In oktober 2019, Ik vertrok met een team van wetenschappers aan boord van het Canadese kustwachtschip John P. Tully in de noordoostelijke Stille Oceaan, voor de kust van Vancouver Island. Vechten tegen ruwe zeeën en gebrek aan slaap, we brachten het grootste deel van een week schouder aan schouder door in een kleine staande koelkast, het analyseren van zeebodemsedimenten om meer te weten te komen over de effecten van zuurstofarme omstandigheden op diepzee-omgevingen.

Als organismen sterven, ze zinken door de waterkolom, verbruiken zuurstof in de ondergrondse oceaan terwijl ze ontbinden. Dit leidt tot banden van zuurstofarm water, de zogenaamde zuurstofminimumzones, of 'dode zones'.

Deze barre omgevingen zijn voor de meeste organismen onbewoonbaar. Hoewel ze in sommige gebieden van nature voorkomen, dode zones verschijnen vaak na het spoelen van kunstmest en rioolwater stroomafwaarts in kustgebieden, algenbloei aanwakkeren, die dan afsterven en uiteenvallen.

Artikel in Science over afnemende zuurstof in de mondiale oceaan- en kustwateren, gevolg van klimaatverandering en menselijke activiteiten. Oceanen voeden> 500 miljoen mensen en ten minste 500 dode zones zijn gemeld in de buurt van kusten, gestegen van minder dan 50 in 1950 https://t.co/NBohXhtkaI pic.twitter.com/VLKA4PbHmO

— Manolis Kogevinas (@KogevinasM) 5 januari 2018

Een van onze studies van die expeditie suggereerde dat de sedimenten onder zuurstofarme wateren een belangrijke bron van lachgas (N ₂ O). Dit gas komt vrij in de atmosfeer wanneer diep water naar de oppervlakte stijgt in een proces dat bekend staat als opwelling.

Lachgas, beter bekend als "lachgas, " is een krachtig broeikasgas, 300 keer krachtiger dan koolstofdioxide. Wereldwijde uitstoot van N ₂ O nemen toe als gevolg van menselijke activiteiten die de productie ervan stimuleren.

N ₂ O hotspots

De oceanen zijn momenteel goed voor ongeveer 25 procent van de wereldwijde N ₂ O emissies, en wetenschappers werken aan het verbeteren van schattingen van mariene bijdragen. Het meeste onderzoek heeft zich gericht op zuurstofminimumzones, die bekend staan ​​als hotspots van N ₂ O-emissies.

De opwarming van de oceaan als gevolg van klimaatverandering zorgt voor de wereldwijde uitbreiding van de minimumzones voor zuurstof in de zee. Dit heeft geleid tot speculatie dat N ₂ O-emissies van de oceanen zullen blijven toenemen en de klimaatverandering verder versnellen. Onze resultaten geven aan dat nog meer N ₂ O-productie kan worden verwacht waar deze zuurstofarme wateren in contact zijn met de zeebodem.

Stikstof is een essentieel onderdeel van het leven op aarde en komt in veel verschillende vormen voor in het milieu. Gespecialiseerde groepen eencellige microben gebruiken stikstofhoudende verbindingen, zoals ammonium en nitraat, voor energie om cellulaire functies aan te drijven. Deze metabolische reacties bemiddelen de omzetting van stikstof tussen de verschillende toestanden in het milieu, waarin N ₂ O kan als bijproduct in het milieu lekken.

Afgezien van de effecten ervan als broeikasgas, N ₂ O is ook de belangrijkste ozonafbrekende stof die in de atmosfeer wordt uitgestoten.

Mangroven als N ₂ O banken

Ons team reisde in het najaar van 2020 naar Bermuda om N . te meten ₂ O-emissies in een ongerept mangrovebos in samenwerking met het Bermuda Institute of Ocean Sciences. Deze sedimenten waren ondieper en toegankelijk voor snorkelaars, waardoor we hun rol in N . grondig konden onderzoeken ₂ O fietsen onder verschillende omgevingsomstandigheden.

We ontdekten dat de zeebodemsedimenten in de Bermuda-mangroven N . consumeerden ₂ O van het bovenliggende zeewater. soortgelijk nr ₂ O "sinks" zijn eerder beschreven in andere ongerepte systemen, inclusief estuaria, mangroven en zelfs terrestrische bodems.

Het vermogen van deze gebieden om N . te tekenen ₂ O uit de atmosfeer is gebonden aan de concentraties stikstofhoudende nutriënten in het milieu. De productie van lachgas wordt geremd wanneer deze stikstofhoudende voedingsstoffen schaars zijn. Wanneer de nutriëntenniveaus voldoende laag zijn, mariene habitats kunnen fungeren als nettoverbruikers van N ₂ O.

Sedimenten die fungeren als N ₂ O-putten kunnen ook fungeren als nettobronnen van N ₂ O naar de atmosfeer wanneer blootgesteld aan verhoogde stikstofbelasting van landbouwafval en stedelijk afvalwater. Inderdaad, mangroven en andere ecosystemen in de buurt van de kust die een aanhoudende toevoer van opgeloste stikstof ervaren, zijn meestal groot N ₂ O emittenten.

De mate waarin ongerepte omgevingen kunnen dienen als buffers tegen verhogingen van atmosferische N ₂ O-concentraties zijn nog onzeker. De meeste studies tot nu toe waren gericht op dichtbevolkte en sterk verstoorde regio's van Europa en Azië, die fungeren als bronnen van N ₂ O. Dit laat veel te leren over de rol van ongerepte mariene habitats als N ₂ O-putten en hun algehele invloed op de wereldwijde N ₂ O budgetten.

Gerichte meststof

Hoewel het verminderen van toekomstige mariene N ₂ O-emissies hangen af ​​van het complexere probleem van het vertragen van de groei en verspreiding van mariene minimumzones voor zuurstof, acties om ongerepte kustmilieus te behouden en te herstellen zijn handelbare ingrepen die op korte termijn kunnen worden uitgevoerd.

Momenteel, menselijke landbouwpraktijken zijn goed voor meer dan twee derde van de wereldwijde N ₂ O-emissies. Als resultaat, veel aandacht is besteed aan het verminderen van de hoeveelheid overtollige stikstof die via kunstmest aan landbouwbodems wordt toegevoegd. Omdat voedingsstoffen die niet door planten worden opgenomen vaak terechtkomen in stroomgebieden die afwateren in de oceaan, beleid dat overmatig gebruik van meststoffen aanpakt, zal ook de aangrenzende aquatische ecosystemen ten goede komen.

Echter, het verder terugdringen van de mariene emissies vereist een veelzijdige aanpak die ook aandacht besteedt aan kustontwikkeling en praktijken voor de verwijdering van afvalwater in zwaar getroffen gebieden.

De Verenigde Naties hebben 2021 uitgeroepen tot het begin van een decennium van oceaanwetenschap voor duurzame ontwikkeling. Het detailleren van de essentiële link tussen oceanen en klimaatverandering was nog nooit zo actueel als nu.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.