Где на планете возникают мертвые зоны

Осенью прошлого года в прибрежных водах Камчатки произошла экологическая катастрофа, сопровождавшаяся массовой гибелью морских животных. Ученые доказали, что причиной было не техногенное загрязнение, как сразу подумали, а цветение микроводорослей, связанное с приходом к берегам полуострова аномально теплой воды. Такое регулярно происходит в Мировом океане, и дело тут не только в глобальном потеплении.

Фото из открытых источников

Горячая "Капля"

Зимой 2010-2011-го на пляжи Западной Австралии два месяца волны выбрасывали тонны мертвой рыбы.
Тогда совпали несколько природных факторов. Главный — рекордно сильная фаза Южной осцилляции — Ла-Нинья, при которой разогревается поверхностный слой воды в экваториальной части Тихого океана. Также резко усилилось течение Леувина у южных берегов Австралии, несущее теплую воду из Индийского океана, а блокирующий антициклон вызвал аномальный приток тепла из атмосферы в океан.

Все это — на фоне годового максимума температур воздуха в Южном полушарии. В итоге к февралю 2011-го океан вдоль побережья Западной Австралии был на три, а в отдельные дни и на пять градусов теплее обычного. Морские экосистемы сильно пострадали.

С тех пор зафиксировали десятки подобных катаклизмов. Самый значительный — в 2014-2015-м у западных берегов Северной Америки. Его назвали "Капля" ("The Blob"). В северо-западной части Тихого океана образовалось огромное пятно теплой воды.

Подойдя к побережью, "Капля" перекрыла поднимающиеся с глубины богатые питательными веществами холодные воды. Фитопланктон пропал, и посыпалась вся пищевая пирамида. В результате резко сократилась популяция кижуча и чавычи, на Аляске погибло около миллиона морских птиц. Кроме того, впервые в истории ученые наблюдали массовое обесцвечивание гавайских коралловых рифов.

Фото из открытых источников / На карте температуры поверхности моря от 1 сентября 2014 года видны три области теплой воды, расположенные у берегов Мексики, Канады и в Беринговом море - РИА Новости, 1920, 04.06.2021
CC0 / Public domain / NOAA, NCDC /

Мертвые зоны в океанах прошлого

Новое исследование американских и японских ученых показало, что подобное в недавнем геологическом прошлом происходило регулярно. В кернах, полученных при бурении дна Берингова моря, за последние 1,2 миллиона лет насчитали 27 мертвых зон без следов жизнедеятельности организмов.

Все указывает на гипоксию — резкое обеднение воды кислородом. Причем установили четкую взаимосвязь между мертвыми зонами и потеплением климата.

"Такие резкие гипоксические явления обычны в геологической летописи. Они почти всегда происходят в теплые межледниковые периоды, подобные тому, который сейчас", — отмечает профессор Ана Кристина Равело.

Гипоксия океана возникает после интенсивного роста, или, как говорят биологи, цветения мельчайших морских водорослей, фитопланктона, в теплых поверхностных водах. Водоросли блокируют солнечный свет и активно потребляют растворенный в воде кислород. При разложении погибшего фитопланктона выделяются ядовитые вещества. В итоге образуется бескислородная мертвая зона, где не выживают ни рыбы, ни морские животные, ни растения. Именно так было у побережья Камчатки прошлой осенью.

Задыхающиеся озера

В последние десятилетия мертвые зоны значительно расширились, в том числе в водоемах на суше. Деоксигенация пресноводных озер сейчас опережает по темпам морские воды в несколько раз. К такому выводу пришли ученые из 16 стран, проанализировавшие данные за последние 80 лет по содержанию кислорода в 393 озерах Европы и США. Статью опубликовал журнал Nature.

С 1980 года уровень кислорода в обследованных озерах снизился на 5,5 процента на поверхности и на 18,6 — на глубине. Причина банальна — повышение температуры воды, связанное с общим потеплением в зоне умеренного климата. В соответствии с законами физики, количество кислорода, которое может удерживать вода, уменьшается с увеличением температуры. Поскольку поверхностные воды теплеют в среднем на 0,38 градуса по Цельсию за десятилетие, концентрация кислорода снижается на 0,11 миллиграмма на литр за тот же период.

Проблема в том, что во многих озерах средней полосы температура воды достигла значений, благоприятных для массового размножения цианобактерий — синезеленых водорослей, выделяющих токсины. Это сильно влияет на экосистему и качество питьевой воды.

Ближе ко дну, где температура в целом стабильна, кислород тоже исчезает. Потепление поверхностных вод усиливает стратификацию — несмешиваемость слоев с разной плотностью. И кислород просто перестает проникать на глубину. То же самое происходит и в океанах.

Критическая роль человека

Морские волны тепла вызывают множество негативных последствий, поэтому ученые пытаются их предсказать. Для этого необходимо понять, как они возникают. Специалисты сходятся на том, что аномальное потепление в отдельных частях Мирового океана обычно возникает из-за наложения нескольких, в основном природных, факторов.

Один из самых распространенных — блокирующие антициклоны в атмосфере. Они долго остаются на месте, и температура неуклонно повышается. Так было зимой 2013-2014-го в Южной Атлантике. А в 2019-м морские волны тепла в юго-западной части Атлантического океана образовались из-за блокирующего антициклона, возникшего за тысячи километров над Индийским океаном и затем переместившегося в сторону Южной Америки.

Не последнюю роль играют морские течения и долгосрочные периодические колебания температуры поверхности океана, такие как Эль-Ниньо — Южная осцилляция, или Диполь Индийского океана. Так, в 2015-2016-м волну тепла в Тасмановом море между Австралией и Новой Зеландией вызвало усиление Восточно-Австралийского течения, которое несет теплые воды с экватора. А мощнейшие волны тепла в Тихом океане в 2011-м и 2014-2015-м совпали с теплой фазой Южной осцилляции.

Добавьте сюда глобальное потепление. В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Science, ученые Бернского университета подсчитали, что вероятность возникновения волн тепла за последние десятилетия увеличилась в 20 раз. Авторы связывают это с деятельностью человека.

Специалисты прогнозируют, что потепление морской воды, в доиндустриальную эру происходившее раз в сотни или тысячи лет, скоро станет обычным. Моделирование показывает: при повышении глобальной средней температуры на полтора градуса экстремальные морские волны тепла будут возникать несколько раз в десятилетие, а если на три градуса — почти ежегодно.