Pogoda Weekend
Bałtyk traci tlen. Ogromne obszary dna zmieniają się w martwe strefy
W głębokich częściach Morza Bałtyckiego znajdują się rozległe obszary, na których stężenie tlenu jest zbyt niskie dla większości zwierząt. Problem narastał przez dziesięciolecia wraz z dopływem związków azotu i fosforu. Choć państwa regionu ograniczają zanieczyszczenia, na wyraźną poprawę trzeba będzie długo czekać. Ratunkiem dla głębin są rzadkie napływy słonej, dobrze natlenionej wody z Morza Północnego.
Określenie „martwe strefy Bałtyku” może brzmieć dramatycznie, ale opisuje realne zjawisko. Chodzi o obszary przy dnie, w których tlenu jest tak mało, że ryby i inne organizmy zdolne do przemieszczania się muszą je opuścić. Przy całkowitym braku tlenu pozostają tam przede wszystkim mikroorganizmy przystosowane do wyjątkowo trudnych warunków.
Nie oznacza to jednak, że całe Morze Bałtyckie umiera. Jak wyjaśnia dr hab. Karol Kuliński z Instytutu Oceanologii Polskiej Akademii Nauk, cytowany przez Kubę Stasiaka z National Geographic Polska, w powierzchniowych warstwach morza życie nadal może rozwijać się normalnie. Najpoważniejszy problem występuje w głębokich basenach, gdzie wymiana wody jest bardzo ograniczona.
Martwe strefy zajmują dziesiątki tysięcy kilometrów kwadratowych
Za niedotlenione uznaje się zazwyczaj wody zawierające mniej niż około 2 mililitry tlenu w litrze. W takich warunkach wiele organizmów nie jest w stanie normalnie funkcjonować, rozmnażać się ani zdobywać pożywienia.
Według szwedzkiego Instytutu Meteorologicznego i Hydrologicznego w 2019 roku niedotlenienie obejmowało ponad 80 tys. kilometrów kwadratowych dna Bałtyku. To obszar ponad dwukrotnie większy od województwa mazowieckiego. Badacze wskazywali, że szczególnie trudna sytuacja utrzymuje się w Bałtyku Właściwym, a rozległe obszary beztlenowe są stale obserwowane od przełomu XX i XXI wieku.
Niedobór tlenu nie jest wszędzie jednakowy. W części głębin występuje hipoksja, czyli bardzo niskie stężenie tlenu. W innych dochodzi do anoksji - całkowitego zaniku tlenu. W najbardziej skrajnych warunkach w wodzie i osadach może pojawiać się toksyczny siarkowodór.
Dlaczego tlen nie dociera do głębin?
Bałtyk jest morzem prawie zamkniętym, połączonym z Morzem Północnym wąskimi i płytkimi cieśninami duńskimi. Rzeki dostarczają mu ogromne ilości słodkiej wody, natomiast bardziej słona woda oceaniczna przedostaje się do niego od zachodu.
W rezultacie tworzą się warstwy o różnej gęstości. Lżejsza, mniej słona woda pozostaje bliżej powierzchni. Cięższa woda o większym zasoleniu opada głębiej. Pomiędzy nimi powstaje haloklina, czyli warstwa, w której zasolenie gwałtownie rośnie wraz z głębokością.
Taki układ utrudnia pionowe mieszanie się morza. Tlen pochodzący z atmosfery może stosunkowo łatwo przenikać do wód powierzchniowych, ale ma problem z dotarciem pod haloklinę. W głębokich basenach jest jednocześnie stale zużywany podczas oddychania organizmów i rozkładu materii organicznej.
Problem ma zatem częściowo naturalne podłoże. Działalność człowieka wielokrotnie zwiększyła jednak jego skalę.
Związki azotu i fosforu napędzają eutrofizację
Przez dziesięciolecia do Bałtyku trafiały ogromne ilości azotu i fosforu. Substancje te docierały do morza z nawożonych pól, ścieków komunalnych i przemysłowych, spływów z miast oraz zanieczyszczeń transportowanych przez atmosferę.
Nadmiar składników odżywczych prowadzi do eutrofizacji. Glony i sinice otrzymują warunki do intensywnego rozwoju. Po obumarciu opadają na dno, gdzie są rozkładane przez mikroorganizmy. Proces ten pochłania tlen i pogłębia deficyt w najniższych warstwach wody.
Komisja Helsińska HELCOM zalicza eutrofizację do najważniejszych zagrożeń dla bioróżnorodności Bałtyku. Jej konsekwencjami są nie tylko niedotlenione dno, lecz również zakwity sinic, ograniczenie przejrzystości wody i zmiana składu gatunkowego morskiego ekosystemu.
Dno może ponownie uwalniać fosfor
Kiedy przy dnie brakuje tlenu, zmieniają się procesy chemiczne zachodzące w osadach. Fosfor, który w dobrze natlenionych warunkach mógłby zostać związany na dnie, zaczyna wracać do wody.
Powstaje w ten sposób mechanizm przypominający błędne koło. Związki odżywcze powodują rozwój glonów i sinic, ich rozkład zużywa tlen, a brak tlenu ułatwia uwalnianie kolejnych porcji fosforu. Ten z kolei ponownie napędza eutrofizację.
Właśnie dlatego ograniczenie zanieczyszczeń spływających obecnie z lądu nie daje natychmiastowej poprawy. W osadach dennych nadal znajdują się związki nagromadzone w poprzednich dekadach. HELCOM podkreśla, że mimo zmniejszenia dopływu części składników odżywczych odbudowa ekosystemu przebiega wolno właśnie z powodu tej historycznej spuścizny.
Brak tlenu uderza w życie przy dnie
W niedotlenionych miejscach znikają organizmy żyjące na dnie i w jego bezpośrednim sąsiedztwie. Dotyczy to między innymi małży, skorupiaków oraz licznych bezkręgowców, które są częścią łańcucha pokarmowego.
Ryby mogą odpłynąć z zagrożonego obszaru, ale tracą miejsca żerowania i rozrodu. Szczególne znaczenie ma to dla dorsza, którego ikra potrzebuje odpowiedniego zasolenia oraz dostępu do tlenu. Jeżeli w głębszych warstwach warunki się pogarszają, zmniejsza się przestrzeń nadająca się do skutecznego rozwoju jaj.
Niedotlenienie zmienia również obieg azotu, fosforu i innych pierwiastków. Nie jest więc problemem ograniczonym do pojedynczych gatunków. Wpływa na funkcjonowanie całego ekosystemu oraz jego zdolność do regeneracji.
Bałtyk może zaczerpnąć tlenu tylko od zachodu
Naturalnym sposobem natlenienia najgłębszych basenów są duże napływy wody z Morza Północnego. Słona i bogata w tlen woda przechodzi przez cieśniny duńskie, a następnie ze względu na większą gęstość przemieszcza się w pobliżu dna.
Aby doszło do dużego napływu, potrzebny jest odpowiedni układ wiatrów i poziomu morza. Najpierw część wody Bałtyku musi zostać wypchnięta na zachód. Następnie silne zachodnie wiatry kierują wodę z Morza Północnego przez cieśniny do Bałtyku.
Takie wydarzenia są rzadkie. Jeden z największych napływów w historii pomiarów nastąpił w grudniu 2014 roku, po ponad dekadzie bez porównywalnego zdarzenia. Do Bałtyku przedostało się wtedy około 198 kilometrów sześciennych słonej wody, która przyniosła także około 4 mld ton soli i znaczne ilości tlenu.
Wielki napływ nie rozwiązuje problemu na stałe
Dotarcie natlenionej wody do głębokich basenów przynosi poprawę, ale efekt nie jest trwały. Tlen zostaje stopniowo zużyty przez organizmy oraz podczas rozkładu nagromadzonej materii organicznej.
Duży napływ może również przesunąć starszą wodę z jednego basenu do kolejnego. Poprawa w jednej części morza nie zawsze oznacza więc poprawę całego ekosystemu. Badania po napływach z lat 2014-2016 wykazały, że ograniczyły one ilość siarkowodoru w części głębin, ale nie zatrzymały rozwoju rozległych stref niedotlenionych. W 2018 roku hipoksja nadal obejmowała około 32 proc. powierzchni dna objętej analizą SMHI.
Bez kolejnych napływów głębokie wody ponownie tracą tlen. Naturalne „odświeżenie” Bałtyku nie może zatem zastąpić ograniczania ilości azotu i fosforu trafiających do morza.
Ocieplenie może dodatkowo pogłębiać problem
Rosnąca temperatura wody stanowi kolejne wyzwanie. Cieplejsza woda może rozpuścić mniej tlenu niż chłodna. Wyższe temperatury wpływają również na tempo procesów biologicznych i mogą zwiększać zużycie tlenu podczas rozkładu materii organicznej.
Zmiany klimatyczne mogą ponadto wzmacniać uwarstwienie wód oraz wpływać na ilość opadów i spływ związków odżywczych rzekami. HELCOM wskazuje, że zasięg stref niedotlenionych jest obecnie wielokrotnie większy niż w przeszłości. Dla porównania w 2016 roku maksymalny obszar hipoksji oceniano na około 70 tys. kilometrów kwadratowych, podczas gdy 150 lat wcześniej był on prawdopodobnie niewielki.
Na poprawę stanu Bałtyku trzeba będzie czekać
Państwa położone w zlewisku Bałtyku rozbudowały oczyszczalnie ścieków, ograniczyły część emisji oraz wspólnie ustaliły cele dotyczące zmniejszenia dopływu azotu i fosforu. HELCOM realizuje w tym celu Bałtycki Plan Działań oraz regionalny system podziału zobowiązań.
Efekty nie będą jednak widoczne natychmiast. Bałtyk wymienia wodę z oceanem bardzo wolno, a na dnie wciąż pozostają substancje nagromadzone przez wiele lat. Ocena HELCOM za lata 2016-2021 nie wykazała jednoznacznej poprawy stanu morza pod względem eutrofizacji.
Jak wskazuje Kuba Stasiak z National Geographic Polska, Bałtyk nadal reaguje na sposób, w jaki był traktowany przez poprzednie dekady. Ograniczenie współczesnych zanieczyszczeń jest konieczne, ale odbudowa głębokich wód może potrwać dziesiątki lat. Rzadkie napływy z Morza Północnego przynoszą dnu chwilowy oddech, jednak trwała poprawa zależy przede wszystkim od dalszego zmniejszania ilości substancji odżywczych trafiających do morza.
