Nieuw onderzoek onder leiding van wetenschappers van de Universiteit van Bristol heeft aangetoond dat de feedbackmechanismen waarvan werd gedacht dat ze de mariene stikstofcyclus relatief stabiel houden over de geologische tijd, kunnen afbreken wanneer het zuurstofgehalte in de oceaan aanzienlijk daalt.

De stikstofcyclus is essentieel voor alle vormen van leven op aarde - stikstof is een fundamentele bouwsteen van DNA.

De mariene stikstofcyclus wordt sterk gecontroleerd door biologie en kleine veranderingen in de mariene stikstofcyclus hebben grote gevolgen voor het leven. Er wordt aangenomen dat de mariene stikstofcyclus relatief stabiel is gebleven in de geologische tijd als gevolg van een reeks verschillende feedbackmechanismen.

Deze feedbackmechanismen worden 'de nitrostaat' genoemd. Echter, precies hoe de wereldwijde mariene stikstofcyclus en de bijbehorende feedbackmechanismen reageerden op eerdere ernstige veranderingen in de zuurstofvoorziening van de zee, is niet goed begrepen.

Het team gebruikte een data-beperkt aardesysteemmodel om aan te tonen dat onder deze zuurstofarme omstandigheden de oceaan extreem uitgeput kan raken in stikstof als de totale biobeschikbare stikstofvoorraad instort ten opzichte van fosfor.

Tegelijkertijd gaat de oceaan over van een oxische nitraatoceaan naar een anoxische ammoniumoceaan. De substantiële vermindering van de biobeschikbare N-voorraad in de oceaan als reactie op verandering in de zuurstofvoorziening van de zee kan een belangrijke biogeochemische kwetsbaarheid vertegenwoordigen.

Hun bevindingen worden vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences .

Hoofdauteur Dr. David Naafs van de School of Earth Sciences van de Universiteit van Bristol, zei:"Onze resultaten tonen aan dat het veranderen van de hoeveelheid zuurstof in de oceaan rampzalige effecten kan hebben op vitale biogeochemische cycli zoals de stikstofcyclus, die essentieel is voor alle vormen van leven."

Co-auteur Dr. Fanny Monteiro, van Bristol's School of Geographical Sciences, toegevoegd:"Onze modelleringsresultaten zijn in overeenstemming met de schaars beschikbare proxygegevens uit het geologische verleden."

Co-auteur Professor Ann Pearson van Harvard University, zei:"Onze modelresultaten laten de impact zien van veranderingen in de zuurstofvoorziening van de oceaan op de mariene stikstofcyclus voor plaatsen en tijdsperioden waarvoor we (nog) niet over voldoende proxygegevens beschikken."

De sterkte en toestand van de mariene stikstofcyclus en biologische pomp in de oceaan zijn zeer gevoelig voor verstoringen in het niveau van oceanische zuurstof.

Aangezien het zuurstofgehalte in de oceanen momenteel daalt en naar verwachting de komende decennia aanzienlijk meer zal dalen als gevolg van antropogene activiteiten, de resultaten geven aan dat de mariene stikstofcyclus in de toekomst aanzienlijk kan worden verstoord.