Nos últimos 1,2 milhões de anos, a vida marinha foi extinta repetidamente em “zonas mortas” de baixo oxigênio no Pacífico Norte durante os períodos interglaciais quentes.

Uma análise de núcleos de sedimentos do Mar de Bering mostrou uma conexão recorrente entre climas mais quentes e episódios abruptos de “zonas mortas” de baixo oxigênio no Pacífico Norte subártico nos últimos 1,2 milhões de anos.

O novo estudo, liderado por pesquisadores da UC Santa Cruz, foi lançado em 2 de junho de 2021 em. liberado Avanços científicos. Os resultados fornecem informações críticas para compreender as causas da falta de oxigênio ou “hipóxia” no Pacífico Norte e para prever a ocorrência de condições de hipóxia no futuro.

“É importante entender se a mudança climática está levando os oceanos a um ‘ponto de inflexão’ para hipóxia abrupta e severa que destruiria ecossistemas, fontes de alimentos e economias”, disse a autora principal Karla Knudson, que liderou o estudo como estudante de doutorado em geociências da UCSC.

Os pesquisadores basearam seus resultados em uma análise de núcleos de sedimentos profundos de um local no Mar de Bering. Durante longos períodos de tempo, os sedimentos são depositados e acumulados no fundo do mar. A atividade dos organismos que vivem nos sedimentos do fundo do oceano geralmente os desregula e os mistura à medida que se acumulam, mas uma vez que a hipóxia tenha matado esses organismos, um padrão ordenado de camadas permanece. Os cientistas podem encontrar eventos hipóxicos passados ​​na forma desses sedimentos estratificados ou “laminados” em núcleos de perfuração perfurados no fundo do oceano.

Os cientistas há muito sabem de um episódio importante de hipóxia generalizada no Pacífico Norte no final da última Idade do Gelo, quando o derretimento das camadas de gelo enviou um influxo maciço de água doce ao oceano. O novo estudo fornece o primeiro registro de eventos desoxigenados anteriores e mostra que o evento mais recente não foi representativo da maioria desses eventos em termos de mecanismos ou tempo.

“Não precisa de grandes interrupções como o derretimento de mantos de gelo”, disse a autora correspondente Ana Christina Ravelo, professora de ciências marinhas da UC Santa Cruz. “Esses eventos hipóxicos abruptos são de fato comuns no registro geológico e geralmente não estão associados ao degelo. Quase sempre ocorrem durante os períodos interglaciais quentes, como o que vivemos agora. “

A hipóxia ocorre após o crescimento intensivo do fitoplâncton (algas marinhas) nas águas superficiais. Quando o fitoplâncton morre, eles afundam no oceano e se decompõem, consumindo oxigênio e liberando dióxido de carbono na água abaixo da superfície. No entanto, o que desencadeia esses eventos permanece obscuro. O aquecimento dos oceanos, os níveis elevados do mar e a disponibilidade de ferro (um fator limitante no crescimento do fitoplâncton) parecem desempenhar um papel.

“Nosso estudo mostra que os níveis elevados do mar que ocorrem durante interglaciais quentes contribuíram para esses eventos de hipóxia”, disse Knudson. “Quando o nível do mar está alto, o ferro dissolvido pode ir da plataforma continental inundada para o oceano aberto e promover o crescimento intensivo do fitoplâncton nas águas superficiais.”

Embora o nível do mar alto seja uma condição de fundo importante, por si só não é suficiente para desencadear um evento de hipóxia. Mudanças na circulação do oceano, incluindo aumento da ressurgência para trazer mais nutrientes para a superfície da água e correntes mais fortes que podem transportar ferro da plataforma continental para o oceano aberto, podem desempenhar um papel crítico, disse Knudson.

Devido aos efeitos do aquecimento global na temperatura e ao enriquecimento de nutrientes das águas costeiras por meio de fertilizantes agrícolas, zonas mortas regionais estão ocorrendo atualmente em áreas costeiras em todo o mundo. Mas mesmo a enorme zona morta na foz do Mississippi empalidece em comparação com a hipóxia generalizada que ocorreu em todo o Pacífico Norte no final da última Idade do Gelo.

Como o novo estudo é baseado em núcleos de sedimentos de um único local, os pesquisadores não sabem quão grandes são as zonas mortas que eles estão registrando – se elas foram confinadas ao Mar de Bering ou se estenderam pela orla do Pacífico Norte como o evento mais recente.

“Não sabemos quão extensos foram, mas sabemos que foram muito intensos e duraram mais do que o bem estudado evento de degelo”, disse Ravelo, co-cientista-chefe da Expedição 323 do Programa Integrado de Perfuração Oceânica, que lançou o Mar de Bering em 2009 Recuperou núcleos.

Knudson disse que os núcleos registram vários eventos durante cada período interglacial ao longo do Pleistoceno, com transições abruptas onde os sedimentos laminados aparecem e desaparecem no núcleo.

Os novos resultados levantam preocupações sobre se as mudanças climáticas e o aquecimento dos oceanos levarão a um ponto de inflexão que desencadearia uma hipóxia generalizada no Pacífico Norte.

“O sistema está preparado para esse tipo de evento”, disse Ravelo. “Precisamos saber o quão grande eles foram e precisamos repensar como esses eventos são acionados porque agora sabemos que não precisa ser grandes interrupções. Este estudo constitui a base para muitos trabalhos de acompanhamento. “

Referência: “Causas e momento da hipóxia subártica recorrente do Pacífico” por Karla P. Knudson, Ana Christina Ravelo, Ivano W. Aiello, Christina P. Knudson, Michelle K. Drake e Tatsuhiko Sakamoto, 2 de junho de 2021, Avanços científicos.
DOI: 10.1126 / sciadv.abg2906

Além de Knudson e Ravelo, Ivano Aiello da Moss Landing Marine Laboratories, Christina Knudson da University of St. Thomas em Minnesota, Michelle Drake da UC Santa Cruz e Tatsuhiko Sakamoto da Mie University no Japão são co-autores do artigo.