世界各地的湖泊正在失去氧气

氧气是地球上复杂生命的关键组成部分，包括水下生物，从鱼类到浮游动物。但根据《自然》杂志发表的一项新研究，世界各地湖泊中的氧气浓度正在下降，这对生活在这些水体中的生物（以及我们其他人）来说是一个令人担忧的影响。

“直到最近几十年，才开始进行大量监测，”资深作者、伦斯勒理工学院生物学教授凯文·罗斯 (Kevin Rose) 表示。“所以现在我们有足够的数据来讲述这个故事。”

一个国际研究小组分析了从美国各地湖泊和水库收集的数据，从纽约的乔治湖到威斯康星州的鳟鱼沼泽，以及加拿大、日本和瑞典等其他温带国家的一些湖泊。研究涵盖了近 400 个湖泊，所有湖泊都至少有 15 年的溶解氧（水中可用的氧气）和温度数据。

“湖泊是环境变化的指示器或‘哨兵’，”该研究的主要作者斯蒂芬·简在一份声明中表示，他最近在伦斯勒理工学院完成了博士学位。“我们发现这些生物多样性异常丰富的系统正在迅速变化，这表明持续的大气变化已经对生态系统产生了多大影响。”

在一大片水域中，水可以分成几层，称为“分层”。随着地表水在太阳辐射和空气温度的作用下升温，较热的水的密度会低于其下方的水，从而形成上层和下层。科学家在分析中将地表水和深层水分开，发现 1980 年至 2017 年间，两者的氧气含量均有所下降——地表水的氧气含量下降了 5.5%，深层水的氧气含量下降了约 19%，下降速度大约是海洋的三到九倍。

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罗斯表示，对于地表水而言，氧气浓度下降的主要原因是水温升高，水中的含氧量降低。然而对于深水而言，许多需要较冷环境的动物（如鳟鱼等冷水鱼）会在此避难，因此深水的温度一直保持稳定。“但尽管如此，氧气浓度仍在下降。”研究人员认为，主要因素可能是水分层强度增加，从而降低了氧气渗入水底层的能力。

“随着时间的推移，地表水的温度会升高，密度会降低，”罗斯解释道。“水柱各层之间的密度差异越大，氧气从大气中混入深水的阻力就越大。”这意味着，那些依赖较冷水域的动物最终可能无法在较冷水域中生存，因为缺乏足够的氧气，即使水温在技术上保持理想状态。

并非所有地表水都经历了氧气含量下降。尽管温度升高，但近四分之一的湖泊地表水含氧量实际上有所增加。但这也不一定是好消息。“我们认为，温度升高有利于藻类生长，尤其是蓝藻生长”，这可能导致有害藻华，对人类和野生动物有毒，罗斯说。这些有害藻华会增加地表的氧气含量。

“我认为这是一篇非常重要的论文，”加拿大约克大学生物学副教授 Sapna Sharma 在给《大众科学》的电子邮件中写道。“他们展示了多年来许多温带湖泊水体中氧气含量如何下降”——尤其是深水区，Sharma 指出深水区对淡水鱼和昆虫至关重要。

罗斯说，虽然这不是一个令人欣慰的趋势，但“这并不意味着几年后所有湖泊都会没有鱼。”并非所有湖泊都一样，因此需要更多来自世界各地湖泊的数据。还有很多事情可以做来阻止氧气流失，从减少全球排放到改善当地湖泊管理。

不过，罗斯表示：“水生生态系统中氧气含量的下降，对于未来的生物多样性和这些系统中发生的化学反应来说，是一个令人担忧的因素，而且未来水质总体趋势可能会下降。”