Mrtvá zóna (ekologie) - Dead zone (ecology)

Červené kruhy ukazují umístění a velikost mnoha mrtvých zón.
Černé tečky ukazují mrtvé zóny neznámé velikosti.
Velikost a počet mořských mrtvých zón-oblasti, kde je v hluboké vodě tak málo rozpuštěného kyslíku, že mořští tvorové nemohou přežít-se za poslední půlstoletí explozivně rozrostly. - NASA Earth Observatory (2008)

Mrtvé zóny jsou hypoxické (málo kyslíkové ) oblasti ve světových oceánech a velkých jezerech . K hypoxii dochází, když koncentrace rozpuštěného kyslíku (DO) klesne na nebo pod 2 ml O 2 /litr. Když vodní útvar zažije hypoxické podmínky, vodní flóra a fauna začne měnit chování, aby se dostala do částí vody s vyšší hladinou kyslíku. Jakmile DO klesne pod 0,5 ml O 2 /litr ve vodě, dojde k masové úmrtnosti. Při tak nízké koncentraci DO tyto vodní útvary nepodporují tam žijící vodní život. Historicky se mnoho z těchto míst přirozeně vyskytovalo. V 70. letech si však oceánografové začali všímat zvýšených výskytů a rozlohy mrtvých zón. Ty se vyskytují v blízkosti obydlených pobřeží , kde je vodní život nejvíce koncentrovaný.

Mrtvé zóny jsou vodní útvary, které nemají dostatečné množství kyslíku (3), aby podporovaly většinu mořského života. Mrtvé zóny jsou způsobeny faktory poškozujícími kyslík, které zahrnují, ale nejsou omezeny na lidské znečištění (4). Jedná se o proces nazývaný eutrofizace, kdy hladiny kyslíku klesají se zvyšováním prvků, jako je dusík a fosfor. Zdravá řeka bude mít zvýšené množství kyslíku pro spotřebu organizmy (1). Jak dusík roste, řasy (5) produkují velké množství kyslíku, ale na zvýšené množství dusíku hynou. Rozkladače pak využijí veškerý zbývající kyslík k rozkladu řas, což má za následek, že nezůstane žádný kyslík a nevznikne žádný kyslík. (2).

V březnu 2004, kdy nedávno zavedený Program OSN pro životní prostředí zveřejnil svou první Ročenku globálního výhledu životního prostředí ( GEO Year Book 2003 ), hlásil 146 mrtvých zón ve světových oceánech, kde mořský život nemohl být podporován kvůli snížené hladině kyslíku. Některé z nich byly malé jako kilometr čtvereční (0,4 mi²), ale největší mrtvá zóna pokrývala 70 000 kilometrů čtverečních (27 000 mi²). Studie z roku 2008 čítala 405 mrtvých zón po celém světě.

Příčiny

Mrtvé zóny jsou často způsobeny rozpadem z řas během řas , jako je tenhle mimo pobřeží La Jolla, San Diego, Kalifornie .
Klima má významný dopad na růst a úpadek ekologických mrtvých zón. Během jarních měsíců, jak srážek přibývá, teče ústí řeky Mississippi voda bohatší na živiny. Současně s tím, jak se na jaře zvyšuje sluneční světlo, se růst řas v mrtvých zónách dramaticky zvyšuje. V podzimních měsících se do Mexického zálivu začínají dostávat tropické bouře, které rozbíjí mrtvé zóny a cyklus se na jaře znovu opakuje.

Vodní a mořské mrtvé zóny mohou být způsobeny zvýšením živin (zejména dusíku a fosforu) ve vodě, známých jako eutrofizace . Tyto živiny jsou základními stavebními kameny jednobuněčných organismů podobných rostlinám, které žijí ve vodním sloupci a jejichž růst je částečně omezen dostupností těchto materiálů. S více dostupnými živinami mají jednobuněční vodní organismy (jako jsou řasy a sinice) zdroje nezbytné k překročení předchozího růstového limitu a začnou se množit exponenciální rychlostí. Exponenciální růst vede k rychlému zvýšení hustoty určitých typů těchto fytoplanktonů , což je jev známý jako květ řas .

Limnolog Dr. David Schindler , jehož výzkum v oblasti experimentálních jezer vedl k zákazu škodlivých fosfátů v pracích prostředcích, varoval před výkvětem řas a mrtvými zónami,

„Květy zabíjející ryby, které v šedesátých a sedmdesátých letech devastovaly Velká jezera, nezmizely; přesunuly se na západ do vyprahlého světa, v němž lidé, průmysl a zemědělství stále více zdaňují kvalitu toho malého množství sladké vody tady to není ... Není to jen problém prérie. Globální expanze mrtvých zón způsobená řasami rychle roste. "

Hlavními skupinami řas jsou sinice , zelené řasy , Dinoflagelláty , Coccolithophores a řasy Diatom . Zvýšení přísunu dusíku a fosforu obecně způsobuje kvetení sinic. Ostatní řasy jsou konzumovány a nehromadí se tedy ve stejné míře jako sinice. Sinice nejsou dobrým krmivem pro zooplankton a ryby, a proto se hromadí ve vodě, hynou a poté se rozkládají. Bakteriální degradace jejich biomasy spotřebovává kyslík ve vodě, čímž vzniká stav hypoxie .

Mrtvé zóny mohou být způsobeny přírodními a antropogenními faktory. K přirozeným příčinám patří pobřežní vzestup, změny větru a vzorce cirkulace vody. Mezi další environmentální faktory, které určují výskyt nebo intenzitu mrtvé zóny, patří dlouhá doba zdržení vody, vysoké teploty a vysoká úroveň pronikání slunečního světla přes vodní sloupec.

Přírodní oceánografické jevy mohou navíc způsobit odkysličení částí vodního sloupce. Například uzavřené vodní plochy, jako jsou fjordy nebo Černé moře , mají u svých vchodů mělké prahy, což způsobuje, že tam voda dlouhodobě stagnuje. Východní tropický Tichý oceán a severní Indický oceán snížily koncentrace kyslíku, o nichž se předpokládá, že jsou v oblastech, kde je minimální cirkulace nahrazující spotřebovaný kyslík. Tyto oblasti jsou také známé jako minimální zóny kyslíku (OMZ). V mnoha případech jsou OMZ trvalé nebo polotrvalé oblasti.

Zbytky organismů nalezené ve vrstvách sedimentu poblíž ústí řeky Mississippi naznačují čtyři hypoxické události před příchodem syntetického hnojiva. V těchto vrstvách sedimentů jsou nejčastěji nalezenými pozůstatky druhy tolerující anoxii . Období označená záznamem sedimentů odpovídají historickým záznamům vysokého toku řeky zaznamenaných přístroji ve Vicksburgu ve státě Mississippi .

Změny v cirkulaci oceánů vyvolané probíhající změnou klimatu by také mohly přidat nebo zvětšit další příčiny snížení kyslíku v oceánu.

Mezi antropogenní příčiny patří používání chemických hnojiv a jejich následná přítomnost v odtoku vody a podzemních vodách, přímé vypouštění odpadních vod do řek a jezer a vypouštění živin do podzemních vod z velkého nahromaděného množství živočišného odpadu. Používání chemických hnojiv je považováno za hlavní příčinu mrtvých zón souvisejících s člověkem na celém světě. K eutrofizaci však může přispět i odtok z odpadních vod, využívání městské půdy a hnojiv.

V srpnu 2017 zpráva naznačila, že za dosud největší mrtvou zónu v Mexickém zálivu je převážně zodpovědný americký masný průmysl a agroekonomický systém . Odtok půdy a vyluhovaný dusičnan , zhoršený postupy obdělávání zemědělské půdy a obděláváním půdy a používáním hnoje a syntetických hnojiv , kontaminovaná voda ze Heartlandu do Mexického zálivu. Velká část plodin pěstovaných v této oblasti se používá jako hlavní krmné složky při výrobě masných zvířat pro zemědělské podniky, jako jsou Tyson a Smithfield Foods.

Mezi pozoruhodné mrtvé zóny ve Spojených státech patří severní oblast Mexického zálivu, obklopující vyústění řeky Mississippi, pobřežní oblasti severozápadního Pacifiku a řeka Elizabeth ve Virginii, z nichž všechny se ukázaly jako opakující se události v průběhu posledních několik let. Po celém světě se vyvinuly mrtvé zóny v kontinentálních mořích, jako je Baltské moře, Kattegat, Černé moře, Mexický záliv a Východočínské moře, což jsou všechny hlavní oblasti rybolovu.

Typy

Mrtvé zóny mohou být klasifikovány podle typu a jsou identifikovány podle délky jejich výskytu:

  • Trvalé mrtvé zóny jsou výskyty hlubokých vod, které zřídka překračují 2 miligramy na litr.
  • Dočasné mrtvé zóny jsou krátkodobé mrtvé zóny trvající hodiny nebo dny.
  • Sezónní mrtvé zóny se vyskytují každoročně, obvykle v teplých měsících léta a podzimu.
  • Cyklistická hypoxie Diel je specifická sezónní mrtvá zóna, která se stává hypoxickou pouze v noci

Typ mrtvé zóny lze v některých ohledech kategorizovat podle času potřebného k návratu vody do plného zdraví. Tento časový rámec závisí na intenzitě eutrofizace a úrovni vyčerpání kyslíku. Vodní útvar, který se ponoří do anoxických podmínek a zažívá extrémní snížení rozmanitosti komunity, bude muset cestovat mnohem déle, aby se vrátil k plnému zdraví. Vodní útvar, který zažívá pouze mírnou hypoxii a zachovává si různorodost a vyspělost komunity, bude k návratu k plnému zdraví vyžadovat mnohem kratší délku cesty.

Efekty

Podvodní video snímek mořského dna v západním Baltu pokrytý mrtvými nebo umírajícími kraby, rybami a škeble zabit vyčerpáním kyslíku

Nejpozoruhodnějšími účinky eutrofizace jsou květenství rostlin, někdy toxické, ztráta biologické rozmanitosti a anoxie, což může vést k masivní smrti vodních organismů.

Vzhledem k hypoxickým podmínkám přítomným v mrtvých zónách bývá mořský život v těchto oblastech vzácný. Většina ryb a pohyblivých organismů má tendenci emigrovat ze zóny, protože koncentrace kyslíku klesají, a u bentických populací mohou docházet k vážným ztrátám, pokud jsou koncentrace kyslíku nižší než 0,5 mg l −1 O 2 . V těžkých anoxických podmínkách může mikrobiální život také zaznamenat dramatické posuny v komunitní identitě, což má za následek zvýšený výskyt anaerobních organismů, protože počet aerobních mikrobů klesá a přepínají svůj zdroj energie z kyslíku na dusičnan, síran nebo železité železo. Redukce síry je zvláště znepokojující, protože sirovodík je toxický a dále stresuje většinu organismů v zóně, což zhoršuje rizika úmrtnosti.

Nízké hladiny kyslíku mohou mít závažné účinky na přežití organismů uvnitř oblasti, pokud jsou nad smrtícími anoxickými podmínkami. Studie prováděné podél pobřeží Mexického zálivu v Severní Americe ukázaly, že hypoxické podmínky vedou ke snížení reprodukční rychlosti a rychlosti růstu u řady organismů včetně ryb a bentických bezobratlých. Organismy schopné opustit oblast to obvykle dělají, když koncentrace kyslíku klesne na méně než 2 mg l -1 . Při těchto koncentracích kyslíku a níže organismy, které přežijí uvnitř prostředí s nedostatkem kyslíku a nejsou schopny uniknout z oblasti, často vykazují postupně se zhoršující stresové chování a zemřou. Přežívající organismy tolerantní k hypoxickým podmínkám často vykazují fyziologické adaptace vhodné pro přetrvávání v hypoxickém prostředí. Příklady takových adaptací zahrnují zvýšenou účinnost příjmu a používání kyslíku, snížení požadovaného množství příjmu kyslíku snížením rychlosti růstu nebo vegetačního klidu a zvýšení využití anaerobních metabolických cest.

Složení komunity v bentických komunitách je dramaticky narušeno periodickými událostmi vyčerpání kyslíku, jako jsou ty v sezónních mrtvých zónách, ke kterým dochází v důsledku Dielových cyklů . Dlouhodobé účinky takových hypoxických podmínek vedou k posunu ve společenstvech, nejčastěji se projevují poklesem druhové rozmanitosti prostřednictvím událostí hromadné úmrtnosti. Obnova bentických komunit závisí na složení sousedních komunit pro nábor larev. To má za následek posun k rychlejšímu usazování kolonizátorů s kratšími a oportunističtějšími životními strategiemi, což potenciálně narušuje historické bentické kompozice.

Vliv mrtvých zón na rybolov a další mořské obchodní činnosti se liší podle délky výskytu a umístění. Mrtvá pásma jsou často doprovázena poklesem biologické rozmanitosti a kolapsem u bentických populací, což snižuje různorodost výnosu při komerčních rybolovných operacích, ale v případech formací mrtvých zón souvisejících s eutrofizací může zvýšení dostupnosti živin vést k dočasnému nárůstu vybraných výnosů mezi pelagickými populacemi, jako jsou ančovičky . Studie však odhadují, že zvýšená produkce v okolních oblastech nevyváží čistý pokles produktivity vyplývající z mrtvé zóny. Například v důsledku mrtvých zón v Mexickém zálivu bylo ztraceno odhadem 17 000 MT uhlíku ve formě kořisti pro rybolov. Navíc mnoho stresorů v rybolovu je zhoršeno hypoxickými podmínkami. Nepřímé faktory, jako je zvýšený úspěch invazivních druhů a zvýšená intenzita pandemie u stresovaných druhů, jako jsou ústřice, vedou v postižených oblastech ke ztrátám příjmů a ekologické stabilitě.

Přestože většina ostatních forem života zabíjí nedostatek kyslíku, medúza může prospívat a někdy je v mrtvých zónách přítomna ve velkém množství. Květy medúzy produkují velké množství hlenu, což vede k velkým změnám v potravních sítích v oceánu, protože se jimi živí jen málo organismů. Organický uhlík v hlenu je metabolizován bakteriemi, které jej vracejí do atmosféry ve formě oxidu uhličitého v takzvaném " rosolovém uhlíkovém zkratu ". Potenciální zhoršení květu medúzy v důsledku lidské činnosti vyvolalo nový výzkum vlivu mrtvých zón na populace želé. Primárním problémem je potenciál mrtvých zón sloužit jako živná půda pro populace želé v důsledku hypoxických podmínek, které zahánějí konkurenci o zdroje a společné predátory medúz. Zvýšená populace medúz by mohla mít vysoké komerční náklady se ztrátou rybolovu, zničením a kontaminací vlečných sítí a rybářských plavidel a snížením příjmů z cestovního ruchu v pobřežních systémech.

Kromě dopadů na životní prostředí představuje eutrofizace také hrozbu pro společnost a lidské zdraví. V přehledu o eutrofizaci vědci napsali:

„Eutrofizace představuje hrozbu pro životní prostředí, ekonomiku (např. Dopad na produkci měkkýšů, rybolov, cestovní ruch), ale také pro lidské zdraví (Von Blottnitz et al., 2006; Sutton et al., 2011). Pokusy o zhodnocení peněžních dopady eutrofizace byly v posledních dvou desetiletích prováděny, zejména ve Spojených státech a v Baltském moři (Dodds et al., 2009; Gren et al., 1997). Tyto studie ukazují různé dopady a náklady, které lze kvantifikovat poměrně přímo, například když jsou města se statisíci lidí několik dní zbavena pitné vody.Jedním příkladem je toxický květ řas v západní části jezera Erie v roce 2014, který vedl k narušení dodávek vody 400 000 lidem (Smith et al., 2015) Na druhou stranu integrace všech environmentálních, zdravotních a socioekonomických dopadů do výpočtů nepřímých účinků představuje větší výzvu (Folke et al., 1994; Romstad, 2014). “

Místa

Mrtvá zóna v Mexickém zálivu

V sedmdesátých letech minulého století byly mořské mrtvé zóny poprvé zaznamenány v osídlených oblastech, kde intenzivní ekonomické využití stimulovalo vědecké zkoumání: v zátoce Chesapeake Bay na východním pobřeží USA , ve skandinávské úžině zvané Kattegat , která je ústí Baltského moře a v dalších důležitých Baltských mořích loviště ryb, v Černém moři a na severním Jadranu .

Rozpustené hladiny kyslíku požadované různými druhy v Chesapeake Bay

Další mořské mrtvé zóny se objevily v pobřežních vodách Jižní Ameriky , Číny , Japonska a Nového Zélandu . Studie z roku 2008 čítala 405 mrtvých zón po celém světě.

Baltské moře

Vědci z Institutu baltského hnízda zveřejnili v jednom z problémů PNAS zprávy, že mrtvé zóny v Baltském moři se v posledních letech rozrostly z přibližně 5 000 km 2 na více než 60 000 km 2 .

Některé z příčin zvýšeného nárůstu mrtvých zón lze přičíst používání hnojiv, velkých chovů zvířat, spalování fosilních paliv a odpadních vod z komunálních čistíren odpadních vod.

Díky své obrovské velikosti je Baltské moře nejlépe analyzováno v podoblastech než jako celek. V dokumentu publikovaném v roce 2004 vědci konkrétně rozdělili Baltské moře na 9 podoblastí, z nichž každá má své vlastní specifické vlastnosti. Těchto 9 podoblastí se rozlišuje následovně: Botnický záliv, oblast souostroví, Finský záliv, Rižský záliv, Gdaňský záliv, švédské východní pobřeží, centrální Baltské moře, region Belt Sea a Kattegat. Každá podoblast reagovala odlišně na přídavky živin a eutrofizaci; pro Baltské moře jako celek však existuje několik obecných vzorců a opatření. Jak tvrdí výzkumníci Rönnberg a Bonsdorff,

"Bez ohledu na oblastní účinky zvýšeného zatížení živinami do Baltského moře jsou zdroje v celém regionu víceméně podobné." Rozsah a závažnost vypouštění se však mohou lišit. Jak je vidět např. V HELCOM (1996) a Rönnberg (2001), hlavní zdroje přísunu živin pocházejí ze zemědělství, průmyslu, komunálních odpadních vod a dopravy. Emise dusíku ve formě atmosférických depozic jsou také důležité, stejně jako místní bodové zdroje, jako je akvakultura a úniky z lesnictví. “

Obecně platí, že každá oblast Baltského moře má podobné antropogenní účinky. Jak uvádí Rönnberg a Bonsdorff, „eutrofizace je vážným problémem v oblasti Baltského moře“. Pokud však jde o provádění programů obnovy vody, bude pravděpodobně nutné každou oblast řešit na místní úrovni.

Chesapeake Bay

Jak uvádí National Geographic „Zátoka Chesapeake na východním pobřeží USA má jednu z prvních mrtvých zón, která kdy byla identifikována, v 70. letech minulého století. Vysoké hladiny dusíku v Chesapeake jsou způsobeny dvěma faktory: urbanizací a zemědělstvím. Západní část zálivu je plná továren a městských center, které vypouštějí dusík do ovzduší. Atmosférický dusík tvoří asi třetinu dusíku, který vstupuje do zálivu. Východní část zálivu je centrem chovu drůbeže, který produkuje velké množství hnoje “.

National Geographic dále uvedl, že „Nadace Chesapeake Bay Foundation od roku 1967 vede řadu programů, jejichž cílem je zlepšit kvalitu vody v zálivu a omezit odtok znečištění. Chesapeake má stále mrtvou zónu, jejíž velikost se mění podle ročního období a počasí.“

Elizabeth River, Virginie

Elizabeth řeka ústí je důležitá pro Norfolk, Virginia , Chesapeake, Virginia , Virginia Beach, Virginie a Portsmouth, Virginie . Byl znečištěn dusíkem a fosforem, ale také toxickými usazeninami z loďařského průmyslu, armády, největšího zařízení na export uhlí na světě, rafinerií, nakládacích doků, zařízení na opravy kontejnerů a dalších, takže ryby byly „od 20. let 20. století“ mimo limit . V roce 1993 se vytvořila skupina, která to vyčistila, přijala mummichoga za maskota a odstranila tisíce tun kontaminovaného sedimentu. V roce 2006 byla vytěžena biologická mrtvá zóna o rozloze 35 akrů s názvem Money Point, což umožnilo návrat ryb a obnovu mokřadu.

Jezero Erie

V centrální části jezera Erie existuje sezónní mrtvá zóna od východu od Point Pelee po Long Point a táhne se až ke břehům v Kanadě a USA. Mezi červencem a říjnem má mrtvá zóna schopnost růst až do velikosti 10 000 kilometrů čtverečních. Jezero Erie má nadbytek fosforu v důsledku zemědělského odtoku, který urychluje růst řas, což pak přispívá k hypoxickým podmínkám. Nadbytek fosforu v jezeře byl spojen se znečištěním nespecifickým zdrojem, jako je městský a zemědělský odtok, a také bodovým znečištěním, které zahrnuje čistírny odpadních vod a čistíren odpadních vod. Zóna byla poprvé zaznamenána v šedesátých letech minulého století uprostřed vrcholu eutrofizace vyskytujícího se v jezeře. Poté, co vzrostly obavy veřejnosti, zahájily Kanada a USA v 70. letech úsilí o snížení znečištění odtoku do jezera jako prostředek ke zvrácení růstu mrtvé zóny. Vědci v roce 2018 uvedli, že odtok fosforu by se musel dále snížit o 40%, aby se zabránilo vzniku mrtvých zón v této oblasti. Průmysl komerčního a rekreačního rybolovu byl významně ovlivněn hypoxickou zónou. V roce 2021 způsobily vody s nízkým obsahem kyslíku mrtvé druhy ryb Ovčí hlava a Sladkovodní buben . Voda z jezera se také používá k lidskému pití. Říká se, že voda z jezera získává všudypřítomný zápach a změnu barvy, když je mrtvá zóna aktivní v pozdních letních měsících.

Dolní ústí svatého Vavřince

V oblasti Lower St. Lawrence River od východu od řeky Saguenay k východu od Baie Comeau existuje mrtvá zóna , největší v hloubkách více než 275 metrů (902 ft) a zaznamenaná od 30. let 20. století. Hlavní starostí kanadských vědců je dopad na ryby nalezené v této oblasti.

Oregon

Pobřeží Oregonu a Washingtonu pokrývá hypoxická zóna, která dosáhla vrcholu v roce 2006 na ploše přes 1 158 čtverečních mil. Silné povrchové větry v období od dubna do září způsobují časté zvyšování hladiny, což má za následek nárůst květů řas, což činí z hypoxie sezónní výskyt. Upwelling přispěl k nižším teplotám v zóně. Mrtvá zóna má za následek přemístění mořských organismů, jako jsou krabi a ryby, a rušení komerčního rybolovu . Bylo zjištěno, že organismy, které se nemohou přemístit, se udusily, takže je rybáři nemohli použít. V roce 2009 jeden vědec popsal „tisíce a tisíce“ udusených, krabů, červů a mořských hvězd podél mořského dna hypoxické zóny. V roce 2021 bylo 1,9 milionu dolarů věnováno monitorování a pokračování ve studiu hypoxických podmínek v oblasti, ve které se mrtvá zóna vyskytuje.

„Mrtvá zóna“ Mexického zálivu

Oblast dočasné hypoxické spodní vody, která se vyskytuje nejčastěji v létě u pobřeží Louisiany v Mexickém zálivu, je největší opakující se hypoxickou zónou ve Spojených státech. Vyskytuje se pouze v letních měsících roku v důsledku letního oteplování, regionální cirkulace, míchání větru a vysokého vypouštění sladké vody. Řeka Mississippi , která je drenážní oblastí pro 41% kontinentálních Spojených států, ukládá do Mexického zálivu odtok s vysokou výživou, jako je dusík a fosfor . Podle informačního listu z roku 2009 vytvořeného NOAA „sedmdesát procent živin, které způsobují hypoxii, je důsledkem této obrovské povodí“. který zahrnuje srdce amerického agrobyznysu , Středozápad . Podmínka je krátká a sezónní, ale je zobrazena na mapách jako trvalá pro maximální dopad na politiku. Vypouštění vyčištěných odpadních vod z městských oblastí (pop. C. 12 milionů v roce 2009) v kombinaci se zemědělským odtokem přináší cca. 1,7 milionu tun fosforu a dusíku do Mexického zálivu každý rok. Dusík je skutečně potřebný ke zvýšení výnosů plodin, ale rostliny ho neberou dostatečně a často se používá více hnojiv, než rostliny ve skutečnosti potřebují. V plodinách proto skončí jen procento aplikovaného dusíku; a v některých oblastech je toto číslo nižší než 20%. I když Iowa zaujímá méně než 5% povodí řeky Mississippi, průměrný roční únik dusičnanů z povrchových vod v Iowě je asi 204 000 až 222 000 metrických tun, neboli 25% veškerého dusičnanu, který řeka Mississippi dodává do Mexického zálivu. Export z povodí řeky Raccoon patří mezi nejvyšší ve Spojených státech s ročními výnosy 26,1 kg/ha/rok, což je považováno za nejvyšší ztrátu dusičnanů ze 42 povodí Mississippi hodnocených pro zprávu o hypoxii Mexického zálivu. V roce 2012 Iowa představila strategii Iowa Nutrient Reduction Strategy, která „je vědecky a technologicky založeným rámcem pro hodnocení a omezování živin do vod Iowa a Mexického zálivu. Je navržen tak, aby směřoval úsilí o snížení živin v povrchových vodách z obou bodů a nonpointové zdroje vědeckým, rozumným a nákladově efektivním způsobem. “ Strategie se nadále vyvíjí a využívá dobrovolné metody ke snížení negativních příspěvků Iowy prostřednictvím dosahu, výzkumu a zavádění postupů uchovávání živin. Aby pomohla snížit zemědělský odtok do povodí Mississippi, Minnesota schválila v roce 2015 statut MN 103F.48 , známý také jako „zákon o vyrovnávací paměti“, který byl navržen tak, aby implementoval povinné pobřežní nárazníky mezi zemědělskou půdou a veřejnými vodními cestami napříč státem Minnesota. Minnesota Board of Water and Resources půdy (BWSR) vydáno 2019 zprávu ledna o tom, že soulad s ‚Buffer práva‘ dosáhl 99%.

Velikost

Oblast hypoxické spodní vody, která se vyskytuje několik týdnů každé léto v Mexickém zálivu, byla mapována většinu let od roku 1985 do roku 2017. Velikost se každoročně liší od rekordního maxima v roce 2017, kdy zahrnovala více než 22 730 kilometrů čtverečních (8776 čtverečních mil ) na rekordní minimum v roce 1988 39 kilometrů čtverečních (15 čtverečních mil). Mrtvá zóna 2015 měřila 16 760 kilometrů čtverečních (6 474 čtverečních mil). Nancy Rabalais z Louisiana Universities Marine Consortium v Cocodrie v Louisianě předpovídala, že mrtvá zóna nebo hypoxická zóna v roce 2012 bude pokrývat oblast 17 353 kilometrů čtverečních (6 700 čtverečních mil), která je větší než Connecticut; když byla měření dokončena, činila plocha hypoxické spodní vody v roce 2012 pouze 7 480 kilometrů čtverečních. Modely využívající tok dusíku z řeky Mississippi k předpovědi oblastí „mrtvé zóny“ byly kritizovány za to, že byly v letech 2006 až 2014 systematicky vysoké, protože předpovídaly rekordní oblasti v letech 2007, 2008, 2009, 2011 a 2013, které nebyly nikdy realizovány.

Na konci léta 1988 mrtvá zóna zmizela, protože velké sucho způsobilo, že průtok Mississippi klesl na nejnižší úroveň od roku 1933. V dobách silných povodní v povodí Mississippi, stejně jako v roce 1993, se „„ mrtvá zóna “dramaticky zvýšila o velikosti přibližně o 5 000 km (3 107 mi) větší než v předchozím roce “.

Ekonomický dopad

Někteří tvrdí, že mrtvá zóna ohrožuje lukrativní komerční a rekreační rybolov v Mexickém zálivu. "V roce 2009 činila přístavní hodnota komerčního rybolovu v Zálivu 629 milionů dolarů. Téměř tři miliony rekreačních rybářů dále přispěly asi 10 miliardami dolarů na ekonomiku Perského zálivu a podnikly 22 milionů rybářských výprav." Vědci nesouhlasí s tím, že by zatížení živinami mělo negativní dopad na rybolov. Grimes tvrdí, že nakládání živin zlepšuje rybolov v Mexickém zálivu. Courtney a kol. předpokládají, že zatížení živinami mohlo přispět ke zvýšení počtu kanic v severním a západním Mexickém zálivu.

V roce 2017 Tulane University nabídla grant ve výši 1 milion dolarů na pěstování plodin s menším množstvím hnojiv.

Dějiny

Trawlery na lov garnátů poprvé oznámily „mrtvou zónu“ v Mexickém zálivu v roce 1950, ale až v roce 1970, kdy se velikost hypoxické zóny zvětšila, začali vědci zkoumat.

Po roce 1950 se přeměna lesů a mokřadů na zemědělský a městský rozvoj zrychlila. „Povodí Missouri nechalo statisíce akrů lesů a mokřadů (66 000 000 akrů) nahradit zemědělskou činností [...] V Dolním Mississippi byla třetina lesů údolí v letech 1950 až 1976 přeměněna na zemědělství.“

V červenci 2007 byla u pobřeží Texasu objevena mrtvá zóna, kde řeka Brazos ústí do zálivu.

Zákon o energetické nezávislosti a bezpečnosti z roku 2007

Zákon o energetické nezávislosti a bezpečnosti z roku 2007 požaduje výrobu 36 miliard amerických galonů (140 000 000 m 3 ) obnovitelných paliv do roku 2022, včetně 15 miliard amerických galonů (57 000 000 m 3 ) ethanolu na bázi kukuřice, což je trojnásobek současné produkce, která by vyžadovalo podobné zvýšení produkce kukuřice. Plán bohužel představuje nový problém; nárůst poptávky po produkci kukuřice má za následek proporcionální zvýšení odtoku dusíku. Přestože je dusík, který tvoří 78% zemské atmosféry, inertním plynem, má reaktivnější formy, z nichž dvě (dusičnany a čpavek) se používají k výrobě hnojiv.

Podle Fred Below , profesora fyziologie plodin na University of Illinois v Urbana-Champaign , kukuřice vyžaduje více hnojiv na bázi dusíku, protože produkuje vyšší zrno na jednotku plochy než jiné plodiny a na rozdíl od jiných plodin je kukuřice zcela závislá na dostupný dusík v půdě. Výsledky, publikované 18. března 2008 ve sborníku Národní akademie věd , ukázaly, že zvýšení produkce kukuřice ke splnění cíle 15 miliard US galonů (57 000 000 m 3 ) by zvýšilo zatížení dusíkem v mrtvé zóně o 10–18 %. To by zvýšilo hladiny dusíku na dvojnásobek úrovně doporučené pracovní skupinou Mississippi Basin/Mexický záliv Water Nutrient Task Force ( Mississippi River Watershed Conservation Programs ), koalicí federálních, státních a kmenových agentur, které od roku 1997 monitorují mrtvou zónu. Pracovní skupina říká, že pokud se má mrtvá zóna zmenšit, je zapotřebí 30% snížení odtoku dusíku.

Obrácení

Obnova bentických komunit závisí především na délce a závažnosti hypoxických podmínek uvnitř hypoxické zóny. Méně závažné podmínky a dočasné vyčerpání kyslíku umožňují rychlé zotavení bentických společenstev v oblasti v důsledku obnovení bentickými larvami z přilehlých oblastí, s delšími podmínkami hypoxie a vážnějším vyčerpáním kyslíku vedoucím k delším obdobím obnovy. Obnova také závisí na stratifikačních úrovních v oblasti, takže silně stratifikované oblasti v teplejších vodách se méně pravděpodobně vzpamatují z anoxických nebo hypoxických podmínek, kromě toho, že jsou náchylnější k hypoxii způsobené eutrofizací. Očekává se, že rozdíl ve schopnosti obnovy a náchylnosti k hypoxii ve stratifikovaném mořském prostředí zkomplikuje v budoucnu úsilí o obnovu mrtvých zón, protože oteplování oceánů pokračuje.

Drobné hypoxické systémy s bohatými okolními společenstvími se nejpravděpodobněji zotaví po přílivu živin vedoucím k zastavení eutrofizace. V závislosti na rozsahu poškození a charakteristikách zóny se však může po deseti letech potenciálně obnovit i hypoxický stav velkého rozsahu. Například černomořská mrtvá zóna, dříve největší na světě, do značné míry zmizela v letech 1991 až 2001 poté, co byla hnojiva po rozpadu Sovětského svazu a zániku centrálně plánovaných ekonomik ve východní a střední Evropě příliš nákladná . Rybaření se v regionu opět stalo hlavní hospodářskou aktivitou.

Zatímco černomořské „čištění“ bylo do značné míry neúmyslné a zahrnovalo pokles těžko kontrolovatelného používání hnojiv, OSN se zasazuje o další vyčištění snížením velkých průmyslových emisí. Od roku 1985 do roku 2000 se v mrtvé zóně Severního moře snížil dusík o 37%, když politické úsilí zemí na řece Rýn snížilo splaškové a průmyslové emise dusíku do vody. Další vyčištění proběhlo podél řeky Hudson a zálivu San Francisco .

Další způsoby obrácení najdete zde .

Viz také

Poznámky

Reference

Další čtení

externí odkazy