Океаны Земли полны жизни, и множество невиданных существ существ живут под волнами. Но не все в глубоком синем море восприимчиво к присутствию жизни. Питер Докрилл выпустил в ScienceAlert статью с обзором научного исследования группы авторов «Причины и сроки рекуррентной субарктической тихоокеанской гипоксии», опубликованного 2 июня в журнале ScienceAdvances.
В последние годы ученых все больше беспокоят «мертвые зоны»: районы с гипоксической водой в океане, где уровень кислорода настолько низок, что морские животные не могут выжить в них. Эти мертвые зоны значительно расширились, к тому же, они больше не ограничиваются океаном, при этом потеря кислорода в озерах сейчас опережает океан в 2,75-9,3 раза.
Однако, как бы ни вызывали беспокойство мертвые зоны, это не совсем новая проблема в Мировом океане, говорят ученые. В новом исследовании сообщается, что мертвые зоны на самом деле были повторяющейся особенностью Тихого океана дольше, чем кто-либо когда-либо предполагал — по крайней мере, около 1,2 миллиона лет.
Анализируя керн древних отложений на дне Берингова моря в северной части Тихого океана, ученые идентифицировали 27 отдельных случаев мертвых зон — официально называемых зонами минимального содержания кислорода (oxygen minimum zones, ОМZ) — за последние 1,2 миллиона лет, предполагая, что повторные приступы гипоксии были относительно регулярной особенностью Тихого океана на протяжении плейстоцена.
До этого было известно, что конец последнего ледникового периода (примерно 12000 лет назад) совпал с широко распространенной гипоксией в северной части Тихого океана, поскольку крупные события потепления спровоцировали таяние ледяного покрова, которое отправило огромное количество пресной воды в океан.
Но мертвые зоны существовали задолго до этого, как показывают керновые отложения, и обычно не требовалось таких драматических преобразований окружающей среды, чтобы они возникли.
«Для того, чтобы это произошло, не требуются такие огромные пертурбации, как таяние ледяных щитов, — говорит ученый-океанолог Ана Кристина Равело из Калифорнийского университета в Санта-Крус. — Эти резкие гипоксические явления на самом деле обычны в геологической летописи, и они обычно не связаны с дегляциацией. Они почти всегда происходят во время теплых межледниковых периодов, подобных тому, который мы переживаем сейчас».
Среди 27 идентифицированных сигналов ОМZ — обозначенных слоистыми слоями в керне, отражающими ненарушенные отложения, отложившиеся в отсутствие живых существ, — некоторые интервалы мертвой зоны длились менее тысячи лет, в то время как в других сохранялись гипоксические условия почти 40 тысячелетий.
Хотя ОМZ возникают в непостоянное время, не демонстрируя какой-либо рутины, кроме случайности, они, тем не менее, были регулярным явлением в течение плейстоцена, что свидетельствует о том, что в океане мертвые зоны являются частью жизни.
«Мы не знаем, насколько они были обширными [за пределами северной части Тихого океана], но мы знаем, что они были очень интенсивными, — говорит Равело. — Система подготовлена к такому типу событий».
Мертвые зоны часто связывают с вредоносным цветением водорослей (harmful algal blooms), состоящим из микроскопических организмов, которые в конечном итоге разлагаются и опускаются на дно морского дна. По мере того, как они тонут, бактериальная деградация биомассы приводит к потреблению кислорода в воде.
В сегодняшних мертвых зонах загрязнение окружающей среды является большой частью проблемы, поскольку продукты жизнедеятельности человека (особенно сельскохозяйственные удобрения) попадают в океан и водные пути, выступая в качестве источника питательных веществ, привлекающих множество морских водорослей.
Более теплая вода делает мертвые зоны более вероятными, как и условия циркуляции океана, но здесь присутствуют и другие факторы.
«Наше исследование показывает, что высокий уровень моря, возникающий во время теплого межледникового климата, способствовал этим гипоксическим явлениям, — говорит первый автор исследования, аналитик данных Карла Кнудсон, бывшая аспирантка Калифорнийского университета в Санта-Крузе в области океанологии. — 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 результаты показывают, что мертвые зоны не являются отклонением в сегодняшнем загрязненном, антропогенно нагретом мире, нет никакого утешения в осознании того, что загрязнение, более теплые воды и более высокий уровень моря являются одними из основных движущих переходных сил воды, в которой могут задохнуться тысячи морских животных.
Насколько широко могут быть распространены мертвые зоны в будущем — это насущный вопрос, на который можно ответить, пробурив глубокие керны отложений из других океанических мест, чтобы попытаться количественно оценить географическую протяженность предыдущих залежей ОМZ, обнаруженных здесь.
Эти «кадры» из прошлого океана могут оказаться зловещим предзнаменованием масштаба завтрашних мертвых зон. Некоторые ученые уже прогнозируют, что уровень кислорода в глобальном океане будет продолжать снижаться в течение следующей тысячи лет или даже больше.
Это страшно и серьезно, и мы не можем позволить себе смотреть в другую сторону.
«Важно понять, подталкивает ли изменение климата океаны к переломному моменту для резкой и тяжелой гипоксии, которая разрушит экосистемы, источники пищи и экономику», — говорит Кнудсон.
Полные результаты исследования доступны в научном журнале Science Advances.
Читайте также нашу статью «Черное море: уникальная и загадочная экосистема»