La plus grande zone morte de l'océan ouvert d'aujourd'hui est apparue il y a 8 millions d'années, selon une étude

L'océan Pacifique moderne abrite les plus grandes zones déficientes en oxygène (ODZ), où les concentrations d'oxygène sont si faibles que le nitrate est utilisé pour respirer la matière organique. Les scientifiques se sont tournés vers le passé pour trouver des indices historiques en essayant de prédire l'échelle et l'emplacement des futures zones mortes.

Une équipe internationale de scientifiques a rapporté dans une nouvelle étude que la plus grande zone morte de l'océan ouvert d'aujourd'hui est apparue il y a 8 millions d'années en raison de l'augmentation de la teneur en nutriments des océans.

Boston College Le professeur adjoint de sciences de la Terre et de l'environnement Xingchen "Tony" Wang, l'un des principaux auteurs du rapport, a déclaré : "Bien que les sources d'enrichissement en nutriments puissent être différentes aujourd'hui, les mécanismes qui ont créé ce que les scientifiques appellent des" zones déficientes en oxygène "restent les mêmes. Une meilleure compréhension des zones mortes océaniques du passé peut aider les futurs efforts de conservation des océans.

"Pour mieux protéger les écosystèmes marins et gérer les pêcheries, il est essentiel de prévoir comment une "zone morte" océanique évoluera à l'avenir."

Une zone morte océanique côtière est principalement provoquée par la surabondance de nutriments que les gens utilisent sur terre, comme les engrais. Chaque année, le MississippiLes engrais humains provoquent une zone morte de la taille de l'état du New Jersey dans le nord du golfe du Mexique.

Wang a dit, "Ces zones se produisent également naturellement en haute mer, la plus grande se trouvant dans l'est Pacifique. On ne sait toujours pas comment ces zones mortes vont changer à mesure que la planète se réchauffe. Nous avons donc étudié l'histoire de la zone morte du Pacifique oriental pour mieux prédire son comportement futur.

Les scientifiques, dans cette étude, ont cherché à déterminer l'évolution des zones mortes en haute mer avant que l'activité humaine ne commence à avoir un impact sur le océan. Ils ont également décidé de voir si ces zones mortes existent toujours. Si oui, pourquoi?

Pour ce faire, ils ont examiné la composition chimique des sédiments océaniques à proximité de la plus grande zone morte océanique actuelle. Ils ont obtenu des échantillons de sédiments remontant à 12 millions d'années et analysé l'azote contenu dans des microfossiles appelés foraminifères.

Les scientifiques ont recherché dans les zones mortes des preuves de dénitrification, qui peut se produire lorsque les niveaux d'oxygène sont si bas que les micro-organismes doivent utiliser le nitrate comme principale source d'énergie. Les microbes préfèrent manger l'isotope azote-14 plus léger pendant la dénitrification, qui a deux isotopes stables : l'azote-14 et l'azote-15.

L'expansion des zones appauvries en oxygène conduit également à l'expansion des zones de dénitrification. Selon le rapport, cela pourrait augmenter le rapport azote-15 sur azote-14 du nitrate restant, qui est ensuite enregistré dans les organismes océaniques tels que les foraminifères en cyclant l'azote dans les écosystèmes marins.

Wang a dit, "En analysant le rapport azote-15 sur azote-14 des foraminifères dans les sédiments océaniques, nous pouvons reconstituer l'historique de l'étendue des zones déficientes en oxygène."

Les scientifiques ont également analysé la teneur en phosphore et en fer des mêmes sédiments. Leur analyse a révélé l'ancienne teneur en éléments nutritifs dans l'océan Pacifique profond.

Woodward W. Fischer, co-auteur de l'étude et professeur au California Institute of Technology, a déclaré : « La teneur en éléments nutritifs des grands fonds est difficile à reconstituer, et notre bilan est le premier du genre au cours des 12 derniers millions d'années ; ses tendances ont des implications importantes pour cycle global du carbone ainsi que le changement climatique. »

Wang a dit, "Les enregistrements sédimentaires ont montré à l'équipe que les plus grandes zones mortes en haute mer se sont progressivement étendues au cours des 8 derniers millions d'années."

« De plus, l'expansion de ces zones mortes a été principalement causée par l'enrichissement en nutriments. Ce mécanisme est similaire à la formation de zones mortes dans les eaux côtières, sauf que les humains sont responsables de l'enrichissement actuel en nutriments.

Wang a dit, « Ces découvertes peuvent aider à mieux prédire le comportement futur des zones mortes en haute mer. Par exemple, les activités humaines ont ajouté de plus en plus d'azote à l'océan. Ils peuvent répondre à la nécessité d'améliorer les modèles climatiques et océaniques afin de mieux évaluer l'impact de l'azote anthropique sur les processus de désoxygénation en haute mer. »

Fischer a dit, "L'augmentation des nutriments depuis 8 millions d'années a probablement été causée par l'augmentation des intempéries et de l'érosion terrestre, ce qui augmenterait l'apport de phosphore à l'océan."

Wang a affirmé Valérie Plante., « De plus, les écosystèmes terrestres ont subi une transition majeure entre 8 et 6 millions d'années. De nombreuses forêts ont été remplacées par des prairies moins denses, connues sous le nom d'expansion des écosystèmes C4. Avec plus de prairies, l'érosion des sols aurait pu augmenter pendant cette période, et cela aurait déclenché un plus grand transfert de nutriments organiques vers l'océan.

"Une prochaine étape probable de cette recherche serait de déterminer comment le flux d'azote dans l'océan à partir de l'activité humaine peut avoir un impact sur le cycle des nutriments de l'océan."

« Les questions clés résident dans nos zones côtières, là où l'azote le plus anthropique pénètre dans l'océan. Si la majeure partie de l'azote anthropique est éliminée dans les régions côtières - essentiellement par la dénitrification qui se produit dans les sédiments - cela pourrait alors réduire l'impact sur l'ensemble de l'océan. Notre groupe de recherche en Colombie-Britannique effectue actuellement des travaux dans le nord du golfe du Mexique pour mieux comprendre le sort de l'azote anthropique dans l'océan.

Journal de référence:

1. Xingchen Tony Wang, Augmentation des nutriments océaniques et début du Miocène tardif des zones pauvres en oxygène du Pacifique, Actes de l'Académie nationale des sciences (2022). EST CE QUE JE: 10.1073 / pnas.2204986119