“แม่น้ำ” เกือบ 80% ทั่วโลกกำลังสูญเสียออกซิเจนอย่างรวดเร็ว ภายในช่วง 4 ทศวรรษที่ผ่านมา ถือเป็นสัญญาณอันตราย เพราะออกซิเจนละลายน้ำคือองค์ประกอบพื้นฐานที่สัตว์น้ำ พืช และจุลินทรีย์ต้องใช้สำหรับหายใจ หากระดับออกซิเจนลดลงต่ำเกินไป จะทำให้เกิดการล่มสลายของระบบนิเวศของแม่น้ำ ขณะที่ชุมชนริมฝั่งจะได้รับผลกระทบอย่างรุนแรง
คณะนักวิจัยนำโดย ดร.ฉี กวน และ ศ.คุน ชี จาก สถาบันภูมิศาสตร์และชลธีวิทยาหนานจิง ภายใต้สถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน ได้ใช้แมชชีนเลิร์นนิงวิเคราะห์ภาพถ่ายดาวเทียมกว่า 3.4 ล้านภาพและข้อมูลสภาพภูมิอากาศย้อนหลังตั้งแต่ปี 1985-2023 ครอบคลุมพื้นที่แม่น้ำกว่า 21,439 สายทั่วโลก พบว่า ในช่วงเกือบ 4 ทศวรรษที่ผ่านมา ระดับออกซิเจนละลายน้ำ (Dissolved Oxygen) ลดลงเฉลี่ย 0.045 มิลลิกรัมต่อลิตรในทุก ๆ 10 ปี
เมื่อออกซิเจนลดลง สัตว์น้ำที่ต้องใช้ปัจจัยการดำรงชีพแบบเฉพาะเจาะจงจะได้รับผลกระทบเป็นกลุ่มแรก และจะไม่สามารถขยายพันธุ์ได้อีก จากนั้นจุลินทรีย์จะไม่สามารถรีไซเคิลสารอาหารได้ หากสถานการณ์ยังคงดำเนินต่อไป จะนำไปสู่เหตุการณ์ปลาตายจำนวนมาก และ “การเกิดเขตมรณะ” ที่ไร้สิ่งมีชีวิต ซึ่งจะมีค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำบริเวณดังกล่าว เพื่อใช้ในการอุปโภคบริโภคหรือการเกษตรสูงขึ้นอย่างมาก
ดร.ฉี กวน เปิดเผยกับสำนักข่าวเอพีว่า “การสูญเสียออกซิเจนเป็นกระบวนการที่ดำเนินไปอย่างช้า ๆ แต่หากปล่อยให้เกิดขึ้นเป็นเวลานาน ผลกระทบเชิงลบจะเข้าจู่โจมระบบนิเวศของแม่น้ำอย่างรุนแรง เพราะระดับออกซิเจนที่ต่ำลงอาจก่อให้เกิดวิกฤตทางนิเวศวิทยาต่อเนื่อง เช่น การลดลงของความหลากหลายทางชีวภาพ และการเสื่อมโทรมของคุณภาพน้ำ”
นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของน้ำจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่น การเพิ่มขึ้นของเกลือ สารอาหาร และสารอินทรีย์ ยังยิ่งทำให้ความสามารถในการละลายของออกซิเจนลดลงไปอีก เมื่อปลาหรือสาหร่ายตาย แบคทีเรียที่ทำหน้าที่ย่อยสลายซากเหล่านั้นจะยิ่งดึงออกซิเจนที่เหลืออยู่น้อยนิดไปใช้จนหมดสิ้น กลายเป็นวงจรหายนะที่ยากจะเยียวยาหากไม่มีการแทรกแซงอย่างทันท่วงที
“พื้นที่เขตร้อน” จุดอันตราย
ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ คาดการณ์ว่า แม่น้ำในละติจูดสูง เช่น ในเขตอาร์กติก หรือสแกนดิเนเวีย จะเป็นพื้นที่ที่เผชิญกับการสูญเสียออกซิเจนรุนแรงที่สุด เนื่องจากเป็นพื้นที่ที่อุณหภูมิพุ่งสูงขึ้นอย่างรวดเร็วจากภาวะโลกร้อน แต่ผลการวิจัยรั้งนี้ได้หักล้างความเชื่อเดิมลงอย่างสิ้นเชิง โดยพบว่า แม่น้ำในเขตร้อนระหว่างละติจูด 20 องศาใต้ถึง 20 องศาเหนือ กลับเป็นพื้นที่ที่สูญเสียออกซิเจนเร็วที่สุดในโลก
แม่น้ำคงคาสูญเสียออกซิเจนเร็วกว่าค่าเฉลี่ยของโลกถึง 20 เท่า สาเหตุสำคัญที่ทำให้แม่น้ำเขตร้อนเสียเปรียบมาตั้งแต่ต้นคืออุณหภูมิของน้ำที่อุ่นอยู่แล้ว ซึ่งตามหลักฟิสิกส์ น้ำที่อุ่นจะมีความสามารถในการกักเก็บออกซิเจนต่ำกว่าน้ำที่เย็น
สภาพการณ์ดังกล่าว ทำให้แม่น้ำเขตร้อนเข้าใกล้เกณฑ์ “ภาวะพร่องออกซิเจน” (Hypoxia) หรือสภาวะที่มีออกซิเจนไม่เพียงพอต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ แม้ระดับออกซิเจนจะลดลงเพียงเล็กน้อยเพิ่มเติม ก็เพียงพอที่จะผลักดันให้เข้าสู่จุดวิกฤตที่ปลาจะเริ่มขาดใจตาย นับเป็นภัยเงียบที่น่ากลัว เพราะมองเผิน ๆ อาจจะดูเหมือนแม่น้ำดูสุขภาพดี แต่แต่ห่วงโซ่อาหารและระบบนิเวศกำลังถูกทำลายลงอย่างช้า ๆ
นักวิจัยระบุว่า หากการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ยังคงเพิ่มขึ้นในอัตราปัจจุบัน ภายในสิ้นศตวรรษนี้ แม่น้ำส่วนใหญ่ในอเมริกาใต้ อินเดีย อาร์กติก และทางตะวันออกของสหรัฐ จะสูญเสียออกซิเจนไปอีกราว 10% ซึ่งสูงพอที่จะทำให้วิกฤติทางนิเวศวิทยารุนแรงขึ้นจนยากจะควบคุมในอีก 70 ปีข้างหน้า
ความเสี่ยงนี้ไม่ได้กระทบเพียงแค่ปลาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงประชากรนับพันล้านคนที่พึ่งพาแม่น้ำเหล่านี้เป็นแหล่งอาหารหลักและการเกษตร ดังนั้นทั่วโลกจึงจำเป็นต้องนำเรื่องชลประทานที่หล่อเลี้ยงด้วยลมมรสุม รวมถึงเครือข่ายประมงในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ แอฟริกาใต้สะฮารา และลุ่มน้ำแอมะซอน ขึ้นมาพูดในเวทีโลกให้มากกว่านี้ ในฐานะพื้นที่ที่เปราะบางและต้องการมาตรการรับมือที่เร่งด่วนที่สุดในโลก
โลกร้อน-เขื่อนปัญหาใหญ่
ปัจจัยสำคัญที่สุดที่ขับเคลื่อนการสูญเสียออกซิเจนในแม่น้ำทั่วโลกคือ “การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ” ที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ โดยความสามารถในการละลายของออกซิเจนที่ลดลงตามอุณหภูมิน้ำที่สูงขึ้น ทำให้ออกซิเจนลดลงถึง 62.7% ขณะที่กระบวนการเผาผลาญในระบบนิเวศ (Ecosystem Metabolism) และเหตุการณ์คลื่นความร้อนยังเป็นปัจจัยเสริมที่สำคัญ
ที่น่าสนใจคือ แม้คลื่นความร้อนจะเป็นเหตุการณ์ระยะสั้น แต่ก็ทำให้เกิดการสูญเสียออกซิเจนทั่วโลกถึง 22.7% โดยคลื่นความร้อนจะทำการดึงออกซิเจนออกจากแม่น้ำอย่างรุนแรง และเมื่อเกิดเหตุการณ์เช่นนี้ซ้ำ ๆ ต่อเนื่องกันหลายทศวรรษ แนวโน้มการสูญเสียออกซิเจนจึงกลายเป็นเรื่องที่ยากจะย้อนกลับคืน
นอกจากปัจจัยทางธรรมชาติแล้ว สิ่งปลูกสร้างอย่าง เขื่อน ยังส่งผลกระทบในสองทิศทางที่แตกต่างกัน ผลการศึกษาพบว่าอ่างเก็บน้ำที่ตื้นและมีน้ำไหลช้าจะเร่งการสูญเสียออกซิเจน เนื่องจากน้ำอุ่นที่อยู่นิ่งจะคายก๊าซออกได้ง่าย ในทางตรงกันข้าม อ่างเก็บน้ำที่มีความลึกจะช่วยรักษาออกซิเจนได้ดีกว่า เนื่องจากน้ำในชั้นลึกมีความเย็นและคงตัวมากกว่า
ข้อมูลนี้เป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อนักวางแผนและวิศวกร โดยการออกแบบเขื่อนให้กักเก็บน้ำได้ลึกแทนที่จะกว้างและตื้น อาจเป็นหนึ่งในไม่กี่เครื่องมือทางวิศวกรรมที่สามารถช่วยชะลอการสูญเสียออกซิเจนในพื้นที่อ่างเก็บน้ำได้โดยตรง นอกจากนี้ รูปแบบการไหลของน้ำก็มีส่วนสำคัญ โดยพบว่าแม่น้ำที่มีการไหลตามปรกติจะเสียออกซิเจนเร็วกว่าแม่น้ำที่มีสภาวะน้ำไหลน้อยหรือไหลมากผิดปรกติ
คณะผู้วิจัยหวังว่า การศึกษานี้จะเป็นรากฐานทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญให้แก่ผู้กำหนดนโยบายทั่วโลก ในการพัฒนาแผนยุทธศาสตร์เพื่อรับมือกับวิกฤติการขาดออกซิเจนในแม่น้ำ พร้อมเน้นย้ำทิ้งท้ายว่า การร่วมมือกันในระดับสากลเพื่อจัดการความเสี่ยงจากภาวะขาดออกซิเจนอย่างเป็นระบบ ไม่เพียงแต่จะช่วยปกป้องความหลากหลายทางชีวภาพเท่านั้น แต่ยังเป็นการสร้างความมั่นคงให้กับแหล่งทรัพยากรน้ำและอาหารที่จำเป็นต่อความอยู่รอดของมนุษยชาติในอนาคต
ที่มา: Earth, Science Alert, Science Daily, Smart Water Magazine