Океаны теряют кислород. Это показали многочисленные исследования, основанные на прямых измерениях последних лет. Поскольку вода может растворять меньше газа при повышении температуры, эти результаты не были неожиданными. В дополнение к глобальному потеплению такие факторы, как эвтрофикация прибрежных морей, также способствуют продолжающейся деоксигенации. Станут ли океаны полностью истощенными кислородом в какой-то момент в будущем, если глобальное потепление продолжится? Такие бескислородные фазы действительно происходили несколько раз в истории Земли в сочетании с крупными событиями массового вымирания. Они также сопровождались высокой концентрацией углекислого газа в атмосфере и высокими глобальными температурами.
Сегодня ученые Центра исследований океана им. Гельмгольца GEOMAR в Киле опубликовали в международном журнале Nature Communications модельные расчеты изменения содержания кислорода в океанах до 8000 года. В своем сценарии они предполагают, что большая часть ископаемых ресурсов будет сожжена, выбросы будут продолжать расти до конца века, а затем снизятся до нуля к 2300 году. В модели планета нагревается еще на 6 градусов, а температура остается на уровне этот высокий уровень до конца симуляции.
Удивительный результат касается содержания кислорода в океане: после дальнейшего снижения в течение нескольких сотен лет запасы кислорода в океане снова увеличиваются и даже достигают более высокого уровня, чем до индустриализации, менее чем за 4000 лет. На первый взгляд кажется парадоксальным, что, несмотря на ожидаемое дальнейшее расширение уже существующих зон кислородного минимума в Мировом океане, модель дает неожиданное увеличение содержания кислорода при повышении глобальной температуры.
Из исследований Кильского центра совместных исследований 754 известно, что такие бедные кислородом районы являются зонами гибели более крупных организмов, таких как рыбы или головоногие моллюски. Однако некоторые бактерии, которые дышат нитратами вместо кислорода, прекрасно себя чувствуют. «Они черпают энергию из химического процесса, который мы называем денитрификацией. Это важный компонент азотного цикла, в результате которого при дыхании органического материала потребляется меньше кислорода, чем производится при фотосинтезе», - объясняет профессор Ошлис.
В новом модельном моделировании исследователи впервые последовательно связали кислородный цикл с азотным циклом в таком долгосрочном глобальном моделировании. Исследователи обнаружили, что из-за расширенных зон кислородного минимума все больше и больше органического материала больше не вдыхается кислородом, а вдыхается нитратами посредством денитрификации. Через несколько тысяч лет связанная с этим экономия кислорода превышает потери кислорода океанами, вызванные потеплением.«Однако мы не можем говорить о восстановлении, так как обширные зоны минимума кислорода у поверхности моря останутся. Большая часть дополнительного кислорода уходит в океанские глубины», - говорит Анджела Ландольфи, соавтор исследования.
Однако возникает новая проблема: с новыми данными еще труднее объяснить бескислородные фазы, имевшие место в истории Земли в теплых климатических условиях. Очевидно, что в сложных взаимодействиях биологических, физических и химических процессов в океане есть факторы и процессы обратной связи, которые еще не до конца изучены. «Вот почему это исследование также важно для настоящего времени. Оно указывает на пробелы в знаниях, таких как взаимодействие денитрификации и фиксации азота, которые также могут иметь отношение к происходящим изменениям океана», - говорит Андреас Ошлис, резюмируя значение исследования..