海洋中水团的运动及其循环是全球气候系统的重要组成部分。在最近发表在《国家科学院院刊》(PNAS) 上的一项研究中，研究人员能够证明，在最后一个冰河期，深海环流显着放缓。对沉积物样本的分析表明，深海水团中有机碳的分解消耗了那里可用的氧气。来自俄克拉荷马州立大学()、GEOMAR Helmholtz 基尔海洋研究中心和不来梅大学海洋环境科学中心 MARUM 的科学家参与了该出版物。

作为碳的天然汇，海洋是地球气候系统的核心要素。从长远来看，从系统中去除的碳量取决于海床中储存了多少含碳颗粒。在此，溶解的可用性氧气是至关重要的，因为它是预先形成的生物质的微生物分解过程中消耗。水体中氧气的分布主要由垂直循环决定。为了回答深海中的相应条件是否会受到地球近代历史变化的影响，这项新研究的作者检查了沉积物样本. 分析了可用作无氧条件指标并在沉积物中保存了数千至数百万年的化学元素。

分析了生物高产区的沉积物核心

该团队可用的沉积岩芯来自非洲南部西海岸外的开普盆地，水深在 1,000 至 2,500 米之间。由于洋流，该地区是最具生物生产力的地区之一：来自深处的寒冷、营养丰富的水增加了浮游植物的生产力。死有机物质的下沉颗粒由水柱中以及海床上的微生物进行处理。这个过程主要消耗氧气。如果大量有机物质下沉，这可能需要比洋流供应更多的氧气。水柱变得“缺氧”，这意味着无氧。

冰河时代的深海也检测到缺氧

利用沉积物中的地球化学特征，研究人员能够证明，与较温暖的阶段相比，上次冰期期间深海中的氧气一定要少得多。到目前为止，已知冰川期在两极和赤道之间具有更强的温度梯度，这与风环流的增加直接相关，因此富含营养的水的上升流更强，进而导致更密集的生物生产。众所周知，由于极地冰盖的形成和寒冷时期海平面的降低，近岸上升流向坡移动，从而向海洋深处移动。”

更多的有机碳储存在深处

这基本上可以归因于两个原因： 在冰川时期产生的生物质的密集分解过程消耗了大量的氧气。所研究的沉积物中有机碳含量的增加可以被视为一个明确的迹象，表明氧气的可用性必须同时受到严格限制。

“今天，在数百米水深的浅陆架上发现了无氧区，即从架到公海的过渡。另一方面，在冰河时代，水公海的海洋在更深的地方缺氧，”弗洛里安·舒尔茨博士强调说。GEOMAR 生物地球化学家是该研究的合著者，也是 Emmy Noether 研究小组 ICONOX——边缘沉积物中的铁循环以及海洋的养分和氧气平衡的负责人。

对全球碳循环的影响

“从沉积物样本中，我们了解到在冰川时期，有机物质在深海中的降解效率较低，因此更多的有机碳被埋在海床汇中，”Scholz 博士说。“通过更详细地分析地球历史上的这些过程，我们可以更好地评估较慢的循环是否也会导致未来人类释放的碳在深海沉积物中的储存量增加，”Zabel 博士补充道，并总结了研究的新研究。“在人为 CO 2增加当前气候变化的背景下，确定和评估影响海洋底层水的过程和机制至关重要 氧含量，”该论文称。