Океанът след 4000 години ще бъде топъл и все още богат на кислород - GEOMAR - Център Хелмхолц за
Изчислението на модела показва пренебрегвано взаимодействие на азотния цикъл
26.06.2019 г./Кил. Колкото по-висока е температурата, толкова по-малко газове се разтварят във водата - тази проста физическа връзка обяснява, наред с други неща, измеримата загуба на кислород в по-топлите океани. В международното списание Nature Communications учени от Центъра за изследване на океана GEOMAR Helmholtz днес публикуват моделно изчисление, според което след векове загуби един по-топъл океан ще съдържа още повече кислород след 4000 години, отколкото днес. Изследването обяснява несъответствията в кислородния бюджет на предишни симулации, но в същото време повдига нови въпроси.
Океаните губят кислород. Това показват многобройни изследвания през последните години, базирани на преки измервания. Тъй като водата може да разтвори по-малко газове с повишаване на температурите, тези резултати не бяха изненадващи. В допълнение към глобалното затопляне, фактори като еутрофикацията на крайбрежните морета също насърчават загубата на кислород. Но как изглежда бъдещето? При по-нататъшно глобално затопляне един ден океаните ще бъдат ли напълно изчерпани от кислород? Такива аноксични фази са се случвали няколко пъти в историята на Земята, съчетани с големи събития за масово изчезване. Те също бяха свързани с високи нива на въглероден диоксид в атмосферата и високи глобални температури.
Учени от Центъра за изследване на океана GEOMAR Helmholtz в Кил публикуват моделни изчисления за развитието на нивата на кислород в океаните до 8000 г. в международното списание Nature Communications. Емисиите продължават да нарастват до края на века и след това намаляват до нула до 2300. В модела планетата се затопля с още 6 градуса и температурите остават на това високо ниво до края на симулацията.
Изненадващият резултат се отнася до съдържанието на кислород в океана: след по-нататъшно намаляване в продължение на няколкостотин години, запасите на кислород в океана отново се повишават и след почти 4000 години дори ще достигнат по-високо ниво от преди индустриализацията. На пръв поглед изглежда парадоксално, че моделът показва, въпреки неочакваното повишаване на кислорода с повишаване на глобалните температури, ясно разширяване и по-силно изразяване на кислородните минимални зони, които вече присъстват в световния океан.
От проучванията на Kiel Collaborative Research Center 754 е известно, че такива области с ниско съдържание на кислород наистина са мъртви зони за по-големи организми като риби или главоноги. Въпреки това, някои бактерии, които дишат нитрат вместо кислород, се развиват много добре там. „Те черпят енергията си от химичен процес, който ние наричаме денитрификация. Това е важна част от азотния цикъл, но това означава, че дишането в органичен материал изразходва по-малко кислород, отколкото се получава при фотосинтезата “, обяснява професор Ошлис.
При изчисляването на новия модел за първи път изследователите последователно свързват кислородния цикъл с азотния цикъл. Показано е, че поради разширените зони на минимален кислород, все повече органични материали вече не се вдишват с кислород, както преди, а по-скоро чрез денитрификация с нитрат. Съответните икономии на кислород надвишават загубата на кислород в океаните поради затопляне след няколко хиляди години. „Въпреки това, не може да се говори за възстановяване в цялата област, тъй като обширните зони с минимален кислород в близост до морската повърхност са запазени в модела. Голяма част от допълнителния кислород отива в дълбокия океан “, казва Андреас Ошлис.
По-ранните изчисления на модели често пренебрегват азотния цикъл. „Ето защо резултатите за кислородния бюджет никога не са били напълно задоволителни. Вече можем да разрешим това “, казва професор Ошлис.
Възниква обаче нов проблем: Аноксичните фази, които са съществували в историята на земята в топъл климат, са още по-трудни за обяснение с новите открития. Очевидно в сложното взаимодействие на биологичните, физическите и химичните процеси в океана има фактори и процеси на обратна връзка, които все още не са напълно изяснени. „Ето защо проучването е важно и за настоящето. Това показва пропуски в познанията ни за централните процеси в океана, които също могат да бъдат от значение за текущите промени “, казва Андреас Ошлис, обобщавайки важността на изследването.
Оригинална творба:
Oschlies, A., W. Koeve, A. Landolfi, P. Kähler (2019): Загубата на фиксиран азот води до нетна печалба на кислород в един по-топъл бъдещ океан. Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-019-10813-w
Моля обърнете внимание:
Това проучване е финансирано от Германската изследователска фондация в рамките на Колаборативния изследователски център 754 „Климат - биогеохимични взаимодействия в тропическия океан“.
Изображения с по-висока разделителна способност:
Понастоящем органичният материал в океана се разгражда предимно с кислород. (Наляво). Заедно със затоплянето на океана това води до загуба на кислород. В бъдеще, по-топъл океан (вдясно), ще се вдишва повече органичен материал чрез денитрификация с нитрат. Свързаното спестяване на кислород дори би надвишило загубата на кислород поради нагряването. Графика: Rita Erven/GEOMAR