Oceán bude za 4000 rokov teplý a stále bohatý na kyslík - GEOMAR - Helmholtzovo centrum pre
Výpočet modelu ukazuje predtým zanedbanú interakciu dusíkového cyklu
26.06.2019/Kiel. Čím vyššia je teplota, tým menej plynov sa vo vode rozpustí - toto jednoduché fyzikálne spojenie okrem iného vysvetľuje merateľnú stratu kyslíka v teplejších oceánoch. V medzinárodnom časopise Nature Communications dnes publikujú vedci z GEOMAR Helmholtzovho centra pre výskum oceánov Kiel modelový výpočet, podľa ktorého bude po stáročiach strát obsahovať teplejší oceán za 4000 rokov ešte viac kyslíka, ako je tomu dnes. Štúdia vysvetľuje nezrovnalosti v rozpočte na kyslík predchádzajúcich simulácií, ale zároveň prináša nové otázky.
Oceány strácajú kyslík. Ukázali to početné štúdie z posledných rokov založené na priamych meraniach. Pretože voda môže so zvyšujúcimi sa teplotami rozpúšťať menej plynov, tieto výsledky neboli prekvapujúce. Okrem globálneho otepľovania podporujú stratu kyslíka aj faktory, ako napríklad nadmerné hnojenie pobrežných morí. Ako však vyzerá budúcnosť? Ak bude globálne otepľovanie pokračovať, stane sa nakoniec oceán úplným nedostatkom kyslíka? Takéto anoxické fázy sa v skutočnosti vyskytli niekoľkokrát v histórii Zeme v kombinácii s významnými udalosťami hromadného vymierania. Tiež boli spojené s vysokou hladinou oxidu uhličitého v atmosfére a vysokými globálnymi teplotami.
Vedci z GEOMAR Helmholtzovho centra pre výskum oceánov Kiel publikujú v medzinárodnom časopise Nature Communications modelové výpočty vývoja obsahu kyslíka v oceánoch do roku 8000. Podľa ich scenára predpokladajú, že veľká časť fosílnych zásob bude spálená. Emisie naďalej stúpajú až do konca storočia a potom sa do roku 2300 znížia na nulu. V modeli sa planéta zahreje o ďalších 6 stupňov a teploty zostávajú na tejto vysokej úrovni až do konca simulácie.
Prekvapujúci výsledok sa týka obsahu kyslíka v oceáne: po ďalšom poklese v priebehu niekoľkých stoviek rokov stúpa zásoba kyslíka v oceáne znova a za takmer 4 000 rokov dosiahne dokonca vyššiu úroveň ako pred industrializáciou. Na prvý pohľad sa zdá paradoxné, že model ukazuje, napriek neočakávanému zvýšeniu kyslíka so stúpajúcimi globálnymi teplotami, zreteľnú expanziu a výraznejšie vyjadrenie minimálnych zón kyslíka, ktoré už existujú vo svetových oceánoch.
Z výskumov Kiel Collaborative Research Center 754 je známe, že také oblasti s nízkym obsahom kyslíka sú mŕtve zóny pre väčšie organizmy, ako sú ryby a hlavonožce. Avšak určitým baktériám, ktoré namiesto kyslíka dýchajú dusičnany, sa tam darí veľmi dobre. "Energiu čerpajú z chemického procesu, ktorý nazývame denitrifikácia." Je to dôležitá súčasť cyklu dusíka, ale znamená to, že pri dýchaní organického materiálu sa spotrebuje menej kyslíka, ako bolo vyrobené pri fotosyntéze, “vysvetľuje profesor Oschlies.
Pri výpočte nového modelu vedci po prvýkrát dôsledne spájali kyslíkový cyklus s dusíkovým. Ukázalo sa, že kvôli rozsiahlym minimálnym zónam kyslíka už viac a viac organického materiálu nie je inhalovaných kyslíkom ako predtým, ale denitrifikáciou dusičnanmi. S tým spojené úspory kyslíka prekročili stratu kyslíka v oceánoch v dôsledku oteplenia po niekoľkých tisíc rokoch. „Nemôžeme však hovoriť o celoplošnom zotavení, pretože v modeli sú zachované rozsiahle minimálne kyslíkové zóny blízko morskej hladiny. Veľká časť dodatočného kyslíka ide do hlbokého oceánu, “hovorí Andreas Oschlies.
Predchádzajúce modelové výpočty často zanedbávali cyklus dusíka. "Preto neboli výsledky v rozpočte na kyslík nikdy celkom uspokojivé." Teraz to môžeme vyriešiť, “hovorí profesor Oschlies.
Nastáva však nový problém: anoxické fázy, ktoré existovali v dejinách Zeme v teplom podnebí, sa novými nálezmi vysvetľujú ešte ťažšie. Je zrejmé, že v zložitej súhre biologických, fyzikálnych a chemických procesov v oceáne existujú faktory a procesy spätnej väzby, ktoré ešte nie sú úplne pochopené. „Preto je štúdia dôležitá aj pre súčasnosť. Ukazuje to medzery v našich znalostiach o centrálnych procesoch v oceáne, ktoré môžu byť relevantné aj pre súčasné zmeny, “sumarizuje dôležitosť štúdie Andreas Oschlies.
Pôvodné dielo:
Oschlies, A., W. Koeve, A. Landolfi, P. Kähler (2019): Strata fixovaného dusíka spôsobuje čistý zisk kyslíka v teplejšom budúcom oceáne. Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-019-10813-w
Vezmite prosím na vedomie:
Táto štúdia bola financovaná Nemeckou výskumnou nadáciou v rámci Centra spoločného výskumu 754 „Podnebie - biogeochemické interakcie v tropickom oceáne“.
Obrázky vo vyššom rozlíšení:
Organický materiál v oceáne sa v súčasnosti rozkladá predovšetkým pomocou kyslíka. (Vľavo). Spolu s otepľovaním oceánu to vedie k strate kyslíka. V budúcnosti bude teplejší oceán (vpravo) viac organického materiálu vdýchnutý denitrifikáciou dusičnanmi. S tým spojená úspora kyslíka by dokonca prekročila stratu kyslíka v dôsledku zahriatia. Grafika: Rita Erven/GEOMAR