Det utbredda, och på vissa platser till och med brant, fallande syrehalter i den marina miljön, utsätter utsatta arter - en trend som kommer att fortsätta med ytterligare klimatförändringar. I själva verket är det faktum att med värmning havens förlorar syre inte förvånande för forskare, men omfattningen av denna nedgång kräver brådskande åtgärder, så stora är konsekvenserna för marina ekosystem.
Vad de än gör - gömmer sig för rovdjur, smälter mat och så vidare - alla organismer behöver syre. Men det blir allt svårare att få tag på detta viktiga element för marint liv, visar nyligen genomförda studier.
Syrehalterna i haven har sjunkit kraftigt under det senaste decenniet, och den oroande trenden är kopplad till klimatförändringar, förklarar Andreas Oschlies, en oseanograf vid Helmholtz Center for Ocean Research i Kiel, Tyskland, vars team följer havets syrehalter runt om i världen. "Vi blev förvånade över hur dramatisk förändringen är, hur snabbt syrehalten sjunker och hur stor påverkan på marina ekosystem är", säger han förskräckt.
I själva verket är det faktum att vid uppvärmningen av oceanerna förlorar syre blir forskare inte förvånade, men omfattningen av denna nedgång kräver brådskande åtgärder, varnar Oshlis. Nya studier visar att syrehalterna i vissa tropiska regioner har sjunkit med 40% under de senaste 50 åren. På annat håll var utarmningen mindre drastisk - världens genomsnittliga syrehalt sjönk med 2%.
Men marina djur - både stora och mikroskopiska - svarar på till och med subtila förändringar i syrehalter genom att rusa in i högre syrehalter eller ändra beteende, har Oshlis och kollegor funnit. Som ett resultat av dessa beteendeanpassningar kan djur bli rov för nya rovdjur eller landa i områden som är dåliga i mat. Klimatförändringarna skapar redan allvarliga problem för marint liv - till exempel försurning av miljön - men deoxygenering eller syreförlust är mest akut för invånarna i havet, förklarar Oshlis. När allt kommer omkring måste alla andas, säger han.
Matwebben är ett enormt problem
När havet värms upp förlorar det syre av två skäl: Först, ju varmare vätskan, desto mindre gas kan den hålla. Det är därför som läsket snurrar ut snabbare i solen, förklarar Oshlis. För det andra, när den polära havsisen smälter, bildas ett lager av smältvatten på ytan, som skiljer sig i dess egenskaper från det kallare och saltare vattnet på djupet. Detta är en typ av "täckning" som förhindrar strömmar från att blanda ytvatten med djupa vatten. Och eftersom syre kommer in i denna livsmiljö genom ytan - antingen direkt från atmosfären eller från ytbostad fytoplankton - ju svagare blandningen är, desto mindre tränger den till djupet.
Kampanjvideo:
Vissa kustområden på båda sidor av ekvatorn är naturligtvis "heta platser" med lågt syreinnehåll, eftersom deras vatten, där de blommande algerna konsumerar syre för att sönderdelas döda ämnen, är rika på näringsämnen. Men förändringar i andra ekosystem, inklusive i det öppna havet och runt polerna, är särskilt oroande för Oshlis och hans kollegor, eftersom dessa regioner aldrig har betraktats som sårbara. Klimatprognoser för framtiden tenderar att underskatta syreförluster, men de är redan i full gång, rapporterade Oshlis och kollegor i Nature. Och detta är en annan anledning till att utvecklingen av händelser kräver särskild uppmärksamhet, varnar han.
Till och med en liten minskning påverkar djurplanktons beteende direkt i vattenspelaren - de minsta organismerna som utgör den nedre länken i livsmedelskedjan, enligt Science Advance-rapporten från december 2018. "De är väldigt känsliga," förklarar Karen Wishner, en oseanograf vid University of Rhode Island. Ännu mer än väntat medger hon. Vissa arter dykar djupare i svalare, syresatt vatten. "Men någon gång kan de bara inte gå djupare," konstaterar hon. Ju djupare och kallare det blir, desto svårare blir det att födda och reproducera. Zooplankton och fiskarna som konsumerar den själva matar ett stort antal rovdjur, som bläckfisk och valar, så deras beteende och tillstånd kommer oundvikligen att påverka hela livsmedelskedjan.
Förutom störningar i livsmedelsbanan möter djur andra fysiologiska problem eftersom de vänjer sig att sänka syrehalterna. Kinesiska räkor i syrefattigt vatten börjar till exempel flytta svansen svagare för att spara energi. Detta gör att de förlorar rörlighet och skicklighet, enligt en ny studie om fysiologi för marina och sötvattenorganismer som publicerades förra månaden. Eftersom syrehalten minskar, börjar män också producera färre rörliga spermatozoer - och detta misslyckande kommer aldrig att korrigeras under efterföljande generationer, även om syrgasnivåerna återgår till det normala, konstaterade tidskriften Nature Communications 2016.
I syrefattiga miljöer kan grundläggande sensoriska funktioner som syn och hörsel påverkas, säger Lillian McCormick, en doktorand vid University of California, San Diego. Av hennes preliminära uppgifter följer att även en liten minskning av syre leder till en försämring av synen hos ett antal djurplanktonarter. (Förresten, samma sak händer med människor i hög höjd: de förlorar sin nattvision och är sämre på att urskilja färger). Många djurplanktonarter förlitar sig på visuella signaler för att navigera i vattenspelaren och undvika rovdjur, så om de förlorar synen kommer de inte längre att plocka upp dem och bli mer sårbara, förklarar hon.
Vissa varelser är mer toleranta mot låga syrehalter, som maneter. Men effekterna av deoxygenering kommer att kännas av alla djur som behöver syre utan undantag, säger Brad Seibel, en oceanograf vid University of South Florida. Han och Wischner arbetade tillsammans på en nyligen planerad zooplanktonstudie. "Varje minskning av syrehalten kommer att minska vitaliteten och fertiliteten," konstaterar han.
Minskning av området
När syrgasrika regioner krymper, kommer livsmiljön för kommersiell fisk som tonfisk, som fångas årligen till 42 miljarder dollar årligen, att krympa, vilket tvingar dem att flytta till nya gränser. I den nordöstra tropiska Atlanten minskade tonfiskens livsmiljö - och därmed fiskeriets omfattning - med 15% från 1960 till 2010.
Kustfisket kommer att utmanas av jordbruksavrenning, vilket påskyndar algblomningar. Efterföljande förfall konsumerar en enorm mängd syre, en process som vi redan har observerat i Mexikanska golfen nära mynningen till Mississippi. Vissa fiskarter förflyttar sig från dessa "döda zoner" på jakt efter syre-rika zoner närmare gränserna för deras naturliga område. Denna trängsel gör det lättare för fiskarna, men skapar en falsk känsla av överflöd. På lång sikt kommer inget gott att komma med detta, förutspår Seibel.
För att hantera det globala problemet med syreutarmning hjälpte Oshlis att organisera en internationell konferens i Kiel i september förra året. Deltagarna undertecknade ett improviserat dokument som kallas Kiel-deklarationen om Ocean-deoxygenation för att uppmärksamma alla stater, FN och allmänheten och för att kräva brådskande åtgärder. Undertecknarna vill att regeringar och internationella organisationer ska vidta mer allvarliga åtgärder för att bromsa klimatförändringarna och minska kustföroreningarna, vilket förvärrar minskningen av syrehalten. Forskarna modellerade den nya deklarationen om modellen för Monaco-deklarationen från 2008, som enligt Oshlis på en gång förde viktigheten av problemet med försurning av havet till många medvetande.
"Detta borde vara en varning för allmänheten och olika myndigheter och internationella organisationer om att detta är en viktig fråga," förklarar Wischner. Totalt undertecknades deklarationen av mer än 300 forskare från cirka 30 länder. Seibel, en av undertecknarna, säger otydligt: "Jag tycker att framtiden är sorgligast."
Laura Poppick