بحران جهانی: اکسیژن با «نرخی نگران‌کننده» از اقیانوس‌ها، دریاچه‌ها و رودخانه‌ها ناپدید می‌شود

از سال ۱۹۷۰، تخمین زده می‌شود که اقیانوس‌های جهان ۲ درصد از اکسیژن محلول خود را از دست داده‌اند، در حالی که برخی دریاچه‌های آب شیرین تا ۵.۵ درصد کاهش را تجربه کرده‌اند. اکنون، یک بررسی علمی جامع که در مجله «لیمونولوژی و اقیانوس‌نگاری» توسط محققان مؤسسه اقیانوس‌نگاری اسکریپس در دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو (UC San Diego's Scripps Institution of Oceanography) منتشر شده، هشدار می‌دهد که این تخلیه مداوم، زمین را به سمت یک فضای عملیاتی ناامن سوق می‌دهد. این پدیده که به عنوان کاهش اکسیژن آبزی (aquatic deoxygenation) شناخته می‌شود، اساساً شیمی آب‌های سیاره را تغییر می‌دهد و پیامدهای آن می‌تواند قرن‌ها ادامه یابد.[1][4]

مکانیسم این تخلیه اکسیژن توسط زنجیره‌ای از فشارهای ناشی از انسان هدایت می‌شود. با افزایش دمای جهانی، آب‌های سطحی گرما را جذب می‌کنند. از آنجایی که آب گرم‌تر به طور فیزیکی گاز محلول کمتری نسبت به آب سرد نگه می‌دارد، اقیانوس‌ها به طور طبیعی اکسیژن را از دست می‌دهند. همزمان، این گرمایش یک لایه سطحی شناور ایجاد می‌کند که در برابر اختلاط با آب سردتر و متراکم‌تر زیرین مقاومت می‌کند و عملاً فرآیند تهویه‌ای را که به طور معمول اکسیژن را به اعماق اقیانوس می‌رساند، قطع می‌کند.[1][4]

در مناطق ساحلی و دریاچه‌های آب شیرین، گرمایش فیزیکی با بارگذاری مواد مغذی شیمیایی تشدید می‌شود. رواناب کشاورزی و فاضلاب مقادیر زیادی نیتروژن و فسفر را وارد سیستم‌های آبی می‌کنند و باعث شکوفایی انفجاری جلبک‌ها می‌شوند. هنگامی که این شکوفایی‌ها به ناچار می‌میرند، فرآیند تجزیه میکروبی، مقادیر زیادی از اکسیژن محلول اطراف را مصرف می‌کند. این تخلیه موضعی، «مناطق مرده» هیپوکسیک در حال گسترشی را ایجاد می‌کند که در آن آب دیگر نمی‌تواند از اکثر اشکال حیات دریایی پشتیبانی کند.[1][5]

ائتلاف تحقیقاتی، با درک ماهیت سیستمی این تغییرات، در حال درخواست رسمی برای تعیین کاهش اکسیژن آبزی به عنوان یک «مرز سیاره‌ای» است. چارچوب مرزهای سیاره‌ای که در سال ۲۰۰۹ معرفی شد، آستانه‌های حیاتی زیست‌محیطی – مانند اسیدی شدن اقیانوس‌ها، از دست دادن تنوع زیستی و تغییرات آب و هوایی – را که ثبات زمین را حفظ می‌کنند، ردیابی می‌کند. در حال حاضر، این چارچوب فاقد یک معیار اختصاصی برای اکسیژن محلول است، با وجود نقش اساسی آن در حفظ اکوسیستم‌های آبی.[2][3]

تیم به رهبری اسکریپس، به همراه مشارکت‌کنندگان از مؤسسه پلی‌تکنیک رنسلر (Rensselaer Polytechnic Institute) و مرکز تحقیقات زیست‌محیطی اسمیتسونیان (Smithsonian Environmental Research Center)، تأکید می‌کنند که از دست دادن اکسیژن به عنوان یک گره مرکزی عمل می‌کند که چندین بحران زیست‌محیطی را به هم متصل می‌کند. کاهش اکسیژن به طور گسترده با سایر فرآیندهای مرزی تعامل دارد؛ با کاهش سطح اکسیژن، مکانیسم‌های بیولوژیکی و شیمیایی که به تنظیم آب و هوای زمین کمک می‌کنند، مختل می‌شوند، که به نوبه خود گرمایش بیشتر و تخریب اکولوژیکی را تسریع می‌کند.[1][2]

پیامدهای بعدی برای تنوع زیستی شدید است. این کاهش، موجودات را در تمام سطوح غذایی، از پلانکتون‌های میکروسکوپی گرفته تا شکارچیان رأس هرم، تهدید می‌کند. در حالی که پستانداران دریایی در سطح هوا تنفس می‌کنند، اما همچنان در برابر تغییرات سیستمی که در زیر رخ می‌دهد آسیب‌پذیر هستند. با گسترش مناطق کم‌اکسیژن، گونه‌های طعمه مجبور به جابجایی می‌شوند یا با خفگی مواجه می‌گردند، که شبکه‌های غذایی تثبیت شده را در هم می‌شکند و شیلات تجاری ارزشمند را به آب‌های ناآشنا و اغلب کم‌بازده سوق می‌دهد.[4]

یک نگرانی اصلی که در این بررسی برجسته شده، جدول زمانی چند قرنی مورد نیاز برای بازیابی اعماق اقیانوس است. از آنجایی که جریان‌های اعماق اقیانوس با سرعتی بسیار کند گردش می‌کنند، اکسیژن از دست رفته از داخل اقیانوس امروز برای نسل‌ها کاهش یافته باقی خواهد ماند، حتی اگر انتشار گازهای گلخانه‌ای جهانی و رواناب مواد مغذی فوراً متوقف شود. مداخلات مهندسی شده، مانند هوادهی مصنوعی، در مقیاس مورد نیاز برای معکوس کردن هیپوکسی اقیانوس باز، اثبات نشده باقی مانده‌اند.[1][6]

با وجود اهمیت ساختاری آن برای سامانه زمین، کاهش اکسیژن آبزی تا حد زیادی در توافق‌نامه‌های بزرگ بین‌المللی آب و هوایی و معاهدات اقیانوسی غایب است. دانشمندان با ارتقاء این بحران به یک مرز سیاره‌ای به رسمیت شناخته شده، قصد دارند سیاست‌گذاران جهانی را مجبور کنند تا اهداف سختگیرانه نظارت بر اکسیژن را در دستورالعمل‌های زیست‌محیطی آینده ادغام کنند و یکپارچگی شیمیایی اقیانوس‌ها را به عنوان یک ستون حیاتی دفاع سیاره‌ای در نظر بگیرند.[2][6]