現代の太平洋には最大の酸素欠乏地帯（ODZ）があり、酸素濃度が非常に低いため、有機物を呼吸するために硝酸塩が使用されています。科学者たちは、将来のデッドゾーンの規模と位置を予測する際に、歴史的な手がかりを求めて過去に目を向けてきました。
国際科学者チームは新しい研究で、今日最大の外洋デッドゾーンは海洋栄養分の増加により8万年前に出現したと報告した。
ボストン大学 報告書の筆頭著者である地球環境科学のシンチェン・“トニー”・ワン助教授は次のように述べた。 「今日の栄養強化の源は異なっているかもしれませんが、科学者が「酸素欠乏地帯」と呼ぶものを生み出す仕組みは同じままです。過去の海洋デッドゾーンをより深く理解することは、将来の海洋保護活動に役立つ可能性があります。」
「海洋生態系をより適切に保護し、漁業を管理するには、海洋の『デッドゾーン』が将来どのように進化するかを予測することが重要です。」
沿岸海洋のデッドゾーンは主に、人間が陸上で使用する肥料などの過剰な栄養素によってもたらされます。毎年、 ミシシッピ川の人間用肥料は、ニュージャージー州ほどの広さのデッドゾーンを引き起こします。 メキシコ湾北部.
王は言った、 「これらのゾーンは外洋でも自然に発生し、最大のものは東部で見つかっています。 太平洋。地球が温暖化するにつれて、これらのデッドゾーンがどのように変化するかはまだ不明です。そこで私たちは、将来の挙動をより正確に予測するために、東太平洋のデッドゾーンの歴史を研究しました。」
この研究で科学者たちは、人間の活動が海洋に影響を及ぼし始める前に、外洋のデッドゾーンの進化を解明することに着手した。 海洋。彼らはまた、これらのデッドゾーンが常に存在するかどうかを確認することにしました。もしそうなら、なぜですか？
そのために、彼らは今日最大の海洋デッドゾーン付近の海洋堆積物の化学組成を調べた。彼らは12万年前の堆積物サンプルを入手し、有孔虫として知られる微化石に含まれる窒素を分析した。
科学者らは、微生物が主なエネルギー源として硝酸塩を使用しなければならないほど酸素レベルが低い場合に発生する脱窒の証拠を求めてデッドゾーンを探索した。微生物は脱窒中に、窒素 14 と窒素 14 という 15 つの安定同位体を持つ、より軽い窒素 XNUMX 同位体を食べることを好みます。
酸素欠乏帯の拡大は脱窒帯の拡大にもつながります。報告書によると、残りの硝酸塩の窒素15対窒素14の比率が上昇する可能性があり、海洋生態系で窒素を循環させることで有孔虫などの海洋生物に記録されるという。
王は言った、 「海洋堆積物中の有孔虫の窒素15と窒素14の比率を分析することで、酸素欠乏地帯の範囲の歴史を再構築することができます。」
科学者らは同じ堆積物のリンと鉄の含有量も分析した。彼らの分析により、太平洋深海の太古の栄養塩含有量が明らかになりました。
この研究の共著者でカリフォルニア工科大学教授のウッドワード・W・フィッシャー氏は次のように述べた。 「深海の栄養塩含有量は復元が難しく、私たちの記録は過去 12 万年間でこの種の記録としては初めてのものです。その傾向は、 グローバルな炭素循環 & 気候変動に設立された地域オフィスに加えて、さらにローカルカスタマーサポートを提供できるようになります。」
王は言った、 「堆積物の記録は、最大の外洋デッドゾーンが過去8万年かけて徐々に拡大したことを研究チームに示した。」
「さらに、これらのデッドゾーンの拡大は主に栄養塩の濃縮によって引き起こされました。このメカニズムは、今日のデッドゾーンの形成に似ています。 近海ただし、人間が現在の栄養強化に責任を負っている点を除いて。」
王は言った、 「これらの発見は、外洋のデッドゾーンの将来の挙動をより正確に予測するのに役立つ可能性があります。たとえば、人間の活動により、海には窒素がますます増えています。彼らは、外洋における脱酸素プロセスに対する人為起源の窒素の影響をより適切に測定するために、気候と海洋のモデルを改善する必要性をサポートすることができます。」
フィッシャー氏はこう語った。 「8万年前からの栄養塩の増加は、陸地の風化と浸食の進行によって引き起こされた可能性が高く、それによって海洋へのリンの輸送量が増加すると考えられます。」
王 と, 「さらに、陸上生態系は8万年前から6万年前の間に大きな変化を経験しました。多くの森林は、C4生態系の拡大として知られる密度の低い草原に置き換えられました。草原が増えると、 浸食 この期間中に増加した可能性があり、海洋への有機栄養素のより多くの移動を引き起こした可能性があります。」
「この研究の次のステップは、人間の活動によって海洋に流入する窒素の流れが海の栄養循環にどのような影響を与えるかを解明することになる可能性があります。」
「重要な問題は、人為起源の窒素が最も多く海に流入する沿岸地域にあります。人為起源の窒素のほとんどが沿岸地域で（基本的には堆積物中で起こる脱窒によって）除去されれば、海洋全体への影響が軽減される可能性がある。 BC州の私たちの研究グループは現在、海洋における人為起源の窒素の運命をより深く理解するためにメキシコ湾北部で研究を行っています。」
ジャーナルリファレンス：
- Xingchen Tony Wang、海洋栄養塩の上昇と太平洋酸素欠乏帯の中新世後期の始まり、 米国科学アカデミー紀要 （2022）。 DOI： 10.1073 / pnas.2204986119
