Как морские хищники ощущают последствия дефицита кислорода в океане


Изменение климата приводит к уменьшению содержания кислорода в океане за счет нагревания поверхностных вод. Две другие связанные с климатом угрозы для океана — закисление и морские волны тепла — привлекают больше внимания ученых и общественности. Но некоторые исследователи считают, что дефицит кислорода в морской воде может в конечном итоге представлять более серьезную угрозу, делая обширные участки океана менее гостеприимными для морской жизни, вытесняя ценные рыбные ресурсы и изменяя экосистемы. Поскольку глобальное потепление продолжается, проблема, несомненно, усугубится, рассказывает научный журнал Science.

За последние полвека зоны с низким содержанием кислорода, которые образуются там, где течения концентрируют истощенную воду, существенно увеличились. Такие зоны в течение многих лет фиксировались учеными, например, в Мексиканском заливе и в Балтийском море, где загрязнение попадающими с земли веществами, такими как синтетические удобрения, вызывает цветение водорослей. Микробы питаются гниющей растительностью, потребляя кислород. Волна воды с низким содержанием кислорода может затопить территорию так быстро, что крабы, морские звезды и даже рыбы задохнутся, прежде чем убежать. Зоны с кислородным голоданием естественным образом также образуются вдоль западных побережий Америки и Африки, где вода с низким содержанием кислорода, десятилетиями не видевшая дневного света, бьет ключом.

В открытом океане течения и штормы взбалтывают воду, повышая уровень кислорода. Тем не менее, с 1990-х годов климатические модели предсказывали, что потепление климата и там приведет к истощению кислорода. Поверхностные воды, нагреваемые за счет повышения температуры воздуха, содержат меньше кислорода, а растущий температурный контраст между поверхностными слоями и более холодными глубинными водами замедляет перемешивание, переносящее кислород в глубины. В более высоких широтах тающие льды могут заливать поверхностные слои свежей талой водой с низкой плотностью, укрепляя слоистость и уменьшая перемешивание.

В 2008 году немецкие и американские ученые обнаружили, что зоны с низким содержанием кислорода у берегов Африки и Америки углубляются и теряют все больше кислорода. С 1960-х годов эти территории расширились примерно на 4,5 млн кв км. В водах у северо-западного побережья Африки, толщина слоя с низким содержанием кислорода почти удвоилась за 5 десятилетий, с 370 м до 690 м. Ученые предупредили, что такая тенденция может иметь драматические последствия для экосистем и прибрежной экономики. В 2017 году ученые опубликовали в журнале Nature более тревожные новости: в целом, с 1960 года мировые океаны уже потеряли около 2% своего кислорода, что примерно вдвое больше, чем предсказывали климатические модели. По мнению биогеохимика из Центра исследований океана Гельмгольца GEOMAR в Киле (Германия) и ведущего эксперта по моделированию кислорода в океане Андреаса Ошлиса, если тенденция сохранится, это может означать потенциальную потерю 20% кислорода к 2100 году. «Это самое большое изменение и, возможно, самое тревожное изменение, которое мы наблюдаем в океане. Я сразу же подумал о крупных примерах вымирания», – сказал он, приведя пример конца пермского периода, когда 256 млн лет назад повышение температуры океана и падение уровня кислорода на 80% способствовали крупнейшему вымиранию в истории Земли: тогда исчезло до 96% всех морских видов.

Нынешнее падение уровня кислорода на 2% может показаться не таким уж большим, но глобальные средние значения могут вводить в заблуждение, предупреждает океанограф-биолог из Океанографического института Скриппса (США) Лиза Левин, которая более 30 лет изучает влияние низкого содержания кислорода на океанские экосистемы. «В океане есть места, где падение было намного сильнее», — отметила Левин. Например, у западного побережья США в 2002 году уровень кислорода упал на 65% по сравнению с историческими средними значениями в более чем 800 кв км прибрежных вод. Сегодня ученые из штата Орегон говорят о «сезоне гипоксии». Иногда летом воды с низким содержанием кислорода у побережья покрывают до 15 тыс. кв км, что равно мертвой зоне Мексиканского залива. Нет ничего необычного в том, что смещающиеся течения или приливы загрязнения временно истощают запасы кислорода на участке океана. Но, по мнению ученых, это истощение вряд ли прекратится.

В 2018 году научное подразделение ООН, ЮНЕСКО, выпустило доклад «Океан теряет дыхание». Год спустя Международный союз охраны природы (МСОП) опубликовал 588-страничный фолиант с подробным описанием угроз океанским экосистемам и людям, которые на них полагаются. В статье 2020 года ученые пришли к выводу, что в этом столетии снижение содержания кислорода, вероятно, окажет большее влияние на океан, чем подводные волны тепла и закисление океана.

Акулы — быстро движущиеся рыбы, которые сжигают много кислорода, находятся на вершине пищевых цепей и пересекают огромные океанские просторы — крайне чувствительны к уменьшению содержания кислорода в воде. В ноябре 2022 года группа британских и португальских ученых во главе с морским биологом Дэвидом Симсом вышла в море с целью наблюдения за миграцией этих животных. Симс впервые заметил связь между поведением акул и уровнем кислорода в начале 2000-х годов. Он и несколько его друзей потратили годы, расшифровывая привычки питания и спаривания мелкопятнистых кошачьих акул. Они работали в бухте на юго-западном побережье Ирландии, где за лето более глубокие воды застаивались. Когда Симс просмотрел данные с меток, прикрепленных к акулам, он увидел, что летом рыба подплывает ближе к поверхности, огибая карман с низким содержанием кислорода. «Это был действительно классический случай, когда акулы явно вытеснялись с того места, где им хотелось быть, из-за уменьшения содержания кислорода», — говорит Симс. Это наблюдение вернулось к нему в 2011 году, когда Симс отслеживал акул-мако, пересекающих восточную сторону Атлантического океана. После прикрепления спутниковых меток к рыбам он был озадачен, когда акул, казалось, привлекло большое пятно воды около побережья северо-западной Африки. Эти акулы являются олимпийскими спринтерами морского мира: мако способны развивать скорость до 35 км/ч. Почему они направляются в места с меньшим содержанием кислорода? И что это может означать для будущего морской жизни, поскольку обширные участки воды с низким содержанием кислорода растут по всему миру?

Ученые предположили, что зона с низким содержанием кислорода действует как забор, ограничивая скумбрию, сайру и другие промысловые виды небольшим, богатым кислородом водоемом у поверхности. Это создает богатые охотничьи угодья для акул. Метки, которые ученые разместили на более чем 100 акулах, подтвердили эту идею. Обычно акулы ныряют на 1 тыс. и более метров в поисках пищи. Но когда в зону прибыли меченые мако, они держались выше 200 метров. Это отражает наблюдения десятилетней давности о том, что другие крупные хищные океанские рыбы — марлины и парусники — также держатся у поверхности в районах, где более глубокие воды обеднены кислородом. Рыболовные флотилии нацеливаются на эти места в погоне за синими акулами. Во всем мире ежегодно вылавливают до 20 млн синих акул из-за их плавников и мяса, и теперь МСОП маркирует этот вид как «находящийся под угрозой исчезновения». Хотя торговля короткоперыми мако ограничена, эти находящиеся под угрозой исчезновения акулы также умирают, когда их случайно сажают на крючок. Исследование Симса показало, что рыбацкие суда, находящиеся в водах с низким содержанием кислорода у африканского побережья, ловят больше акул за меньшее время, чем в более насыщенных кислородом водах к северу. В ноябре исследователи собираются отправиться в море Кортеса, чтобы пометить китовых акул. Они задаются вопросом, может ли зона с низким содержанием кислорода заставлять их подплывать ближе к поверхности, делая их уязвимыми. Ученые разрабатывают новый датчик кислорода, который может оставаться на рыбе в течение нескольких месяцев.

Акулы – не единственные хищники в водах с низким содержанием кислорода, но акулы привлекают внимание. Как подчеркнула Лиза Левин, если бы речь шла о какой-то рыбе, о которой никто не слышал, с непонятным названием, это не произвело бы такого же впечатления. «Наблюдения за видами, которые волнуют людей, действительно помогут», – считает она.