|
Мёртвая зона (экология)
Мёртвые зоны (англ. Dead zones) — так в англоязычной гидрографии называют гипоксические (т. е. с низким содержанием кислорода) области в мировом океане и крупных озёрах. Гипоксия возникает, когда концентрация растворённого в воде кислорода (далее — РК) опускается до отметки 2 мг/литр и падает ниже[2]. Когда водоём испытывает такую гипоксию, его флора и фауна начинают изменять поведение, чтобы достичь участков воды с более высоким содержанием кислорода. Когда содержание РК в водоёме становится ниже 0,5 мг/литр, наступает массовая смерть. Такие явления фиксировались давно, они были естественного (природного) происхождения, однако с 1970-х годов океанографы начали отмечать увеличение числа таких случаев и размера мёртвых зон. Они фиксируются вблизи населённых побережий, где наиболее сконцентрирована водная жизнь. Программа ООН по окружающей среде сообщила в 2004 году о 146 мёртвых зонах в мировом океане, где морская флора и фауна не могли существовать из-за низкого содержания кислорода. Площади этих зон варьировались от 1 до 70 000 км². Исследование 2008 года заявило о 405 таких мёртвых зонах в мировом океане[2][3][4]. Причины Прибрежные регионы, такие как Балтийское море, северная часть Мексиканского залива[5][6][7] (здесь площадь мёртвой зоны в 2017 году оценивалась в 22 730 км²[8]) и Чесапикский залив, а также крупные закрытые водоемы, такие как озеро Эри, пострадали от дезоксигенации из-за эвтрофикации. Избыток питательных веществ поступает в эти системы с реками, в конечном счёте из городских и сельскохозяйственных стоков, и усугубляется обезлесением. Эти питательные вещества приводят к повышенному образованию органического материала, который опускается на дно и потребляет кислород для дыхания. Что касается Мексиканского залива, в образовании в нём мёртвых зон винят мясную промышленность и агроэкономическую систему США[9]. В частности, претензии предъявляют к конкретным компаниям: Tyson Foods и Smithfield Foods[англ.][10]. Считается, что увеличение количества и площади мёртвых зон связано с глобальным потеплением и деятельностью человека[11]. Эти «мёртвые зоны» вызваны избытком азота, содержащегося в сельскохозяйственных удобрениях, сточных водах и выбросах транспортных средств и фабрик. В результате того, что эксперты называют «азотным каскадом», неочищенные химические вещества попадают в океаны и вызывают размножение планктона, который, в свою очередь, истощает запасы кислорода в воде. В то время как рыба может спастись от этого удушья, медлительные донные существа, такие как моллюски, омары и устрицы, имеют гораздо меньше шансов на спасение[12]. Пресноводные и морские мёртвые зоны могут быть вызваны увеличением содержания питательных веществ (особенно азота и фосфора) в воде, — это явление известно как эвтрофикация. Эти питательные вещества являются основными строительными блоками одноклеточных растительноподобных организмов, которые живут в толще воды и рост которых частично ограничен доступностью этих материалов и элементов. При наличии бо́льшего количества доступных питательных веществ одноклеточные водные организмы (водоросли и цианобактерии) получают ресурсы, необходимые для того, чтобы начать размножаться с экспоненциальной скоростью. Экспоненциальный рост приводит к быстрому увеличению плотности определенных видов этого фитопланктона, явлению, известному как цветение воды[13][14]. Мёртвые зоны могут быть вызваны как природными, так и антропогенными факторами. Естественные причины включают прибрежный апвеллинг, изменения в ветре и характере циркуляции воды. Среди реже распространённых факторов — длительное пребывание в воде, высокие температуры и высокий уровень проникновения солнечного света через толщу воды[англ.][15]. ТипыМёртвые зоны могут быть классифицированы по типу и по продолжительности существования[16]:
ПоследствияОбразование в мировом океане крупных мёртвых зон негативно влияет на рыболовство. Также в мёртвых зонах погибают кораллы[17]. А вот медузы в мёртвых зонах чувствуют себя вполне комфортно, есть даже такое понятие как «цветение медуз»[18]. В больших количествах они производят, естественно, огромное количество слизи, и это приводит к серьёзным изменениям в пищевых сетях, поскольку этой слизью питаются весьма немногие организмы[19]. «Цветение медуз» снижает количество отдыхающих на прибрежных курортах. Мёртвые зоны также уничтожает так называемые «луга морской травы[англ.]». Водоросли являются одновременно источником и поглотителем кислорода в окружающей толще воды и донных отложениях. Ночью давление кислорода во внутренней части водорослей линейно связано с концентрацией кислорода в толще воды, поэтому низкие концентрации кислорода в толще воды часто приводят к гипоксии тканей водорослей, что в конечном итоге может привести к их гибели. Косвенно гибель и деградация водорослей угрожает многочисленным видам, которые используют их как укрытие или как пищу[17][20]. Мангровые леса также погибают, если в них возникают продолжительные по времени мёртвые зоны[21]. Местонахождение крупных мёртвых зонВ 1970-х годах мёртвые зоны были впервые отмечены в насёленных районах, где интенсивное хозяйственное использование стимулировало научное изучение: в Чесапикском заливе (США), в проливе Каттегат (Скандинавия), который является устьем Балтийского моря, и в других важных местах рыболовства в Балтийском море, в Чёрном море, и в северной Адриатике. Также мёртвые зоны зафиксированы в прибрежных водах Южной Америки, Китая, Японии и Новой Зеландии. Исследование 2008 года сообщило о 405 мёртвых зонах по всему миру[3].
Некоторые из причин резкого увеличения мертвых зон могут быть связаны с использованием удобрений, крупными животноводческими фермами, сжиганием ископаемого топлива и стоками с муниципальных очистных сооружений. Учитывая его огромные размеры, Балтийское море лучше анализировать по отдельным районам, а не в целом. Исследователи данного вопроса разделяют Балтику на девять подзон[22].
Как сообщает National Geographic, «в Чесапикском заливе, на Восточном побережье США, в 1970-х годах была обнаружена одна из первых мёртвых зон, из когда-либо выявленных. Высокий уровень содержания азота в Чесапике обусловлен двумя факторами: урбанизацией и сельским хозяйством. Западная часть залива полна фабрик и городских центров, которые выбрасывают азот в воздух. Атмосферный азот составляет около трети всего азота, поступающего в залив. Восточная часть залива является центром птицеводства, которое производит большое количество помёта.»[23]
Эстуарий короткой (10 км), но полноводной реки Элизабет[англ.] имеет большое значение для крупных городов Норфолк, Чесапик, Верджиния-Бич и Портсмут. Она уже много десятилетий загрязняется азотом и фосфором, а также токсичными отходами судостроительной промышленности, военных, крупнейшего в мире предприятия по экспорту угля, нефтеперерабатывающих заводов, погрузочных доков, объектов по ремонту контейнеров и других предприятий, поэтому выловленная здесь рыба «запрещена к употреблению с 1920-х годов»[24].
Сезонная мёртвая зона существует в центральной части озера Эри к востоку от национального парка Пойнт-Пили до песчаной косы (небольшого поселения) Лонг-Пойнт[англ.] и простирается до берегов Канады и США. С июля по октябрь она заметно увеличивается и может достигать площади 10 000 км²[25]. Озеро Эри имеет избыток фосфора из-за сельскохозяйственных стоков, которые ускоряют рост водорослей, что затем способствует возникновению гипоксических условий[26][27]. Впервые эта мёртвая зона в озере была замечена ещё в 1960-х годах[28]. Как в 2018 году заявил официальный сайт города, эта мёртвая зона угрожает проблемами с питьевой водой для Кливленда[29]. В конце лета питьевая вода в городе обретает «всепроникающий запах и коричневатый оттенок»[30].
Крупная мёртвая зона существует у берегов штатов Орегон и Вашингтон, в 2006 году учёные сообщили о её площади: 2999 км²[31]. Сильные поверхностные ветры в период с апреля по сентябрь вызывают частые апвеллинги, которые приводят к увеличению цветения водорослей, делая гипоксию сезонным явлением[32]. Впервые эта мёртвая зона была зафиксирована в 2002 году[33]. Особенно эта мёртвая зона влияет на промысловую добычу крабов[34]. В 2009 году учёные из Орегонского университета сообщили о «тысячах и тысячах задохнувшихся крабов, червей и морских звёзд на морском дне гипоксической зоны»[35]. 
Область временной гипоксии придонных вод, которая наблюдается бо́льшую часть лета[36] у берегов Луизианы в Мексиканском заливе[37], является крупнейшей мёртвой зоной в США[38]. В Мексиканский залив впадает крупнейшая река страны, Миссисипи, которая привносит в него много питательных веществ, таких как нитраты и фосфор. В 2009 году в бюллетене НУОиАИ было сказано: «70 % питательных веществ, вызывающих гипоксию, являются результатом этого обширного дренажного бассейна», который включает в себя сердце агробизнеса[англ.] США — Средний Запад. Сброс очищенных сточных вод из городских районов (около 12 миллионов кубометров в 2009 году) в сочетании с сельскохозяйственными стоками ежегодно приводит к попаданию около 1,7 миллиона тонн фосфора и азота в Мексиканский залив[39]. Площадь мёртвой зоны ежегодно разная, от 39 км² (1988 год) до 22 730 км² (2017 год)[40][41]. Впервые о наличии мёртвой зоны в заливе сообщили ловцы креветок в 1950 году, но учёных она заинтересовала лишь два десятилетия спустя, когда размер зоны заметно увеличился[42]. В 2007 году была обнаружена ещё одна мёртвая зона в заливе — в месте впадения в него реки Бразос. См. такжеПримечания
Литература
Ссылки
|
