Sodobni Tihi ocean gosti največje cone s pomanjkanjem kisika (ODZ), kjer so koncentracije kisika tako nizke, da se nitrat uporablja za vdihavanje organskih snovi. Znanstveniki so iskali zgodovinske namige v preteklosti, da bi skušali napovedati obseg in lokacijo prihodnjih mrtvih con.
Mednarodna skupina znanstvenikov je v novi študiji poročala, da je današnje največje mrtvo območje odprtega oceana nastalo pred 8 milijoni let zaradi naraščajoče vsebnosti hranilnih snovi v oceanu.
Boston College Docent za vede o Zemlji in okolju Xingchen "Tony" Wang, glavni avtor poročila, je dejal, »Čeprav so viri obogatitve s hranili danes morda drugačni, mehanika, ki je ustvarila to, kar znanstveniki imenujejo »območja s pomanjkanjem kisika«, ostaja enaka. Boljše razumevanje oceanskih mrtvih območij iz preteklosti lahko pomaga pri prihodnjih prizadevanjih za ohranjanje oceanov."
"Za boljšo zaščito morskih ekosistemov in upravljanje ribištva je ključnega pomena predvidevanje, kako se bo oceansko 'mrtvo območje' razvijalo v prihodnosti."
Mrtvo območje obalnega oceana nastane predvsem zaradi preobilice hranil, ki jih ljudje uporabljajo na kopnem, kot je gnojilo. Vsako leto, Reka MississippiČloveška gnojila povzročajo mrtvo območje v velikosti zvezne države New Jersey severni Mehiški zaliv.
Wang je rekel, »Ta območja se naravno pojavljajo tudi v odprtem oceanu, največje pa je v vzhodnem Tihi ocean. Še vedno ni jasno, kako se bodo ta mrtva območja spremenila s segrevanjem planeta. Zato smo preučevali zgodovino mrtve cone vzhodnega Tihega oceana, da bi bolje predvideli njeno prihodnje obnašanje.«
Znanstveniki so se v tej študiji odločili ugotoviti razvoj mrtvih območij odprtega oceana, preden je človeška dejavnost začela vplivati na ocean. Odločili so se tudi preveriti, ali te mrtve cone vedno obstajajo. Če da, zakaj?
Da bi to naredili, so preučili kemično sestavo oceanskih sedimentov v bližini današnje največje mrtve cone oceana. Pridobili so vzorce sedimentov, ki segajo 12 milijonov let nazaj, in analizirali dušik, ki ga vsebujejo mikrofosili, znani kot foraminifere.
Znanstveniki so v mrtvih conah iskali dokaze o denitrifikaciji, do katere lahko pride, ko so ravni kisika tako nizke, da morajo mikroorganizmi uporabljati nitrat kot primarni vir energije. Mikrobi med denitrifikacijo raje uživajo lažji izotop dušika-14, ki ima dva stabilna izotopa: dušik-14 in dušik-15.
Razširjena območja s pomanjkanjem kisika vodijo tudi do širjenja denitrifikacijskih območij. Glede na poročilo bi lahko zvišala razmerje med dušikom-15 in dušikom-14 v preostalem nitratu, ki se nato zabeleži v oceanskih organizmih, kot so foraminifere, s kroženjem dušika v morskih ekosistemih.
Wang je rekel, "Z analizo razmerja med dušikom-15 in dušikom-14 foraminifer v oceanskih sedimentih lahko rekonstruiramo zgodovino obsega območij s pomanjkanjem kisika."
Znanstveniki so analizirali tudi vsebnost fosforja in železa v istih usedlinah. Njihova analiza je razkrila starodavno vsebnost hranil v globokem Tihem oceanu.
Woodward W. Fischer, soavtor študije in profesor na Kalifornijskem inštitutu za tehnologijo, je dejal, »Vsebnost hranilnih snovi v globokem oceanu je težko rekonstruirati in naš zapis je prvi te vrste v zadnjih 12 milijonih let; njeni trendi imajo pomembne posledice za globalni ogljikov cikel in sprememba podnebja«.
Wang je rekel, "Sedimentni zapisi so ekipi pokazali, da so se največje mrtve cone odprtega oceana postopoma razširile v zadnjih 8 milijonih let."
»Poleg tega je širjenje teh mrtvih con v glavnem povzročilo obogatitev s hranili. Ta mehanizem je podoben nastanku mrtvih con v današnjem času obalne vode, le da so ljudje odgovorni za trenutno obogatitev s hranili."
Wang je rekel, "Te ugotovitve lahko pomagajo bolje napovedati prihodnje obnašanje mrtvih območij odprtega oceana. Človeške dejavnosti na primer dodajajo vedno več dušika v ocean. Lahko podprejo potrebo po izboljšanju podnebnih in oceanskih modelov, da bi bolje ocenili vpliv antropogenega dušika na procese deoksigenacije v odprtem oceanu.
Fischer je rekel, "Povečanje hranil pred 8 milijoni let je verjetno posledica povečanega preperevanja in erozije na kopnem, kar bi povečalo dostavo fosforja v ocean."
Wang je dejal, »Poleg tega so kopenski ekosistemi doživeli velik prehod med 8 in 6 milijoni let nazaj. Veliko gozdov je zamenjalo manj gosto travinje, kar je znano kot širitev ekosistemov C4. Z več travinja, erozija tal bi se v tem obdobju lahko povečalo in bi sprožilo večji prenos organskih hranil v ocean.«
"Verjeten naslednji korak v tej raziskavi bi bil ugotoviti, kako lahko pretok dušika v ocean zaradi človeške dejavnosti vpliva na cikel hranil v oceanu."
»Ključna vprašanja so v naših obalnih območjih, kjer v ocean vstopi največ antropogenega dušika. Če se večina antropogenega dušika odstrani v obalnih regijah – v bistvu z denitrifikacijo, ki poteka v sedimentih – potem bi to lahko zmanjšalo vpliv na celoten ocean. Naša raziskovalna skupina v BC trenutno opravlja nekaj dela v severnem Mehiškem zalivu, da bi bolje razumela usodo antropogenega dušika v oceanu.
Referenca dnevnika:
- Xingchen Tony Wang, Oceanic nutrient rise and the late miocene inception of Pacific oxygen-deficient zones, Zbornik National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073 / pnas.2204986119
