Modern Pasifik Okyanusu, oksijen konsantrasyonunun o kadar düşük olduğu ve nitratın organik maddeyi solumak için kullanıldığı en büyük oksijen eksikliği bölgelerine (ODZ'ler) ev sahipliği yapıyor. Bilim insanları gelecekteki ölü bölgelerin ölçeğini ve yerini tahmin etmeye çalışırken tarihsel ipuçları bulmak için geçmişe baktılar.
Uluslararası bir bilim insanı ekibi, yeni bir çalışmada, günümüzün en büyük açık okyanus ölü bölgesinin, artan okyanus besin içeriği nedeniyle 8 milyon yıl önce ortaya çıktığını bildirdi.
Boston College Raporun baş yazarı Yer ve Çevre Bilimleri Yardımcı Doçent Xingchen “Tony” Wang şunları söyledi: “Günümüzde besin zenginleştirmesinin kaynakları farklı olsa da, bilim adamlarının “oksijen eksikliği olan bölgeler” olarak adlandırdıkları bölgeyi yaratan mekanizmalar aynı kalıyor. Geçmişteki okyanus ölü bölgelerinin daha iyi anlaşılması, gelecekteki okyanus koruma çabalarına yardımcı olabilir."
"Deniz ekosistemlerini daha iyi korumak ve balıkçılığı yönetmek için, okyanusta 'ölü bölgenin' gelecekte nasıl gelişeceğini tahmin etmek kritik önem taşıyor."
Kıyı okyanusunda ölü bölge, öncelikle insanların karada kullandığı gübre gibi besin maddelerinin aşırı bolluğundan kaynaklanmaktadır. Her yıl, Mississippi Nehriİnsan gübreleri New Jersey eyaleti büyüklüğünde bir ölü bölgeye neden oluyor Kuzey Meksika Körfezi.
Wang şunları söyledi: "Bu bölgeler aynı zamanda açık okyanusta da doğal olarak meydana geliyor ve en büyüğü doğuda bulunuyor. Pasifik Okyanusu. Gezegen ısındıkça bu ölü bölgelerin nasıl değişeceği belirsizliğini koruyor. Bu nedenle gelecekteki davranışını daha iyi tahmin etmek için Doğu Pasifik ölü bölgesinin tarihini inceledik."
Bilim adamları, bu çalışmada, insan faaliyetinin okyanusları etkilemeye başlamasından önce açık okyanus ölü bölgelerinin evrimini belirlemek için yola çıktılar. okyanus. Ayrıca bu ölü bölgelerin her zaman var olup olmadığını da görmeye karar verdiler. Öyleyse neden?
Bunu yapmak için günümüzün en büyük okyanus ölü bölgesi yakınındaki okyanus çökeltilerinin kimyasal bileşimini incelediler. 12 milyon yıl öncesine ait tortu örnekleri elde ettiler ve foraminifer olarak bilinen mikrofosillerin içerdiği nitrojeni analiz ettiler.
Bilim adamları, oksijen seviyelerinin çok düşük olduğu ve mikroorganizmaların birincil enerji kaynağı olarak nitratı kullanmak zorunda kaldığı durumlarda ortaya çıkabilecek denitrifikasyonun kanıtlarını bulmak için ölü bölgeleri araştırdılar. Mikroplar, denitrifikasyon sırasında iki kararlı izotopa sahip olan daha hafif nitrojen-14 izotopunu yemeyi tercih eder: nitrojen-14 ve nitrojen-15.
Genişleyen oksijen eksikliği bölgeleri aynı zamanda denitrifikasyon bölgelerinin de genişlemesine yol açar. Rapora göre, geri kalan nitratın nitrojen-15'in nitrojen-14'e oranı artabilir ve bu daha sonra deniz ekosistemlerindeki nitrojeni döngüye sokarak foraminiferler gibi okyanus organizmalarında kaydedilir.
Wang şunları söyledi: "Okyanus çökeltilerindeki foraminiferlerin nitrojen-15'e nitrojen-14 oranını analiz ederek, oksijen eksikliği olan bölgelerin boyutunun geçmişini yeniden inşa edebiliriz."
Bilim insanları aynı çökeltilerdeki fosfor ve demir içeriğini de analiz etti. Analizleri, Pasifik Okyanusu'nun derinlerindeki antik besin içeriğini ortaya çıkardı.
Araştırmanın ortak yazarı ve Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'nde profesör olan Woodward W. Fischer şunları söyledi: “Derin okyanusların besin içeriğini yeniden yapılandırmak zordur ve bizim kayıtlarımız son 12 milyon yılda türünün ilk örneğidir; eğilimlerinin önemli etkileri vardır. küresel karbon döngüsü ve iklim değişikliği".
Wang şunları söyledi: "Tordusal kayıtlar, ekibe en büyük açık okyanus ölü bölgelerinin son 8 milyon yılda kademeli olarak genişlediğini gösterdi."
"Ayrıca, bu ölü bölgelerin genişlemesi esas olarak besin zenginleşmesinden kaynaklandı. Bu mekanizma günümüzün ölü bölgelerinin oluşumuna benzemektedir. kıyı sularıAncak mevcut besin zenginleşmesinden insanlar sorumludur.”
Wang şunları söyledi: "Bu bulgular, açık okyanus ölü bölgelerinin gelecekteki davranışlarını daha iyi tahmin etmeye yardımcı olabilir. Örneğin insan faaliyetleri okyanuslara giderek daha fazla nitrojen katıyor. Antropojenik nitrojenin açık okyanustaki deoksijenasyon süreçleri üzerindeki etkisini daha iyi ölçmek için iklim ve okyanus modellerinin iyileştirilmesi ihtiyacını destekleyebilirler."
Fischer şunları söyledi: "8 milyon yıl öncesinden bu yana besin artışının nedeni muhtemelen artan hava koşulları ve karadaki erozyondur, bu da fosforun okyanusa dağıtımını artıracaktır."
Wang şuraya, “Ayrıca karasal ekosistemler 8 ila 6 milyon yıl önce büyük bir geçiş yaşadı. Birçok ormanın yerini C4 ekosistemlerinin genişlemesi olarak bilinen daha az yoğun otlaklar aldı. Daha fazla otlakla, toprak erozyonu bu dönemde artmış olabilir ve bu durum organik besinlerin okyanusa daha fazla aktarılmasını tetiklemiş olabilir.”
"Bu araştırmadaki muhtemel bir sonraki adım, insan faaliyetleri nedeniyle okyanusa nitrojen akışının okyanusun besin döngüsünü nasıl etkileyebileceğini belirlemek olacaktır."
“Asıl sorular, en fazla antropojenik nitrojenin okyanusa girdiği kıyı bölgelerimizde yatıyor. İnsan kaynaklı nitrojenin çoğu kıyı bölgelerinden uzaklaştırılırsa (esasen tortularda meydana gelen denitrifikasyon yoluyla) bu, tüm okyanus üzerindeki etkiyi azaltabilir. BC'deki araştırma grubumuz şu anda okyanustaki antropojenik nitrojenin kaderini daha iyi anlamak için Kuzey Meksika Körfezi'nde bazı çalışmalar yapıyor."
Dergi Referans:
- Xingchen Tony Wang, Okyanustaki besin artışı ve Pasifik'te oksijen eksikliği olan bölgelerin geç Miyosen başlangıcı, Ulusal Bilimler Akademisi Tutanakları (2022). DOI: 10.1073 / pnas.2204986119
