Hur påverkar skiftande O2-nivåer det marina livet?

Från kusten till djuphavet påverkar förändrade syrenivåer livet på en mängd olika sätt, som marinbiologen MARCO FUSI från Newcastle University förklarar

Jordens atmosfär upprätthåller en konstant nivå av syre, oavsett om det är en vintrig, regnig dag eller varm sommar. Över havet varierar syrehalterna enormt mellan olika platser och över tid.

Ibland ändras syrenivåerna inom loppet av en dag medan syrehalterna i vissa djupa delar av havet förblir konstanta. På vissa ställen finns det inget syre alls, men livet frodas fortfarande.

Marina arter reagerar på syrebortfall i havet (minskningen av syrenivåerna i havsvatten) olika beroende på var de bor. Med hav under hot från klimatförändringar och föroreningar, som båda bidrar till deoxygenering, löper vissa marina arter större risk än andra.

Som marin ekolog forskar jag om hur förändringar i syretillgången påverkar marina djurs motståndskraft mot klimatförändringar. Det visar mina studier kustnära marina arter som utsätts för den dagliga variationen av syre är mer motståndskraftiga mot toppar i deoxygenering än varelser som lever i djupet som är anpassade till konsekventa syrenivåer.

Vid kusten

För kustnära varelser som bläckfisk, sjöstjärnor eller krabbor som lever i sjögräs, kelpskogar eller mangrove, är det dagliga livet en syreberg-och dalbana.

Under dagen utlöses fotosyntes av alger och växter av solljuset och producerar en enorm mängd syre. Det här leder till syreövermättnad, ett tillstånd där så mycket syre produceras att bubblor av syre släpps ut i vattnet.

Kustnära ekosystem som sjögräs, kelp, koraller och mangrover bidrar till att ge en buffert till syreborttagning, eftersom denna övermättnad ökar ämnesomsättningen av det marina livet som lever där – med mer tillgängligt syre kan djur producera mer energi och lättare klara av lätt deoxygenering.

På natten, utan solljus, fotosynteserar inte kustalger och växter. Istället tar de in syre genom andningsprocessen – precis som djur andas, andas växternas löv och tar syre in i sina celler. Så djur där utsätts dagligen för en miljö med låg syrehalt.

Dessa marina djur har utvecklats för att klara av fluktuerande nivåer av högt och lågt syre i havsvatten genom att utnyttja syreövermättnad under dagen för att skydda sig mot stigande temperaturer och föroreningar.

Sedan, under natten när syre är ont om, övergår de till andra anaeroba metabolismprocesser som jäsning – precis som våra muskler producerar mjölksyra under intensiv anaerob träning. Rovkrabbor, till exempel, jagar aktivt i mangroveskogar under natten med mycket begränsat syre.

Men kustnära djur anpassade till kortvarig syrebrist klarar inte bra av långa perioder utan mycket syre. Så problem uppstår när dagliga fluktuationer av syre störs av global uppvärmning och föroreningar orsakade av människor, vilket gör att syrefattiga förhållanden kvarstår i dagar eller veckor.

För sjöborrarDetta gör dem långsammare och mindre i stånd att fly från rovdjur. För andra djur kan detta resultera i långsammare utfodringshastigheter eller minskad tillväxt.

I det djupa havet

På djup mellan 200 och 1,500 XNUMX m, i det som kallas "syreminimumszonen", är syret på den lägsta mättnadsnivån. Här är vissa djuphavsdjur, särskilt fiskar, väl anpassade till dessa extremt syrefattiga förhållanden.

Även om dessa fiskar inte kommer att påverkas direkt av deoxygenering eftersom de redan trivs i denna livsmiljö, det är mer troligt att deoxygenering kommer att utöka denna lågsyrezon, vilket potentiellt påverkar fiskar i närheten som inte kan tolerera ytterligare deoxygenering.

I avgrunden, på mer än 3,000 XNUMX m djup, är djuren vana vid att leva under förhållanden där syrenivåerna aldrig fluktuerar. Solljus når aldrig de djupaste delarna av havsbotten och därför kan fotosyntes inte ske.

Här drar havsströmmar ner en konstant tillförsel av syre, men klimatförändringarna påverkar dynamiken i dessa strömmar.

Även den minsta minskning av syrehalten kan vara katastrofal för det marina livet här. I vissa scenarier, djuphavsbrytning kan frigöra stora mängder organiskt material från sedimentet. Detta kan reagera med tillgängligt syre och ytterligare utarma det, vilket resulterar i att levande varelser dör.

På den saltiga havsbotten

På vissa platser, bl.a Röda havet, mycket salta saltlakepooler eller undervattenssjöar på havsbotten sprudlar av liv, trots att det inte finns något syre. Bakterier, krabbor, musslor och ålliknande fiskar har utvecklats i dessa syrefattiga hav och kommer inte att påverkas alls av ytterligare deoxygenering.

Över hela havet kan deoxygenering förvärra andra hot som havsförsurning (minskningen av havets pH) eller plötsliga ökningar och minskningar av salthalten. Tillsammans kan dessa förändringar vara dödliga för marina arter som överlever under mycket specifika förhållanden.

Så ihållande syrefattiga förhållanden kommer att utgöra olika hotnivåer för djur i olika livsmiljöer. Kustmiljöer som producerar syre, som sjögräsbäddar, måste skyddas och återställas.

Havsströmmen som för syre ner till djuphavet är också viktig, och det bästa sättet att bevara det är att bromsa den globala uppvärmningen så snabbt som möjligt.

Har du inte tid att läsa om klimatförändringarna så mycket som du vill?
Få en veckoöversikt i din inkorg istället. Varje onsdag skriver The Conversations miljöredaktör Imagine, ett kort mejl som går lite djupare in på bara en klimatfråga. Gå med de 30,000 XNUMX+ läsare som har prenumererat hittills.

Även på Divernet: Ökningen av döda zoner skapar oro