Мертвые зоны океана: что это такое, причины, влияние

Мертвая зона – это область океана с очень низким уровнем кислорода. В Мировом океане существует множество мертвых зон, в которых не может выжить большая часть морской флоры и фауны. Это океанический эквивалент жаркой пустыни с сокращенным биоразнообразием из-за экстремальных условий.

Хотя эти мертвые зоны могут образовываться естественным образом, подавляющее большинство из них связано либо с сельскохозяйственными методами на земле, либо с последствиями изменения климата.

Мертвые зоны – плохая новость для морского биоразнообразия, поскольку они эффективно разрушают экосистему в пострадавшем районе. Они также могут разрушить экономику, сказавшись на доступности морепродуктов как источника дохода и продовольствия. По оценкам, три миллиарда человек во всем мире полагаются на морепродукты как на основной источник белка. (1, 2)

Сколько существует мертвых зон?

Количество мертвых зон в океане может меняться из года в год, равно как и их размер и точное местоположение. По оценкам ученых, во всем мире существует не менее 400 мертвых зон, и ожидается, что в будущем это число будет расти (3). Самые большие мертвые зоны:

• Оманский залив: 165 000 квадратных километров (4)
• Балтийское море: 70 000 квадратных километров (5)
• Мексиканский залив: 18 000 квадратных километров (6)

Общая протяженность мертвых зон во всем мире оценивается как минимум с Европейский Союз в 4 233 255 квадратных километров. (7)

Как образуется мертвая зона в океане?

Существует два основных способа образования мертвой зоны в океане:

Загрязнение

Наши водные пути подвержены риску загрязнения из широкого спектра источников, включая удобрения и пестициды от наземного сельского хозяйства. Другие загрязнители попадают в океан из ливневых и сточных вод.

По оценкам Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), 65% прибрежных вод и эстуариев вокруг континентальной части США подвержены избыточному содержанию питательных веществ в результате деятельности на суше. Поступление этих питательных веществ запускает процесс, известный как эвтрофикация.

Что такое эвтрофикация?

Эвтрофикация происходит, когда избыток питательных веществ попадает в водные пути, такие как океаны, реки, озера и эстуарии. Эти питательные вещества обычно поступают из коммерческих удобрений, вносимых в сельскохозяйственные угодья, но они также могут поступать с частных земель и таких загрязнителей, как сточные воды и ливневые воды. Если внесено слишком много удобрений, растения не смогут усвоить эти питательные вещества, и они останутся в почве. Когда идет дождь, удобрения смываются, попадая в водные пути.

Когда избыток питательных веществ от загрязнения, включая азот и фосфор, попадает в водные пути, они стимулируют рост водорослей. Поскольку одновременно растет большое количество водорослей, возникает цветение водорослей. Затем это приводит к падению уровня кислорода, что может создать условия, приводящие к образованию мертвой зоны.

Цветение некоторых водорослей, в том числе содержащих цианобактерии или сине-зеленые водоросли, также может содержать опасные уровни токсинов, после чего они классифицируются как вредоносное цветение водорослей. Эти цветы не только влияют на океан – их может выносить на берег, что представляет опасность для людей и животных, подвергающихся их воздействию. (8)

Когда цветение водорослей умирает, они начинают опускаться в более глубокие воды, где разложение водорослей увеличивает биологическую потребность в кислороде. В свою очередь, это удаляет из воды большое количество кислорода. Это также увеличивает уровень углекислого газа, что снижает pH морской воды.

Любые подвижные животные в этой обедненной кислородом или гипоксической воде уплывут, если смогут. Неподвижные животные погибают, и по мере того, как они разлагаются и потребляются бактериями, уровень кислорода в воде еще больше падает.

Когда концентрация растворенного кислорода падает ниже 2 мл на литр, вода классифицируется как гипоксическая. Области океана, подвергшиеся гипоксии, классифицируются как мертвые зоны. (9)

Изменение климата

Ученые предполагают, что существует множество различных переменных изменения климата, которые также могут влиять на формирование мертвых зон. К ним относятся изменения температуры, закисление океана, характер штормов, ветер, дождь и повышение уровня моря. Считается, что эти переменные действуют вместе, способствуя увеличению количества мертвых зон во всем мире. (10)

Более теплая вода содержит меньше кислорода, поэтому мертвые зоны могут образовываться легче. Эти более высокие температуры также уменьшают перемешивание океанов, которое может помочь доставлять дополнительный кислород в истощенные районы. (10)

Мертвые зоны могут формироваться сезонно, так как меняются такие факторы, как перемешивание водяного столба. Например, мертвая зона Мексиканского залива, как правило, начинает формироваться в феврале и рассеивается осенью, поскольку водный столб подвергается повышенному перемешиванию во время сезона штормов.

Влияние мертвых зон

Хотя мертвые зоны были характерной чертой наших океанов на протяжении миллионов лет, они становятся все хуже.

Исследователи обнаружили, что за последние 50 лет уровень растворенного кислорода в открытом океане снизился на 2%. Ожидается, что к 2100 году уровень сократится на 3–4%, если не будут приняты меры по сокращению загрязнения океана, а также последствий изменения климата, таких как увеличение выбросов парниковых газов в атмосферу. (11)

Поскольку в океане образуются мертвые зоны, они могут повлиять на общее состояние этих вод, а также на животных и людей, которые на них полагаются.

Воздействие на окружающую среду

Рыбы и другие подвижные виды обычно выплывают из мертвой зоны, оставляя после себя неподвижные виды, включая губок, кораллов и моллюсков, таких как мидии и устрицы. Поскольку эти неподвижные виды также нуждаются в кислороде, чтобы выжить, они будут медленно умирать. Их разложение увеличивает уже существующий низкий уровень кислорода.

Гипоксия – недостаточный уровень кислорода – действует у рыб как эндокринный разрушитель, влияя на их репродуктивные способности. Низкий уровень кислорода был связан с замедленным развитием гонад, а также с уменьшением подвижности сперматозоидов, скорости оплодотворения, скорости вылупления и выживаемости личинок рыб. Моллюски, ракообразные и иглокожие менее чувствительны к низкому уровню кислорода, чем рыбы, но мертвые зоны связаны с замедлением роста коричневых креветок. (12, 13, 14)

Потеря кислорода в глубинах океана может привести к увеличению производства парниковых газов закиси азота, метана и углекислого газа. Во время смешивания океанов они могут достигать поверхности и высвобождаться. (15)

Исследователи также подозревают, что наличие мертвых зон может быть связано с массовой гибелью коралловых рифов в пострадавших районах. Большинство проектов по мониторингу рифов в настоящее время не измеряют уровень кислорода, поэтому влияние мертвых зон на здоровье коралловых рифов, вероятно, будет недооценено. (16)

Экономические воздействия

Для рыбаков, которые полагаются на океан как на источник средств к существованию, мертвые зоны создают проблемы, потому что им приходится отплывать дальше от берега, чтобы попытаться найти места скопления рыбы. Для некоторых небольших лодок такой дополнительный пробег невозможен. Дополнительные расходы на топливо и персонал также делают путешествие на большие расстояния непрактичным для некоторых лодок.

Более крупные рыбы, такие как марлин и тунец, чрезвычайно чувствительны к воздействию низкого содержания кислорода, поэтому могут покинуть свои традиционные рыболовные угодья или оказаться в более мелких поверхностных слоях с более богатой кислородом водой. (17)

По оценкам ученых NOAA, мертвые зоны обходятся индустрии морепродуктов и туризма США примерно в 82 миллиона долларов в год. Например, мертвая зона в Мексиканском заливе оказывает экономическое влияние на рыбную промышленность за счет повышения цены на более крупные коричневые креветки, поскольку они реже вылавливаются в мертвой зоне по сравнению с более мелкими креветками. (18, 19)

Самая большая мертвая зона в мире

Самая большая мертвая зона в мире находится в Аравийском море. Она охватывает 165 000 квадратных километров в Оманском заливе. Ученые выяснили, что основной причиной появления этой мертвой зоны является повышение температуры воды, хотя этому также способствовал сток сельскохозяйственных удобрений. (4)

Можно ли восстановить мертвые зоны?

Общее количество мертвых зон в океане неуклонно растет, и теперь их количество в четыре раза больше, чем в 1950-х годах. Количество прибрежных мертвых зон, основной причиной которых являются сток биогенных веществ, органических веществ и сточных вод, увеличилось в десять раз. (20)

Хорошая новость заключается в том, что некоторые мертвые зоны могут восстановиться, если будут приняты меры по контролю воздействия загрязнения. Мертвые зоны, образовавшиеся в результате изменения климата, может быть труднее устранить, но их размер и влияние можно уменьшить. (21)

Одним из хорошо известных примеров восстановления мертвой зоны является мертвая зона Черного моря, которая когда-то была самой большой в мире, но исчезла, поскольку использование дорогих удобрений резко сократилось после распада Советского Союза в 1991 году. (22)

Когда страны, окружающие Рейн в Европе, согласились принять меры, уровни азота, поступающего в Северное море, были снижены на 37%. (23)

По мере того, как страны начинают осознавать огромное негативное воздействие, которое могут иметь мертвые зоны, для уменьшения их возникновения принимаются различные меры.

Аквакультура моллюсков и удаление питательных веществ

Двустворчатые моллюски, такие как устрицы, съедобные моллюски и мидии, могут играть важную роль в удалении лишних питательных веществ, поскольку они фильтруют их из воды в процессе, известном как биоэкстракция.

Исследования, проведенные NOAA и EPA, показали, что выращивание этих моллюсков с помощью аквакультуры может не только улучшить качество воды, но и обеспечить устойчивый источник морепродуктов. (24)

Лучшие практики управления

Агентство по охране окружающей среды публикует стратегии снижения содержания питательных веществ, направленные на продвижение передовых методов снижения уровня азота и фосфора. Они различаются в зависимости от страны, но включают в себя такие действия, как ограничение уровней конкретных ингредиентов в удобрениях, внедрение соответствующих методов управления ливневыми водами и использование передовых методов ведения сельского хозяйства для уменьшения загрязнения водных путей азотом и фосфором. (25)

Также важны усилия по сохранению водно-болотных угодий и пойм. Эти места обитания помогают поглощать и фильтровать излишки питательных веществ до того, как они попадут в океаны.

Как вы можете помочь восстановить мертвые зоны океана

Наряду с действиями, предпринимаемыми на более широком уровне для уменьшения количества мертвых зон, есть также индивидуальные действия, которые мы все можем реализовать, чтобы добиться коллективных результатов. Вот что вы можете сделать:

• Избегайте чрезмерного внесения удобрений в выращенные в домашних условиях овощи, растения и газоны.
• Поддерживайте буферную зону растительности вокруг любых водных путей, граничащих с вашей землей.
• Если вы используете систему септика, убедитесь, что она регулярно обслуживается и не имеет утечек.
• Отдавайте предпочтение продуктам, выращенным с минимальным количеством удобрений или выращенным самостоятельно.
• Покупайте моллюсков у предприятий устойчивой аквакультуры.

Treehugger