Vandenynų anoksiniai reiškiniai: deguonies stoka ir masiniai išmirimai

Sužinokite, kaip vandenynų anoksiniai reiškiniai — deguonies stoka okeanuose — sukėlė praeities masinius išmirimus ir šiandien formuoja „negyvasias zonas”.

Anoksiniai reiškiniai (AE) įvyksta tada, kai vandenynuose visiškai arba beveik visiškai sumažėja deguonies (O₂) koncentracija po paviršiumi. Tokie reiškiniai gali būti vadinami okeaniniais anoksiniais reiškiniais arba giliųjų vandenynų anoksiniais reiškiniais. Svarbu atskirti anoksiją nuo hipoksijos: hipoksijos atveju deguonies koncentracija yra sumažėjusi, bet vis dar išlieka gyvybei pavojingas, o anoksija reiškia beveik visišką O₂ nebuvimą. Kai jūrose be deguonies kartu kaupiasi vandenilio sulfidas (H₂S), tokią būklę vadiname euksinija (euxinia), kuri dažnai turi dar rimtesnių pasekmių ekosistemoms.

Priežastys ir mechanizmai

• Maistinių medžiagų perteklius ir eutrofikacija: pakrančių zonose intensyvus trąšų nuotėkis iš žemės ūkio ir nuotekų sukelia dumblių žydėjimą; dumblių ir planktono likučiai suyra bakterijų, kurios sunaudoja deguonį vandenyje.
• Vandenų stratifikacija: sluoksniavimasis (šiltas, lengvas viršutinis sluoksnis ir šaltas, tankesnis giluminis sluoksnis) riboja deguonies patekėjimą iš paviršiaus į gilesnius sluoksnius.
• Šilumos poveikis: šiltesnis vanduo laiko mažiau ištirpinto deguonies ir dažniau stiprina stratifikaciją, todėl klimato atšilimas prisideda prie OMZ (oksigeno minimizavimo zonų) plėtimosi.
• Circulacijos pokyčiai ir stazinimas: pokyčiai vandenų cirkuliacijoje – pvz., susilpnėjusi vertikali maiša ar lėtesnis atsinaujinimas giluminiuose vandenyse – gali ilgai neleisti atstatyti deguonies.
• Geologiniai ir paleoerdvės veiksniai: masyvi vulkaninė veikla, padidėjęs atmosferinis CO₂ ir kiti ilgalaikiai klimato pokyčiai geologinėje praeityje galėjo išprovokuoti plačias anoksijas.

Pasekmės gyvajai gamtai ir biogeochemijai

Anoksiniai įvykiai sukelia masinius mirties atvejus jūrų dugne (bentosui) ir stiprias pokyčių bangas maitinimosi grandinėse. Dėl deguonies stokos žūsta daugumai organizmų reikalingos rūšys, o išgyvena tik organizmai, prisitaikę prie mažo arba jokio O₂, arba organizmai toleruojantys H₂S. Pasekmės apima:

• masinį bentoso išsekimą ir rūšių praradimą;
• kompozicijos pokyčius pelaginiuose tinkluose ir žuvininkystės nuostolius;
• biogeocheminių ciklų perorientavimą — padidėja denitrifikacija, gali didėti šiltnamio efektą sukeliančių dujų (pvz., N₂O) emisija;
• ilgalaikę nuosėdų cheminę transformaciją – susidaro juodieji skalūnai ir sulfatai/pyritai.

Geologiniai įrodymai ir masiniai išmirimai

Dideli anoksiniai reiškiniai buvo fiksuoti geologiniuose sluoksniuose: organinių medžiagų turtingos nuosėdos (juodieji skalūnai) ir tam tikri biomarkeriai rodo praeities anoksijas. Geocheminiai požymiai—pvz., didelės molibdeno, urano ar vanadino koncentracijos, pyrito framboidai, anglies ir sieros izotopų pokyčiai bei fototrofinių žaliųjų sierafiksų biomarkeriai (isorenieratano tipo junginiai)—naudojami rekonstravimui. Tokių įvykių metu kartais kilo masiniai išmirimai; labiausiai žinomas pavyzdys yra permo pabaigos masinis išnykimas, kurio metu anoksiniai/euksininiai sąlygų požymiai sutampa su biotinėmis krizėmis. Geologai geologai naudojo kai kuriuos iš šių įvykių kaip biostratigrafinius žymenis datavimui.

Visgi reikia pažymėti, kad anoksiniai įvykiai geologinėje praeityje paprastai buvo epizodiniai ir, pagal daugelį rekonstrukcijų, jie dažniausiai netruko milijonus metų; daugeliu atvejų regioninės arba globalaus masto anoksijos trukmė vertinama įvairiai, tačiau paprastai vietiniai ar platus AE epizodai trunka nuo tūkstančių iki kelių šimtų tūkstančių metų. Pokalbio literatūroje nurodoma, kad dauguma vandenynų AE pilnai atsinaujina per maždaug pusę milijono metų arba trumpiau, priklausomai nuo priežasčių ir aplinkybių.

Šiuolaikinės „negros zonos“ ir jų priežastys

Šiuo metu Žemėje yra keletas vietų, kuriose vietiniu lygmeniu pastebimi anoksinių reiškinių požymiai arba sezoniniai „negyvosios zonos“. Tokios zonos egzistuoja prie rytinės JAV pakrantės, Česapeiko įlankoje, Skandinavijos Kategato sąsiauryje, Juodojoje jūroje, šiaurinėje Adrijos jūros dalyje ir prie Luizianos krantų. Daugelis šių „dead zones“ (mirusios zonos) yra susijusios su žmogaus veikla — maistinių medžiagų (ypač nitratai ir fosfatai) nuotėkiu iš žemės ūkio, gyvulininkystės, pramonės ir neišvalytų nuotekų.

Matuokliai, stebėsena ir prevencija

Anoksijos stebėjimui naudojami deguonies jutikliai, profiliai, glideriai, ARGO bojai, laivų ekspedicijos ir palydovinės priemonės (netiesiogiai – chlorofilo koncentracijos stebėsena). Siekiant sumažinti riziką ir pavojų:

• reikia mažinti maistinių medžiagų nuotėkį (sumažinti trąšų naudojimą, gerinti nuotekų valymą);
• atkurti ir apsaugoti pakrančių buveines (mangrovės, pelkės, sūriųjų lagūnų buveinės), kurios sugeria maistines medžiagas;
• gerinti valdymą žuvininkystėje, kad sumažėtų ekosistemos pažeidimas;
• įdiegti ir plėtoti stebėsenos tinklus bei ankstyvo įspėjimo sistemas;
• spręsti klimato kaitos problemas – mažinti šiltnamio dujų emisijas, kad sulėtėtų vandenų sušildymas ir deguonies mažėjimas.

Ką reiškia ateičiai?

Klima kaitos ir intensyvios žemės ūkio veiklos kontekste OMZ zonos ir lokaliai anoksinės sąlygos gali plėstis. Tai reiškia didesnę riziką pakrančių ekosistemoms, žuvininkystei ir biologinei įvairovei. Visiškas pasaulinių vandenynų anoksinis scenarijus istorijoje buvo retas ir susijęs su stipriais geologiniais ir klimatiniais veiksniais; tačiau lokalios ir regioninės anoksijos, kurios jau veikia šiandien, yra reali ir sprendžiama problema — daugiausia dėl žmogaus veiklos.

Supratimas, stebėsena ir tarptautinis bei vietinis valdymas yra būtini, kad būtų sumažinta anoksinių reiškinių kaita ir apsaugota jūrų gyvybė bei žmonių pragyvenimo šaltiniai.

Klausimai ir atsakymai

Klausimas: Kas yra anoksinis įvykis?

K: Kaip vadinami anoksiniai reiškiniai?

K: Ar pastaruoju metu būta didelių anoksinių reiškinių?

K.: Kokie anoksinių įvykių įrodymai pastebimi geologiniuose įrašuose?

K.: Ar anoksiniai reiškiniai sukėlė masinius išnykimus?

K.: Kiek laiko paprastai trunka vandenynų anoksiniai reiškiniai?

K: Kokie yra vietovių Žemėje pavyzdžiai, kuriose galima įžvelgti anoksinių reiškinių požymių?

Paieška pagal raidę