«Мертвые зоны» океана выделяют один из худших парниковых газов

(Анджей Сувара/Unsplash)

В октябре 2019 года я вместе с группой ученых отправился в плавание на борту канадского корабля береговой охраны «Джон П. Талли» в северо-восточной части Тихого океана, у побережья острова Ванкувер.

Борясь с бурным морем и недостатком сна, мы провели большую часть недели, работая плечом к плечу в небольшом стационарном холодильнике, анализируя донные отложения, чтобы узнать больше о влиянии условий с низким содержанием кислорода на глубоководную среду.

Когда организмы умирают, они тонут в толще воды, потребляя кислород в подповерхностном океане по мере разложения. Это приводит к полосам обедненной кислородом воды, называемым зонами минимума кислорода или «мертвыми зонами».

Эти суровые условия непригодны для жизни большинства организмов. Хотя в некоторых районах они встречаются естественным образом, мертвые зоны часто появляются после того, как удобрения и сточные воды смываются вниз по течению в прибрежные районы, вызывая цветение водорослей, которые затем отмирают и разлагаются.

Одно из наших исследований той экспедиции показало, что отложения под бедными кислородом водами являются значительным источником закиси азота (N₂О). Этот газ выбрасывается в атмосферу, когда глубинные воды поднимаются на поверхность в процессе, известном как апвеллинг.

Закись азота, более известная как «веселящий газ», является мощным парниковым газом, в 300 раз более сильным, чем углекислый газ.

Глобальные выбросы N₂O увеличиваются в результате деятельности человека, стимулирующей его производство.

Н₂О горячие точки

В настоящее время на океаны приходится около 25 процентов мирового N₂Выбросы O, и ученые работают над улучшением оценок вклада морской среды.

Большинство исследований было сосредоточено на зонах минимума кислорода, которые известны как горячие точки азота.₂О выбросы.

Потепление океана из-за изменения климата приводит к расширению зон минимума морского кислорода во всем мире. Это привело к предположению, что Н.₂Выбросы O из океанов будут продолжать увеличиваться и еще больше ускорят изменение климата.

Наши результаты показывают, что даже больше N₂Производство O можно ожидать там, где эти воды с низким содержанием кислорода соприкасаются с морским дном.

Азот является важным компонентом жизни на Земле и существует в окружающей среде во многих различных формах. Специализированные группы одноклеточных микробов используют азотсодержащие соединения, такие как аммоний и нитраты, для получения энергии для управления клеточными функциями.

Эти метаболические реакции опосредуют превращение азота между различными его состояниями в окружающей среде, в ходе которого N₂O может просачиваться в окружающую среду в качестве побочного продукта.

Помимо парникового эффекта, N₂O также является преобладающим озоноразрушающим веществом, выбрасываемым в атмосферу.

В холодильной камере на борту Tully проводятся эксперименты по инкубации осадка. (Брет Джеймсон)

Мангровые заросли как N₂О банки

Осенью 2020 года наша команда отправилась на Бермудские острова, чтобы измерить N₂Выбросы O в нетронутом мангровом лесу в сотрудничестве с Бермудским институтом наук об океане.

Эти отложения были более мелкими и доступными для снорклинга, что позволило нам тщательно изучить их роль в N₂O езда на велосипеде в различных условиях окружающей среды.

Мы обнаружили, что отложения морского дна в мангровых зарослях Бермудских островов фактически потребляли азот.₂О из вышележащих морских вод. Похожие N₂O «раковины» были описаны ранее в других нетронутых системах, включая эстуарии, мангровые заросли и даже наземные почвы.

Способность этих областей рисовать N₂O из атмосферы связан с концентрацией азотсодержащих питательных веществ в окружающей среде. Производство закиси азота подавляется, когда этих азотсодержащих питательных веществ не хватает.

Когда уровни питательных веществ достаточно низки, морские среды обитания могут действовать как чистые потребители азота.₂О.

Отложения, действующие как N₂Поглотители O также могут выступать в качестве чистых источников N.₂O в атмосферу при повышенной нагрузке азотом из сельскохозяйственных стоков и городских сточных вод.

Действительно, мангровые заросли и другие прибрежные экосистемы, в которые постоянно поступает растворенный азот, как правило, содержат большое количество азота.₂О излучатели.

Степень, в которой нетронутая окружающая среда может служить буфером против увеличения содержания азота в атмосфере.₂Концентрация O все еще не определена. Большинство исследований на сегодняшний день сосредоточены на густонаселенных и сильно нарушенных регионах Европы и Азии, которые действуют как источники азота.₂О.

Это оставляет много информации о роли нетронутых морских местообитаний в качестве N₂Поглотители O и их общее влияние на глобальные N₂О бюджеты.

Целевое удобрение

Хотя сокращение будущего морского N₂Выбросы O зависят от более сложной проблемы замедления роста и распространения зон минимума кислорода в морской среде, действия по сохранению и восстановлению нетронутой прибрежной среды являются податливыми вмешательствами, которые могут быть реализованы в краткосрочной перспективе.

В настоящее время на сельскохозяйственные методы человека приходится более двух третей глобального азота.₂О выбросы.В результате большое внимание было направлено на снижение количества избыточного азота, добавляемого в сельскохозяйственные почвы с помощью удобрений.

Поскольку питательные вещества, которые не поглощаются растениями, часто попадают в водоразделы, впадающие в океан, политика, направленная на решение проблемы чрезмерного использования удобрений, также принесет пользу прилегающим водным экосистемам.

Однако для дальнейшего сокращения морских выбросов потребуется многогранный подход, который также касается развития прибрежных районов и методов удаления сточных вод в сильно пострадавших районах.

Организация Объединенных Наций объявила 2021 год началом Десятилетия наук об океане в интересах устойчивого развития. Детализация жизненно важной связи между океанами и изменением климата никогда не была более своевременной, чем сейчас.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.