составляют всего около трех процентов поверхности суши Земли, в них сосредоточена непропорционально большая часть биоразнообразия планеты. Происходящие изменения вызывают беспокойство, поскольку могут негативно сказаться на состоянии пресноводных экосистем.

Снижение концентрации кислорода в поверхностных горизонтах происходит в первую очередь в связи с увеличением температуры воды, что является следствием климатических изменений, происходящих на планете. Количество кислорода, которое может растворяться в воде, снижается при повышении температуры. Такая зависимость объясняет большую часть тенденции к снижению концентрации кислорода в поверхностных слоях воды.

Однако в некоторых водоемах ученые выявили одновременное повышение концентрации растворенного кислорода и рост температуры. Эти водные объекты, как правило, более загрязнены биогенными веществами и имеют высокую концентрацию хлорофилла. Хороший прогрев и повышенное содержание питательных веществ способствуют усилению цветения цианобактерий, фотосинтез которых вызывает перенасыщение поверхностных вод растворенным кислородом. Негативный аспект данного явления связан с токсинами, выделяемыми этими организмами, которые могут сделать воду невозможной для использования в питьевых целях.

В глубоководной зоне температура воды за многолетний период в основном стабильна. Здесь снижение концентрации кислорода происходит в связи 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 эта стратификация, тем меньше возможностей для перемешивания воды. В результате кислород с меньшей вероятностью будет поступать в придонные слои в теплый стратифицированный период, поскольку насыщение кислородом обычно происходит за счет процессов, происходящих в поверхностном слое воды. Таким образом, усиление стратификации 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 озера выбрасывают в атмосферу повышенное количество метана. Кроме того, при отсутствии кислорода происходит выход фосфора из донных отложений, усиливая нагрузку на водоемы, которые и так часто подвергаются многолетнему антропогенному загрязнению», — отметила Оксана Ерина.​

Напомним, что в исследование проведено с использованием мониторинговых данных о состоянии воды почти 400 озер по всему миру. Среди них только один российский водоем – Можайское водохранилище. Несмотря на свои небольшие размеры, это один из немногих российских водоемов, где собраны многолетние данные о содержании растворенного кислорода, температуре и о других параметрах воды. Исследовательская группа географического факультета МГУ под руководством Оксаны Ериной, которая ведет работы на Можайском водохранилище, в ближайшие годы планируют еще более усовершенствовать программу мониторинга и повысить информативность собираемых данных.
 
Статья «Widespread deoxygenation of temperate lakes» опубликована в журнале Nature 2 июня 2021 года, https://www.nature.com/articles/s41586-021-03550-y
 
Иллюстрации:

1. Схема расположения водоемов, участвовавших в исследовании vodoem1.pdf

2. Тренды в многолетних изменениях растворенного кислорода и температуры воды: плотность распределения значений температуры воды (а), содержания растворенного кислорода (b) и процентного насыщения воды кислородом (с). Красным цветом изображены данные для поверхностного слоя, а синим – для придонного. Вертикальными линиями изображены медианные значения в трендах, черной линией показан нулевой тренд vodoem2.pdf


Похожие новости

  • 01/08/2018

    Участники экспедиции «Арктического плавучего университета» совершили высадку на полуострове Канин Нос

    ​В ночь с 29 июля на 30 июля участники десятого рейса экспедиции САФУ Арктический плавучий университет высадились на полуострове Канин в районе мыса Канин Нос для проведения геологических и биологических работ.
    1610
  • 11/09/2017

    Эксперты рассказали, как может повлиять на мозг человека новая солнечная вспышка

    В Лаборатории рентгеновской астрономии Солнца Физического института Академии наук (ФИАН) продолжают фиксировать мощнейшие вспышки на небесном светиле. Подобных явлений не наблюдалось последние 12 лет.Специалисты из Томского государственного университета рассказали о тех негативных последствиях, которые могут повлечь за собой вспышки на Солнце.
    1178
  • 09/09/2021

    Дальневосточный карбоновый полигон может показать первые результаты к концу 2022 года

    Дальневосточный морской карбоновый полигон, который должен объединить все дальневосточные моря и Восточную Арктику, может продемонстрировать первые комплексные результаты уже к концу 2022 года. Об этом сообщил в интервью ТАСС директор Института Мирового океана Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) Кирилл Винников.
    409
  • 08/12/2017

    Ученые ИРНИТУ представили новые методы геологоразведки при поиске урана на конгрессе в Москве

    ​Сотрудники ИРНИТУ Александр Паршин и Юрий Давыденко выступили на площадке Четвертого международного симпозиума "Уран: геология, ресурсы, производство", который состоялся 28-30 ноября во Всероссийском научно-исследовательском институте минерального сырья им.
    2026
  • 15/04/2021

    День экологических знаний

    15 апреля отмечают День экологических знаний. Этот день появился после конференции ООН 1992 года, тогда в Рио-де-Жанейро обсуждались проблемы окружающей среды. В России к этому присоединились  в 1996 году благодаря общественным природоохранным организациям.
    449
  • 15/09/2020

    Якутские исследователи займутся изучением древнего бурого медведя, найденного на Новосибирских островах

    ​​​Якутские ученые займутся изучением древнего бурого медведя, найденного на Новосибирских островах. Это первая и единственная находка в своем роде – у объекта сохранились мягкие ткани и внутренние органы.
    1040
  • 20/10/2020

    Более 15 млн участников: XV юбилейный Всероссийский фестиваль NAUKA 0+ завершился рекордами

    ​18 октября в Москве завершился столичный этап юбилейного Всероссийского фестиваля NAUKA 0+, который в этом году прошёл онлайн и за 5 дней собрал рекордное количество участников – более 15 млн пользователей со всего мира стали гостями крупнейшего научно-популярного события.
    1237
  • 12/05/2021

    1 миллион наблюдений за дикорастущими растениями страны собрал проект МГУ «Флора России»

    Учёные биологического факультета МГУ в январе 2019 года запустили на международной платформе iNaturalist проект «Флора России», в котором может принять участие любой желающий. Для этого, пройдя несложную регистрацию, нужно загружать фотографии трав, деревьев и кустарников через сайт или приложение.
    341
  • 22/06/2018

    Об экспедиции Байкальского плавучего университета МГУ

    ​Студенты и сотрудники геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова 20 июня отправились в 5-ю Международную экспедицию Class@Вaikal-2018. Учёные планируют изучать уникальную природу геологических процессов на дне озера Байкал.
    1156
  • 29/12/2018

    Российские ученые рассмотрели новый сценарий эволюции барионной асимметрии Вселенной

    ​Ученые из Новосибирского государственного университета и Института теоретической и экспериментальной физики Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» рассмотрели новый сценарий эволюции барионной асимметрии Вселенной — ситуации, при которой в ней много больше вещества, чем антивещества.
    2079