Tiere, die vom Plankton bis zu kleinen Fischen reichen, verbrauchen täglich große Mengen des Sauerstoffs, der in der treffend als „Sauerstoff-Mindestzone“ bezeichneten Ozeans verfügbar ist.
Der Sauerstoffgehalt des Ozeans kann im wahrsten Sinne des Wortes häufigen Höhen und Tiefen ausgesetzt sein - das heißt, in Form der zahlreichen Meeresbewohner, die nachts an der Oberfläche speisen und dann bei Tagesanbruch in die Sicherheit eines tieferen, dunkleren Wassers eintauchen .
Forschungsarbeiten, die an der Princeton University begonnen und kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht wurden, ergaben, dass Tiere, die vom Plankton bis zu kleinen Fischen reichen, täglich große Mengen des in der so genannten Sauerstoffmindestzone des Ozeans verfügbaren Sauerstoffs verbrauchen. Die schiere Anzahl von Organismen, die täglich in etwa 200 bis 650 Meter tiefen Gewässern Zuflucht suchen, führt dazu, dass weltweit zwischen 10 und 40 Prozent des in diesen Tiefen verfügbaren Sauerstoffs verbraucht werden.
Schulung von Atantic Spadefish im Südosten Floridas. Bildnachweis: Shutterstock / Peter Leahy
Die Ergebnisse zeigen eine entscheidende und unterschätzte Rolle, die Tiere in der Chemie der Ozeane auf globaler Ebene spielen, erklärte der Erstautor Daniele Bianchi, ein Postdoktorand an der McGill University, der das Projekt als Doktorand der Atmosphären- und Ozeanwissenschaften in Princeton begann.
"In gewissem Sinne sollte diese Forschung unsere Meinung zum Stoffwechsel des Ozeans ändern", sagte Bianchi. „Wissenschaftler wissen, dass es diese massive Migration gibt, aber niemand hat wirklich versucht abzuschätzen, wie sich dies auf die Chemie des Ozeans auswirkt.
"Im Allgemeinen haben Wissenschaftler angenommen, dass Mikroben und Bakterien hauptsächlich Sauerstoff im tieferen Ozean verbrauchen", sagte Bianchi. "Was wir hier sagen, ist, dass Tiere, die tagsüber wandern, eine große Quelle für Sauerstoffmangel sind. Wir liefern den ersten globalen Datensatz, der das aussagt. “
Ein Großteil der Tiefsee kann den während dieser Massenmigrationen, die als diel-vertikale Migrationen (DVMs) bezeichnet werden, verbrauchten Sauerstoff (oft nur knapp) wieder auffüllen.
Das Gleichgewicht zwischen DVMs und der begrenzten Sauerstoffversorgung im tiefen Wasser könne jedoch leicht gestört werden, sagte Bianchi - insbesondere durch den Klimawandel, der den Sauerstoffgehalt im Ozean voraussichtlich weiter senken wird. Das könnte bedeuten, dass diese Tiere nicht in der Lage wären, so tief abzusteigen, sie den Raubtieren auszusetzen und einer neuen Ozeanzone ihre sauerstoffsaugenden Wege aufzuzwingen.
Die Abbildung oben zeigt die verschiedenen Tiefen (in Metern), in die Tiere tagsüber wandern, um Raubtieren zu entkommen. Rot steht für die flachste Tiefe von 200 Metern und Blau für die tiefste Tiefe von 600 Metern. Die schwarzen Zahlen auf der Karte geben die Differenz (in Mol, um den chemischen Gehalt zu messen) zwischen dem Sauerstoff an der Oberfläche und etwa 500 Metern Tiefe an. Dies ist der beste Parameter für die Vorhersage der Migrationstiefe. Bildnachweis: Daniele Bianchi
„Wenn sich der Sauerstoff im Ozean ändert, ändert sich auch die Tiefe dieser Wanderungen. Wir können mögliche Veränderungen in der Interaktion zwischen größeren und kleinen Jungs erwarten “, sagte Bianchi. "Was diese Geschichte verkompliziert, ist, dass, wenn diese Tiere im Allgemeinen für einen Teil des Sauerstoffmangels verantwortlich sind, eine Änderung ihrer Gewohnheiten eine Rückkopplung in Bezug auf den Sauerstoffgehalt in anderen Teilen des tieferen Ozeans haben könnte."
Die Forscher erstellten ein globales Modell der DVM-Tiefen und des Sauerstoffmangels, indem sie zwischen 1990 und 2011 akustische Meeresdaten abbauten, die von 389 amerikanischen und britischen Forschungskreuzfahrten gesammelt wurden. Unter Verwendung der Hintergrundwerte, die durch das Geräusch von Tieren beim Auf- und Absteigen verursacht wurden, identifizierten die Forscher mehr als 4.000 DVM-Veranstaltungen.
Anschließend analysierten sie Proben von DVM-Ereignisorten chemisch, um ein Modell zu erstellen, das die DVM-Tiefe mit dem Sauerstoffmangel korrelieren könnte. Mit diesen Daten kamen die Forscher zu dem Schluss, dass DVMs tatsächlich das Sauerstoffdefizit in Sauerstoffmindestzonen verstärken.
"Man kann sagen, dass das gesamte Ökosystem diese Migration durchführt - die Chancen stehen gut, dass es diese Art von Migration durchführt, wenn es schwimmt", sagte Bianchi. „Früher ignorierten Wissenschaftler diesen großen Teil des Ökosystems, wenn sie an die Chemie der Ozeane dachten. Wir sagen, dass sie sehr wichtig sind und nicht ignoriert werden können. "
Bianchi leitete die Datenanalyse und Modellentwicklung bei McGill zusammen mit dem Assistenzprofessor für Erd- und Planetenwissenschaften Eric Galbraith und dem McGill-Doktoranden David Carozza. Erste Forschungen zu den akustischen Daten und zur Entwicklung des Migrationsmodells wurden in Princeton mit K. Allison Smith (veröffentlicht als KAS Mislan), einem Postdoktoranden im Programm für Atmosphären- und Ozeanwissenschaften, und Charles Stock, einem Forscher des Geophysical durchgeführt Fluid Dynamics Laboratory, betrieben von der National Oceanic and Atmospheric Administration.
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