Det moderne Stillehavet er vert for de største oksygenmangelssonene (ODZ), der oksygenkonsentrasjonene er så lave at nitrat brukes til å respirere organisk materiale. Forskere har sett til fortiden etter historiske ledetråder i forsøk på å forutsi omfanget og plasseringen av fremtidige døde soner.
Et internasjonalt team av forskere rapporterte i en ny studie at dagens største døde sone i åpent hav dukket opp for 8 millioner år siden på grunn av økende næringsinnhold i havet.
Boston College Adjunkt i jord- og miljøvitenskap Xingchen "Tony" Wang, en hovedforfatter av rapporten, sa: "Selv om kildene til næringsberikelse i dag kan være forskjellige, forblir mekanikken som skapte det forskerne kaller "oksygenmangelfulle soner" den samme. En bedre forståelse av havdøde soner fra fortiden kan hjelpe fremtidig havbevaringsarbeid.»
"For bedre å beskytte marine økosystemer og administrere fiskeri, er det avgjørende å forutsi hvordan en "død sone" i havet vil utvikle seg i fremtiden."
En dødsone ved kysten skyldes først og fremst overfloden av næringsstoffer folk bruker på land, for eksempel gjødsel. Hvert år Mississippi elven's menneskelige gjødsel forårsaker en død sone på størrelse med staten New Jersey i nordlige Mexicogolfen.
Wang sa, "Disse sonene forekommer også naturlig i det åpne hav, med de største som finnes i øst Stillehavet. Det er fortsatt uklart hvordan disse døde sonene vil endre seg når planeten varmes opp. Så vi studerte historien til den døde sonen i det østlige Stillehavet for å forutsi dens fremtidige oppførsel bedre.»
Forskere, i denne studien, bestemte seg for å bestemme utviklingen av døde soner i åpne hav før menneskelig aktivitet begynte å påvirke hav. De bestemte seg også for å se om disse dødsonene alltid eksisterer. Hvis ja, hvorfor?
For å gjøre det undersøkte de den kjemiske sammensetningen av havsedimenter nær dagens største havdøde sone. De tok sedimentprøver tilbake 12 millioner år og analyserte nitrogen inneholdt i mikrofossiler kjent som foraminifera.
Forskerne søkte i de døde sonene etter bevis på denitrifikasjon, som kan oppstå når oksygennivået er så lavt at mikroorganismer må bruke nitrat som sin primære energikilde. Mikrober foretrekker å spise den lettere nitrogen-14 isotopen under denitrifikasjon, som har to stabile isotoper: nitrogen-14 og nitrogen-15.
Utvidede oksygenmangelsoner fører også til utvidelse av denitrifikasjonssoner. I følge rapporten kan det øke nitrogen-15 til nitrogen-14-forholdet til det gjenværende nitratet, som deretter registreres i havorganismer som foraminiferer ved å sykle nitrogen i marine økosystemer.
Wang sa, "Ved å analysere nitrogen-15 til nitrogen-14-forholdet mellom foraminiferer i havsedimenter, kan vi rekonstruere historien om omfanget av oksygenmangelsoner."
Forskere analyserte også fosfor- og jerninnholdet i de samme sedimentene. Analysen deres avslørte det eldgamle næringsinnholdet i det dype Stillehavet.
Woodward W. Fischer, medforfatter av studien og professor ved California Institute of Technology, sa: «Næringsinnhold i dyphavet er vanskelig å rekonstruere, og rekorden vår er den første i sitt slag de siste 12 millioner årene; dens trender har viktige implikasjoner for global karbonsyklus og Klima forandringer».
Wang sa, "De sedimentære registreringene viste teamet at de største døde sonene i det åpne hav gradvis utvidet seg i løpet av de siste 8 millioner årene."
"I tillegg var utvidelsen av disse døde sonene hovedsakelig forårsaket av næringsberikelse. Denne mekanismen ligner på dannelsen av døde soner i dag kystfarvann, bortsett fra at mennesker er ansvarlige for den nåværende næringsberikelsen.»
Wang sa, "Disse funnene kan bidra til bedre å forutsi den fremtidige oppførselen til døde soner i åpne hav. For eksempel har menneskelige aktiviteter tilført mer og mer nitrogen til havet. De kan støtte behovet for å forbedre klima- og havmodeller for å bedre måle virkningen av menneskeskapt nitrogen på deoksygeneringsprosessene i det åpne hav."
Fischer sa, "Næringsstofføkningen siden 8 millioner år siden var sannsynligvis forårsaket av økt forvitring og erosjon på land, noe som ville øke tilførselen av fosfor til havet."
Wang sa, «I tillegg gjennomgikk terrestriske økosystemer en stor overgang for mellom 8 og 6 millioner år siden. Mange skoger ble erstattet av mindre tett gressletter, kjent som utvidelsen av C4-økosystemer. Med mer gressletter, jorderosjon kan ha økt i løpet av denne perioden, og det ville ha utløst en større overføring av organiske næringsstoffer til havet.»
"Et sannsynlig neste skritt i denne forskningen vil være å finne ut hvordan strømmen av nitrogen til havet fra menneskelig aktivitet kan påvirke havets næringssyklus."
– Nøkkelspørsmålene ligger i våre kystsoner, der det mest menneskeskapte nitrogenet kommer inn i havet. Hvis det meste av menneskeskapt nitrogen fjernes i kystområder - hovedsakelig ved denitrifikasjon som finner sted i sedimentene - kan det redusere innvirkningen på hele havet. Forskningsgruppen vår ved BC jobber for tiden i den nordlige Mexicogulfen for å bedre forstå skjebnen til menneskeskapt nitrogen i havet.»
Tidsreferanse:
- Xingchen Tony Wang, oseanisk næringsvekst og den sene miocen-begynnelsen av oksygenmangelssoner i Stillehavet, Proceedings of National Academy of Sciences (2022). GJØR JEG: 10.1073 / pnas.2204986119
