“Zona mati” sering terbentuk di Pasifik Utara selama iklim hangat selama 1,2 juta tahun terakhir

Selama 1,2 juta tahun terakhir, kehidupan laut telah berulang kali punah di “zona mati” rendah oksigen di Pasifik Utara selama iklim es yang hangat.

Analisis inti sedimen yang diambil dari Laut Bering telah mengungkapkan hubungan berulang antara iklim yang lebih hangat dan ledakan tiba-tiba dari “zona mati” rendah oksigen di sub-Arktik Pasifik Utara selama 1,2 juta tahun terakhir.

Studi baru, yang dipimpin oleh para peneliti di University of California, Santa Cruz, diterbitkan pada 2 Juni 2021, di kemajuan ilmu pengetahuan. Hasilnya memberikan informasi penting untuk memahami penyebab hipoksia atau ‘hipoksia’ di Pasifik Utara dan untuk memprediksi terjadinya kasus hipoksia di masa mendatang.

Sampel sedimen dari Laut Bering memiliki catatan peristiwa masa lalu dengan kadar oksigen rendah dalam bentuk sedimen berlapis atau “terenkapsulasi”. Kredit: IODP

“Sangat penting untuk memahami apakah perubahan iklim mendorong lautan menuju ‘titik kritis’ hipoksia mendadak dan parah yang akan menghancurkan ekosistem, sumber makanan, dan ekonomi di UCLA Earth Sciences,” kata penulis pertama Carla Knudson, yang memimpin penelitian sebagai mahasiswa pascasarjana.

Para peneliti mendasarkan temuan mereka pada analisis inti sedimen dalam dari sebuah situs di Laut Bering. Dalam jangka waktu yang lama, sedimen diendapkan dan terakumulasi di dasar laut. Aktivitas organisme yang hidup di sedimen dasar laut biasanya mengganggu dan mencampurnya saat mereka menumpuk, tetapi jika hipoksia membunuh organisme tersebut, pola stratifikasi yang teratur dipertahankan. Dengan demikian, para ilmuwan dapat menemukan catatan peristiwa hipoksia masa lalu dalam bentuk sedimen berlapis atau “lamelar” dalam inti yang digali dari dasar laut.

Para ilmuwan telah lama mengetahui tentang episode skala besar dari hipoksia yang meluas di Pasifik Utara pada akhir Zaman Es terakhir, ketika pencairan lapisan es menyebabkan masuknya air tawar secara besar-besaran ke lautan. Studi baru memberikan catatan pertama dari peristiwa masa lalu oksigen rendah, dan menunjukkan bahwa peristiwa terakhir tidak mewakili sebagian besar peristiwa ini dalam hal mekanisme atau waktu.

“Tidak perlu gangguan sebanyak pencairan lapisan es untuk itu terjadi,” kata penulis korespondensi Anna Christina Ravello, profesor oseanografi di University of California, Santa Cruz. “Peristiwa hipoksia mendadak sebenarnya umum dalam catatan geologi, dan biasanya tidak terkait dengan dekomposisi. Mereka hampir selalu terjadi selama periode es hangat, seperti yang kita alami sekarang.”

Hipoksia terjadi setelah pertumbuhan intens fitoplankton (alga laut) di permukaan air. Ketika fitoplankton mati, mereka tenggelam jauh ke dalam laut dan terurai, menghabiskan oksigen dan melepaskan karbon dioksida ke dalam air di bawah permukaan. Apa yang menyebabkan peristiwa ini, bagaimanapun, masih belum jelas. Pemanasan laut, naiknya permukaan laut, dan ketersediaan zat besi (faktor pembatas untuk pertumbuhan fitoplankton) semuanya tampaknya berperan.

“Studi kami menunjukkan bahwa naiknya permukaan laut, yang terjadi selama iklim es yang hangat, telah berkontribusi pada peristiwa anoksik ini,” kata Knudson. “Ketika permukaan laut naik, besi terlarut dapat diangkut dari landas kontinen yang banjir ke laut terbuka dan mendorong pertumbuhan fitoplankton yang terkondensasi di permukaan air.”

Meskipun kenaikan permukaan laut merupakan prasyarat di latar belakang, itu tidak cukup untuk menyebabkan anoksia dengan sendirinya. Perubahan sirkulasi laut, termasuk naiknya air ke permukaan untuk membawa lebih banyak nutrisi ke permukaan air dan arus yang lebih kuat yang dapat memindahkan besi dari landas kontinen ke laut terbuka, mungkin memainkan peran penting, kata Knudson.

Saat ini, zona mati regional terjadi di wilayah pesisir di seluruh dunia karena efek suhu dari iklim yang memanas, serta pengayaan perairan pesisir dengan nutrisi dari pupuk pertanian. Tetapi bahkan zona mati besar-besaran di muara Sungai Mississippi tidak ada artinya dibandingkan dengan hipoksia luas yang terjadi di Pasifik Utara pada akhir Zaman Es terakhir.

Karena studi baru ini didasarkan pada sedimen dari satu situs, para peneliti tidak mengetahui sejauh mana zona mati yang dicatat – apakah mereka terbatas pada Laut Bering atau membentang di tepi Samudra Pasifik Utara seperti di sebagian besar wilayah lainnya. acara baru-baru ini.

Anggota kru dari kapal penelitian JOIDES Resolution menggali sampel sedimen dari dasar laut di Laut Bering selama ekspedisi IODP 2009 yang melibatkan ahli kelautan Christina Ravello dari University of California, Afrika Selatan. Kredit: Carlos Alvarez Zarician, IODP/TAMU

“Kami tidak tahu seberapa luas penyebarannya, tetapi kami tahu bahwa itu sangat parah dan berlangsung lebih lama daripada peristiwa pembubaran yang dipelajari dengan baik,” kata Ravello, yang merupakan ketua bersama program pengeboran laut terpadu, Ekspedisi 323. , yang memulihkan inti Laut Bering pada tahun 2009.

Inti merekam beberapa peristiwa selama setiap periode interglasial selama Zaman Es, dengan transisi tiba-tiba saat sedimen laminasi muncul dan menghilang di inti, kata Knudson.

Temuan baru ini menimbulkan kekhawatiran tentang apakah perubahan iklim dan pemanasan laut akan mengarah pada titik kritis yang akan menyebabkan hipoksia yang meluas di Pasifik Utara.

“Sistem sudah diatur untuk acara semacam ini,” kata Ravello. “Kita perlu melihat seberapa luas itu, dan kita perlu memikirkan kembali bagaimana peristiwa ini terungkap, karena sekarang kita tahu itu tidak memerlukan gangguan besar. Studi ini menetapkan panggung untuk banyak pekerjaan tindak lanjut.”

Referensi: “Penyebab dan waktu hipoksia sub-Arktik Pasifik berulang” oleh Carla B. Knudson, Anna Christina Ravello, Ivano W. Aiello, Christina B. Knudson, Michelle K. Drake dan Tatsuhiko Sakamoto, 2 Juni 2021, kemajuan ilmu pengetahuan.
DOI: 10.1126 / sciadv.abg2906

Selain Knudson dan Ravelo, rekan penulis makalah ini termasuk Ivano Aiello di Moss Landing Marine Laboratories, Christina Knudson di St. Thomas University di Minnesota, Michelle Drake di University of California, Santa Cruz, dan Tatsuhiko Sakamoto di Mi University di Jepang .