Stigende vandtemperaturer bringer kystøkosystemernes sundhed i fare, undersøgelse finder

Stigende vandtemperaturer er ansvarlige for ophobningen af ​​et kemikalie kaldet nitrit i havmiljøer over hele verden, et symptom på bredere ændringer i normale havbiokemiske veje, der i sidste ende kan forstyrre havets fødevæv, ifølge ny forskning fra University of Georgia.

Nitrit dannes, når mikroorganismer indtager ammonium i affaldsprodukter fra gødning, renset spildevand og animalsk affald. For meget nitrit kan ændre arten og mængden af ​​encellede planter, der lever i marine miljøer, potentielt påvirke de dyr, der lever af dem, sagde James Hollibaugh, medforfatter til undersøgelsen offentliggjort for nylig i Miljøvidenskab og -teknologi . Det kan også føre til giftig algeopblomstring og skabe døde zoner, hvor ingen fisk eller dyr kan leve.

"Stigende havtemperaturer ændrer den måde, kystøkosystemer - og sandsynligvis terrestriske økosystemer, på, også - bearbejde nitrogen, " sagde Hollibaugh, Fornem forskningsprofessor i havvidenskab ved UGA's Franklin College of Arts and Sciences. "Meget af det globale nitrogenkredsløb finder sted i kystzonen."

Hollibaugh og forsker Sylvia Schaefer fandt midsommertoppe i koncentrationer af nitrit sammen med massive stigninger i antallet af mikroorganismer, der producerer det i kystvandene ud for Sapelo Island, Georgien, i data indsamlet i løbet af otte år. Selvom de fleste forskere mener, at nitritakkumulering er en konsekvens af iltmangel i et havmiljø, Hollibaugh og Schaefer mente, at noget andet måtte være drivkraften i ophobningen.

"Det paradigme, jeg lærte, da jeg gik i skole, var, at hypoxi, eller mangel på ilt, resulterer i nitritakkumulering, " sagde Hollibaugh. "Men Georgias kyst bliver ikke hypoksisk. Det passede bare ikke«.

Efter at have udført laboratorieeksperimenter, der udsatte de encellede organismer kendt som Thaumarchaea for varierende vandtemperaturer, forskerne opdagede, at højere temperaturer fik mikroorganismerne til at producere mere nitrit.

"Mikroorganismerne involveret i denne proces er meget tolerante over for lave iltniveauer, " sagde Schäfer. "Typisk, to grupper af mikroorganismer arbejder virkelig tæt sammen med hinanden for at omdanne ammonium til nitrat, så du slet ikke ser nitrit virkelig ophobes, men vi fandt ud af, at aktiviteten af ​​disse to grupper var afkoblet som et resultat af de øgede vandtemperaturer."

For at se om mønsteret holdt ud over øen, Schaefer og Hollibaugh analyserede miljøovervågningsdata fra 270 steder i USA, Frankrig og Bermuda, i sidste ende bekræfter forholdet mellem højere temperaturer og nitritakkumulering.

Denne afhængighed af temperatur blev ikke værdsat af forskersamfundet før nu, og det kan have udbredte konsekvenser selv ud over forvaltning af kystvandskvalitet, sagde Hollibaugh.

"Samme proces, selvom vi ikke kiggede specifikt på det, finder sted med hensyn til gødskning af jord til landbrugsformål, " sagde han. "Det påvirker landmændene og deres effektive brug af gødning - hvornår de skal anvende det, og hvilken form det skal være i - og i sidste ende ender meget af den gødning i vandvejene, hvilket kan føre til algeopblomstring, der kvæler andre arter."

Nitritophobning kan også resultere i mere produktion af lattergas, en kraftig drivhusgas, der har mere effekt på klimaændringer pr. molekyle end kuldioxid, sagde Hollibaugh. At dinitrogenoxidproduktion øger de globale temperaturer mere, forårsager mere nitritakkumulering og skaber en positiv feedback-loop.

"Hvis du bor på en mose og ser ud over vandet, du kommer nok ikke til at lægge mærke til det men hvis du kan lide skaldyr, kan lide at fiske, som rekreativ vandsport, så betyder disse resultater noget, " sagde Hollibaugh. "Oplysningerne opnået fra overvågningsprogrammer, som dem, vi brugte til at analysere temperatur- og nitritdata over hele landet og i andre lande, kan ikke kun bruges til at forudsige, hvad der kommer til at ske hen ad vejen, og de langsigtede konsekvenser af ledelsesbeslutninger, men også at komme med potentielle løsninger på problemet. De data, der indsamles af disse programmer, er vigtige for klog forvaltning af vores ressourcer."