Lavt bundvand ilt fører til, at mere organisk stof ender på havbunden

Periodiske svingninger af iltkoncentrationer i bund-vand kan ændre bentiske samfund og kulstoflagring i årtier, afslører en ny undersøgelse offentliggjort i Videnskab fremskridt . Dette er især relevant, da lave iltforhold stiger i verdenshavene.

Havbunden spiller en central rolle i de globale elementære cyklusser. Dens indbyggere forbruger og genbruger organisk materiale, der synker til bunden. Som regel, kun en mindre del af det materiale bliver begravet i havbunden. Løvernes andel bliver remineraliseret af havbundens liv - det vil sige nedbrudt og ført tilbage til økosystemet til produktion af ny biomasse. Dermed, dette materiales skæbne på havbunden har en afgørende indvirkning på den globale kulstof- og næringsstofcykling og, som en konsekvens, havproduktivitet og vores klima.

Midlertidig mangel, langtidsopbevaring

Dyr har brug for ilt for at trække vejret. Derfor, faldende iltforsyning i bund-vand påvirker samfundets sammensætning og aktivitet af marine sedimenter negativt. I hvilken udstrækning det også bestemmer remineralisering og dermed var kulstofbegravelseshastighederne kontroversielle. Gerdhard Jessen fra Max Planck Institute for Marine Microbiology i Bremen, Tyskland, og et internationalt team af forskere afslører i Science Advances, at faldende iltkoncentrationer i bundvandet i betydelig grad påvirker kulstoflagring i havbunden i årtier. Denne effekt sker tidligere end tidligere antaget og over større områder af havbunden. Når ilt er lavt, væsentligt mindre organisk materiale remineraliseres og væsentligt mere begraves. Og det, der bliver begravet, bliver begravet i lang tid. "Mængden af ​​organisk materiale, der ender på havbunden, stiger med det halve, når havbunden periodisk mangler ilt", siger Jessen. "Selv velsmagende og let tilgængelige bits, såsom frisk deponeret algemateriale, forbruges ikke. "

Sortehavet som et naturligt laboratorium

Det er svært at simulere sådanne langsigtede og komplekse processer i laboratoriet. Derfor, Jessen og hans kolleger tog forskningsfartøjet Maria S. Merian til Sortehavet, det største naturligt anoksiske vandlegeme i verden, inden for rammerne af EU FP7 -projektet HYPOX. Der, stabil lagdeling resulterer i en naturlig gradient af bundvandets iltkoncentrationer på den ydre hylde, lige fra godt iltet lavt vand over variable iltforhold til anoksisk dybere vand under omkring 160 meters vanddybde. Dette giver mulighed for tæt på perfekte eksperimentelle forhold. "Vi brugte Sortehavsbunden som et naturligt laboratorium. Det gjorde det muligt for os at undersøge, hvad der kan komme op for mange af verdens verdenshav, "Siger Jessen.

"Områder med lav ilt i havene stiger, hovedsageligt som en konsekvens af menneskeskabte tilførsler af næringsstoffer og klimaforandringer ", forklarer Antje Boetius, seniorforfatter af undersøgelsen og gruppeleder for HGF-MPG Research Group for Deep Sea Ecology and Technology. "Dermed, Det er især vigtigt at forstå og måle, hvad iltstress i havene betyder for deres indbyggere såvel som de globale biogeokemiske cyklusser. "

Ændring af havbundens liv

Hvordan kommer det til, at virkningerne er så drastiske, hvis havbunden løbende bliver forpustet? "Oxygenmangel ændrer havbundens faunale samfund, "Boetius uddyber. Især større dyr, såsom orme og muslinger, ikke kan overleve uden det. Disse dyr rode gennem sedimentet på udkig efter mad og husly, blande ilt og næringsstoffer til mindre indbyggere på havbunden i processen. "De store organismer forsvinder, når ilt er knappe. Sedimentbakterier er alene ansvarlige for remineraliseringen af ​​det organiske stof, der ankommer til havbunden, men de bevæger sig langsomt og tager meget lang tid at nedbryde komplekse materialer uden hjælp fra dyr. "Som et resultat, under hypoksiske forhold begraves mere organisk materiale og fjernes dermed fra systemet. Anaerobe mikroorganismer, får deres energi uden ilt f.eks. ved gæring eller reduktion af sulfat tage roret. Disse producerer også giftigt sulfid, yderligere bremse nedbrydningen af ​​materialer.

"Sortehavet kan lære os mange lektioner", siger Boetius, "da det tydeligt afslører virkningerne af svingende og lave iltforhold på havets økosystem, forårsager enorme ændringer i økosystemets tjenester til os mennesker. Undersøgelser som den nuværende er således afgørende i lyset af globale forandringer, at registrere advarselssignaler fra havet i tide. "