현대 태평양에는 산소 농도가 너무 낮아 유기물을 호흡하는 데 질산염이 사용되는 가장 큰 산소 결핍 구역(ODZ)이 있습니다. 과학자들은 미래 데드존의 규모와 위치를 예측하기 위해 역사적 단서를 찾기 위해 과거를 살펴보았습니다.
국제 과학자 팀이 새로운 연구에서 오늘날 최대 규모의 외해 데드존이 해양 영양분 함량의 증가로 인해 8만년 전에 출현했다고 보고했습니다.
보스턴 대학 보고서의 주요 저자인 지구 및 환경 과학 조교수 Xingchen "Tony" Wang은 다음과 같이 말했습니다. “오늘날 영양분을 풍부하게 하는 원천은 다를 수 있지만, 과학자들이 “산소 결핍 구역”이라고 부르는 곳을 만든 역학은 동일하게 유지됩니다. 과거의 해양 데드존에 대한 더 나은 이해는 미래의 해양 보존 노력에 도움이 될 수 있습니다.”
“해양 생태계를 더 잘 보호하고 어업을 관리하려면 바다의 '불감대'가 미래에 어떻게 진화할지 예측하는 것이 중요합니다."
연안 해양 데드존은 주로 사람들이 비료와 같이 육지에서 사용하는 영양분의 과잉으로 인해 발생합니다. 매년, 미시시피 강인간의 비료로 인해 뉴저지 주 크기의 사각지대가 발생했습니다. 멕시코만 북부.
왕이 말했다. “이 지역은 외해에서도 자연적으로 발생하며, 가장 큰 지역은 동부에서 발견됩니다. 태평양. 지구가 따뜻해짐에 따라 이러한 데드존이 어떻게 변할지는 아직 불분명합니다. 그래서 우리는 미래의 행동을 더 잘 예측하기 위해 동태평양 데드존의 역사를 연구했습니다.”
본 연구에서 과학자들은 인간 활동이 바다에 영향을 미치기 전에 바다 데드존의 진화를 결정하기 시작했습니다. 대양. 그들은 또한 이러한 데드존이 항상 존재하는지 확인하기로 결정했습니다. 그렇다면 왜 그렇습니까?
이를 위해 그들은 오늘날 가장 큰 해양 데드존 근처 해양 퇴적물의 화학적 구성을 조사했습니다. 그들은 12만 년 전의 퇴적물 샘플을 채취하고 유공충(foraminifera)으로 알려진 미세화석에 함유된 질소를 분석했습니다.
과학자들은 산소 수준이 너무 낮아서 미생물이 질산염을 주요 에너지원으로 사용해야 할 때 발생할 수 있는 탈질소의 증거를 찾기 위해 데드존을 조사했습니다. 미생물은 탈질 과정에서 더 가벼운 질소-14 동위원소를 선호하는데, 탈질에는 두 가지 안정 동위원소인 질소-14와 질소-15가 있습니다.
산소 결핍 구역이 확장되면 탈질 구역도 확장됩니다. 보고서에 따르면 남은 질산염의 질소-15 대 질소-14 비율을 높일 수 있으며, 이는 해양 생태계에서 질소를 순환시켜 유공충과 같은 해양 유기체에 기록됩니다.
왕이 말했다. "해양 퇴적물에 있는 유공충의 질소-15 대 질소-14 비율을 분석함으로써 우리는 산소 결핍 구역의 범위에 대한 역사를 재구성할 수 있습니다."
과학자들은 또한 동일한 퇴적물의 인과 철 함량을 분석했습니다. 그들의 분석은 깊은 태평양의 고대 영양분 함량을 밝혀냈습니다.
이번 연구의 공동저자이자 캘리포니아 공과대학 교수인 우드워드 W. 피셔(Woodward W. Fischer)는 다음과 같이 말했습니다. “심해의 영양분 함량은 재구성하기 어렵습니다. 우리의 기록은 지난 12만 년 동안의 최초의 기록입니다. 그 추세는 다음과 같은 중요한 의미를 갖습니다. 세계 탄소 순환 과 기후 변화. "
왕이 말했다. "퇴적 기록에 따르면 지난 8만년 동안 가장 큰 외해 데드존이 점차 확대되었다는 사실이 팀에 나타났습니다."
“게다가 이러한 데드존의 확장은 주로 영양분의 농축으로 인해 발생했습니다. 이 메커니즘은 오늘날의 데드존 형성과 유사합니다. 연안 해역, 인간이 현재의 영양분 강화에 책임이 있다는 점을 제외하면.”
왕이 말했다. “이러한 발견은 외해 데드존의 미래 행동을 더 잘 예측하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 인간 활동으로 인해 해양에 점점 더 많은 질소가 추가되었습니다. 그들은 외해의 탈산소 과정에 대한 인위적 질소의 영향을 더 잘 측정하기 위해 기후 및 해양 모델을 개선해야 할 필요성을 뒷받침할 수 있습니다.”
피셔는 이렇게 말했습니다. “8만년 전부터 영양분이 증가한 것은 육지의 풍화작용과 침식의 증가로 인해 발생했을 가능성이 높으며, 이로 인해 바다로의 인 공급이 증가할 것입니다.”
왕 말했다, “게다가 육상 생태계는 8만년에서 6만년 사이에 큰 변화를 겪었습니다. C4 생태계의 확장으로 인해 많은 숲이 밀도가 낮은 초원으로 대체되었습니다. 초원이 많아지면, 토양 침식 이 기간 동안 증가했을 수 있으며, 이는 유기 영양소가 바다로 더 많이 이동하도록 촉발했을 것입니다.”
"이 연구의 다음 단계는 인간 활동으로 인해 바다로 유입되는 질소가 어떻게 바다의 영양 순환에 영향을 미칠 수 있는지를 결정하는 것입니다."
“핵심 질문은 인위적 질소가 가장 많이 바다로 유입되는 해안 지역에 있습니다. 대부분의 인위적 질소가 해안 지역에서 제거된다면(기본적으로 퇴적물에서 일어나는 탈질소화에 의해) 전체 해양에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다. BC에 있는 우리 연구 그룹은 현재 해양의 인위적 질소의 운명을 더 잘 이해하기 위해 멕시코 북부만에서 몇 가지 작업을 수행하고 있습니다.”
저널 참조 :
- Xingchen Tony Wang, 해양 영양분 상승 및 태평양 산소 결핍 지역의 후기 중신세 시작, 과학 국립 아카데미의 절차 (2022). DOI : 10.1073 / pnas.2204986119
