古海洋“死亡区”地图可以预测未来的位置和影响
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研究人员绘制了一张存在于上新世时期的海洋“死区”地图，当时地球的气候比现在高出两到三度。这项工作可以让我们一窥地球海洋变暖后未来低氧带的位置和潜在影响。
最低氧区(Oxygen minimum zone，简称OMZs)是指海洋中层(水面以下100至1000米)氧气含量太低，无法支持大多数海洋生物生存的区域。这些死亡区对海洋的整体健康起着重要作用。
“omz对海洋中的地球化学循环非常重要，”北卡罗来纳州立大学海洋、地球和大气科学助理教授、该研究的通讯作者凯瑟琳·戴维斯(Catherine Davis)说。“它们发生在阳光和大气氧气无法到达的地区。它们的位置决定了海洋中碳和氮(地球上所有生命的必需营养素)的位置，所以它们是营养循环的重要驱动因素。”
能够预测omz的位置不仅对理解营养循环很重要，而且因为它们对海洋生物的影响。海洋死亡区将动物的活动范围限制在氧气更丰富的浅海表层。
戴维斯和她的同事们想弄清楚气候变暖会如何影响未来的omz。因此，他们研究了上新世时期(530万至260万年前)，当时地球大气中的二氧化碳水平接近现在的水平。
戴维斯说:“上新世是我们最后一次拥有稳定、温暖的全球气候，当时全球平均气温比现在高2到3摄氏度，科学家预测大约100年后可能会出现这种情况。”
为了确定上新世omz的位置，研究人员使用了一种叫做有孔虫的微小浮游生物化石。有孔虫是一种单细胞生物，大小相当于一粒大沙粒。它们形成坚硬的碳酸钙外壳，可以留在海洋沉积物中。
有一种特别的物种——Globorotaloides hexagonus-只存在于低氧区。通过梳理上新世沉积物数据库来定位该物种，该团队能够绘制上新世omz。他们将他们的地图叠加到上新世氧气水平的计算机模型上，发现两者一致。
OMZ地图显示，在上新世，低氧水域在大西洋更广泛，尤其是在北大西洋。另一方面，北太平洋的低氧区域较少。
戴维斯说:“这是过去第一次对氧气最低区进行全球空间重建。”“这与我们已经在大西洋看到的氧气含量较低的情况一致。水温越高，含氧量越低。这张上新世的死区地图可以让我们一窥100年后地球变暖时大西洋的样子。”
大西洋中氧气减少的未来意味着什么?根据戴维斯的说法，这可能会对海洋中的碳储存和营养循环，以及渔业和海洋物种的管理方式等方方面面产生重大影响。
“omz就像海洋动物的‘地板’——它们被压到水面上，”戴维斯说。“所以渔民可能会突然看到很多鱼，但这并不意味着实际上比正常情况更多——他们只是被迫进入一个更小的空间。渔业在管理鱼群时需要考虑到omz的影响。
“我们还可能会看到这些地表水中可供生命使用的营养物质的数量，以及海洋吸收的二氧化碳储存在哪里，发生微妙但深远的变化。”
这项研究发表在自然通讯并得到了美国国家科学基金会(授予ce -1851589)的支持。戴维斯开始这项研究时还是耶鲁大学的博士后研究员。博士后研究员Elizabeth Sibert，地质与地球物理副教授Pincelli Hull，前博士生Peter Jacobs和大气、海洋和地球科学副教授Natalie Burls也对这项工作做出了贡献。西伯特和赫尔在耶鲁大学，伯尔斯在乔治梅森大学，雅各布斯以前在乔治梅森大学，现在在美国宇航局。
皮克-
编辑须知:摘要如下。
“中间水循环驱动上新世氧最小带的分布”
DOI:10.1038 / s41467 - 022 - 35083 - x
作者:凯瑟琳·戴维斯，伊丽莎白·西伯特，平切利·赫尔，耶鲁大学;彼得·雅各布斯，娜塔莉·伯尔斯，乔治梅森大学
发表:2023年1月4日自然通讯
摘要：
最小氧区在全球生物地球化学循环中起着至关重要的作用，是海洋生物扩散的障碍。随着气候变化，omz目前正在扩大和加强，但过去omz的分布相对未知。在这里，我们提供了上新世(5.3-2.6亿年)广泛存在远洋omz的证据，这是最近的一个时期，大气中的二氧化碳与现代(~ 400-450 ppm)类似。浮游有孔虫的全球分布，Globorotaloides hexagonus地球系统和物种分布模型显示，印度洋、赤道东太平洋、南太平洋东部和北大西洋东部在上新世都支持omz，与今天一样。相比之下，上新世时，北太平洋的低氧水域减少，北大西洋的低氧水域扩大。这一明确的空间视角揭示了一个变暖的世界可以支持omz的区域扩张和收缩，中间水循环是一个关键驱动因素。
