Исследования, начатые в Принстонском университете и недавно опубликованные в журнале Nature Geoscience, показали, что животные, от планктона до мелких рыб, ежедневно потребляют огромное количество кислорода, доступного в точно названной «зоне минимального содержания кислорода». Огромное количество организмов, которые ежедневно ищут убежище в воде на глубине примерно от 200 до 650 метров (от 650 до 2000 футов), приводит к глобальному потреблению от 10 до 40 процентов кислорода, доступного на этих глубинах.
Результаты показывают решающую и недооцененную роль, которую животные играют в химии океана в глобальном масштабе, – объяснил первый автор Даниэле Бьянки, научный сотрудник Университета Макгилла, который начал проект в качестве докторанта атмосферных и океанических наук в Принстоне.
«В некотором смысле это исследование должно изменить то, как мы думаем о метаболизме океана», – сказал Бьянки. "Ученые знают, что существует эта массовая миграция, но никто на самом деле не пытался оценить, как она влияет на химию океана.
«Обычно ученые думали, что микробы и бактерии в первую очередь потребляют кислород в более глубоких океанах», – сказал Бьянки. "Мы говорим здесь о том, что животные, которые мигрируют в течение дня, являются большим источником кислородного истощения. Мы предоставляем первый глобальный набор данных, говорящий о том, что."
Большая часть глубоководных океанов может восполнить (часто едва ли) кислород, потребляемый во время этих массовых миграций, которые известны как прямые вертикальные миграции (DVM).
Но баланс между DVM и ограниченным запасом кислорода в глубинах можно легко нарушить, сказал Бьянки, в частности, из-за изменения климата, которое, по прогнозам, приведет к дальнейшему снижению уровня кислорода в океане. Это может означать, что эти животные не смогут спуститься так глубоко, отдав их на милость хищникам и заставив их поглощать кислород пути в новой зоне океана.
"Если кислород в океане изменится, то изменится и глубина этих миграций.
Мы можем ожидать потенциальных изменений во взаимоотношениях между большими и маленькими парнями », – сказал Бьянки. "Что усложняет эту историю, так это то, что если эти животные ответственны за определенную долю кислородного истощения в целом, то изменение их привычек может иметь обратную связь с точки зрения уровня кислорода в других частях более глубокого океана."
Исследователи создали глобальную модель глубин DVM и кислородного истощения путем анализа акустических океанических данных, собранных в 389 американских и британских исследовательских экспедициях в период с 1990 по 2011 год.
Используя фоновые показания, вызванные звуком животных при их подъеме и спуске, исследователи идентифицировали более 4000 событий DVM.
Затем они химически проанализировали образцы из мест событий DVM, чтобы создать модель, которая могла бы коррелировать глубину DVM с кислородным истощением. На основе этих данных исследователи пришли к выводу, что DVM действительно усиливают дефицит кислорода в зонах минимума кислорода.
«Можно сказать, что вся экосистема совершает эту миграцию – есть вероятность, что если она плавает, она совершает такой вид миграции», – сказал Бьянки. "Раньше ученые игнорировали этот большой кусок экосистемы, когда думали о химии океана. Мы говорим, что они очень важны, и их нельзя игнорировать."
Бьянки провел анализ данных и разработку модели в McGill с доцентом кафедры наук о Земле и планетах Эриком Гэлбрейтом и докторантом МакГилла Дэвидом Карозза. Первоначальное исследование акустических данных и разработка модели миграции проводились в Принстоне с компанией K. Эллисон Смит (опубликовано как K.А.S.
Мислан), научный сотрудник Программы атмосферных и океанических наук, и Чарльз Сток, исследователь Лаборатории геофизической гидродинамики, находящейся в ведении Национального управления океанических и атмосферных исследований.