Samudera Pasifik saat ini merupakan rumah bagi zona kekurangan oksigen (ODZ) terbesar, dimana konsentrasi oksigen sangat rendah sehingga nitrat digunakan untuk menghirup bahan organik. Para ilmuwan telah melihat ke masa lalu untuk mencari petunjuk sejarah dalam mencoba memprediksi skala dan lokasi zona mati di masa depan.
Sebuah tim ilmuwan internasional melaporkan dalam sebuah studi baru bahwa zona mati laut terbuka terbesar saat ini muncul 8 juta tahun yang lalu karena meningkatnya kandungan nutrisi laut.
Boston College Asisten Profesor Ilmu Bumi dan Lingkungan Xingchen “Tony” Wang, penulis utama laporan tersebut, berkata, “Meskipun sumber pengayaan nutrisi saat ini mungkin berbeda, mekanisme yang menciptakan apa yang para ilmuwan sebut sebagai “zona kekurangan oksigen” tetap sama. Pemahaman yang lebih baik mengenai zona mati laut di masa lalu dapat membantu upaya konservasi laut di masa depan.”
“Untuk melindungi ekosistem laut dan mengelola perikanan dengan lebih baik, penting untuk memprediksi bagaimana 'zona mati' lautan akan berkembang di masa depan.”
Zona mati pesisir laut terutama disebabkan oleh melimpahnya nutrisi yang digunakan manusia di daratan, seperti pupuk. Setiap tahun, itu Sungai Mississippipupuk manusia menyebabkan zona mati sebesar negara bagian New Jersey di Teluk Meksiko bagian utara.
Wang berkata, “Zona ini juga terdapat secara alami di lautan terbuka, dengan zona terluas ditemukan di bagian timur Samudra Pasifik. Masih belum jelas bagaimana zona mati ini akan berubah seiring dengan pemanasan bumi. Jadi, kami mempelajari sejarah zona mati Pasifik timur untuk memprediksi perilakunya di masa depan dengan lebih baik.”
Para ilmuwan, dalam penelitian ini, berupaya menentukan evolusi zona mati laut terbuka sebelum aktivitas manusia mulai berdampak pada lautan samudra. Mereka juga memutuskan untuk melihat apakah zona mati ini selalu ada. Jika ya, mengapa?
Untuk melakukan hal ini, mereka meneliti komposisi kimia sedimen laut di dekat zona mati laut terbesar saat ini. Mereka memperoleh sampel sedimen berusia 12 juta tahun dan menganalisis nitrogen yang terkandung dalam mikrofosil yang dikenal sebagai foraminifera.
Para ilmuwan mencari bukti denitrifikasi di zona mati, yang terjadi ketika kadar oksigen sangat rendah sehingga mikroorganisme harus menggunakan nitrat sebagai sumber energi utama mereka. Mikroba lebih suka memakan isotop nitrogen-14 yang lebih ringan selama denitrifikasi, yang memiliki dua isotop stabil: nitrogen-14 dan nitrogen-15.
Perluasan zona kekurangan oksigen juga menyebabkan perluasan zona denitrifikasi. Menurut laporan tersebut, hal ini dapat meningkatkan rasio nitrogen-15 terhadap nitrogen-14 dari sisa nitrat, yang kemudian dicatat dalam organisme laut seperti foraminifera dengan mendaur ulang nitrogen di ekosistem laut.
Wang berkata, “Dengan menganalisis rasio nitrogen-15 dan nitrogen-14 foraminifera dalam sedimen laut, kita dapat merekonstruksi sejarah luasnya zona kekurangan oksigen.”
Para ilmuwan juga menganalisis kandungan fosfor dan besi pada sedimen yang sama. Analisis mereka mengungkap kandungan nutrisi kuno di kedalaman Samudera Pasifik.
Woodward W. Fischer, salah satu penulis studi dan profesor di California Institute of Technology, mengatakan, “Kandungan nutrisi laut dalam sulit untuk direkonstruksi, dan catatan kami adalah yang pertama dalam 12 juta tahun terakhir; trennya mempunyai implikasi penting bagi siklus karbon global dan perubahan iklim. "
Wang berkata, “Catatan sedimen menunjukkan kepada tim bahwa zona mati laut terbuka terbesar secara bertahap meluas selama 8 juta tahun terakhir.”
“Lebih jauh lagi, perluasan zona mati ini terutama disebabkan oleh pengayaan nutrisi. Mekanisme ini serupa dengan terbentuknya zona mati pada masa kini perairan pantai, kecuali bahwa manusia bertanggung jawab atas pengayaan nutrisi saat ini.”
Wang berkata, “Temuan ini dapat membantu memprediksi dengan lebih baik perilaku zona mati laut terbuka di masa depan. Misalnya, aktivitas manusia telah menambah jumlah nitrogen ke lautan. Mereka dapat mendukung kebutuhan untuk memperbaiki model iklim dan kelautan agar dapat mengukur dengan lebih baik dampak nitrogen antropogenik terhadap proses deoksigenasi di lautan terbuka.”
Fischer berkata, “Peningkatan nutrisi sejak 8 juta tahun lalu kemungkinan besar disebabkan oleh meningkatnya pelapukan dan erosi di daratan, yang akan meningkatkan pengiriman fosfor ke laut.”
Wang tersebut, “Selain itu, ekosistem darat mengalami transisi besar antara 8 dan 6 juta tahun yang lalu. Banyak hutan digantikan oleh padang rumput yang kurang lebat, yang dikenal sebagai perluasan ekosistem C4. Dengan lebih banyak padang rumput, longsoran mungkin akan meningkat selama periode ini, dan hal ini akan memicu perpindahan nutrisi organik yang lebih besar ke laut.”
“Kemungkinan langkah selanjutnya dalam penelitian ini adalah menentukan bagaimana aliran nitrogen ke laut dari aktivitas manusia dapat berdampak pada siklus nutrisi laut.”
“Pertanyaan kuncinya terletak pada zona pesisir kita, tempat sebagian besar nitrogen antropogenik masuk ke laut. Jika sebagian besar nitrogen antropogenik dihilangkan di wilayah pesisir—terutama melalui denitrifikasi yang terjadi di sedimen—hal ini dapat mengurangi dampaknya terhadap seluruh lautan. Kelompok penelitian kami di BC saat ini sedang melakukan beberapa penelitian di Teluk Meksiko Utara untuk lebih memahami nasib nitrogen antropogenik di lautan.”
Referensi Jurnal:
- Xingchen Tony Wang, Kenaikan nutrisi samudera dan awal Miosen akhir dari zona kekurangan oksigen Pasifik, Prosiding National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073 / pnas.2204986119
