远古海洋在极端变暖下仍富含氧气

一项新研究表明，即使全球气温持续上升，未来几个世纪，世界部分低氧海域可能重新获得更高的氧气水平。英国南安普顿大学和美国罗格斯大学的科学家分析了阿拉伯海沉积物中保存的浮游生物化石。结果显示，在约1600万年前的全球强烈变暖时期，该区域的海洋氧气水平实际上高于现在。直到大约400万年后，气候开始冷却，严重的氧气耗尽现象才出现。
研究人员还发现，位于印度西海岸外的阿拉伯海，与太平洋一个类似的低氧区域的变化路径不同。这种差异表明区域影响的重要性，包括强劲的季风、海洋环流模式以及附近海域的水体交换。这些局部因素似乎减缓了阿拉伯海的氧气流失。该研究结果发表在《自然-通讯：地球与环境》期刊上。
“溶解在海洋中的氧气对维持海洋生命、促进更大的生物多样性和更强健的生态系统至关重要。然而，在过去50年里，随着全球气温上升，全球海洋中2%的氧气每十年就会流失一次，”该研究的共同第一作者、南安普顿大学的亚历山德拉·奥尔德塞特博士解释道，她此前就职于美因茨马克斯·普朗克化学研究所。她补充说：“中新世气候最适宜期（MCO）大约在1700万至1400万年前，其温度和大气条件与我们预测2100年后将出现的情况相似。我们拍摄了MCO时期海洋氧化的快照，以帮助了解100年或更久以后的情况可能如何发展。”
为了重建古代海洋环境，研究团队研究了被称为有孔虫的微小浮游生物化石。这些化石是从海洋钻探计划（ODP）提供的沉积物岩芯中收集的。这些生物外壳中保存的化学信号使科学家能够估算数百万年来海水中的氧气水平。分析表明，从早中新世（约1900万年前）到约1200万年前，阿拉伯海存在一个氧气最小层（OMZ）。在此期间，氧气浓度保持在每千克水约100微摩尔以下。
尽管氧气水平较低，但当时的条件还没有极端到引发海水中的氮释放到大气中——这是如今阿拉伯海发生的过程。这种转变直到1200万年后才发生，表明最严重的氧气流失被延迟了。“如今阿拉伯海的部分区域处于‘次氧状态’，由于氧气含量极低，只能支持有限的海洋生物。而在MCO时期，在相似的气候条件下，同一区域处于低氧状态——氧气含量相对适中，能支持更广泛的生物，”奥尔德塞特博士说。
共同第一作者、乔治梅森大学的安雅·赫斯博士（此前就职于罗格斯大学和伍兹霍尔海洋研究所）补充道：“MCO是我们能找到的与高排放情景下2100年后气候变暖最接近的对比。我们之前的一项研究表明，东热带太平洋在这一时期实际上氧气充足，与我们今天看到的脱氧趋势形成对比。阿拉伯海在MCO时期氧气含量也更好，但不如太平洋，氧气含量适中，最终的衰退比太平洋滞后约200万年。”
奥尔德塞特博士总结道：“我们的结果表明，目前正在发生的海洋氧气流失深受当地海洋学的影响。仅关注气候变暖的全球模型可能无法捕捉到那些可能放大或抵消更普遍趋势的区域因素。我们的研究表明，海洋对气候变暖的响应是复杂的，这意味着我们需要准备好适应不断变化的海洋条件。”