Океаны Земли полны жизни, и множество существ живут под водой. Но не везде в море возможна жизнь.
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.
В последние десятилетия мертвые зоны значительно расширились, а также больше не ограничиваются океаном, при этом потеря кислорода в озерах сейчас опережает то же явление на суше.
Однако, как бы ни вызывали беспокойство мертвые зоны, это не совсем новая проблема в Мировом океане, говорят ученые.
В новом исследовании они обнаружили, что мертвые зоны на самом деле были повторяющейся особенностью Тихого океана дольше, чем кто-либо когда-либо предполагал — по крайней мере, около на протяжении 1,2 миллиона лет.
Анализируя керн древних отложений, пробуренных на дне Берингова моря в северной части Тихого океана, ученые идентифицировали 27 отдельных случаев мертвых зон — официально называемых зонами кислородного минимума (oxygen minimum zones, OMZ) — 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 показывает керновые отложения, и обычно не требовалось таких драматических преобразований окружающей среды, чтобы они возникли.
«Для того, чтобы это произошло, не требуются такие серьезные возмущения, 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 зон кислородного минимума — обозначенных слоями в керне, отражающими ненарушенные отложения, отложенные 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 зоны кислородного минимума возникали в разное время, 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 Кристина Равело. «Биологическая система подготовлена к такому типу событий».
Зоны кислородного минимума часто связывают с вредоносным цветением водорослей, состоящим из микроскопических организмов, которые в конечном итоге разлагаются и опускаются на морское дно. 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», — говорят ученые.
«Во время высокого уровня моря растворенное железо с затопленных континентальных шельфов может переноситься в открытый океан и способствовать интенсивному росту фитопланктона в поверхностных водах».
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 OMZ.
Эти кадры из прошлого океана могут оказаться зловещим предзнаменованием масштаба завтрашних мертвых зон. Некоторые ученые уже прогнозируют, что уровень кислорода в мировом океане будет продолжать снижаться в течение следующей тысячи лет или даже больше.
«Важно понять, подталкивает ли изменение климата океаны к «переломному моменту» для резкой и тяжелой гипоксии, которая разрушит экосистемы, источники пищи и экономику», — говорят исследователи.
Результаты работы опубликованы в Science Advances.