Kaasaegses Vaikses ookeanis on suurimad hapnikuvaeguse tsoonid (ODZ), kus hapniku kontsentratsioon on nii madal, et orgaanilise aine sissehingamiseks kasutatakse nitraate. Teadlased on otsinud minevikku ajaloolisi vihjeid, püüdes ennustada tulevaste surnud tsoonide ulatust ja asukohta.
Rahvusvaheline teadlaste meeskond teatas uues uuringus, et tänapäeva suurim avatud ookeani surnud tsoon tekkis 8 miljonit aastat tagasi ookeani toitainete sisalduse suurenemise tõttu.
Boston College Maa- ja keskkonnateaduste abiprofessor Xingchen "Tony" Wang, aruande juhtiv autor, ütles: "Kuigi toitainete rikastamise allikad võivad tänapäeval olla erinevad, jääb mehaanika, mis lõi piirkonnad, mida teadlased nimetavad "hapnikupuudulikeks tsoonideks", samaks. Ookeani surnud tsoonide parem mõistmine minevikust võib aidata tulevasi ookeanikaitsealaseid jõupingutusi.
"Mere ökosüsteemide paremaks kaitsmiseks ja kalanduse juhtimiseks on oluline ennustada, kuidas ookeani "surnud tsoon" tulevikus areneb.
Rannikuookeani surnud tsooni põhjustab peamiselt inimeste maismaal kasutatavate toitainete, näiteks väetiste, üleküllus. Igal aastal, Mississippi jõgiInimväetised põhjustavad New Jersey osariigi suuruse surnud tsooni Mehhiko lahe põhjaosa.
Wang ütles, "Need tsoonid esinevad looduslikult ka avaookeanis, suurimad idas Vaikne ookean. Jääb ebaselgeks, kuidas need surnud tsoonid planeedi soojenedes muutuvad. Niisiis uurisime Vaikse ookeani idaosa surnud tsooni ajalugu, et ennustada selle tulevast käitumist paremini.
Teadlased püüdsid selles uuringus kindlaks teha avatud ookeani surnud tsoonide evolutsiooni enne, kui inimtegevus hakkas mõjutama ookean. Samuti otsustasid nad uurida, kas need surnud tsoonid on alati olemas. Kui jah, siis miks?
Selleks uurisid nad ookeanisetete keemilist koostist tänapäeva suurima ookeani surnud tsooni lähedal. Nad võtsid 12 miljoni aasta tagused setteproovid ja analüüsisid foraminifera tuntud mikrofossiilides sisalduvat lämmastikku.
Teadlased otsisid surnud tsoonidest tõendeid denitrifikatsiooni kohta, mis võib tekkida siis, kui hapnikutase on nii madal, et mikroorganismid peavad kasutama oma peamise energiaallikana nitraate. Mikroobid eelistavad denitrifikatsiooni käigus süüa kergemat lämmastik-14 isotoopi, millel on kaks stabiilset isotoopi: lämmastik-14 ja lämmastik-15.
Laienenud hapnikuvaegusega tsoonid toovad kaasa ka denitrifikatsioonitsoonide laienemise. Aruande kohaselt võib see tõsta järelejäänud nitraadi lämmastiku-15 ja lämmastiku-14 suhet, mis seejärel registreeritakse ookeaniorganismides, näiteks foraminiferades, suunates lämmastikku mere ökosüsteemides.
Wang ütles, "Analüüsides ookeanisetetes foraminifera lämmastiku-15 ja lämmastiku-14 suhet, saame rekonstrueerida hapnikupuuduse tsoonide ulatuse ajaloo."
Teadlased analüüsisid ka samade setete fosfori- ja rauasisaldust. Nende analüüs paljastas iidse toitainete sisalduse Vaikse ookeani sügavuses.
Woodward W. Fischer, uuringu kaasautor ja California Tehnoloogiainstituudi professor, ütles: „Süvaookeani toitainete sisaldust on raske rekonstrueerida ja meie rekord on esimene omataoline viimase 12 miljoni aasta jooksul; selle suundumustel on oluline mõju globaalne süsinikuring ja kliimamuutused. "
Wang ütles, "Setteandmed näitasid meeskonnale, et suurimad avatud ookeani surnud tsoonid laienesid järk-järgult viimase 8 miljoni aasta jooksul."
"Lisaks oli nende surnud tsoonide laienemise põhjuseks peamiselt toitainete rikastamine. See mehhanism sarnaneb tänapäeva surnud tsoonide tekkega rannikuveed, välja arvatud see, et inimesed vastutavad praeguse toitainete rikastamise eest.
Wang ütles, "Need leiud võivad aidata paremini ennustada avatud ookeani surnud tsoonide tulevast käitumist. Näiteks on inimtegevus lisanud ookeani üha rohkem lämmastikku. Need võivad toetada vajadust täiustada kliima- ja ookeanimudeleid, et paremini hinnata inimtekkelise lämmastiku mõju avaookeani hapnikuvabastusprotsessidele.
Fischer ütles: "Toitainete kasv alates 8 miljoni aasta tagusest ajast oli tõenäoliselt tingitud suurenenud ilmastikust ja erosioonist maismaal, mis suurendaks fosfori jõudmist ookeani."
Wang ütles, "Lisaks tegid maismaaökosüsteemid läbi suure ülemineku 8–6 miljonit aastat tagasi. Paljud metsad asendati vähemtiheda rohumaaga, mida tuntakse C4 ökosüsteemide laienemisena. Kui rohumaad on rohkem, pinnase erosioon oleks võinud selle perioodi jooksul suureneda ja see oleks vallandanud orgaaniliste toitainete suurema ülekande ookeani.
"Tõenäoliselt järgmine samm selles uuringus oleks kindlaks teha, kuidas inimtegevusest põhjustatud lämmastiku vool ookeani võib mõjutada ookeani toitainete tsüklit."
„Võtmeküsimused peituvad meie rannikuvööndites, kus kõige rohkem inimtekkelist lämmastikku siseneb ookeani. Kui enamik inimtekkelist lämmastikku eemaldatakse rannikualadel – peamiselt setetes toimuva denitrifikatsiooni teel –, võib see vähendada mõju kogu ookeanile. Meie uurimisrühm BC-s teeb praegu Mehhiko lahe põhjaosas tööd, et paremini mõista antropogeense lämmastiku saatust ookeanis.
Ajakirja viide:
- Xingchen Tony Wang, Ookeani toitainete tõus ja Vaikse ookeani hapnikuvaeguse tsoonide hilismiotseeni algus, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073 / pnas.2204986119
