现代太平洋拥有最大的缺氧区（ODZ），那里的氧气浓度非常低，以至于硝酸盐被用来呼吸有机物。科学家们通过回顾过去寻找历史线索，试图预测未来死亡区的规模和位置。
一个国际科学家小组在一项新研究中报告说，由于海洋营养物含量的增加，今天最大的开放海洋死区在 8 万年前出现。
波士顿学院 该报告的主要作者、地球与环境科学助理教授王星辰“托尼”说， “虽然今天营养富集的来源可能有所不同，但创造科学家所说的“缺氧区”的机制仍然是相同的。更好地了解过去的海洋死亡区可能有助于未来的海洋保护工作。”
“为了更好地保护海洋生态系统和管理渔业，预测海洋‘死亡区’未来将如何演变至关重要。”
沿海海洋死区主要是由于人们在陆地上使用过多的营养物质（例如化肥）造成的。每年， 密西西比河人类肥料造成了新泽西州大小的死亡区 墨西哥湾北部.
王说， “这些区域也自然存在于公海中，其中最大的区域位于东部地区 太平洋。目前尚不清楚随着地球变暖，这些死亡区将如何变化。因此，我们研究了东太平洋死亡区的历史，以便更好地预测其未来的行为。”
在这项研究中，科学家们着手确定人类活动开始影响海洋之前公海死亡区的演变。 海洋。他们还决定看看这些死区是否始终存在。如果是这样，为什么？
为此，他们检查了当今最大的海洋死亡区附近海洋沉积物的化学成分。他们获取了 12 万年前的沉积物样本，并分析了有孔虫微化石中所含的氮。
科学家们在死区中寻找反硝化作用的证据，当氧气含量如此低以至于微生物必须使用硝酸盐作为其主要能量来源时，就会发生反硝化作用。微生物在反硝化过程中更喜欢吃较轻的氮 14 同位素，它有两种稳定的同位素：氮 14 和氮 15。
缺氧区的扩大也导致反硝化区的扩大。报告称，它可以提高剩余硝酸盐中氮 15 与氮 14 的比例，然后通过在海洋生态系统中循环氮，将其记录在有孔虫等海洋生物中。
王说， “通过分析海洋沉积物中有孔虫的氮 15 与氮 14 比率，我们可以重建缺氧区域范围的历史。”
科学家还分析了同一沉积物的磷和铁含量。他们的分析揭示了太平洋深处古老的营养成分。
该研究的合著者、加州理工学院教授伍德沃德·W·费舍尔 (Woodward W. Fischer) 表示： “深海营养成分很难重建，而我们的记录是过去 12 万年来的第一个此类记录；其趋势对 全球碳循环 和 气候变化设立的区域办事处外，我们在美国也开设了办事处，以便我们为当地客户提供更多的支持。“
王说， “沉积记录显示，研究小组发现最大的公海死亡区在过去 8 万年里逐渐扩大。”
“此外，这些死亡区的扩大主要是由于营养物富集造成的。这种机制类似于当今死区的形成 沿海水域，除了人类对当前的营养富集负有责任。”
王说， “这些发现可能有助于更好地预测公海死亡区的未来行为。例如，人类活动向海洋中添加了越来越多的氮。它们可以支持改进气候和海洋模型的需要，以更好地衡量人为氮对公海脱氧过程的影响。”
费舍尔说， “自 8 万年前以来，养分的增加可能是由于陆地风化和侵蚀加剧造成的，这会增加向海洋输送的磷。”
王 说过, “此外，陆地生态系统在 8 至 6 万年前经历了重大转变。许多森林被密度较低的草原所取代，这被称为 C4 生态系统的扩张。有了更多的草原， 水土流失 在此期间可能有所增加，并且会引发更多的有机营养物质转移到海洋。”
“这项研究的下一步可能是确定人类活动导致的氮流入海洋如何影响海洋的营养循环。”
“关键问题在于我们的沿海地区，那里进入海洋的人为氮最多。如果沿海地区的大部分人为氮被去除——主要是通过沉积物中发生的反硝化——那么这可能会减轻对整个海洋的影响。我们在不列颠哥伦比亚省的研究小组目前正在墨西哥湾北部开展一些工作，以更好地了解海洋中人为氮的命运。”
杂志参考：
- Xingchen Tony Wang，海洋营养物上升和晚中新世太平洋缺氧区的开始， 诉讼中的国家科学院院士 （2022）。 DOI： 10.1073 / pnas.2204986119
