氧气对地球上的生命至关重要，但由于全球变暖，海洋吸收氧气的能力正在减弱，影响了海洋生态系统和人类活动。对在海洋沉积物中发现的微观化石进行化学和形态分析的研究表明，在过去的气候变化事件中，如PETM，热带海洋的氧含量增加，这可能减轻了上层海洋的大规模灭绝，与普遍的氧气消耗预期相反。来源:SciTechDaily.com
氧气对维持地球上的生命是必不可少的。海洋从与大气接触的表层吸收氧气。然而，随着地球变暖，海洋保持氧气的能力正在慢慢减弱，这对海洋生态系统和依赖它们的人类活动产生了重大影响。尽管预计这些趋势将持续下去，但海洋内部未来的氧气分布仍不确定。这是因为在这些地区，洋流和生物量的生物分解比大气扩散的影响更大。
“海洋沉积物是海洋的历史书。通过研究过去温度迅速上升的时间间隔，我们可以获得宝贵的见解，了解海洋氧气和生物如何对气候变化做出反应，”西蒙娜莫雷蒂说，她是一篇现已发表在研究杂志《科学》上的论文的主要作者。
马克斯普朗克化学研究所的科学家与普林斯顿大学合作，通过对海洋沉积物中保存了数百万年的微型化石有孔虫进行化学和形态学测量，一个研究小组重建了古新世始新世(pem)期间热带海洋氧合的反应。
氮同位素和化石大小揭示了氧co海水浓度
有孔虫化石中保存的氮同位素使科学家能够追踪过去水中柱状反硝化的变化。在这个过程中，硝酸盐被细菌转化为分子氮(N2)，只发生在海洋中最缺氧的水域:缺氧区。“我们的测量表明，与大多数人的预期相反，反硝化作用在PETM期间减少了，这意味着海洋的缺氧区在全球变暖的这段时间内收缩了，”进行这项研究的MPIC实验室主任Alfredo Martínez-García说。
此外，有孔虫化石的大小被证明是这个谜题的一个基本部分。描述海洋生物新陈代谢的模型允许将它们的体型与它们所生活的环境温度和水中的氧含量联系起来。体型的缩小是对气候变暖的有效适应，因为它允许生物体在压力下减少新陈代谢。
普林斯顿大学地球科学教授柯蒂斯·多伊奇(Curtis Deutsch)评论说:“值得注意的是，出乎意料的是，有证据表明，热带太平洋中部的浮游有孔虫在PETM变暖期间变大了，这意味着海洋上层的热带氧气增加了。”他是这项研究的合著者之一。浮游有孔虫生活在海洋的上层，与那些生活在海底的不同。
氧气的增加可能减轻了上层海洋的大灭绝
在PETM变暖期间，热带海洋中的氧气含量增加而不是减少，这一发现也为研究人员提供了另一个谜题的线索，即海洋生物多样性的变化。PETM是新生代深海生物中最大的灭绝事件，跨越了过去6600万年。与PETM有关的许多谜团之一是，虽然这次大灭绝事件发生在更深的地方，但生活在海洋最上层的生物受到的影响较小。
西蒙娜·莫雷蒂说:“我们的研究揭示的短暂的热带氧化可能有助于在很大的温度压力下保持可居住性。”“然而，在始新世新世期间，海洋表层的动物群仍然受到了严重影响，这些生态系统花了十多年的时间才恢复到原来的状态，这在人类文明的时间尺度上是永恒的。”
参考文献:《古新世-始新世热最大值期间热带海洋上部的氧气上升》，作者:Simone Moretti, Alexandra Auderset, Curtis Deutsch, Ronja Schmitz, Lukas Gerber, Ellen Thomas, Valeria Luciani, Maria Rose Petrizzo, Ralf Schiebel, Aradhna Tripati, Philip Sexton, Richard Norris, Roberta D'Onofrio, James Zachos, Daniel M. Sigman, Gerald H. Haug和Alfredo Martínez-García, 2024年2月15日，Science。DOI: 10.1126 / science.adh4893
