„Martwe strefy” często tworzyły się na Północnym Pacyfiku w ciepłym klimacie w ciągu ostatnich 1,2 miliona lat سنة

W ciągu ostatnich 1,2 miliona lat życie morskie wielokrotnie wymierało w niskotlenowych „martwych strefach” północnego Pacyfiku w ciepłym, lodowatym klimacie.

Analiza rdzeni osadów pobranych z Morza Beringa ujawniła powracający związek między cieplejszym klimatem a nagłymi wybuchami „martwych stref” o niskiej zawartości tlenu na subarktycznym Północnym Pacyfiku w ciągu ostatnich 1,2 miliona lat.

Nowe badanie, prowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz, zostało opublikowane 2 czerwca 2021 r. w ، postęp naukowy. Wyniki dostarczają ważnych informacji do zrozumienia przyczyn niedotlenienia lub „niedotlenienia” na Północnym Pacyfiku oraz do przewidywania wystąpienia przyszłych przypadków niedotlenienia.

Próbki osadów z Morza Beringa zawierają zapis o przeszłych zdarzeniach związanych z niską zawartością tlenu w postaci warstwowych lub „otoczkowanych” osadów. Źródło: IODP

„Kluczowe jest zrozumienie, czy zmiany klimatyczne popychają oceany w „punkt krytyczny” nagłego i poważnego niedotlenienia, które zniszczyłoby ekosystemy, źródła żywności i gospodarki w UCLA Earth Sciences – powiedziała pierwsza autorka Carla Knudson, która kierowała badaniem jako doktorant.

Naukowcy oparli swoje odkrycia na analizie głębinowych rdzeni osadów z miejsca na Morzu Beringa. Przez długi czas osady osadzają się i gromadzą na dnie morskim. Aktywność organizmów żyjących w osadach dna morskiego zwykle zakłóca i miesza je w miarę ich akumulacji, ale jeśli niedotlenienie zabija te organizmy, utrzymuje się uporządkowany wzór stratyfikacji. W ten sposób naukowcy mogą znaleźć zapis przeszłych zdarzeń hipoksji w postaci warstwowych lub „lamelarnych” osadów w rdzeniach wykopanych z dna morskiego.

Naukowcy od dawna wiedzieli o epizodzie szeroko zakrojonej hipoksji na Północnym Pacyfiku pod koniec ostatniej epoki lodowcowej, kiedy topnienie pokryw lodowych doprowadziło do masowego napływu świeżej wody do oceanu. Nowe badanie dostarcza pierwszych zapisów przeszłych zdarzeń niskiego poziomu tlenu i pokazuje, że to ostatnie zdarzenie nie było reprezentatywne dla większości tych zdarzeń pod względem mechanizmów lub czasu.

„Nie potrzeba do tego tak dużych perturbacji, jak topnienie pokrywy lodowej” – powiedziała korespondentka Anna Christina Ravello, profesor oceanografii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz. „Nagłe zdarzenia związane z niedotlenieniem są w rzeczywistości powszechne w zapisach geologicznych i zwykle nie są związane z rozkładem. Prawie zawsze występują w okresach ciepłych mrozów, takich jak te, w których jesteśmy teraz.”

Niedotlenienie występuje po intensywnym wzroście fitoplanktonu (glonów morskich) w wodach powierzchniowych. Kiedy fitoplankton umiera, zatapia się głęboko w oceanie i rozkłada się, wyczerpując tlen i uwalniając dwutlenek węgla do wody pod powierzchnią. Co jednak doprowadziło do tych wydarzeń, pozostaje niejasne. Ocieplenie oceanów, podnoszący się poziom mórz i dostępność żelaza (czynnik ograniczający wzrost fitoplanktonu) wydają się odgrywać pewną rolę.

„Nasze badanie pokazuje, że podnoszący się poziom mórz, który występuje w ciepłym, lodowatym klimacie, przyczynił się do tych anoksycznych zdarzeń” – powiedział Knudson. „Wraz ze wzrostem poziomu mórz rozpuszczone żelazo może być transportowane z zalanych szelfów kontynentalnych do otwartego oceanu i sprzyjać wzrostowi skondensowanego fitoplanktonu w wodach powierzchniowych”.

Chociaż podnoszenie się poziomu morza jest warunkiem wstępnym w tle, samo w sobie nie wystarczy do wywołania niedotlenienia. Zmiany w cyrkulacji oceanicznej, w tym podnoszenie się wód na powierzchnię w celu dostarczenia większej ilości składników odżywczych do wód powierzchniowych i silniejsze prądy, które mogą przenosić żelazo z szelfu kontynentalnego do otwartego oceanu, mogą odgrywać kluczową rolę, powiedział Knudson.

Obecnie regionalne martwe strefy występują w regionach przybrzeżnych na całym świecie ze względu na skutki temperaturowe ocieplającego się klimatu, a także wzbogacenie wód przybrzeżnych w składniki odżywcze z nawozów rolniczych. Ale nawet potężna martwa strefa u ujścia rzeki Missisipi blednie w porównaniu z rozległym niedotlenieniem, które miało miejsce na Północnym Pacyfiku pod koniec ostatniej epoki lodowcowej.

Ponieważ nowe badanie opiera się na osadach z jednego miejsca, naukowcy nie znają zasięgu rejestrowanych martwych stref – czy są one ograniczone do Morza Beringa, czy rozciągają się na krawędzi północnego Pacyfiku, jak w większości ostatnie wydarzenie.

Członkowie załogi ze statku badawczego JOIDES Resolution wydobyli próbki osadów z dna morskiego na Morzu Beringa podczas ekspedycji IODP 2009 z udziałem oceanografa Christiny Ravello z Uniwersytetu Kalifornijskiego w RPA. Źródło: Carlos Alvarez Zarician, IODP/TAMU

„Nie wiemy, jak szeroko to było, ale wiemy, że było bardzo poważne i trwało dłużej niż dobrze zbadane zdarzenie związane z rozpadem” – powiedział Ravello, który był współprzewodniczącym zintegrowanego programu odwiertów oceanicznych, Expedition 323. , który odzyskał rdzenie Morza Beringa w 2009 roku.

Knudson powiedział, że rdzenie rejestrują wiele zdarzeń podczas każdego okresu międzylodowcowego w epoce lodowcowej, z nagłymi przejściami, gdy laminowane osady pojawiają się i znikają w rdzeniu.

Nowe odkrycia budzą obawy, czy zmiana klimatu i ocieplenie oceanów doprowadzą do punktu krytycznego, który doprowadzi do powszechnego niedotlenienia na Północnym Pacyfiku.

„System jest przygotowany na tego rodzaju wydarzenie” – powiedział Ravello. „Musimy zobaczyć, jak rozległe jest to, i musimy przemyśleć, jak rozwijają się te wydarzenia, ponieważ teraz wiemy, że nie wymaga to większych zakłóceń. To badanie przygotowuje grunt pod wiele dalszych prac”.

Odniesienie: „Przyczyny i czas nawracającej hipoksji subarktycznej Pacyfiku” autorstwa Carla B. Knudson, Anna Christina Ravello, Ivano W. Aiello, Christina B. Knudson, Michelle K. Drake i Tatsuhiko Sakamoto, 2 czerwca 2021 r., postęp naukowy.
DOI: 10.1126 / sciadv.abg2906

Oprócz Knudsona i Ravelo, współautorami artykułu są: Ivano Aiello z Moss Landing Marine Laboratories, Christina Knudson z Uniwersytetu St. Thomas w Minnesocie, Michelle Drake z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz i Tatsuhiko Sakamoto z Uniwersytetu Mi w Japonii .