Мёртвая зона (экология) — Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Мёртвая зона.
Карта мира. Красными кругами обозначено местоположение и размер «мёртвых зон». Чёрные точки показывают, где наблюдались «мёртвые зоны», но их размер неизвестен. Карта опубликована на ресурсе earthobservatory.nasa.gov в 2008 году[1].
Эта статья — о снижении содержания кислорода в прибрежных районах и озёрах. Об исчезновении кислорода в глубинах океана см. Дезоксигенация океана[en]; о природных бескислородных водных бассейнах см. Бескислородные воды[en].

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[en] 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[en].

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[править | править код]

Мёртвые зоны часто возникают из-за гниения водорослей во время цветения воды. Фото сделано над поселением Ла-Холья (Калифорния) в 2005 году.

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[en][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[en][15].

Типы[править | править код]

Мёртвые зоны могут быть классифицированы по типу и по продолжительности существования[16]:

  • Постоянные мёртвые зоны — это глубоководные объекты, содержание кислорода в которых редко превышает 2 мг/л
  • Временные мёртвые зоны — это недолговечные объекты, существующие считанные часы или дни
  • Сезонные мёртвые зоны возникают ежегодно, как правило, в тёплые месяцы лета и осени
  • Циклическая гипоксия Диэля — это специфическая сезонная мёртвая зона, которая становится гипоксической только ночью

Последствия[править | править код]

Образование 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[en]». 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 зон[править | править код]

В 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].

Балтийское море

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].

Чесапикский залив

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]

Река Элизабет (штат Виргиния, США)

Эстуарий короткой (10 км), но полноводной реки Элизабет[en] 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].

Озеро Эри

Сезонная мёртвая зона существует в центральной части озера Эри к востоку от национального парка Пойнт-Пили до песчаной косы (небольшого поселения) Лонг-Пойнт[en] 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].

Орегон и Вашингтон

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].

Мёртвая зона Мексиканского залива. Оранжевый — содержание кислорода в воде 2—2,5 мг/л (морская жизнь держится на пределе возможностей), тёмно-оранжевый и красный — рыба уходит, малоподвижные донные организмы погибают. Данные 2011 года.
Мексиканский залив

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[en] 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. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. ↑ Aquatic Dead Zones (англ.) // earthobservatory.nasa.gov // 1 января 2008
  2. ↑ 1 2 Robert Diaz, Rutger Rosenberg. Spreading Dead Zones and Consequences for Marine Ecosystems (англ.) // Science // сентябрь 2008 // #321, vol. 5891 // стр. 926—929
  3. ↑ 1 2 David Perlman. Scientists alarmed by ocean dead-zone growth (англ.) // sfgate.com // 15 августа 2008
  4. ↑ John Nielsen. 'Dead Zones' Multiplying In World's Oceans (англ.) // npr.org // 15 августа 2008
  5. ↑ Gulf of Mexico ‘dead zone’ is the largest ever measured (англ.) // noaa.gov // 2 августа 2017
  6. ↑ Gulf of Mexico Hypoxia Watch (англ.) // ncddc.noaa.gov // Архивировано из первоисточника 9 октября 2007
  7. ↑ Blooming horrible (англ.) // economist.com // 23 июня 2012
  8. ↑ Gulf of Mexico ‘dead zone’ is already a disaster – but it could get worse (англ.) // theconversation.com // 11 августа 2017
  9. ↑ Oliver Milman. Meat industry blamed for largest-ever 'dead zone' in Gulf of Mexico (англ.) // theguardian.com // 1 августа 2017
  10. ↑ Lucia von Reusner. Mystery Meat II: The Industry Behind the Quiet Destruction of the American Heartland (англ.) // mightyearth.org // август 2017
  11. ↑ Ocean ‘dead zones’ are spreading – and that spells disaster for fish (англ.) // theconversation.com // 7 апреля 2015
  12. ↑ 150 'dead zones' counted in oceans (англ.) // nbcnews.com // 29 марта 2004
  13. ↑ Rachel Gough, Peter J. Holliman, Gavan M. Cooke, Christopher Freeman. Characterisation of algogenic organic matter during an algal bloom and its implications for trihalomethane formation (англ.) // Sustainability of Water Quality and Ecology // сентябрь 2015, vol. 6 // стр. 11—19
  14. ↑ D. W Schindler. «The Algal Bowl: Overfertilization of the World's Freshwaters and Estuaries» (2008) // изд. University of Alberta Press // ISBN 9780888644848
  15. ↑ Morgane Le Moal, Chantal Gascuel-Odoux, Alain Ménesguen, Yves Souchon, Claire Étrillard, Alix Levain, Florentina Moatar, Alexandrine Pannard, Philippe Souchu, Alain Lefebvre , Gilles Pinay. Eutrophication: A new wine in an old bottle? (англ.) // Science of the Total Environment // 13 сентября 2018 // vol. 651, pt. 1 // стр. 1—11
  16. ↑ Anne Marie Helmenstine. Dead Zones in the Ocean (англ.) // thoughtco.com // 24 октября 2019 (обнов.)
  17. ↑ 1 2 Andrew H. Altieri, Hannah R. Nelson, Keryn B. Gedan. 8.8 The significance of ocean deoxygenation for tropical ecosystems – corals, seagrasses and mangroves (англ.) // portals.iucn.org
  18. ↑ Anthony J. Richardson, Andrew Bakun, Graeme C. Hays, Mark J. Gibbons. The jellyfish joyride: causes, consequences and management responses to a more gelatinous future (англ.) // Trends in Ecology & Evolution // vol. 24, #6 // стр. 312—322 // 26 марта 2009
  19. ↑ Ed Yong. Jellyfish shift ocean food webs by feeding bacteria with mucus and excrement (англ.) // discovermagazine.com // 6 июня 2011 // Архивировано из первоисточника 6 ноября 2018
  20. ↑ Michelle Waycott, Carlos M. Duarte, Tim J. B. Carruthers, Susan L. Williams. Accelerating loss of seagrasses across the globe threatens coastal ecosystems (англ.) // Proceedings of the national academy of sciences // 28 июля 2009 // vol. 106, #30 // стр. 12 377 — 12 381
  21. ↑ World Atlas of Mangroves. Highlights the Importance of and Threats to Mangroves (англ.) // nature.org // 14 июля 2010 // Архивировано из первоисточника 17 июля 2010
  22. ↑ Cecilia Rönnberg, Erik Bonsdorff. Baltic Sea eutrophication: area-specific ecological consequences (англ.) // Hydrobiologia // январь 2004 // из книги Biology of the Baltic Sea // стр. 227—241
  23. ↑ Dead Zone (англ.) // National Geographic
  24. ↑ Rona Kobell. Elizabeth River rises from the depths (англ.) // bayjournal.com // 1 июля 2011 // Архивировано из первоисточника 25 сентября 2019
  25. ↑ Zoe Almeida. Lake Erie's Dead Zone (англ.) // июль 2015 // Архивировано из первоисточника 15 июля 2021
  26. ↑ Jim Erickson. Release of nutrients worsens Lake Erie’s annual ‘dead zone’ (англ.) // record.umich.edu // 22 февраля 2021
  27. ↑ Ohio Lake Erie Phosphorus Task Force Final Report (англ.) // epa.state.oh.us // апрель 2010 // Архивировано из первоисточника 27 декабря 2010
  28. ↑ Joseph D. Conroy, Leon Boegman, Hongyan Zhang, William J. Edwards, David A. Culver. “Dead Zone” dynamics in Lake Erie: the importance of weather and sampling intensity for calculated hypolimnetic oxygen depletion rates (англ.) // Aquatic Sciences // vol. 73 // 7 декабря 2010 // стр. 289—304
  29. ↑ James F. McCarty. Lake Erie dead zone threatens Cleveland drinking water (англ.) // 25 июля 2018
  30. ↑ Tony Briscoe. Cleveland residents are used to their water being brown, even if they don’t know why. The answer lies at the bottom of Lake Erie. (англ.) // chicagotribune.com // 14 ноября 2019
  31. ↑ New Ways of Taking the Pulse of Oregon's "Dead Zones" (англ.) // nsf.gov
  32. ↑ Low-oxygen waters off Washington, Oregon coasts risk becoming large ‘dead zones’ (англ.) // research.noaa.gov // 21 июля 2021
  33. ↑ Pacific Cooler Than Normal in Oregon Dead Zone (англ.) // earthobservatory.nasa.gov // 1 сентября 2006
  34. ↑ Bradley W. Parks. Low oxygen levels off Northwest coast raise fears of marine ‘dead zones’ (англ.) // opb.org // 22 июля 2021
  35. ↑ 'Dead Zone' Causing a Wave of Death Off Oregon Coast (англ.) // Университет штата Орегон // 30 октября 2009
  36. ↑ N. N. Rabalais, Robert Eugene Turner. Gulf of Mexico hypoxia, A.K.A. “the dead zone” (англ.) // Annual Review of Ecology and Systematics // vol. 33, #1 // стр. 235—263 // ноябрь 2003
  37. ↑ Ben Sherman, Kara Capelli. NOAA: Gulf of Mexico ’Dead Zone’ Predictions Feature Uncertainty (англ.) // usgs.gov // 21 июня 2012 // Архивировано из первоисточника 11 апреля 2016
  38. ↑ What is hypoxia? (англ.) // gulfhypoxia.net // Архивировано из первоисточника 12 июня 2013
  39. ↑ Northern Gulf of Mexico Hypoxic Zone (англ.) // epa.gov
  40. ↑ Gulf of Mexico ‘dead zone’ is the largest ever measured (англ.) // noaa.gov // 2 августа 2017 // Архивировано из первоисточника 2 августа 2017
  41. ↑ Carolyn Lochhead. Dead zone in gulf linked to ethanol production (англ.) // sfgate.com // 6 июля 2010
  42. ↑ Jennie Biewald, Annie Rossetti, Joseph Stevens, Wei Cheih Wong. The Gulf of Mexico’s Hypoxic Zone — 9. Dead Zone: History (англ.) // slideplayer.com

Литература[править | править код]

Ссылки[править | править код]

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Мёртвая_зона_(экология)&oldid=136858323