Иногда море выглядит совершенно обычным: сверху волны, солнце и лодки. Но у дна в это время может почти не остаться кислорода, а рыбы и крабы будут спешно покидать район. Именно такие участки называют «мёртвыми зонами», хотя название немного драматичнее самой научной картины.
2. Когда вода перестаёт «дышать»?
Рыбы не расщепляют молекулы воды ради кислорода. Они извлекают жабрами кислород, растворённый в воде и попавший туда из атмосферы или благодаря фотосинтезу водорослей. Если его концентрация падает слишком низко, животным становится трудно поддерживать обмен веществ.
Такое состояние называют гипоксией — недостатком кислорода. В морских исследованиях границей часто считают примерно 2 миллиграмма растворённого кислорода на литр, хотя устойчивость разных организмов неодинакова. Подвижные рыбы могут уйти, медленные моллюски и донные животные нередко оказываются в ловушке, а некоторые микробы прекрасно чувствуют себя и без кислорода.
Поэтому зона не обязательно буквально лишена всей жизни. Точнее было бы сказать, что привычное сообщество там резко беднеет. Исчезают виды, которым нужен кислород, меняются пищевые цепи, а рыболовные районы временно или надолго теряют продуктивность.
3. Как удобрения доходят до морского дна?
Одна из главных причин прибрежных мёртвых зон начинается далеко от моря. Азотные и фосфорные соединения из удобрений, сточных вод и навоза попадают в ручьи и реки, а затем выносятся к побережью. Эти вещества нужны растениям, но их избыток превращает подкормку в проблему.
Получив обильное питание, микроскопические водоросли быстро размножаются. Возникает цветение воды. Затем значительная часть этой органической массы отмирает и опускается вниз, где бактерии принимаются её разлагать. В процессе они расходуют растворённый кислород.
Этот каскад называется эвтрофикацией — чрезмерным обогащением воды питательными веществами. Само цветение ещё не означает мёртвую зону. Опасность становится особенно высокой, когда нижний слой воды плохо перемешивается с поверхностью и не получает новой порции кислорода.
4. Почему море не перемешивает всё сразу?
Вода разной температуры и солёности имеет разную плотность. Более пресная речная вода может лежать сверху, а плотная морская — оставаться внизу. Такое расслоение называют стратификацией. Ветер и штормы способны нарушить слои, но в спокойный тёплый сезон они иногда сохраняются неделями.
Поэтому многие мёртвые зоны сезонны. Весной реки приносят питательные вещества, летом вода прогревается и устойчиво расслаивается, а у дна идёт активное разложение органики. Осеннее охлаждение и штормы усиливают перемешивание, после чего кислород возвращается.
Существуют и естественные области пониженного кислорода, связанные с течениями, подъёмом глубинных вод и особенностями морских бассейнов. Человеческая деятельность не изобрела гипоксию, но способна сделать её обширнее, дольше и чаще.
5. Что говорит наука
NOAA определяет мёртвую зону как распространённое название гипоксии и называет загрязнение питательными веществами основной причиной зон, усиленных человеком. Цепочка «сток азота и фосфора — рост водорослей — разложение — расход кислорода» подтверждена измерениями воды, донных осадков и спутниковыми наблюдениями.
Подтверждено и влияние стратификации: когда поверхностный и придонный слои разделены, кислород из атмосферы медленнее достигает дна. Именно сочетание большого притока питательных веществ и слабого перемешивания создаёт особенно устойчивые зоны, например у устьев крупных рек.
Наиболее вероятно, что потепление океана будет усиливать риск во многих районах. Тёплая вода удерживает меньше кислорода, а более сильное расслоение мешает его переносу вниз. При этом точный размер конкретной зоны зависит от осадков, речного стока, ветра, течений и температуры.
6. Можно ли вернуть кислород?
Главное решение находится на суше: уменьшить избыток азота и фосфора. Помогают точное внесение удобрений, защитные полосы растительности вдоль рек, восстановление болот, улучшение очистки сточных вод и контроль утечек навоза. Эти меры работают не мгновенно, потому что питательные вещества могут годами накапливаться в почве и донных осадках.
Искусственная аэрация пригодна для небольшого озера или бухты, но «продуть» огромный участок моря технически и энергетически трудно. Гораздо разумнее перекрывать источник проблемы, чем бесконечно лечить её последствия.
Итак, мёртвая зона — не таинственная пустыня, а участок воды с опасно низким содержанием кислорода. Чаще всего человек усиливает её, перегружая водосбор питательными веществами, а расслоение воды закрепляет результат.
Подпишитесь, чтобы вместе разбирать большие природные процессы без пугающих мифов.
