Мертвые зоны — это районы океана, лишенные кислорода. Большинство морских животных, таких как рыбы и крабы, не могут жить в этих регионах, где могут выжить только определенные микроорганизмы. Помимо воздействия на окружающую среду, мертвые зоны представляют собой экономическую проблему для коммерческого рыболовства, поскольку очень низкие концентрации кислорода связаны с уменьшением улова рыбы в Балтийском море и других частях мира.
«До нашего исследования считалось, что в открытых водах Северной Атлантики минимальная концентрация кислорода составляет около 40 микромоль на литр морской воды или около одного миллилитра растворенного кислорода на литр морской воды», — говорит ведущий автор исследования Йоханнес Карстенсен. научный сотрудник GEOMAR, Кильского центра океанографических исследований им. Гельмгольца, Киль, Германия. Эта концентрация кислорода низкая, но все же позволяет большинству рыб выжить.
Напротив, минимальные уровни кислорода, измеренные сейчас, примерно в 20 раз ниже, чем предыдущий минимум, что делает мертвые зоны почти полностью лишенными кислорода и непригодными для большинства морских животных.Мертвые зоны чаще всего встречаются у населенных берегов, где реки часто несут в океан удобрения и другие питательные химические вещества, вызывая цветение водорослей. Когда водоросли умирают, они опускаются на морское дно и разлагаются бактериями, которые в этом процессе используют кислород.
Течения в океане могут уносить эти воды с низким содержанием кислорода от побережья, но мертвая зона, образующаяся в открытом океане, еще не была обнаружена.Недавно обнаруженные мертвые зоны уникальны тем, что они образуются внутри водоворотов, больших масс воды, вращающихся в виде водоворотов. «Несколько водоворотов, которые мы наблюдали более подробно, можно представить как вращающиеся цилиндры диаметром от 100 до 150 км и высотой в несколько сотен метров, с мертвой зоной, занимающей верхние 100 метров или около того», — объясняет Карстенсен. Область вокруг вихрей мертвой зоны остается богатой кислородом.
«Быстрое вращение водоворотов очень затрудняет обмен кислорода через границу между вращающимся течением и окружающим океаном. Более того, циркуляция создает очень неглубокий слой — в несколько десятков метров — поверх завихрения. вода, которая поддерживает интенсивный рост растений », — объясняет Карстенсен.
Этот рост растений похож на цветение водорослей, происходящих в прибрежных районах, с бактериями в более глубоких водах, потребляющими доступный кислород, поскольку они разлагают тонущие вещества растений. «По нашим измерениям, мы подсчитали, что потребление кислорода в водоворотах примерно в пять раз больше, чем в обычных условиях океана».Водовороты, изучаемые в статье Biogeosciences, образуют место, где течение, текущее вдоль западноафриканского побережья, становится нестабильным. Затем они медленно перемещаются на запад в течение многих месяцев из-за вращения Земли. «В зависимости от таких факторов, как скорость вращения [водоворотов] и рост растений, изначально достаточно насыщенные кислородом воды становятся все более и более истощенными, и внутри водоворотов появляются мертвые зоны», — объясняет Карстенсен.
Группа сообщает о концентрациях в диапазоне от почти полного отсутствия кислорода до не более 0,3 миллилитра кислорода на литр морской воды. Эти значения тем более впечатляющи по сравнению с уровнями кислорода на небольшой глубине сразу за пределами водоворотов, которые могут быть до 100 раз выше, чем уровни внутри них.В течение последних семи лет исследователи проводили наблюдения в районе у побережья Западной Африки и вокруг островов Зеленого Мыса, измеряя не только концентрацию кислорода в океане, но также движение воды, температуру и соленость. Для изучения мертвых зон они использовали несколько инструментов, в том числе дрейфующие поплавки, которые часто застревали в водоворотах.
Чтобы измерить рост растений, они использовали спутниковые наблюдения за цветом поверхности океана.Их наблюдения позволили им измерить свойства мертвых зон, а также изучить их влияние на экосистему.
Зоопланктон — мелкие животные, играющие важную роль в морских пищевых сетях — обычно ночью выходят на поверхность, чтобы поесть растений, а днем прячутся в более глубоких темных водах, чтобы спастись от хищников. Однако в водоворотах исследователи заметили, что зоопланктон оставался на поверхности даже в течение дня, не попадая в среду с низким содержанием кислорода.
«Другой аспект, связанный с воздействием на экосистему, имеет социально-экономический аспект», — говорит Карстенсен. "Учитывая, что несколько мертвых зон, которые мы наблюдали, распространились менее чем на 100 км к северу от архипелага Кабо-Верде, не исключено, что мертвая зона открытого океана в какой-то момент ударит по островам. Это может привести к затоплению побережья низкими уровнями воды. -кислородная вода, которая может серьезно повлиять на прибрежные экосистемы и даже спровоцировать гибель рыбы и гибель других морских обитателей ».