Badacze wzięli pod uwagę w badaniu 754 jeziora o powierzchni co najmniej 10 kilometrów kwadratowych. Najwięcej, bo 461 objętych badaniem jezior, znajduje się w Ameryce Północnej, 170 w Azji, a 98 w Europie.
Tysiące przeprowadzonych pomiarów wykazało, że średni globalny spadek stężenia tlenu w jeziorach wyniósł -0,049 miligramów na litr na dekadę w okresie od 2003 do 2023 roku, co przewyższa tempo spadku obserwowane w oceanach (-0,022 mg/litr na dekadę) oraz rzekach (-0,038 mg/litr na dekadę). Spadek ten jest alarmujący i sugeruje, że jeziora są bardziej podatne na skutki zmian klimatycznych niż inne akweny wodne.
Przyczyny spadku zawartości tlenu
Główną przyczyną obserwowanego spadku tlenu jest globalne ocieplenie. Jak tłumaczą naukowcy, cieplejsza woda ma mniejszą zdolność rozpuszczania tlenu. Z badań wynika, że wzrost temperatury jest odpowiedzialny za około 55 proc. globalnego spadku tlenu w jeziorach. „Podwyższona temperatura wody ogranicza nie tylko rozpuszczalność tlenu, ale także zmniejsza pionowe mieszanie wody, utrudniając transport tlenu do głębszych warstw jeziora”, wyjaśnia Yibo Zhang W Science Advances.
Dodatkowo, intensywne fale upałów przyspieszają procesy deoksygenacji jezior. Okazuje się, że w trakcie tych ekstremalnych zjawisk poziom tlenu może spadać średnio o 7,7 proc. w porównaniu ze średnimi warunkami klimatycznymi. „Ekstremalne zjawiska pogodowe potrafią dramatycznie przyspieszyć ubytek tlenu w krótkim czasie”, dodaje Zhang. Szczególnie wrażliwe są na to jeziora położone w umiarkowanych szerokościach geograficznych, gdzie amplitudy temperaturowe podczas fal upałów są znaczne – temperatura wody może wzrosnąć nawet o kilkanaście stopni w ciągu zaledwie kilku dni.
Najgorzej jest w Ameryce Północnej i Europie
Największy spadek tlenu odnotowano w jeziorach Ameryki Północnej (-0,13 mg/litr na dekadę) i Europy (-0,074 mg/litr na dekadę). Najmniej zagrożone są jeziora w Ameryce Południowej (-0,012 mg/litr na dekadę) oraz Afryce (-0,03 mg/litr na dekadę). Co ciekawe, w niektórych tropikalnych jeziorach poziom tlenu wzrastał, głównie ze względu na zwiększoną aktywność fotosyntetyczną roślin które dobrze czują się w wyższych temperaturach wody.
Eksperci zwracają uwagę, że regionalne różnice wynikają m.in. z intensywności lokalnych działań człowieka – takich jak rolnictwo czy urbanizacja – które nasilają procesy eutrofizacji, szczególnie w krajach rozwiniętych, gdzie presja na środowisko wodne jest duża. Wzrost ilości składników odżywczych (głównie azotu i fosforu), pochodzących z rolnictwa, ścieków komunalnych czy osadów atmosferycznych, powoduje gwałtowny wzrost biomasy glonów. Ich rozkład zużywa znaczne ilości tlenu, pogłębiając deficyty tlenowe. Według analiz, eutrofizacja odpowiada za około 10 proc. globalnego spadku tlenu.
W jeziorach tropikalnych ten efekt jest bardziej skomplikowany. Wysoka temperatura wody sprzyja silniejszym zakwitom glonów, które zwiększają produkcję tlenu podczas fotosyntezy, co może prowadzić nawet do lokalnych wzrostów poziomu tlenu. Jednak równocześnie intensywny rozkład tych glonów w innych okresach powoduje poważne lokalne deficyty tlenu.
Konsekwencje dla ekosystemów i ludzi
Spadek poziomu tlenu ma daleko idące skutki ekologiczne. Obniżenie zawartości tlenu poniżej 6 mg/litr powoduje stres dla wielu gatunków ryb, zmniejsza ich wzrost oraz konsumpcję pokarmu. Według prognoz, liczba jezior znajdujących się w stanie stresu tlenowego może wzrosnąć do końca XXI wieku dwukrotnie. Z 754 badanych jezior, do końca wieku takiego stresu doświadczy 315 w przypadku umiarkowanego scenariusza emisji, lub nawet 384 w przypadku emisji wysokich. Oznacza to, że tlenu zacznie brakować w ponad 50 proc. zbiorników słodkiej wody.
„Niski poziom tlenu wpływa nie tylko na ryby, ale także na cały łańcuch pokarmowy, powodując poważne konsekwencje dla lokalnych społeczności zależnych od rybołówstwa oraz turystyki”, ostrzega współautor badania Kun Shi z Chińskiej Akademii Nauk.
Przyszłość jezior w zmieniającym się klimacie
Naukowcy przewidują, że w najbliższych dekadach tempo spadku tlenu może się nasilić. Przy umiarkowanym scenariuszu klimatycznym, globalny poziom tlenu w jeziorach spadnie do końca wieku o około 0,41 mg/litr. W najgorszym scenariuszu klimatycznym ten spadek wyniesie nawet 0,86 mg/litr (8,8 proc.).
„Potrzebujemy zdecydowanych działań zarówno na poziomie lokalnym, jak i globalnym, aby ograniczyć emisje gazów cieplarnianych oraz zredukować dopływ składników odżywczych do wód, zanim skutki dla ekosystemów jeziornych będą nieodwracalne”, podsumowuje współautor badania, R. Iestyn Woolway z Uniwersytetu w Reading.
Choć zajmują zaledwie niewielki ułamek powierzchni Ziemi, jeziora odgrywają tymczasem rolę nieproporcjonalnie większą, niż mogłoby się wydawać. Stanowią źródło wody pitnej, regulują klimat, są domem dla tysięcy gatunków i świadkami historii zmian środowiskowych. Ich znaczenie – ekologiczne, gospodarcze i kulturowe – staje się tym bardziej widoczne, im bardziej ich ekosystemy są zagrożone.
Z punktu widzenia przyrody, jeziora to oazy bioróżnorodności. W ich wodach żyją ryby, płazy, rośliny wodne i niezliczone mikroorganizmy, które tworzą złożone łańcuchy pokarmowe. Zbiorniki słodkowodne, mimo że stanowią mniej niż 1 proc. powierzchni planety, zawierają aż 6 proc. znanych gatunków zwierząt.
Jeziora to również naturalne bufory klimatyczne. Woda pochłania ciepło i dwutlenek węgla, łagodząc wahania temperatur i wpływając na lokalne warunki pogodowe. Zmiany w strukturze termicznej jezior, np. wskutek ocieplenia klimatu, prowadzą do zakłóceń w mieszaniu wód, co z kolei ogranicza dopływ tlenu do głębszych warstw. Efekt? Degradacja siedlisk i ryzyko tzw. „martwych stref”.
Nie wolno też zapominać o roli jezior dla człowieka. Dla milionów osób na całym świecie stanowią źródło wody, żywności, rekreacji, a często także tożsamości kulturowej. Zmiany w jakości wód – np. spadek poziomu tlenu czy zakwity sinic – mogą prowadzić do kosztownych kryzysów sanitarnych i gospodarczych.
