Вопреки мрачным прогнозам потепление не приведет к дефициту кислорода в мировом океане

«Мы не ожидали такого явного эффекта», — сказала Александра Одерсет, ведущий автор работы. Понимание этих изменений важно, потому что «когда кислорода становится мало, жизнь переживает трудные времена», — говорит Даниэль Сигман, профессор геологических и геофизических наук. Например, в регионах с низким содержанием кислорода в восточной части Тихого океана и северной части Индийского океана могут выжить только специализированные микробы и организмы с медленным метаболизмом, такие как медузы.

Исследователи сделали свое открытие, изучая коллекции морских отложений. Буровые керны можно использовать для определения прошлых условий окружающей среды аналогично годичным кольцам деревьев. Помимо прочего слои отложений предоставляют информацию и о содержании кислорода в океане в прошлые эпохи. Это связано с планктоном, таким как фораминиферы. Они обитают в поверхностных слоях океана и их известковые раковины опускаются на дно, где и становятся частью донных отложений. Эти отложения огромны: фораминиферовый ил покрывает около 30% ложа мирового океана.

В течение своей жизни фораминиферы поглощают химические элементы, такие как азот. Соотношение изотопов азота зависит от условий окружающей среды: в условиях дефицита кислорода происходит процесс, называемый денитрификацией, в ходе которого фораминиферы превращают питательные нитраты в молекулярный азот. Фораминиферы предпочитают поглощать легкие изотопы азота, поэтому соотношение количества изотопов азота в донных отложениях меняется в зависимости от количества кислорода в океанах. Мало кислорода в воде, значит много легких изотопов азота в донных отложениях. Ученые могут измерить это, чтобы определить размеры зон с дефицитом кислорода, которые существовали миллионы лет назад.

Исследуя изотопы азота в фораминиферовом иле, ученые из Майнца и Принстона показали, что денитрификация в водной толще восточной тропической части части Тихого океана сильно уменьшалась во время двух великих потеплений — около 16 и 50 миллионов лет назад.

Сокращение зон с дефицитом кислорода при потеплении требует объяснения, поскольку противоречит очевидному факту: в теплой воде кислород растворяется хуже, чем в холодной. Поэтому в теплой воде его должно быть меньше.

Одна причина может быть в том, что в тропических водах во время потепления сокращается биологическая активность организмов: они просто вымирают и кислород тратить некому. Это плохой сценарий. Он может реализоваться за несколько десятков лет.

Другая причина более обнадеживающая: она может лежать за тысячи километров от бедных кислородом тропических зон — в Южном океане. В прошлые продолжительные теплые периоды водообмен между поверхностными и глубинными водами Южного океана мог ускориться. Это процесс называется «опрокидывание глубокого океана»: теплая вода из тропиков поступает в Южный океан, резко остывает и тонет, выталкивая холодную богатую кислородом воду к тропической зоне. Это могло привести к повышению содержания кислорода в океане в целом и сокращению зон с дефицитом кислорода в тропиках. Это хороший сценарий. Но его реализация потребует, может быть, целых столетий.

Даниэль Сигман говорит: «Из-за более низкой растворимости кислорода в теплой воде его объем в поверхностных водах мирового океана, скорее всего, будет продолжать уменьшаться. Но наши результаты показывают, что зоны открытого океана с дефицитом кислорода в конечном итоге сократятся. В конечном счете разница между богатыми и бедными кислородом зонами значительно сгладится».

В принципе, это хорошо. Но ученые пока не проявляют особого оптимизма. Если в больших регионах дефицит кислорода, вероятнее всего, будет сокращаться, то в самых прогретых прибрежных водах, это, видимо, не так. А именно эти зоны наиболее важны для человека.