Вчені попереджають про загрозу деоксигенації для морського життя

Підвищення рівня кисню в тропічному океані під час різкого глобального потепління в геологічній історії Кисень необхідний для підтримки життя на Землі. Океан отримує кисень із верхніх шарів, які контактують з атмосферою. Однак із нагріванням Землі здатність океану утримувати кисень повільно зменшується, що призводить до значного впливу на морські екосистеми та діяльність людини, яка від них залежить. Хоча очікується, що ці тенденції збережуться, майбутній розподіл кисню в надрах океану залишається невизначеним. Це пояснюється тим, що океанські течії та біологічний розпад біомаси мають більший вплив, ніж атмосферна дифузія в цих регіонах.

«Морські відкладення — це книга історії океану. Вивчаючи минулі проміжки часу, коли температура швидко зростала, ми можемо отримати цінну інформацію про те, як океанський кисень і біологія реагували на зміни клімату», — сказала Сімона Моретті, провідний автор статті, опублікованої в дослідницькому журналі Science.

Використовуючи комбінацію хімічних і морфологічних вимірювань форамініфер, мікроскопічних скам’янілостей, які збереглися в морських відкладеннях протягом мільйонів років, група дослідників під керівництвом вчених з Інституту хімії Макса Планка у співпраці з Прінстонським університетом реконструювала реакцію оксигенації тропічного океану під час PETM.

Ізотопи азоту та розмір копалин визначають вміст кисню в морській воді

Ізотопи азоту, що збереглися у викопних форамініферах, дозволили вченим відстежити минулі зміни в колонці денітрифікації у воді. Цей процес, під час якого нітрати перетворюються на молекулярний азот (N ₂ ) бактеріями, відбувається лише у водах океану, де найбільше збіднено киснем: зонах з дефіцитом кисню. «Наші вимірювання показали, що, всупереч більшості очікувань, денітрифікація зменшилася під час PETM, що означає, що зони з дефіцитом кисню в океані скоротилися під час цього періоду різкого глобального потепління», — сказав Альфредо Мартінес-Гарсія, керівник лабораторії MPIC, де дослідження було проведено.

Крім того, фундаментальною частиною головоломки виявився розмір скам’янілостей форамініфер. Моделі, які описують метаболізм морських організмів, дозволяють пов’язати розмір їхнього тіла з температурою навколишнього середовища та вмістом кисню у воді, в якій вони живуть. Зменшення розміру тіла є ефективною адаптацією до потепління клімату, оскільки це дозволяє організмам зменшити свій метаболізм під час стресу.

«Надзвичайно та несподівано докази показують, що планктонні форамініфери з центральної тропічної частини Тихого океану стали більшими під час потепління PETM, що свідчить про підвищення тропічного кисню у верхніх шарах океану», — прокоментував Кертіс Дойч, професор наук про Землю Прінстонського університету. який є співавтором цього дослідження. Планктонні форамініфери живуть у верхніх шарах океану, на відміну від придонних.

Збільшення кисню могло пом’якшити масове вимирання у верхній частині океану

Виявлення того, що рівень кисню в тропічному океані зріс, а не знизився під час потепління PETM, також дає дослідникам ключ до іншої загадки, що стосується змін у морському біорізноманітті. PETM був найбільшим вимиранням глибоководних організмів океану в кайнозойській ері, що охопило останні 66 мільйонів років. Одна з багатьох загадок, пов’язаних із PETM, полягає в тому, що, хоча це велике вимирання розгорталося на великих глибинах, організми, що живуть у верхній частині океану, постраждали менше.

«Минуща тропічна оксигенація, виявлена ​​нашим дослідженням, могла сприяти збереженню життєздатності, незважаючи на значний температурний стрес», — сказала Сімоне Моретті. «Однак під час PETM фауна в поверхневому океані все одно зазнала сильного впливу, і знадобилося більше ста тисяч років, щоб ці екосистеми відновилися до свого початкового стану, цілу вічність у часових масштабах людської цивілізації».