Исследователи создали карту океанических "мертвых зон", существовавших в эпоху плиоцена, когда климат Земли был на два-три градуса теплее, чем сейчас. Эта работа может дать представление о местоположении и потенциальном воздействии будущих зон с низким содержанием кислорода в более теплых океанах Земли.

Зоны кислородного минимума, или ОМЗ, - это области в океане, где уровень кислорода в средних слоях воды (от 100 до 1000 метров ниже поверхности) слишком низок для поддержания большинства морских организмов. Эти мертвые зоны играют важную роль в общем состоянии океана.

"ОМЗ очень важны для геохимического круговорота в океане", - говорит Кэтрин Дэвис, доцент кафедры морских, земных и атмосферных наук Университета штата Северная Каролина и автор-корреспондент исследования. "Они возникают в районах, куда не доходит солнечный свет и атмосферный кислород. Их местоположение определяет, где в океане имеются углерод и азот (важнейшие питательные вещества для всего живого на Земле), поэтому они являются важными факторами круговорота питательных веществ".

Возможность предсказать расположение ОМЗ важна не только для понимания круговорота питательных веществ, но и из-за их влияния на морскую жизнь. Океанические мертвые зоны ограничивают ареал обитания животных поверхностным мелководьем океана, где кислорода больше.

Дэвис и ее коллеги хотели выяснить, как более теплый климат может повлиять на будущие ОМЗ. Поэтому они обратились к эпохе плиоцена (5,3-2,6 миллиона лет назад), когда уровень CO2 в атмосфере Земли был близок к нынешнему.

"Плиоцен - это последний раз, когда у нас был стабильный, теплый климат во всем мире, и средняя глобальная температура была на 2-3 градуса теплее, чем сейчас, что, по прогнозам ученых, может произойти примерно через 100 лет", - говорит Дэвис.

Чтобы определить, где находились плиоценовые ОМЗ, исследователи использовали крошечный окаменелый планктон, называемый фораминиферами. Фораминиферы - это одноклеточные организмы размером с крупную песчинку. Они образуют твердые раковины из карбоната кальция, которые могут сохраняться в морских отложениях.

В частности, один вид - глобороталоидес гексагонус - встречается только в зонах с низким содержанием кислорода. Прочесав базы данных плиоценовых отложений в поисках этого вида, команда смогла составить карту плиоценовых ОМЗ. Они наложили свою карту на компьютерную модель плиоценовых уровней кислорода и обнаружили, что эти два показателя согласуются друг с другом.

Карта ОМЗ показала, что в плиоцене воды с низким содержанием кислорода были гораздо более распространены в Атлантическом океане, особенно в Северной Атлантике. В северной части Тихого океана, напротив, было меньше низкокислородных зон.

"Это первая глобальная пространственная реконструкция зон кислородного минимума в прошлом", - говорит Дэвис. "И она согласуется с тем, что мы уже наблюдаем в Атлантике в плане снижения уровня кислорода. Более теплая вода содержит меньше кислорода". Эта карта мертвых зон в плиоцене может дать нам представление о том, как может выглядеть Атлантика через 100 лет на более теплой Земле".

Что означает будущее, в котором кислорода в Атлантике будет гораздо меньше? По словам Дэвиса, это может оказать большое влияние на все - от накопления углерода и круговорота питательных веществ в океане до управления рыболовством и морскими видами.

ОМЗ действуют как "дно" для морских животных - они выдавливаются на поверхность", - говорит Дэвис. Поэтому рыбаки могут внезапно увидеть много рыбы, но это не значит, что ее на самом деле больше, чем обычно - она просто вытесняется на меньшее пространство". Рыболовству необходимо будет учитывать влияние ОМЗ при управлении популяциями.

"Мы также можем увидеть тонкие, но далеко идущие изменения, касающиеся количества питательных веществ, доступных для жизни в поверхностных водах, а также того, где хранится CO2, поглощенный океаном".

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. Дэвис начал исследование, будучи постдокторантом в Йельском университете. В работе также принимали участие постдоктор Элизабет Сиберт, доцент геологии и геофизики Пинчелли Халл, бывший аспирант Питер Джейкобс и доцент наук об атмосфере, океане и Земле Натали Берлс. Сиберт и Халл работают в Йельском университете, Берлс - в Университете Джорджа Мейсона, а Джейкобс, ранее работавший в Джордже Мейсоне, - в НАСА.