气候变化正稳步剥夺全球河流的氧气,一项5月15日发表在《科学进展》上的新研究指出。研究人员发现,这种长期的氧气下降正在大多数河流系统中发生,其中热带河流最为脆弱。研究结果凸显了迫切需要制定策略来减缓淡水生态系统的氧气流失——因为显然,鱼也需要呼吸。
该研究由中国科学院南京地理与湖泊研究所的施坤教授领导。关琦博士是第一作者,项目还涉及同济大学的一名研究员。所以,为国际合作带来的坏消息欢呼三声。
溶解氧在维持健康的河流生态系统中起着关键作用。它支持水生生物,帮助维持生物多样性,并影响重要的生物地球化学过程。当氧气水平下降时,河流健康可能恶化,使鱼类和其他淡水物种面临风险。换句话说,没有氧气的水只是湿漉漉的空虚。
为了研究河流氧气水平随时间的变化,研究人员使用机器学习堆叠算法分析了近四十年(1985-2023年)全球21,439条河流段的观测数据。他们的分析揭示了一个明显的全球趋势。河流氧气水平以平均每十年-0.045 mg L-1的速度下降,研究中78.8%的河流显示出脱氧迹象。很多河流都在屏住呼吸。
最强的氧气损失发生在位于南纬20°至北纬20°之间的热带河流,包括印度的河流。这一结果令研究人员惊讶,因为科学家此前预计高纬度地区(变暖通常更剧烈)的河流面临最大的脱氧风险。相反,研究表明热带河流的氧气浓度本就较低,当氧气水平持续下降时,它们尤其脆弱。加上更快的脱氧速率,这些条件增加了缺氧事件的可能性,即氧气变得过于稀缺而无法支持多种水生生物。所以,热带鱼,开始练习你的憋气表情吧。
研究人员还研究了河流流量模式和水坝蓄水对氧气下降的影响。低流量和高流量条件似乎都部分降低了脱氧率,相比正常流量条件。经历低流量条件的河流脱氧率降低18.6%,而高流量条件与7.0%的降低率相关。所以,河流流量的金发姑娘区显然是极端——低或高,就是不要中等。
水坝蓄水根据水库深度产生不同效果。在浅水库中,蓄水加速了氧气流失。然而,在深水库中,它有助于减少蓄水区的脱氧。事实证明,深度很重要,即使对氧气也是如此。
进一步分析表明,气候变暖导致的氧气溶解度下降是全球氧气下降的主要驱动因素,占观察到的变化的62.7%。受温度、光照和水流等因素影响的生态系统代谢贡献了12%的脱氧。研究团队还调查了热浪的作用。他们的结果显示,热浪事件占全球河流脱氧的22.7%。与平均气候温度下的条件相比,热浪使脱氧率增加了每十年0.01 mg L-1。所以,热浪基本上是河流的头号敌人——而且它们甚至不费吹灰之力。
总体而言,研究结果突显了气候变暖对流动淡水生态系统(也称为激流生态系统)日益增长的影响。研究人员表示,应优先考虑热带河流的缓解措施,以防止氧气消耗恶化。该研究还为