بحران جهانی کمبود اکسیژن، اقیانوس‌ها و دریاچه‌ها را تهدید می‌کند؛ یافته‌های یک مطالعه بزرگ

اکسیژن، شریان حیاتی نامرئی اکوسیستم‌های آبی زمین است و حیات همه چیز، از پلانکتون‌های میکروسکوپی گرفته تا شکارچیان رأس هرم غذایی، را حفظ می‌کند. با این حال، یک بررسی علمی گسترده هشدار می‌دهد که این عنصر حیاتی به آرامی در حال ناپدید شدن از اقیانوس‌ها، دریاچه‌ها و رودخانه‌های جهان است. این پدیده که به عنوان کمبود اکسیژن آبزیان (aquatic deoxygenation) شناخته می‌شود، با سرعتی در حال شتاب گرفتن است که ثبات اساسی زیست‌کره را تهدید می‌کند.[3][5]

ادعای اصلی مطرح شده توسط کنسرسیومی از محققان، به رهبری مؤسسه اقیانوس‌نگاری اسکریپس (Scripps Institution of Oceanography)، این است که این کاهش گسترده اکسیژن به یک آستانه بحرانی رسیده است. این تیم در یک بررسی جامع که در نشریه «لیمونولوژی و اقیانوس‌نگاری» (Limnology and Oceanography) منتشر شده، استدلال می‌کند که کمبود اکسیژن آبزیان باید رسماً به عنوان یک «مرز سیاره‌ای» (Planetary Boundary) شناخته شود – یک فرآیند حیاتی سیستم زمین که اگر بیش از حد تحت فشار قرار گیرد، می‌تواند منجر به فروپاشی برگشت‌ناپذیر محیط زیست شود.[1][2]

برای ارزیابی این ادعا، لازم است چارچوب مرزهای سیاره‌ای را درک کنیم. این مدل که در سال ۲۰۰۹ معرفی شد، ۹ فرآیند جهانی – از جمله تغییرات اقلیمی، اسیدی شدن اقیانوس‌ها و از دست دادن تنوع زیستی – را شناسایی می‌کند که فضای عملیاتی امن برای بشریت را تعریف می‌کنند. محققان اسکریپس، با تکیه بر استدلال‌های قبلی منتشر شده در «اکولوژی و تکامل طبیعت» (Nature Ecology & Evolution)، شواهد محکمی ارائه می‌دهند که کاهش اکسیژن عمیقاً با این مرزهای موجود در هم تنیده شده و مستلزم طبقه‌بندی متمایز خود است.[2][8]

اولین ادعای اصلی که در این بررسی ارزیابی می‌شود، این است که کمبود اکسیژن آبزیان در مقیاس عظیم و جهانی در حال وقوع است. شواهد مشاهده‌ای که از این ادعا حمایت می‌کنند، فوق‌العاده قوی هستند و توسط دهه‌ها نمونه‌برداری مستقیم از آب و نظارت ماهواره‌ای پشتیبانی می‌شوند. دانشمندان تخمین می‌زنند که اقیانوس‌های جهان از سال ۱۹۶۰ تقریباً ۲ درصد از کل ذخیره اکسیژن محلول خود را از دست داده‌اند.[4][6]

اگرچه ۲ درصد ممکن است ناچیز به نظر برسد، اما توزیع این کاهش بسیار نامتوازن و از نظر زیست‌محیطی ویرانگر است. در مناطق خاص، این کاهش حیرت‌آور است؛ به عنوان مثال، آب‌های میانی در سواحل کالیفرنیای مرکزی طی چند دهه گذشته کاهش ۴۰ درصدی اکسیژن محلول را تجربه کرده‌اند.[7][8]

شواهد برای سیستم‌های آب شیرین حتی نگران‌کننده‌تر است. از سال ۱۹۸۰، سطح اکسیژن دریاچه‌های جهانی ۵.۵ درصد کاهش یافته است، در حالی که مخازن کاهش شدید ۱۸.۶ درصدی را تجربه کرده‌اند. از آنجایی که پیکره‌های آب شیرین کوچک‌تر هستند و مستقیماً در معرض فعالیت‌های انسانی قرار دارند، به عنوان شاخص‌های بسیار حساسی برای بحران گسترده‌تر کمبود اکسیژن عمل می‌کنند.[8]

ادعای اصلی دوم بر مکانیسم‌های محرک این کاهش تمرکز دارد و به تغییرات اقلیمی و آلودگی ناشی از انسان اشاره می‌کند. شواهد فیزیکی و شیمیایی برای این مکانیسم دوگانه در جامعه علمی مورد مناقشه نیست. محرک اول حرارتی است: با افزایش دمای جهانی، محیط‌های آبی بخش زیادی از آن گرما را جذب می‌کنند. قوانین اساسی فیزیک حکم می‌کند که آب گرم‌تر به سادگی توانایی کمتری برای نگه داشتن گازهای محلول دارد، به این معنی که یک اقیانوس گرم‌تر از نظر فیزیکی نمی‌تواند اکسیژن زیادی را حفظ کند.[3][5]

محرک دوم آلودگی مواد مغذی است که عمدتاً ناشی از رواناب کودهای کشاورزی و تخلیه فاضلاب است. هنگامی که این مواد مغذی اضافی وارد دریاچه‌ها، رودخانه‌ها و خورهای ساحلی می‌شوند، باعث شکوفایی گسترده جلبکی می‌شوند – فرآیندی که به عنوان پرغذایی یا یوتریفیکاسیون (eutrophication) شناخته می‌شود.[4][7]

هنگامی که این شکوفایی‌های عظیم جلبکی به ناچار می‌میرند و ته‌نشین می‌شوند، توسط باکتری‌ها تجزیه می‌شوند. این فرآیند تجزیه میکروبی مقادیر زیادی اکسیژن مصرف می‌کند و به سرعت آب اطراف را از اکسیژن محلول باقی‌مانده تهی می‌سازد و «مناطق مرده» گسترده‌ای ایجاد می‌کند که در آن بیشتر حیات دریایی نمی‌تواند زنده بماند.[6][8]

علاوه بر این، آب‌های گرم‌شونده یک مانع فیزیکی معروف به لایه‌بندی (stratification) را تشدید می‌کنند. با گرم شدن آب‌های سطحی، چگالی آن‌ها کمتر شده و روی آب‌های عمیق‌تر، سردتر و متراکم‌تر شناور می‌شوند. این امر یک لایه پایدار و بدون حرکت ایجاد می‌کند که مانع از اختلاط آب سطحی غنی از اکسیژن به سمت پایین می‌شود و عملاً مناطق اکولوژیکی عمیق‌تر را خفه می‌کند.[3][7]

ادعای حیاتی سوم این است که پیامدهای اکولوژیکی این کاهش اکسیژن، کل شبکه‌های غذایی و امنیت غذایی جهانی را تهدید می‌کند. شواهد بیولوژیکی که از این ادعا حمایت می‌کنند، بسیار قوی هستند. اکسیژن محلول یک نیاز بیولوژیکی سخت‌گیرانه برای تقریباً تمام موجودات آبزی است و هنگامی که سطح آن کاهش می‌یابد، تأثیرات به سرعت در اکوسیستم آبشاری می‌شوند.[5][6]

زیست‌شناسان دریایی مستند کرده‌اند که حتی کاهش‌های جزئی اکسیژن می‌تواند رشد ماهی‌ها را متوقف کند، توانایی‌های حسی آن‌ها را مختل سازد و موفقیت تولید مثل را کاهش دهد. گونه‌های بسیار فعال، مانند ماهی تن و کوسه، تقاضای اکسیژن بالایی دارند و اغلب مجبور می‌شوند هنگام کاهش سطح اکسیژن، مناطق شکار سنتی خود را ترک کنند.[3][4]

حتی پستانداران دریایی، که در سطح هوا تنفس می‌کنند، از این بحران مصون نیستند. در حالی که یک نهنگ یا دلفین برای تنفس به اکسیژن محلول وابسته نیست، شبکه‌های غذایی که به آن‌ها وابسته هستند، این‌گونه‌اند. از آنجایی که کمبود اکسیژن توزیع گونه‌های طعمه را تغییر می‌دهد و مناطق قابل سکونت را کوچک می‌کند، شکارچیان رأس هرم غذایی با رقابت فزاینده و خطرات گرسنگی روبرو می‌شوند.[1][3]

ادعای نهایی، و شاید نگران‌کننده‌ترین، این است که تأثیرات کمبود اکسیژن آبزیان ممکن است در مقیاس زمانی انسانی برگشت‌ناپذیر باشد. اینجاست که شواهد از مشاهده عینی به مدل‌سازی پیش‌بینی‌کننده منتقل می‌شود و درجه‌ای از عدم قطعیت شفاف را معرفی می‌کند. پیش‌بینی‌های اقلیمی نشان می‌دهد که اگر روندهای گرمایش کنونی ادامه یابد، اقیانوس‌ها می‌توانند تا پایان قرن ۱ تا ۷ درصد دیگر از اکسیژن خود را از دست بدهند.[4][5]

عدم قطعیت در جدول زمانی بازیابی نهفته است. در سیستم‌های آب شیرین محلی، شواهد نشان می‌دهد که مداخلات سیاستی تهاجمی – مانند تنظیم دقیق رواناب کشاورزی و ارتقاء تصفیه فاضلاب – می‌تواند یوتریفیکاسیون را معکوس کرده و سطح اکسیژن را ظرف چند سال یا چند دهه بازیابی کند.[7][8]

با این حال، برای اعماق اقیانوس، پیش‌آگهی بسیار سخت‌تر است. از آنجایی که گردش آب در اعماق اقیانوس در چرخه‌هایی که صدها تا هزاران سال طول می‌کشد، عمل می‌کند، کمبود اکسیژن ناشی از گرمایش جوی کنونی عملاً تثبیت شده است. حتی اگر انتشار جهانی کربن فردا متوقف شود، اعماق اقیانوس برای قرن‌ها به کاهش اکسیژن ادامه خواهد داد تا زمانی که به تعادل جدیدی برسد.[1][4]

در نهایت، محققان در مورد حلقه‌های بازخورد خطرناک هشدار می‌دهند. با بی‌اکسیژن شدن آب‌های عمیق (anoxic) – یعنی کاملاً عاری از اکسیژن – ترکیب شیمیایی رسوبات تغییر می‌کند. این می‌تواند باعث انتشار گازهای گلخانه‌ای قوی، مانند اکسید نیتروژن و متان شود، که خود باعث تسریع تغییرات اقلیمی می‌شوند که در وهله اول عامل کمبود اکسیژن بوده‌اند.[2][8]

با حمایت از به رسمیت شناختن کمبود اکسیژن آبزیان به عنوان یک مرز سیاره‌ای، دانشمندان امیدوارند که این بحران را از یک نگرانی زیست‌محیطی خاص به یک ستون مرکزی سیاست اقلیمی جهانی ارتقا دهند. مجموعه شواهد واضح است: حفاظت از اکسیژن در آب‌های ما به همان اندازه برای ثبات زمین حیاتی است که توقف جنگل‌زدایی یا مهار انتشار کربن.[1][3]