Nykyaikaisella Tyynellämerellä on suurimmat happivajealueet (ODZ), joissa happipitoisuudet ovat niin alhaiset, että nitraattia käytetään orgaanisen aineen hengittämiseen. Tutkijat ovat etsineet menneisyydestä historiallisia vihjeitä yrittäessään ennustaa tulevien kuolleiden vyöhykkeiden laajuutta ja sijaintia.
Kansainvälinen tutkijaryhmä raportoi uudessa tutkimuksessa, että nykypäivän suurin avoin valtameren kuollut vyöhyke syntyi 8 miljoonaa vuotta sitten valtameren ravinnepitoisuuden lisääntymisen vuoksi.
Boston College Maa- ja ympäristötieteiden apulaisprofessori Xingchen "Tony" Wang, raportin johtava kirjoittaja, sanoi: "Vaikka ravinteiden rikastamisen lähteet voivat nykyään olla erilaisia, mekaniikka, joka loi tutkijoiden "happipuutteelliset vyöhykkeet" pysyy samana. Valtameren kuolleiden vyöhykkeiden parempi ymmärtäminen menneisyydestä voi auttaa tulevia valtamerten suojelutoimia."
"Meren ekosysteemien suojelemiseksi ja kalastuksen hoitamiseksi on tärkeää ennustaa, kuinka valtameren "kuollut alue" kehittyy tulevaisuudessa.
Rannikon valtameren kuollut vyöhyke syntyy ensisijaisesti ihmisten maalla käyttämien ravinteiden, kuten lannoitteiden, liiallisuudesta. Joka vuosi, Mississippi JokiIhmisten lannoitteet aiheuttavat New Jerseyn osavaltion kokoisen kuolleen alueen pohjoisella Meksikonlahdella.
Wang sanoi, "Näitä vyöhykkeitä esiintyy luonnollisesti myös avomerellä, joista suurimmat löytyvät idästä Tyynimeri. On edelleen epäselvää, kuinka nämä kuolleet vyöhykkeet muuttuvat planeetan lämmetessä. Joten tutkimme itäisen Tyynenmeren kuolleen alueen historiaa ennustaaksemme sen tulevaa käyttäytymistä paremmin.
Tässä tutkimuksessa tutkijat päättivät määrittää avomeren kuolleiden vyöhykkeiden evoluution ennen kuin ihmisen toiminta alkoi vaikuttaa valtameri. He päättivät myös nähdä, onko näitä kuolleita alueita aina olemassa. Jos on, miksi?
Tätä varten he tutkivat valtamerten sedimenttien kemiallista koostumusta lähellä nykypäivän suurinta valtameren kuollutta vyöhykettä. He ottivat sedimenttinäytteitä 12 miljoonan vuoden takaa ja analysoivat typpeä, joka sisälsi mikrofossiileja, jotka tunnetaan nimellä foraminifera.
Tutkijat etsivät kuolleilta alueilta todisteita denitrifikaatiosta, joka voi tapahtua, kun happitaso on niin alhainen, että mikro-organismien on käytettävä nitraattia ensisijaisena energialähteenä. Mikrobit syövät denitrifikaation aikana mieluummin kevyempää typpi-14-isotooppia, jossa on kaksi stabiilia isotooppia: typpi-14 ja typpi-15.
Laajentuneet happivajevyöhykkeet johtavat myös denitrifikaatiovyöhykkeiden laajentumiseen. Raportin mukaan se voi nostaa jäljellä olevan nitraatin typpi-15:n ja typpi-14:n suhdetta, joka sitten kirjataan valtameren eliöihin, kuten foraminiferaan, kiertämällä typpeä meren ekosysteemeissä.
Wang sanoi, "Analysoimalla foraminiferien typpi-15:n ja typen 14 välistä suhdetta valtamerten sedimentissä voimme rekonstruoida hapenpuutteisten vyöhykkeiden laajuuden historian."
Tutkijat analysoivat myös samojen sedimenttien fosfori- ja rautapitoisuutta. Heidän analyysinsä paljasti syvän Tyynenmeren muinaisen ravinnesisällön.
Woodward W. Fischer, tutkimuksen toinen kirjoittaja ja California Institute of Technologyn professori, sanoi: "Syvän valtameren ravinnepitoisuutta on vaikea rekonstruoida, ja ennätys on ensimmäinen laatuaan viimeisten 12 miljoonan vuoden aikana; sen trendeillä on tärkeitä vaikutuksia globaali hiilisykli ja ilmastonmuutos"
Wang sanoi, "Sedimenttitietueet osoittivat ryhmälle, että suurimmat avomeren kuolleet vyöhykkeet ovat vähitellen laajentuneet viimeisten 8 miljoonan vuoden aikana."
”Lisäksi näiden kuolleiden vyöhykkeiden laajeneminen johtui pääasiassa ravinteiden rikastumisesta. Tämä mekanismi on samanlainen kuin kuolleiden vyöhykkeiden muodostuminen nykypäivänä rannikkovedet, paitsi että ihmiset ovat vastuussa nykyisestä ravinteiden rikastamisesta."
Wang sanoi, "Nämä löydöt voivat auttaa ennustamaan paremmin avomeren kuolleiden vyöhykkeiden tulevaa käyttäytymistä. Esimerkiksi ihmisen toiminta on lisännyt typpeä valtamereen. Ne voivat tukea tarvetta parantaa ilmasto- ja valtamerimalleja, jotta voidaan paremmin mitata ihmisen aiheuttaman typen vaikutusta hapenpoistoprosesseihin avomerellä."
Fischer sanoi, "Ravinteiden lisääntyminen 8 miljoonan vuoden takaisesta johtui todennäköisesti lisääntyneestä sään ja eroosiosta maalla, mikä lisäisi fosforin kulkeutumista valtameriin."
Wang sanoi, "Lisäksi maan ekosysteemit kokivat suuren muutoksen 8-6 miljoonaa vuotta sitten. Monet metsät korvattiin vähemmän tiheällä niityllä, joka tunnetaan C4-ekosysteemien laajentumisena. Lisää nurmikkoa, maaperän eroosio olisi voinut lisääntyä tänä aikana, ja se olisi käynnistänyt suuremman orgaanisten ravinteiden siirtymisen valtamereen."
"Todennäköinen seuraava askel tässä tutkimuksessa olisi selvittää, kuinka typen virtaus mereen ihmisen toiminnasta voi vaikuttaa valtameren ravinnekiertoon."
”Avainkysymykset ovat rannikkovyöhykkeillämme, joilla eniten ihmisen aiheuttamaa typpeä pääsee valtamereen. Jos suurin osa ihmisen aiheuttamasta typestä poistetaan rannikkoalueilta – pääasiassa sedimenttien denitrifikaatiolla –, se voi vähentää vaikutusta koko valtamereen. Tutkimusryhmämme BC:ssä tekee parhaillaan työtä Pohjois-Meksikonlahdella ymmärtääkseen paremmin ihmisperäisen typen kohtaloa valtamerissä.
Lehden viite:
- Xingchen Tony Wang, Oceanic ravinteiden nousu ja myöhään mioseenin alkuvaiheessa Tyynenmeren happivajavyöhykkeitä, Proceedings of National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073 / pnas.2204986119
