Никто не выживает. 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.

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.

На карте температуры поверхности моря от 1 сентября 2014 года видны три области теплой воды, расположенные у берегов Мексики, Канады и в Беринговом море

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.

Негативные последствия морских волн тепла

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.