У морських прибережних водах стає все більше мертвих зон • Олексій Гіляров • Новини науки на
При розкладанні бактеріями великої кількості органічної речовини, утвореної фітопланктоном у відповідь на надходження з суші великої кількості добрив, часто витрачається весь кисень у придонних шарах водної товщі. Через війну у багатьох місцях у прибережних районах океану формуються «мертві зони». Число місць, де виявлено такі зони, зростає експоненційно, подвоюючи кожні 10 років.
Зростання населення Землі та збільшення сільськогосподарського виробництва призводять до того, що з річковим стоком у прибережні райони океану потрапляє дедалі більше добрив. А оскільки фітопланктонним організмам — мікроскопічним водоростям і ціанобактеріям — зазвичай не вистачає біогенних елементів (передусім азоту та фосфору), то у відповідь на їх надходження вони реагують бурхливим спалахом чисельності. Відбувається те, що називається «цвітінням води»: за рахунок великої кількості фітопланктону вода забарвлюється в зелений, жовтуватий або синюватий колір, а біля самої поверхні скупчення водоростей і ціанобактерій утворюють химерні розлучення. Тварини, що харчуються фітопланктоном (наприклад, різні планктонні ракоподібні) не можуть стримати його стрімкий ріст, тим більше що масові, що дають «цвітіння», види часто бувають неїстівними і навіть отруйними. В результаті основна маса фітопланктону в харчових мережах не використовується, а просто відмирає і опускається в шари придонні водної товщі, де дістається бактеріям.
Розкладаючи органічну речовину відмерлого фітопланктону, бактерії використовують часом весь кисень, що є в навколишньому середовищі. Крім того, кисень витрачається бактеріями на розкладання тієї органічної речовини, яка утворилася раніше на суші та в континентальних водоймах, апотім зі стоком річок було принесено до моря. В результаті в багатьох місцях у прибережних районах океану, там, де немає інтенсивного перемішування водної товщі, біля дна утворюються зони гіпоксії (недостатнього для більшості аеробів вмісту кисню) і навіть аноксії (відсутності вільного кисню або вмісту його у слідових кількостях).
У міру розвитку в якомусь місці гіпоксії в співтоваристві донних організмів, що там мешкають, відбуваються певні перебудови. Деякі тварини, що риють (насамперед різні черв'яки) при малій кількості кисню виповзають на поверхню грунту і стають легкою здобиччю для прибережних риб, які, як правило, протягом короткого часу здатні переносити незначну нестачу кисню. У такий спосіб хижакам дістається навіть більше їжі, і продукція риб може зрости. Однак цей ефект короткочасний: при подальшому зниженні вмісту кисню донні тварини повністю зникають. Залишаються лише бактерії, здатні жити в анаеробних умовах. Різні групи їх змінюють одна одну, і зрештою з'являються бактерії, що живуть за рахунок розкладання органічної речовини та реакції відновлення сульфату (який у морській воді завжди є). Кінцевий продукт цієї реакції, можливої тільки в безкисневому середовищі, - сірководень, речовина, отруйна для більшості організмів, щоправда, що швидко окислюється за наявності кисню.
Утворенню таких мертвих зон (часто із сірководневим забрудненням) сприяє різка стратифікація водної товщі, відсутність перемішування, слабкий водообмін із океаном та надходження великої кількості органічної речовини. Найбільша аноксична (позбавлена кисню) водойма — це Чорне море. Все життя в ньому зосереджене у верхніх 100 метрах водної товщі, а далі аж до максимальнихглибин (2000 м) все «заражене» сірководнем. Аноксія Чорного моря - природне явище, пов'язане з особливостями гідрологічного режиму цього водоймища (замкнутість акваторії, велика глибина, значне надходження в поверхневі шари прісної води, а в глибинні - важкої солоною, що потрапляє через Босфор). Природні зони гіпоксії зустрічаються і в інших місцях, наприклад, біля західних узбереж континентів, де завдяки апвеллінгам досягається висока первинна продукція (продукція фітопланктону), а також у деяких фіордах.
Спочатку гіпоксія виникає як тимчасове, певною мірою випадкове явище, але в міру зростання первинної продукції прибережних екосистем і надходження органічної речовини з суші вона настає регулярно у певні сезони, а потім стає постійною. Бентос у своїй повністю зникає, а загальна продукція (приріст біомаси) тварин сильно знижується. Розрахунки показують, що у Балтійському морі, наприклад, через великих мертвих зон річна продукція тварин знизилася на 30%, що у абсолютній величині становить 264 тисяч тонн вуглецю. При цьому частка енергії, що дістається бактеріям, постійно підвищується, а дістається хижакам знижується.
Випадки покращення ситуації задоволені рідко. Так, у північно-західній частині Чорного моря мертві зони стали скорочуватися з середини 1990-х років, що пов'язано із занепадом сільськогосподарського виробництва в республіках колишнього СРСР і, відповідно, зменшенням стоку добрив. У Мексиканській затоці особливо спекотні роки при зменшенні річкового стоку також скорочуються мертві зони. Найсильніші тайфуни, що викликають величезні руйнування, поліпшення перемішування водної товщі виявляються дуже корисними — мертві зони після тайфунів скорочуються площею. Автори статті, що обговорюєтьсяприходять до висновку, що повернути стан прибережних екосистем до рівня, що існував до індустріалізації, не можна, але взяти під суворіший контроль надходження в прибережні райони біогенних елементів можна і потрібно.