Низкий уровень кислорода в океане: «Трудно представить, но рыба может утонуть»
Тёплая океанская вода, не менее 80°F (26.7°C), — идеальное топливо для штормов. Без неё мощные ураганы вроде Эндрю, Катрины и Яна никогда бы не сформировались.
Но для некоторых рыб, обитающих в мировом океане, аномально высокие температуры воды могут стать смертным приговором, снижая уровень растворённого кислорода, необходимого им для выживания.
В этом году Атлантический океан и Мексиканский залив теплее, чем когда-либо за всю историю наблюдений. Температура воды в заливе в одну из недель августа достигала 88°F (31.1°C).
Учёные Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) отмечают стабильный рост температуры океана с апреля. Тысячи мёртвых рыб выбросило на берег в прибрежных районах Флориды и вдоль побережья Техаса.
Власти в некоторых из этих районов винят в гибели рыб низкий уровень кислорода (гипоксию) в воде.
«По мере роста температуры воды количество доступного кислорода уменьшается. А слишком мало кислорода означает проблемы для рыб. Трудно представить, но рыба может утонуть», — объяснил Мартин Грозелл, профессор и заведующий кафедрой морской биологии и экологии в Университете Майами.
Повышенные температуры могут влиять на все процессы в организме рыбы. «На базовом уровне, с ростом температуры повышается и метаболическая скорость. Это означает, что рыбам нужно потреблять больше кислорода и больше энергии, чтобы выжить», — сказала М. Даниэль Макдональд, профессор морской биологии и экологии.
«Если кислорода мало или пищи недостаточно, у рыбы возникнут проблемы. Им придётся забирать энергию от других процессов, таких как размножение и рост, что может повлиять на всю популяцию. В худшем случае они не выживут».
Однако, как предостерегает Грозелл, более высокие температуры воды — не единственный фактор гибели рыб.
«Общепринятое мнение — что при высоких температурах летом уровень кислорода падает, потребность в нём растёт, и поэтому рыбы умирают от гипоксии. Но реальность немного сложнее».
Например, гибель рыбы в заливе Бискейн трудно объяснить только гипоксией. Есть и другие факторы, один из которых — высокая солёность. Исследования в лаборатории Грозелла показывают, что комбинация высокой солёности и гипоксии может быть более стрессовой, чем одна лишь гипоксия.
Выделение сульфидов из морских отложений, особенно во время гипоксии, также может способствовать гибели рыб. «А этот сульфид — респираторный токсикант. Так что, когда вы добавляете сульфид в ситуацию с низким кислородом и высоким спросом на него из-за температур, вы действительно разрушаете систему», — отметил Грозелл.
Некоторые виды рыб лучше переносят высокие температуры, чем другие. Даже внутри одного вида есть особи, которые могут выдерживать более высокие температуры из-за генетических вариаций.
«У устойчивых рыб есть физиологический механизм, или пластичность, чтобы компенсировать изменение температуры. Они меняют процессы в своём организме, чтобы оптимально работать при новой температуре», — объяснила Макдональд. Например, они могут создавать или расщеплять белки так, чтобы новый белок оптимально работал при новой температуре. Таким образом, метаболическая скорость возвращается к норме, и рыба акклиматизируется. Некоторые рыбы не обладают такой пластичностью и пострадают сильнее.
Виды, живущие в изменчивой среде (например, в заливе Бискейн или эстуариях), обычно имеют большую толерантность к изменениям. Рыбы открытого океана менее устойчивы, так как их среда стабильна.
Тем не менее, с изменением климата, вызывающим потепление и потерю кислорода в океанах, рыбы по всему миру могут оказаться в опасности: их рост, размножение и активность страдают от низкого уровня кислорода.
Глобальная сеть по кислороду (Global Oxygen Network) сообщила, что площадь воды с низким содержанием кислорода в открытом океане с 1960-х годов увеличилась на 1.7 млн квадратных миль.
В исследовании 2021 года, опубликованном в журнале Geophysical Research Letters, учёные сообщили, что к 2080 году около 70% мирового океана испытают заметную потерю кислорода из-за более высоких температур.
Однако, по словам Грозелла, предсказать, в какой степени морские тепловые волны повлияют на глобальные популяции рыб, сложно.
«Вероятно, это не к лучшему, но определить влияние отдельной морской тепловой волны, подобной той, что мы наблюдаем этим летом, на популяции рыб, нам трудно. Важно понимать, что эти волны происходят всё чаще, они более серьёзные, чем раньше. Они более выраженные и длятся дольше. Так что их эффекты, скорее всего, суммируются, поскольку они происходят вместе с другими стрессорами».
Миграция некоторых видов рыб из нагревающихся вод в более прохладные среды уже наблюдается. Так, деоксигенация вызвала изменение ареала вида, называемого бельдюгой (eelpout).
Но в одном физиологи рыб согласны: рыбы станут меньше по мере продолжения потепления мирового океана.
«Мы не знаем, это ограничение роста или ограничение кислорода, но данные на данный момент ясны: средний размер рыбы в будущем тёплом океане будет меньше», — заключил Грозелл.