「デッドゾーン」が将来の場所と影響を予測する可能性(’Dead Zones’ Could Predict Future Locations, Impacts)

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2023-01-04 ノースカロライナ州立大学(NCState)

 地球の気候が現在より2〜3度温暖だった鮮新世に存在した海洋の「デッドゾーン」の地図を、研究者らが作成した。この研究成果は、温暖化した地球の海洋で将来発生する低酸素地帯の位置やその影響を明らかにするものである。
酸素極小帯(OMZ)とは、中層水(海面下100〜1000m)の酸素濃度が低すぎて、ほとんどの海洋生物が生息できない海域のことである。このデッドゾーンは、海全体の健全性にとって重要な役割を担っています。
OMZの位置を予測できることは、栄養循環を理解する上で重要なだけでなく、海洋生物への影響も考慮する必要があります。海洋デッドゾーンは、酸素が豊富な浅い表層海域に生息する生物の範囲を限定する。
デイヴィス教授らは、気候の温暖化が将来のOMZにどのような影響を及ぼすかを解明しようと考えた。そこで彼らは、地球の大気中の二酸化炭素濃度が現在とほぼ同じであった鮮新世(530万年前から260万年前)に注目した。
鮮新世OMZの位置を特定するために、研究者たちは有孔虫という小さなプランクトンの化石を利用した。有孔虫は、大きな砂粒ほどの大きさの単細胞生物である。炭酸カルシウムの硬い殻を形成し、海底堆積物の中にとどまることができる。
その中でも、グロボロタロイデス・ヘキサゴナスという種は、低酸素地帯にしか生息していない。研究チームは、鮮新世堆積物のデータベースを調べ、この種を見つけることで、鮮新世OMZの地図を作成することができた。そして、そのマップを鮮新世の酸素濃度のコンピューターモデルと重ね合わせたところ、両者が一致することがわかった。
OMZマップは、鮮新世において、低酸素水域が大西洋、特に北大西洋でより広く存在していたことを示していた。一方、北太平洋では、低酸素海域は少なかった。
大西洋の酸素がかなり少なくなった未来は何を意味するのだろうか?デイヴィスによれば、海洋における炭素貯蔵や栄養循環から、漁業や海洋生物の管理方法まで、あらゆることに大きな影響を与える可能性があるという。
OMZは海洋動物にとって “床 “のようなもので、海洋動物は水面に押し出されます。そのため、漁師は突然たくさんの魚を目にするかもしれませんが、実際には通常より多くの魚がいるわけではなく、より狭い空間に押し込められただけなのです」とデイビスは言います。漁業者は個体数を管理する際に、OMZの影響を考慮する必要があります。
「また、表層水中の生物が利用できる栄養分の量や、海洋に取り込まれた二酸化炭素の蓄積場所などにも、微細ながら大きな変化が見られるかもしれません」。
この研究は、Nature Communicationsに掲載され、全米科学財団(助成金OCE-1851589)の支援を受けています。

<関連情報>

中間水循環が鮮新世酸素欠乏症地帯の分布を促進する Intermediate water circulation drives distribution of Pliocene Oxygen Minimum Zones

Catherine V. Davis,Elizabeth C. Sibert,Peter H. Jacobs,Natalie Burls & Pincelli M. Hull
Nature Communications  Published:04 January 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-022-35083-x

Abstract

Oxygen minimum zones (OMZs) play a critical role in global biogeochemical cycling and act as barriers to dispersal for marine organisms. OMZs are currently expanding and intensifying with climate change, however past distributions of OMZs are relatively unknown. Here we present evidence for widespread pelagic OMZs during the Pliocene (5.3-2.6 Ma), the most recent epoch with atmospheric CO2 analogous to modern (~400-450 ppm). The global distribution of OMZ-affiliated planktic foraminifer, Globorotaloides hexagonus, and Earth System and Species Distribution Models show that the Indian Ocean, Eastern Equatorial Pacific, eastern South Pacific, and eastern North Atlantic all supported OMZs in the Pliocene, as today. By contrast, low-oxygen waters were reduced in the North Pacific and expanded in the North Atlantic in the Pliocene. This spatially explicit perspective reveals that a warmer world can support both regionally expanded and contracted OMZs, with intermediate water circulation as a key driver.

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