“Zona mati” telah berulang kali terbentuk di Pasifik Utara selama iklim hangat selama 1,2 juta tahun terakhir

Dalam 1,2 juta tahun terakhir, kehidupan laut di “zona mati” rendah oksigen di Pasifik Utara telah dipadamkan berulang kali selama interglasial hangat.

Analisis inti sedimen dari Laut Bering telah menunjukkan hubungan berulang antara iklim yang lebih hangat dan episode tiba-tiba dari “zona mati” rendah oksigen di subarktik Pasifik Utara selama 1,2 juta tahun terakhir.

Studi baru, yang dipimpin oleh para peneliti dari UC Santa Cruz, diterbitkan pada 2 Juni 2021 pada tahun 2021 Kemajuan ilmiah. Hasilnya memberikan informasi penting untuk memahami penyebab kelaparan oksigen atau “hipoksia” di Pasifik Utara dan untuk memprediksi terjadinya kondisi hipoksia di masa depan.

Inti sedimen dari Laut Bering berisi catatan peristiwa terdeoksigenasi masa lalu dalam bentuk sedimen berlapis atau “dilaminasi”. Kredit gambar: IODP

“Penting untuk memahami apakah perubahan iklim mendorong lautan menuju ‘titik kritis’ untuk hipoksia mendadak dan parah yang akan menghancurkan ekosistem, sumber makanan, dan ekonomi,” kata penulis utama Karla Knudson, yang memimpin penelitian sebagai mahasiswa PhD di geosains UCSC.

Para peneliti mendasarkan hasil mereka pada analisis inti sedimen dalam dari sebuah situs di Laut Bering. Dalam jangka waktu yang lama, sedimen diendapkan dan menumpuk di dasar laut. Aktivitas organisme yang hidup di sedimen dasar laut biasanya mengganggu dan mencampurnya saat menumpuk, tetapi begitu hipoksia membunuh organisme ini, pola lapisan yang teratur tetap ada. Dengan cara ini, para ilmuwan dapat menemukan peristiwa hipoksia masa lalu dalam bentuk sedimen berlapis atau “dilaminasi” ini di inti bor yang dibor dari dasar laut.

Para ilmuwan telah lama mengetahui episode utama hipoksia yang meluas di Pasifik Utara pada akhir Zaman Es terakhir, ketika pencairan lapisan es mengirimkan aliran air tawar yang besar ke laut. Studi baru memberikan catatan pertama dari peristiwa terdeoksigenasi sebelumnya dan menunjukkan bahwa peristiwa terbaru tidak mewakili sebagian besar peristiwa ini dalam hal mekanisme atau waktu.

“Itu tidak membutuhkan gangguan besar seperti pencairan lapisan es,” kata penulis terkait Ana Christina Ravelo, profesor ilmu kelautan di UC Santa Cruz. “Peristiwa hipoksia mendadak ini sebenarnya umum dalam catatan geologis dan biasanya tidak terkait dengan deglaciation. Mereka hampir selalu terjadi selama periode interglasial yang hangat, seperti yang kita alami sekarang.”

Hipoksia terjadi setelah pertumbuhan intensif fitoplankton (alga laut) di permukaan air. Ketika fitoplankton mati, mereka tenggelam lebih dalam ke laut dan membusuk, mengkonsumsi oksigen dan melepaskan karbon dioksida ke air di bawah permukaan. Apa yang memicu peristiwa ini, bagaimanapun, masih belum jelas. Pemanasan laut, permukaan laut yang tinggi, dan ketersediaan zat besi (faktor pembatas dalam pertumbuhan fitoplankton) semuanya tampaknya berperan.

“Studi kami menunjukkan bahwa permukaan laut yang tinggi yang terjadi selama interglasial hangat berkontribusi pada peristiwa hipoksia ini,” kata Knudson. “Ketika permukaan laut tinggi, besi terlarut dapat masuk dari landas kontinen yang tergenang ke laut terbuka dan mendorong pertumbuhan fitoplankton yang intensif di permukaan air.”

Sementara permukaan laut yang tinggi merupakan kondisi latar belakang yang penting, itu saja tidak cukup untuk memicu peristiwa hipoksia. Perubahan sirkulasi laut, termasuk peningkatan upwelling untuk membawa lebih banyak nutrisi ke permukaan air dan arus yang lebih kuat yang dapat membawa besi dari landas kontinen ke laut terbuka, dapat memainkan peran penting, kata Knudson.

Karena efek suhu pemanasan global dan pengayaan nutrisi perairan pesisir melalui pupuk pertanian, zona mati regional saat ini terjadi di wilayah pesisir di seluruh dunia. Tetapi bahkan zona mati besar-besaran di mulut Mississippi tidak ada artinya dibandingkan dengan hipoksia luas yang terjadi di seluruh Pasifik Utara pada akhir Zaman Es terakhir.

Karena studi baru ini didasarkan pada inti sedimen dari satu lokasi, para peneliti tidak tahu seberapa besar zona mati yang mereka rekam – apakah mereka terbatas pada Laut Bering atau membentang di Lingkar Pasifik Utara seperti peristiwa terbaru.

Anggota kru di luar negeri dari kapal penelitian JOIDES Resolution mengebor inti sedimen dari dasar laut di Laut Bering selama ekspedisi IODP pada tahun 2009 di mana ilmuwan kelautan UCSC Christina Ravelo adalah co-chief scientist. Kredit foto: Carlos Alvarez Zarikian, IODP / TAMU

“Kami tidak tahu seberapa luas mereka, tetapi kami tahu bahwa mereka sangat intens dan berlangsung lebih lama daripada peristiwa deglaciation yang dipelajari dengan baik,” kata Ravelo, kepala ilmuwan Ekspedisi 323 dari Program Pengeboran Laut Terpadu, yang meluncurkan Program Pengeboran Laut Bering pada tahun 2009. Telah memulihkan inti.

Knudson mengatakan inti mencatat beberapa peristiwa selama setiap periode interglasial sepanjang Pleistosen, dengan transisi tiba-tiba di mana sedimen laminasi muncul dan menghilang di inti.

Hasil baru meningkatkan kekhawatiran tentang apakah perubahan iklim dan pemanasan laut akan mengarah ke titik kritis yang akan memicu hipoksia meluas di Pasifik Utara.

“Sistem disiapkan untuk jenis acara ini,” kata Ravelo. “Kita perlu tahu seberapa besar mereka dan kita perlu memikirkan kembali bagaimana peristiwa ini dipicu karena kita sekarang tahu bahwa itu tidak perlu menjadi gangguan besar. Studi ini menjadi dasar bagi banyak pekerjaan lanjutan.”

Referensi: “Penyebab dan waktu hipoksia Pasifik subarktik berulang” oleh Karla P. Knudson, Ana Christina Ravelo, Ivano W. Aiello, Christina P. Knudson, Michelle K. Drake dan Tatsuhiko Sakamoto, 2 Juni 2021, Kemajuan ilmiah.
DOI: 10.1126 / sciadv.abg2906

Selain Knudson dan Ravelo, Ivano Aiello dari Moss Landing Marine Laboratories, Christina Knudson dari University of St. Thomas di Minnesota, Michelle Drake dari UC Santa Cruz dan Tatsuhiko Sakamoto dari Mie University di Jepang adalah rekan penulis makalah ini.