地球上的海洋充满了生命,众多的生物在海浪下安家。但深蓝色海洋中并非处处都能接受生命的存在。
近年来,科学家们越来越关注“死亡区”:海洋中的缺氧水域,氧气含量极低,海洋动物无法在其中生存。
近几十年来,死区已极大地扩大了他们的影响范围并且也是不再局限于海洋, 和湖泊中的氧气流失现在,同样的现象已经超过了海外。
科学家表示,尽管死亡区令人不安,但这并不是海洋中的新问题。
在一个新研究研究人员发现,死亡区在太平洋上反复出现的时间实际上比任何人想象的都要长——事实上,至少大约有 120 万年。
通过分析从北太平洋白令海海底钻取的古代沉积物核心,科学家们发现了 27 个独立的死区实例 - 官方命名为氧气最低区(OMZs) – 在过去 120 万年里,表明反复出现缺氧是整个太平洋地区相对常见的特征更新世。
在此之前,人们知道最后一个冰河时代的结束(大约12,000年前)与北太平洋广泛缺氧同时发生,因为重大变暖事件引发冰盖融化,导致大量淡水流入海洋。
但核心沉积物显示,死亡区在此之前就已经存在了,而且通常不需要如此剧烈的环境转变,它们就会出现。
“不需要像冰盖融化这样的巨大扰动就会发生这种情况,”说来自加州大学圣克鲁斯分校(UC Santa Cruz)的海洋科学家安娜·克里斯蒂娜·拉维洛(Ana Christina Ravelo)。
“这些突然的缺氧事件实际上在地质记录中很常见,它们通常与冰消退无关。它们几乎总是发生在温暖的间冰期,就像我们现在所处的那样。”
在已识别的 27 个 OMZ 信号中(由核心的“层压”层表示,反映了在没有生物的情况下沉积的未受干扰的沉积物),一些死区间隔持续了不到一千年,而另一些死区的缺氧条件持续存在近四千万年来。
虽然 OMZ 发生的时间不一致,没有表现出任何随机性之外的规律,但它们在更新世期间仍然是经常发生的——这表明,在海洋中,死亡区是生命的一部分。
“我们不知道它们(北太平洋以外)的范围有多大,但我们确实知道它们非常强烈,”拉维洛 说。 “该系统已为此类事件的发生做好了准备。”
OMZ 通常归因于有害藻华,由微生物组成,最终分解并沉入海底。当它们下沉时,生物量的细菌降解最终消耗水中的氧气。
在当今的死亡区,环境污染是问题的一个重要组成部分,人类活动产生的废物(特别是农业肥料)流入海洋和水道,成为吸引大量海藻的营养源。
水温升高使死亡区更有可能出现,海洋环流条件也是如此,但也涉及其他因素。
“我们的研究表明,在温暖的间冰期气候期间发生的高海平面导致了这些缺氧事件,”说该研究的第一作者是数据科学家 Karla Knudson,她是加州大学圣克鲁斯分校前海洋科学研究生。
“在高海平面期间,被淹没的大陆架中溶解的铁可以转移到公海,促进地表水域浮游植物的强烈生长。”
虽然研究结果表明,死亡区并非当今污染严重、人为加热世界的特例,但当我们认识到污染、海水变暖和海平面上升是导致水体转换窒息的主要驱动因素时,我们并不能感到安慰。海洋动物一次存在数千年。
未来死亡区的范围有多大是一个紧迫的问题,这个问题可以通过钻探其他海洋位置的深层沉积物岩心来回答,以尝试量化之前在这里发现的 OMZ 矿点的地理范围。
这些过去海洋的快照可能会成为未来死亡区域规模的不祥预兆。一些科学家已经预测全球海洋中的氧气含量将持续下降在接下来的一千年或更长时间里。
这是可怕而严肃的事情,我们不能视而不见。
“重要的是要了解是否正在将海洋推向突然严重缺氧的“临界点”,这将破坏生态系统、食物来源和经济,”克努森 说。
研究结果报告于科学进步。