遥远的未来海洋:温暖而富含氧气

海洋正在失去氧气。近年来基于直接测量的大量研究表明了这一点。由于随着温度的升高,水可以溶解较少的气体,因此这些结果并不令人惊讶。除…

海洋正在失去氧气。近年来基于直接测量的大量研究表明了这一点。由于随着温度的升高,水可以溶解较少的气体,因此这些结果并不令人惊讶。除了全球变暖之外,沿海海域富营养化等因素也有助于持续的脱氧。如果全球变暖持续下去,未来某个时刻海洋是否会完全耗尽氧气?这种缺氧阶段实际上已经在地球历史上发生过几次,并伴随着主要的大规模灭绝事件。它们还伴随着大气中的高二氧化碳浓度和高的全球温度。

遥远的未来海洋:温暖而富含氧气

今天,GEOMAR亥姆霍兹海洋研究中心的科学家们在国际期刊“ 自然通讯”上发表了关于8000年以来海洋氧含量发展的模型模拟。在他们的情景中,他们认为化石的很大一部分是化石资源将被烧毁,排放将持续上升,直到本世纪末,然后到2300年降至零。在该模型中,地球再加热6度,温度保持在这个高水平,直到模拟结束。

令人惊讶的结果涉及海洋的氧含量:经过几百年的进一步减少,海洋的氧气库存再次上升,甚至达到比工业化前不到4000年的水平更高的水平。乍一看,尽管预计世界海洋中已经存在的氧气最小区域将进一步扩大,但随着全球气温升高,该模型会产生意外的氧气增加,这似乎是矛盾的。

从基尔合作研究中心754的研究中可以知道,这种缺氧区域是较大生物如鱼类或头足类动物的死亡区域。然而,某些吸入硝酸盐而不是氧气的细菌在那里茁壮成长。“他们从我们称之为反硝化的化学过程中吸取能量。它是氮循环的重要组成部分,导致有机物质呼吸过程中消耗的氧气少于光合作用过程中消耗的氧气”,Oschlies教授解释说。

在新的模型模拟中,研究人员首次在这种长期的全球模拟中始终将氧循环与氮循环相结合。研究人员发现,由于氧气最小区域延长,越来越多的有机物质不再受氧气的呼吸,而是通过反硝化作用与硝酸盐呼吸。几千年后,相关的氧气节省超过了由变暖引起的海洋氧气损失。“然而,我们不能说恢复,因为海面附近广泛的氧气最小区域将保留。大部分额外的氧气进入深海,”该研究的共同作者Angela Landolfi说。

然而,存在一个新问题:在温暖的气候条件下,地球历史中发生的缺氧阶段更难以用新的发现来解释。在海洋中生物,物理和化学过程的复杂相互作用中,有明显的因素和反馈过程尚未完全理解。“这就是为什么这项研究对现在来说也很重要。它指出了知识差距,例如反硝化和固氮的相互作用,这也可能与持续的海洋变化有关,”Andreas Oschlies说,总结了这项研究的重要性。

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