全球各地水體中的溶解氧供應正在迅速減少,科學家們稱這是對地球生命支持系統的重大威脅。
就像大氣中的氧氣對於我們這樣的動物至關重要一樣,水中的溶解氧(DO)對於健康的水生生態系統(無論是淡水還是海洋)也是必不可少的。數十億人依賴海洋和淡水棲息地獲取食物和收入,因此這些生態系統的氧氣迅速減少令人擔憂。
一組科學家建議將水體脫氧列入「行星界限」名單,該名單的最新形式描述了九個領域,這些領域設定了「在這些界限內,人類可以繼續發展和繁榮的條件」。
目前,行星界限包括氣候變化、海洋酸化、平流層臭氧消耗、全球磷和氮循環的干擾、生物多樣性損失率、全球淡水使用、土地系統變化、氣溶膠負荷和化學污染。
由美國倫斯勒理工學院的淡水生態學家Kevin Rose領導的團隊擔心,這個名單忽略了地球上最重要的一個限度。
「地球淡水和海洋生態系統的觀察到的脫氧現象代表了一種額外的行星界限過程,」作者寫道,「這一過程對於地球生態系統和社會系統的完整性至關重要,並且調節和響應其他行星界限過程的變化。」
水中溶解氧的濃度下降有多種原因。例如,溫暖的水體不能容納太多的溶解氧,而溫室氣體排放繼續將空氣和水的溫度提高到長期平均水平以上,表層水體越來越難以保持這一重要元素。
水生生物消耗溶解氧的速度也可能快於生態系統的生產者補充溶解氧的速度。藻類和細菌因有機物質和養分(如農業和生活肥料、污水和工業廢物)的湧入而迅速吸收可用的溶解氧。
在最嚴重的情況下,氧氣變得如此稀缺,以至於微生物窒息而死,通常也會帶走更大的物種。不依賴氧氣的微生物群體隨後以死去的有機物質為食,密度增長減少了光照,限制了光合作用,使整個水體陷入一種惡性循環,稱為優養化。
水體脫氧還受水柱層之間密度差增加的驅動。這種增加可以歸因於表層水比深層水加熱得更快,冰的融化降低了海洋表層的鹽度。
這些層次之間的分界越明顯,水柱層之間的運動就越少,而水下生物的垂直分層依賴於這種運動。這些密度波動推動氧化的表層水進入深層,如果沒有這種溫度驅動的運輸,水生環境下層的通風將停止。
所有這些都給水生生態系統帶來了巨大的破壞,而我們的物種依賴這些生態系統來獲取食物、水、收入和福祉。
論文的作者呼籲全球協同努力,監測和研究地球「藍色」部分的脫氧現象,並採取政策措施,防止迅速脫氧及我們已經開始面臨的相關挑戰。
「減少溫室氣體排放、養分流失和有機碳輸入(例如,原污水排放)將減緩或可能逆轉脫氧過程,」他們寫道。
「將行星界限框架擴展到包括脫氧作為一個界限,將有助於集中那些努力。」