מי הנהרות מתחממים ומאבדים חמצן מהר יותר ממי האוקיינוסים. מתוך כמעט 800 נהרות שנבדקו במחקר, נרשמה התחממות ב-87% ואיבוד חמצן ב-70% מהם. מהמחקר עולה שבמהלך 70 השנים הבאות, נהרות בעולם בכלל ובדרום אמריקה בפרט, צפויים לחוות תקופות עם רמות חמצן נמוכות כל כך עד שעלול להתרחש מוות המוני של מיני דגי נהרות מסוימים, מה שיערער את המגוון החי בנהרות.
"זו קריאת השכמה. אנחנו יודעים שאקלים מתחמם הוביל להתחממות ולאיבוד חמצן באוקיינוסים, אבל לא ציפינו שזה יקרה בנהרות זורמים ורדודים", אמרה לי לי, פרופ' להנדסה אזרחית וסביבתית באוניברסיטת פנסילבניה סטייט, שנמנתה על צוות המחקר הבינלאומי. "זהו המחקר הראשון שבוחן באופן מקיף את שינויי הטמפרטורה ושיעורי שחרור החמצן בנהרות. לממצאי המחקר יש השלכות משמעותיות על איכות המים ועל בריאותן של מערכות אקולוגיות מימיות ברחבי העולם".
החוקרים השתמשו בבינה מלאכותית וגישות למידה עמוקה (מחלקה של שיטות למידת מכונה המבוססות על רשתות עצביות מלאכותיות) כדי לשחזר נתונים היסטוריים מכמעט 800 נהרות ברחבי ארה"ב ומרכז אירופה. הם גילו שנהרות מתחממים וחווים ירידה ברמת החמצן שבהם מהר יותר מהאוקיינוסים, מה שעלול להיות בעל השלכות חמורות על היצורים החיים במימיהם - ועל חייהם של בני אדם.
מנהל האוקיינוסים והאטמוספירה הלאומי (NOAA) מעריך שרוב האמריקנים מתגוררים במרחק של ק"מ אחד מנהר או נחל. "טמפרטורת מי הנהר ורמות החמצן המומס שבהם הינם מדדים חיוניים לאיכות המים ולבריאות המערכת האקולוגית", אמר ד"ר וויי ז'י, מהמחלקה להנדסה אזרחית וסביבתית באוניברסיטת פנסילבניה סטייט, שנמנה גם הוא על מחברי המחקר.
יחד עם זאת, בפני החוקרים ניצב אתגר, שכן קשה לכמת את הממצאים בגלל היעדר נתונים עקביים על פני נהרות שונים ושלל המשתנים המעורבים שיכולים לשנות את רמות החמצן בכל נקודת מפנה. לכן, צוות המחקר פיתח גישות חדשות של למידה עמוקה כדי לשחזר נתונים עקביים, כך שיתאפשר לבצע השוואה שיטתית בין נהרות שונים.
"אם חושבים על זה, החיים במים מסתמכים על טמפרטורה וחמצן מומס, חבל ההצלה לכל אורגניזמים מימיים. אנחנו יודעים שבאזורי חוף, כמו למשל מפרץ מקסיקו, יש לעתים קרובות אזורים מתים בקיץ. המחקר מוכיח שזה יכול לקרות גם בנהרות, כי חלק מהם כבר לא יקיימו חיים כבעבר", אמרה פרופ' לי, שמזוהה גם עם המכון לאנרגיה וסביבה של אוניברסיטת פנסילבניה סטייט. לדבריה, ירידה בחמצן בנהרות, או שחרור חמצן, מניעים גם כן את פליטת גזי החממה ומובילים לשחרור מתכות רעילות.
4 צפייה בגלריה
אחד מהנהרות שנכללו במחקר, שממצאיו העלו תמונת מצב מדאיגה של התחממות המים והידלדלות רמות החמצן
(צילום: Pennsylvania State University)
כדי לבצע את הניתוח שלהם, החוקרים הכשירו מודל ממוחשב על מגוון עצום של נתונים - משיעורי משקעים שנתיים לסוג הקרקע ועד לאור השמש - עבור 580 נהרות בארצות הברית ו-216 נהרות במרכז אירופה. המודל מצא כי 87% מהנהרות התחממו בארבעת העשורים האחרונים ו-70% מהם איבדו כמות רבה של חמצן.
במחקר, שממצאיו פורסמו בכתב העת Nature Climate Change, התגלה בנוסף כי נהרות באזורים עירוניים התחממו בקצב המהיר ביותר, בעוד שנהרות באזורים חקלאיים חוו את ההתחממות האיטית ביותר, אך בד בבד גם את הידלדלות החמצן המהירה ביותר.
החוקרים חזו בנוסף שיעורים עתידיים ומצאו שבכל הנהרות שהם חקרו, שיעורי הידלדלות החמצן העתידיים היו גבוהים בין פי 1.6 ל-2.5 מהמדדים ההיסטוריים. "אובדן החמצן בנהרות הוא בלתי צפוי כי בדרך כלל אנו מניחים שנהרות לא מאבדים חמצן כמו במקוויי מים גדולים כמו אגמים ואוקיינוסים. יחד עם זאת, גילינו שנהרות מאבדים חמצן במהירות - נתון מדאיג במיוחד, מכיוון שאם חלה ירידה אל מתחת לרף הנמוך ביותר של רמות החמצן במים, הרי שלא תתאפשר מחייתם של יצורים מימיים שונים", אמרה פרופ' לי.
מהמודל של החוקרים עולה בנוסף כי במהלך 70 השנים הבאות, מינים מסוימים של דגים עלולים למות לחלוטין בגלל תקופות ארוכות יותר של רמות חמצן נמוכות, מה שלדברי פרופ' לי המצב יאיים ישירות על המגוון המימי באופן נרחב. "נהרות חיוניים להישרדותם של מינים רבים, כולל שלנו בני האדם, אך בראייה היסטורית נראה שהתעלמו מהם ולא ייחסו להם את החשיבות לה הם ראויים כמנגנון להבנת האקלים המשתנה בכדור הארץ. מחקר זה הוא למעשה הבחינה האמיתית והראשונה מסוגה על איך שינויי האקלים משפיעים על הנהרות - וזה מטריד ומדאיג מאוד", סיכמה פרופ' לי.
