Az óceán 4000 év múlva meleg lesz és még mindig oxigénben gazdag - GEOMAR - Helmholtz Center for
A modellszámítás a nitrogén körforgás korábban elhanyagolt kölcsönhatását mutatja
2019.06.26./Kiel. Minél magasabb a hőmérséklet, annál kevesebb gáz oldódik fel a vízben - ez az egyszerű fizikai kapcsolat magyarázza többek között a mérhető oxigénveszteséget a melegebb óceánokban. A Nature Communications nemzetközi folyóiratban a GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel tudósai ma közzétesznek egy modellszámítást, amely szerint évszázados veszteség után egy melegebb óceán 4000 év alatt még több oxigént tartalmaz, mint ma. A tanulmány megmagyarázza a korábbi szimulációk oxigénköltségének következetlenségeit, ugyanakkor új kérdéseket vet fel.
Az óceánok oxigént veszítenek. Ezt az utóbbi években számos, közvetlen méréseken alapuló tanulmány mutatta. Mivel a víz kevesebb gázt képes feloldani növekvő hőmérséklet mellett, ezek az eredmények nem voltak meglepőek. A globális felmelegedés mellett olyan tényezők is elősegítik az oxigénvesztést, mint a parti tengerek eutrofizációja. De hogy néz ki a jövő? Ha a globális felmelegedés folytatódik, az óceánok végül teljesen oxigénhiányossá válnak? Ilyen anoxikus fázisok a föld történetében többször is előfordultak, nagy tömeges kihalási eseményekkel kombinálva. Ezekkel is összefüggésbe hozható a szén-dioxid magas szintje a légkörben és a magas globális hőmérséklet.
A GEOMAR Helmholtz Óceánkutató Központ tudósai a Nature Communications nemzetközi folyóiratban modellszámításokat tesznek közzé az óceánok oxigéntartalmának alakulásáról 8000-ig. A forgatókönyv szerint feltételezik, hogy a fosszilis tartalékok nagy része elégetni fog A kibocsátás a század végéig folyamatosan növekszik, majd 2300-ra nullára csökken. A modellben a bolygó további 6 fokkal felmelegszik, és a hőmérséklet a szimuláció végéig ezen a magas szinten marad.
A meglepő eredmény az óceán oxigéntartalmára vonatkozik: A több száz év alatt bekövetkezett további csökkenés után az óceán oxigénkészlete ismét emelkedik, és csaknem 4000 év múlva még magasabb szintet is elér, mint az iparosítás előtt. Első pillantásra paradoxnak tűnik, hogy a modell a globális hőmérséklet emelkedésével járó váratlan oxigénnövekedés ellenére a világ óceánjain már meglévő oxigénminimum zónák egyértelmű terjeszkedését és erősebb kifejeződését mutatja.
A Kieli Együttműködési Kutatóközpont 754 vizsgálataiból ismert, hogy az ilyen alacsony oxigéntartalmú területek holt zónák nagyobb szervezetek, például halak vagy lábasfejűek számára. Bizonyos baktériumok azonban, amelyek oxigén helyett nitrátot lélegeznek be, ott nagyon jól fejlődnek. „Energiájukat egy kémiai folyamatból merítik, amelyet denitrifikációnak nevezünk. Fontos része a nitrogén körforgásának, de azt jelenti, hogy a szerves anyag belélegzése kevesebb oxigént fogyaszt, mint amennyit a fotoszintézis során termeltek ”- magyarázza Oschlies professzor.
Az új modellszámítás során a kutatók először következetesen kapcsolták össze az oxigén körforgást a nitrogén ciklussal. Kimutatták, hogy a kiterjedt oxigénminimum zónák miatt egyre több szerves anyagot már nem belélegeznek oxigénnel, mint korábban, sokkal inkább nitráttal végzett denitrifikációval. A kapcsolódó oxigénmegtakarítás több ezer év után meghaladta az óceánok oxigénveszteségét a felmelegedés miatt. „Azonban nem beszélhetünk az egész területre kiterjedő helyreállításról, mert a tenger felszínéhez közeli extenzív oxigénminimum zónák megmaradnak a modellben. A további oxigén nagy része a mély óceánba kerül ”- mondja Andreas Oschlies.
A korábbi modellszámítások gyakran elhanyagolták a nitrogén körforgását. „Ezért az oxigénköltségvetés eredményei soha nem voltak teljesen kielégítőek. Ezt most megoldhatjuk ”- mondja Oschlies professzor.
Egy új probléma azonban felmerül: az anoxikus fázisokat, amelyek meleg éghajlaton léteztek a Föld történetében, még nehezebb megmagyarázni az új megállapításokkal. Az óceán biológiai, fizikai és kémiai folyamatainak összetett kölcsönhatásában nyilvánvalóan vannak olyan tényezők és visszacsatolási folyamatok, amelyek még nem teljesen ismertek. „Ezért is fontos a tanulmány a jelen számára. Ez az óceán központi folyamataival kapcsolatos ismereteink hiányosságait mutatja, amelyek a jelenlegi változások szempontjából is relevánsak lehetnek ”- összegzi a tanulmány fontosságát Andreas Oschlies.
Eredeti mű:
Oschlies, A., W. Koeve, A. Landolfi, P. Kähler (2019): A fix nitrogén elvesztése nettó oxigénnövekedést okoz a melegebb jövőbeni óceánban. Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-019-10813-w
Kérjük, vegye figyelembe:
Ezt a tanulmányt a Német Kutatási Alapítvány finanszírozta az Együttműködési Kutatóközpont 754 „Klíma - biogeokémiai kölcsönhatások a trópusi óceánon” keretében.
Képek nagyobb felbontásban:
Az óceán szerves anyagai jelenleg elsősorban oxigénnel bomlanak le. (Bal). Az óceán felmelegedésével együtt ez oxigénveszteséghez vezet. A jövőben melegebb óceánban (jobbra) több szerves anyagot lehelnek be nitráttal történő denitrifikálás révén. Az ezzel járó oxigénmegtakarítás akár meghaladná a melegítés miatt bekövetkező oxigénveszteséget. Grafika: Rita Erven/GEOMAR