За прошедшее столетие Великие озера многое пережили - от огромных скоплений водорослей до инвазивных мидий и кровососущих морских миног, которые почти уничтожили популяции рыб.

Теперь еще одна опасность: они — и другие крупные озера по всему миру — могут стать более кислыми, что может сделать их менее гостеприимными для некоторых рыб и растений.

Ученые создают сенсорную сеть, чтобы определить тенденции химического состава воды озера Гурон. По словам соруководителя проекта Рейгана Эрреры из Национального управления океанических и атмосферных исследований, это первый шаг к созданию долгожданной системы, которая будет отслеживать содержание углекислого газа и рН во всех пяти Великих озерах в течение нескольких лет.

"Если вы измените что-то химически, вы измените то, как вещи ведут себя и работают, и это включает в себя пищевую сеть", - сказал Эррера, эколог-исследователь из Лаборатории экологических исследований Великих озер NOAA в Анн-Арборе, штат Мичиган.

"Означает ли это, что твоей любимой рыбы, возможно, больше нет рядом? Мы этого не знаем, но мы знаем, что все изменится. Может быть, где и когда они мечут икру, где они находятся, что они едят."

Океаны становятся все более кислыми, поскольку они поглощают углекислый газ, который человеческая деятельность выбрасывает в атмосферу — основную причину изменения климата. Подкисление ставит под угрозу коралловые рифы и другую морскую флору и фауну.

Исследования, основанные на компьютерных моделях, предполагают, что то же самое может происходить в крупных пресноводных системах. Но лишь немногие программы проводят долгосрочный мониторинг, чтобы выяснить — или исследовать экологические волновые эффекты.

"Это не означает, что купаться в этих водах будет небезопасно. Это не похоже на то, что мы делаем суперкислотную аккумуляторную жидкость", - сказал Гален Маккинли, профессор наук об окружающей среде Колумбийского университета. "Мы говорим о долгосрочных изменениях в окружающей среде, которые для людей были бы незаметны".

Исследование, проведенное в 2018 году в четырех немецких водоемах, показало, что уровень рН в них снижался — приближаясь к кислотности — в три раза быстрее за 35 лет, чем в океанах со времен промышленной революции.

Исследователи говорят, что к 2100 году кислотность Великих озер также может приблизиться примерно к той же норме, что и в океанах. Данные из проекта Lake Huron помогут определить, верны ли они.

Два датчика были прикреплены к плавучему метеорологическому бую в Национальном морском заповеднике Тандер-Бей близ Альпены, штат Мичиган. Один измеряет давление углекислого газа в толще воды, а другой - рН. Кроме того, экипажи собирают пробы воды на различных глубинах в пределах 4300 квадратных миль (11 137 квадратных километров) для химического анализа.

Помимо нарушения водной флоры и фауны, подкисление может привести к ухудшению состояния сотен деревянных обломков кораблей, которые, как полагают, покоятся на дне, сказала Стефани Гандулла, координатор по защите ресурсов заповедника и соруководитель исследования.

По словам Эрреры, планируются другие станции мониторинга и места отбора проб. Цель состоит в том, чтобы провести базовые измерения, а затем посмотреть, как они меняются с течением времени.

По ее словам, также необходимы данные по озерам Эри, Мичиган, Онтарио и Супериор. Все они являются частью крупнейшей в мире поверхностной пресноводной системы, но имеют различные характеристики, включая химический состав воды, питательные вещества и другие условия, необходимые для здорового биологического сообщества.

Подкисление от избытка углекислого газа в атмосфере отличается от кислотных дождей, вызванных диоксидом серы и оксидами азота при сжигании ископаемого топлива для выработки электроэнергии или производства.

Несмотря на большую мощность, кислотные дожди покрывают относительно небольшие площади и могут быть уменьшены с помощью очистного оборудования, как того требует Закон США о чистом воздухе. Но эффект подкисления, связанного с выбросом углерода, распространен во всем мире и потенциально более разрушителен, потому что нет простого или быстрого решения.

"Единственное решение - это глобальное решение", - сказал Маккинли. "Все сокращают свои выбросы".

Независимо от того, насколько хорошо страны справляются с этим, большие озера, вероятно, продолжат подкисляться, поскольку они поглощают углекислый газ, уже находящийся в атмосфере, плюс насыщенный углеродом водный сток с суши, сказала она.

Менее определенно воздействие на экосистемы, хотя первоначальные исследования вызывали опасения.

Основываясь на лабораторных тестах, ученые, которые задокументировали резкое повышение кислотности в немецких водоемах, обнаружили, что это может представлять опасность для вида водяной блохи, затрудняя защиту от хищников. Крошечные ракообразные являются важной пищей для амфибий и рыб.

Ученые на Тайване экспериментировали с китайскими крабами-рукавичками, азиатским деликатесом, но инвазивным видом в других странах. Согласно отчету за прошлый год, повышение кислотности воды в лабораторных резервуарах до прогнозируемого уровня в 2100 году более чем утроило их смертность.

Другие исследования показали, что подкисление пресной воды вредит развитию и росту молоди горбуши, также известной как горбуша, важного вида коммерческого и спортивного рыболовства на Аляске и северо-западе Тихого океана.

Но неизвестно, насколько серьезными станут такие проблемы, говорит Эмили Стэнли, профессор экологии пресной воды Висконсинского университета.

"Честно говоря, я не считаю это чем-то таким, из-за чего мы, ученые-озероведы, должны волноваться", - сказал Стэнли. "Существует так много других проблем, с которыми сталкиваются озера, которые являются более крупными и неотложными", таких как инвазивные виды и вредные водоросли.

По ее словам, многие озера выделяют больше углекислого газа, чем поглощают. Но другие ученые говорят, что даже они могут подкисляться, потому что их отток замедлится по мере роста концентрации в атмосфере.

В любом случае, отслеживание уровня углекислого газа в озерах - хорошая идея, потому что это соединение имеет фундаментальное значение для процессов, включая фотосинтез, который водоросли и другие водные растения используют для приготовления пищи, сказал Стэнли.

По словам Бет Стауффер, биолога из Университета Луизианы в Лафайете, изучающего ситуацию вокруг устьев рек, где встречаются пресные и океанические воды, ключевым вопросом является влияние подкисления, связанного с CO2, на микроскопические растения, называемые фитопланктоном.

Исследования показывают, что некоторые из мельчайших видов фитопланктона могут процветать в кислых водах, в то время как более крупные виды, более питательные для рыбы, исчезают.

"Это как зайти в буфет, и вместо салатного бара и жареной индейки у вас есть только кегли", - сказал Стауффер.

Особый интерес для Великих озер представляют мидии квагга, сказал Харви Бутсма, специалист по озерам Университета Висконсин-Милуоки. Плодовитые захватчики оттеснили других пожирателей планктона и подпитали вредные водоросли. Подкисление может ослабить панцири кваггаса из карбоната кальция, как это происходит с океанскими мидиями и моллюсками.

Но вряд ли в этом есть надежда, сказал Эррера. Та же участь может постигнуть местных мидий, которых защитники природы изо всех сил пытаются защитить.

По ее словам, потенциальный переворот в пресноводных экосистемах является одним из многих примеров долгосрочного воздействия глобального потепления.

"Те парниковые газы, которые мы выбрасываем в атмосферу, должны куда-то деваться", - сказал Эррера. "Океаны и крупные пресноводные водоемы находятся там, куда они направляются, и в результате происходит подкисление".