Negli ultimi 1,2 milioni di anni, la vita marina si è ripetutamente estinta nelle “zone morte” a basso contenuto di ossigeno del Pacifico settentrionale durante i climi caldi e ghiacciati.

L’analisi dei nuclei di sedimenti prelevati dal Mare di Bering ha rivelato una relazione ricorrente tra climi più caldi e improvvise esplosioni di “zone morte” a basso contenuto di ossigeno nel Pacifico settentrionale sub-artico negli ultimi 1,2 milioni di anni.

Il nuovo studio, condotto da ricercatori dell’Università della California, Santa Cruz, è stato pubblicato il 2 giugno 2021, in progresso scientifico. I risultati forniscono informazioni importanti per comprendere le cause dell’ipossia o “ipossia” nel Pacifico settentrionale e per prevedere il verificarsi di futuri casi di ipossia.

I campioni di sedimenti del Mare di Bering riportano una registrazione di eventi passati di carenza di ossigeno sotto forma di sedimenti stratificati o “incapsulati”. Credito: IODP

“È fondamentale capire se il cambiamento climatico sta spingendo gli oceani verso un ‘punto di svolta’ di ipossia improvvisa e grave che distruggerebbe ecosistemi, fonti di cibo ed economie presso l’UCLA Earth Sciences”, ha affermato la prima autrice Carla Knudson, che ha guidato lo studio studente laureato.

I ricercatori hanno basato le loro scoperte sull’analisi dei nuclei di sedimenti profondi di un sito nel mare di Bering. Per lunghi periodi di tempo, i sedimenti si depositano e si accumulano sul fondo del mare. L’attività degli organismi che vivono nei sedimenti del fondo marino di solito li disgrega e li mescola mentre si accumulano, ma se l’ipossia uccide quegli organismi, viene mantenuto un modello ordinato di stratificazione. Pertanto, gli scienziati possono trovare una registrazione di eventi di ipossia passati sotto forma di questi sedimenti stratificati o “lamellari” in carote scavate dal fondo del mare.

Gli scienziati conoscono da tempo un episodio su larga scala di ipossia diffusa nel Pacifico settentrionale alla fine dell’ultima era glaciale, quando lo scioglimento delle calotte glaciali ha portato a un massiccio afflusso di acqua dolce nell’oceano. Il nuovo studio fornisce le prime registrazioni di eventi passati di carenza di ossigeno e mostra che quest’ultimo evento non era rappresentativo della maggior parte di questi eventi in termini di meccanismi o tempistiche.

“Non ci vuole tanta perturbazione quanto lo scioglimento delle calotte glaciali perché ciò accada”, ha detto l’autore corrispondente Anna Christina Ravello, professore di oceanografia all’Università della California, Santa Cruz. “Eventi ipossici improvvisi sono in realtà comuni nella documentazione geologica e di solito non sono associati alla decomposizione. Si verificano quasi sempre durante periodi di ghiaccio caldo, come quelli in cui ci troviamo ora”.

L’ipossia si verifica dopo l’intensa crescita del fitoplancton (alghe marine) nelle acque superficiali. Quando il fitoplancton muore, affondano in profondità nell’oceano e si decompongono, impoverendo ossigeno e rilasciando anidride carbonica nell’acqua sotto la superficie. Ciò che ha portato a questi eventi, tuttavia, rimane poco chiaro. Il riscaldamento degli oceani, l’innalzamento del livello del mare e la disponibilità di ferro (un fattore limitante per la crescita del fitoplancton) sembrano avere tutti un ruolo.

“Il nostro studio mostra che l’innalzamento del livello del mare, che si verifica durante i climi caldi e ghiacciati, ha contribuito a questi eventi anossici”, ha detto Knudson. “Con l’innalzamento del livello del mare, il ferro disciolto può essere trasportato dalle piattaforme continentali allagate nell’oceano aperto e promuovere la crescita del fitoplancton condensato nelle acque superficiali”.

Sebbene l’innalzamento del livello del mare sia un prerequisito sullo sfondo, non è sufficiente a causare l’anossia da solo. I cambiamenti nella circolazione oceanica, tra cui l’aumento delle acque in superficie per portare più nutrienti alle acque superficiali e correnti più forti che possono spostare il ferro dalla piattaforma continentale all’oceano aperto, possono svolgere un ruolo fondamentale, ha affermato Knudson.

Attualmente, le zone morte regionali si verificano nelle regioni costiere di tutto il mondo a causa degli effetti della temperatura di un clima di riscaldamento, nonché dell’arricchimento delle acque costiere con sostanze nutritive provenienti dai fertilizzanti agricoli. Ma anche l’enorme zona morta alla foce del fiume Mississippi impallidisce in confronto alla diffusa ipossia che si è verificata nel Pacifico settentrionale alla fine dell’ultima era glaciale.

Poiché il nuovo studio si basa sui sedimenti di un singolo sito, i ricercatori non conoscono l’estensione delle zone morte che registra, se sono confinate nel mare di Bering o si estendono lungo il bordo dell’Oceano Pacifico settentrionale come nella maggior parte dei casi. evento recente.

I membri dell’equipaggio della nave da ricerca JOIDES Resolution hanno scavato campioni di sedimenti dal fondale del mare di Bering durante la spedizione IODP del 2009 che coinvolgeva l’oceanografa Christina Ravello dell’Università della California, Sud Africa. Credito: Carlos Alvarez Zarician, IODP/TAMU

“Non sappiamo quanto fosse diffuso, ma sappiamo che è stato molto grave ed è durato più a lungo dell’evento di dissoluzione ben studiato”, ha affermato Ravello, che era co-presidente del programma integrato di perforazione oceanica, Expedition 323. , che ha recuperato i nuclei del Mare di Bering nel 2009.

I nuclei registrano più eventi durante ogni periodo interglaciale durante l’era glaciale, con brusche transizioni quando i sedimenti laminati appaiono e scompaiono nel nucleo, ha detto Knudson.

Le nuove scoperte sollevano preoccupazioni sul fatto che i cambiamenti climatici e il riscaldamento degli oceani porteranno a un punto di svolta che porterebbe a una diffusa ipossia nel Pacifico settentrionale.

“Il sistema è predisposto per questo tipo di evento”, ha affermato Ravello. “Dobbiamo vedere quanto è esteso e dobbiamo ripensare a come si svolgono questi eventi, perché ora sappiamo che non richiede grandi interruzioni. Questo studio pone le basi per un sacco di lavoro di follow-up”.

Riferimento: “Cause e tempi dell’ipossia sub-artica del Pacifico ricorrente” di Carla B. Knudson, Anna Christina Ravello, Ivano W. Aiello, Christina B. Knudson, Michelle K. Drake e Tatsuhiko Sakamoto, 2 giugno 2021, progresso scientifico.
DOI: 10.1126 / sciadv.abg2906

Oltre a Knudson e Ravelo, i coautori del documento includono Ivano Aiello dei Moss Landing Marine Laboratories, Christina Knudson della St. Thomas University in Minnesota, Michelle Drake dell’Università della California, Santa Cruz e Tatsuhiko Sakamoto della Mi University in Giappone .