بحران پنهان در آب‌های جاری زمین؛ کاهش اکسیژن در رودخانه‌ها شتاب گرفته است

سطح اکسیژن در نزدیک به ۸۰ درصد رودخانه‌های جهان کاهش یافته است و این روند در صورت ادامه انتشار گازهای گلخانه‌ای و نبود تغییرات جدی در سیاست‌های اقلیمی، در دهه‌های آینده نیز ادامه خواهد داشت.

مطالعه که توسط گروهی از پژوهشگران در آکادمی علوم چین به سرپرستی چی گوان، دانشمند محیط‌زیست انجام شده، با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای و اقلیمی به دست آمده درطول سال‌های ۱۹۸۵ تا ۲۰۲۳، وضعیت اکسیژن محلول در بیش از ۱۶هزار رودخانه در سراسر جهان را بررسی کرده است.

اکسیژن محلول به اکسیژنی گفته می‌شود که در آب حل شده و برای تنفس موجودات آبزی مانند ماهی‌ها، پلانکتون‌ها، گیاهان آبزی و باکتری‌ها ضروری است. برخلاف اکسیژن موجود در هوا یا اکسیژن سازنده مولکول آب، این نوع اکسیژن به شکل گاز در آب پراکنده است و به دلیل پیوندهای نسبتاً ضعیفش با مولکول‌های آب، نسبت به تغییرات دما و شرایط محیطی بسیار حساس است.

براساس داده‌ها، رودخانه‌ها به طور میانگین هر دهه حدود ۰٫۰۴۵ میلی‌گرم اکسیژن در هر لیتر آب از دست داده‌اند. هرچند این عدد در ظاهر کوچک به نظر می‌رسد، در مقیاس اکوسیستم‌های آبی می‌تواند تغییرات جدی ایجاد کند.

پژوهشگران با تحلیل ۳٫۴ میلیون تصویر ماهواره‌ای مربوط به چهار دهه گذشته توانسته‌اند الگوهای جهانی تغییر اکسیژن رودخانه‌ها را شناسایی و همچنین آینده این روند را تحت سناریوهای مختلف اقلیمی پیش‌بینی کنند.

به گزارش ساینس‌آلرت، نتایج مدل‌سازی نشان می‌دهد اگر میزان انتشار دی‌اکسیدکربن در سطح فعلی باقی بماند، تا پایان قرن جاری رودخانه‌های بخش‌های وسیعی از آمریکای جنوبی، هند، منطقه شمالگان و شرق ایالات متحده حدود ۱۰ درصد دیگر از اکسیژن محلول خود را از دست خواهند داد.

یافته‌های مطالعه تا حدی با تصورات پیشین دانشمندان متفاوت است. پیش‌تر این فرض وجود داشت که رودخانه‌های عرض‌های جغرافیایی بالا (نواحی سردتر کره زمین) بیشترین آسیب را از کاهش اکسیژن خواهند دید، زیرا این مناطق از حساس‌ترین نقاط نسبت به تغییرات اقلیمی محسوب می‌شوند.

اما داده‌های جدید نشان می‌دهد رودخانه‌های گرمسیری از ابتدا در وضعیت آسیب‌پذیرتری قرار داشته‌اند؛ زیرا دمای بالاتر آب باعث می‌شود توانایی آن برای نگه‌داشتن اکسیژن محلول کمتر باشد. به عبارت دیگر، این رودخانه‌ها از ابتدا به آستانه کمبود اکسیژن نزدیک‌تر بوده‌اند و بنابراین حتی تغییرات کوچک نیز تأثیر بزرگی بر آن‌ها دارد.

براساس تحلیل پژوهشگران، عوامل مختلفی در کاهش جهانی اکسیژن رودخانه‌ها نقش دارند، اما مهم‌ترین عامل تغییرات اقلیمی ناشی از فعالیت‌های انسانی است.

یکی از اثرات گرم‌شدن زمین، کاهش «حلالیت اکسیژن» در آب است. حلالیت اکسیژن به میزان توانایی آب برای نگه‌داشتن اکسیژن محلول گفته می‌شود. با افزایش دمای آب، این توان کاهش می‌یابد، زیرا مولکول‌های اکسیژن انرژی بیشتری دریافت می‌کنند و راحت‌تر از آب خارج می‌شوند. طبق این پژوهش، همین عامل به تنهایی حدود ۶۳ درصد از کاهش جهانی اکسیژن رودخانه‌ها را توضیح می‌دهد.

برای درک بهتر، باید توجه داشت افزایش دمای آب فقط تغییر ساده فیزیکی نیست، بلکه بر کل ساختار اکوسیستم رودخانه تأثیر می‌گذارد. آب گرم‌تر نه تنها اکسیژن کمتری نگه می‌دارد، بلکه سرعت مصرف اکسیژن توسط موجودات زنده نیز افزایش می‌یابد.

اکسیژن محلول، برخلاف اکسیژن موجود در هوا، همان چیزی است که موجودات آبزی برای «تنفس» به آن وابسته‌اند. این اکسیژن به طور طبیعی از طریق تماس سطح آب با هوا، جریان‌های متلاطم رودخانه، باران و فعالیت گیاهان آبزی وارد آب می‌شود. گیاهان آبزی از طریق فتوسنتز نیز اکسیژن تولید و به افزایش سطح آن کمک می‌کنند.

بااین‌حال، این تعادل طبیعی درحال بر هم خوردن است. سدسازی در مسیر رودخانه‌ها، کاهش جریان آب و همچنین وقوع موج‌های گرمایی، از عوامل مهم کاهش اکسیژن محلول هستند. جریان کمتر آب باعث می‌شود تبادل اکسیژن بین هوا و آب کاهش یابد و گرمای شدید نیز باعث خروج سریع‌تر اکسیژن از آب می‌شود.

کاهش اکسیژن محلول می‌تواند پیامدهای شدیدی برای اکوسیستم‌های آبی داشته باشد. بسیاری از گونه‌های آبزی حتی به کاهش‌های کوچک در سطح اکسیژن حساس هستند. در مطالعه اشاره شده است که کاهش حدود ۰٫۱ میلی‌گرم در هر لیتر درطول چهار دهه گذشته، می‌تواند موجب تغییرات قابل توجه در ساختار اکوسیستم رودخانه‌ها شده باشد.

در شرایط کمبود اکسیژن، احتمال مرگ‌ومیر گسترده ماهی‌ها و سایر موجودات آبزی افزایش می‌یابد. پس از این اتفاق، روندی دومینویی آغاز می‌شود: با مرگ موجودات زنده، باکتری‌ها برای تجزیه مواد آلی شروع به مصرف باقی‌مانده اکسیژن می‌کنند و در نتیجه سطح اکسیژن باز هم کاهش می‌یابد. این چرخه می‌تواند به شکل‌گیری «مناطق مرده» در رودخانه‌ها منجر شود؛ جایی که زندگی در آن‌ها تقریباً غیرممکن است.

پژوهشگران تأکید می‌کنند که خطر زمانی شدیدتر می‌شود که رودخانه‌ها حدود ۴ تا ۵ درصد دیگر از اکسیژن محلول خود را از دست بدهند؛ رقمی که پیش‌بینی می‌شود در حدود هفت دهه آینده، در صورت ادامه روند فعلی و عدم کاهش انتشار سوخت‌های فسیلی، رخ دهد.

پژوهش در نشریه Science Advances منتشر شده است.