Jak zmieniający się poziom O2 wpływa na życie morskie?

Od wybrzeża po głębiny morskie zmieniający się poziom tlenu na różne sposoby wpływa na życie, jak wyjaśnia biolog morski MARCO FUSI z Uniwersytetu w Newcastle

Atmosfera ziemska utrzymuje stały poziom tlenu, niezależnie od tego, czy jest zimowy, deszczowy dzień, czy gorące lato. Po drugiej stronie oceanu stężenie tlenu znacznie się różni w zależności od miejsca i czasu.

Czasami poziom tlenu zmienia się w ciągu dnia, podczas gdy w niektórych głębokich częściach oceanu stężenie tlenu pozostaje stałe. W niektórych miejscach w ogóle nie ma tlenu, ale życie wciąż kwitnie.

Gatunki morskie w różny sposób reagują na odtlenienie oceanu (spadek poziomu tlenu w wodzie morskiej) w zależności od miejsca zamieszkania. Z morzami pod groźbą ze względu na zmiany klimatyczne i zanieczyszczenia, które przyczyniają się do odtlenienia, niektóre gatunki morskie są bardziej zagrożone niż inne.

Jako ekolog morski badam, jak zmiany w dostępności tlenu wpływają na odporność zwierząt morskich na zmiany klimatyczne. Moje badania to pokazują przybrzeżne gatunki morskie narażone na codzienną zmienność tlenu są bardziej odporne na skoki odtlenienia niż stworzenia żyjące w głębinach, które są przystosowane do stałego poziomu tlenu.

Nad wybrzeżem

Dla stworzeń przybrzeżnych, takich jak mątwy, rozgwiazdy czy kraby żyjące w trawie morskiej, lasach wodorostów lub namorzynach, codzienne życie to tlenowy rollercoaster.

W ciągu dnia fotosynteza prowadzona przez glony i rośliny jest wyzwalana przez światło słoneczne i wytwarza ogromną ilość tlenu. To prowadzi do przesycenie tlenem, stan, w którym wytwarzana jest tak duża ilość tlenu pęcherzyki tlenu są uwalniane do wody.

Ekosystemy przybrzeżne, takie jak trawa morska, wodorosty, koralowce i namorzyny, stanowią bufor dla odtlenienia, ponieważ to przesycenie przyspiesza metabolizm żyjących tam organizmów morskich – przy większej dostępności tlenu zwierzęta mogą wytwarzać więcej energii i łatwiej radzić sobie z niewielkim odtlenieniem.

W nocy, bez światła słonecznego, algi i rośliny przybrzeżne nie dokonują fotosyntezy. Zamiast tego pobierają tlen w procesie oddychania – tak jak zwierzęta oddychają, liście roślin oddychają i pobierają tlen do swoich komórek. Zwierzęta są więc codziennie narażone na działanie środowiska o niskiej zawartości tlenu.

Te zwierzęta morskie ewoluowały, aby radzić sobie ze zmiennymi poziomami wysokiego i niskiego poziomu tlenu w wodzie morskiej, wykorzystując przesycenie tlenem w ciągu dnia, aby chronić się przed rosnącymi temperaturami i zanieczyszczeniami.

Następnie w nocy, gdy brakuje tlenu, przechodzą na inne procesy metabolizmu beztlenowego, takie jak fermentacja – tak jak nasze mięśnie wytwarzają kwas mlekowy podczas intensywnych ćwiczeń beztlenowych. Na przykład drapieżne kraby aktywnie polują w namorzynach w nocy przy bardzo ograniczonej ilości tlenu.

Jednak zwierzęta przybrzeżne przystosowane do krótkotrwałego niedoboru tlenu nie radzą sobie dobrze z długimi okresami bez dużej ilości tlenu. Problemy pojawiają się więc, gdy codzienne wahania poziomu tlenu zostają zakłócone przez globalne ocieplenie i zanieczyszczenia spowodowane przez człowieka, co powoduje utrzymywanie się niskiego poziomu tlenu przez dni lub tygodnie.

W razie zamówieenia projektu jeżowcesprawia to, że są wolniejsze i mniej zdolne do ucieczki przed drapieżnikami. W przypadku innych zwierząt może to skutkować wolniejszym tempem karmienia lub ograniczeniem wzrostu.

W głębokim oceanie

Na głębokościach od 200 do 1,500 m, w tak zwanej „strefie minimum tlenu”, tlen występuje na najniższym poziomie nasycenia. Tutaj niektóre zwierzęta głębinowe, zwłaszcza ryby, są dobrze przystosowane do warunków o wyjątkowo niskiej zawartości tlenu.

Chociaż te ryby nie zostaną bezpośrednio dotknięte odtlenieniem, ponieważ już dobrze się rozwijają w tym siedlisku, to bardziej prawdopodobne że odtlenienie rozszerzy tę strefę niskiego poziomu tlenu, potencjalnie wpływając na pobliskie ryby, które nie tolerują dalszego odtlenienia.

W otchłani, na głębokości ponad 3,000 m, zwierzęta są przyzwyczajone do życia w warunkach, w których poziom tlenu nigdy się nie waha. Światło słoneczne nigdy nie dociera do najgłębszych części dna morskiego, dlatego fotosynteza nie może zachodzić.

Tutaj prądy oceaniczne powodują stały dopływ tlenu, ale zmiany klimatyczne wpływają na dynamikę tych prądów.

Nawet najmniejsze zmniejszenie poziomu tlenu może mieć katastrofalne skutki dla życia morskiego w tym miejscu. W niektórych scenariuszach górnictwo głębinowe może uwolnić duże ilości materii organicznej z osadu. Może to reagować z całym dostępnym tlenem i jeszcze bardziej go wyczerpać, powodując śmierć żywych stworzeń.

Na słonym dnie morskim

W niektórych lokalizacjach, m.in morze Czerwone, bardzo słone baseny solankowe lub podmorskie jeziora na dnie morskim tętnią życiem, mimo braku tlenu. Bakterie, kraby, małże i ryby podobne do węgorzy wyewoluowały w tych odtlenionych morzach i dalsze odtlenienie nie będzie miało na nie żadnego wpływu.

Po drugiej stronie oceanu odtlenienie może zaostrzyć inne zagrożenia, takie jak zakwaszenie oceanu (obniżenie pH oceanu) lub nagły wzrost i spadek zasolenia. Łącznie zmiany te mogą być śmiertelne dla gatunków morskich, które przetrwają w bardzo specyficznych warunkach.

Zatem utrzymujące się warunki niskiej zawartości tlenu będą stwarzać różne poziomy zagrożenia dla zwierząt w różnych siedliskach. Siedliska przybrzeżne wytwarzające tlen, takie jak ławice trawy morskiej, muszą być chronione i odtwarzane.

Prąd oceaniczny, który sprowadza tlen do głębin morskich, również jest istotny, a najlepszym sposobem na jego ochronę jest możliwie najszybsze spowolnienie globalnego ocieplenia.

Nie masz czasu czytać o zmianach klimatycznych tyle, ile byś chciał?
Zamiast tego otrzymuj cotygodniowe podsumowanie w swojej skrzynce odbiorczej. W każdą środę redaktor ds. środowiska The Conversation pisze „Wyobraź sobie”, krótki e-mail, w którym porusza nieco głębiej tylko jeden problem klimatyczny. Dołącz do ponad 30,000 XNUMX czytelników, którzy do tej pory subskrybowali.

Również w Divernet: Wzrost w martwych strefach powoduje niepokój