На севере Тихого океана при потеплении формируются мертвые зоны — ученые

Анализ кернов отложений Берингова моря выявил повторяющуюся взаимосвязь между более теплым климатом и резкими эпизодами «мертвых зон» с низким содержанием кислорода в субарктической северной части Тихого океана за последние 1,2 миллиона лет, показало исследование, опубликованное 2 июня в журнале Science Advances.

Результаты исследования, проведенного учеными Калифорнийского университета в Санта-Крузе, дают важную информацию для понимания причин низкого уровня кислорода или гипоксии в северной части Тихого океана и для прогнозирования возникновения гипоксических состояний в будущем.

«Важно понять, подталкивает ли изменение климата океаны к „переломному моменту“ для резкой и сильной гипоксии, которая разрушит экосистемы, источники продовольствия и экономику», — сказала Карла Кнудсон, которая руководила исследованием в качестве аспиранта в области наук о Земле в Калифорнийском университете.

Свои выводы ученые сформировали на основе анализа кернов глубоких отложений с участка в Беринговом море. В течение длительных периодов времени отложения осаждаются и накапливаются на морском дне. Активность организмов, живущих в донных отложениях, обычно нарушает и смешивает их по мере их накопления, но если гипоксия убила эти организмы, упорядоченная структура слоев сохраняется. Таким образом, ученые могут найти запись прошлых гипоксических событий в виде этих слоистых отложений в кернах, добытых с морского дна.

Ученым давно известно о крупном эпизоде широко распространенной гипоксии в северной части Тихого океана в конце последнего ледникового периода, когда таяние ледяных щитов вызвало массовый приток пресной воды в океан. Новое исследование предоставляет первые записи о более ранних событиях с низким содержанием кислорода и показывает, что самое последнее событие не было показательным для большинства из этих событий с точки зрения механизмов или времени.

«Для того, чтобы это произошло, не требуются такие серьезные возмущения, как таяние ледяных щитов, — сказала профессор наук об океане Калифорнийского университета Ана Кристина Равело. — Эти резкие гипоксические явления на самом деле обычны в геологической летописи, и они обычно не связаны с дегляциацией. Они почти всегда происходят в теплые межледниковые периоды, подобные тому, который мы переживаем сейчас».

Гипоксия возникает после интенсивного роста фитопланктона (морских водорослей) в поверхностных водах. Когда фитопланктон умирает, он погружается глубже в океан и разлагается, что истощает кислород и выделяет углекислый газ в воду под поверхностью. Однако что вызывает эти события, остается неясным. Потепление океана, высокий уровень моря и наличие железа (ограничивающий фактор для роста фитопланктона), по-видимому, играют определенную роль, считают ученые.

«Наше исследование показывает, что высокий уровень моря, который происходит во время теплого межледникового климата, способствовал этим гипоксическим явлениям, — сказала Кнудсон. — Во время высокого уровня моря растворенное железо с затопленных континентальных шельфов может переноситься в открытый океан и способствовать интенсивному росту фитопланктона в поверхностных водах».

Хотя высокий уровень моря является важным фоновым условием, его недостаточно, чтобы вызвать гипоксическое событие само по себе. Изменения в циркуляции океана, включая усиление апвеллинга, чтобы принести больше питательных веществ в поверхностные воды, и более сильные течения, которые могут перенести железо с континентального шельфа в открытый океан, могут сыграть решающую роль, сказал Кнудсон.

В настоящее время региональные мертвые зоны возникают в прибрежных районах по всему миру из-за температурных эффектов потепления климата, а также обогащения прибрежных вод питательными веществами из сельскохозяйственных удобрений. Но даже массивная мертвая зона в устье реки Миссисипи меркнет по сравнению с широко распространенной гипоксией, которая произошла по всей северной части Тихого океана в конце последнего ледникового периода.

Поскольку новое исследование основано на кернах отложений из одного места, исследователи не знают, насколько велики зафиксированные в нем мертвые зоны — были ли они ограничены Беринговым морем или простирались через Северную часть Тихого океана, как это произошло в последнее время.

Новые результаты вызывают озабоченность по поводу того, приведет ли изменение климата и потепление океана к переломному моменту, который вызовет широко распространенную гипоксию в северной части Тихого океана.