Рівень кисню зменшився в майже 80% річок світу, і ця тенденція продовжиться без серйозних змін.
Супутникові та кліматичні дані, зібрані з 1985 по 2023 рік, показують, що понад 16 000 річок у всьому світі втрачають розчинений кисень.
В середньому ці річки втрачають 0,045 міліграмів кисню на літр кожне десятиліття.
Без достатньої кількості розчиненого кисню, необхідного для підтримки життя під водою, річки – і громади, які залежать від їх води та ресурсів – під серйозною загрозою.
Ці висновки були отримані командою Китайської академії наук на чолі з екологом Ці Гуанем.
Команда зібрала дані з 3,4 мільйона супутникових знімків за останні чотири десятиліття, щоб виявити закономірності в розчиненому кисні річок по всьому світу та спрогнозувати їхнє майбутнє в різних кліматичних сценаріях.
До кінця століття, якщо викиди вуглекислого газу продовжать зростати, річки в більшості країн Південної Америки, Індії, Арктики та Східних Сполучених Штатів, ймовірно, втратять близько 10% свого розчиненого кисню.
Найбільш серйозні зміни відбулися в тропічних річках, таких як Ганг в Індії та Амазонка в Південній Америці. Зокрема, річка Ганг втрачає кисень у 20 разів швидше, ніж середній показник по світу.
Вчені не очікували цього.
Раніше вони вважали, що річки високих широт зазнають найбільших втрат кисню, оскільки ці регіони є гарячими точками зміни клімату.
Але тропічні річки мали недолік з самого початку: оскільки їхні води вже були теплішими, вони вже мали нижчі рівні розчиненого кисню. Це означає, що вони вже ближчі до досягнення гіпоксії (недостатньо кисню для підтримки більшості форм життя).
Гуан і його команда виявили, що багато факторів сприяють глобальному зменшенню кисню в ріках, але жоден з них не є більш значущим, ніж зміна клімату.
Зміна клімату, викликана людською діяльністю, зменшує розчинність кисню (здатність води утримувати розчинений кисень). Згідно з новим дослідженням, розчинність кисню становить близько 63% глобального зменшення кисню в ріках.
Температура води, ймовірно, є основним фактором, що впливає на цю зміну в розчинності кисню. Тепліші води утримують менше розчиненого кисню, оскільки молекули кисню та води отримують більше енергії у вигляді тепла.
Розчинений кисень дуже відрізняється від атомів кисню, які з'єднуються з воднем, щоб утворити воду. Розчинений кисень – це те, що водні організми потребують для «дихання»: це стосується тварин, рослин, планктону, бактерій та всього іншого, що живе під водою.
Але зв'язки, які утримують газоподібний кисень у воді, відносно слабкі. Лише невелике зміщення температури достатньо, щоб розірвати їх, дозволяючи кисню втекти.
Водні види сильно відрізняються за тим, скільки розчиненого кисню їм потрібно для виживання. Проте зміна на 0,1 міліграма на літр річкової води – що приблизно стільки, скільки було втрачено в середньому за останні чотири десятиліття – достатня, щоб викликати серйозні зміни в екосистемах річок.
Водні організми можуть підвищувати рівень розчиненого кисню шляхом фотосинтезу, тому підводні рослини підтримують здоров'я водних шляхів. Кисень з атмосфери також може розчинятися у воді завдяки фізичним силам, таким як бурхливі річкові пороги або аератори, які використовуються в штучних ставках.
Ось чому в багатьох ріках, включених у це дослідження, греблі в мілководних ріках і хвилі спеки сприяли зменшенню рівнів розчиненого кисню. Зменшення потоку води означає менше кисню, що потрапляє у воду з повітря; хвилі спеки фактично вичавлюють кисень з річок.
Склад води також має великий вплив на рівень розчиненого кисню, який річка може утримувати. Людська діяльність змінює склад води на обох кінцях, зменшуючи кількість води в ріках і додаючи до навантаження води розчинників, таких як сіль, поживні речовини та органічні речовини (що ще більше зменшує розчинність кисню).
Оскільки водні організми покладаються на розчинений кисень для виживання, навіть невелике зниження рівнів може швидко призвести до масових загибель.
Коли це трапляється, річка, повна мертвих риб і водоростей, швидко використовує будь-який залишковий розчинений кисень, оскільки бактерії починають розкладати залишки органічної речовини.
Зі зростанням темпів зменшення кисню в ріках по всьому світу, мертві зони можуть стати більш поширеними.
«Зменшення кисню – це дуже повільний процес. Якщо ми матимемо тривалий період, негативний вплив вразить екосистеми річок», – сказав Гуан.
«Низький рівень кисню може викликати серію екологічних криз, таких як зменшення біорізноманіття та погіршення якості води».
Ці сценарії набагато більш імовірні, якщо річки втратять ще чотири або п'ять відсотків свого розчиненого кисню: таку ж кількість, яку вони, як очікується, втратять протягом наступних семи десятиліть, якщо людство не вживає термінових заходів для запобігання подальшим викидам викопного пального.
«Систематичне розуміння цих змін є важливим для підвищення стійкості річкових екосистем до ризиків тривалого зменшення кисню через цілеспрямовані заходи та стратегії, і допомагає досягти сталого управління в глобальних ріках», – підсумували Гуан і команда.
Дослідження було опубліковано в Science Advances.