Nová studie pod vedením vědců z utrechtské univerzity odhalila významné změny v globálním koloběhu kyslíku ve sladkých vodách. Výzkum, který byl minulý týden zveřejněn v časopise Science Advances, odhaluje, že způsob produkce a využívání kyslíku ve vnitrozemských vodách se od roku 1900 dramaticky změnil. A na vině je lidská činnost.

Řeky, potoky, jezera a vodní nádrže nejsou jen malebnou součástí krajiny, ale také životně důležitým motorem života na Zemi. Vnitrozemské vody „dýchají“ kyslík stejně jako my. Nová studie vedená vědci z Utrechtské univerzity však ukazuje, že jsme je v posledním století, v éře známé jako antropocén, zadusili živinami, odpady a rostoucí teplotou.

Kyslík, nejdůležitější zdroj pro život na Zemi, hraje důležitou roli v dalších kolobězích živin, jako je uhlík a dusík. A jejich narušení způsobuje úbytek kyslíku ve vodě, který je patrný v různých pobřežních a sladkovodních systémech. Výsledkem jsou umírající ryby, narušené potravní řetězce, špatná kvalita vody, snížení biodiverzity a další problémy, které již ovlivňují sladkovodní ekosystémy po celém světě.

„Úbytek kyslíku ve vodách vede k vyšší pravděpodobnosti, že bude docházet k situacím, kdy bude kyslík lokálně vyčerpán natolik, že rozklad organické hmoty bude probíhat anaerobními procesy, na jejichž konci je finálním produktem metan, místo oxidu uhličitého, který vzniká při aerobním rozkladu. A metan je mnohem účinnější skleníkový plyn,” říká k výzkumu Adam Bednařík z Oddělení toků látek a energie z Ústavu výzkumu globální změny AV ČR Czechglobe.

Za úbytkem kyslíku stojí zrychlený kyslíkový cyklus

Vědecká skupina pod vedením utrechtských vědců zabývajících se výzkumem Země Junjie Wanga a Jacka Middelburga, vytvořila první globální model, který popisuje celý kyslíkový cyklus vnitrozemských vod na planetě. „Náš model nabízí komplexnější pochopení tohoto cyklu ve velkém měřítku, takže je možné vidět blížící se problémy spojené s kyslíkem, poznat jejich příčiny a snad i včas zasáhnout,” vysvětluje Jack Middelburg.

Včasné zásahy podle Adama Bednaříka znamenají obecně redukci vnosu živin do vodních ekosystémů, a to u bodových zdrojů, tedy lepší čištění odpadních vod a plošných zdrojů, lepší hospodaření především v zemědělské krajině, snižování eroze a hnojení. Mezi prospěšné zásahy mohou patřit také revitalizace toků nebo nádrží, které mohou vést k lepší samočistící funkci.

Výzkumný tým také zjistil, že se zvýšil globální „obrat kyslíku“ – tedy kolik kyslíku se vyprodukuje a spotřebuje. A právě v rámci obratu nastává nerovnováha: vnitrozemské vody spotřebovávají více kyslíku, než jej produkují, čímž se stávají stále větším pohlcovačem atmosférického kyslíku.

„Vysvětlit větší obrat kyslíku je poměrně snadné: hnojení živinami způsobuje větší nárůst zelené biomasy, ať už řas, rostlin či sinic. Ty pak produkují velké množství kyslíku. Pohnojený ekosystém je produktivnější, než je systém chudý na živiny. Na druhou stranu pak ale dochází k nárůstu biomasy, která se dříve nebo později rozloží činností mikroorganismů, které u toho spotřebují spoustu kyslíku, ale žádný nevyprodukují. A proto ta záporná bilance,” vysvětluje Adam Bednařík.

„Představme si typický český rybník v zemědělské krajině. Je mělký a dobře se prohřívá. Vyšší teplota znamená rychlejší rozklad organické hmoty spotřebovávající kyslík i menší rozpustnost kyslíku ve vodě. Zpravidla bude bohatý na živiny, ať už přítokem vodního toku s nedostatečně vyčištěnou odpadní vodou, splachem z polí nebo přímo hnojením rybníka či krmením ryb. V takovém rybníce dojde v létě k nárůstu řas a sinic, ty produkují kyslík, takže je ho tam přes den hodně. V noci ale potřebují všechny organismy dýchat a k žádné produkci kyslíku nedochází. Může se jednoduše lokálně vyčerpat a dochází k úhynům. Další kritický bod je, když takto narostlá biomasa na podzim v krátkém čase odumře a dochází k masivnímu rozkladu, který opět vyčerpá kyslík. Je to do jisté míry začarovaný kruh, protože změnou kyslíkového režimu u dna nádrží může dojít k aktivaci dalších živin jako je fosfor uložený v sedimentech,” vysvětluje Adam Bednařík.

Odpady, zemědělství a teplo

„Více zemědělství, více odpadních vod, více přehrad a teplejší klima – to vše mění fungování našich sladkovodních ekosystémů,“ říká Junjie Wang. Když do řek, jezer a nádrží proudí více živin, řasy rostou rychleji, ale když odumírají a rozkládají se, spotřebovávají obrovské množství kyslíku. „Zjistili jsme, že hlavní příčiny spočívají v těchto přímých lidských činnostech. Zaprvé se ukazuje, že hlavní příčinou zrychlení je přísun živin v důsledku nadměrného hnojení. Za druhé se ukázalo, že stejně důležitá je i delší doba cesty sladké vody do moře kvůli výstavbě přehrad a nádrží,“ říká Jack Middelburg.

Zároveň nepřímé lidské vlivy, jako je zvyšování průměrné globální teploty, způsobují, že kyslík je ve vodě hůře rozpustný, pomaleji se přenáší vertikálně přes vodní sloupec a urychlují procesy, které ho ještě rychleji spalují. „Až dosud ve vědecké literatuře vždy panoval konsenzus, že toto zrychlení způsobuje především nárůst teploty. Náš model však ukazuje, že oteplování se na tomto jevu podílí jen asi 10-20 %,” říká Junjie Wang.

Otisk antropocénu

Studie ukázala, že současný cyklus kyslíku ve vnitrozemských vodách nevypadá vůbec podobně jako na počátku 20. století. „Přestože tyto vody pokrývají jen nepatrný zlomek zemského povrchu, odvádějí nyní z atmosféry téměř 1 miliardu tun kyslíku ročně – celkem polovinu toho, co celý oceán vypustí zpět,” říká Middelburg. „V globálních rozpočtech týkajících se klimatu a kyslíku už nemůžeme vnitrozemské vody ignorovat,“ dodává Junjie  „Mění se rychleji, než jsme si mysleli, a jsou to klíčové části skládačky zemského systému.”

„Přínos této konkrétní studie vidím v relativně přesném vyčíslení podílu jednotlivých faktorů na celkové produkci a spotřebě kyslíku. Že jsou změny v dynamice kyslíku dávány do souvislosti zejména se zvýšeným přísunem živin, stavbou přehrad a nárůstem teploty zejména v posledním století, mi přijde nové a zajímavé. V předchozích studiích byl úbytek kyslíku dáván do souvislosti zejména s nárůstem teplot, “ dodává Bednařík.

Zdroj: https://www.eurekalert.org/news-releases/1079411, + komentář Adama Bednaříka, Czechglobe, ilustrační foto Naše voda – Nina Havlová