מי הזיז את
החמצן שלי?

לקח לבני האדם זמן רב להבין שהם, יצורים זניחים בהשוואה לכדור הארץ רחב-הידיים, מסוגלים להשפיע מהותית על המערכת האקולוגית בכוכב הלכת כולו. ההבנה הזאת, שנולדה בעקבות עשורים של מחקר מדעי, הובילה לפיתוח רעיון הגבולות הפלנטריים (Planetary Boundaries), בהובלת המדען השוודי יוהאן רוקסטרום (Rockström). מטרת הפרדיגמה הזאת היא להגדיר גורמים סביבתיים שההשפעה האנושית עליהם עלולה להוביל לפגיעה בלתי הפיכה בכדור הארץ, ולקבוע (באמצעות ערכים מספריים) את מידת ההשפעה המרבית לגבי כל גורם, שאסור לחרוג מעבר לה. נקבעו תשעה גבולות כאלה, ביניהם ריכוז גזי החממה באטמוספרה, רמת החומציות של מי האוקיינוסים, עובי שכבת האוזון באטמוספרה העליונה (הסטרטוספרה), מידת השימוש במים מתוקים, כמות האירוסולים – חלקיקי החומר הזעירים – באטמוספרה, ומידת פליטת כימיקלים מתעשיות שונות. כעת, מאמר פרספקטיבה חדש קורא לחוקרים, לפעילי סביבה ולקובעי מדיניות להכיר בגבול חדש, עשירי במספר: אובדן החמצן במקורות המים של כדור הארץ.

רשימת הגבולות הפלנטריים הפכה לכלי מרכזי בעיצוב מדיניות אקלים בינלאומית ובתהליכי רגולציה, והיא משמשת מפת דרכים למדינות ולארגונים במאמציהם להבטיח יציבות אקולוגית בכדור הארץ. דוגמאות בולטות ליישום מעשי של הגבולות הפלנטריים הם הסכמי פריז שנחתמו בשנת 2015, ומגדירים יעדי הפחתת פליטת פחמן דו-חמצני, וכן ההחלטה להגביל את השימוש בשקיות פלסטיק באירופה החל משנת 2021, לאור זיהוי הפלסטיק כאחד המזהמים המרכזיים בטבע. 

רשימת הגבולות הפלנטריים הפכה לכלי מרכזי בעיצוב מדיניות אקלים בינלאומית ובתהליכי רגולציה. אינפוגרפיקה שמראה את הגבולות השונים, ומה המצב של כל אחד מהם, נכון ל-2023 | קרדיט: Azote for Stockholm Resilience Centre, based on analysis in Richardson et al 2023

הסף העשירי: החמצן שבמים

רבים מהיצורים החיים בתוך המים זקוקים לחמצן, ממש כשם שהוא קריטי לחיים על היבשה. בין שאלה מים מתוקים, כמו באגמים ובמעיינות, ובין שמי-ים בימים ובאוקיינוסים – ללא מולקולות החמצן שמומסות במים, מרבית המערכות הביולוגיות כלל לא יוכלו להתקיים. המאמר החדש מרכז נתונים המעידים כי ריכוז החמצן המומס בגופי המים בכדור הארץ, מתוקים ומלוחים כאחד, ירד במידה ניכרת מאז 1980, ועלולות להיות לכך השלכות הרסניות על החיים במים. החרפת התהליך עלולה לפגוע קשות במערכות החיים הללו, וליצור תגובת שרשרת הרסנית. הדבר עלול להשפיע ישירות על תעשיית המזון ועל הביטחון התזונתי של האנושות כולה, משום שמיליארדי בני אדם מסתמכים על דגים, אצות ופירות ים לתזונה ולפרנסה. 

כמו על פני היבשה, גם במים נקלט חמצן אצל יצורים חיים שמשתמשים בו, ונפלט חמצן בשל יצורים חיים שמבצעים פוטוסינתזה. הבעיה מתחילה כאשר מופר האיזון בין צריכת החמצן ליצירתו, כלומר, כאשר הוא מידלדל מהר מכפי שהוא מתחדש. במקרה של חוסר חמצן, חיידקים שזקוקים לו ייחנקו למוות, ויצורים גדולים יותר, שהחיידקים הללו חיוניים לקיומם, ימותו גם הם. במקביל, חיידקים ממינים שאינם זקוקים לחמצן ייזונו מבעלי החיים המתים, יתרבו, ויצטופפו במידה שעלולה לחסום חלק ניכר מהאור שחודר למים הרדודים, ולהגביל את תהליך הפוטוסינתזה שמתרחש בהם. מאחר שתהליך הפוטוסינתזה חיוני ליצירת חמצן, תיווצר תגובת שרשרת – מעגל שמזין את עצמו ומאיץ את דילול החמצן.

ללא מולקולות החמצן שמומסות במים, מרבית המערכות הביולוגיות כלל לא יוכלו להתקיים. כלב ים בתוך אצות | Shutterstock, Jonas Gruhlke

למה המים מאבדים חמצן?

המאמר מציין מספר סיבות שמאיצות את אובדן החמצן במים. אחת מהן היא העלייה בטמפרטורת המים; מים חמים לא מצליחים להכיל את אותה כמות חמצן כמו מים קרים. אפשר לדמות את המצב הזה למשקה מוגז: כאשר המשקה קר הוא שומר היטב, יחסית, על הגזים שבתוכו, ולכן אנחנו רואים בועות,  אך כשהוא מתחמם הגזים משתחררים מהר יותר לאוויר. באותו אופן, במים חמים ריבוי אנרגיית החום מאפשר למולקולות החמצן "לברוח" מהמים בקלות רבה יותר. עם המשך פליטת גזי החממה בכמויות הנוכחיות, טמפרטורות האוויר והמים עולות, מה שמוביל לירידה בכמות החמצן המומס במים.

סיבה נוספת לאובדן החמצן היא העלייה בהפרש הצפיפות בין שכבות העומק של המים. התהליך הזה נובע מהתחממות השכבה העליונה של המים, שמתחממת מהר בהרבה משכבות המים העמוקות יותר. בנוסף, הפשרת הקרחונים מוסיפה לימים מים מתוקים, וכך פוחתת המליחות של השכבות העליונות וההבדלים ביניהן לבין השכבות העמוקות מחריפים. השכבה העליונה יותר היא גם זו שעשירה בחמצן, גם מאחר ואצות המבצעות פוטוסנתזה צומחות בשכבות הרדודות, וגם בגלל המצאותה בקרבה לאטמוספירה. ככל שההבדלים בצפיפות בין השכבות גדולים יותר, כך התנועה ביניהן, שמאפשרת תחלופה בין המים המחומצנים למים עמוקים יותר, נמשכת זמן רב יותר. כאשר התנועה פוחתת, כך פוחת גם החמצן שחודר לים העמוק.

המאמר מציין מספר סיבות שמאיצות את אובדן החמצן במים. אזורים באוקיינוסים שבהם יש מחסור חמור במיוחד בחמצן | מתוך המאמר Benway et al 2019

מה אפשר לעשות?

נכון לעכשיו, לא מוגדר סף שקובע מהי כמות חמצן מספקת במי האגמים והאוקיינוסים.  "דילול החמצן הנצפה במערכות המים של כדור הארץ מדגים תהליך נוסף שקשור לסף פלנטרי, שקריטי למערכות האקולוגיות והחברתיות של כדור הארץ, וגם מושפע ומגיב לשינויים בתנאי סף אחרים", כותבים החוקרים במאמרם. החוקרים חוששים כי רשימת הגבולות הנוכחית לא כוללת את אחד מהמדדים החשובים ביותר לחיים על פני כדור הארץ, ומציעים לקבוע סף תחתוןלמדד החמצן במים, להוסיף את המדד הזה לרשימת הגבולות הפלנטריים, ולנטר באופן קבוע את האוקיינוסים כדי לעקוב אחרי המצב בתחום זה. כמו כן, הם קוראים להגביל פעולות נוספות שגורמות להפחתה בריכוזי החמצן, כמו שחרור שפכים גולמיים אל הים – שמוביל לצריכת חמצן מוגברת בתהליכי פירוק החומרים האורגניים שבפסולת, וכן פגיעה בקרקעית הים עקב דיג או כרייה תת-ימית – שתי פעולות שמשחררות מהקרקעית חומרים שמגבירים את הפעילות של חיידקים צורכי חמצן, וכך מובילות גם הן לצריכת חמצן גבוהה יותר.